論文

現在のIT社会における光学ポリマーデバイスの重要性、光学ポリマーにおける複屈折の発現機構について述べ、さらにゼロ複屈折性光学ポリマーとその実用化への可能性および波及効果について解説する。

低分子ドープ法により、光学ポリマーの配向複屈折を消去できることをこれまでに報告してきた。今回、この方法によりポリマーの光弾性複屈折も消去可能であることを明らかとし、実際に合成したポリマーはどのような応力を加えても光弾性複屈折が生じないことを確認した。

従来のアクリル系ファイバでは通信することが不可能であった200m以上での通信が可能となる重水素化PMMA系GI型POFを提案し，界面ゲル重合法を応用して作製した。このファイバの伝送帯域は，300mで励振条件に依存せず1GHzを超えるものであった。

これまで当研究室にて研究開発してきたフォトニクスポリマーについて解説し、これらの現状と今後の展開について述べた。

広帯域GI-POFを用いて光リンクに曲げを与えた際の、曲げ損失と曲げによる伝送帯域変化はこれまで別々に検討されてきたが、パワーペナルティを考えることで両者を同時に扱うことが可能となり、光リンクの伝送性能に曲げが与える影響を詳細に検討した

異方性低分子ドープ法により、光学ポリマーの配向複屈折が消去できることをこれまでに報告してきた。今回、この方法によりポリマーの光弾性複屈折をその配向複屈折の符号に関係なく消去可能であることを明らかとし、赤外吸収2色法によりその消去機構の解析を行った。

A perfluorinated monomer, perfluoro-2-methylene-4-methyl-1,3-dioxolane (PFMMD), was synthesized by various methods. The monomer was polymerized in bulk and/or in the solution by a free radical mechanism using perfluorodibenzoyl peroxide and/or perfluorodi-tert-butyl peroxide as an initiators. The polymers obtained (poly(PFMMD)) were colorless and transparent. However, a polymer rod exposed to the atmosphere turned hazy. When the polymers were purified by precipitating the polymer solution into chloroform, they did not turn hazy when exposed to air for a long period of time and remained clear with a high UV-vis light transmittance. The glass transition temperature of the purified polymer was 130-134 °C. NMR measurements indicate that the purified polymers have mostly vinyl addition polymer structure. Nevertheless, we suppose that the pristine polymers contain structural units formed by ringopening polymerization. The molecular weight of poly(PFMMD) samples can be regulated using carbon tetrachloride, carbon tetrabromide, and sulfuryl chloride as chain transfer agents. Polymerization in the presence of these regulators is characterized by nondegradative chain transfer. The intrinsic viscosity of poly(PFMMD) samples was determined in hexafluorobenzene. Hexafluorobenzene is a thermodynamically good solvent for poly(PFMMD). The molecular weights of poly(PFMMD)s were characterized by the intrinsic viscosity and dynamic light scattering (DLS). The refractive index of poly(PFMMD) between 400 and 1550 nm was between 1.3360 and 1.3270. The material dispersion of poly(PFMMD) is superior to that of a commercial poly(1,1,2,4,4,5,5,6,7,7-decafluoro-3-oxa-1,6-heptadiene) (Cytop).

A plastic optical fiber (POF) having a W-shaped refractive index profile (W-shaped POF) was prepared for the first time that had a possibility to realize a higher bit rate transmission than those of the conventional silica-based multimode fiber and graded index (GI) POF links. Since the W-shaped POF has a valley of the refractive index at the boundary of the core and cladding of the conventional graded-index (GI) POF, the group delay of higher order modes is strongly influenced, and the modal dispersion in the GI POF is compensated. By comparing the propagating mode properties of the W-shaped POF with those of the GI POF, we clarified theoretically and experimentally that the index valley has a remarkable modal dispersion compensation effect.

これまで行ってきた研究成果を光の偏波（またはフォトン）と高分子物質との係わりという視点で原子系のディメンジョンからマクロな不均質構造にわたって順に述べ、特にゼロ複屈折光学フィルムと高輝度光散乱ポリマー導光体の最新の研究動向について詳しく報告した。

これまでに実証したゼロ複屈折性光学ポリマーを紹介した。特に最も新しいナノ粒子を添加したゼロ複屈折性光学ポリマーについて、詳細なデータとともにその可能性を詳しく解説した。複屈折制御という観点から、LCDへの応用が期待できる。

ゼロ複屈折性光学ポリマーの液晶ディスプレイへの応用とその波及効果について解説する。LCDのコストの内、ポリマー関連部材のコストは約６割を占めるといわれ、それらの高性能化とコスト低減ができれば、LCDにさらなる普及に貢献できる可能性が高い。

GI型POF中のモードカップリングに対する検討を行い、高開口数化することでモードカップリングの影響が抑制される事を明らかとした。さらに、短距離ネットワーク使用下でのUFL条件におけるGI型POFの新たな最適導波路設計を提案し、その優越性を明らかとした。

低損失広帯域GI-POFを得るために、作製方法と材料から検討した。POFのコア作製行程を2つに分けて行うことで広帯域化、PMMAの水素原子を重水素原子に置換することで低損失化を達成した。実際に作製されたGI-POFは、300m伝送後でも1Gbps以上の広帯域を有すことを明らかにした。

ポリマー中に分極率異方性を持つ低分子を添加することにより、ポリマーの光弾性複屈折を消去する方法を提案した。実際にtrans-stilbene添加によりPMMAの光弾性複屈折消去にはじめて成功した。

我々は一貫して光とポリマーの相互作用を基礎から検討し、その結果を分子デザインに適合し、GI-POF、HSOTポリマー、ゼロ複屈折性ポリマー等のフォトニクスポリマーを開発し、ブロードバンド社会において重要なリアルタイムコミュニケーションのための技術として提案している。そこで今回は、これらのポリマーの基礎から応用、今後の展開等について詳しく解説した。

PMMA固体の本質的な光散乱損失値とその構造を明らかにした。

我々は光軸中心から周辺へ向かって屈折率が徐々に小さくなり、入射光が収束するように進む光収束性プラスチックロッド(LFR)の屈折率分布型(GRIN)材料を用い、(+)コンタクトレンズ(CL)への応用について報告をし、優れた光学特性を有することを確認している。本報では中心から周辺に向かって屈折率が徐々に大きくなり、入射光が拡散するように進む光拡散性プラスチックロッド(LDR)のGRIN材料を用い、(-)レンズへの応用について検討し、併せてLFRおよびLFR-LDR複合材料についても(-)レンズの応用を検討した。その結果、PMMAに比して理論的結像特性においてLDR-GRINはレンズ厚さを薄くでき、逆に球面収差は大きくなることが判明した。また、実際に(-)レンズを作製し、結像特性試験を行った。LDRおよびLFR-LDR複合GRIN材料からなるCLではレンズ中心と周辺部との間に1.0から3.0Dのpower差が認められたことから、bifocalレンズへの可能性が示唆された。