透明な強誘電性準安定ガラスセラミックスの開発と非線形光学特性

透明铁电亚稳玻璃陶瓷的开发及非线性光学性能

基本信息

批准号：
07651013
负责人：
小松高行
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、筆者らが開発した準安定結晶からなる透明なテルライト系ガラスセラミックスをさらに発展させ、全く新しい非線形光学材料を開発することである。得られた研究成果は以下の通りである。1.様々な組成を有するR_2O-Nb_2O_5-TeO_2系テルライトガラス(R_2O:Li_2O,Na_2O,K_2O,組成例:15K_2O-15Nb_2O_5-7OTeO_2)の結晶化挙動を明らかにした。これらのガラス系はいずれも熱処理により立方晶の基本構造に帰属できる準安定相が初相として生成し、準安定相からなるガラスセラミックスは光学的に可視領域で極めて透明であった。準安定相の個々の結晶粒の粒径は約20nmであった。準安定相の化学組成はK_2(Nb1/3Te2/3)O4.8であり、酸素欠損型の蛍石型構造に対応する。透明なガラスセラミックスの密度、屈折率および誘電率などの基礎物性を明らかにした。2.作製した透明なガラスセラミックスにNd:YAGレーザーの基本波(波長:1064nm)を照射し、第二高調波発生(SHG)を調べたところ、Li_2O,Na_2Oを含む系からはSHGは観測されず、K_2Oを含む系のみからかなり強いSHGが観測された。SHGの原因は準安定相の構造が立方晶より非常にわずかにひずんでいることと酸素欠陥が存在するためと結論された。また、透明なガラスセラミックスは元のガラスと比べてかなり大きい三次の非線形感受率の値を示した。3.本研究で得られた透明なガラスセラミックスでは、個々の結晶粒の分極方向がランダムになっている。高電場中で熱処理して分極方向を一方向に揃えることができるならば、さらに大きな第二および第三高調波の発生が期待できることを提案する。

本研究的目的是通过进一步开发作者开发的由亚稳态晶体制成的透明亚碲酸盐基微晶玻璃来开发一种全新的非线性光学材料。得到的研究结果如下。 1.阐明了不同组成的R_2O-Nb_2O_5-TeO_2碲酸盐玻璃(R_2O:Li_2O,Na_2O,K_2O,组成例:15K_2O-15Nb_2O_5-7OTeO_2)的结晶行为。在所有这些玻璃体系中，通过热处理形成可归因于立方晶体基本结构的亚稳相作为初始相，并且由亚稳相组成的玻璃陶瓷在光学可见区域中极其透明。亚稳相的单个晶粒的晶粒尺寸约为20 nm。亚稳相的化学成分为K_2(Nb1/3Te2/3)O4.8，对应于缺氧萤石型结构。阐明了透明玻璃陶瓷的密度、折射率、介电常数等基本物理性能。 2.当我们用Nd:YAG激光的基波（波长：1064 nm）照射所制备的透明玻璃陶瓷并研究二次谐波产生（SHG）时，在含有Li_2O和Na_2O的体系中没有观察到SHG。仅在含有K_2O的体系中观察到强SHG。结论是，SHG 的原因是亚稳相的结构与立方结构相比有非常轻微的扭曲以及氧空位的存在。此外，与原始玻璃相比，透明微晶玻璃表现出明显更大的三阶非线性磁化率值。 3.本研究获得的透明微晶玻璃中，各个晶粒的偏振方向是随机的。我们提出，如果可以通过在高电场中进行热处理使偏振方向沿一个方向排列，则可以预期产生更大的二次和三次谐波。