論 文 概 要

液晶材料に他の光機能性を有する有機材料をドープし、光熱効果や光異性化反応など種々の光機能性を持たせることができる。 その光学的非線形性を応用して光情報処理に応用しようという研究が活発化している。このような応用を実現するためには、 液晶中に発生する光誘起屈折率変化の空間分布を詳細に解析する事は光機能性の発現メカニズム解明上からも非常に重要であると考えられる。 本研究では、光熱効果を例に取り、複素屈折率変化の空間分布をマッハ−ツェンダー干渉計を用いて計測する事を試みた。

　　マッハ−ツェンダー干渉計のプローブ光にHe−Neレーザ(λ=632.8nm)、サンプルに光誘起複素屈折率変化を生じさせるため照射するポンプ光に Nd:YAGレーザの第二高調波(λ=532nm)を使用した。使用したサンプルは、ネマティック液晶(5CB)に色素(1-(N-Methylamino)anthraquinone)をドープしたものを用い、 液晶の配向はホモジニアス配向とした。この色素はポンプ光の波長を強く吸収し、発光も伴わず、光熱効果による屈折率変化が期待できる。 また、プローブ光の波長ではほとんど吸収がない。その結果1×10-3〜5×10-3程度の複素屈折率変化の実部(�冢)の空間分布を精密に測定できた。

　　しかし、それ以下の小さな領域の変化は検出器のノイズによるS/N比低下のため、同定できなかった。そこでロックイン法とマッハ−ツェンダー干渉計を 組み合わせることによりノイズを除去し、2×10-5〜8×10-4程度の複素屈折率変化の空間分布(実部Δn、虚部Δk)の同定に成功した。 この空間分布にポンプビームのプロファイルであるガウシアンカーブをフィッティングさせると誤差範囲内でよく一致した。2W/cm2程度の光強度の領域では 複素屈折率変化量はポンプビーム強度に対して比例することがわかった。また、実部Δnの空間分布のe-2の幅は、ポンプ光のe-2幅に対してやや広がった。 これは屈折率変化が光熱効果によるため、熱拡散によって温度分布が広がっているためと考えられ、熱伝導解析によると、同程度の広がりがあることが確認された。 この測定法を用いることによって、精密な複素屈折率変化の空間分布の観察が可能であることが実証された。種々のメカニズムによる光誘起屈折率変化の同定に有益であると考えられる。