光重合性液晶を用いた光学素子の研究

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光重合成液晶を用いて2種類の動的回折格子を作製した。第一は偏光依存性のあるもの、第二は偏光依存性のないものである。ともに、光重合部分と光重合していない部分からなり、電場印加により、後者が配向変化を起こし、解説高強度の変化を生じる。ともに、電場印加により数ミリ秒と言う高速応答を示した。以下、2つの構造に分けて説明する。(1)偏光依存性のある回折格子:まず、水平配向処理した基板間に光重合成液晶を導入する。電場を印加し垂直配向にした状態でマスクを用いて格子状に光重合を行う。その後、電場を切ると垂直、水平の回折格子が完成する。入射光の偏光が水平配向部分の分子長軸と垂直の場合、いずれの領域でも偏光は正常光となるので回折は生じない。一方、分子長軸に平行な偏光を入射した場合には偏光は正常光、異常光となるので、位相回折格子として働く。このようにして、偏光依存のある回折格子が一様な配向処理と一度のマスク露光と言う簡単なプロセスで作成できる。このような回折格子を用い、回折光の偏光依存性、応答時間などを測定した。(2)偏光依存性のない回折格子:水平配向した2枚の基板を垂直に対座させ、その間に光重合性液晶を導入する。上記と同様に電場印加、マスク露光を行うと、垂直配向、ツイステッドネマチック配向の回折格子が作製できる。ツイステッドネマチック領域での導波効果による偏光の回転により、偏光に依存せず回折能が生じる。実際に回折光の偏光依存性、応答時間を測定し、性能を確認した。