天体光学応用を目指した幾何学位相回折素子の超高精度化に関する研究

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天文光学において天体望遠鏡に利用される補償光学においては、精度向上のため、波長の短い紫外域での偏光制御素子が必要とされている。我々は、光配向性高分子液晶に偏光紫外光を偏光ホログラム等の手法で変調露光して幾何学位相を形成することで偏光素子を形成している。本素子を紫外線領域で使用できるようにするため、光配向性高分子液晶における官能基密度を最適化し、紫外線劣化の生じない素子の形成に成功し、補償光学用途に使える偏光制御素子の形成に成功した。天文光学におけるコロナグラフに使用されるq-plateは赤外域での使用が想定されている。そこでこれまで可視域で検討してきた光配向性高分子液晶を用いた幾何学位相素子を赤外域に拡張することの検討を開始した。近赤外機においては、十分な位相差を稼ぐため、石英基板上に形成した光配向層上に光重合性の液晶材料層を形成し、回折効率がほぼ１００％の素子の形成に成功した。さらに、中赤外、遠赤外域での素子を形成するため、基板材料の検討を行い、フッ化バリウム基板が波長11μm近辺まで透過率９０％以上であり、中赤外、遠赤外での幾何学位相回折素子の形成に適していることを見出した。また、液晶材料の赤外スペクトルの測定を行い、中赤外、遠赤外でも幾何学位相を形成出来ることを確認した。精度の向上については、まず幾何学位相回折格子を形成する際の偏光干渉露光法において、２光波の強度、偏光楕円率、波面精度、が素子の精度に及ぼす影響について、理論およびシミュレータを作成し、精度向上に向けて必要な因子について確認した。