レーザー照射によるガラス中での非線形光学単結晶ラインの形成と光デバイスへの応用

• Project/Area Number: 07J11705
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Inorganic materials/Physical properties
• Research Institution: Osaka Prefecture University (2009); Kyoto University (2007-2008)
• Principal Investigator: 井原 梨恵 Osaka Prefecture University, 工学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2007 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2009: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2008: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2007: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: レーザー加工 / 光導波路 / 有機無機ハイブリッド / 微細構造形成 / 光波制御素子 / 低温合成 / 低融点ガラス / 光制御素子 / 微細加工 / 光誘起構造形成 / ガラス / 有機-無機ハイブリット / 非線形光学 / 光デバイス

Research Abstract

光を制御するには、光と同程度大きさを持つ構造や非線形光学結晶などを作製することが必要である。現在、無機材料においては、その微細構造作製法はフォトリソグラフィよる加工やレーザー加工が主である。しかし、これら作製方法はプロセスが複雑であることから簡易な方法で高精度の寸法精度を持つ光デバイスの作製が求められている。今年度の研究では無機成分として高硬度・高化学的耐久性を持ち、代表的なホウケイ酸塩系光学ガラス材料として用いられている硬質ガラスの主成分であるホウ素-珪素2成分系材料を、光重合可能な有機成分として高い透明性と耐候性を併せ持つメタクリル基を選択した.既存の光学系とスムーズな接合を目指し屈折率や熱膨張係数が近い光硬化性ホウケイ酸塩系材料の開発を行なった。研究の結果、ガラス基板との良好な密着性を示しかつ、サブマイクロ～ミリオーダで微細構造形成可能な光硬化性の透明薄膜を得た.微細構造形成の手法は光照射や型押しのモールド加工等様々であり、簡易かつ短時間に、回折格子や光導波路の形成が可能となった。前年までの非線形光学分子を高濃度に含有できるハイブリッドガラス材料合成の結果と併し、光を利用した微細構造形成と組み合わせることで波長変換素子や光導波デバイスへの応用が強く期待できる。

Research Products

• [Journal Article] Writing of crystal line patterns in glass by laser irradiation (2008)
  • Author(s): Tsuyoshi Honma, Rie Ihara, Yasuhiko Benino, Ryuji Sato, Takumi Fujiwara and Takayuki Komatsu
  • Journal Title: Journal of Non-Crystalline Solids 354 Pages: 468-471
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Patterning of non-linear optical crystals in glass by laser-induced crystallization (2007)
  • Author(s): T.Komatsu, R.Ihara, T.Honma, Y.Benino, R.Sato, H.G.Kim, T.Fujiwara
  • Journal Title: Journal of the American Ceramic Society 90 Pages: 699-705
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photo-fabrication of titania hybrid films with tunable hierarchical structures and stimuli responsive properties
  • Author(s): Takahashi M., Inoue M., Ihara R., Yoko T., Nemoto T., Isoda S., Malfatti L., Costacurta S., Innocenzi P.
  • Journal Title: Advanced Materials (accepted)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photo-curable organically modified silicate-phosphate alternating copolymer for photonics applications
  • Author(s): M.Takahashi, M.Suzuki, Y.Miyagawa, R.Ihara, Y.Tokuda, T.Yoko, T.Nemoto S.Isoda
  • Journal Title: Journal of Sol-Gel Science and Technology (accepted)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 光硬化性ホウケイ酸塩系ガラスを利用した機能性薄膜の作製 (2010)
  • Author(s): 井原梨恵, 徳田陽明, 横尾俊信, 高橋雅英
  • Organizer: 日本セラミックス協会2010年年会
  • Place of Presentation: 東京農工大
  • Year and Date: 2010-03-23
• [Presentation] アルコール縮合反応を利用した有機修飾ホウケイ酸塩系ガラスの新しい低温合成法 (2009)
  • Author(s): 井原梨恵
  • Organizer: 日本セラミックス協会
  • Place of Presentation: 東京理科大学野田キャンパス
  • Year and Date: 2009-03-18
• [Remarks]
  • URL: http://noncry.kuicr.kyoto-u.ac.jp/nsite/Welcome.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] 複合酸化物系薄膜及びその製造方法 (2010)
  • Inventor(s): 高橋雅英, 井原梨恵
  • Industrial Property Rights Holder: セントラルガラス株式会社
  • Industrial Property Number: 2010-084523
  • Filing Date: 2010-03-31