非線形光学結晶のナノサイズ析出による透明結晶化ガラスの電気光学的機能発現

通过非线性光学晶体的纳米级沉淀在透明微晶玻璃中表达电光功能

• 批准号: 14750663
• 负责人: 紅野 安彦
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750663/
• 关键词: 結晶化ガラス; 非線形光学結晶; 第2高調波顕微鏡; 結晶化パターニング; 光導波路形成; 電気光学効果; 透明結晶化ガラス; Mach-Zehnder干渉計

本研究は、光非線形性結晶化ガラス材料の探索と機能発現機構の解明を目指し、ガラスを熱処理あるいはレーザー照射局所加熱で得られる結晶化ガラスを対象に電気光学効果の確認と第2高調波顕微鏡(SHGM)下での非線形光学機能の評価を試みることを目的として以下の実験を行った。1.電気光学機能を有する透明結晶化ガラス研究初年度に引き続き、結晶化ガラスの組成および熱処理条件を再検討による透明性の向上を試みたが、結晶化ガラスにおいて測定に十分な透明性を維持したままで電気光学効果を見出すには至らなかった。また、プリズムカプラを用いた表面結晶層への光波導入に関しても結合が困難であることが明らかとなり、レーザー集光照射による光導波路型結晶化パターニングの実現を先行させる必要があると判断した。2.非線形光学結晶パターン形成とSHGM観察SHGMによる種々の結晶化ガラスの観察の結果、(1)BTG結晶化ガラスにおいて析出相の方位をSHGの偏光特性から特定した、(2)SiO_2:Ge薄膜の熱処理で得られる結晶化ガラスからのSHGは、析出するクリストバライト相近傍の残留応力の存在と関係することを明らかにした、(3)(Bi,Ln)BO_3系結晶化ガラスに析出する2相のうち非線形性の高いSHG活性相を特定した、(4)YAGレーザー照射によるβ-BBO相ラインパターニングにおける方位をSHGの偏光特性から特定した。3.SHGMによる非線形光学定数の定量z-cut石英を標準試料とし、非線形光学定数が既知であるニオブ酸リチウム(LN)単結晶試料のSHGM像の解析から、非線形光学定数の定量およびマッピングに関する一定の手法を確立し、BTG表面結晶化ガラスにおいて、析出結晶のd_33およびd_31が評価可能となった。これは、従来法のMakerフリンジ法による評価と比較しうるものであり、微細結晶での光学物性評価の可能性を見出した。

は of this research, the optical nonlinear crystallization ガ ラ ス material の explore と function 発 institutions now の interpret を refers し, ガ ラ ス を hot 処 Richard あ る い は レ ー ザ bureau ー irradiation heating で have ら れ る crystallization ガ ラ ス を like に seaborne electric 気 optical unseen fruit の confirm と high-profile wave 2 顕 micro mirror (SHGM) で の nonlinear optical function の review 価 を try み る こ と を purpose と し Youdaoplaceholder0 the following <s:1> experiment を lines った. 1. Electric 気 optical function を have す る transparent crystallization ガ ラ ス early research annual に lead き 続 き, crystallization ガ ラ ス の composition お よ び hot 処 bedding conditions を again beg に 検 よ る transparency の upward を try み た が, crystallization ガ ラ ス に お い て determination に very な transparency を maintain し た ま ま で electric 気 optical unseen fruit を shows す に は to ら な か っ た. ま た, プ リ ズ ム カ プ ラ を with い た surface crystallization layer へ の light import に masato し て も combining が difficult で あ る こ と が Ming ら か と な り, レ ー ザ ー set light に よ る optical wave type road crystallization パ タ ー ニ ン グ の be presently を first さ せ る necessary が あ る と judgment し た. 2. Nonlinear optical crystal パ タ ー ン form と SHGM 観 examine SHGM に よ る kind 々 の crystallization ガ ラ ス の 観 の results, (1) the BTG crystallization ガ ラ ス に お い て precipitated phase の bearing を SHG の polarization feature か ら specific し た, (2) SiO_2: Ge film の hot 処 で happily ら れ る crystallization ガ ラ ス か ら の SHG は, analysis Out す る ク リ ス ト バ ラ イ ト similar alongside の の 応 residual force existed と masato is す る こ と を Ming ら か に し た, (3) (Bi, Ln) BO_3 crystallization ガ ラ ス に precipitation す る phase 2 の う ち nonlinear の high い を SHG activity phase specific し た, (4) the YAG レ ー ザ ー irradiation に よ る beta phase BBO ラ イ ン パ タ ー ニ ン グ に お け Youdaoplaceholder0 orientation をSHG <s:1> polarization characteristics ら ら specific た た. 3. SHGM に よ る nonlinear optical constant の quantitative z - cut quartz を standard sample と し, nonlinear optical constant が already know で あ る ニ オ ブ acid リ チ ウ ム 単 (LN) crystal sample の SHGM like の parsing か ら, nonlinear optical constant の quantitative お よ び マ ッ ピ ン グ に masato す る certain の を established し, BTG surface crystallization ガ ラ ス に Youdaoplaceholder0 お て precipitated crystals <s:1> d_33およびd_31が evaluation 価 possible となった. こ れ は, 従 to の Maker フ リ ン ジ method に よ る review 価 と compare し う る も の で あ り, fine crystallization で の optical property evaluation 価 の を likely see the し た.

项目成果

T.Fujiwara, T.Sawada, T.Honma, Y.Benino, T.Komatsu, M.Takahashi, T.Yoko, J.Nishii: "Origin of intrinsic second-harmonic generation in crystallized GeO2-SiO2 glass films"Jpn.J.Appl.Phys.. 42(12). 7326-7330 (2003)

T.Fujiwara、T.Sawada、T.Honma、Y.Benino、T.Komatsu、M.Takahashi、T.Yoko、J.Nishii：“结晶 GeO2-SiO2 玻璃薄膜中固有二次谐波产生的起源”Jpn。

T.Honma, Y.Benino, T.Fujiwara, T.Komatsu, R.Sato: "Nonlinear optical crystal-line writing in glass by yttrium aluminum garnet laser irradiation"Appl.Phys.Lett.. 82(6). 892-894 (2003)

T.Honma、Y.Benino、T.Fujiwara、T.Komatsu、R.Sato：“通过钇铝石榴石激光照射在玻璃中进行非线性光学晶体书写”Appl.Phys.Lett.. 82(6)。

Y. Takahashi, Y. Benino, T. Fujiwara, T. Komatsu: "Formation Mechanism of Ferroelastic Ba_2TiGe_2O_8 and Second Order Optical Nonlinearity in Transparent Crystallized Glasses"Journal of Non-Crystalline Solids. 316. 320-330 (2003)

Y. Takahashi、Y. Benino、T. Fujiwara、T. Komatsu：“透明结晶玻璃中铁弹性 Ba_2TiGe_2O_8 的形成机制和二阶光学非线性”非晶固体杂志。

T.Honma, Y.Benino, T.Fujiwara, R.Sato, T.Komats: "New optical nonlinear crystallized glasses and YAG laser-induced crystalline dot formation in rare-earth bismuth borate system"Optical Materials. 20. 27-33 (2002)

T.Honma、Y.Benino、T.Fujiwara、R.Sato、T.Komats：“稀土硼酸铋体系中新型光学非线性结晶玻璃和 YAG 激光诱导结晶点形成”光学材料。

S.Kawasaki, T.Honma, Y.Benino, T.Fujiwara, R.Sato, T.Komatsu: "Writing of crystal-dots and lines by YAG laser irradiation and their morphologies in samarium tellurite glasses"J.Non-Cryst.Solids. 325. 61-69 (2003)

S.Kawasaki、T.Honma、Y.Benino、T.Fujiwara、R.Sato、T.Komatsu：“通过 YAG 激光照射书写晶体点和线及其在钐碲酸盐玻璃中的形貌”J.Non-Cryst。