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- 주제어 : Photorefractive Polymers (검색결과 6 건)
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권오필 Graduate School of Ajou University 2003 국내박사
본 연구에서는 층 구조의 광전도성 고분자 PPT-CZ에 기초한 새로운 형태의 고효율 광굴절 복합재료를 transmission grating geometry, reflection grating geometry,beam fanning effect등을 이용하여 다양한 광굴절 특성을 조사하였다. 본 연구의 광굴절 복합재료는 견고한 주사슬 poly(p-phenyleneterephthalate), PPT 와 곁가지에 카바졸 carbazole (CZ)기가 다양한 길이의 알킬 사슬에 연결되어 있는 광전도성 고분자 PPT-CZ, 비선형 광학기 diethylaminodicyanostyrene (DDCST) 나 piperidinodicyanostyrene (PDCST), 그리고 sensitizer로 C_60를 혼합하여 제조하였으며 일반적으로 유리전이온도를 낮추기 위해 사용되어지는 가소제는 첨가하지 않았다. 층 구조를 지니는 광 전도성 고분자는 광굴절 혼합물 제조 후에도 나노미터 수준의 층 구조를 이루었으며 층간의 거리가 혼합후 증가함을 나타내었다. 이를 통하여 광굴절 특성을 위한 모든 손님 (guest) 분자들이 층간의 공간에 존재함을 알 수 있다. 광굴절 혼합물은 0 ℃ 이하의 낮은 유리전이온도를 나타내었고, 낮은 유리전이온도에도 불구하고 광굴절 시료는 뛰어난 광학 특성과 상온에서 9개월 이상의 상 분리가 없는 열적 안정성을 보여주었다. 본 연구의 광굴절 혼합물은 일반적인 PVK 계와 비교해 보았을 때 광전도성 그룹의 낮은 농도와 가소제의 미사용에도 불구하고 transmission grating geometry 에서 높은 광굴절 특성을 보였다. 즉, PPT-CZ(n=10) : DDCST : C_60 혼합물에서 gain coefficient Γ는 250 cm^-1(E=60 V/μm), PPT-CZ(n=12) : DDCST : C_60 혼합물에서는 93% (E=85 V/μm)의 회절효율과 70±7cm^2/kJ (E=100V/μm)의 photorefractive sensitivity Sn_2를 나타내었다. 이러한 높은 광굴절 특성은 층 구조를 바탕으로 하여 층간의 높은 광굴절 특성기의 농도와 낮은 유리전이 온도 (<0℃)에서 기인하는 높은 비선형광학기의 rotational mobility가 큰 굴절율의 변화를 가져오는 것으로 생각되어진다. 본 연구에서 사용된 모든 광굴절 혼합물은 transmission grating geometry의 50V/μm의 전기장하에서 gain coefficient Γ이 100 cm^-1 이상을 보여 본 혼합물을 이용한 다양한 광굴절 특성의 응용이 가능하리라 생각되어진다. 층 구조를 가지는 본 연구의 새로운 광굴절 혼할물은 reflection grating geometry 에서도 높은 광굴절 특성을 나타내었다. 광굴절 혼합물 PPT-CZ(n=10) : PDCST : C_60는 +60V/μm 전기장 하에서 104cm^-1의 gain coefficient와 4.8%의 높은 회절효율을 나타내었다. 다양한 응용성의 검토 방법 중 하나인 beam fanning effect의 실험에 있어서 PPT-CZ(n=10) : DDCST : C_60 혼합물은 100μm 에서 66%의 높은 광 손실을 나타내었다. 그리고 상기 혼합물의 beam fanning effect 는 self-reflection grating에 기인하여 일반적인 PVK계에서 와는 다른 electric field polarity와 빛의 세기에 대한 의존성을 나타내었다. We study the photorefractive properties of a new kind of polymer composite based on the layered photoconductive polymer PPT-CZs employing rigid backbone of poly(p-phenyleneterephthalate), PPT and pendent carbazole (CZ) groups with different length of the alkyl spacer. The compounds are doped with the sensitizer C_(60), and nonlinear optical chromophores diethylaminodicyanostyrene (DDCST) or piperidinodicyanostyrene (PDCST). No plasticizers are added. When the host polymers are mixed with various PR ingredients, the layers are preserved and their layer distance increases, indicating that all the guest molecules are confined to the interlayer space. These composite show an extremely low glass transition temperature T_(g) (< 0 ℃). Despite of the low T_(g) the photorefractive film specimens are of very good optical quality. By keeping them at room temperature they were found to be stable over 9 months so far from the time of assembly. Despite the absence of a plasticizer and the lower concentration of the carbazole photoconductive moieties as compared to poly(N-vinylcarbazole), these materials show high photorefractive properties in transmission grating geometry, i.e. the two- wave mixing gain Γ of 250 cm^(-1) at applied voltage E = 60 V/㎛ for PPT-CZ(n=10) : DDCST : C_(60), diffraction efficiency of 93% at E = 85 V/㎛, sensitivity S_(n2) of 70± 7 ㎠/kJ at E = 100 V/㎛ for PPT-CZ(n=12) : DDCST : C_(60). The low glass transition temperature (< 0 ℃) leads to a high rotational mobility of the chromophores which results in large refractive index changes. For all the composites that were investigated the two-wave mixing gain Γ exceeded 100 cm^(-1) at an applied field of 50 V/㎛ in transmission grating geometry. In reflection grating geometry, the new kind of photorefractive polymer composites possessing a layered structure also show excellent photorefractive properties. A composite based on the photoconducting polymer PPT-CZ, the nonlinear optical chromophore PDCST, and the sensitizer C_(60) is found to possess a gain coefficient of 104 cm^(-1) and a diffraction efficiency of 4.8 % for an applied electric field of +60 V/㎛. Strong beam fanning effects are observed, the transmission decreases to 66% of its initial value in composite of PPT-CZ(n=10) : DDCST : C_(60) (100 ㎛ thickness). Moreover, the beam fanning effect of the our composite differ distinctively from observed in conventional PVK composites. It depended on electric field polarity and intensity of beam due to strong self-reflection grating.
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