京大,発光式円偏光コンバータを開発

京都大学の研究グループは,円偏光純度と明るさを両立させる「発光式円偏光コンバータ」の作製に成功した(ニュースリリース)。

外部の電源を使用せずに非偏光から円偏光を生成する既存の技術は,主に①円偏光子によるフィルター方式,②キラル液晶構造による選択反射方式,③キラル発光体による円偏光発光(CPL)方式,の3つに大別される。

①と②は所望で無い側の偏光を吸収および反射して高純度を達成するため,光強度は原理的に低くなる。また,③は発光体の選択により高い光強度が期待できるが,一般的に円偏光純度と光強度の間にトレードオフの関係がある。

一方,直線偏光発光(LPL)は,直線偏光度と光強度はそれぞれ独立したパラメータとして振る舞うため,両者を高い水準で満たすことが原理的に可能。しかし,円偏光生成手法としての研究はこれまで進められてこなかった。

研究では,円偏光純度と光強度を両立させるための新たなアプローチとして,LPL材料と位相差材料を組み合わせた「発光式円偏光コンバータ」というコンセプトを提案した。

具体的には,まず,発光性一次元ナノ構造体であるCdSe/CdSコアシェル型量子ロッド(QR)を,室温で延伸可能な透明ポリマーであるエチレン酢酸ビニルコポリマー(EVA)中に分散させた,QR/EVA複合フィルムを作製した。

このQR/EVA複合フィルムを延伸し,EVAフィルム中でQRを一次元配列させたLPLフィルムを作製した。このLPLフィルムの偏光軸に対して,λ/4位相差フィルムのfast軸が−45˚になるように両フィルムを重ねることにより,左円偏光コンバータを作製した。

450nmの非偏光を励起光として照射した際の発光強度を比較すると,左円偏光成分:右円偏光成分=83:17,すなわち円偏光度PCP=0.66という非常に大きな円偏光度を示した。また,このLPLフィルムにλ/4位相差フィルムを貼合せる角度を−45˚から+45˚に変更すると,偏光度・明るさ・スペクトル形状を維持したまま,右円偏光に変換することができた。

さらに,発光機構(光の足し算)に基づく「発光式円偏光コンバータ」は,例えば,赤色,オレンジ色,黄色発光性の3色のLPLフィルムを,それぞれ3通りの貼合せ角度(−45˚,0˚,+45˚)で積層するだけで,3×3×3=27 通りの光学情報(波長,光強度,偏光の組み合わせ)の作り分けができることを明らかにした。

研究グループは,「発光式円偏光コンバータ」は,既存の円偏光生成方式が抱えるジレンマを解決できる方式だとしている。

キーワード:

関連記事

  • 阪大など、メタサーフェスの直接結合で超小型・高効率な円偏光LEDを実現へ

    大阪大学とアルバックは、窒化インジウムガリウム(InGaN)発光ダイオード(LED)に周期的なナノ構造「メタサーフェス」を直接結合することで、高効率かつ超小型の円偏光デバイスが実現可能であることを明らかにした(ニュースリ…

    2026.03.26
  • 岡山大など、「分子の右と左」を見分ける光を超高速で切り替え

    岡山大学の研究グループは、中国・東南大学および中国・北京大学との国際共同研究により、アミノ酸の「右手型・左手型」のような分子の左右の違いを見分ける光(キラル光)を、分子サイズの一点に作り出し、超高速にON/OFF・反転で…

    2026.03.16
  • 東大、光と電場で生じる電流のメカニズムを解明

    東京大学物性研究所の研究グループは、電場をかけた固体に円偏光を照射することで生じる電流を理論的に調べ、その振る舞いが電子波動関数の幾何学的構造によって決定されることを明らかにした(ニュースリリース)。 固体に光を照射する…

    2026.03.11
  • 早大など、世界最長クラスのキラル発光ヘリセン分子の系統的合成に成功

    早稲田大学と阿南工業高等専門学校は、容易に入手可能な原料から2工程で分子の長さが異なる一連のらせん状低分子有機化合物であるヘリセンを系統的に合成する手法を開発した(ニュースリリース)。 近年、キラルな光である円偏光(CP…

    2026.02.06
  • 東京理科大など、高い円偏光発光を示すキラルナノフープの創製に成功

    東京理科大学、大阪公立大学、北里大学は、金錯体を活用した独自の合成戦略により、6つの臭素原子を精密に配置した[9]シクロパラフェニレン([9]CPP)の開発に成功した(ニュースリリース)。 シクロパラフェニレン(CPP)…

    2026.02.05

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア