重金属含有ガラスの電子構造と光学非線形性の関係

含重金属玻璃的电子结构与光学非线性关系

基本信息

批准号：
06750858
负责人：
松岡純
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Mie 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：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

大きな3次および2次の非線形光学効果を示す物質の研究が、過去数年の間に広く行われるようになってきた。その中でガラス材料についての研究も活発に行われているが、組成やガラス構造と非線形光学特性の関係は、まだ未開明な点が多い。そこで本研究では、ガラス中で種々の配位構造を取ることが知られているTi^<4+>イオンに注目し、アルカリチタノ珪酸塩ガラスの組成と3次および2次の非線形光学特性の関係について検討した。3次の非線形光学特性は第三高調波発生法により測定した。アルカリ三珪酸塩ガラス中のSiO_2をTiO_2で置換していくと、置換量が1/3までは3次非線形光学感受率χ^<(3)>は置換と共に増大したが、置換量1/3から1/2まではχ^<(3)>はほぼ一定となり、さらに置換量を増やすと再びχ^<(3)>は増大した。このχ^<(3)>からTi^<4+>を中心とする配位多面体の超分極率α^<(3)>を求めると、その値は、Si^<4+>、Ge^<4+>、アルカリ金属などの作る配位多面体のα^<(3)>が組成によらずほぼ一定になるのと異なり、組成に大きく依存することがわかった。α^<(3)>は、TiO_2低含有領域では7x10^<-35>esu・cm^3/unit、高含有領域では3.5x10^<-35>esu・cm^3/unitであった。このように超分極率が変化するのは、Ti^<4+>の配位環境が変化するためと考えられた。2次の非線形光学特性は第二高調波発生法により測定した。アルカリ金属酸化物を15mol%、TiO_2を26mol%含む珪酸塩ガラスにポーリング処理を行った。その結果、ポーリング電圧1kV/mm以上、ポーリング温度250℃以上でポーリングを行うことにより2次の非線形光学特性が発現した。この2次の非線形光学特性はTiO_2を含まないアルカリ珪酸塩ガラスでは生じず、またSHG活性に最適なTiO_2含有量が存在することから、Ti^<4+>の周りの配位環境が歪んだ配位多面体を構成するときに、2次の非線形光学特性が発現すると考えられた。

在过去的几年里，对表现出大的三阶和二阶非线性光学效应的材料的研究已经变得广泛。其中，玻璃材料的研究正在积极进行，但对于成分、玻璃结构和非线性光学性质之间的关系，仍有许多方面尚不清楚。因此，在本研究中，我们以已知在玻璃中具有多种配位结构的Ti^<4+>离子为研究对象，研究了碱金属钛硅酸盐玻璃的组成与三阶和二阶非线性光学性质之间的关系。我们考虑过这一点。采用三次谐波发生法测量了三阶非线性光学特性。当碱三硅酸盐玻璃中的SiO_2被TiO_2取代时,三阶非线性光学磁化率χ^<(3)>随着取代量的增加而增大,直至取代量为1/3时,χ^< (3)> 几乎保持不变，当取代量进一步增加时，χ ^ (3)> 再次增加。如果我们根据这个χ^<(3)>计算出以Ti^<4+>为中心的配位多面体的超极化率α^<(3)>，则数值如下：Si^<4+>, Ge ^ 与碱金属形成的配位多面体的<4+>和α^<(3)>不同，无论组成如何，它们几乎恒定，但发现它很大程度上取决于组成。 α^<(3)>在低TiO_2含量区域中为7x10^<-35>esu·cm^3/单位，在高TiO_2含量区域中为3.5x10^<-35>esu·cm^3/单位。超极化率的这种变化被认为是由于Ti^4+配位环境的变化所致。采用二次谐波发生法测量了二阶非线性光学特性。对含有15mol%碱金属氧化物和26mol%TiO_2的硅酸盐玻璃进行极化处理。其结果，通过以1kV/mm以上的极化电压、250℃以上的极化温度进行极化，显示出二阶非线性光学特性。这种二阶非线性光学性质在不含TiO_2的碱硅酸盐玻璃中不会出现，并且由于SHG活性存在最佳TiO_2含量，因此认为Ti^<4+>周围的配位环境被扭曲。构造配位多面体时出现-阶非线性光学特性。