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13 gennaio 2023 qui

2023 年 1 月 13 日

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Light Publishing Center、長春光学研究所、精密機械物理学、CAS 著

350 nm 未満の波長領域で動作する複屈折ベースの光変調器は、DUV ビーム整形、高密度データストレージ、半導体マイクロナノプロセスおよびフォトリソグラフィーにおいて重要な役割を果たします。 実際に、α-BBO、MgF2、Ca(BO2)2、α-SnF2の単結晶を含む一連のDUV複屈折材料がこのようにして作製され、商業的に使用されている。 ただし、これらの複屈折素子は複屈折が固定されているため、連続光変調の能力が制限されます。

液晶 (LC) は別の種類の複屈折材料であり、その複屈折は外部の電気的または磁気的刺激による分子配列によって調整可能です。 これまで、一般的に使用されてきた LC は主に有機分子またはポリマーをベースにしており、光化学劣化の影響により DUV 光下では安定しません。 一方、DUV は一部の有機基にフリーラジカルを誘発し、それらの重合を開始する可能性があり、これにより LC の配向とその結果生じる複屈折が乱れます。 したがって、有機 LC は DUV 光を変調できません。

『Light Science & Application』誌に掲載された新しい論文では、CAS深セン先進技術研究所のHui-Ming Cheng教授とBaofu Ding准教授、西安高等技術研究所のWei Cai教授が率いる3つの科学者チームが、中国の清華大学の Bilu Liu 教授は、湿式化学法を使用して二次元 (2D) 無機コバルトドープチタン酸塩 (CTO) LC を共同合成しました。 2D LC は大きな磁気異方性と光学異方性を備え、波長 300 ～ 350 nm で > 70% という高い透過率を備えており、磁気的かつポータブルな方法での透過 DUV 変調が可能になります (図 1)。

図 2 は、良好な可逆性、ミリ秒レベルでの高速応答、優れた耐久性および DUV 安定性によって証明される、2D CTO LC ベースの DUV 変調器の望ましい性能をまとめています。

2D CTO LC の磁気複屈折効果により、柔軟な DUV 複屈折光学ヒドロゲルの調製に応用できます。 少量のモノマーと光開始剤を 2D CTO 懸濁液に添加することにより、磁場の印加中の UV 硬化によって DUV 複屈折ヒドロゲルが調製されました。

ヒドロゲル化が完了すると、磁気的に整列した 2D CTO ナノシートはヒドロゲル内に固定され、磁場を除去した後でもすべての長軸が互いに平行になります。 CTOヒドロゲルは透明な機械光学結晶として機能し、機械的な方法で方向を変えることなくDUV光をその場で変調できます（図3）。 2D CTO ベースのヒドロゲルは、機械的な方法で DUV 光を連続的に調整できる初の複屈折調整可能な要素です。

この研究により、現在可視領域および赤外領域で使用されている複屈折調整可能な光学素子が、高密度データストレージ、半導体マイクロナノプロセス、およびフォトリソグラフィーにとって重要であるDUV領域に拡張される可能性があります。

詳しくは： Youan Xu et al、2D コバルトドープチタン酸塩ベースの深紫外線ヒドロゲル、Light: Science & Applications (2023)。 DOI: 10.1038/s41377-022-00991-6

雑誌情報:光: 科学と応用

提供: Light Publishing Center、Changchun Institute of Optics、 Fine Mechanics and Physics、CAS