非線形光学結晶の機能を最大にする超精密加工装置の開発

本研究は、大きい非線形光学定数を持ち、高調波発生用素子として有望視されているが、位相整合条件を満足する角度範囲が狭く、研磨では光学面が得られず、実用化が遅れている有機非線形光学結晶をその第2高調波発生の機能を測定しながら機能が最大になるように調整し、そのまま光学面に超精密加工する装置を開発するものであり、本年度は以下の研究を行った。1)ドイツのマインツにSchott Glaswerk社ガラス材料研究所を訪ね、本機のベースの材料として熱膨張係数が零のガラスセラミックスであるZERODURとその焼結体の使用について討議すると共に、ファインセラミックスセンターと共同で各種加工を施したZERODURおよびその焼結体の抗折試験を行い、材料の曲げ強度を実測した。その結果、焼結体では気孔があるため表面加工の違いによる曲げ強度の差はないが、ZERODURでは表面加工の違いにより強度が4倍異なり、エッチング後研磨することにより最大の強度が得られることが判明した。2)有機非線形光学結晶であるカルコンを現有装置で超精密ダイヤモンド切削し、-20°と言う負のすくい角でかつ劈開面に平行に切削すれば、延性加工が実現でき、光学面が得られることが明らかとなった。また、同じ材料を微粒のダイヤモンド砥石で研削しても光学面を得ることはできないが、研削抵抗が高い他の材料の間に挟み、他の材料と同時に研削すれば光学面が得られることを明らかにした。これらの結果を精密工学会誌に論文として投稿した。3)有機非線形光学結晶の波長変換効率を機上で測定し、材料の機能が最大になるように結晶包囲を調整できる機能評価装置を搭載した来年度製作する予定の超精密加工装置について、PZTを利用した超精密角度決め機構、非線形光学結晶の光学特性評価のための最適なレーザ共振器および超精密加工装置の設計を行った。

本研究は、大きい非線形光学定数を持ち、高調波発生用素子として有望視されているが、位相整合条件を満足する角度範囲が狭く、研磨では光学面が得られず、実用化が遅れている有機非線形光学結晶をその第2高調波発生の機能を測定しながら機能が最大になるように調整し、そのまま光学面に超精密加工する装置を開発するものであり、本年度は以下の研究を行った。1)ドイツのマインツにSchott Glaswerk社ガラス材料研究所を訪ね、本機のベースの材料として熱膨張係数が零のガラスセラミックスであるZERODURとその焼結体の使用について討議すると共に、ファインセラミックスセンターと共同で各種加工を施したZERODURおよびその焼結体の抗折試験を行い、材料の曲げ強度を実測した。その結果、焼結体では気孔があるため表面加工の違いによる曲げ強度の差はないが、ZERODURでは表面加工の違いにより強度が4倍異なり、エッチング後研磨することにより最大の強度が得られることが判明した。2)有機非線形光学結晶であるカルコンを現有装置で超精密ダイヤモンド切削し、-20°と言う負のすくい角でかつ劈開面に平行に切削すれば、延性加工が実現でき、光学面が得られることが明らかとなった。また、同じ材料を微粒のダイヤモンド砥石で研削しても光学面を得ることはできないが、研削抵抗が高い他の材料の間に挟み、他の材料と同時に研削すれば光学面が得られることを明らかにした。これらの結果を精密工学会誌に論文として投稿した。3)有機非線形光学結晶の波長変換効率を機上で測定し、材料の機能が最大になるように結晶包囲を調整できる機能評価装置を搭載した来年度製作する予定の超精密加工装置について、PZTを利用した超精密角度決め機構、非線形光学結晶の光学特性評価のための最適なレーザ共振器および超精密加工装置の設計を行った。