酸化物ガラスにおける電気双極子の配向凍結と光変調素子への応用

氧化物玻璃中电偶极子的取向冻结及其在光调制器件中的应用

基本信息

批准号：
07750926
负责人：
田中勝久
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Kyoto 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：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750926/
关键词：
テルライトガラス透明結晶化ガラス光第二高調波発生 BaTiO_3 核生成

项目摘要

本研究では、酸化物ガラスにおける光第二高調波強度を増大させる目的で強誘電体結晶微粒子をガラス中に分散させ、かつ、透明度を保持することを試みた。強誘電体結晶として大きな2次非線形光学係数を有するBaTiO_3を選択し、この結晶とほぼ等しい屈折率を持つテルライトガラスをマトリックスとして用いた。結晶粒子とガラスマトリックスの屈折率差を小さくすることにより、入射光の散乱を押え透光性を向上させることができる。具体的な研究成果を以下に要約する。1.15BaO・15TiO_2・70TeO_2組成のガラスを作製し、BaTiO_3結晶が析出するための最適核生成温度を推測した。そのためにガラスを種々の温度で1時間熱処理したのち示差走差熱量計を用いて結晶化温度を見積った。結晶化温度の熱処理温度依存性から最適核生成温度が380℃と推定された。そこでこの温度でガラスの熱処理を行ったのち、430℃で結晶成長を行わせた。得られた結晶化ガラスは透光性に優れ、BaTiO_3が析出していることがX線回析により確認された。また、詳細なX線回析測定の結果、析出しているBaTiO_3は立方晶であり、その格子定数は文献値よりやや大きいa=0.4045nmとなった。2.以上の過程で得られた透明結晶化ガラスの光第二高調波強度を、Nb:YAGパルスレーザーを光源とし、Makerフリンジ法を用いて測定した。光第二高調波発生が観察され、その強度はポーリング処理を施したテルライトガラスと同程度であった。光第二高調波強度は、入射角が0℃のとき最大であり、高角度側ではその強度は減少した。これは高角度側において反射率が高いために試料を透過する光の強度が減少したことによる。また、析出結晶が立方晶であるにもかかわらず光第二高調波発生が見られたのは結晶構造が立方晶からわずかに歪んでいるためと推察される。

在这项研究中，我们尝试将铁电晶体颗粒分散在氧化物玻璃中，以增加光学二次谐波强度并保持透明度。选择具有较大二阶非线性光学系数的BaTiO_3作为铁电晶体，并采用与该晶体折射率几乎相同的亚碲酸盐玻璃作为基体。通过减小结晶粒子与玻璃基质的折射率差，可以抑制入射光的散射，提高透光性。具体研究结果总结如下。我们制备了成分为1.15BaO、15TiO_2和70TeO_2的玻璃，并估算了BaTiO_3晶体析出的最佳成核温度。为此，在不同温度下对玻璃进行热处理1小时后，使用差示扫描量热计估算结晶温度。根据结晶温度对热处理温度的依赖性，估计最佳成核温度为380℃。因此，在该温度下对玻璃进行热处理后，在430℃下进行晶体生长。得到的结晶玻璃的透光性优异，并且通过X射线衍射确认BaTiO_3析出。此外，详细的X射线衍射测量表明，沉淀的BaTiO_3呈立方体，其晶格常数a=0.4045 nm，略大于文献值。 2.使用Nb:YAG脉冲激光作为光源，利用Maker条纹法测量上述过程中获得的透明结晶玻璃的光学二次谐波强度。观察到光学二次谐波的产生，其强度与经过极化处理的亚碲酸盐玻璃相当。当入射角为0°C时，光学二次谐波强度最大，并且在较高角度时强度降低。这是因为，由于高角度侧的高反射率，穿过样品的光强度降低。此外，推测即使析出的晶体为立方体，也观察到光学二次谐波产生的原因是因为晶体结构稍微偏离立方体。