光励起に同調した超高速複素屈折率変化に基づく分子フォトニクスデバイスの構築

基于超快复折射率变化调谐光激发的分子光子器件的构建

• 批准号: 13022230
• 负责人: 長村 利彦
• 金额: $ 2.69万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13022230/
• 关键词: 並列光情報処理; 導波モード薄膜; 複素屈折率変化; 超高速電子移動反応; フェムト秒レーザー; 4,4'-ビピリジニウム; フォトクロミズム; スピロピラン

有機化合物では光励起によりフェムト秒オーダーで電子状態が大きく変わり、それと同調して吸収スペクトル、屈折率などが変化する。このような特性を最大限に並列光情報処理に活用するため、我々は最近、プリズム・ガラス・金属・色素ドープ高分子膜からなる導波モード薄膜の光励起あるいは光反応による複素屈折率変化を空間光変調や並列光スイッチングに用いる新しい方式を提案した。これは導波モード条件が複素屈折率変化に非常に敏感に依存することを用いて、書込光に同期して読み出し光の反射強度あるいは位相を二次元的に超高速制御できる新しい方式である。本年度は、光誘起電子移動やフォトクロミズムに基づくさらに速い応答を実現すべく、フェムト秒レーザーをポンプ光およびプローブ光とする測定系の改良と新しい超高速応答材料の開発を行った。光応答性高分子膜に銀薄膜を介してプリズムと結合した導波モード薄膜をフェムト秒Ti:サファイアレーザーの2倍波(400nm)により励起し、基本波を重水/水に集光して得られるフェムト秒白色光をプローブ光として、反射率スペクトルをマルチチャンネルフォトダイオードアレイで計測した。導波モード薄膜では入射角に依存した波長で白色光スペクトルにディップが見られ、入射角に依存して大きく変化した。スピロピランを含む高分子膜を用いるとポンプ光の照射によって、そのフォトクロミズムに対応した反射率、ディップ波長の可逆的変化が観測された。さらに一時的応答材料として、光誘起電子移動と逆反応によって超高速応答を示し、400nmに強い吸収をもつと期待される4,4'-ビピリジニウム高分子のパイラニンやペリレンスルホン酸との塩を開発した。フェムト秒レーザー励起により400-700nmに過渡吸収が観測された。パイラニン励起一重項寿命は溶液中に比べ3桁短くなり、電子移動による600nm付近のラジカル吸収も観測され、薄膜の超高速応答性が確認できた。新しい構造の超高速変調デバイスについても検討した。

Organic compounds are excited by light and the electronic state is largeく変わり, それと同声してabsorptionスペクトル, inflection rate などが変化する.このような Features を Maximum Parallel Optical Information Processing に Utilization するため, I 々は Recently, プリズム・ガラス・Metal・Pigment ドープPolymer Film からなるThe light excitation of the waveguide film is reflected by the complex element refractive index change and the spatial light adjustment is made by parallel light and the new method is proposed. The condition of waveguide waveform is very sensitive to the change of complex element refractive index, and it depends on the change of the complex element refractive index. The reflection intensity of the light and the phase of the two-dimensional ultra-high-speed control are the new and new ways. This year, the light-induced electron movement is the same as the light-induced electron movement. The improvement of the レーザーをポンプ光およびプローブ光とする measurement system and the new ultra-high-speed response material have been made. Photoresponsive polymer film, silver film, bonded waveguide film, filmェムトSecond Ti:サファイアレーザーの2 times wave (400nm)により利起し、 Basic wave を heavy water / water に light gathering し て ら れ る フ ェ ム ト seconds white light を プ ロ ー ブ 光 と し て, the reflectivity of the reflectivity is measured and measured. The wavelength of the waveguide film depends on the angle of incidence, and the wavelength of the white light depends on the angle of incidence. The スピロピランをcontaining polymer film is irradiated with いるとポンプ光のによって, そのフォThe reflectivity of トクロミズムに対応した, and the wavelength of ディップのreversible change measurement された.さらに Temporary response material として, light-induced electron movement and reverse irradiation によって ultra-high-speed ぜrespond をdisplay し, 400nm にstrong い absorptionをもつとLooking forward to される4,4'-ビピリジニウムpolymerのパイラニンやペリレンスルホン acid との塩を开発した.フェムトSecond レーザー力により400-700nmにTransition absorption が観measurement された. The lifespan of a パイラニンンイラニンンコは is shorter than the べ3 beam in the solution, and the electron movement is による6 The ultra-fast responsivity of the film has been confirmed by measuring the absorption of the film at 00nm. The new structure is a super high-speed tuning system.

项目成果

長村利彦: "超高密度・超高速フォトンモード分子メモリをつくる"化学. 57(1). 24-27 (2001)

Toshihiko Nagamura：“创造超高密度和超快光子模式分子存储器”化学 57(1) (2001)。

Toshihiko Nakamura: "Sensors and Optical Switching, Chapt.9"Marcel Dekker, Inc., New York. 519 (2001)

Toshihiko Nakamura：“传感器和光开关，第 9 章”Marcel Dekker, Inc.，纽约。

Toshihiko Nagamura: "Ultrafast reflection control based on photoinduced complex refractive index changes in guided mode thin films containing indium phthalocyanine"Molecular Crystals and Liquid Crystals. 370. 97-102 (2001)

Toshihiko Nagamura：“基于含有铟酞菁的导模薄膜中光致复折射率变化的超快反射控制”分子晶体和液晶。

長村利彦: "色素含有高分子薄膜の光励起超高速複素屈折率変化に基づく分子フォトニクス"高分子. 51(12). 948-951 (2002)

Toshihiko Nagamura：“基于含染料聚合物薄膜的光激发超快复折射率变化的分子光子学”Kobunshi 51(12) (2002)。

長村 利彦: "フォトニック分子メモリ"応用物理. 72(2). 196-200 (2003)

Toshihiko Nagamura：“光子分子记忆”应用物理学72（2）（2003）。