光応答性二次元周期構造体の創製と光スイッチングデバイスへの応用

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近年,飛躍的に増大する情報量を高速に処理できる次世代技術として光で光を処理するフォトニクスが注目されている。フォトニクスでは,光を流す(導波),分ける(分波),合わせる(合波)切り替える(スィッチング)といったさまざまな機能を有する素子を小型かつ安価に作製し,それらを巧みに組み上げる必要がある。空間的な屈折率分布を制御することで,導波,分波,合波が,時間的に屈折率を変化すればスイッチングが可能となる。アゾベンゼン液晶では,大きな屈折率変化が高感度で誘起されることからスイッチング素子として好適である。またこれまでに,光の干渉であるホログラフィーを利用してモノマーの光重合を行うことで,ナノメーターオーダーの二次元周期構造体を極めて簡便な手法で作製することに成功している。そこで本研究では,ホログラフィーを利用して高分子アゾベンゼン液晶の二次元周期構造体を簡便な方法で作製し,高感度高屈折率変化型の光スイッチング素子への応用を検討することを目的とした。アルゴンイオンレーザーの波長488nmの光を液晶モノマー混合物のフィルム上で干渉させ,光重合を利用してアゾベンゼン部位を有する高分子フィルムを作製した。未反応モノマーを除去した後,得られた構造体をAFM,SEMで観察したところ,表面に規則的な二次元周期構造を有することが明らかとなった。構造体に波長633nmの偏光を入射し発生する回折光の強度を測定したところ,入射偏光に応じて回折方向が変化することがわかった。