光重合性液晶を用いた光学素子の研究

使用光聚合液晶的光学元件的研究

基本信息

批准号：
01F00258
负责人：
竹添秀男
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

光重合成液晶を用いて2種類の動的回折格子を作製した。第一は偏光依存性のあるもの、第二は偏光依存性のないものである。ともに、光重合部分と光重合していない部分からなり、電場印加により、後者が配向変化を起こし、解説高強度の変化を生じる。ともに、電場印加により数ミリ秒と言う高速応答を示した。以下、2つの構造に分けて説明する。(1)偏光依存性のある回折格子:まず、水平配向処理した基板間に光重合成液晶を導入する。電場を印加し垂直配向にした状態でマスクを用いて格子状に光重合を行う。その後、電場を切ると垂直、水平の回折格子が完成する。入射光の偏光が水平配向部分の分子長軸と垂直の場合、いずれの領域でも偏光は正常光となるので回折は生じない。一方、分子長軸に平行な偏光を入射した場合には偏光は正常光、異常光となるので、位相回折格子として働く。このようにして、偏光依存のある回折格子が一様な配向処理と一度のマスク露光と言う簡単なプロセスで作成できる。このような回折格子を用い、回折光の偏光依存性、応答時間などを測定した。(2)偏光依存性のない回折格子:水平配向した2枚の基板を垂直に対座させ、その間に光重合性液晶を導入する。上記と同様に電場印加、マスク露光を行うと、垂直配向、ツイステッドネマチック配向の回折格子が作製できる。ツイステッドネマチック領域での導波効果による偏光の回転により、偏光に依存せず回折能が生じる。実際に回折光の偏光依存性、応答時間を測定し、性能を確認した。

使用光聚合液晶制造了两种类型的动态衍射光栅。第一个与偏振相关，第二个与偏振无关。两者都由光聚合部分和非光聚合部分组成，当施加电场时，后者发生取向变化，导致高强度变化。当施加电场时，两者都表现出几毫秒的快速响应。下面分两部分来解释该结构。 (1)具有偏振依赖性的衍射光栅：首先，在水平取向的基板之间引入光聚合液晶。光聚合是使用掩模以格子图案进行，同时施加电场并使材料垂直排列。然后，当关闭电场时，垂直和水平衍射光栅就完成了。当入射光的偏振垂直于水平排列部分的分子长轴时，偏振在任何区域都变成法线光，因此不会发生衍射。另一方面，当平行于分子长轴的偏振光入射时，偏振光变成正常光或非寻常光，因此它起到相位衍射光栅的作用。这样，可以通过均匀对准和一次性掩模曝光的简单过程来创建偏振相关的衍射光栅。使用这样的衍射光栅，我们测量了衍射光的偏振依赖性、响应时间等。 (2)无偏振依赖性的衍射光栅：将两个水平排列的基板垂直相对放置，并在它们之间引入可光聚合的液晶。与上述同样地，通过施加电场并进行掩模曝光，能够制作垂直取向或扭转向列取向的衍射光栅。由于扭曲向列区中的波导效应而引起的偏振光的旋转产生与偏振无关的衍射功率。我们实际上测量了衍射光的偏振依赖性和响应时间来确认其性能。