バクテリオロドプシンを用いた波長分割型ビームスプリッターの開発

バクテリオロドプシンはバクテリアの細胞膜から単離される色素タンパク質で、フォトクロミズムと強い非線形光学特性をもつため、実時間ホログラム記録材料として注目されている。本研究は、生体膜バクテリオロドプシン(bR)のフォトクロミズム利用して回折レンズ機能をもつホログラムを書き込み、各波長ごとに信号ののせられたマルチカラー入力光を波長ごとに分割する波長分割型ビームスプリッターを提案し、さらに以下のような計算機シミュレーションおよび実験的検討を行った。1.Arイオンレーザを用いた2光束干渉法で、一方に凸レンズを挿入すると平面波と球面波が干渉して、bR薄膜上に同心円状のゾーンプレートのホログラムが記録される。これは回折型平板レンズとして機能するので読みだし光(信号光)を集光する。今年度は光学系にマッハツェンダー型を採用して記録光の入射角度を小さく、すなわちインラインホロクラムに近づけることによって、良好なスポット形状やスポットサイズが得られ、回折効率が向上した。2.ゾーンプレートの回折機能によって、波長の異なる入力光は波長ごとに別の場所に集光する。光学系をマッハツェンダー型に移行し、さらに発散光を収束光にして、読み出し光を従来と反対方向から入力できるようにしたため、入力光の入射角度をブラッグ角に合わせる必要がなくなった。入力進号を簡単な方法で波長分割し、一素子で集光、波長分波機能をもつ素子を実現した。3.さらにビーム伝搬法を用いて、レンズ焦点距離、入射角度などの各パラメータを変化させ、計算機シミュレーションによって記録再生の最適条件を検討した。

バクテリオロドプシンはバクテリアの細胞膜から単離される色素タンパク質で、フォトクロミズムと強い非線形光学特性をもつため、実時間ホログラム記録材料として注目されている。本研究は、生体膜バクテリオロドプシン(bR)のフォトクロミズム利用して回折レンズ機能をもつホログラムを書き込み、各波長ごとに信号ののせられたマルチカラー入力光を波長ごとに分割する波長分割型ビームスプリッターを提案し、さらに以下のような計算機シミュレーションおよび実験的検討を行った。1.Arイオンレーザを用いた2光束干渉法で、一方に凸レンズを挿入すると平面波と球面波が干渉して、bR薄膜上に同心円状のゾーンプレートのホログラムが記録される。これは回折型平板レンズとして機能するので読みだし光(信号光)を集光する。今年度は光学系にマッハツェンダー型を採用して記録光の入射角度を小さく、すなわちインラインホロクラムに近づけることによって、良好なスポット形状やスポットサイズが得られ、回折効率が向上した。2.ゾーンプレートの回折機能によって、波長の異なる入力光は波長ごとに別の場所に集光する。光学系をマッハツェンダー型に移行し、さらに発散光を収束光にして、読み出し光を従来と反対方向から入力できるようにしたため、入力光の入射角度をブラッグ角に合わせる必要がなくなった。入力進号を簡単な方法で波長分割し、一素子で集光、波長分波機能をもつ素子を実現した。3.さらにビーム伝搬法を用いて、レンズ焦点距離、入射角度などの各パラメータを変化させ、計算機シミュレーションによって記録再生の最適条件を検討した。