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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750039/
• 关键词: 有機-無機複合材料; 2次非線形光学; 多層膜光導波路; ゾルゲル法; 広帯域スイッチ; 電気光学効果; ディスパースレッド1

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。

Organic-inorganic composite は, ガ ラ ス の low-temperature synthesis で あ る ゾ ル ゲ を ル method with い て made し た material で あ り, organic materials の の と inorganic materials by long を and せ つ. This study で は, molecular オ ー ダ ー で twice の が nonlinear sex き い organic pigment デ ィ ス パ ー ス レ ッ ド 1 (DR1) を inorganic シ リ カ マ ト リ ッ ク ス の に high concentration (45 wt %) in the dispersion し, コ ロ ナ ポ ー リ ン グ を line う こ と に よ り, two の nonlinear を 発 now さ せ た. メ ー カ フ リ ン ジ method に よ り, high-profile wave に 収 を hold つ field で の nonlinear optical constant を measurement evaluation 価 し, d_ (33 > = 190 PM/v と い う extremely め て big き な numerical を た. こ れ は, representative な inorganic crystal LiNbo_3 と compare し て, about 5 times on の numerical で あ り, ま た ゲ ス ト ホ ス ト type polymer の で highest の world in nonlinear on sexual の numerical で あ っ た. し か も, こ の は pigment composite の to ease が く, free こ れ ま で の nonlinear polymer の points less で あ っ た nonlinear sex の 経 degradation が when the room temperature で は none く い こ と が Ming ら か に な っ た. ま た, this study で の ス イ ッ チ ン グ electric 圧 の numerical に contact に masato even す る 気 optical destiny は, r_ (33 > = 110 PM/v と い う the world's highest レ ベ ル の numerical に な っ た. General に, ゾ ル ゲ ル method で made し た thin film は い た め, light の 伝 move が difficult で あ る. そ こ で this study で は, ゾ ル ゲ ル membrane under の に transparent ガ ラ ス membrane を accumulation す る こ と に よ を り, multi-layer optical wave road structure with い て light の 伝 may move を に し た. に theory analytical お よ び be 験 に よ り, hiroo 帯 domain, low ス イ ッ チ ン グ electric 圧 で の nonlinear multilayer structure optical wave ス イ ッ チ を design, attempt し た. を ス ペ ク ト ル field method with い て 価 inflectional rate, 帯 fields such as picture, guide wave ス イ ッ チ デ バ イ ス と し て の features を review 価 し た. そ の results, 従 の inorganic crystal LiNbo_3 と compare し て, composite を い た デ バ イ ス の 帯 domain 20 times of が も hiroo 帯 domain と な る こ と が Ming ら か に な っ た.

项目成果

杉原、林、藤村、岡本: "有機-無機複合薄膜のSHGテンソル成分の評価" 第54回応用物理学会学術講演会講演予稿集. 54. 1074- (1993)

Sugihara、Hayashi、Fujimura、Okamoto：“有机-无机复合薄膜的 SHG 张量分量的评估”日本应用物理学会第 54 届年会论文集 54. 1074- (1993)。

Sugihara,Hayashi,Okamoto: "Efficient Nonlinear Optical Properties in Poled Silica Films Doped with Disperse Red 1 and Their Waveguide-Type Device Applications" 4th IKETANI CONFERENCE. (発表予定). (1994)

Sugihara、Hayashi、Okamoto：“掺杂分散红 1 的极化二氧化硅薄膜的高效非线性光学特性及其波导型器件应用”第四届 IKETANI 会议（即将发表）。