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アサーマル性と光非線形性を同時に満たす透明結晶化ガラスの創製

创造同时满足非热特性和光学非线性的透明结晶玻璃

基本信息

批准号：
16655087
负责人：
小松高行
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

現在、光ファイバー通信には波長分割多重伝送と光増幅ファイバーが導入されており、一本の光ファイバーの中を32種類以上の波長の異なるレーザーが伝送されている。このようなシステムの中で最も重要な問題の1つは伝送レーザー自身の加熱による光波制御デバイスの温度上昇である。温度上昇によって、デバイスは通常正の熱膨張と正の屈折率変化を示すことになり、その結果レーザー光の光路差が変化する。レーザー光の光路差の変化はデバイス機能(信号の分解能)の低下を意味するので、温度変化によっても光路差が変化しないアサーマル性を示す光波制御材料が必須である。本研究は、アサーマル性と光非線形性/強誘電性(光波制御に必須の機能)を同時に満たす透明な結晶化ガラスを開発することを目的とし、特にB_2O_3系ガラスに焦点を当てた。研究によって得られた結果を以下に示す。1.BaO-Al_2O_3-B_2O_3系ガラスを通常の溶融法で作製し、熱処理により結晶化ガラスを作製した。結晶相はBaAl_2B_2O_7であり、結晶化ガラスから第二高調波発生を確認した。熱膨張係数は10^<-6>K^<-1>程度であり、非常に小さい。ただし、透明化は非常に難しく現在のところ成功していない。2.TiO_2を多量(20-40mol%)に含むBaO-TiO_2-B_2O_3系ガラスを作製し、BaTi(BO_3)_2あるいはBa_3Ti_3(BO_3)_2結晶から成る透明な結晶化ガラスの作製を試みた。Ba_3Ti_3(BO_3)_2結晶は非常に強い第二高調波発生を示すことを明らかにした。さらに、これらの結晶のラマン散乱スペクトルを測定し、二次光非線形性と結晶構造、特にTiO_6構造単位との関係を検討した。3.Ba_3Ga_2Ge_4O_<14>やBaGa_4La_2Ge_2O_<14>などのランガサイト型結晶から成る透明な結晶化ガラスの作製を試みた。ガラス表面において高い結晶配向性を有する透明な光非線形性結晶化ガラスの作製に成功した。特に、Ba_xGa_<5-x>La_<3-x>Ge_<1+x>O_<14>結晶の第二高調波強度はLa^<3+>/Ba^<2+>比の増加と共に大きくなることを明らかにした。ランガサイト結晶中に固溶した希土類イオンの蛍光スペクトルの特徴を明らかにした。4.新規に作製した上記の光非線形性を示す結晶化ガラスの熱膨張係数は現在測定中である。

At present, optical communication is divided into wavelength multiple transmission and amplitude multiple transmission, and the original optical communication is divided into wavelength multiple transmission and amplitude multiple transmission. The most important problem in this system is the heating of the system itself, the control of the temperature of the system, and the control of the temperature of the system. The temperature rise causes the normal thermal expansion and refractive index to change, and the resulting optical path difference changes. The change of optical path difference of light shows the necessity of optical control materials because of the change of optical path difference and the decrease of optical function (signal decomposition energy). In this study, the optical nonlinearity/strong inductivity (the essential function of optical wave control) and the transparency of the crystallization process were studied, especially the focus of B_2O_3 system. The results of the study are shown below. 1.BaO-Al_2O_3-B_2O_3 system was prepared by melting method and heat treatment. Crystallization phase BaAl_2B_2O_7 is confirmed to be the second high-profile phase. The thermal expansion coefficient is about 10^<-6>K^<-1>, very small. Transparency is very difficult to achieve now. 2. The preparation of BaO-TiO_2-B_2O_3 system with high TiO_2 content (20- 40mol %), BaTi(BO_3)_2 and Ba_3Ti_3(BO_3)_2 crystals were studied. Ba_3Ti_3(BO_3)_2 crystal is very strong and the second high wavelength emission is very strong. In this paper, the relationship between the crystal structure and the secondary optical nonlinearity is discussed. 3. Ba_3Ga_2Ge_4O_<14>(?) Ba_4Ga_2Ge_2O_(?<14>) The preparation of transparent optically nonlinear crystallization with high crystal alignment on the surface of the crystal was successful. In particular, Ba_xGa_<5-x>La_<3-x>Ge_<1+x>O_<14>crystals have the second highest intensity La^<3+>/Ba^<2+> ratio. The characteristics of the solid solution in the crystal are clear. 4. The thermal expansion coefficient of the crystallization process is measured in the new method.