自己記述型導波路技術を用いた光軌道の操作

Optical Trajectory Manipulations Using the Self-Written Waveguide Technique.

• Ra'ed Malallah
• Derek Cassidy
• Min Wan
• Inbarasan Muniraj
• John J Healy
• John T Sheridan

抄録

この研究は、いくつかの理由から斬新である。乾燥感光材料の薄いドロップキャスト層を用いて、自己書込み導波路（SWW）プロセス中の濡れた光重合体媒体の挙動を微視的な距離を用いて研究し、固体材料内部に形成された自己軌道を調べた。この結果は、繊維の配向操作の効果を扱うことで、理論的・実験的な検討の枠組みを提供するものである。また、これらの技術のもう一つの大きな利点は、軽量で加工が容易であり、柔軟性が高く、最終的には低コストであることである。まず、湿式光重合体媒体（液溶液）中での SWW プロセスを、単繊維露光、対繊維露光、共繊維露光の 3 つのケースで検討した。次に、固体材料の内部に形成されたSWWを、繊維の配列を操作した場合の効果とともに調べた。いずれの場合も、露光前の光ファイバケーブル（FOC）の位置を顕微鏡を用いて高精度に測定した。自己書込みプロセスは、SWW形成時に材料サンプルの側面から出てくる光を観察（イメージング）することで間接的にモニターした。このようにして、フォトポリマー材料（５３２ｎｍで増感）であるアクリルアミド／ポリビニルアルコール（ＡＡ／ＰＶＡ）中に形成された光導波路の軌跡を調べた。まず、この材料による光の透過性を特徴づける。次に、発生する導波路の曲げと合流を調べる。我々のモデルの予測は、観測された軌道と定性的に一致することが示された。露光中、すなわちSWW形成中に起こる最大の指標変化は、最大の露光光強度が存在する位置で起こることが示された。典型的には、そのような最大値は入力面の近くに存在する。他の局所的な最大値はまた、SWW に沿ってさらに遠くに現れ、材料の中のより深いところにある目と呼ばれる。

This study is novel for several reasons: We used a thin drop cast layer of dry photosensitive materials to study the behaviors of wet photopolymer media using microscopic distances during the Self-Written Waveguide (SWW) process; then, we examined the self-trajectories formed inside the solid material. The results provide a framework for theoretical and experimental examinations by handling the effects of manipulating the alignment of fibers. The other main advantage of these techniques is their lightweight, easy to process, highly flexible, and ultimately low-cost nature. First, the SWW process in wet photopolymer media (liquid solutions) was examined under three cases: single-, counter-, and co-fiber exposure. Then, the SWWs formed inside the solid material were examined along with the effects of manipulating the alignment of the fibers. In all cases, high precision measurements were used to position the fiber optic cables (FOCs) before exposure using a microscope. The self-writing process was indirectly monitored by observing (imaging) the light emerging from the side of the material sample during SWW formation. In this way, we examined the optical waveguide trajectories formed in Acrylamide/Polyvinyl Alcohol (AA/PVA), a photopolymer material (sensitized at 532 nm). First, the transmission of light by this material is characterized. Then, the bending and merging of the waveguides that occur are investigated. The predictions of our model are shown to qualitatively agree with the observed trajectories. The largest index changes taking place at any time during exposure, i.e., during SWW formation, are shown to take place at the positions where the largest exposure light intensity is present. Typically, such maxima exist close to the input face. The first maximum is referred to as the location of the . Other local maxima also appear further along the SWW and are referred to as , i.e., eyes deeper within the material.