光学的線形・非線形傾斜機能型ガラスセラミックの創製と評価

光学线性和非线性功能梯度玻璃陶瓷的创建和评估

基本信息

批准号：
09229226
负责人：
小松高行
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

光を最大限に利用でき、かつ光の制御を可能にする新しい光学的傾斜機能材料、あるいは光エネルギーを電気エネルギーに効率よく変換できる従来にないタイプの光電的傾斜機能材料の開発は今後ますます重要になる。本研究は、第二高調波発生(非線形性)を示す光学的に透明な結晶化相と非線形性を示さないガラス相の割合いが傾斜した構造を有する光学的線形・非線形傾斜機能型透明テルライト系ガラスセラミックスの創製を試み、次の成果を得た。1)15K2O-15Nb2O5-70TeO2ガラスのNb^<5+>をW^<6+>やMo^<6+>で置換したガラスは、結晶化に対して著しく安定になることから、15K2O-15Nb2O5-70TeO2ガラスと接合するガラス系として選択した。2)15K2O-15Nb2O5-70TeO2ガラスにEr^<3+>を添加した系では、Er2O3を1.5mol%まで添加しても透明ガラスセラミックスが得られることが明らかになった。3)ガラス表面での結晶化相はバルス内部とはかなり異なった状態になっており、内部に比べて非常に大きなSHGを示すことを発見した。4)15K2O-15Nb2O5-70TeO_2ガラスと15K2O-15W2O6-70TeO2ガラスの接合体は、2種類のガラス融液をアルミナボ-トに順次流し出す手法により作製した。ガラス同志の接合は十分に起こったが、熱処理するとガラス相と結晶化相の界面にクラックが生じた。これは、15K2O-15W2O6-70TeO2ガラスと15K2O-15Nb2O6-70TeO2透明ガラスセラミックスの熱膨張係数が大きく異なるためと推察された。また、アルカリ金属イオンの場合と違って、テルライト系ガラス中におけるNb^<5+>とW^<6+>の相互拡散はかなり起こりずらいことが明らかになり、本研究の目的を達成させるためには、もう少し拡散しやすい化学種、例えば、アルカリ土類金属イオンなどを含んだ安定なガラス系を利用する必要があることがわかった。

能够最大限度地利用光并对其进行控制的新型光学分级材料的开发，以及能够有效地将光能转化为电能的前所未有的光电分级材料的开发将变得越来越重要。本研究的重点是光学线性/非线性功能梯度透明亚碲石，其结构中表现出二次谐波产生（非线性）的光学透明结晶相与不表现出非线性的玻璃相的比例是梯度的。基于该体系制备微晶玻璃，并获得以下结果。 1)将Nb^<5+>替换为W^<6+>或Mo^<6+>的15K2O-15Nb2O5-70TeO2玻璃变得对结晶极其稳定，因此选择15K2O-15Nb2O5作为玻璃体系与-70TeO2玻璃粘接。 2)在15K 2 O-15Nb 2 O 5 -70TeO 2 玻璃中添加Er 3+ 的体系中，发现即使添加Er 2 O 3 至1.5mol％也可以获得透明的玻璃陶瓷。 3) 发现玻璃表面的结晶相与灯泡内部的结晶相处于显着不同的状态，并且表现出比内部大得多的SHG。 4)通过将两种类型的玻璃熔体依次倒入氧化铝舟中来制造15K2O-15Nb2O5-70TeO_2玻璃和15K2O-15W2O6-70TeO2玻璃的接合体。玻璃之间发生了充分的结合，但在热处理过程中玻璃相和结晶相之间的界面处出现了裂纹。推测这是由于15K2O-15W2O6-70TeO2玻璃和15K2O-15Nb2O6-70TeO2透明玻璃陶瓷之间的热膨胀系数差异较大。此外，还发现，与碱金属离子的情况不同，Nb^<5+>和W^<6+>在亚碲酸盐玻璃中很难发生相互扩散，这有助于实现本研究的目的。为了达到这一目的，人们发现有必要使用含有更容易扩散的化学物质（例如碱土金属离子）的稳定玻璃体系。