論文

まず光共重合法の概要と原理について述べ、次にポリマーの種々の物理定数の予測、光共重合法に適するモノマー郡の選択方法、更にそれらのモノマー郡から得られるＧＲＩＮロッドの屈折率分布の予測について説明した。

３元モノマー系での屈折率分布形成機構を解明。

光共重合法により低損失なGRINロッドを作製。

屈折率分布型(GRIN）ファイバーレンズの作製。

ファイバーレンズが新しい集光素子として注目を浴びているが、我々は光共重合法により光集束性プラスチックファイバーを作製し得る事を報告して来た。中心軸付近と周辺部の屈折率が、傾きの異なる二次分布で表される場合、そのファイバーレンズは縮小率と焦点面の異なる二つの像を結ぶ。光線マトリクスより、DIFを通過し得る光線の入射範囲を理論的に導き、結像視野の見積もりからDIFの屈折率分布を簡単に算出する方法を提案した。MMAと安息香酸ビニルの光共重合により作製したDIFを用いて種々の条件下で測定を行い、その測定精度を検討した。本測定法による屈折率分布と干渉法を用いて得られた結果はよく一致した。

メタクリル酸メチル－ビニルベンゾーエートの光共重合によりGRIN光ファイバーを初めて試作。

光収束性GRINロッドを光共重合法で作製。

光干渉法による屈折率分布型（GRIN)ロッド、及びファイバー内の屈折率分布の非破壊測定法の確率。

大きな旋光能とベルデ定数を有するポリマー材料をTE-TMコンバーターとして用いることを提案し、その理論解析を行った。その結果、側鎖にメンチル基を有するポリメンチルメタクリレートを用いて作製された素子において、約６０％以上のモード変換特性の実現が明らかとなり、実験的にも確認された。

屈折率分布型ポリマー光ファイバーの最適な屈折率分布係数を、材料分散まで考慮に入れて理論的に正確に求めた。その結果、一般に市販されているポリマー光学素子に用いられているポリメチルメタクリレートを用いると、その１００ｍでの最大伝送帯域は約３Ｇｂｐｓであることが明らかとなり、実験値と良く一致していることが示された。

プラスチック材料を用いて屈折率分布型光学素子を作製する方法には幾つかあるが、この総説中では特に拡散現象を利用して屈折率分布を形成させる界面ゲル重合法とカーブドモールド法について示した。界面ゲル重合法はプラスチック光ファイバーに応用されており、高伝送帯域を有するファイバーが作製され、またカーブドモールド法では、大口径なレンズの作製に応用されている。

本稿では、癌のphotodynamic診断やphotodynamic治療光源として色素ドーププラスチック光ファイバー（DPOF)を用いる上での動作特性と光感受性物質に対する光化学作用の基礎特性を示す。波長560nm付近で出力が得られるRhodamine 6GドープPOFを光源とし、光感受性物質の亜鉛ポルフィリン化合物の光化学反応により、活性酸素の一種であるスーパーオキシドの発生をルミノール反応を用いて検出する。さらに医用デバイスDPOFの今後の可能性について論じている。

Rhodamine B (RB), Rhodamine 6G (R6G)などのレーザー用色素をドープしたプラスチック光ファイバ(POF)の動作特性を検討している。RBを1ppmドープしたコア径500µmのPOF増幅器（POFA)の性能を評価し、信号光波長591nmで1kW（利得30dB)の増幅信号光出力が得られる事を確認している。このときの出射信号光強度を入射励起光強度で規格化したエネルギー変換効率は25%であり、他の色素レーザと同等の高効率光増幅が達成された事を示している。POFAのレーザ化（POF laser :POFL)の可能性をレーザのレート方程式の解析により検討し、RBを10ppmドープしたファイバ長30mm、コア径100μmのPOFLは波長580nm付近で高出力レーザ発振の可能性がある事を明らかにしている。このPOFAの応用の1つとして、生体組織の性状診断用光源として利用する事を提案した。RG6ドープPOFAの出力光を亜鉛ポルフィリン化合物へ照射したことによる蛍光発生を確認している。

有機色素をドープした屈折率分布型ポリマー光ファイバーアンプを、可視光領域での大出力パルス光源として用いることを提案し、実際に591ｎｍの波長で、約１ｋＷの出力を実現した。このような大出力のパルス光源を本論文のように容易に実現することは難しく、また、可視光領域全体にわたって実現可能であることから非常に興味深い。

屈折率分布型大口径ポリマーレンズを作製するための新規な作製方法を提案し、この方法により、これまで報告されていた屈折率分布型レンズの約２倍以上の屈折率分布領域を有するレンズの作製に成功した。また、ここで報告されたレンズを用いることにより、より低収差の眼鏡レンズの実現の可能性を示した。

屈折率分布型ポリマー光ファイバー増幅器の動作原理を、発光色素のエネルギー順位におけるレート方程式をたて、これを理論解析することにより明らかにし、現在作製されているポリマー光ファイバー増幅器よりも、優れた特性を実現するための方策を明らかにした。

新しい光源媒体として光の伝送と拡散出射の２つの機能を有する光散乱ポリマー導光体（ポリマー中に不均一構造を形成させ、光の散乱を高効率で行わせる素子）を用いて液晶用バックライトを作製することにより市販のバックライトに比べ約５０％高い輝度が達成された。ここでは光散乱理論に基づき、高散乱効率化のメカニズムを解明している。

屈折率分布型ポリマー光ファイバーアンプに用いる有機色素を変えることにより、可視光領域における任意の波長の信号光の増幅の可能性を明らかにした。実験では用いる有機色素をローダミン6G、ローダミンB、ペリレンレッドと変えることにより、３つの信号光波長（571、591、621nm）での増幅現象を確認した。(No.18を英文に翻訳した内容)

医療分野で利用できるような、高強度のパルス光を、ポリマー光ファイバー増幅器を用いて発生させることに成功した。ここではその応用例を示した。

通信のための広帯域POFを中心に近年開発された光ファイバー増幅器についても解説した。