極短パルスレーザー光が誘起する酸化物ガラス中の光化学反応とその応用

超短脉冲激光诱导氧化物玻璃中的光化学反应及其应用

• 批准号: 12650674
• 负责人: 渡邉 裕一
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12650674/
• 关键词: 酸化物ガラス; フェムト秒レーザー; 感光性; 光化学反応

研究計画に従い、リン酸カルシウムガラスの作製ならびに高強度フェムト秒パルスレーザー光に対する非線形感光特性の観測と評価を行った。組成50CaO-50P_2O_5のガラス試料を通常の溶融急冷法により作製した。試料は、鏡面研磨を施し厚さ約0.5〜4mmの平行平板状にして用いた。これにSErF/Ti:Sapphireレーザー(Clark-MRX社製;CPA2001)の基本波(波長775nm)とその2倍波(波長388nm)を光源とし、入射光パワー10mW〜100mWで照射実験を行った。レーザー光の照射により、POHCに起因する色中心生成(赤色の着色)が観測された。2倍波(波長388nm)照射では「光路全体」に着色が観測されたが、基本波(波長775nm)照射では「出射面及び出射面側の内部」に着色が観測された。レーザー光照射前後での吸収係数の差Δαは、照射パワーの増大にともなっで増加した。2倍波照射におけるΔαの変化は、既に研究代表者が過去に解析した二光子吸収が誘起する光化学反応を仮定したモデルを用いて半定量的に説明することができた。これに対して基本波照射におけるΔαの変化は、ある程度の入射光強度になるまでΔαの増加が見られなかった。つまり、基本波照射では感光性の発現に際し、入射光パワーに明らかにしきい値を持っていた。これに対して光出射面での顕著な着色を詳細に解析した結果、フェムト秒光パルスに特有な現象として知られる、光周波数のsuperbroadeningが感光性に寄与することを指摘した。

根据研究设计，进行了高强度飞秒脉冲激光束的非线性光敏特性的观察和评估。通过通常的熔体淬火方法制备了具有50CAO-50P_2O_5组成的玻璃样品。将样品抛光以形成平行板，厚度约为0.5-4 mm。这是通过使用基本波（波长775nm）及其双波（波长为388nm）的serf/ti：Sapphire Laser（Clark-Mrx; CPA2001）作为光源进行的，并用10MW至100mW的入射光功率进行了辐照实验。通过用激光光照射，观察到由POHC引起的色彩中心产生（红色）。当辐照两次（波长388nm）时，在“所有光路”中观察到着色，但是当辐照基本波（波长775nm）时，在“出口表面的外侧和出口表面侧”中观察着着色。在激光光照射之前和之后，吸收系数的差Δα随着辐照功率的增加而增加。双波照射期间Δα的变化可以使用先前由主要研究者进行分析的模型进行半量式解释，该模型假设由两光子吸收引起的光化学反应。另一方面，直到入射光强度达到一定程度的入射光之后，基本波照射期间Δα的变化才增加。换句话说，当发生基本波辐射时，当开发光敏特性时，入射光功率具有明显的阈值值。相比之下，对光发射表面上的显着着色的详细分析表明，光频率的优质（称为飞秒光脉冲独有的现象）有助于光敏性。

项目成果

Y.Watanabe: "Photosensitivity in phosphate glass doped with Ag^+ upon exposure to near-ultraviolet femtosecond laser pulses"Applied Physics Letters. 78. (2001)

Y.Watanabe：“暴露于近紫外飞秒激光脉冲时掺杂Ag的磷酸盐玻璃的光敏性”应用物理快报。