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使用Sol-Gel方法（一种低温合成方法）创建的材料，并具有有机材料和无机材料的优势。在这项研究中，有机染料分散的螺纹1（DR1）在分子级上具有高浓度（45 wt％）的2阶非线性，在无机硅基质中分散在高浓度（45 wt％）的情况下，并且将Corona波烯芯携带以产生2级非线性。使用制造商条纹方法，测量并评估了带有吸收谐波的区域中的非线性光学常数，并获得了D_ <33> = 190 pm/v的极高值。与典型的无机晶体linbo_3相比，这是价值的五倍，并且是宾客托管聚合物材料中世界上最高的非线性值。此外，这种复合材料并不能放松染料的方向，并且已经揭示了随着时间的推移，非线性降解，这是到目前为止非线性聚合物材料的缺点，在室温下根本不是。此外，在这项研究中，与开关电压值密切相关的电流常数在R_ <33> = 110pm/v的最高水平。通常，用溶胶 - 凝胶方法制作的膜很薄，因此很难传播光。因此，在这项研究中，通过在溶胶 - 凝胶膜下沉积透明的玻璃膜，使用多层光学波导结构可以进行光传播。接下来，通过理论分析和实验设计和生产了带有宽带和低开关电压的非线性多层结构光波导开关。光谱区域方法用于评估波导开关设备的特性，例如等效折射率，带宽等。结果，揭示了使用复合材料的设备带宽比常规无机晶体linbo_3宽20倍。