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，用光处理光的光子学作为能够处理迅速增加的信息量的下一代技术而受到关注。在光子学中，需要制造具有引导、分割、组合和切换光等多种功能的小型且廉价的元件，并巧妙地组装它们。通过控制空间折射率分布，如果波导、解复用器和复用器的折射率随时间变化，则可以进行切换。偶氮苯液晶适合作为开关元件，因为可以以高灵敏度引起大的折射率变化。此外，通过利用全息术（光的干涉）对单体进行光聚合，我们成功地用极其简单的方法制造了纳米级二维周期性结构。因此，在本研究中，我们的目标是利用全息术的简单方法制造二维周期性结构的聚合偶氮苯液晶，并研究其在高灵敏度、高折射率可变光开关器件中的应用。通过在液晶单体混合物的薄膜上干涉来自氩离子激光器的波长为488nm的光，利用光聚合来制备具有偶氮苯部分的聚合物薄膜。除去未反应的单体后，通过AFM和SEM观察所得结构，发现表面具有规则的二维周期结构。当波长为633nm的偏振光入射到该结构上并测量产生的衍射光的强度时，发现衍射方向根据入射偏振而变化。