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光2次非線形薄膜における1次及び2次光感受率異方性同時測定方法、当該方法を実行する装置及び当該方法をコンピュータに実行させるプログラム

国内特許コード P100000506
整理番号 22746
掲載日 2010年1月22日
出願番号 特願2009-188069
公開番号 特開2011-038949
登録番号 特許第5382792号
出願日 平成21年8月14日(2009.8.14)
公開日 平成23年2月24日(2011.2.24)
登録日 平成25年10月11日(2013.10.11)
発明者
  • 佐々 高史
  • 和田 達夫
出願人
  • 独立行政法人理化学研究所
発明の名称 光2次非線形薄膜における1次及び2次光感受率異方性同時測定方法、当該方法を実行する装置及び当該方法をコンピュータに実行させるプログラム
発明の概要

【課題】光2次非線形性を有する薄膜の複屈折率と非線形光学定数比を実験的に同時に決定する方法を提案する。
【解決手段】実験測定曲線としてのSH-MF比曲線を、1つの光2次非線形性薄膜から得られる2種類のSH-MF曲線を構成する各入射角に対応する測定データ間の比として算出する。次に、実験測定曲線としてのSH-MF比曲線とこれに対応する理論関数式との近似演算処理を実行し、理論関数式の2つの未知パラメータの値を決定する。この後、2つの未知パラメータについて決定された値を出力する。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


測定試料の光学物性値である非線形光学定数成分の比(d-ratio)と複屈折率(Δn)を実験的に同時に決定できる手法として、測定試料について測定された光第2高調波のメーカーフリンジ曲線(SH-MF曲線)を解析する方法が知られている。



ここで、光第2高調波(SH波)は、光2次非線形性を有する試料に波長λのレーザー光(基本波と呼ぶ)を照射した場合に発生する波長λ/2を有する光波(レーザー光)のことをいう。例えば1μmの赤外波長のレーザー光を照射した場合に発生する波長0.5μmの緑色の光波をいう。



他方、メーカーフリンジ曲線は、試料中を伝搬する基本波の光路長を連続的に変化させた場合に、高調波の測定強度が光干渉によって大→小→大→小…と周期的に変化する様子をプロットした曲線をいう。因みに、試料中を伝搬する基本波の光路長は、測定試料に対する入射角に応じて連続的に変えることができる。この曲線のうち基本波の入射角とSH波の強度との間に出現する周期的な変化をプロットした曲線を特にSH-MF曲線という。



SH-MF曲線は、前述した二つの光学物性値によって、その振幅と周期が独立に変化するため、各変化量を解析することにより対応する光学物性値を求めることができる。

産業上の利用分野


本発明は、光2次非線形薄膜(光2次非線形性を有する薄膜)の感受率異方性を表す光学物性値である非線形光学定数成分の比(d-ratio)と複屈折率(Δn)を実験的に同時に決定する方法、当該方法を実行する装置及び当該方法をコンピュータに実行させるプログラムに関する。なお、光2次非線形性の代表例には、例えば電気光学(EO)効果がある。また、光2次非線形性薄膜の代表例には、例えば光2次非線形色素を含む高分子等の有機アモルファス材料によって作製される薄膜試料がある。

特許請求の範囲 【請求項1】
1つの光2次非線形性薄膜に対する2種類の基本波レーザー光の照射により実験的に測定される2種類のSH-MF曲線における各入射角の測定データ間の比の算出によりSH-MF比曲線を生成する処理と、
前記SH-MF比曲線に対応する理論関数式と実験測定曲線としての前記SH-MF比曲線との近似演算処理を実行し、前記理論関数式における2つの未知パラメータである複屈折率(Δn)と非線形光学定数比(d-ratio)を決定する処理と、
決定された前記複屈折率(Δn)と前記非線形光学定数比(d-ratio)を出力する処理と
を有する、光2次非線形薄膜における1次及び2次光感受率異方性同時測定方法。
【請求項2】
前記理論関数式は、次式で与えられる
ことを特徴とする請求項1に記載の光2次非線形薄膜における1次及び2次光感受率異方性同時測定方法。
【数式1】
ここで、θは光2次非線形薄膜に対する基本波レーザー光の入射角であり、Iratio(θ)は入射角θにおける2種類のSH-MF曲線の測定データ間の比であり、右辺第1項は実効非線形光学定数の比であり、右辺第2項は光2次非線形薄膜に至る基本波レーザー光の透過率の比である。
【請求項3】
前記光2次非線形性薄膜は、有機アモルファス薄膜である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の光2次非線形薄膜における1次及び2次光感受率異方性同時測定方法。
【請求項4】
前記複屈折率(Δn)の算出時には、0°付近の第1の入射角θ1について近似演算処理を実行し、
前記非線形光学定数成分の比(d-ratio)の算出時には、前記第1の入射角θ1よりも大きい第2の入射角θ2について近似演算処理を実行する
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の光2次非線形薄膜における1次及び2次光感受率異方性同時測定方法。
【請求項5】
1つの光2次非線形性薄膜に対する2種類の基本波レーザー光の照射により実験的に測定される2種類のSH-MF曲線における各入射角の測定データ間の比の算出によりSH-MF比曲線を生成する第1の演算部と、
前記SH-MF比曲線に対応する理論関数式と実験測定曲線としての前記SH-MF比曲線との近似演算処理を実行し、前記理論関数式における2つの未知パラメータである複屈折率(Δn)と非線形光学定数比(d-ratio)を決定する第2の演算部と、
決定された前記複屈折率(Δn)と前記非線形光学定数比(d-ratio)を出力する第3の演算部と
を有する、光2次非線形薄膜における1次及び2次光感受率異方性同時測定装置。
【請求項6】
1つの光2次非線形性薄膜に対する2種類の基本波レーザー光の照射により実験的に測定される2種類のSH-MF曲線における各入射角の測定データ間の比の算出によりSH-MF比曲線を生成する処理と、
前記SH-MF比曲線に対応する理論関数式と実験測定曲線としての前記SH-MF比曲線との近似演算処理を実行し、前記理論関数式における2つの未知パラメータである複屈折率(Δn)と非線形光学定数比(d-ratio)を決定する処理と、
決定された前記複屈折率(Δn)と前記非線形光学定数比(d-ratio)を出力する処理と
をコンピュータに実行させ、光2次非線形薄膜における1次及び2次光感受率異方性を同時に測定するプログラム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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