JP3005625B2 - Optical property evaluation method - Google Patents

Optical property evaluation method

Info

Publication number
JP3005625B2
JP3005625B2 JP7026498A JP2649895A JP3005625B2 JP 3005625 B2 JP3005625 B2 JP 3005625B2 JP 7026498 A JP7026498 A JP 7026498A JP 2649895 A JP2649895 A JP 2649895A JP 3005625 B2 JP3005625 B2 JP 3005625B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
excited state
optical
state
excited
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP7026498A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0933436A (en
Inventor
隆 平賀
哲郎 守谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Japan Science and Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Science and Technology Corp filed Critical Japan Science and Technology Corp
Priority to JP7026498A priority Critical patent/JP3005625B2/en
Publication of JPH0933436A publication Critical patent/JPH0933436A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3005625B2 publication Critical patent/JP3005625B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、光学素子の光物性評
価方法に関するものである。さらに詳しくは、この発明
は、波長選択透過膜、反射膜、光非線形効果膜、光電変
換装置などに用いられる高機能性の光学素子の光物性評
価に有用な光物性評価方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for evaluating optical properties of an optical element. More specifically, the present invention relates to an optical property evaluation method useful for evaluating optical properties of a highly functional optical element used for a wavelength selective transmission film, a reflection film, an optical nonlinear effect film, a photoelectric conversion device, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術とその課題】波長選択透過膜、反射膜、光
非線形効果膜、光電変換装置等に用いられている従来の
光学素子は、素子内に電極を持ち、電気信号を入出力に
用いて光電変換により入射された信号光の光情報処理を
行っているために、素子の応答速度の高速化、集積密度
の高密度化に限界があるという欠点がある。このため、
これら従来の光学素子を用いている光技術や光電子技術
の進展が妨げられている。この様な事情から、素子内で
光電変換せずに光情報処理を行うことができる高機能性
の光学素子、つまり、入射された信号光、及び光学素子
の動作を制御、補助するための制御光又は補助光等の光
のみを用いて光情報処理を行うことができる光学素子で
あって、一つの単位素子内で一つの光情報処理を行うこ
とができる光学素子を使用することが望まれていた。
2. Description of the Related Art A conventional optical element used for a wavelength selective transmission film, a reflection film, an optical nonlinear effect film, a photoelectric conversion device, or the like has an electrode in the element and uses an electric signal for input / output. However, since optical information processing of signal light incident by photoelectric conversion is performed, there is a drawback that there is a limit in increasing the response speed of the element and increasing the integration density. For this reason,
The progress of optical technology and optoelectronic technology using these conventional optical elements has been hindered. Under such circumstances, a high-performance optical element capable of performing optical information processing without photoelectric conversion in the element, that is, control for controlling and assisting the operation of the incident signal light and the optical element. It is desirable to use an optical element capable of performing optical information processing using only light such as light or auxiliary light, and capable of performing one optical information processing within one unit element. I was

【0003】しかしながら、実際に、この高機能性の光
学素子を開発し、使用するためには、素子や素子材料の
光物性を、入射信号光に対する発光や光吸収などの光応
答状態の空間移動を時間、またはスペクトルの関数とし
て検出することにより評価する必要がある。従来の光学
素子の光物性評価方法には、平面型素子を単一光ビーム
照射することにより評価する方法や、素子断面内での光
ファイバーの発光強度分布などを計測することにより評
価する方法、素子全体に紫外線を照射することにより発
光などの光応答する部位の静止像を検出することにより
評価する方法、さらには素子全体に白色光を照射するこ
とにより吸収光の静止像から不均一部位を検出すること
により評価する方法などがあるが、現状ではいずれの方
法においても光学素子の静的な光応答状態の評価しか行
うことができず、動的な光応答状態、つまり光応答状態
の空間移動に対する評価を行うことができなかった。
However, in order to actually develop and use this highly functional optical element, the optical properties of the element and the element material must be changed by the spatial movement of the light response state such as light emission and light absorption with respect to incident signal light. Need to be evaluated by detecting as a function of time or spectrum. Conventional methods for evaluating the optical properties of optical elements include a method of evaluating a flat-type element by irradiating a single light beam, a method of evaluating the emission intensity distribution of an optical fiber in an element cross-section, and the like. A method of evaluating by detecting a still image of a part that responds to light such as light emission by irradiating the whole with ultraviolet light, and detecting uneven parts from a still image of absorbed light by irradiating the whole element with white light However, at present, all methods can only evaluate the static optical response state of the optical element, and the dynamic optical response state, that is, the spatial movement of the optical response state Could not be evaluated.

【0004】この発明は、上記のような従来技術の欠点
を解決するために創案されたものであり、光学素子の光
応答状態の空間移動に対する評価を行うことができる新
しい光物性評価方法を提供することを目的としている。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and provides a new optical property evaluation method capable of evaluating the spatial movement of the optical response state of an optical element. It is intended to be.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、固体試料平面内の微小領域を、
エネルギービーム照射することにより励起させて第1励
起状態を生成させ、この第1励起状態が消滅、または減
衰する前に、この微小領域を含み、これより広い平面範
囲を有する領域を光照射することによりさらに高い第2
励起状態を生成させ、この第2励起状態から第1励起状
態、または基底状態へ遷移する際に発せられる光を検出
することを特徴とする光物性評価方法を提供する。
According to the present invention, as a means for solving the above-mentioned problems, a minute area in a solid sample plane is
Excitation by energy beam irradiation to generate a first excited state, and before the first excited state disappears or attenuates, irradiates a region including the minute region and having a wider planar area with light. 2nd higher by
An optical property evaluation method is characterized in that an excited state is generated, and light emitted upon transition from the second excited state to the first excited state or the ground state is detected.

【0006】また、この発明は、固体試料平面内の微小
領域を、エネルギービーム照射することにより励起させ
て第1励起状態を生成させ、この第1励起状態が消滅、
または減衰する前に、この微小領域を含み、これより広
い平面範囲を有する領域を白色光照射することによりさ
らに高い第2励起状態を生成させ、第1励起状態から第
2励起状態へ遷移する際に吸収される光を検出すること
を特徴とする光物性評価方法を提供する。
Further, according to the present invention, a small region in a plane of a solid sample is excited by irradiating an energy beam to generate a first excited state, and the first excited state disappears.
Alternatively, before attenuating, a higher second excited state is generated by irradiating a white light to an area including the minute area and having a wider plane area, and the transition from the first excited state to the second excited state is performed. Provided is a method for evaluating physical properties of light, which comprises detecting light absorbed by the light.

【0007】そして、この発明は、上記方法において、
発光、または吸収光をパルス光の照射による時間分解分
光法で検出することや、発光、または吸収光をスペクト
ル解析して検出することをその態様の一つとしている。
すなわち、さらに詳しく説明すると、この発明の光物性
評価方法では、固体試料の表面、もしくは薄膜試料の平
面内の直径数ミクロンの微小領域を光、電子線、放射
線、またはX線等のエネルギービーム照射することによ
り励起して第1励起状態を生成させ、この第1励起状態
が消滅、または減衰して基底状態に戻る前に、微小領域
を含み、これより広い平面範囲を有する領域を,(a)
発光を検出する場合には光照射し,(b)吸収光を検出
する場合には白色光照射することによりさらに高い状態
へ励起させて第2励起状態を生成させる。この励起状態
生成時において、生成された励起状態がその励起直後か
らの時間経過に従って空間移動する場合では、第1励起
状態が生成された微小領域での発光、または吸収光だけ
ではなく、この微小領域とは異なった領域、つまりこの
微小領域を含み、これより広い平面範囲を有する領域に
おける発光、または吸収光が検出される。生成された励
起状態が、その励起直後からの時間経過に従って空間移
動しない場合では、第1励起状態が生成された微小領域
での発光、または吸収光のみが検出される。このように
各状態励起の際の照射領域範囲を変え、そして状態遷移
の際の発光、または吸収光を検出することにより励起状
態の空間移動過程、つまり光学素子の光応答状態の空間
移動過程を評価することができる。
[0007] The present invention provides the above method,
One of the modes is to detect light emission or absorption light by time-resolved spectroscopy by irradiation with pulsed light, or to detect light emission or absorption light by spectral analysis.
More specifically, in the optical property evaluation method of the present invention, the surface of a solid sample or a minute region having a diameter of several microns in the plane of a thin film sample is irradiated with an energy beam such as light, electron beam, radiation, or X-ray. To generate a first excited state, and before the first excited state disappears or attenuates and returns to the ground state, a region including a minute region and having a wider plane area is defined as (a )
When light emission is detected, light irradiation is performed. (B) When absorption light is detected, white light irradiation is performed to excite the light to a higher state to generate a second excited state. At the time of generation of this excited state, if the generated excited state moves spatially with the lapse of time immediately after the excitation, not only the light emission or absorption light in the minute region where the first excited state is generated, but also this minute state Light emission or absorption light in an area different from the area, that is, an area including the minute area and having a wider plane area is detected. When the generated excited state does not move spatially with the passage of time immediately after the excitation, only light emission or absorbed light in the minute region where the first excited state is generated is detected. In this way, by changing the irradiation area range at the time of each state excitation, and detecting light emission or absorption light at the time of state transition, the space movement process of the excited state, that is, the space movement process of the optical response state of the optical element, is performed. Can be evaluated.

【0008】また、状態遷移の際の発光、または吸収光
に、ミリ秒以下フェムト秒以上のパルス幅を有するパル
ス光を照射することにより時間分解分光解析を行うこと
により光応答状態の時間経過に伴った空間的移動過程を
時間分解の動画像、つまり光応答状態の像を時間を関数
とした連続静止像として検出することができる。さらに
また、状態遷移の際の発光、または吸収光を、スペクト
ル解析することにより光応答状態の時間経過に伴った空
間的移動過程をスペクトル分解の動画像、つまり光応答
状態の像をスペクトルを関数とした連続静止像として検
出することができる。
In addition, a time-resolved spectroscopic analysis is performed by irradiating a pulse light having a pulse width of milliseconds or more to femtoseconds or more to light emission or absorption light at the time of a state transition, so that the time lapse of the light response state can be reduced. The accompanying spatial movement process can be detected as a time-resolved moving image, that is, an image in a light response state as a continuous still image as a function of time. Furthermore, by analyzing the light emission or absorption light at the time of the state transition, the spatial movement process with the lapse of time of the light response state is analyzed by a spectrum decomposition moving image, that is, the image of the light response state is converted into a function of the spectrum. Can be detected as a continuous still image.

【0009】[0009]

【作用】この発明においては、上記の通り、第2励起状
態が生成される領域を、第1励起状態が生成される領域
を含み、これより広い平面範囲を有する領域とし、状態
遷移の際の発光、または吸収光を検出することにより光
応答状態の空間移動過程を評価することができ、さら
に、発光、または吸収光をパルス光の照射による時間分
解分光を用いることにより検出することにより光応答状
態の空間移動過程を時間分解の動画像として得ることが
でき、さらにまた、発光、または吸収光をスペクトル解
析を行うことにより検出することにより光応答状態の空
間移動過程を光応答状態のスペクトル分解の動画像とし
て得ることができる。
According to the present invention, as described above, the region in which the second excited state is generated is a region having a wider plane range including the region in which the first excited state is generated, The spatial movement process of the light response state can be evaluated by detecting the light emission or absorption light, and the light response can be evaluated by detecting the light emission or absorption light by using time-resolved spectroscopy by pulsed light irradiation. The spatial movement process of the state can be obtained as a time-resolved moving image, and the spatial movement process of the light response state can be obtained by detecting the emission or absorption light by performing spectrum analysis. Can be obtained as a moving image.

【0010】このように、光学素子の入射信号光に対す
る光応答状態の空間移動過程を評価することができるた
め、光のみを用いて入射信号光の光情報処理を行う様々
な高速・高密度の高機能性光学素子を開発し、使用する
ことができる。例えば、素子内に単一原子又は単一分子
から形成される凝集体を光機能凝集体として分散させ、
各単位光機能凝集体における入射信号光に対する光応答
状態の他の単位光機能凝集体への空間移動過程を光情報
処理手段として用いる光学素子を開発することができ
る。また、このような光学素子における光応答状態の空
間移動過程を、素子外部から入射信号光と同じ波長、又
は異なる波長を有する光を1種類、または2種類以上、
入射信号光と同軸、又は異なる角度から該光学素子平面
に照射することにより制御することができ、励起状態
(光応答状態)を生成するために必要な信号光の強度を
低減することもできる。すなわち、この発明の光物性評
価方法を用いることにより、入射信号光、及び光学素子
の動作、つまり光応答状態の空間移動過程を制御、補助
するための制御光又は補助光等の光のみを用いて光情報
処理を行うことができる光学素子を開発することがで
き、従って、光学素子の光応答速度を高速化させ、集積
密度を高密度化させることができる。
As described above, since the spatial movement process of the optical response state of the optical element to the incident signal light can be evaluated, various high-speed and high-density optical information processing of the incident signal light using only the light can be performed. Highly functional optical elements can be developed and used. For example, an aggregate formed from a single atom or a single molecule in the device is dispersed as a photofunctional aggregate,
It is possible to develop an optical element that uses, as an optical information processing means, a spatial movement process of a light response state of each unit light functional aggregate to an incident signal light to another unit light functional aggregate. In addition, the spatial movement process of the optical response state in such an optical element is performed by using one or two or more kinds of light having the same wavelength as the incident signal light from the outside of the element or having a different wavelength.
The control can be performed by irradiating the optical element plane coaxially with the incident signal light or from a different angle, and the intensity of the signal light required to generate the excited state (optical response state) can be reduced. That is, by using the optical property evaluation method of the present invention, only the incident signal light and the light of the operation of the optical element, that is, the control light or the auxiliary light for controlling and assisting the spatial movement process of the optical response state are used. Thus, an optical element capable of performing optical information processing can be developed, so that the optical response speed of the optical element can be increased and the integration density can be increased.

【0011】また、この発明の光物性評価方法は、前記
のように素子内に凝集体を分散させる際に、規則的な配
列、例えば3次元格子状配列に分散させることにより入
射信号光の位相状態を制御して、その位相に関する情報
を光情報処理に用いる光学素子にも応用することができ
る。また、入射信号光の強度、波長、パルス幅、及び位
相等の値を調整することにより素子内の励起状態、つま
り光応答状態を制御し、素子の演算アーキテクチャーを
変化させ、従来のフォンノイマン型の演算アーキテクチ
ャーではなく、非フォンノイマン型の演算アーキテクチ
ャーとすることができる。すなわち、論理回路に対する
1つの入力信号に対して、出力信号が設計された素子構
成により一義的に定まるのではなく、入力信号により演
算方法が決定され、同一素子でも入力信号が異なれば、
出力信号も異なるような光学素子を開発することができ
る。また、波長情報と時間情報を持つ画像が素子内に入
力された時、その入力された波長帯域によって素子内に
おける入力信号に対する応答の仕方が異なるような光学
素子も開発することができる。
In the optical property evaluation method according to the present invention, when the aggregates are dispersed in the element as described above, the aggregates are dispersed in a regular array, for example, in a three-dimensional lattice array, so that the phase of the incident signal light can be reduced. The state can be controlled, and information on the phase can be applied to an optical element used for optical information processing. In addition, by adjusting the values of the intensity, wavelength, pulse width, phase, etc. of the incident signal light, the excitation state in the element, that is, the optical response state, is controlled, and the arithmetic architecture of the element is changed. A non-von Neumann-type operation architecture can be used instead of a type-type operation architecture. That is, for one input signal to the logic circuit, the output signal is not uniquely determined by the designed element configuration, but the operation method is determined by the input signal.
Optical elements with different output signals can be developed. Further, when an image having wavelength information and time information is input into the element, an optical element can be developed in which the way of responding to an input signal in the element differs depending on the input wavelength band.

【0012】[0012]

【実施例】以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発明
について説明する。もちろんこの発明は以下の例によっ
て限定されるものではない。 (実施例1)シアニン色素である3,3’−dieth
yloxadicarbocyanine iodid
e を0.02molの濃度でポリマー中に分散させた
厚さ30μmの薄膜試料の光物性を状態遷移の際に発せ
られる光を検出することにより評価した。
The present invention will be described below in more detail with reference to examples. Of course, the present invention is not limited by the following examples. (Example 1) 3,3'-dieth which is a cyanine dye
yloxadicarbocyanine iodid
The optical properties of a 30 μm-thick thin film sample in which e was dispersed in a polymer at a concentration of 0.02 mol were evaluated by detecting light emitted at the time of state transition.

【0013】図1は、この実施例で用いた光物性評価装
置の一構造例を示したものである。試料(11)は、シ
アニン色素である3,3’−diethyloxadi
carbocyanine iodide を0.02
molの濃度でポリマー中に分散させたものであり、厚
さ30μmである。QスイッチNd:YAGレーザーと
色素レーザーとの組み合わせにより発生される波長58
0nm、パルス幅6ナノ秒の励起光(14)を光入射機
構(2)により光学顕微鏡(1)に入射し、この光を薄
膜試料(11)平面内の直径5μmの微小領域に照射
し、この微少領域を励起して第1励起状態を生成させ
る。この第1励起状態の状態寿命は約2ナノ秒であるた
め、励起後2ナノ秒以内に第2励起状態を生成させなけ
ればならない。このため、励起の0.5ナノ秒後に、Q
スイッチNd:YAGレーザーと色素レーザーとの組み
合わせにより発生される波長500nm、パルス幅6ナ
ノ秒の励起光(15)を光入射機構(3)により光学顕
微鏡(1)に入射し、この光を第1励起状態が生成され
た直径5μmの微小領域を含む直径500μmの領域に
照射し、この領域を励起して第2励起状態を生成させ
る。そして、第2励起状態が第1励起状態、または基底
状態へ遷移する際に発せられる光(発光)を対物レンズ
(10)を通して光学顕微鏡(1)により集光し、光学
顕微鏡(1)上部に設置された光学フィルター(4)に
より励起光(14)(15)を削除して発光のみを効率
よく透過させることにより発光像を生成させ、増幅装置
(5)によりこの発光像の光の強度増幅を行い、そして
光電変換装置(6)により発光像を電気信号に変えて2
次元像に変換させて表示装置(7)に表示する。
FIG. 1 shows an example of the structure of the optical property evaluation apparatus used in this embodiment. Sample (11) is a 3,3′-diethyloxadi cyanine dye.
Carbocyanine iodide to 0.02
It is dispersed in a polymer at a concentration of mol, and has a thickness of 30 μm. Wavelength 58 generated by a combination of a Q-switched Nd: YAG laser and a dye laser
Excitation light (14) having a wavelength of 0 nm and a pulse width of 6 nanoseconds is incident on an optical microscope (1) by a light incidence mechanism (2), and this light is irradiated on a small area with a diameter of 5 μm in the plane of the thin film sample (11). This minute region is excited to generate a first excited state. Since the state lifetime of this first excited state is about 2 nanoseconds, the second excited state must be generated within 2 nanoseconds after excitation. Therefore, 0.5 nanoseconds after excitation, Q
An excitation light (15) having a wavelength of 500 nm and a pulse width of 6 nanoseconds generated by a combination of a switch Nd: YAG laser and a dye laser is incident on an optical microscope (1) by a light incidence mechanism (3), and this light is passed through a A region having a diameter of 500 μm including a minute region having a diameter of 5 μm in which one excited state is generated is irradiated, and this region is excited to generate a second excited state. Then, light (emission) emitted when the second excited state transits to the first excited state or the ground state is condensed by the optical microscope (1) through the objective lens (10), and is focused on the optical microscope (1). The optical filter (4) installed removes the excitation light (14) (15) and efficiently transmits only light emission to generate a light emission image, and the amplification device (5) amplifies the light intensity of the light emission image. Is performed, and the light emission image is converted into an electric signal by the photoelectric conversion device (6), and 2
The image is converted into a two-dimensional image and displayed on the display device (7).

【0014】さらに、光学フィルター(4)を透過した
発光像を、増幅装置(5)に付属しているゲート機構に
より約5ナノ秒毎に時間分解する。つまり、基底状態か
ら第1励起状態へ励起した瞬間を時間の原点としてトリ
ガー信号を増幅装置(5)のゲート機構に送り、励起後
5ナノ秒毎の発光像のみを取り出すことにより発光像の
時間分解の像、即ち時間毎の発光像を観測する。これに
より、時間経過に伴った励起状態の濃度、移動速度及び
方向を評価することができる。図2は、第1励起状態生
成後5ナノ秒、10ナノ秒、15ナノ秒、20ナノ秒、
25ナノ秒で時間分解された発光像の2次元像を示した
ものであり、(21)は5ナノ秒後の発光像、(22)
は10ナノ秒後の発光像、(23)は15ナノ秒後の発
光像、(24)は20ナノ秒後の発光像、(25)は2
5ナノ秒後の発光像である。この図2より、時間経過に
沿って発光像が同心円上に広がっているのがわかる。こ
れは、試料のポリマー中にシアニン色素が等方的に分散
されていることを示している。また、発光像の一部が歪
んでいるのは、試料中の塵等の不純物の影響によるも
の、もしくはシアニン色素の分散が不均一な部位である
ことを示している。
Further, the emission image transmitted through the optical filter (4) is time-resolved about every 5 nanoseconds by a gate mechanism attached to the amplifier (5). That is, the trigger signal is sent to the gate mechanism of the amplifier (5) with the moment of excitation from the ground state to the first excitation state as the origin of time, and only the emission image every 5 nanoseconds after the excitation is taken out to obtain the emission image time. An image of decomposition, that is, an emission image for each time is observed. This makes it possible to evaluate the concentration, the moving speed, and the direction of the excited state over time. FIG. 2 shows 5 ns, 10 ns, 15 ns, 20 ns,
FIG. 4 shows a two-dimensional image of a luminescence image time-resolved in 25 nanoseconds, where (21) is a luminescence image after 5 ns, and (22)
Is the emission image after 10 nanoseconds, (23) is the emission image after 15 nanoseconds, (24) is the emission image after 20 nanoseconds, and (25) is 2
It is an emission image after 5 nanoseconds. From FIG. 2, it can be seen that the emission image spreads concentrically over time. This indicates that the cyanine dye is isotropically dispersed in the polymer of the sample. A part of the emission image is distorted, which is due to the influence of impurities such as dust in the sample or a part where the dispersion of the cyanine dye is uneven.

【0015】また、さらに短い間隔で時間分解する場合
には、入射光子を光電変換した後に高速掃引された高圧
電界により入射電子線を偏向させて時間軸を空間軸に変
換することにより時間分解を行う時間分改装置(8)
を、その必要に応じて増幅装置(5)と光電変換装置
(6)の間に設置することにより、ピコ秒程度に時間分
解することもできるため、さらに詳細な励起状態の空間
移動の評価を行うことができる。
In the case where the time resolution is performed at shorter intervals, the time resolution is converted by converting the time axis into a spatial axis by deflecting an incident electron beam by a high-speed electric field swept at a high speed after photoelectrically converting an incident photon. Time and minute change device (8)
Is disposed between the amplifying device (5) and the photoelectric conversion device (6) as needed, so that the time can be resolved in the order of picoseconds. It can be carried out.

【0016】(実施例2)シアニン色素である3,3’
−diethyloxadicarbocyanine
iodide を0.02molの濃度でポリマー中
に分散させた厚さ30μmの薄膜試料の光物性を状態遷
移の際に吸収される光を検出することにより評価した。
(Example 2) 3,3 'which is a cyanine dye
-Diethyloxadicarbocyanine
The optical properties of a thin film sample having a thickness of 30 μm in which iodide was dispersed in a polymer at a concentration of 0.02 mol were evaluated by detecting light absorbed during a state transition.

【0017】図1の装置において、QスイッチNd:Y
AGレーザーと色素レーザーとの組み合わせにより発生
される波長580nm、パルス幅6ナノ秒の励起光(1
4)を光入射機構(2)により光学顕微鏡(1)に入射
し、この光を薄膜試料(11)平面内の直径5μmの微
小領域に照射し、この微小領域を励起して第1励起状態
を生成させる。第1励起の0.5ナノ秒後に、白色光入
射機構(9)により白色光を第1励起状態が生成された
直径5μmの微小領域を含む直径500μmの領域に照
射させ、該領域を励起させて第2励起状態を生成させ
る。この白色光には、水銀ランプ、キセノンランプ、ハ
ロゲンランプから放射される連続白色光、またはピコ秒
程度のパルス幅を有するレーザーを石英セル中に入れら
れた水に照射することにより発生される白色光パルスを
用いることができる。そして、励起状態が生成される際
に吸収される光を対物レンズ(10)を通して光学顕微
鏡(1)により集光させ、光学顕微鏡(1)上部に設置
された光学フィルター(4)により励起光(14)
(9)を削除して吸収光のみを効率よく透過させること
により吸収光像を生成させ、この吸収光像を増幅装置
(5)により光の強度増幅を行い、そして光電変換装置
(6)により電気信号に変換させて表示装置(7)に表
示する。
In the apparatus shown in FIG. 1, the Q switch Nd: Y
Excitation light (1 nm) having a wavelength of 580 nm and a pulse width of 6 ns generated by a combination of an AG laser and a dye laser.
4) is incident on the optical microscope (1) by the light incidence mechanism (2), and this light is applied to a small area having a diameter of 5 μm in the plane of the thin film sample (11) to excite this small area to the first excited state. Is generated. 0.5 nanoseconds after the first excitation, the white light incident mechanism (9) irradiates a region of 500 μm in diameter including a small region of 5 μm in diameter where the first excited state is generated to excite the region. To generate a second excited state. This white light may be continuous white light emitted from a mercury lamp, xenon lamp, or halogen lamp, or white light generated by irradiating a laser having a pulse width of about a picosecond to water contained in a quartz cell. Light pulses can be used. The light absorbed when the excited state is generated is condensed by the optical microscope (1) through the objective lens (10), and is excited by the optical filter (4) installed on the optical microscope (1). 14)
By eliminating (9) and efficiently transmitting only the absorbed light, an absorbed light image is generated, and the intensity of the absorbed light image is amplified by the amplifier (5), and then the light is amplified by the photoelectric converter (6). It is converted into an electric signal and displayed on the display device (7).

【0018】この吸収光像の時間分解は、実施例1にお
ける発光像の時間分解と同様に、増幅装置(5)に付属
しているゲート機構により約5ナノ秒毎に時間分解す
る。さらにまた、実施例1と同様の時間分解装置(8)
を増幅装置(5)と光電変換装置(6)の間に設置する
ことにより、ピコ秒程度に時間分解することもできる。
このように吸収光による像を時間分解することにより時
間毎の吸収像を観測することができるために、励起状態
の濃度、移動速度及び方向を評価することができる。
The time resolution of the absorption light image is time-resolved about every 5 nanoseconds by the gate mechanism attached to the amplifier (5), similarly to the time resolution of the emission image in the first embodiment. Furthermore, the same time-resolver (8) as in the first embodiment
Is disposed between the amplifying device (5) and the photoelectric conversion device (6), the time can be resolved to about picoseconds.
In this manner, the time-resolved image of the absorbed light allows observation of the absorption image at each time, so that the concentration, the moving speed, and the direction of the excited state can be evaluated.

【0019】(実施例3)図3は、光ファイバーを用い
て励起光を試料に照射する光物性評価装置の一構造例を
示したものである。石英光ファイバーの先端を数nmか
ら数10nmの曲率半径に加工し、周囲に遮光のための
金属被膜を施した石英光ファイバー探針(12)を試料
(11)の裏面に設置し、励起プローブ光光源(13)
から励起プローブ光を石英光ファイバー探針(12)を
通して試料(11)に照射する。この石英光ファイバー
探針(12)により試料平面内の照射領域を直径数10
nm程度の極小領域とすることができるために、さらに
詳細な光応答状態の評価を行うことができる。
(Embodiment 3) FIG. 3 shows a structural example of an optical property evaluation apparatus for irradiating a sample with excitation light using an optical fiber. The tip of the quartz optical fiber is processed into a radius of curvature of several nm to several tens of nm, and a quartz optical fiber probe (12) having a metal coating for light shielding around the tip is set on the back surface of the sample (11), and an excitation probe light source is provided. (13)
Irradiates the sample (11) with the excitation probe light through the quartz optical fiber probe (12). By using the quartz optical fiber probe (12), the irradiation area in the sample plane is several tens in diameter.
Since the region can be a minimum region of about nm, a more detailed evaluation of the optical response state can be performed.

【0020】[0020]

【発明の効果】この発明により、以上詳しく説明したと
おり、第2励起状態が生成される領域を、第1励起状態
が生成される領域を含み、これより広い平面範囲を有す
る領域とし、状態遷移の際の発光、または吸収光を検出
することにより励起状態、つまり光学素子の光応答状態
の空間移動を評価することができる。さらに、発光、ま
たは吸収光をパルス光の照射による時間分解分光法を用
いることにより検出することにより光応答状態の空間移
動を時間分解の動画像として得ることができ、また、発
光、または吸収光をスペクトル解析を行うことにより検
出することにより光応答状態の空間移動をスペクトル分
解の動画像として得ることができるため、光学素子の光
応答状態の濃度、移動速度及び方向などの光物性を評価
することができる。
According to the present invention, as described in detail above, the region where the second excited state is generated is a region including the region where the first excited state is generated and has a wider plane range, and the state transition is performed. The spatial movement of the excited state, that is, the optical response state of the optical element can be evaluated by detecting the light emission or absorption light at this time. Further, by detecting light emission or absorption light by using time-resolved spectroscopy by irradiating pulse light, spatial movement of a light response state can be obtained as a time-resolved moving image. The spatial movement of the light response state can be obtained as a moving image of the spectral resolution by detecting the light response state by spectral analysis. be able to.

【0021】このように、光学素子の入射信号光に対す
る光応答状態の空間移動過程を評価することができるた
め、入射信号光、及び光学素子の動作、つまり光応答状
態の空間移動過程を制御、補助するための制御光又は補
助光等の光のみを用いて光情報処理を行うことができる
光学素子を開発することもでき、従って、光学素子の光
応答速度を高速化させ、集積密度を高密度化させること
ができる。
As described above, since the spatial movement process of the optical response state of the optical element to the incident signal light can be evaluated, the operation of the incident signal light and the optical element, that is, the spatial movement process of the optical response state, can be controlled. It is also possible to develop an optical element capable of performing optical information processing using only light such as control light or auxiliary light for assisting. Therefore, the optical response speed of the optical element can be increased, and the integration density can be increased. It can be densified.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】光物性評価装置の一構造例を示した構成であ
る。
FIG. 1 is a configuration showing an example of the structure of an optical property evaluation device.

【図2】実施例1において検出された薄膜試料の時間分
解された発光像を示した図である。
FIG. 2 is a view showing a time-resolved luminescence image of a thin film sample detected in Example 1.

【図3】光ファイバーを用いて励起光を試料に照射する
光物性評価装置の一構造例を示した構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a structural example of an optical property evaluation apparatus that irradiates a sample with excitation light using an optical fiber.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光学顕微鏡 2 光入射機構 3 光入射機構 4 光学フィルター 5 増幅装置 6 光電変換装置 7 表示装置 8 時間分解装置 9 白色光入射装置 10 対物レンズ 11 薄膜試料 12 石英光ファイバー探針 13 励起プローブ光光源 14 励起光光源 15 励起光光源 REFERENCE SIGNS LIST 1 optical microscope 2 light incidence mechanism 3 light incidence mechanism 4 optical filter 5 amplifying device 6 photoelectric conversion device 7 display device 8 time resolving device 9 white light incidence device 10 objective lens 11 thin film sample 12 quartz optical fiber probe 13 excitation probe light source 14 Excitation light source 15 Excitation light source

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−142151(JP,A) 特開 平8−327537(JP,A) 特開 平8−184552(JP,A) 特開 平8−320535(JP,A) 上野一郎、平賀隆、「サブマイクロセ カンドの有機光制御素子を目指して」、 電総研ニュース、1997年569号、第1〜 4頁 佐伯正夫、千葉光一、「レアメタルの 高純度化による新機能創製のための基盤 技術に関する研究(第2期)成果報告書 平成4年10月 科学技術庁研究開発 局」、第275〜289頁 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/62 - 21/74 G02B 21/00 JICSTファイル(JOIS)────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-10-142151 (JP, A) JP-A-8-327537 (JP, A) JP-A-8-184552 (JP, A) JP-A-8-184552 320535 (JP, A) Ichiro Ueno, Takashi Hiraga, "Toward Sub-microsecond Organic Light Control Devices", AIST News, 1997, No. 569, pp. 1-4, Masao Saeki, Koichi Chiba, "High Rare Metals" Research Report on Fundamental Technologies for Creating New Functions by Purification (Second Phase), October 1992, Research and Development Bureau, Science and Technology Agency, pp. 275-289 (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 21/62-21/74 G02B 21/00 JICST file (JOIS)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 固体試料平面内の微小領域をエネルギー
ビーム照射することにより励起させて第1励起状態を生
成させ、この第1励起状態が消滅、または減衰する前
に、前記該微小領域を含み、これより広い平面範囲を有
する領域を光照射することによりさらに高い第2励起状
態を生成させ、この第2励起状態から第1励起状態、ま
たは基底状態へ遷移する際に発せられる光を検出するこ
とを特徴とする光物性評価方法。
1. A micro area in a plane of a solid sample is excited by irradiating an energy beam to generate a first excited state, and the micro area includes the micro area before the first excited state disappears or attenuates. Irradiating a region having a wider planar area with light to generate a higher second excited state, and detecting light emitted when transitioning from the second excited state to the first excited state or the ground state. A method for evaluating optical properties, characterized in that:
【請求項2】 固体平面内の微小領域をエネルギービー
ム照射することにより励起させて第1励起状態を生成さ
せ、この第1励起状態が消滅、または減衰する前に、該
微小領域を含み、これより広い平面範囲を有する領域を
白色光照射することによりさらに高い第2励起状態を生
成させ、第1励起状態から第2励起状態へ遷移する際に
吸収される光を検出することを特徴とする光物性評価方
法。
2. A micro area in a solid plane is excited by irradiating an energy beam to generate a first excited state, and the micro area includes the micro area before the first excited state disappears or attenuates. By irradiating a region having a wider plane area with white light, a higher second excited state is generated, and light absorbed upon transition from the first excited state to the second excited state is detected. Optical property evaluation method.
【請求項3】 発光、または光吸収を空間検出する請求
項1または2の光物性評価方法。
3. The method for evaluating optical properties according to claim 1, wherein light emission or light absorption is spatially detected.
【請求項4】 発光、または吸収光をパルス光の照射に
よる時間分解分光法を用いることにより検出することを
特徴とする請求項1、2または3の光物性評価方法。
4. The method for evaluating optical properties according to claim 1, wherein the emitted or absorbed light is detected by using time-resolved spectroscopy by irradiating pulsed light.
【請求項5】 発光、または吸収光をスペクトル解析す
ることにより検出することを特徴とする請求項1、2ま
たは3の光物性評価方法。
5. The method for evaluating optical properties according to claim 1, wherein the emitted light or the absorbed light is detected by spectral analysis.
JP7026498A 1995-02-15 1995-02-15 Optical property evaluation method Expired - Lifetime JP3005625B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7026498A JP3005625B2 (en) 1995-02-15 1995-02-15 Optical property evaluation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7026498A JP3005625B2 (en) 1995-02-15 1995-02-15 Optical property evaluation method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0933436A JPH0933436A (en) 1997-02-07
JP3005625B2 true JP3005625B2 (en) 2000-01-31

Family

ID=12195161

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7026498A Expired - Lifetime JP3005625B2 (en) 1995-02-15 1995-02-15 Optical property evaluation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3005625B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101563494B (en) * 2006-12-20 2011-11-30 大宇电子株式会社 Control button of drum type washing machine

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
上野一郎、平賀隆、「サブマイクロセカンドの有機光制御素子を目指して」、電総研ニュース、1997年569号、第1〜4頁
佐伯正夫、千葉光一、「レアメタルの高純度化による新機能創製のための基盤技術に関する研究(第2期)成果報告書 平成4年10月 科学技術庁研究開発局」、第275〜289頁

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101563494B (en) * 2006-12-20 2011-11-30 大宇电子株式会社 Control button of drum type washing machine

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0933436A (en) 1997-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. A two-dimensional fluorescence lifetime imaging system using a gated image intensifier
Rohwetter et al. Filament-induced remote surface ablation for long range laser-induced breakdown spectroscopy operation
DE4124090A1 (en) GRID TUNNEL MICROSCOPE
US8675193B2 (en) Near-field material processing system
JP2823970B2 (en) Near-field scanning optical microscope
DE112007001738T5 (en) Method and apparatus for improving signal-to-noise ratio in Raman signal detection for MEMS-based spectrometers
CN212693587U (en) Femtosecond time-resolved absorption spectrum detection system
WO2015030202A1 (en) Optical measurement device, optical measurement method, and microscopic imaging system
CN113251916B (en) Femtosecond interference scattering microscopic imaging system and measuring method
CN113008849A (en) Ultraviolet-near infrared broadband micro-region photoluminescence spectrum testing device
Hu et al. Plasma-grating-induced breakdown spectroscopy
US20160356644A1 (en) Transient grating time resolved luminescence measurements
US7700929B2 (en) Remote laser assisted biological aerosol standoff detection in atmosphere
CN112033538B (en) Ultrafast image device based on spectrum-time mapping
JP3005625B2 (en) Optical property evaluation method
CN116642882B (en) Interference scattering pumping detection imaging method and system based on pulse modulation
JP3816306B2 (en) Ultrafast time-resolved fluorescence spectroscopy
JP4557723B2 (en) Non-scanning time-resolved fluorescence microscope
JP3866225B2 (en) Surface micro-area atomic emission spectrometer
JP2629594B2 (en) X-ray photoelectron spectroscopy
Sivis et al. Nonlinear Light Generation in Localized Fields Using Gases and Tailored Solids
JP2021189184A (en) Measuring system and detector used in measuring system
Bernard et al. Towards in situ monitoring and feedback control of femtosecond laser-induced nanogratings formation in dielectrics
Efimov et al. Laser-induced changes of refractive index of lead-silicate glasses
JP2002526767A (en) Method and system for isotope-selective measurement of chemical elements present in substances

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071126

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081126

Year of fee payment: 9

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081126

Year of fee payment: 9

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term