透明材料へのフォトニック機能付与に関する研究

透明材料赋予光子功能的研究

• 批准号: 04J08106
• 负责人: 西山 宏昭
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J08106/
• 关键词: 酸化物ガラス薄膜; レーザ誘起構造変化; ナノ粒子; 回折格子; 光導波路

レーザ光照射による酸化物ガラスの新規構造制御手法について研究を行った.従来のレーザ誘起構造変化は,光とガラス中の構造欠陥の直接的な相互作用のみを利用していたため,変化量も小さく,またその熱的安定性も低い.そこで,本研究では,レーザ光と構造欠陥の直接的相互作用に,ガラスの相変化を新たに組み合わせた構造制御を検討した.紫外波長レーザの干渉光照射と熱処理を組み合わせることで,ガラス薄膜中に空間分解能200nm程度で,半導体Geナノ粒子を空間選択的に析出させるとともに,その選択的析出機構について詳細に検討を行った.この選択的析出法によってレーザ光照射だけで誘起した構造変化の10倍以上の変化を熱的に安定に形成することに成功した.このナノ粒子の析出に関して,各種分光測定などを行い,以下の形成モデルを提案した.まず,相変化の初期過程において,レーザ光照射によって局所的に分相が促進され,周期的な化学組成変調構造が形成される.相変化がさらに進行すると,ガラス製造段階で高濃度に導入したGe関連の構造欠陥の還元が,この組成差に対応して起こり,Geナノ粒子の析出が起きる.高屈折率なGeナノ粒子の空間選択的析出法を利用して形成したブラッグ回折格子を内装した高効率かつ安定な光導波路型フィルターを,フォトリソグラフィー法とレーザ直接描画法の2通りの手法で作製した.従来型のレーザ誘起回折格子を備えたフィルターでは200℃以下の加熱によって顕著な特性劣化が見られたのに対し,本手法で作製したフィルターは500℃での加熱後にも安定な特性を示した.これらの研究成果を学術論文や学会誌,また,光材料及び光デバイスに関わる国際会議,国内学会において発表を行った.

我们通过激光光照射研究了一种新型的氧化物玻璃结构控制方法。传统激光引起的结构变化仅利用了玻璃中光和结构缺陷之间的直接相互作用，因此变化的量很小，其热稳定性较低。因此，在这项研究中，我们通过将激光和结构缺陷之间的直接相互作用与玻璃的相变相结合，研究了结构控制。通过将干扰光照射与紫外线激光器与热处理相结合，半导体GE纳米颗粒在玻璃薄膜中以空间分辨率为200 nm，在空间上选择性地沉淀，并详细检查了选择性降水机制。这种选择性沉积法成功地稳定地形成了仅激光光照射引起的结构变化的10倍。对这些纳米颗粒的沉淀进行了各种光谱测量，并提出了以下形成模型。首先，我们在初始过程中，激光照射局部促进相分离，并形成了周期性化学成分调节结构。随着相变的进一步发展，在玻璃制造阶段高浓度引入的与GE相关的结构缺陷的减少与这种组成差异相对应，并且GE纳米颗粒沉淀发生。具有高效稳定的光波导滤波器，该滤波器具有Bragg衍射光栅，使用具有高折射率的GE纳米颗粒的空间选择性沉积。 - 使用两种方法制造：光刻学和激光直接图。尽管在200°C以下加热时，用激光诱导的衍射光栅的常规过滤器在特性中显示出明显的恶化，但使用该方法制造的过滤器即使在500°C下加热后也显示出稳定的性质。这些研究结果在学术论文，学术期刊以及有关光学材料和光学设备以及国内会议的国际会议上介绍。

项目成果

Direct laser writing of thermally stabilized channel waveguides with Bragg gratings

使用布拉格光栅直接激光写入热稳定通道波导

• 发表时间: 2004
• 期刊: Optics Express Vol.12,No.19
• 作者: H.Nishiyama;I.Miyamoto;S.Matsumoto;M.Saito;K.Kintaka
• 通讯作者: K.Kintaka

微細周期構造の光導波路デバイスへの応用

精细周期结构在光波导器件中的应用

• 发表时间: 2004
• 期刊: 応用物理 73巻,11号
• 作者: 中澤達洋;大家和晃;西山宏昭;西井準治
• 通讯作者: 西井準治

Formation of the Bragg gratings attributed to the phase separation of Ge-B-SiO_2 thin films

Ge-B-SiO_2薄膜相分离形成布拉格光栅

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proceedings of Microoptics Conference 2004
• 作者: H.Nishiyama;I.Miyamoto;K.Kintaka;J.Nishii
• 通讯作者: J.Nishii

Fabrication of high-temperature-resistant laser-induced gratings with large refractive index modulation

大折射率调制耐高温激光诱导光栅的制作

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proceedings of SPIE Vol.5662
• 作者: H.Nishiyama;I.Miyamoto;K.Kintaka;J.Nishii
• 通讯作者: J.Nishii

Ultra-stable photo-induced Bragg grating with high diffraction efficiency in Ge-B-SiO_2 waveguide

Ge-B-SiO_2波导中具有高衍射效率的超稳定光致布拉格光栅

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proceedings of European Conference on Optical Communication 2004 Vol.3
• 作者: H.Nishiyama;I.Miyamoto;K.Kintaka;J.Nishii
• 通讯作者: J.Nishii