(57)【要約】  本発明の光増幅変調システム（１１）は、フォトリフラクティブ素子（１）と、互いに干渉する第１の光（Ｂ４）および第２の光（Ｂ５）をフォトリフラクティブ素子（１）上に照射して干渉させる光照射部（１２）とを備え、光照射部（１２）は光強度変調器（１８）を備え、光強度変調器（１８）は第２の光（Ｂ５）のみを変調し、第２の光（Ｂ５）は干渉時および非干渉時に対応して強度の強弱が時間周期的に変化することを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトリフラクティブ素子と、
互いに干渉する第１の光および第２の光を生成し、前記第１の光と前記第２の光を前記フォトリフラクティブ素子上に照射して干渉させる光照射部と、
前記フォトリフラクティブ素子に電界を印加する電界印加部と、を備えており、
前記光照射部は光強度変調器を備え、
前記光強度変調器は前記第２の光のみを変調し、
前記第２の光は、非干渉時にも強度が０になることがなく、干渉時および非干渉時に対応して前記光強度変調器により強度の強弱が時間周期的に変化することを特徴とする光増幅変調システム。
【請求項２】
前記光強度変調器は、音響光学モジュレータであって、
前記音響光学モジュレータは、出力の０次光のみを前記第２の光として前記フォトリフラクティブ素子上に照射することを特徴とする請求項１に記載の光増幅変調システム。
【請求項３】
前記光照射部は、
レーザー光を出射する光源と、
前記光源から出射されたレーザー光の光軸上に配置された第１の半波長板と、
前記第１の半波長板を通過したレーザー光を第１の分割光と第２の分割光とに分割する偏光ビームスプリッターと、
前記第１の分割光の光軸上に配置された第２の半波長板と、を備えており、
前記第２の半波長板を通過した第１の分割光、および前記音響光学モジュレータを通過した第２の分割光を前記フォトリフラクティブ素子上に照射することを特徴とする請求項２に記載の光増幅変調システム。
【請求項４】
フォトリフラクティブ素子における光応答を高速化するシステムであって、
互いに干渉する第１の光および第２の光を生成し、前記第１の光と前記第２の光とを前記フォトリフラクティブ素子上に照射して干渉させる光照射部と、
前記フォトリフラクティブ素子に電界を印加する電界印加部と、を備えており、
前記光照射部は前記第２の光の強度を変調する光強度変調器を備え、
前記光強度変調器は前記第２の光のみを変調し、
前記第２の光は、干渉時以外の非干渉時にも強度が０になることがなく、干渉時および非干渉時に対応して前記光強度変調器により強度の強弱が時間周期的に変化することを特徴とする光応答高速化システム。
【請求項５】
前記光強度変調器は、音響光学モジュレータであって、
前記音響光学モジュレータは、出力の０次光のみを前記第２の光として前記フォトリフラクティブ素子上に照射することを特徴とする請求項４に記載の光応答高速化システム。
【請求項６】
前記光照射部は、
レーザー光を出射する光源と、
前記光源から出射されたレーザー光の光軸上に配置された第１の半波長板と、
前記第１の半波長板を通過したレーザー光を第１の分割光と第２の分割光とに分割する偏光ビームスプリッターと、
前記第１の分割光の光軸上に配置された第２の半波長板と、を備えており、
前記音響光学モジュレータに前記偏光ビームスプリッターを通過した第２の分割光が入光することを特徴とする請求項５に記載の光応答高速化システム。
【請求項７】
高速で光増幅を変調する方法であって、
フォトリフラクティブ素子に電界を印加した状態で、互いに干渉する第１の光と第２の光とを前記フォトリフラクティブ素子上に照射して干渉させるステップを含んでおり、
前記第２の光のみを変調し、
前記第２の光は、干渉時以外の非干渉時にも強度が０になることがなく、干渉時および非干渉時に対応して強度の強弱を時間周期的に変化させることを特徴とする光増幅変調方法。
【請求項８】
フォトリフラクティブ素子における光応答を高速化する方法であって、
前記フォトリフラクティブ素子に電界を印加した状態で、互いに干渉する第１の光と第２の光とを前記フォトリフラクティブ素子上に照射して干渉させるステップを含んでおり、
少なくとも前記第２の光の強度の強弱を干渉時および非干渉時に対応して時間周期的に変化させることを特徴とする光応答高速化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光増幅変調システムおよび光応答高速化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ある種の物質は、良好な電荷輸送能を有することが知られており、その応用事例として次に示すフォトリフラクティブ効果がある。フォトリフラクティブ効果とは、非線形光学効果の１つであり、物質が光を吸収して屈折率が変化する現象のことである。フォトリフラクティブ効果の発現機構を説明する。光導電性および２次の非線形光学特性を有する媒体中で２本のレーザー光を干渉させると干渉縞が形成される。この干渉縞の明部において光励起による電荷キャリアが生成され、外部印加電界により正電荷キャリアが媒体中を移動し、暗部にトラップされる。その結果、明部で負、暗部で正、に帯電した電荷密度の周期的な分布ができ、空間電界が形成される。この空間電界は、１次の電気光学効果であるポッケルス効果を引き起こし、周期的な屈折率格子が形成される。この屈折率格子と光干渉縞との間には空間的にφの位相差が生じるため、２光波間で非対称なエネルギー移動が観測され、光増幅（光学利得）が得られる。【０００３】
このようなフォトリフラクティブ効果を用いることで、位相共役や、歪曲した媒体からのイメージング、実時間ホログラフィー、超多重ホログラム記録、３Ｄディスプレイ、３Ｄプリンター、さらには光増幅、光ニューラルネットワークを含む非線形光情報処理、パターン認識、光リミッティング、高密度光データの記憶等への応用が期待されている。【０００４】
上記効果を発現するフォトリフラクティブ材料として、従来、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）等の無機結晶材料が用いられていた（例えば、非特許文献１および非特許文献２を参照）。しかし、この無機結晶材料では、素子の薄型化が難しく、また、強外部印加電界が必要となる。そのため、素子の信頼性に問題があった。また、広い面積のデバイスに応用することが困難であるため、実用上には大きな課題があった。【０００５】
そこで、近年、有機物からなるフォトリフラクティブ材料の開発が活発になっている。有機フォトリフラクティブ材料は、無機フォトリフラクティブ材料に比べて多くの利点がある。その利点とは、組成比率の最適化が容易、高い加工性の他、例えば、大きな光学非線形性、低誘電率、低コスト、軽量、可撓性などである。また、用途に応じて望ましいものとなり得る他の重要な特性には、記録データの長い貯蔵寿命、光学品質、および熱安定性がある。このような有機フォトリフラクティブ材料は、高度な情報通信技術にとって重要な材料となりつつある。その中でも、カルバゾール類（例えば、特許文献１を参照）、トリフェニルアミン類が知られている。【０００６】
動画記録・再生装置、高速データ記憶装置のような高性能のホログラフィック装置に適用するための十分な表示性能を得るため、応答性を格段に向上させることが求められる。そのような技術として、高速応答性フォトリフラクティブポリマー素子が開発されている（例えば、特許文献２、非特許文献３および非特許文献４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３２２８８６号公報（２００３年１１月１４日公開）
【特許文献２】国際公開第２０１４／０３８３３２号（２０１４年３月１３日公開）
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】R. M. Kurtz et al., “Photorefractive amplification at high frequencies”, Proc. of SPIE, vol. 7957, 79570K (2011)
【非特許文献２】R. M. Kurtz et al., “High-frequency photorefractive amplification for ATR applications”, Proc. of SPIE, Vol. 6314, 63140O (2006).
【非特許文献３】K. Kinashi et al., “Photorefractive device using self-assembled monolayer coated indium-tin-oxide electrodes”, Org. Electro., vol. 14, 2987-2993 (2013).
【非特許文献４】C. W. Christenson et al., “Grating dynamics in a photorefractive polymer with Alq3 electron traps”, Optics Express, vol. 18, 9358-9365 (2010).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述のような従来技術でも、超高速の応答を実現することが困難であるという問題がある。例えば、高速メモリー装置、高速ディスプレイ装置等では、非常に高速で応答する素子が必要であり、また、ディスプレイ装置では従来の３０Ｈｚから１８０Ｈｚ以上という、より高速化が求められる。【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑み、フォトリフラクティブ素子の応答性を飛躍的に向上させる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明者らは、これまで材料の改良や新規材料の開発により高速化が図られてきた一方で、それだけでは応答性に限界があると考えた。そこで、別の視点から、高速応答性を得ることができないか多くの検討を行った。その結果、２光波結合させる２本の光のうちの一方の光の強度を強弱させることによって、これまで到底達し得なかった超高速の応答性が得られることを見出し、発明を完成させるに至った。【００１２】
すなわち、本発明の光増幅変調システムは、フォトリフラクティブ素子と、互いに干渉する第１の光および第２の光を生成し、前記第１の光と前記第２の光を前記フォトリフラクティブ素子上に照射して干渉させる光照射部と、前記フォトリフラクティブ素子に電界を印加する電界印加部と、を備えており、前記光照射部は光強度変調器を備え、前記光強度変調器は前記第２の光のみを変調し、前記第２の光は、非干渉時にも強度が０になることがなく、干渉時および非干渉時に対応して前記光強度変調器により強度の強弱が時間周期的に変化することを特徴とする。【００１３】
上記光増幅変調システムによれば、フォトリフラクティブ素子に電界を印加しながら、第１の光と第２の光とを照射して干渉させるため、フォトリフラクティブ効果が生じ、光増幅（光学利得）が得られる。この際、第２の光は、強度の強弱が時間周期的に変化する。これにより、フォトリフラクティブ素子は光の強度の強弱のタイミングに追従した超高速応答性を示すことができる。【００１４】
本発明の光増幅変調システムにおいて、前記光強度変調器は、音響光学モジュレータであって、前記音響光学モジュレータは、出力の０次光のみを前記第２の光として前記フォトリフラクティブ素子上に照射することが好ましい。このような構成によれば、音響光学モジュレータの特性を用いて、強い強度の光と弱い強度の光を交互に簡単に生じさせることができる。【００１５】
本発明の光増幅変調システムにおいて、前記光照射部は、レーザー光を出射する光源と、前記光源から出射されたレーザー光の光軸上に配置された第１の半波長板と、前記第１の半波長板を通過したレーザー光を第１の分割光と第２の分割光とに分割する偏光ビームスプリッターと、前記第１の分割光の光軸上に配置された第２の半波長板と、を備えており、前記第２の半波長板を通過した第１の分割光、および前記音響光学モジュレータを通過した第２の分割光を前記フォトリフラクティブ素子上に照射することがより好ましい。このような構成によれば、互いに干渉する第１の光および第２の光を簡単に生じさせることができる。【００１６】
本発明の光応答高速化システムは、フォトリフラクティブ素子における光応答を高速化するシステムであって、互いに干渉する第１の光および第２の光を生成し、前記第１の光と前記第２の光とを前記フォトリフラクティブ素子上に照射して干渉させる光照射部と、前記フォトリフラクティブ素子に電界を印加する電界印加部と、を備えており、前記光照射部は前記第２の光の強度を変調する光強度変調器を備え、前記光強度変調器は前記第２の光のみを変調し、前記第２の光は、干渉時以外の非干渉時にも強度が０になることがなく、干渉時および非干渉時に対応して前記光強度変調器により強度の強弱が時間周期的に変化することを特徴とする。【００１７】
上記光応答高速化システムによれば、フォトリフラクティブ素子に電界を印加しながら、第１の光と第２の光とを照射して干渉させるため、フォトリフラクティブ効果が生じ、光増幅（光学利得）が得られる。この際、第２の光は、強度の強弱が時間周期的に変化する。これにより、フォトリフラクティブ素子は光の強度の強弱のタイミングに追従した超高速応答性を示すことができる。【００１８】
本発明の光応答高速化システムにおいて、前記光強度変調器は、音響光学モジュレータであって、前記音響光学モジュレータは、出力の０次光のみを前記第２の光として前記フォトリフラクティブ素子上に照射することが好ましい。このような構成によれば、音響光学モジュレータの特性を用いて、強い強度と弱い強度を交互に簡単に生じさせることができる。【００１９】
本発明の光応答高速化システムにおいて、前記光照射部は、レーザー光を出射する光源と、前記光源から出射されたレーザー光の光軸上に配置された第１の半波長板と、前記第１の半波長板を通過したレーザー光を第１の分割光と第２の分割光とに分割する偏光ビームスプリッターと、前記第１の分割光の光軸上に配置された第２の半波長板と、を備えており、前記音響光学モジュレータに前記偏光ビームスプリッターを通過した第２の分割光が入光することがより好ましい。このような構成によれば、互いに干渉する第１の光および第２の光を簡単に生じさせることができる。【００２０】
本発明の光増幅変調方法は、高速で光増幅を変調する方法であって、フォトリフラクティブ素子に電界を印加した状態で、互いに干渉する第１の光と第２の光とを前記フォトリフラクティブ素子上に照射して干渉させるステップを含んでおり、前記第２の光のみを変調し、前記第２の光は、干渉時以外の非干渉時にも強度が０になることがなく、干渉時および非干渉時に対応して強度の強弱を時間周期的に変化させることを特徴とする。【００２１】
上記光増幅変調方法によれば、フォトリフラクティブ素子に電界を印加しながら、第１の光と第２の光とを照射して干渉させるため、フォトリフラクティブ効果が生じ、光増幅（光学利得）が得られる。この際、第２の光の強度の強弱を時間周期的に変化させる。これにより、フォトリフラクティブ素子は光の強度の強弱のタイミングに追従した超高速応答性を示すことができる。【００２２】
本発明の光応答高速化方法は、フォトリフラクティブ素子における光応答を高速化する方法であって、前記フォトリフラクティブ素子に電界を印加した状態で、互いに干渉する第１の光と第２の光とを前記フォトリフラクティブ素子上に照射して干渉させるステップを含んでおり、少なくとも前記第２の光の強度の強弱を干渉時および非干渉時に対応して時間周期的に変化させることを特徴とする。【００２３】
上記光応答高速化方法によれば、フォトリフラクティブ素子に電界を印加しながら、第１の光と第２の光とを照射して干渉させるため、フォトリフラクティブ効果が生じ、光増幅（光学利得）が得られる。この際、第２の光の強度の強弱を時間周期的に変化させるこれにより、フォトリフラクティブ素子は光の強度の強弱のタイミングに追従した超高速応答性を示すことができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、フォトリフラクティブ素子において、これまで到底達し得なかった超高速の応答性が得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係るフォトリフラクティブポリマー素子の一例の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るシステムの構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態における音響光学モジュレータの仕組みを説明する図である。
【図４】本発明の実施例における０次光を用いた１ＭＨｚ変調に対する光増幅の結果を示す図である。
【図５】本発明の実施例における０次光を用いた１ＭＨｚ変調に対する光増幅の結果を示す図である。
【図６】本発明の実施例における１次光を用いた１−５ＭＨｚ変調に対する光増幅の結果を示す図である。
【図７】本発明の実施例における音響光学モジュレータの出力の０次光の強度を示す図である。
【図８】本発明の実施例における電界依存性の結果を示す図である。
【図９】本発明におけるメカニズムの仮説を説明する図である。
【図１０】本発明におけるメカニズムの仮説を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態に係る光増幅変調システムは、フォトリフラクティブ素子に対して互いに干渉する２本の光を照射することにより、フォトリフラクティブ効果を生じさせ、光増幅を行うシステムである（２光波結合）。全体構造の説明に先立ち、まず、本実施形態におけるフォトリフラクティブ素子１について説明する。
【００２７】
本実施形態におけるフォトリフラクティブ素子１は、フォトリフラクティブ材料を有し、外部電界が印加される構成になっている限り特に限定されないが、一例として、図１に示すフォトリフラクティブ素子１を用いて説明する。
【００２８】
図１は、本実施形態に係るフォトリフラクティブ素子１の一例における模式断面図を示す。フォトリフラクティブ素子１は、図１のように互いに略平行状に配置された一対の透明絶縁基板２、２と、これら一対の透明絶縁基板２、２の内面上２ａ、２ａに形成された透明電極３、３と、各透明電極３の内表面３ａに形成された暗電流制御層４、４と、一対の透明絶縁基板２、２間で各透明電極３および各暗電流制御層４を介して挟持されたフォトリフラクティブ複合材料５と、このフォトリフラクティブ複合材料５の周囲に設けられたスペーサー６とで構成されている。
【００２９】
各透明絶縁基板２と、これら各透明絶縁基板２の内面上２ａに形成された各透明電極３によって、互いに平行状に配置された一対の透明電極基板７、７が構成されている。透明絶縁基板２は限定されないが、具体例として、例えば、ソーダ石灰ガラス、シリカガラス、ホウケイ酸ガラス、窒化ガリウム、ヒ化ガリウム、サファイア、石英ガラス、ポリエチレンテレフタレート、およびポリカーボネート、ならびにこれらを適宜組み合わせた複合基板等が挙げられる。
【００３０】
各透明絶縁基板２の内面上２ａに形成された各透明電極３は導電膜であり、金属酸化物膜、金属膜、および有機膜などから選択できる。透明電極３としては、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化スズ、酸化亜鉛、ポリチオフェン、金、銀、白金、銅、アルミニウム、ポリアニリン、リチウム、マグネシウム、マグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金、およびカーボンナノファイバー等の炭素、ならびにこれらの組み合わせからなるもの等が挙げられる。
【００３１】
フォトリフラクティブ複合材料５は、例えば、主成分であるフォトリフラクティブ材料に、増感剤、非線形光学色素、可塑剤、Ｎ型有機半導体等を加えることによって得ることができる。かかる組成を有することで、非常に高い回折効率および利得係数が得られる。これにより、安定で均一な膜中での電荷輸送を効率よく利用でき、非常に高度のフォトリフラクティブ効果を得ることができる。
【００３２】
フォトリフラクティブ複合材料５に含まれるフォトリフラクティブ材料は限定されないが、フォトリフラクティブポリマーであることが好ましい。フォトリフラクティブ材料としては、下記式（１）で表されるトリアリールアミン系非結晶質高分子のポリトリアリールアミン（ＰＴＡＡ）：ポリ［ビス（４−フェニル）（２，４，６−トリメチルフェニル）アミン］が挙げられる。これは、ポリトリアリールアミン半導体（Polytriarylamine Semiconductors）ともよばれる。
【００３３】
【化１】
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【００３４】
他のフォトリフラクティブ材料として、テトラフェニルジアミノビフェニル部位を有するフォトリフラクティブ材料が挙げられる。さらに、下記式（２）で表されるポリビニルカルバゾ−ル（ＰＶＣｚ）、トリフェニルアミンアクリレートポリマー（ＰＤＡＡ）、及びポリ（４−ジフェニルアミノ）スチレン（ＰＤＡＳ）等が挙げられる。
【００３５】
【化２】
2016159077.tif 000004
【００３６】
フォトリフラクティブ材料の含有量は、フォトリフラクティブ複合材料：１００重量％に対して、下限値として１０重量％が好ましく、２０重量％がさらに好ましく、３０重量％が最も好ましく、上限値としては、５０重量％が好ましく、４０重量％がさらに好ましい。
【００３７】
増感剤は、電子受容体としての性能を有しており、フォトリフラクティブ性を高めるために配合されるものである。増感剤が配合されると、当該増感剤とフォトリフラクティブポリマーとにより、電荷移動錯体が形成され、有用なフォトリフラクティブ性が発現される。
【００３８】
フォトリフラクティブ複合材料５に含まれ得る増感剤としては、下記式（３）で表される［６，６］−フェニルＣ６１ブタン酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）、２，４，７−トリニトロ−９−フルオレノン（ＴＮＦ）、（２，４，７−トリニトロ−９−フルレニィリデン）マロニトリル（ＴＮＦ−ＤＭ）、フラーレンＣ６０、フラーレンＣ７０、テトラシアノベンゼン（ＴＣＢＮ）、テトラシアノキノジノメタン（ＴＣＮＱ）、ベンゾキノン（ＢＱ）、およびその誘導体、２，６−ジメチル−ｐ−ベンゾキノン（ＭＱ）、２，５−ジクロロ−ｐ−ベンゾキノン（Ｃｌ２Ｑ）、２，３，５，６−テトラクロロ−ｐ−ベンゾキノン（クロラニル）、及び２，３−ジクロロ−５，６−ｐ−ベンゾキノン（ＤＤＱ）等が挙げられる。なお、増感剤は、１種類のものを単独で使用してもよいし、２種類以上のものを併用してもよい。
【００３９】
【化３】
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【００４０】
増感剤の含有量は、フォトリフラクティブ材料の種類等に応じて適宜選択すればよいが、フォトリフラクティブ複合材料：１００重量％に対して、下限値としては０．１重量％が好ましく、０．３重量％がさらに好ましく、上限値としては３重量％が好ましく、１重量％がさらに好ましい。
【００４１】
非線形光学色素とは、２次の非線形光学特性を示すドナーアクセプター型分子、すなわち、電場によって屈折率が変化する材料（２次非線形光学材料）のことである。フォトリフラクティブ複合材料５に含まれ得る非線形光学色素としては、下記式（４）で表される［［４−（ヘキサヒドロ−１Ｈ−アゼピン−１−イル）フェニル］メチレン］プロパンジニトリル（７−ＤＣＳＴ）、下記式（５）で表される４−ピペリジノベンジリデン−マロノニトリル（ＰＤＣＳＴ）、２−（４−（アゼパン−１−イル）−２−フルオロ−ベンジリデン）−マロノニトリル（ＦＤＣＳＴ）、２，５−ジメチル−４−（ｐ−ニトロフェニルアゾ）アニソール（ＤＭＮＰＡＡ）、４−アミノ−４’−ニトロアゾベンゼン（ＡＮＡＢ）、ｓ−（−）−１−（４−ニトロフェニル）−２−ピロリジン−メタノール（ＮＰＰ）、４−（ジエチルアミノ）−（Ｅ）−β−ニトロスチレン（ＤＥＡＮＳＴ）、（ジエチルアミノ）ベンツアルデヒドジフェニルヒドラゾン（ＤＥＨ）、ＡＯＤＣＳＴ、ＴＤＤＣＳＴ、及びＤＣＤＨＦ−６等のアミノシアノスチレン類等が挙げられる。なお、非線形光学色素は、１種類のものを単独で使用してもよいし、２種類以上のものを併用してもよい。
【００４２】
【化４】
2016159077.tif 000006
【００４３】
【化５】
2016159077.tif 000007
【００４４】
非線形光学色素の含有量は、フォトリフラクティブ材料の種類等に応じて適宜選択すればよいが、フォトリフラクティブ複合材料：１００重量％に対して、下限値としては２０重量％が好ましく、２５重量％がさらに好ましく、上限値としては５０重量％が好ましく、４０重量％がさらに好ましく、３５重量％が最も好ましい。
【００４５】
可塑剤は、マトリックスのガラス転移温度を低下させる役割を果たす。フォトリフラクティブ複合材料５に含まれ得る増感剤としては、下記式（６）で表されるエチルカルバゾール（ＥＣｚ）、下記式（７）で表される（２，４，６−トリメチルフェニル）ジフェニルアミン（ＴＡＡ）、プロピオン酸カルバゾイルエチル（ＣｚＥＰＡ）、トリフェニルアミン（ＴＰＡ）、フタル酸ベンジルブチル（ＢＢＰ）、フタル酸ジシクロヘキシル（ＤＣＰ）リン酸トリクレジル（ＴＣＰ）、フタル酸ジフェニル（ＤＰＰ）、Ｎ−メチル−１−ピロリドン、Ｎ−オクチル−１−ピロリドン、Ｎ−ドデシル−１−ピロリドンなどのＮ−アルキル−１−ピロリドン類、ならびに２−（１，２−シクロヘキサンジカルボキシイミド）エチルプロピオネート（ＡＸ２２）、２−（１，２−シクロヘキサンジカルボキシイミド）エチルブチレート、２−（１，２−シクロヘキサンジカルボキシイミド）エチルベンゾエート、２−（１，２−シクロヘキサンジカルボキシイミド）エチルアクリレート、及び２−（フタルイミド）エチルプロピオネート（ＡＸ２３）等のイミド化合物等が挙げられる。なお、可塑剤は、１種類のものを単独で使用してもよいし、２種類以上のものを併用してもよい。
【００４６】
【化６】
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【００４７】
【化７】
2016159077.tif 000009
【００４８】
可塑剤の含有量は、フォトリフラクティブ材料の種類等に応じて適宜選択すればよいが、フォトリフラクティブ複合材料：１００重量％に対して、下限値としては１０重量％が好ましく、１５重量％がさらに好ましく、上限値としては４０重量％が好ましく、３０重量％がさらに好ましく、２０重量％が最も好ましい。
【００４９】
Ｎ型有機半導体は、光電流の抑制の役割を果たすものである。フォトリフラクティブ複合材料５に含まれ得るＮ型有機半導体としては、Ｍｅ−ＰＴＣ、ＰＴＣＤＡ、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸誘導体、ナフタレンカルボン酸無水物、ナフタレンカルボン酸ジイミド、テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、ＴＣＥ、ベンゾキノン、２，６−ナフトキノン、ＤＤＱ、ｐ−フルオラニル、テトラクロロジフェノキノン、ニッケルビスジフェニルグリオキシム、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）、ＢＣＰ、及びＰＢＤ等が挙げられ、Ａｌｑ３が特に好ましい。Ｎ型有機半導体は、１種類のものを単独で使用してもよいし、２種類以上のものを併用してもよい。
【００５０】
Ｎ型有機半導体の含有量は、フォトリフラクティブ材料の種類等に応じて適宜選択すればよいが、フォトリフラクティブ複合材料：１００重量％に対して、下限値としては０．１重量％が好ましく、０．３重量％がより好ましく、０．５重量％がさらに好ましく、上限値としては３重量％が好ましく、２重量％がより好ましく、１．５重量％がさらに好ましい。Ｎ型有機半導体の含有量が上記の範囲であると、回折効率、応答速度、耐絶縁破壊性が向上する。
【００５１】
フォトリフラクティブ複合材料５の厚みは５０〜１００μｍが好適であり、厚みが５０μｍ未満であればブラッグ回折条件を満たしにくく、１００μｍを超えると印加電圧の上昇や吸収の増大を招く虞があるからである。
【００５２】
スペーサー６は、フォトリフラクティブ複合材料の厚みを保持できるものであれば、限定されず、耐薬品性および耐熱性などの点から例えば、ポリイミド、ＰＴＦＥやＰＦＡなどのフッ素樹脂が好適である。
【００５３】
各暗電流制御層４は、各透明電極基板７（ＩＴＯ電極基板）の内表面７ａに形成されており、当該内表面７ａを覆っている。したがって、各透明電極基板７とフォトリフラクティブ複合材料５との間に各暗電流制御層４が介在しており、各透明電極３とフォトリフラクティブ複合材料５とは接触していない状態となっている。暗電流制御層４は、各透明電極基板７の双方に形成することが好ましいが、発現する性能に応じて何れかの透明電極基板のみに形成してもよい。
【００５４】
暗電流制御層４としては、透明電極３（例えば、ＩＴＯ電極）上で自己組織化する自己集積化単分子膜（Ｓｅｌｆ−ＡｓｓｅｍｂｌｅｄＭｏｎｏｌａｙｅｒ：ＳＡＭ）を用いることができる。なお、単一層の単分子膜または複数層の単分子膜は、自己集積化単分子膜には限定されない。自己集積化単分子膜は、透明電極３の内表面３ａにシラン化合物を化学修飾して形成されたものである。当該シラン化合物は限定されず、３−アミノプロピルトリメトキシシラン（ＡＰＴＭＳ）が最も好適である。他の自己集積化単分子膜としては、トリクロロシラン類、ジメチルクロロシラン類が挙げられる。
【００５５】
自己集積化単分子膜は、自己集積化または自己組織化によって形成される単分子膜であり、有機分子の化学吸着過程で固体表面上に形成される分子会合体である。吸着分子同士の相互作用によって会合体の構成分子が密に集合する。このことにより、高度に規則的な分子配向および分子配列を有する構造が自発的に形成される。
【００５６】
このような構成を有するフォトリフラクティブ素子１は、例えば、特許文献２に基づき作製することができる。
【００５７】
次いで、本実施形態に係る光増幅変調システム１１について説明する。図２は、本実施形態に係る光増幅変調システム１１の概略構成図である。光増幅変調システム１１は、フォトリフラクティブ素子１と、光照射部１２と、電界印加部１３とを備えている。光照射部１２は、互いに干渉する第１光（第１の光）Ｂ４および第２光（第２の光）Ｂ５を生成し、第１光Ｂ４と第２光Ｂ５とをフォトリフラクティブ素子１上に照射し、２光波結合させる。電界印加部１３は、フォトリフラクティブ素子１に電界を印加する。
【００５８】
フォトリフラクティブ素子１は、第１光Ｂ４と第２光Ｂ５との中心線に対して５０°程度傾けることが好ましい。これにより、効率的な電荷の移動と効率的な光の入射を実現することができる。
【００５９】
光照射部１２は、レーザー光Ｂ１を出射する光源１４と、光源１４から出射されたレーザー光Ｂ１を反射させる第３の反射板１５ａと、第３の反射板１５ａで反射したレーザー光のＢ１光軸上に配置された第１の半波長板１６ａと、第１の半波長板１６ａを通過したレーザー光Ｂ１をｐ−偏光の第１の分割光Ｂ２とｓ−偏光の第２の分割光Ｂ３とに分割する偏光ビームスプリッター１７と、第１の分割光Ｂ２の光軸上に配置された第２の半波長板１６ｂと、第２の半波長板１６ｂを通過した第１の分割光Ｂ２を反射させ、フォトリフラクティブ素子１に入光させる第１の反射板１５ｂと、第２の分割光Ｂ３を反射させる第２の反射板１５ｃと、第２の反射板１５ｃで反射した第２の分割光Ｂ３が入光し、その少なくとも一部を第２光Ｂ５としてフォトリフラクティブ素子１に入光させる音響光学モジュレータ１８（光強度変調器）とを備えている。なお、第１の分割光Ｂ２は第１光Ｂ４と同一である。
【００６０】
光源１４が出射するレーザー光Ｂ１の波長は、特に限定されないが、応答速度の観点及び用いる音響光学モジュレータ１８の使用波長から、４５０〜７００ｎｍであることが好ましく、４００〜５４０ｎｍであることがより好ましい。光源１４から出射されたレーザー光Ｂ１は、第３の反射板１５ａで反射される。第３の反射板１５ａは特に限定されない。次いで、レーザー光Ｂ１は、第１の半波長板１６ａに入光し、直線偏光に変換される。直線偏光に変換されたレーザー光Ｂ１は、偏光ビームスプリッター１７によって、ｐ−偏光の第１の分割光Ｂ２とｓ−偏光の第２の分割光Ｂ３とに分割される。
【００６１】
第１の分割光Ｂ２は、第２の半波長板１６ｂでｓ−偏光に変換される。ｓ−偏光に変換された第１の分割光Ｂ２は第１の反射板１５ｂで反射され、第１光Ｂ４として、フォトリフラクティブ素子１に入光する。第２の分割光Ｂ３は、第２の反射板１５ｃで反射され、音響光学モジュレータ１８に入光する。
【００６２】
音響光学モジュレータ１８の詳細を、図３を用いて説明する。図３に示すように、音響光学モジュレータ１８は、結晶光学素子２１と制御部２２とを備えている。
【００６３】
結晶光学素子２１は、超音波駆動によって回折格子が機能する光デバイスである。具体的に、結晶光学素子２１は、音響光学媒質２１ａとトランスデューサ２１ｂとを有している。音響光学媒質２１ａは、二酸化テルル（ＴｅＯ２）やモリブデン酸鉛（ＰｂＭｏＯ４）などの単結晶およびガラス等からなり、超音波が媒質中に伝搬されることで屈折率の変調が空間周期的に生じ、格子間隔Λの回折格子を形成するようになっている。また、トランスデューサ２１ｂは、電気信号が入力されることにより超音波（弾性波）を発生させる圧電素子であり、伝搬した超音波に応じた屈折率の空間的変調を音響光学媒質２１ａに生じさせる。
【００６４】
これにより、トランスデューサ２１ｂによって音響光学媒質２１ａに超音波が伝搬されている間は、角度θＢで音響光学媒質２１ａに入射された第２の分割光Ｂ３は、角度θＢの回折波（１次光）Ｂ８として出射される。なお、回折波（１次光）Ｂ８の振動数は、入射光の振動数νに、伝搬させた超音波に応じた振動数ｆｍを加算した値となる。
【００６５】
また、トランスデューサ２１ｂによって音響光学媒質２１ａに超音波が伝搬されていない間は、角度θＢで音響光学媒質２１ａに入射された第２の分割光Ｂ３は、角度θＢの透過波（０次光）Ｂ５として出射される。
【００６６】
本実施形態では、音響光学モジュレータ１８は、出力の０次光が第２光Ｂ５としてフォトリフラクティブ素子１に入光するように配置されている。また、音響光学モジュレータ１８から出射される回折波（１次光）Ｂ８はフォトリフラクティブ素子１に入光しないように光増幅変調システム１１外へ除去される。
【００６７】
本実施形態では、音響光学モジュレータ１８において、音響光学媒質２１ａへの超音波の伝搬の有無を時間周期的に切り替える。当該周期は例えば、１００μｓ以下、好ましくは１０μｓ以下、より好ましくは１μｓ（１ＭＨｚ）以下とすることができる。
【００６８】
ここで、図７に示すように、音響光学媒質２１ａに超音波が伝搬されている間でも、音響光学媒質２１ａに入射された第２の分割光Ｂ３の一部が、Residual（残留）光として透過する。このResidual光は、回折されずに透過した角度θＢの０次光である。したがって、音響光学モジュレータ１８は、音響光学媒質２１ａへの超音波の伝搬の有無を時間周期的に切り替えることによって、０次光を強くしたり、弱くしたりすることができる。すなわち、音響光学モジュレータ１８から出射される第２光Ｂ５は、音響光学媒質２１ａへの超音波の伝搬の有無を時間周期的に切り替えることによって、強い強度の第一期間と弱い強度の第二期間とを時間周期的に繰り返す。第一期間では、音響光学媒質２１ａへの超音波の伝搬が行われておらず、音響光学モジュレータ１８に入光した第２の分割光Ｂ３の全てが第２光Ｂ５としてフォトリフラクティブ素子１上に照射される。一方、第二期間では、音響光学媒質２１ａへの超音波の伝搬が行われており、音響光学モジュレータ１８に入光した第２の分割光Ｂ３の一部、すなわち０次光のみが第２光Ｂ５としてフォトリフラクティブ素子１上に照射される。
【００６９】
音響光学媒質２１ａに超音波を伝搬する際の、音響光学モジュレータ１８に入光した第２の分割光Ｂ３のうち０次光として出射される割合は、０％でない限り特に限定されないが、得られる光利得の観点から、３〜８０％であることが好ましい。
【００７０】
第１の分割光Ｂ２の光軸上には、音響光学モジュレータ１８は備えられていない。そのため、第１の分割光Ｂ２は、強度が変化することなく、第１光Ｂ４として、フォトリフラクティブ素子１上に照射される。
【００７１】
第１光Ｂ４および第２光Ｂ５は、互いに干渉する性質を有する。そのため、第１光Ｂ４および第２光Ｂ５が照射されたフォトリフラクティブ素子１上では、第１光Ｂ４と第２光Ｂ５とが干渉し、干渉縞が形成される。干渉縞が形成されると、上述の２光波結合によって、フォトリフラクティブ素子１に含まれるフォトリフラクティブ材料ではフォトリフラクティブ効果が生じる。１３の電源の極性が図２の例示とは逆の場合、すなわち試料の光の入射面側が負（−）の場合、第２光Ｂ５のエネルギーの一部が第１光Ｂ４に移動するため、第１の出射光Ｂ６は増幅される。一方、第２の出射光Ｂ７は減衰する。１３の電源の極性が図２の例示の場合、すなわち試料の光の入射面側が正（＋）の場合、第２光Ｂ４のエネルギーの一部が第１光Ｂ５に移動するため、第１の出射光Ｂ７は増幅される。一方、第２の出射光Ｂ６は減衰する。
【００７２】
本実施形態では、フォトリフラクティブ素子１において、第２光Ｂ５の強度の強弱に追従する光利得が得られる。そのため、フォトリフラクティブ素子１から出射した第１の出射光Ｂ６は、第２光Ｂ５の強度の強弱に追従して、光増幅の量が増減する。
【００７３】
このような光増幅変調システム１１を用いれば、高速で光増幅を変調する方法であって、フォトリフラクティブ素子に電界を印加した状態で、互いに干渉する第１の光と第２の光とを前記フォトリフラクティブ素子上に照射して干渉させるステップを含んでおり、前記第２の光のみを変調し、前記第２の光は、干渉時以外の非干渉時にも強度が０になることがなく、干渉時および非干渉時に対応して強度の強弱を時間周期的に変化させることを特徴とする光増幅変調方法を実現することができる。
【００７４】
また、本発明では、フォトリフラクティブ素子における光応答を高速化するシステムであって、互いに干渉する第１の光および第２の光を生成し、前記第１の光と前記第２の光とを前記フォトリフラクティブ素子上に照射して干渉させる光照射部と、前記フォトリフラクティブ素子に電界を印加する電界印加部と、を備えており、前記光照射部は前記第２の光の強度を変調する光強度変調器を備え、前記光強度変調器は前記第２の光のみを変調し、前記第２の光は、干渉時以外の非干渉時にも強度が０になることがなく、干渉時および非干渉時に対応して前記光強度変調器により強度の強弱が時間周期的に変化することを特徴とする光応答高速化システムも提供する。本発明の一実施形態に係る光応答高速化システムは、図２における光照射部１２と電界印加部１３とを備えている。一実施形態に係る光応答高速化システムにおける各構成要素の説明、動作および効果は、光増幅変調システム１１と同様である。
【００７５】
このような光応答高速化システムを用いれば、フォトリフラクティブ素子における光応答を高速化する方法であって、前記フォトリフラクティブ素子に電界を印加した状態で、互いに干渉する第１の光と第２の光とを前記フォトリフラクティブ素子上に照射して干渉させるステップを含んでおり、少なくとも前記第２の光の強度の強弱を干渉時および非干渉時に対応して時間周期的に変化させることを特徴とする光応答高速化方法を実現することができる。
【００７６】
第２光の強度の強弱を変化させない従来技術では、２光波結合の応答性は通常数百μ秒〜秒オーダーであり超高速応答は困難であった。一方、本発明では、従来技術において応答性が速い材料（例えば、後述の実施例における素子Ｂなど）であっても、応答性が遅い材料（例えば、後述の実施例における素子Ａなど）であっても、μ秒〜数十μ秒（数百ｋＨｚ〜１ＭＨｚ）オーダーという超高速応答が実現される。また、本発明では、特に電子変位に基づく有機ポリマー材料を用いることにより、ギガヘルツ〜テラヘルツのオーダーの超高速応答も実現し得る。本発明によって実現する超高速応答は、開発されてきた材料のみの応答だけでは到底達し得なかったものである。この技術を用いれば世界最速応答の光増幅変調デバイスを作り上げることができ、光通信業界を唖然とさせるほどのポテンシャルを有していることは確実である。
【００７７】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【００７８】
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。【００７９】
〔フォトリフラクティブ素子の作製〕
実験に用いる２種類のフォトリフラクティブポリマー素子を製作した。各素子におけるフォトリフラクティブ複合体の成分は下記のとおりである。【００８０】
（素子Ａ）
フォトリフラクティブポリマー：ＰＶＣｚ（Ｍｗ：370000）／４４重量％
非線形光学色素：７−ＤＣＳＴ／３５重量％
可塑剤：ＥＣｚ／２０重量％
増感剤：ＴＮＦ／１重量％
（素子Ｂ）
フォトリフラクティブポリマー：ＰＴＡＡ／４３．５重量％
非線形光学色素：ＰＤＣＳＴ／３５重量％
可塑剤：ＴＡＡ／２０重量％
増感剤：ＰＣＢＭ／０．５重量％
Ｎ型有機半導体：Ａｌｑ３／１重量％
暗電流制御層にはＳＡＭを用いた。電極にはＩＴＯ電極を用いた。フォトリフラクティブ複合体の厚みは５０〜１１５μｍに調整した。【００８１】
〔１ＭＨｚ変調に対する光増幅〕
図２に示すシステムを用いた。光源から出射するレーザー光の波長は５３２ｎｍとし、強度は０．５３Ｗ／ｃｍ２とした。音響光学モジュレータには、NEOS Technologies社製、型番35085-3 AO MODULATORを用いた。素子に３０−５０Ｖμｍ−１の電界を印加していない状態または印加している状態において、音響光学モジュレータにファンクションジェネレータから方形波（デューティ比１：１）を入力して超音波伝搬を１Ｈｚ−５ＭＨｚの周期でオン／オフを繰り返した。ファンクションジェネレータには、ＮＦ回路設計ブロック社製のWavefactory WF1974 （周波数帯域：0.01 μHz - 30 MHz）およびWF1968（周波数帯域：0.01 μHz - 200 MHz）を用いた。素子から出射された第１の出射光および第２の出射光の強度を、オシロスコープ（Tektronix社製、型番DPO3054, 500 MHz, 2.5 GS/s）を用いて測定した。【００８２】
素子Ａを用いた際の結果を図４に示す。図４の（Ａ）は電界を印加していない状態であり、図４の（Ｂ）は電界を印加している状態の結果である。横軸は１マスが０．４μ秒、縦軸は１マスが１ｍＶである。電界を印加していない状態では、第１の出射光（グラフの上の波）の強度は変化しなかったが、第２の出射光（グラフの下の波）の強度は音響光学モジュレータにおける超音波伝搬のオン／オフに追従して変化した。一方、電界を印加している状態では、第１の出射光の強度が音響光学モジュレータにおける超音波伝搬のオン／オフに追従して変化し、また、第２の出射光の強度変化が弱まった。【００８３】
素子Ｂを用いた際の結果を図５に示す。図５の（Ａ）は電界を印加していない状態であり、図５の（Ｂ）は電界を印加している状態の結果である。横軸は１マスが０．４μ秒、縦軸は１マスが１ｍＶである。素子Ｂでも、素子Ａと同様の結果が得られた。【００８４】
（周波数１−５MHzまでの光利得）
音響光学モジュレータの周波数を１−５MHzに変化させたときの光利得の値を図６に示す。音響光学モジュレータの応答周波数の限界で５MHzまでの実験値のプロットであり、実験はこの周波数までであるが、この周波数でも光利得の低下は見られず、より高周波テラヘルツまでの応答の可能性があることを破線で示した。【００８５】
比較として、図２に示すシステムにおいて音響光学モジュレータの代わりに同じ位置にオプティカルチョッパー（１−１kHz、Thorlabs社製 MC-2000、Blade: MC1F2、 MC1F10）を設置して、オプティカルチョッパーを通過した光が素子に入射するようにし、素子Ｂを用いて、上記と同様の実験を行った。図６に結果を示す。周波数１００Hzまでは、周波数依存性は見られないが、それを超えると、光利得が大きく低下していく。つまり、オプティカルチョッパーは完全に光をオン／オフしており、オフ時には残留光は０であり、オプティカルチョッパーを使用した実験時は光利得の周波数応答は高々１００Ｈｚ程度である。【００８６】
〔音響光学モジュレータの出力の０次光を用いた際の光強度の変化〕
０次光の場合のみ光利得を得られるメカニズムを解明するために、音響光学モジュレータにおける超音波伝搬をオン／オフした際の０次光の強度を測定した。その結果を図７に示す。オフにした場合には、音響光学モジュレータに入る光が全て０次光として出る。オンにした場合には、音響光学モジュレータに入る光の一部がResidual光（すなわち０次光）として出ていることがわかる。すなわち、音響光学モジュレータにおける超音波伝搬のオン／オフを切り替える場合、０次光は弱／強に切り替わっていることがわかる。【００８７】
〔電界依存性〕
正および負の光利得における電界依存性を調べた。図２に示すシステムを用い、素子Ｂをサンプルとした。図２に示すシステムにおいて、光照射側と反対側の電極を正（＋）に印加した時に正の光利得、光照射側の電極を正（＋）に印加した時に負の光利得が得られる。光利得（利得係数）は、次式（１）または（２）を用いて算出される。【００８８】
【数１】
2016159077.tif 000010
【００８９】
【数２】
2016159077.tif 000011
【００９０】
ｄ：サンプル厚、γ0＝ＩtA（ＩB≠０）/ＩtA（ＩB＝０）、β＝ＩB/ＩA、ＩtA、ＩtB：それぞれ書き込み光の透過強度を示す。【００９１】
結果を図８に示す。例示例では、Residual光の強度は２５％である。正の電界の強度が大きくなるにつれて、より大きな正の光利得（同図中の黒丸）となり、負の電界の強度が大きくなるにつれて、より大きな負の光利得（同図中の白丸）となった。【００９２】
〔メカニズムの考察〕
考えられるメカニズムを図９および図１０に基づき説明する。図９に示すように、音響光学モジュレータの出力の０次光を用いる場合には、Lowの状態でもResidual光の存在により格子が形成されており、つまりHigh、Lowいずれの状態でも電荷の分布による空間電場が常時形成されている。この時は、１MHzあるいはそれ以上のオーダーの変調をかけても、利得応答が得られる。【００９３】
それに対して、オプティカルチョッパーを用いる場合では、図１０に示すようにLowで第２光は０であり格子は形成されなく、Highになった状態で空間電場は新たに形成されることになる。したがって、Highの状態になるときの格子形成の周波数依存性が大きくかかわってくる。すなわち、材料の空間電場形成に必要な時間（応答時間）の制約を大きく受けるので、１００Hz程度までの低い周波数では利得応答があるが、１ｋHz以上の高い周波数には応答しなくなる。【００９４】
なお、上記のメカニズムはあくまでも仮説であり、メカニズムの全容を解明するには、今後より深い研究を行う必要がある。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、位相共役や、歪曲した媒体からのイメージング、実時間ホログラフィー、超多重ホログラム記録、３Ｄディスプレイ、３Ｄプリンター、さらには光増幅、光ニューラルネットワークを含む非線形光情報処理、パターン認識、光リミッティング、高密度光データの記憶等への応用における利用が期待される。
【符号の説明】
【００９６】
１      フォトリフラクティブ素子
２      透明絶縁基板
３      透明電極
４      暗電流制御層
５      フォトリフラクティブ複合材料
６      スペーサー
７      透明電極基板
１１    光増幅変調システム
１２    光照射部
１３    電界印加部
１４    光源
１５ａ  第３の反射板
１５ｂ  第１の反射板
１５ｃ  第２の反射板
１６ａ  第１の半波長板
１６ｂ  第２の半波長板
１７    偏光ビームスプリッター
１８    音響光学モジュレータ（光強度変調器）
２１    結晶光学素子
２１ａ  音響光学媒質
２１ｂ  トランスデューサ
２２    制御部
Ｂ１    レーザー光
Ｂ２    第１の分割光
Ｂ３    第２の分割光
Ｂ４    第１光（第１の光）
Ｂ５    第２光（第２の光）、透過波、０次光
Ｂ６    第１の出射光
Ｂ７    第２の出射光
Ｂ８    回折波、１次光
【図１】
2016159077.tif 000012
【図２】
2016159077.tif 000013
【図３】
2016159077.tif 000014
【図４】
2016159077.tif 000015
【図５】
2016159077.tif 000016
【図６】
2016159077.tif 000017
【図７】
2016159077.tif 000018
【図８】
2016159077.tif 000019
【図９】
2016159077.tif 000020
【図１０】
2016159077.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月30日(2016.9.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機材料で構成されるフォトリフラクティブ素子と、
互いに干渉する第１の光および第２の光を生成し、前記第１の光と前記第２の光を前記フォトリフラクティブ素子上に照射して干渉させる光照射部と、
前記フォトリフラクティブ素子に電界を印加する電界印加部と、を備えており、
前記光照射部は光強度変調器を備え、
前記光強度変調器は前記第１の光は通さず、前記第２の光のみを通して変調し、
前記第１の光は強度の強弱が時間周期的に変化せず、
前記第２の光は、非干渉時にも強度が０になることがなく、干渉時および非干渉時に対応して前記光強度変調器により強度の強弱が１ｋＨｚ以上の周波数で時間周期的に変化することを特徴とする光増幅変調システム。
【請求項２】
前記光強度変調器は、音響光学モジュレータであって、
前記音響光学モジュレータは、出力の０次光のみを前記第２の光として前記フォトリフラクティブ素子上に照射することを特徴とする請求項１に記載の光増幅変調システム。
【請求項３】
前記光照射部は、
レーザー光を出射する光源と、
前記光源から出射されたレーザー光の光軸上に配置された第１の半波長板と、
前記第１の半波長板を通過したレーザー光を第１の分割光と第２の分割光とに分割する偏光ビームスプリッターと、
前記第１の分割光の光軸上に配置された第２の半波長板と、を備えており、
前記第２の半波長板を通過した第１の分割光、および前記音響光学モジュレータを通過した第２の分割光を前記フォトリフラクティブ素子上に照射することを特徴とする請求項２に記載の光増幅変調システム。
【請求項４】
有機材料で構成されるフォトリフラクティブ素子における光応答を高速化するシステムであって、
互いに干渉する第１の光および第２の光を生成し、前記第１の光と前記第２の光とを前記フォトリフラクティブ素子上に照射して干渉させる光照射部と、
前記フォトリフラクティブ素子に電界を印加する電界印加部と、を備えており、
前記光照射部は前記第２の光の強度を変調する光強度変調器を備え、
前記光強度変調器は前記第１の光は通さず、前記第２の光のみを通して変調し、
前記第１の光は強度の強弱が時間周期的に変化せず、
前記第２の光は、干渉時以外の非干渉時にも強度が０になることがなく、干渉時および非干渉時に対応して前記光強度変調器により強度の強弱が１ｋＨｚ以上の周波数で時間周期的に変化することを特徴とする光応答高速化システム。
【請求項５】
前記光強度変調器は、音響光学モジュレータであって、
前記音響光学モジュレータは、出力の０次光のみを前記第２の光として前記フォトリフラクティブ素子上に照射することを特徴とする請求項４に記載の光応答高速化システム。
【請求項６】
前記光照射部は、
レーザー光を出射する光源と、
前記光源から出射されたレーザー光の光軸上に配置された第１の半波長板と、
前記第１の半波長板を通過したレーザー光を第１の分割光と第２の分割光とに分割する偏光ビームスプリッターと、
前記第１の分割光の光軸上に配置された第２の半波長板と、を備えており、
前記音響光学モジュレータに前記偏光ビームスプリッターを通過した第２の分割光が入光することを特徴とする請求項５に記載の光応答高速化システム。
【請求項７】
高速で光増幅を変調する方法であって、
有機材料で構成されるフォトリフラクティブ素子に電界を印加した状態で、互いに干渉する第１の光と第２の光とを前記フォトリフラクティブ素子上に照射して干渉させるステップを含んでおり、
前記第１の光は強度の強弱が時間周期的に変化せず、
前記第２の光のみを変調し、
前記第２の光は、干渉時以外の非干渉時にも強度が０になることがなく、干渉時および非干渉時に対応して強度の強弱を１ｋＨｚ以上の周波数で時間周期的に変化させることを特徴とする光増幅変調方法。
【手続補正書】
【提出日】平成29年2月23日(2017.2.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（１）で表されるトリアリールアミン系非結晶質高分子のポリトリアリールアミン（ＰＴＡＡ）：ポリ［ビス（４−フェニル）（２，４，６−トリメチルフェニル）アミン］
2016159077.tif 000022
または、下記式（２）で表されるポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）、トリフェニルアミンアクリレートポリマー（ＰＤＡＡ）、およびポリ（４−ジフェニルアミノ）スチレン（ＰＤＡＳ）
2016159077.tif 000023
で構成されるフォトリフラクティブ材料、増感剤、非線形色素および塑剤から成るフォトリフラクティブ複合材料で構成されるフォトリフラクティブ素子と、
互いに干渉する第１の光および第２の光を生成し、前記第１の光と前記第２の光を前記フォトリフラクティブ素子上に照射して干渉させる光照射部と、
前記フォトリフラクティブ素子に５０Ｖ／μｍ以下の一定直流電界を印加する電界印加部と、を備えており、
前記光照射部は光強度変調器を備え、
前記光強度変調器は前記第１の光は通さず、前記第２の光のみを通して変調し、
前記第１の光は強度の強弱が時間周期的に変化せず、
前記第２の光は、干渉時以外の非干渉時には強度を３〜８０％にして、干渉時および非干渉時に対応して前記光強度変調器により強度の強弱が１０ｋＨｚ以上の周波数で時間周期的に変化することを特徴とする光増幅変調システム。
【請求項２】
前記光強度変調器は、音響光学モジュレータであって、
前記音響光学モジュレータは、出力の０次光のみを前記第２の光として前記フォトリフラクティブ素子上に照射することを特徴とする請求項１に記載の光増幅変調システム。
【請求項３】
前記光照射部は、
レーザー光を出射する光源と、
前記光源から出射されたレーザー光の光軸上に配置された第１の半波長板と、
前記第１の半波長板を通過したレーザー光を第１の分割光と第２の分割光とに分割する偏光ビームスプリッターと、
前記第１の分割光の光軸上に配置された第２の半波長板と、を備えており、
前記第２の半波長板を通過した第１の分割光、および前記音響光学モジュレータを通過した第２の分割光を前記フォトリフラクティブ素子上に照射することを特徴とする請求項２に記載の光増幅変調システム。
【請求項４】
下記式（１）で表されるトリアリールアミン系非結晶質高分子のポリトリアリールアミン（ＰＴＡＡ）：ポリ［ビス（４−フェニル）（２，４，６−トリメチルフェニル）アミン］
2016159077.tif 000024
または、下記式（２）で表されるポリビニルカルバゾ−ル（ＰＶＣｚ）、トリフェニルアミンアクリレートポリマー（ＰＤＡＡ）、およびポリ（４−ジフェニルアミノ）スチレン（ＰＤＡＳ）
2016159077.tif 000025
で構成されるフォトリフラクティブ材料、増感剤、非線形色素および塑剤から成るフォトリフラクティブ複合材料で構成されるフォトリフラクティブ素子における光応答を高速化するシステムであって、
互いに干渉する第１の光および第２の光を生成し、前記第１の光と前記第２の光とを前記フォトリフラクティブ素子上に照射して干渉させる光照射部と、
前記フォトリフラクティブ素子に５０Ｖ／μｍ以下の一定直流電界を印加する電界印加部と、を備えており、
前記光照射部は前記第２の光の強度を変調する光強度変調器を備え、
前記光強度変調器は前記第１の光は通さず、前記第２の光のみを通して変調し、
前記第１の光は強度の強弱が時間周期的に変化せず、
前記第２の光は、干渉時以外の非干渉時には強度を３〜８０％にして、干渉時および非干渉時に対応して前記光強度変調器により強度の強弱が１０ｋＨｚ以上の周波数で時間周期的に変化することを特徴とする光応答高速化システム。
【請求項５】
前記光強度変調器は、音響光学モジュレータであって、
前記音響光学モジュレータは、出力の０次光のみを前記第２の光として前記フォトリフラクティブ素子上に照射することを特徴とする請求項４に記載の光応答高速化システム。
【請求項６】
前記光照射部は、
レーザー光を出射する光源と、
前記光源から出射されたレーザー光の光軸上に配置された第１の半波長板と、
前記第１の半波長板を通過したレーザー光を第１の分割光と第２の分割光とに分割する偏光ビームスプリッターと、
前記第１の分割光の光軸上に配置された第２の半波長板と、を備えており、
前記音響光学モジュレータに前記偏光ビームスプリッターを通過した第２の分割光が入光することを特徴とする請求項５に記載の光応答高速化システム。
【請求項７】
高速で光増幅を変調する方法であって、
下記式（１）で表されるトリアリールアミン系非結晶質高分子のポリトリアリールアミン（ＰＴＡＡ）：ポリ［ビス（４−フェニル）（２，４，６−トリメチルフェニル）アミン］
2016159077.tif 000026
または、下記式（２）で表されるポリビニルカルバゾ−ル（ＰＶＣｚ）、トリフェニルアミンアクリレートポリマー（ＰＤＡＡ）、およびポリ（４−ジフェニルアミノ）スチレン（ＰＤＡＳ）
2016159077.tif 000027
で構成されるフォトリフラクティブ材料、増感剤、非線形色素および塑剤から成るフォトリフラクティブ複合材料で構成されるフォトリフラクティブ素子に５０Ｖ／μｍ以下の一定直流電界を印加した状態で、互いに干渉する第１の光と第２の光とを前記フォトリフラクティブ素子上に照射して干渉させるステップを含んでおり、
前記第１の光は強度の強弱が時間周期的に変化せず、
前記第２の光のみを変調し、
前記第２の光は、干渉時以外の非干渉時には強度を３〜８０％にして、干渉時および非干渉時に対応して強度の強弱を１０ｋＨｚ以上の周波数で時間周期的に変化させることを特徴とする光増幅変調方法。
【手続補正書】
【提出日】平成29年8月3日(2017.8.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（１）で表されるトリアリールアミン系非結晶質高分子のポリトリアリールアミン（ＰＴＡＡ）：ポリ［ビス（４−フェニル）（２，４，６−トリメチルフェニル）アミン］
【化１】
2016159077.tif 000028
、下記式（２）で表されるポリビニルカルバゾ−ル（ＰＶＣｚ）
【化２】
2016159077.tif 000029
、トリフェニルアミンアクリレートポリマー（ＰＤＡＡ）、又はポリ（４−ジフェニルアミノ）スチレン（ＰＤＡＳ）で構成されるフォトリフラクティブ材料、増感剤、非線形色素および塑剤から成るフォトリフラクティブ複合材料で構成されるフォトリフラクティブ素子と、
互いに干渉する第１の光および第２の光を生成し、前記第１の光と前記第２の光を前記フォトリフラクティブ素子上に照射して干渉させる光照射部と、
前記フォトリフラクティブ素子に５０Ｖ／μｍ以下の一定直流電界を印加する電界印加部と、を備えており、
前記光照射部は光強度変調器を備え、
前記光強度変調器は前記第１の光は通さず、前記第２の光のみを通して変調し、
前記第１の光は強度の強弱が時間周期的に変化せず、
前記第２の光は、干渉時以外の非干渉時には強度を３〜８０％にして、干渉時および非干渉時に対応して前記光強度変調器により強度の強弱が１０ｋＨｚ以上の周波数で時間周期的に変化することを特徴とする光増幅変調システム。
【請求項２】
前記光強度変調器は、音響光学モジュレータであって、
前記音響光学モジュレータは、出力の０次光のみを前記第２の光として前記フォトリフラクティブ素子上に照射することを特徴とする請求項１に記載の光増幅変調システム。
【請求項３】
前記光照射部は、
レーザー光を出射する光源と、
前記光源から出射されたレーザー光の光軸上に配置された第１の半波長板と、
前記第１の半波長板を通過したレーザー光を第１の分割光と第２の分割光とに分割する偏光ビームスプリッターと、
前記第１の分割光の光軸上に配置された第２の半波長板と、を備えており、
前記第２の半波長板を通過した第１の分割光、および前記音響光学モジュレータを通過した第２の分割光を前記フォトリフラクティブ素子上に照射することを特徴とする請求項２に記載の光増幅変調システム。
【請求項４】
下記式（１）で表されるトリアリールアミン系非結晶質高分子のポリトリアリールアミン（ＰＴＡＡ）：ポリ［ビス（４−フェニル）（２，４，６−トリメチルフェニル）アミン］
【化３】
2016159077.tif 000030
、下記式（２）で表されるポリビニルカルバゾ−ル（ＰＶＣｚ）
【化４】
2016159077.tif 000031
、トリフェニルアミンアクリレートポリマー（ＰＤＡＡ）、又はポリ（４−ジフェニルアミノ）スチレン（ＰＤＡＳ）で構成されるフォトリフラクティブ材料、増感剤、非線形色素および塑剤から成るフォトリフラクティブ複合材料で構成されるフォトリフラクティブ素子における光応答を高速化するシステムであって、
互いに干渉する第１の光および第２の光を生成し、前記第１の光と前記第２の光とを前記フォトリフラクティブ素子上に照射して干渉させる光照射部と、
前記フォトリフラクティブ素子に５０Ｖ／μｍ以下の一定直流電界を印加する電界印加部と、を備えており、
前記光照射部は前記第２の光の強度を変調する光強度変調器を備え、
前記光強度変調器は前記第１の光は通さず、前記第２の光のみを通して変調し、
前記第１の光は強度の強弱が時間周期的に変化せず、
前記第２の光は、干渉時以外の非干渉時には強度を３〜８０％にして、干渉時および非干渉時に対応して前記光強度変調器により強度の強弱が１０ｋＨｚ以上の周波数で時間周期的に変化することを特徴とする光応答高速化システム。
【請求項５】
前記光強度変調器は、音響光学モジュレータであって、
前記音響光学モジュレータは、出力の０次光のみを前記第２の光として前記フォトリフラクティブ素子上に照射することを特徴とする請求項４に記載の光応答高速化システム。
【請求項６】
前記光照射部は、
レーザー光を出射する光源と、
前記光源から出射されたレーザー光の光軸上に配置された第１の半波長板と、
前記第１の半波長板を通過したレーザー光を第１の分割光と第２の分割光とに分割する偏光ビームスプリッターと、
前記第１の分割光の光軸上に配置された第２の半波長板と、を備えており、
前記音響光学モジュレータに前記偏光ビームスプリッターを通過した第２の分割光が入光することを特徴とする請求項５に記載の光応答高速化システム。
【請求項７】
高速で光増幅を変調する方法であって、
下記式（１）で表されるトリアリールアミン系非結晶質高分子のポリトリアリールアミン（ＰＴＡＡ）：ポリ［ビス（４−フェニル）（２，４，６−トリメチルフェニル）アミン］
【化５】
2016159077.tif 000032
、下記式（２）で表されるポリビニルカルバゾ−ル（ＰＶＣｚ）、
【化６】
2016159077.tif 000033
、トリフェニルアミンアクリレートポリマー（ＰＤＡＡ）、又はポリ（４−ジフェニルアミノ）スチレン（ＰＤＡＳ）で構成されるフォトリフラクティブ材料、増感剤、非線形色素および塑剤から成るフォトリフラクティブ複合材料で構成されるフォトリフラクティブ素子に５０Ｖ／μｍ以下の一定直流電界を印加した状態で、互いに干渉する第１の光と第２の光とを前記フォトリフラクティブ素子上に照射して干渉させるステップを含んでおり、
前記第１の光は強度の強弱が時間周期的に変化せず、
前記第２の光のみを変調し、
前記第２の光は、干渉時以外の非干渉時には強度を３〜８０％にして、干渉時および非干渉時に対応して強度の強弱を１０ｋＨｚ以上の周波数で時間周期的に変化させることを特徴とする光増幅変調方法。
【国際調査報告】
2016159077.tif 000034
2016159077.tif 000035
2016159077.tif 000036
2016159077.tif 000037