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高度液晶光配向技術を用いた三次元異方性フォトニック光学素子の形成

利用先进的液晶光配向技术形成三维各向异性光子光学元件

基本信息

批准号：
15J07254
负责人：
河合孝太郎
金额：
$ 1.96万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J07254/
关键词：
液晶回折格子回折光学素子液晶材料機能性高分子材料偏光

项目摘要

本年度は、光波伝搬の更なる高度制御が可能な異方性回折光学素子の創成、ならびに電圧印加によって回折光学特性を高速に制御可能な素子の形成を目指し、回折角及び波長・偏光分離特性が電圧印加により動的に制御可能な新奇な液晶回折格子（以下、4値液晶回折格子）を創成した。4値液晶回折格子は、それぞれ配向方向が異なる0° Planar配向及び90° TN配向の4種の液晶配向構造が周期的に混在した構造を有する。形成にあたり、従来から開発を進めてきたガルバノ光学系を用いた偏光紫外レーザー描画による光配向を採用した。本素子ではまず、光波が回折する回折次数を印加電圧によって制御可能である。本特性は、0次回折、2次回折のペアと1次回折における回折効率の位相差に対する依存性が逆相関係となっていることを利用して実現される。また、液晶セルへの電圧印加によって液晶分子の厚さ方向へのチルトを誘起することで、実効的な屈折率を制御可能であるため、光波が回折する回折次数を印加電圧によって選択できる。さらに、同時に入射された2つの異なる波長の光波を異なる回折次数に分離して回折させることも可能である。これらの特性に加えて、入射された光波を互いに直交条件にある直線偏光及び円偏光に分離回折可能であることも見出している。また、偏光分離特性に関しても、電圧印加により動的に制御可能である。上記の特性は、実験による回折特性測定のみならず、Jones法を用いた偏光伝搬解析により理論的にも実証している。以上の結果から、本素子は、既存の光学素子を凌駕する複数の機能を有しており、産業における光学システムの高度化、小型化、コスト削減に大きく貢献できる。

This year, we created a new type of liquid crystal reflection lattice (hereinafter referred to as liquid crystal reflection lattice) for the purpose of highly controlling the formation of anisotropic reflection optical elements, high voltage reflection optical characteristics, high speed control of the formation of possible elements, reflection angle and wavelength polarization separation characteristics, and high voltage reflection characteristics. 4 kinds of liquid crystal alignment structures including 0° Planar alignment and 90° TN alignment The optical system is used for polarized ultraviolet light drawing. The number of times the element is folded and the light wave is folded can be controlled by the voltage. This characteristic is realized by the dependence of the phase difference of the 0-fold, 2-fold and 1-fold. The voltage of the liquid crystal layer increases, the refractive index of the liquid crystal layer decreases, and the number of times of reflection of the light wave increases. For example, the incident time is 2 times, the wavelength is different, the number of reflections is different, and the separation time is different. The characteristics of the light waves are added, and the incident light waves are orthogonal to each other. The linear polarization and the polarization separation are possible. Polarization separation characteristics are related to the possibility of controlling voltage fluctuations. The above characteristics are described in detail in the paper. The Jones method is applied to the analysis of polarization and the theory of reflection. As a result of the above, this element has a large contribution to the enhancement, miniaturization and reduction of optical systems in the industry.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

４光束偏光干渉光配向による可変式波長偏光ビームスプリッターの創成

利用四光束偏振干涉光对准创建可变波长偏振分束器

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
河合孝太郎;坂本盛嗣;野田浩平;佐々木友之;川月喜弘;小野浩司
通讯作者：
小野浩司

Alignment structures and diffraction properties of chiral nematic liquid crystal cells with periodically patterned photoalignment films

DOI：
10.7567/jjap.55.012001
发表时间：
2015
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics
影响因子：
1.5
作者：
T. Sasaki;Reijiro Shimura;Kotaro Kawai;Kohei Noda;M. Sakamoto;N. Kawatsuki;H. Ono
通讯作者：
T. Sasaki;Reijiro Shimura;Kotaro Kawai;Kohei Noda;M. Sakamoto;N. Kawatsuki;H. Ono

Three-dimensionally modulated anisotropic structure for diffractive optical elements created by one-step three-beam polarization holographic photoalignment