研究業績（応用波動光学研究室、葛綿充）

葛綿充

修士論文：「光架橋性高分子液晶による液晶分子配向の高度制御及びベクトル回折格子液晶セルの形成」

論文概要

近年、光エレクトロニクス分野において光記録や光通信に使われる光学素子などの高機能化が求められている。それを満たす1つの素子として、複合機能を有する回折素子が挙げられる。回折素子は、光の分岐や伝搬方向の変換、集光、分散などの様々な機能を有し、光記録、光情報伝送などの分野において幅広く用いられている。回折格子の作製においては、高分子材料を用いる研究が盛んに行われており、特にアゾベンゼンを含む材料系にホログラフィの手法を利用して回折格子を形成する技術は多数報告されている。アゾベンゼン分子は光照射による配向異方性が生じやすく、ホログラム記録を行うことで偏光制御機能を有した偏光回折格子としての利用が容易である。偏光は、光波の有する重要なパラメータの1つであり、偏光回折格子は多岐に応用が期待される。現在、偏光回折格子に関する研究は多数報告されており、その材料、作製方法、回折特性は多岐にわたる。また、偏光回折格子を張り合わせ液晶を注入した偏光回折格子液晶セルについての研究も多数報告されている。セル組みした方が高い回折効率を得られ、また多様な特性の格子を形成することが出来る。しかし、複雑なパターニングを施した回折格子同士をセル組みする場合、非常に微細な調整が必要となる。我々の研究室ではこれまで、光架橋性の高分子液晶材料を光配向膜に利用して、種々の特性をもつ偏光回折格子液晶セルを形成し、特性を評価してきた。光架橋性高分子液晶は、架橋反応による強い配向規制力を有し、耐熱性なども高いため、液晶分子の配列を制御する配向膜として優れた材料といえる。本研究では、光架橋性高分子液晶の持つユニークな特性を利用し、従来と異なる作製手法で種々の回折格子液晶セルを形成し、その特性解明を試みた。その作製手法は、成膜した基板2枚を張り合わせた後、2枚同時に格子パターンを書き込んで低分子液晶を注入するという簡便であるが効率的な手法である。この手法において、照射する偏光紫外光の偏光方向と露光量で分子の配向方向を制御出来る光架橋性高分子液晶の特性を利用することで、1度の露光でも捩れ構造を含んだセルの形成が可能であると予想された。結果として、1度の露光で捩れ構造を含む様々なパターンの回折格子液晶セルを形成出来ることが確認された。そして、それらはユニークな回折特性を持ち、特に格子パターンをブレーズドさせた場合、ブレーズド具合によって回折光の楕円率や左右の強度比を自由に制御出来ることが確認された。本研究は、今後の偏光制御素子の研究につながることが予想され、将来的には偏光を自由に制御出来る多機能な素子によって、より幅広い分野での光の利用が期待される。

（査読論文）

1.
Fabrication of twisted nematic structure and vector grating cells by one-step exposure on photocrosslinkable polymer liquid crystals, M. Kuzuwata, T. Sasaki, N. Kawatsuki and H. Ono, Opt. Lett. 37 (2012) 1115-1117.

2.
Liquid crystal gratings with twisted alignment produced by one-step polarizer-rotation exposure on photocrosslinkable polymer liquid crystal films, T. Sasaki, M. Kuzuwata, K. Noda, N. Kawatsuki and H. Ono, Jpn. J. Appl. Phys. 52 (2013) 042503.

3.
Blazed vector gratings fabricated using photosensitive polymer liquid crystals and control of polarization diffraction, H. Ono, M. Kuzuwata, T. Sasaki, K. Noda and N. Kawatsuki, Appl. Phys. B 114 (2014) 567-571.

（口頭発表）

1.
２０１０年９月１４日　第71回応用物理学会学術講演会　長崎大学
二波長同時へテロダイン検波法による2THz幅光周波数コムの波形観測
葛綿充、山崎俊明、塩田達俊

2.
２０１１年８月２８日　IQEC/CLEO Pacific Rim 2011　オーストラリア
Spectral Waveform Measurement of 500 GHz pulse by Dual Heterodyne Mixing Method.
Mitsuru Kuzuwata, Toshiaki Yamazaki, Hiroshi Ono, and Tatsutoshi Shioda

3.
２０１１年１１月１８日　電子情報通信学会研究会、機械振興会館
光配向性液晶高分子膜を用いた偏光変調描画法による回折格子液晶セルの形成
葛綿充、高橋涼、佐々木友之、川月喜弘、小野浩司

4.
２０１２年３月１５日～１８日、第５９回応用物理学関係連合講演会、早稲田大学
光架橋性高分子液晶の高度光配向特性を応用したTN構造及びベクトル回折格子液晶セル形成
葛綿充、佐々木友之、川月喜弘、小野浩司

5.
２０１２年９月５日～７日、液晶学会討論会、千葉大学
光架橋性高分子液晶の高度光配向制御を応用した偏光紫外一度露光によるTN分布構造形成
葛綿充、佐々木友之、野田浩平、川月喜弘、小野浩司

6.
２０１２年１０月２３日～２５日、OPJ2012、タワーホール船堀
偏光紫外一度露光による液晶分子配向技術による種々回折格子液晶セルの作成
葛綿充、佐々木友之、野田浩平、川月喜弘、小野浩司

7.
２０１３年３月２７日～３０日、第60回応用物理学会春季学術講演会、神奈川工科大学
偏光紫外一度露光による液晶分子配向技術によるブレーズド型液晶回折格子の作製
葛綿充、佐々木友之、野田浩平、川月喜弘、小野浩司

8.
The 9th International Conference on Optics-photonics Design and Fabrication (ODF'14) （2014年2月12日～14日、板橋）
Fabrication of Blazed Vector Grating Liquid Crystal Cells with Twisted Nematic Structure by means of One-Step Polarizer Rotation Method
K. Kawai, M. Kuzuwata, T. Sasaki, K. Noda, N. Kawatsuki and H. Ono

1.	Fabrication of twisted nematic structure and vector grating cells by one-step exposure on photocrosslinkable polymer liquid crystals, M. Kuzuwata, T. Sasaki, N. Kawatsuki and H. Ono, Opt. Lett. 37 (2012) 1115-1117.
2.	Liquid crystal gratings with twisted alignment produced by one-step polarizer-rotation exposure on photocrosslinkable polymer liquid crystal films, T. Sasaki, M. Kuzuwata, K. Noda, N. Kawatsuki and H. Ono, Jpn. J. Appl. Phys. 52 (2013) 042503.
3.	Blazed vector gratings fabricated using photosensitive polymer liquid crystals and control of polarization diffraction, H. Ono, M. Kuzuwata, T. Sasaki, K. Noda and N. Kawatsuki, Appl. Phys. B 114 (2014) 567-571.

1.	２０１０年９月１４日　第71回応用物理学会学術講演会　長崎大学二波長同時へテロダイン検波法による2THz幅光周波数コムの波形観測葛綿充、山崎俊明、塩田達俊
2.	２０１１年８月２８日　IQEC/CLEO Pacific Rim 2011　オーストラリア Spectral Waveform Measurement of 500 GHz pulse by Dual Heterodyne Mixing Method. Mitsuru Kuzuwata, Toshiaki Yamazaki, Hiroshi Ono, and Tatsutoshi Shioda
3.	２０１１年１１月１８日　電子情報通信学会研究会、機械振興会館光配向性液晶高分子膜を用いた偏光変調描画法による回折格子液晶セルの形成葛綿充、高橋涼、佐々木友之、川月喜弘、小野浩司
4.	２０１２年３月１５日～１８日、第５９回応用物理学関係連合講演会、早稲田大学光架橋性高分子液晶の高度光配向特性を応用したTN構造及びベクトル回折格子液晶セル形成葛綿充、佐々木友之、川月喜弘、小野浩司
5.	２０１２年９月５日～７日、液晶学会討論会、千葉大学光架橋性高分子液晶の高度光配向制御を応用した偏光紫外一度露光によるTN分布構造形成葛綿充、佐々木友之、野田浩平、川月喜弘、小野浩司
6.	２０１２年１０月２３日～２５日、OPJ2012、タワーホール船堀偏光紫外一度露光による液晶分子配向技術による種々回折格子液晶セルの作成葛綿充、佐々木友之、野田浩平、川月喜弘、小野浩司
7.	２０１３年３月２７日～３０日、第60回応用物理学会春季学術講演会、神奈川工科大学偏光紫外一度露光による液晶分子配向技術によるブレーズド型液晶回折格子の作製葛綿充、佐々木友之、野田浩平、川月喜弘、小野浩司
8.	The 9th International Conference on Optics-photonics Design and Fabrication (ODF'14) （2014年2月12日～14日、板橋） Fabrication of Blazed Vector Grating Liquid Crystal Cells with Twisted Nematic Structure by means of One-Step Polarizer Rotation Method K. Kawai, M. Kuzuwata, T. Sasaki, K. Noda, N. Kawatsuki and H. Ono