イオン注入法による光誘起インテリジェント非線形光学ガラスの創製

• Project/Area Number: 06750866
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 無機工業化学
• Research Institution: Kogakuin University
• Principal Investigator: 大倉 利典 工学院大学, 工学部・応用化学科, 助手 (70255610)
• Project Period (FY): 1994
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1994)
• Budget Amount: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 1994: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: ゾル-ゲル法 / 非晶質バルク体 / 非線形光学効果 / 第2次高調波発生 / 光誘起欠陥

Research Abstract

高度情報処理・通信には、光の超高速性を損なわずに対応できる全光学系の処理システムが必要であり、物質の非線形光学効果は、そのための有効な特性として大きな注目を集めている。最近、Geを添加したSiO_2非晶質ファイバに第2次高調波発生(SHG)が確認されたが、このSHG活性は、レーザパワーの高出力と長時間照射を必要とするなど問題が残る。また種々の光デバイスを考えた場合には、バルク状の素子の開発が重要となる。
本研究では、より低出力光で短時間の照射により、SHG活性となりうる非晶質バルク体の合成を目的とした。具体的にはGeのE'センター(光誘起欠陥)を積極的に生成させる環境をつくること、さらに光誘起欠陥生成の助長効果を期待してP_2O_5成分を添加してSiO_2-P_2O_5-GeO_2系の非晶質体を合成し、その非線形光学特性の検討を行っている。すなわち熱的誘起欠陥の生成を抑制するためゾル-ゲル法を適用し、まず2成分系のSiO_2-P_2O_5系の非晶質体を合成し、レーザラマンおよび固体高分解能^<29>Si MAS NMRにより6配位Siは存在しないことを観測し、P_2O_5添加効果を確認した。一般にゾル-ゲル法によるバルク体の合成は、亀裂を生じ易く、合成条件の制御が必要となる。それらの条件を詳細に追求し、SiO_2-P_2O_5-GeO_23成分系の非晶質バルク体の合成条件を確立した。得られた90SiO_2-2P_2O_5-8GeO_2非晶質バルク体については、FT-IRスペクトルの解析などから構造の基本単位を明らかにした。この非晶質バルク体試料にNd:YAGレーザ(1064nm)を照射すると約20分で光誘起によりGeのE'センターなどの欠陥が生成し、緑色の2次光(532nm)を放射することを認めた。使用したYAGレーザは数Wの低出力であり、SHG活性化の所要時間は20分であった。このことは、本研究による非晶質バルク体は波長変換光素子として実用化の大きな可能性を有することを意味している。