有機非線形光学材料を用いたゾル・ゲル薄膜光変調デバイスに関する研究

本研究は、大きな非線形性を持つ有機材料の利点を生かしつつ、機械的なもろさを克服することのできる可能性のある有機・無機ゾル・ゲル薄膜を用いて非線形光学効果を利用した光変調デバイスを開発することである。そこで、本年度は、有機材料としてカロテノイドに注目し、1.カロテノイドを用いた有機・無機ゾル・ゲルの作製、2.カロテノイド溶液の非線形光学特性の時間分解測定、3.カロテノイドを用いた有機・無機ゾル・ゲルの時間分解非線形光学特性の時間分解測定を行った。・1.テトラエトキシシラン、エタノールを用いて有機材料β,β-カロテンをドープした有機・無機ゾル・ゲルを初めて作製した。・2.カロテノイドであるβ,β-カロテン、カンタキサンチンの溶液に関して、光ヘテロダイン検出フェムト秒時間分解カー効果測定を行い、次のことを明らかにした。すなわち、これらのカロテノイド分子がフェムト秒域で応答する大きな負の非線形性を持つこと、これらの非線形性発現メカニズムは2光子過程によるものであること、である。3.カロテノイドを用いた有機・無機ゾル・ゲルの光ヘテロダイン検出フェムト秒時間分解カー効果測定を行い、このゲルがフェムト秒時間域で応答する大きな負の非線形性を持つことを明らかにした。これにより、カロテノイドを用いた有機・無機ゾル・ゲルが、高効率光変調デバイス用材料として有望であるといえる。

本研究は、大きな非線形性を持つ有機材料の利点を生かしつつ、機械的なもろさを克服することのできる可能性のある有機・無機ゾル・ゲル薄膜を用いて非線形光学効果を利用した光変調デバイスを開発することである。そこで、本年度は、有機材料としてカロテノイドに注目し、1.カロテノイドを用いた有機・無機ゾル・ゲルの作製、2.カロテノイド溶液の非線形光学特性の時間分解測定、3.カロテノイドを用いた有機・無機ゾル・ゲルの時間分解非線形光学特性の時間分解測定を行った。・1.テトラエトキシシラン、エタノールを用いて有機材料β,β-カロテンをドープした有機・無機ゾル・ゲルを初めて作製した。・2.カロテノイドであるβ,β-カロテン、カンタキサンチンの溶液に関して、光ヘテロダイン検出フェムト秒時間分解カー効果測定を行い、次のことを明らかにした。すなわち、これらのカロテノイド分子がフェムト秒域で応答する大きな負の非線形性を持つこと、これらの非線形性発現メカニズムは2光子過程によるものであること、である。3.カロテノイドを用いた有機・無機ゾル・ゲルの光ヘテロダイン検出フェムト秒時間分解カー効果測定を行い、このゲルがフェムト秒時間域で応答する大きな負の非線形性を持つことを明らかにした。これにより、カロテノイドを用いた有機・無機ゾル・ゲルが、高効率光変調デバイス用材料として有望であるといえる。