光ポーリングにより誘起される周期型χ^<(2)>構造と光デバイスの創製

光学极化引起的周期性 χ^<(2)> 结构和光学器件的创建

• 批准号: 13022239
• 负责人: 堤 直人
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Kyoto Institute of Technology
• 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-13022239/
• 关键词: 高分子のX^<(2)>極性構造制御; 位相整合; 光学的非線形現象; 基本波と2倍波との3次の干渉光; 光導波路オプティカルポーリング; octupolar成分

ホストポリマーとしてPMMAを用い,溶液キャスト法により532nmに吸収がないNLO色素tris(8-quinolinolato)-aluminum(Alq)をドープしたフィルムを調製した.レーザー光源にはContinuum社製Model Surelite-10ナノ秒Nd:YAGレーザー(1064nm,320mJ,7nsパルス幅)を用いた.基本波(1064nm)の2倍波(532nm)を発振させるためKTP結晶を用い,それらの干渉波を試料に照射してオプティカルポーリングを行った.WinMopacの計算より,Alqの双極子モーメント(μ)は12.8D,超分子分極率(β)は25.8×10^<-30>esuであった。オプティカルポーリング後のAlqフィルム試料に生じるX^<(2)>構造の異方性を検討するため次のような測定を行った.まず基本波の入射光をAlqフィルム試料に対し垂直に回転させ,発振したSHGの偏光特性解析を行った.このpolarizer rotation測定の結果をフィッティングすることによりX^<(2)>テンソル成分が得られた.さらに各偏光子を固定したsample rotation測定の結果をフィッティングすることよりオーダーパラメーターA_1(双極子モーメントによる寄与)とA_3(オクチュポーラー成分による寄与)の比A_1/A_3=25/2が得られた.次に,光路長の長い試料のオプティカルポーリングを目的として,光導波路モードオプティカルポーリングを行った.光導波路形成にはプリズムカップリング法を用いた.基本波と2倍波の干渉光を導波路モードアングルθ"で入射させることによりフィルム内に導波路を形成させることができる.干渉光が導波路内を伝播することにより導波路内にX^<(2)>構造が形成され,そこからのSHGを検出した.通常の共鳴型オプティカルポーリングでは,2倍波の波長領域に色素の吸収があるために,ポーリングに可能なフィルム厚は1μm以下と制限されていたが,今回の非共鳴型オプティカルポーリングではフィルム厚の大きい試料(40μm)からSHGを観測することができた.さらに、光路長を9mmまでに長くした光導波路オプティカルポーリングの結果をFig.3に示す.これより,2倍波波長に吸収がほとんどないNLO色素を用いた系について、オプティカルポーリングによる双極子の配向制御および長距離のX^<(2)>構造形成が可能であることが明らかになった.

ホ ス ト ポ リ マ ー と し て PMMA を い, solution キ ャ ス ト method に よ り 532 nm に suction 収 が な い NLO pigment tris (8 - quinolinolato) - aluminum (Alq) を ド ー プ し た フ ィ ル ム を modulation し た. レ ー ザ ー light に は Continuum Model social system Surelite - 10 ナ ノ seconds Nd: YAG レ ー ザ ー (1064 nm, 320 mj, 7 ns パ ル ス picture) を with い た. Basic wave 2 times (1064 nm) の wave (532 nm) を 発 vibration さ せ る た め KTP crystal を い, そ れ ら の dry involved wave を sample に irradiation し て オ プ テ ィ カ ル ポ ー リ ン グ を line っ た. WinMopac の computing よ り, Alq の dipole モ ー メ ン ト (mu) は 12.8 D, supramolecular polarization rate は 25.8 (beta) ×10^<-30>esuであった. オ プ テ ィ カ ル ポ ー リ ン グ after の Alq フ ィ ル ム sample に raw じ る X ^ < > (2) construct の square difference を beg す 検 る た め times の よ う な measurement line を っ た. ま ず の basic wave incident light を Alq フ ィ ル ム sample に し seaborne vertical に back planning さ せ, vibration 発 し た SHG の line polarization characteristic analytical を っ た. こ の polarizer Rotation measurement results の を フ ィ ッ テ ィ ン グ す る こ と に よ り X ^ < (2) > テ ン ソ ル composition が must ら れ た. さ ら に each partial photonic を fixed し た sample Rotation measurement results の を フ ィ ッ テ ィ ン グ す る こ と よ り オ ー ダ ー パ ラ メ ー タ ー A_1 (dipole モ ー メ ン ト に よ る send) と A_3 (オ ク チ ュ ポ ー ラ ー composition に よ る send) の than A_1 / A_3 = 25/2 が must ら れ た. に, length of light path の い sample の オ プ テ ィ カ ル ポ ー リ ン グ を purpose と し て, optical wave road モ ー ド オ プ テ ィ カ ル ポ ー リ ン グ を line っ た. Optical wave road formed に は プ リ ズ ム カ ッ プ リ ン を グ method with い た. Basic と double wave の dry involved light を guided wave road モ ー ド ア ン グ ル theta "で incident さ せ る こ と に よ り フ ィ ル ム に in guided wave road を form さ せ る こ と が で き る. Dry involved light が guided wave inside road を 伝 sowing す る こ と に よ り guided wave inside road に X ^ < > (2) construct が form さ れ, そ こ か ら の SHG を 検 out し た. Usually の resonance type オ プ テ ィ カ ル ポ ー リ ン グ で は, double wavelength domain の に pigment の suction 収 が あ る た め に, ポ ー リ ン グ に may な フ ィ ル ム limitations below 1 microns thick は と さ れ て い た が, today back to の non resonance オ プ テ ィ カ ル ポ ー リ ン グ で は フ ィ ル ム thick の big き い sample (40 microns) か ら SHG を 観 measuring す る こ と が で き た. さ ら に, long light path を 9 mm ま で に long く し た optical wave road オ プ テ ィ カ ル ポ ー リ ン グ の results を Fig. 3 に す. こ れ よ り, double wavelength に suction 収 が ほ と ん ど な い NLO を pigment with い た department に つ い て, オ プ テ ィ カ ル ポ ー リ ン グ に よ る dipole の match to the system of imperial お よ び long-distance の X ^ < (2 The formation of が may である とが とが Ming ら になった になった.

项目成果

Naoto Tsutsumi, Chiharu Odane: "Phase-matched Noncentrosymmetric Structures Induced by Nonresonant All Optical Poling in Polymeric Waveguide"J. Opt. Soc. Am. B. (In press). (2003)

Naoto Tsutsumi，Chiharu Odane：“聚合物波导中非谐振全光极化引起的相位匹配非中心对称结构”J。

Naoto Tsutsumi, Chiharu Odane: "Phase-matched Noncentrosymmetric Structures Induced by Nonresonant All Optical Poling in Polymeric Waveguide"Polymer Preprints, ACS/OSA Symposium. 43(2). 491-492 (2002)

Naoto Tsutsumi、Chiharu Odane：“聚合物波导中非共振全光极化引起的相位匹配非中心对称结构”聚合物预印本，ACS/OSA 研讨会。

N.Tsutsumi, M.Imamura, W.Sakai, Y.Nagase, N.Nemoto, Y.Tian, J.Abe: "All Optically Induced X^<(2)> Polar Structures and their Optical Anisotropy In Betaine Dispersed in Polymer Matrix"Jpn. J. Appl. Phys.. 41(8). 5247-5253 (2002)

N.Tsutsumi、M.Imamura、W.Sakai、Y.Nagase、N.Nemoto、Y.Tian、J.Abe：“分散在聚合物中的甜菜碱中的所有光诱导 X^<(2)> 极性结构及其光学各向异性