螺旋ナノ周期構造を有する高分子カイラル液晶のフレキシブルフィルムレーザー応用

螺旋纳米周期结构聚合手性液晶的柔性薄膜激光应用

• 批准号: 15656083
• 负责人: 尾崎 雅則
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15656083/
• 关键词: フォトニック結晶; 液晶; コレステリック液晶; 螺旋構造; レーザー発振; 欠陥モード; 局在準位

本研究では、ナノ周期螺旋構造を形成するコレステリック液晶を紫外線照射により高分子化することにより一次元ナノ周期螺旋構造を固定化し、その光学的性質とレーザー色素の添加によるレーザー発振特性を明らかにするとともに新しい機能応用の可能性を探索することを目的とし、次の成果を得た。(1)フリースタンディングコレステリックフィルムに高い量子効率を有する蛍光低分子色素を添加し光励起することにより、一次元フォトニックバンドギャップ端でのレーザー発振を観測した。このレーザー発振は、フィルムの曲げに対しても安定に起こり、曲げフィルムを線上に励起することにより、集光性のレーザー発振を実現した。(2)時間分解蛍光スペクトル、時間分解吸収スペクトル測定により光励起された励起子のダイナミクスのフォトニックバンドギャップ効果を検討し、フォトニックバンドギャップ内での光の伝搬、特に発光した蛍光の伝搬特性、寿命等を明らかにした。(3)フリースタンディング高分子フィルムを積層することにより、積層界面での螺旋方位角の不連続、すなわち捻れ欠陥に起因する局在準位の発現を見出し、その理論解析によるその発現メカニズムを明らかにした。(4)捻れ欠陥の導入による欠陥モードの発現を伝搬マトリックス法で解析し、また、捻れ欠陥における光の局在化の様子をFDTD解析により明らかにした。(5)捻れ欠陥を有する高分子化コレステリック液晶複合膜にレーザー色素を添加して、光励起することにより、フォトニックバンド内の欠陥モードの波長におけるレーザー発振を観測し、捻れ局在準位からのレーザー発振に成功した。(6)曲げ変形等によるレーザー発振特性のを検討し、集光性面発光レーザーの実現に成功した。(7)ソフト材料の柔らかさの特徴を生かして、フィルムに応力を加え周期構造を制御することにより、レーザー発振波長などのチューナビリティーを検討し、その知見を得た。

In this study, the formation of periodic helical structure, the polymerization of liquid crystal, the immobilization of periodic helical structure, the optical properties of liquid crystal, the addition of pigment, the vibration characteristics of liquid crystal, and the possibility of new functional applications were investigated. (1)High quantum efficiency, low molecular weight pigment, light excitation, and high molecular weight. This is the first time that a person has been exposed to light. (2)Time resolved light spectrum, time resolved absorption spectrum measurement, light excitation, light emission, light emission characteristics, lifetime, etc. are discussed in detail. (3)The occurrence of the spiral azimuth angle at the interface of the polymer layer is found in the theoretical analysis of the phenomenon. (4)The occurrence of the defect object during the introduction of the defect object is analyzed using the FDTD method. In addition, the local characteristics of the light during the defect object are analyzed using the FDTD method. (5)In addition to the dye and light excitation, the polymer liquid crystal composite film was successfully tested for vibration detection at the wavelength of the polymer liquid crystal composite film and the twist was successfully detected for vibration detection at the level of the twist. (6)The study of the vibration characteristics of the curved surface, etc., and the realization of the light collecting surface have been successful. (7)The characteristics of soft materials are studied and analyzed.

项目成果

Defect mode in one-dimensional photonic crystal with in-plane swichable nematic liquid crystal defect layer

具有面内可切换向列液晶缺陷层的一维光子晶体中的缺陷模式

• 发表时间: 2004
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics 43
• 作者: R.Ozaki et al.;Y.Matsuhisa et al.;H.Yoshida et al.;R.Ozaki et al.
• 通讯作者: R.Ozaki et al.

Photonic localized band in cholesteric liquid crystal containing multiple periodic defects

含有多个周期性缺陷的胆甾型液晶中的光子局域带

• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of the Society of Electrical Materials Engineering 13
• 作者: R.Ozaki et al.;Y.Matsuhisa et al.;H.Yoshida et al.
• 通讯作者: H.Yoshida et al.

M.Ozaki et al.: "Twist-Defect-Mode Lasing in Photopolymerized Cholesteric Liquid Crystal"Japanese Journal of Applied Physics. 42. L472-L475 (2003)

M.Ozaki 等人：“光聚合胆甾液晶中的扭曲缺陷模式激光”日本应用物理学杂志。

Electrically tunable lasing based on defect mode in one-dimensional photonic crystal with conducting polymer and liquid crystal defect layer

• DOI: 10.1063/1.1686891
• 发表时间: 2004-03-15
• 期刊: APPLIED PHYSICS LETTERS
• 影响因子: 4
• 作者: Ozaki, R;Matsuhisa, Y;Yoshino, K
• 通讯作者: Yoshino, K

Defect mode laser in multi-layered structure as a one-dimensional photonic crystal with a cholesteric liquid crystal defect layer

作为具有胆甾型液晶缺陷层的一维光子晶体的多层结构缺陷模式激光器

• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of the Society of Electrical Materials Engineering 13
• 作者: R.Ozaki et al.;Y.Matsuhisa et al.
• 通讯作者: Y.Matsuhisa et al.