光波による液晶分子配向構造制御と異方的構造体の光学特性に関する研究

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本研究は、光波による液晶分子の多次元配向制御を実現することで光学的異方性の空間分布からなる異方的構造体を形成するとともに、その光学特性を解明することにより液晶材料を用いた光制御可能な光学デバイスを提案することを目的として行なった。多次元配向制御手法の一つとして、本研究では3次元ベクトルホログラム記録という新たなホログラムの記録方式を提案した。これは、異方性媒質中で偏光を干渉させることにより、記録媒質の有する異方性により生じる干渉光の空間的な偏光変調を記録するものである。光反応性の液晶材料へ3次元ベクトルホログラム記録を試み、誘起された格子構造の光学特性の調査及び解析を行なった結果、媒質内部での偏光変調に起因した空間的な分子再配列の誘起されていることが確認された。本研究により、3次元ベクトルホログラム記録の理論の実証が成されたと同時に、この手法を用いることで様々な3次元異方的構造体が形成可能となることを示すことができた。また、異方的構造体の示す回折の偏光依存性や入射角依存性などの光学特性も明らかとなり、異方的構造体を偏光制御性を有する回折素子等へ応用可能であることも示すことができた。また、本研究では、自己組織的に1次元の周期的配向分布を有する液晶材料中ヘホログラム記録を行うことで配向分布を多次元化する手法も検討した。特に、自己組織的な周期構造が光の波長程度の場合について詳細な検討を行ない、異方的なフォトニック構造の有する偏光選択的な反射特性を光波により空間的に制御可能であることを明らかにした。