液晶及び有機非線形材料を用いた自己配置型機能位相フィルタとその応用

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入射光により位相フィルタが自己形成される能動的な空間位相変調素子として本研究では色素ドープ液晶およびレーザトラッピング効果を用いた素子の2種類の位相変調素子を提案し研究した。色素ドープ型液晶では色素をネマティック液晶にドープし、素子への入射光エネルギーの一部を熱に変換することによりホモジニアス配向した液晶位相変調素子の電圧-位相変調特性を制御するものである。実験によりフォーカスされた数10mWの光入射により電圧-位相変調特性が1rad程度変化することを確認した。すなわち素子への光入射により局部的に位相変調特性を制御することができた。この効果により、例えば位相差顕微鏡の位相フィルターとして用いると精密なアライメント調整が不要でかつ電気的に位相変調量の制御ができる新しい位相フィルターへの応用が期待できる。この素子を光フィードバック光学系に配置することによりこの素子の能動性を研究した。すなわち1度素子を透過した光をミラーにより再び素子に戻すことにより入射する2つのビームと素子の非線形な相互作用により自発的なパターンが形成されることを実験により確認した。さらに、別な条件下では2つあるいはそれ以上の準安定状態の間で自発的に振動する一種の自励振動現象を観測した。これらの動的な現象は提案した素子の能動性を示すものであり、静的な位相フィルタとしてだけでなく光学情報処理においてレーザスペックルノイズ低減において有用なノンコヒーレント光(空間的インコヒーレント光)発生への応用などが期待できる。