光応答性二次元周期構造体の創製と光スイッチングデバイスへの応用

光响应二维周期结构的创建及其在光开关器件中的应用

基本信息

批准号：
14740376
负责人：
宍戸厚
金额：
$ 2.56万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

近年,飛躍的に増大する情報量を高速に処理できる次世代技術として光で光を処理するフォトニクスが注目されている。フォトニクスでは,光を流す(導波),分ける(分波),合わせる(合波)切り替える(スィッチング)といったさまざまな機能を有する素子を小型かつ安価に作製し,それらを巧みに組み上げる必要がある。空間的な屈折率分布を制御することで,導波,分波,合波が,時間的に屈折率を変化すればスイッチングが可能となる。アゾベンゼン液晶では,大きな屈折率変化が高感度で誘起されることからスイッチング素子として好適である。またこれまでに,光の干渉であるホログラフィーを利用してモノマーの光重合を行うことで,ナノメーターオーダーの二次元周期構造体を極めて簡便な手法で作製することに成功している。そこで本研究では,ホログラフィーを利用して高分子アゾベンゼン液晶の二次元周期構造体を簡便な方法で作製し,高感度高屈折率変化型の光スイッチング素子への応用を検討することを目的とした。アルゴンイオンレーザーの波長488nmの光を液晶モノマー混合物のフィルム上で干渉させ,光重合を利用してアゾベンゼン部位を有する高分子フィルムを作製した。未反応モノマーを除去した後,得られた構造体をAFM,SEMで観察したところ,表面に規則的な二次元周期構造を有することが明らかとなった。構造体に波長633nmの偏光を入射し発生する回折光の強度を測定したところ,入射偏光に応じて回折方向が変化することがわかった。

近年来，用光处理光线的光子学一直吸引着作为下一代技术，可以在高速下处理迅速增加的信息量。在光子学中，具有各种功能的元素，例如传递光（波导），拆分（多重），匹配（多重），开关（开关）必须小巧且廉价地制成，并熟练地组装它们。通过控制空间折射率分布，当波导，反复传递和时间上的多重变化的折射率时，切换变得可能。在偶氮苯液晶中，较大的折射率变化是高灵敏度引起的，使其适合作为开关元素。此外，通过使用全息图对单体的光聚合，这是光干扰的，它在使用极其简单的方法上成功地在纳米的阶数制造了二维周期结构。因此，这项研究旨在使用简单的方法使用全息图来制造聚合物偶氮苯液晶的二维周期结构，并调查其对具有高灵敏度和高折射率变化的光学切换元件的应用。在液体晶体单体混合物的膜上干扰了具有488 nm的氩离子激光的波长的光，并使用光聚糖化来制备用偶氮苯位点的聚合物膜。去除未反应的单体后，使用AFM和SEM观察到所得的结构，并发现表面具有常规的二维周期性结构。当测量了由入射偏振光产生的衍射光强度，测量了633 nm的波长时，发现衍射方向根据入射极化而变化。