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光デバイスおよび書き込み方法 UPDATE 新技術説明会

国内特許コード P190016243
整理番号 08128
掲載日 2019年8月19日
出願番号 特願2013-054227
公開番号 特開2014-178642
登録番号 特許第6202300号
出願日 平成25年3月15日(2013.3.15)
公開日 平成26年9月25日(2014.9.25)
登録日 平成29年9月8日(2017.9.8)
発明者
  • 藤原 隆
  • 佐々 高史
出願人
  • 国立研究開発法人理化学研究所
発明の名称 光デバイスおよび書き込み方法 UPDATE 新技術説明会
発明の概要 【課題】新規な光デバイスおよび書き込み方法を提供する。
【解決手段】本発明の光デバイスは、フォトリフラクティブ層24を挟み込む電極21・21を備えたフォトリフラクティブセル100と、フォトリフラクティブ層24に干渉光を照射する干渉光照射光源31と、フォトリフラクティブ層24に電界を印加する電界印加装置32と、制御部35とを備え、フォトリフラクティブ層24へ情報の書き込みを行うときに、制御部35は、書き込み準備期間と当該準備期間に後続する書き込み期間とで極性の反転した電界をフォトリフラクティブ層24に印加するように電界印加装置32の動作を制御し、書き込み期間において干渉光を照射するように干渉光照射光源31の動作を制御する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

フォトリフラクティブ材料では、明暗の強度分布を有する光を照射すると、当該強度分布に対応した屈折率変化が生じる。一方で、分布の無い一様な強度の光を照射すると変化した屈折率はもとに戻る。この性質により、フォトリフラクティブ材料は、ホログラム再生および画像演算フィルタ等への応用が研究されている。また、フォトリフラクティブ材料の中でも、配向増大型(orientational enhancement:配向増幅型とも称する)フォトリフラクティブ材料は、優れた性能と大面積素子作製が可能な点から注目されている。

しかしながら、フォトリフラクティブ材料を用いた光デバイスは、一般に、応答速度が不十分である。この光デバイスの応答速度を改善できれば、画像処理、動的ホログラフィー、干渉計測および光記録など、高速応答を必要とする種々の分野への適用が期待される。

配向増大型フォトリフラクティブ材料の応答速度は、外部電界(駆動電界)強度および書込光強度に依存する。そのため、外部電界が高電界であるほど、または書き込み光強度が高光強度であるほど光デバイスの応答速度は速くなる。

非特許文献1では、フォトリフラクティブ材料に印加する外部電界を、高電界(例えば100V/μmを超える電界強度)な定常電界とすることにより、応答速度が上昇したことが報告されている。

また、非特許文献2では、定常電界ではなく瞬時電界(パルス電界)を利用することにより、書き込み時のみ瞬間的に100V/μmを超える高電界を印加することで、応答速度が上昇したことが報告されている。

さらに、非特許文献3では、高光強度な光パルス(4mJ/cm)を利用し0.3msの応答速度を達成したことが報告されている(E=90V/μm)。

産業上の利用分野

本発明はフォトリフラクティブ材料を用いた光デバイスおよびフォトリフラクティブ層への情報の書き込み方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
配向増大型有機フォトリフラクティブ材料を含むフォトリフラクティブ層および当該フォトリフラクティブ層を挟み込む一対の電極を備えたフォトリフラクティブセルと、
上記フォトリフラクティブ層に干渉光を照射する干渉光照射装置と、
上記一対の電極を介して上記フォトリフラクティブ層に電界を印加する電界印加装置と、
上記干渉光照射装置および上記電界印加装置の動作を制御する制御部と、を備え
記制御部は、
き込み準備期間においては、上記フォトリフラクティブ層に基準電界の印加を行い、当該書き込み準備期間に後続する書き込み期間においては、上記基準電界と極性の反転した電界を上記フォトリフラクティブ層に印加するように上記電界印加装置の動作を制御するとともに、極性の反転した上記電界が上記フォトリフラクティブ層に印加されている状態で当該フォトリフラクティブ層に干渉光を照射するように上記干渉光照射装置の動作を制御する、光デバイス。

【請求項2】
上記制御部は、上記書き込み期間の開始から1秒以内に上記干渉光の照射を開始するように上記電界印加装置および干渉光照射装置の動作を制御する、請求項1に記載の光デバイス。

【請求項3】
上記書き込み準備期間と上記書き込み期間とは連続している、請求項1または2に記載の光デバイス。

【請求項4】
上記書き込み準備期間と上記書き込み期間とにおいて上記フォトリフラクティブ層に印加する電界としてパルス幅が1ミリ秒以上で1秒以下のパルス電界を用いる、請求項1~3の何れか一項に記載の光デバイス。

【請求項5】
上記書き込み期間における上記干渉光の照射時間は、0.1ミリ秒以上で1秒以下の範囲内である、請求項1~4の何れか一項に記載の光デバイス。

【請求項6】
上記フォトリフラクティブセルは、上記フォトリフラクティブ層に作用する実効電界を維持するか増強するための機能層を備える、請求項1~5の何れか一項に記載の光デバイス。

【請求項7】
上記機能層が、強誘電層、抗電界形成層、および上記電極とフォトリフラクティブ層との間の電荷移動を抑制するブロック層のいずれかから選択される、請求項6に記載の光デバイス。

【請求項8】
上記配向増大型有機フォトリフラクティブ材料が、
カルバゾール誘導体ポリマー、フェニレンビニレン誘導体ポリマー、およびテトラフェニルジアミノビフェニル誘導体ポリマーからなる群より選択される少なくとも一種の化合物を光導電性分子として含み、かつ、
アゾ色素、ジシアノスチレン誘導体、ジシアノメチレンジハイドロフラン誘導体、およびポリエン誘導体からなる群より選択される少なくとも一種の色素を複屈折性光学色素として含む、請求項1~7の何れか1項に記載の光デバイス。

【請求項9】
配向増大型有機フォトリフラクティブ材料を含むフォトリフラクティブ層へ情報の書き込みを行う方法であって、
書き込み準備期間においては、上記フォトリフラクティブ層に基準電界の印加を行い、当該書き込み準備期間に後続する書き込み期間においては、上記基準電界と極性の反転した電界を上記フォトリフラクティブ層に印加するとともに、上記基準電界と極性の反転した電界が上記フォトリフラクティブ層に印加されている状態で、上記書き込み期間において当該フォトリフラクティブ層に干渉光を照射する工程を含む、書き込み方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013054227thum.jpg
出願権利状態 登録
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