光変調型2次非線形光学材料の開発

高活性な非線形光学材料は実用的フォトニクス材料として期待されている。とくに、2次の非線形光学効果では、光の波長、振幅、位相を変化させることができ、様々なアプリケーションが考えられる。なかでも、入射光の波長を2分の1にする第2高調波発生はレーザーの波長変換のみならず、光コンピューティングのための基礎技術として高い関心を集めている。もし、この第2高調波発生効率が外部からの信号によって正確に変化する材料が得られれば、光コンピューティングのための単純かつ強力な素子を構築することが可能となる。本研究では、光励起状態にある分子の性質に注目し、励起によって起こる電子状態の変化によって第2高調波発生効率を変化させることを試みた。本研究では、ニトロアニリンにカルバゾール、ピレン、アントラセン、ジメチルアニリン等の光吸収によって電子移動をおこすユニットを結合した化合物を多種類合成し、その第2高調波発生効率を光励起前後で調べた。これらの化合物では、光吸収に伴う電子移動によって、分子の分極が基底状態と励起状態とで大きく変化すると考えられる。その結果、366nmの光を照射することによってSHG強度が可逆的に変化することが認められた。この成果を応用することによって、新しい原理に基づくフォトニクス素子の創出にとどまらず、実用的フォトニクス材料に要求される、高い非線形光学特性、熱安定性、加工性力学的強度などを有機材料から達成するための新しいアプローチ方法が確立できると期待される。

高活性な非線形光学材料は実用的フォトニクス材料として期待されている。とくに、2次の非線形光学効果では、光の波長、振幅、位相を変化させることができ、様々なアプリケーションが考えられる。なかでも、入射光の波長を2分の1にする第2高調波発生はレーザーの波長変換のみならず、光コンピューティングのための基礎技術として高い関心を集めている。もし、この第2高調波発生効率が外部からの信号によって正確に変化する材料が得られれば、光コンピューティングのための単純かつ強力な素子を構築することが可能となる。本研究では、光励起状態にある分子の性質に注目し、励起によって起こる電子状態の変化によって第2高調波発生効率を変化させることを試みた。本研究では、ニトロアニリンにカルバゾール、ピレン、アントラセン、ジメチルアニリン等の光吸収によって電子移動をおこすユニットを結合した化合物を多種類合成し、その第2高調波発生効率を光励起前後で調べた。これらの化合物では、光吸収に伴う電子移動によって、分子の分極が基底状態と励起状態とで大きく変化すると考えられる。その結果、366nmの光を照射することによってSHG強度が可逆的に変化することが認められた。この成果を応用することによって、新しい原理に基づくフォトニクス素子の創出にとどまらず、実用的フォトニクス材料に要求される、高い非線形光学特性、熱安定性、加工性力学的強度などを有機材料から達成するための新しいアプローチ方法が確立できると期待される。