有機-無機複合材料を用いた非線形光導波形スイッチに関する研究

有机-无机复合材料非线性光波导开关的研究

基本信息

批准号：
05750039
负责人：
杉原興浩
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

有機-無機複合材料は、ガラスの低温合成法であるゾルゲル法を用いて作成した物質であり、有機材料の長所と無機材料の長所を併せ持つ。本研究では、分子オーダーで2次の非線形性が大きい有機色素ディスパースレッド1(DR1)を無機シリカマトリックスの中に高濃度(45wt%)分散し、コロナポーリングを行うことにより、2次の非線形性を発現させた。メーカフリンジ法により、高調波に吸収を持つ領域での非線形光学定数を測定評価し、d_<33>=190pm/vという極めて大きな値を得た。これは、代表的な無機結晶LiNbo_3と比較して、約5倍の値であり、またゲストホスト型高分子材料の中で世界最高の非線形性の値であった。しかも、この複合材料は色素の配向緩和が無く、これまでの非線形高分子材料の欠点であった非線形性の経時劣化が常温では全く無いことが明らかになった。また、本研究でのスイッチング電圧の値に密接に関連する電気光学定数は、r_<33>=110pm/vという世界最高レベルの値になった。一般に、ゾルゲル法で作成した膜は薄いため、光の伝搬が困難である。そこで本研究では、ゾルゲル膜の下に透明ガラス膜を堆積することにより、多層光導波路構造を用いて光の伝搬を可能にした。次に理論解析および実験により、広帯域、低スイッチング電圧での非線形多層膜構造光導波形スイッチを設計、試作した。スペクトル領域法を用いて等価屈折率、帯域幅等、導波形スイッチデバイスとしての特性を評価した。その結果、従来の無機結晶LiNbo_3と比較して、複合材料を用いたデバイスの帯域幅が20倍も広帯域となることが明らかになった。

有机-无机复合材料是采用溶胶-凝胶法（玻璃的低温合成方法）制造的材料，兼有有机材料和无机材料的优点。在这项研究中，我们将在分子级上具有较大二阶非线性的有机染料分散红1（DR1）以高浓度（45 wt%）分散在无机二氧化硅基质中，并进行电晕极化以抑制二阶非线性。表达了阶非线性。使用Maker条纹法，对谐波吸收发生区域的非线性光学常数进行了测量和评价，得到了d_<33>=190pm/v的极大值。该值约为典型无机晶体LiNbo_3的5倍，也是目前世界上宾主高分子材料中非线性值最高的。此外，据透露，该复合材料在室温下没有染料取向松弛，并且不存在非线性老化恶化，这是传统非线性聚合物材料的缺点。此外，本研究中与开关电压值密切相关的电光常数为世界最高值r_<33>=110pm/v。一般来说，通过溶胶-凝胶法形成的薄膜很薄，使得光难以传播。在这项研究中，我们在溶胶凝胶薄膜下沉积了透明玻璃薄膜，以利用多层光波导结构实现光传播。接下来，通过理论分析和实验，我们设计并原型制作了一种宽带、低开关电压的非线性多层光波导开关。使用谱域方法评估了波导开关器件的等效折射率和带宽等特性。结果表明，使用该复合材料的器件的带宽比传统无机晶体LiNbo_3宽20倍。