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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750858/
• 关键词: 非線形光学材料; ガラス; チタン; 配位数; 第三高調波; 第二高調波; 超分極率; チタノケイ酸塩ガラス

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。

Big き な three お よ び twice の nonlinear optical unseen fruit を が の す material research, over the past few years between の に hiroo く line わ れ る よ う に な っ て き た. In そ の で ガ ラ ス material に つ い て の research も live 発 に line わ れ て い る が, composition や ガ ラ と ス structure nonlinear optical properties の masato は, ま だ not enlightened な が い more. そ こ で this study で は, ガ ラ ス で 々 in の ligand structure を take る こ と が know ら れ て い る Ti ^ 4 + < > イ オ ン に attention し, ア ル カ リ チ タ ノ stating acid salt ガ ラ ス の と 3 times お よ び twice の nonlinear optical properties の masato is に つ い て beg し 検 た. Three times, the optical properties of the <s:1> nonlinear optical are determined by the third high-key wave generation method によ によ た. ア ル カ リ three stating acid salt ガ ラ ス の in SiO_2 を TiO_2 で replacement し て い く と, displacement quantity が 1/3 ま で は three nonlinear optical susceptibility χ ^ < > (3) は replacement と に raised large total し た が, displacement quantity 1/3 か ら 1/2 ま で は χ ^ < > (3) は ほ ぼ certain と な り, さ ら に displacement quantity を raised や す と again び χ ^ < (3 > た increase た. こ の χ ^ < > (3) か ら Ti ^ 4 + < > を center と す る coordination polyhedron の super polarization rate of alpha ^ < > (3) を o め る と, そ の numerical は, Si ^ 4 + > <, Ge ^ 4 + > <, ア ル カ リ metal な ど の as る coordination polyhedron の alpha ^ < > (3) of が に よ ら ず ほ ぼ certain に な る の と different な り, grand き に く dependent Youdaoplaceholder0 とがわ った った. Alpha ^ < > (3) は, low TiO_2 contains field で は 7 x10 ^ < - > 35 esu cm ^ 3 / unit, high contains field で は 3.5 x10 ^ < - > 35 esu cm ^ 3 / unit で あ っ た. <s:1> ように ように the super-polarized rate が variation する <s:1> えられた, Ti^<4+> <s:1> coordination environment が variation するためと examination えられた. The optical properties of the <s:1> non-linear shape were determined by the second high-key wave generation method によ によ た. ア ル カ リ metal acidification を 15 mol %, TiO_2 を mol % 26 containing む stating acid salt ガ ラ ス に ポ ー リ ン グ 処 Richard を line っ た. そ の results, ポ ー リ ン グ 圧 above 1 kv/mm, ポ ー リ ン グ temperature above 250 ℃ で ポ ー リ ン グ を line う こ と に よ り twice の nonlinear optical properties が 発 now し た. こ の twice の nonlinear optical properties は TiO_2 を containing ま な い ア ル カ リ stating acid salt ガ ラ ス で は raw じ ず, ま た SHG activity に optimum な TiO_2 contains content が す る こ と か ら, Ti ^ 4 + > < の weeks り の ligand environment が slanting ん だ coordination polyhedron を constitute す る と き に once or twice の nonlinear optical properties が 発 now す る と exam え ら Youdaoplaceholder0.

项目成果

H.Nasu: "Second Harmonic Generation from an Electrically Polarized TiO_2-Containing Silicate Glass" J.Non-Crystalline Solids. 181. 83-86 (1995)

H.Nasu：“电极化含 TiO_2 硅酸盐玻璃的二次谐波产生”J.Non-Crystalline Solids。