希土類原子加熱法によるパノスコピック形態制御光学機能ガラスの創製と光波制御

利用稀土原子加热方法制造全景形状控制光学功能玻璃和光波控制

基本信息

批准号：
16080207
负责人：
小松高行
金额：
$ 30.46万
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：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、光非線形性を示す単結晶ラインをガラス表面にレーザー誘起原子加熱法(希土類/遷移金属原子加熱法)で書き込み、形態や光機能を明らかにすると共に次世代光波制御デバイスへと展開することを目的とするものである。今年度の研究で得られた成果を以下に示す。○レーザー誘起原子加熱法の適用によって、Li_2O-Nb_2O_3-SiO_2系ガラスにおいて強誘電性LiNbO_3結晶ラインのパターニング(Yb:YVO_4ファイバーレーザー:波長1080nm、パワー:1.3W、走査速度:7μm/s)を行い、偏光マイクロラマン散乱スペクトルおよび第二高調波強度の方位依存性(Azimuthal法)から、LiNbO_3結晶は単結晶に近い高配向(レーザー走査方向に沿ってc-軸配向)で成長していることを明らかにした。光導波(波長:632.8nm)実験の結果、LiNbO_3結晶ラインに有効に光が閉じ込められることを実証した。また、前駆体ガラスにEr_2O_3を添加することにより、結晶ラインから、Er^<3+>イオンに起因する蛍光が観測されたことから、LiNbO_3結晶にEr^<3+>が固溶することを明らかにした。光制御デバイス創製に大きく前進した。○レーザー誘起原子加熱法によって、Gd_2O_3-MoO_3-B_2O_3系ガラスにおいて強弾性/強誘電性を示すβ'-Gd_2(MoO_4)_3結晶ラインは、屈折率の周期的構造およびそれに伴う第二高調波強度の周期的変化を示し、レーザー誘起結晶化において極めて特異な結晶成長をすることを発見した。また、前駆体ガラスを通常の電気炉で熱処理を行うと、結晶化に伴って、電気炉内(結晶化後の冷却過程ではなく)で自ら微粉化する現象を発見した。この現象を、我々は自己微粉化現象と命名した。自己微粉化したβ'-Gd_2(MoO_4)_3結晶片においても、屈折率の周期的構造およびそれに伴う第二高調波強度の周期的変化が観測された。これらの現象はいずれも、β'-Gd_2(MoO_4)_3結晶の強弾性に基づくものと結論した。新規光制御デバイスとしての可能性が高い。

这项研究将利用激光诱导原子加热（稀土/过渡金属原子加热）在玻璃表面写入表现出光学非线性的单晶线，阐明形态和光学功能，并发展成为下一代光波控制器件的目的。是为了今年的研究结果如下所示。 ○激光诱导原子加热法在Li_2O-Nb_2O_3-SiO_2玻璃中形成铁电LiNbO_3晶体图案（Yb:YVO_4光纤激光器：波长1080nm，功率：1.3W，扫描速度： 7μm/s），并且从偏振微拉曼散射光谱和二次谐波强度的取向依赖性（方位法）来看，LiNbO_3晶体具有接近单晶的高度取向（c轴沿激光扫描方向取向）据透露，他正在成长。通过光波导（波长：632.8nm）实验，我们证明了LiNbO_3晶体可以有效地限制光。另外，通过在前体玻璃中添加Er_2O_3，从晶体中观察到由Er^3+离子引起的荧光，表明Er^3+溶解在LiNbO_3晶体中。光控设备的制造取得了巨大进展。 ○通过激光诱导原子加热，Gd_2O_3-MoO_3-B_2O_3玻璃中表现出铁弹性/铁电性的β'-Gd_2(MoO_4)_3晶体由折射率的周期性结构和相关的二次谐波强度决定。晶体表现出周期性变化，并在激光诱导结晶过程中表现出极其独特的晶体生长。我们还发现，当前体玻璃在普通电炉中进行热处理时，它在结晶时会在电炉中自行粉碎（不是在结晶后的冷却过程中）。我们将这种现象命名为自微粉化现象。即使在自粉碎的β'-Gd_2(MoO_4)_3晶体片中，也观察到折射率的周期性结构和相关的二次谐波强度的周期性变化。我们得出结论，所有这些现象都是由于β'-Gd_2(MoO_4)_3晶体的铁弹性造成的。它作为一种新型光控器件具有很大的潜力。