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光非線形透明結晶化ガラスの創製とフォトニック結晶及び短波長固体レーザーへの応用

光学非线性透明微晶玻璃的制备及其在光子晶体和短波长固体激光器中的应用

基本信息

批准号：
01J04156
负责人：
高橋儀宏
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J04156/
关键词：
ガラス非線形光学結晶第二高調波発生 Fresnoite 圧電体

项目摘要

新規ボレート系非線形光学結晶LiBGeO_4が析出した透明結晶化ガラスを用いて、LiBGeO_4の二次非線形光学定数をMakerフリンジ法により評価した。その結果LiBGeO_4はd_<33>〜1.3pm/Vと見積もられ、β-BaB_2O_4単結晶に匹敵することを初めて見出した。Fresnoite型構造を有するBa_2TiGe_2O_8(BTG)結晶化ガラスの非線形性の再評価および他のfresnoite型結晶Ba_2TiSi_2O_8(BTS)およびSr_2TiSi_2O_8(STS)について透明結晶化ガラスを作製し、fresnoite型結晶の非線形性を体系的に評価した。またそれら結晶構造と非線形性の起源について研究を行った。BTG結晶化ガラスの非線形性についてはd_<33>〜22pm/VというLiNbO_3単結晶のそれに匹敵する非線形性を確認した。これはガラス材料で報告されている二次線形性の中では最大である。この試料は、BTGが配向薄膜状に生成しており、平面導波路として機能することも確認し、新たな波長変換素子や光スイッチなどの光デバイス材料として提案した。またBTSおよびSTS結晶化試料のd_<33>はそれぞれ12pm/Vおよび7.2pm/Vと見積もられた。Fresnoite型結晶の格子定数比c/aはd_<33>と同様にBTG, BTS, STSの順に大きく、これはBaやGeなどより大きなイオンが導入されることでc軸が伸張し、自発分極が増長された結果、非線形性も増大したものと結論付けた。目的結晶の量論組成を有するガラスは、結晶化することで不純物相が析出しない、密な配向結晶を得ることが可能である。LiBGeO_4やfresnoite型結晶は単結晶育成が極めて困難な結晶である。しかしながら、結晶化を利用することで非線形性が評価できることを初めて実証した。この手法は非線形光学分野の材料探索において非常に有用である。

The new method of making non-linear optical crystals LiBGeO_4 by precipitation and transparent crystallization is evaluated. The results show that LiBGeO_4 crystal has a d <33>~ 1.3pm/V ratio, and β-BaB_2O_4 crystal has a d ~ 1.3pm/V ratio. Re-evaluation of the non-linearity of Ba_2TiGe_2O_8(BTG) crystals with Fresnoite structure and other Fresnoite crystals Ba_2TiSi_2O_8(BTS) crystals Sr_2TiSi_2O_8(STS) crystals with Fresnoite structure. The origin of crystalline structure and non-linearity is studied. The non-linearity of BTG crystallization is confirmed by d_<33>~ 22pm/V and the non-linearity of LiNbO_3 crystallization is confirmed. The material is reported to be quadratic in shape and maximum in shape. This sample is aligned in the form of thin films, planar waveguides, and optical materials. BTS and STS Crystallization Sample d_<33>r = 12pm/V = 7.2 pm/V Fresnoite crystal lattice constant ratio c/a reverse d_<33>to the same BTG, BTS, STS in the order of large, relatively Ba Ge, large, relatively large, Objective: The quantitative composition of crystals is different from that of pure phases. LiBGeO_4 or fresnoite crystals are extremely difficult to grow. The crystallization process is non-linear, and the crystallization process is not linear. This technique is very useful in the exploration of materials that distinguish non-linear optics.