2液分相現象を利用した道波路型構造を持つ光機能性ガラスの作製

利用两液相分离现象制备波导结构光学功能玻璃

基本信息

批准号：
11875139
负责人：
安盛敦雄
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

液相線以上で2液分相を生じる系では、分相融液を延伸操作等を加えながら冷却することで、分相組織が延伸方向に伸長・配向したガラス材料の作製が可能になる。本研究では、2液分相領域を有するCaO-SiO_2系融液に、蛍光物質として希土類イオンを添加し、延伸操作等を加えながら急冷することにより分相組織を持つ材料を作製し、その蛍光特性などの光学特性を調査することで、新しい光学材料作製の可能性に関して検討を行うことを目的として研究を進めた。昨年度に引き続き、希土類としてEuを、マトリックスガラス相としてはCaO-SiO_2系選択した。本年度は分相組織を制御するため第3成分としてAl_2O_3を添加し、2液分相を示す所定の組成の融液を急冷することにより、試料を作製した。CaO/SiO_2比を固定しAl_2O_3含有量を増加させていくと分相組織の大きさが大幅に小さくなり、その組織の変化に対応して試料の透過率が増加することが確認された。しかし、Eu^<3+>の発光強度は、試料の透過率が高くなると極大値を示し、その後は減少する傾向を示した。またESR測定の結果では、各組成間によるEu^<2+>量の変化は認められず、Eu^<3+>の濃度は各組成間で変化していないことが確認された。これらの結果から、試料中のEu^<3+>の発光特性は、分相組織に依存する試料の光散乱特性と、Al_2O_3添加によるEuまわりの配位子場の変化に伴うEuの電子状態の変化の2つに影響されることが明らかとなった。一方、分相融液を延伸操作を加えながら冷却することで、分相組織が延伸方向に伸長・配向したガラスを作製した。得られたガラスの吸収スペクトル、発光スペクトル測定を行い、透過率と発光強度がともに増加することが認められた。以上の結果より、分相組織と希土類イオンの種類・濃度等を最適化することで、新規の発光材料が作製できることが示唆された。

在液相线上方出现两个液相的系统中，通过在施加拉伸操作的同时冷却相分离的熔体，可以制造其中相分离结构被拉长并且在拉伸方向上取向的玻璃材料。在这项研究中，我们将稀土离子作为荧光物质添加到具有两液相分离区域的CaO-SiO_2熔体中，并在施加拉伸操作的同时将其快速冷却，以制造具有相分离结构的材料。这项研究旨在通过研究光学特性（例如特性）来探讨创造新光学材料的可能性。延续去年的经验，我们选择了Eu作为稀土元素，CaO-SiO_2体系作为基体玻璃相。今年，通过添加Al_2O_3作为第三组分来控制相分离结构，并快速冷却具有呈现两个液相的预定组成的熔体来制备样品。实验证实,当CaO/SiO_2比例固定、Al_2O_3含量增加时,相分离结构的尺寸显着减小,样品的透过率随着结构的变化而增加。然而，Eu^3+的发光强度随着样品透过率的增加呈现最大值，然后呈现下降的趋势。另外，由ESR测定结果可知，Eu 2+ 的量在各组合物之间没有变化，并且确认了Eu 3+ 的浓度在各组合物之间没有变化。从这些结果可以看出，样品中Eu^<3+>的发光性质是由样品的光散射性质决定的，该光散射性质取决于相分离结构，以及由于周围配体场的变化而导致的Eu电子态由于添加了 Al_2O_3，Eu 显然受到两个变化的影响。另一方面，通过在施加拉伸操作的同时冷却相分离的熔体，制造了其中相分离结构被拉伸并且在拉伸方向上取向的玻璃。测量所得玻璃的吸收光谱和发射光谱，发现透射率和发射强度均增加。上述结果表明，通过优化相分离结构以及稀土离子的类型和浓度，可以创造出一种新的发光材料。