第 74 回応用物理学会秋季学術講演会に参加して

特集
学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 19
第 74 回応用物理学会秋季学術
講演会に参加して
丸
山
亜
起
Aki MARUYAMA
電子情報学科
4年
1．はじめに
図1
（a）Si 基板に平行に並んだネマティック液晶．
（b）電圧印加時に再配向した液晶．
（c）ピッチが p であるコレステリック液晶．
9 月 16∼20 日に，同志社大学で開催された第 74
回応用物理学会秋季学術講演会に参加し，19 日に
「コレステリック液晶を用いた偏光依存性のない干
渉フィルタ」というテーマで発表した．
2．研究背景
薄膜中での光干渉を利用した多層膜干渉フィルタ
（ファブリ・ペロ干渉フィルタ）は小型・軽量の分
光素子であり，液晶を用いて共振器の屈折率を変え
るとチューナブル（波長可変）フィルタとなる．液
晶の屈折率には偏光依存性があるため，これらのデ
バイスは偏光子を必要とするが，偏光子は光強度を
減少させてしまう．本研究では，偏光回転機能を持
つコレステリック液晶を使用すれば，赤外域ではね
じれピッチよりも波長が長くなるため，機能が失わ
れるという点を利用すると，偏光子の要らないデバ
図 2 サンプルセルの透過スペクトル
（a）液晶を入れる前に基板間隔を調べるため測定
した透過率．液晶を封入後ラビング方向に（b）
平行，または（c）垂直な光を入射したときの透
過率．理論曲線である細線から（a）d＝17.1±0.05
μ m（n＝1.00）．（b, c）n＝1.63, 1.64（d＝17.1）．
イスができるのではないかと考え，無電圧・電圧印
加時の 2 つの場合での実効屈折率の測定を行った．
!
が小さいとき，長波長の光は回転に応答せず，異方
性のない平均的な屈折率 na＝（no2＋ne2）／2を感受す
3．実験結果
る．そして，電圧印加時には図 1（b）のように no
赤外透過性と導電性を併せ持つ Si 基板で液晶を
を感受するので，偏光に依存しないフィルタとな
挟むと，ファブリ・ペロ型波長可変フィルタとな
る．配向膜をコートした 2 枚の Si 基板間にスペー
る．例えば図 1 のように，（a）ネマティック液晶を
サで間隙を作り，ピッチ 5 μ m のコレステリック液
基板に平行に配向させておくと，（b）電界印加によ
晶（no＝1.52, ne＝1.76）を封入した．液晶封入前に
って垂直に再配向する．この場合，異常光屈折率 ne
測定した図 2（a）の干渉スペクトルから，間隙 d
を感受していた偏光は常光屈折率 no を感受するよ
は 17.1 μ m と評価された．（Si のバンド端となる
うになるが，他方の偏光では変化がない．したがっ
1.1 μ m 以下では光が通らない）液晶封入後，配向
て，波長可変フィルタとするためには偏光子が必要
膜のラビング方向に平行または垂直な偏光を入射す
となる．そこで，コレステリック液晶を図 1（c）
ると，図 2（b），（c）のようにほぼ同じスペクトル
のように封入すると，分子が 1 回転するピッチ p
が現れた．理論曲線と比較して求めた屈折率は 1.63
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4．考察
今回の実験で，コレステリック液晶は偏光回転機
能によって偏光依存性を無くし，平均的な屈折率を
感じていることがわかった．この結果より，偏光子
を使わない波長可変フィルタの作製が出来るが干渉
のコントラストが非常に悪い．そのため今後はシリ
図 3 電圧を印加した際の透過率スペクトル
灰色線は 0 V，黒線は 20 V を印加した時の
干渉スペクトル．細線は d＝17.1 μ m，上が
n＝1.53，下が n＝1.63 に設定した理論曲線．
コン基板の反射率を上げるなどをしてコントラスト
の向上をはかっていく．
5．おわりに
∼1.64 となり，上述の平均屈折率 1.64 に近い値と
今回初めての学会に参加しましたが，参加者の方
なっていた．図 3 は，ランダム偏光で測定した透過
から多くの質問や意見を頂き，非常に良い体験が出
スペクトルである．交流電圧（1 kHz）を印加する
来ました．この学会で得られたことを今後の実験で
と（黒線），干渉ピークが印加前（灰色線）より約
活かしていきたいと思います．
0.1 μ m 短波長側に移動した．20 V では屈折率が
今回の発表を行うにあたって，終始御理解ある御
1.53 と評価され，no に近い値となっていることが
指導をしていただいた斉藤光徳教授に深く感謝しま
分かった．
す．
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