イオン化蒸着法を用いて作製した低損失光導波路変調素子の開発

非線形光学薄膜は光導波路変調素子の最も重要な要素であり、特に主鎖型高分子非線形光学材料の薄膜化が大きな課題である。本研究ではイオン化蒸着法を用いてモノマー分子を共蒸着し、基板に印加するイオン加速電圧や蒸着粒子自信の電荷によって、分子配向を制御した非線形光学高分子薄膜の作製を試みた。このためにまず新規な2元イオン化蒸着重合装置を開発し、これを用いて4,4'-diphenylmethane diisocyanate(MDI)と1,3-di(4-piperidyl)propane(PIP)を共蒸着することでポリ尿素薄膜の重合を試みた。蒸着膜の赤外吸収スペクトルは、モノマーのイソシアナ-トの吸収が大きく減少し、尿素結合のカルボニルの吸収が強く現れたことから重合膜の生成を確認した。得られた膜は波長300nm以上の可視領域に吸収を持たず、透明性が高いことから、低損失光導波路素子への応用に適していると考えられる。紫外領域における吸光度のp偏光0°及び45°入射での異方性を測定した結果、イオン加速電圧を0から500V程度まで増大することによって2色性が増大することが観察された。これはイオン化蒸着によって分子配向が制御できることを示している。メーカーフリジン法により第2高調波発生(SHG)を測定した結果、イオン化蒸着膜はポーリングを行わずともSHG活性を示し、イオン加速電圧の増大によってd定数が増大することが示された。1000Vを越える高い加速電圧ではSHG挙動に異常が観察され、通常のポーリング膜とは異なった配向を取る可能性が示唆された。

非線形光学薄膜は光導波路変調素子の最も重要な要素であり、特に主鎖型高分子非線形光学材料の薄膜化が大きな課題である。本研究ではイオン化蒸着法を用いてモノマー分子を共蒸着し、基板に印加するイオン加速電圧や蒸着粒子自信の電荷によって、分子配向を制御した非線形光学高分子薄膜の作製を試みた。このためにまず新規な2元イオン化蒸着重合装置を開発し、これを用いて4,4'-diphenylmethane diisocyanate(MDI)と1,3-di(4-piperidyl)propane(PIP)を共蒸着することでポリ尿素薄膜の重合を試みた。蒸着膜の赤外吸収スペクトルは、モノマーのイソシアナ-トの吸収が大きく減少し、尿素結合のカルボニルの吸収が強く現れたことから重合膜の生成を確認した。得られた膜は波長300nm以上の可視領域に吸収を持たず、透明性が高いことから、低損失光導波路素子への応用に適していると考えられる。紫外領域における吸光度のp偏光0°及び45°入射での異方性を測定した結果、イオン加速電圧を0から500V程度まで増大することによって2色性が増大することが観察された。これはイオン化蒸着によって分子配向が制御できることを示している。メーカーフリジン法により第2高調波発生(SHG)を測定した結果、イオン化蒸着膜はポーリングを行わずともSHG活性を示し、イオン加速電圧の増大によってd定数が増大することが示された。1000Vを越える高い加速電圧ではSHG挙動に異常が観察され、通常のポーリング膜とは異なった配向を取る可能性が示唆された。