JPH0933436A - Optical property estimation method - Google Patents

Optical property estimation method

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JPH0933436A
JPH0933436A JP2649895A JP2649895A JPH0933436A JP H0933436 A JPH0933436 A JP H0933436A JP 2649895 A JP2649895 A JP 2649895A JP 2649895 A JP2649895 A JP 2649895A JP H0933436 A JPH0933436 A JP H0933436A
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optical
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excitation
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隆 平賀
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  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

PURPOSE: To estimate space movement in optical response state by irradiating a minute area of a solid sample surface with a beam for excited state, then irradiating a wide area including the minute area before annihilation or attenuation of the excited state, for the next excited state, and then detecting emission at the transition. CONSTITUTION: A minute area, about 5μm in diameter, of the surface of a sample 11 where cyanine dye is dispersed in polymer is irradiated with laser pumping light 14, wavelength about 580nm and pulse width about 6ns, by a light incident mechanism 2 through an optical microscope 2, for excitation. After about 0.5ns continuous excitation, an area, of a diameter about 500μm and including the minute area, is irradiated with excitation light 15 of wavelength about 500nm and pulse width about 6ns, for excitation. The excitation light 14 and 15 are removed from the emission, at the state transition, with an optical filter 4, and amplified by an amplification device 5 and then converted photoelectrically by a photoelectrically converting device 6, and then two-dimensional image is displayed on a display device 7. Thus excited state, or space movement of optical response state of an optical element, is estimated.

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 optical elements. More specifically, the present invention relates to an optical property evaluation method useful for evaluating the optical properties of highly functional optical elements used in wavelength selective transmission films, reflection films, optical nonlinear effect films, photoelectric conversion devices 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 Conventional optical elements used in wavelength selective transmission films, reflection films, optical nonlinear effect films, photoelectric conversion devices, etc. have electrodes inside the elements and use electrical signals for input and output. Since optical information processing of the signal light incident by photoelectric conversion is performed by the photoelectric conversion, there is a drawback that the response speed of the element and the integration density are limited. For this reason,
The progress of optical technology and optoelectronic technology using these conventional optical elements is hindered. Under such circumstances, a highly functional optical element capable of performing optical information processing without photoelectric conversion in the element, that is, a control for controlling and assisting the operation of the incident signal light and the optical element. An optical element capable of performing optical information processing using only light such as light or auxiliary light, and it is desirable to use an optical element capable of performing one optical information processing in one unit element. Was there.

【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 are spatially moved in an optical response state such as light emission and light absorption with respect to incident signal light. Needs to be evaluated by detecting as a function of time or spectrum. The optical property evaluation method of the conventional optical element includes a method of evaluating by irradiating a planar element with a single light beam, a method of evaluating by measuring the emission intensity distribution of an optical fiber in the element cross section, the element Evaluation method by detecting a static image of the area that responds to light such as light emission by irradiating the entire surface with ultraviolet light. Furthermore, irradiating white light to the entire element detects non-uniform areas from the static image of absorbed light. However, at present, only the static optical response state of the optical element can be evaluated by any of the methods, and the dynamic optical response state, that is, the spatial movement of the optical response state can be evaluated. 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 was devised 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. The purpose is to do.

【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。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a microscopic area in a plane of a solid sample,
Exciting by irradiation with an energy beam to generate a first excited state, and before the first excited state disappears or decays, a region including the minute region and having a wider planar range is irradiated with light. Second higher than
Provided is a method for evaluating an optical property, which is characterized by generating an excited state and detecting light emitted when the second excited state transits to a first excited state or a ground state.

【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 minute region in the 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, when a region including the minute region and having a wider plane range is irradiated with white light to generate a higher second excited state, the first excited state transitions to the second excited state. Provided is a method for evaluating optical properties, which is characterized by detecting light absorbed by the.

【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。
The present invention provides the above method,
One of its modes is to detect emitted or absorbed light by time-resolved spectroscopy by irradiation of pulsed light, or to detect emitted or absorbed light by spectral analysis.
That is, to explain in more detail, in the optical property evaluation method of the present invention, a small area having a diameter of several microns on the surface of a solid sample or 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 decays and returns to the ground state, a region including a minute region and having a wider plane range than )
When detecting light emission, light irradiation is performed, and when (b) absorbed light is detected, white light irradiation is performed to excite a higher state and generate a second excited state. When the excited state is spatially moved with the passage of time immediately after the excitation during generation of the excited state, not only emission or absorption light in the minute region where the first excited state is generated but also this minute Light emission or absorption light in a region different from the region, that is, a region including this minute region and having a wider plane range than this is detected. In the case where the generated excited state does not spatially move with the lapse of time immediately after the excitation, only light emission or absorbed light in the minute region in which the first excited state is generated is detected. In this way, the spatial movement process of the excited state, that is, the spatial movement process of the optical response state of the optical element is performed by changing the irradiation region range at the time of exciting each state and detecting the emitted light or the absorbed light at the time of state transition. 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。
Further, by performing time-resolved spectroscopic analysis by irradiating pulsed light having a pulse width of millisecond or less and femtosecond or more to the light emitted or absorbed at the time of state transition, it is possible to determine the time course of the light response state. The accompanying spatial movement process can be detected as a time-resolved moving image, that is, an image of the optical response state as a continuous still image with time as a function. Furthermore, by spectrally analyzing the emitted or absorbed light at the time of state transition, the spatial movement process with the passage of time of the photo-responsive state is spectrally decomposed into a moving image, that is, the image of the photo-responsive state is made to function as a 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。
In the present invention, as described above, the region in which the second excited state is generated is a region including the region in which the first excited state is generated and having a wider plane range than this, and the region at the time of state transition The spatial movement process of the photo-responsive state can be evaluated by detecting the emitted or absorbed light, and the optical response can be evaluated by detecting the emitted or absorbed light by using time-resolved spectroscopy by irradiation of pulsed light. The spatial movement process of the state can be obtained as a time-resolved moving image. Furthermore, the spatial movement process of the photo-responsive state is spectrally decomposed by detecting the emitted or absorbed light by spectral 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 with respect to the incident signal light can be evaluated, various high-speed and high-density optical information processing of the incident signal light is performed using only light. Highly functional optical elements can be developed and used. For example, an aggregate formed from a single atom or a single molecule is dispersed in the device as a photofunctional aggregate,
It is possible to develop an optical element that uses, as an optical information processing means, the spatial movement process to the other unit light function aggregate in the state of optical response to the incident signal light in each unit light function aggregate. Moreover, the spatial movement process of the optical response state in such an optical element is performed by using one kind of light having the same wavelength as the incident signal light or a different wavelength from the outside of the element,
It can be controlled by irradiating the plane of the optical element from the same angle as 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 also be reduced. That is, by using the optical property evaluation method of the present invention, only the incident signal light and the operation of the optical element, that is, control light or auxiliary light for controlling the spatial movement process of the optical response state is used. It is possible to develop an optical element capable of performing optical information processing by using the optical element. Therefore, 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。
Further, according to the optical property evaluation method of the present invention, when the agglomerates are dispersed in the device as described above, they are dispersed in a regular array, for example, a three-dimensional lattice array, so that the phase of the incident signal light is The state can be controlled and the information on the phase can be applied to an optical element used for optical information processing. Also, by adjusting the values of the intensity, wavelength, pulse width, phase, etc. of the incident signal light, the excited state in the element, that is, the optical response state is controlled, the arithmetic architecture of the element is changed, and the conventional von Neumann It can be a non-von Neumann type arithmetic architecture rather than a type arithmetic 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 calculation method is determined by the input signal, and if the input signal is different even for the same element,
Optical elements with different output signals can be developed. It is also possible to develop an optical element in which, when an image having wavelength information and time information is input into the element, 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
yloxadicarbocyaneine iodid
The optical properties of a thin film sample having a thickness of 30 μm in which e 2 was dispersed in a polymer at a concentration of 0.02 mol were evaluated by detecting the light emitted during the 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 evaluating apparatus used in this embodiment. Sample (11) is 3,3′-diethyloxadi which is a cyanine dye.
Carbocyane iodide 0.02
It is dispersed in a polymer at a concentration of mol and has a thickness of 30 μm. Wavelength 58 generated by the combination of Q-switched Nd: YAG laser and dye laser
Excitation light (14) with a pulse width of 0 nm and a pulse width of 6 nanoseconds is incident on the optical microscope (1) by the light incidence mechanism (2), and this light is irradiated to a microscopic region of 5 μm in diameter in the plane of the thin film sample (11), This minute region is excited to generate the 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 the excitation. Therefore, after 0.5 nanosecond after excitation, Q
A pumping 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 first 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, the light (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 collected on the optical microscope (1). The installed optical filter (4) removes the excitation light (14) and (15) and efficiently transmits only the emitted light to generate a luminescence image, and the amplification device (5) amplifies the intensity of the luminescence image light. Then, the photoelectric conversion device (6) converts the luminescent image into an electric signal, and
The image is converted into a three-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 luminescent image transmitted through the optical filter (4) is time-decomposed every about 5 nanoseconds by a gate mechanism attached to the amplifying device (5). That is, the trigger signal is sent to the gate mechanism of the amplifying device (5) with the moment of excitation from the ground state to the first excited state as the origin of time, and the emission image time is extracted by extracting only the emission image every 5 nanoseconds after excitation. An image of decomposition, that is, a luminescence image for each time is observed. This makes it possible to evaluate the concentration of the excited state, the moving speed, and the direction over time. FIG. 2 shows that 5 ns, 10 ns, 15 ns, 20 ns after the first excited state is generated,
The two-dimensional image of the luminescence image time-resolved in 25 nanoseconds is shown, (21) is the luminescence image after 5 nanoseconds, (22)
Is an emission image after 10 nanoseconds, (23) is an emission image after 15 nanoseconds, (24) is an 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 luminescent image spreads on the concentric circles over time. This indicates that the cyanine dye is isotropically dispersed in the polymer of the sample. Further, a part of the luminescence image is distorted because of the influence of impurities such as dust in the sample, or at a portion where the cyanine dye is dispersed unevenly.

【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 of time-resolving at shorter intervals, the incident photons are photoelectrically converted, and then the incident electron beam is deflected by a high-speed electric field swept at high speed to convert the time axis into a space axis. Time adjustment device (8)
Can be time-resolved to the order of picoseconds by installing between the amplification device (5) and the photoelectric conversion device (6) as required, and thus a more detailed spatial movement of the excited state can be evaluated. 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
-Diethyloxadic bocyanine
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 the light absorbed during the 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 of FIG. 1, Q switch Nd: Y
Excitation light with a wavelength of 580 nm and a pulse width of 6 nanoseconds generated by the combination of an AG laser and a dye laser (1
4) is made incident on the optical microscope (1) by the light incident mechanism (2), and this light is irradiated to a minute region having a diameter of 5 μm in the plane of the thin film sample (11), and this minute region is excited to produce the first excited state. Is generated. 0.5 nanoseconds after the first excitation, white light is irradiated by the white light incident mechanism (9) to a region of 500 μm in diameter including a minute region of 5 μm in diameter where the first excited state is generated, and the region is excited. To generate the second excited state. The white light is white light generated by irradiating water contained in a quartz cell with continuous white light emitted from a mercury lamp, a xenon lamp, a halogen lamp, or a laser having a pulse width of about picoseconds. Light pulses can be used. Then, the light absorbed when the excited state is generated is condensed by the optical microscope (1) through the objective lens (10), and the excitation light (is generated by the optical filter (4) installed on the optical microscope (1). 14)
(9) is deleted and only the absorbed light is efficiently transmitted to generate an absorbed light image, and the absorbed light image is amplified in intensity by the amplifying device (5), and then by the photoelectric conversion device (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 this absorbed light image is time resolved about every 5 nanoseconds by the gate mechanism attached to the amplifying device (5), like the time resolution of the emission image in the first embodiment. Furthermore, a time resolution device (8) similar to that of the first embodiment.
Is installed between the amplifier device (5) and the photoelectric conversion device (6), it is possible to perform time resolution in picoseconds.
Thus, the time-resolved image of the absorbed light allows observation of the absorption image for each time, and thus the concentration of the excited state, the moving speed, and the direction 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 an example of the structure 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 to have a radius of curvature of several nm to several tens of nm, and a quartz optical fiber probe (12) with a metal coating for light shielding is installed on the back surface of the sample (11) to provide an excitation probe light source. (13)
The excitation probe light is irradiated onto the sample (11) through the quartz optical fiber probe (12). With this quartz optical fiber probe (12), the irradiation area in the plane of the sample has a diameter of several tens.
Since it can be set to a minimum region of about nm, a more detailed photoresponse state can be evaluated.

【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。
As described in detail above, according to the present invention, the region where the second excited state is generated is a region including the region where the first excited state is generated and having 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 emitted light or the absorbed light at the time. Furthermore, by detecting the emitted or absorbed light by using time-resolved spectroscopy by irradiating pulsed light, the spatial movement of the photo-responsive state can be obtained as a time-resolved moving image. Since the spatial movement of the photo-responsive state can be obtained as a moving image of the spectrum decomposition by detecting the photo-responsive state by performing spectrum analysis, the optical properties such as the density, moving speed and direction of the photo-responsive state of the optical element are evaluated. 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 with respect 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 is controlled. It is also possible to develop an optical element that can perform optical information processing using only light such as control light or auxiliary light for assisting, thus increasing the optical response speed of the optical element and increasing the integration density. It can be densified.

【図面の簡単な説明】[Brief description of 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 one structural example of an optical property evaluation apparatus.

【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 diagram 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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical microscope 2 Light incidence mechanism 3 Light incidence mechanism 4 Optical filter 5 Amplification device 6 Photoelectric conversion device 7 Display device 8 Time resolution 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

Claims (5)

【特許請求の範囲】[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 microscopic region in a plane of a solid sample is excited by irradiating with an energy beam to generate a first excited state, and the microscopic region is included before the first excited state disappears or decays. , A higher second excited state is generated by irradiating a region having a wider plane range than this, and light emitted when the second excited state transits to the first excited state or the ground state is detected. An optical property evaluation method characterized by the above.
【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 region within a plane of a solid is excited by irradiating an energy beam to generate a first excited state, and the micro region is included before the first excited state disappears or is attenuated. It is characterized in that a higher second excited state is generated by irradiating a region having a wider plane range with white light, and light absorbed when transitioning 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 optical property evaluation method 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 optical property evaluation method according to claim 1, wherein the emitted or absorbed light is detected by using time-resolved spectroscopy by irradiation with 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 optical property evaluation method according to claim 1, wherein the emitted light or the absorbed light is detected by spectral analysis.
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