本研究では液晶に着目し、光通信で容易に作製できて簡便に電圧で制御できる光導波路 の設計と作製を行った。
第 2 章では液晶の連続体理論により、液晶の配向方向は連続体として扱うことでその配 向を計算することができる。液晶状態において、分子は完全にｎ方向に揃っているわけで はない。実際にはｎ方向を平均的な中心として、個々の分子長軸方向は分布を持っている。
配向方向からの極角をθ、方位角をφとして、ネマチック相は円筒対称性を持つので方位 角方向の分布は均一で、配向分布はθのみの関数となる。本研究はラビング方向が z 軸方
向から 30°、45°、60°の傾きとなっていることである。また光導波路の特性を推定が試
みた。
第 3 章では液晶を用いて光導波路の作製と評価を試みた。基板のカットから、スピンコ ータで電極を成膜し、レジスタンスを測定している。この後、配向膜の作製には PVA 溶 液を使用して行った。膜の作製完成の後、ナイロン布で一方向に膜表面を擦ることで細か い溝が形成され、その溝に沿って液晶分子が配向するといわれている。また、試料を AFM で観察していた。膜の表面のラビング効果を確認して改善を行う。ギャップを使用 してセルがほぼできた。また、リード線とエントリーグラスを作製した。最後、液晶を注 入してサンプルの作製を完了した。
作製した液晶導波路は電界印加によって制御する。まず、サンプルはステージの上に設 置することで、入尃角度を変えつつ屈折角度を測定した。また、文献[4] に参考し、理論 の屈折角度を計算してきた。この後、計算結果と実験から測定値を比較して、ほぼ合って いるを考えられる。また、ラビング角度45°の液晶セルを電圧によって、0Vから20Vま で、電圧の増加に伴う、光ビームの中心とクロスの距離は逓減することがあるとわかった。
式(2.60) から、液晶 5CB の動作閾値は 0.73V と計算した、実験の結果より、液晶分子の 動作閾値が約 0.8V であると思われる。0.8V 以上の電圧を印加すると、屈折角は線形逓減 になってわかった。これは、液晶分子が異なる電場によって、変化方向にも異なる起きる と思われる。電圧に対して、応答時間と緩和過程は時間がかかるので、ギャップの厚みが 薄くなって考えられる。今後、もっと良質のサンプルを作製して再測定を行う必要がある といえる。また、出尃光の散乱のため、セルの両側がエントリーグラスを付けることも考 えている。
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謝辞
本研究を行うにあたり、的確で丁寧なご助言、ご指導をして頂き、充実した研究環境を 与えてくださった花泉修教授に心から感謝いたします。また実験を通して様々な知識を身 につけさせてくださり、発表に関してもご指導頂き大変感謝しております。
本研究を行うにあたり、基本的な知識を身につけて下さり、丁寧にご指導をして頂き、
的確なご助言をして下さった三浦健太准教授に心から感謝いたします。
本研究を行うにあたり、理論から実際のサンプル作製方法までご教授くださった佐々木 友之助教に心より感謝いたします。多くの資料をご提供いただき、液晶について学びなが ら実験を進めることができました。
本研究を行うにあたり、理論と計算方法ご教授くださったアマラチ研究者に心より感謝いた します。
本研究を行うにあたり、実験装置部品の工作など様々な要望に応えてくださった野口克也 技術専門職員に心より感謝しております。
本論文の作成に当たり、お忙しい中審査をしてくださった、高橋佳孝准教授に感謝いた します。
日々の研究を行うにあたり、実験のサポートをして下さった修士 2 年の陳静氏、修士 1 年の早川愛乃氏、サラーハジャービンティアブドル カリム氏に心より感謝いたします。
本研究を行うあたり、共に研究に打ち込み、研究生活や学生生活を有意義なものにして くださった、花泉研究室の緒先輩方、同期院生、後輩の皆さんに心より感謝いたします。
本研究は多くの方々のご指導・ご助言のもとになされたものであり、様々な面で協力を いただいた関係諸氏に改めて感謝し、お礼申し上げます。
最後に学生生活が有意義になるよう陰で支えてくれた家族に心より感謝いたします。
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参考文献
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