ゲルマニウム添加シリカガラスにおける欠陥の構造とその光非線形性発現に果たす役割

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06452222
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 大木 義路 早稲田大学, 理工学部, 教授 (70103611)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宗田 孝之 早稲田大学, 理工学部, 助教授 (90171371) ; 浜 義昌 早稲田大学, 理工学総合研究センター, 教授 (40063680)
• Keywords: ゲルマニウム添加シリカガラス / シリカ / 光励起欠陥 / エキシマレーザ / 光誘起屈折率変化 / 光ファイバ / グレーティング

Research Abstract

ゲルマニウム(Ge)ドープシリカガラスに紫外光を照射するとガラス内に構造変化が誘起され、発光や吸収に変化が生じることは以前から知られている。また、この光照射により常磁性欠陥であるE'centerやGEC(Germanium Electron-trapped Center)が誘起されることも報告されている。我々は、光パワー密度の大きく異なる2台のエキシマレーザや軌道放射光などを用いて、誘起される構造変化について調べた。得られた主な成果は次の通りである。
(1)光パワー密度の異なる2台のKrFエキシマレーザのいずれにおいても、4.5eV、5.8eVをピークに持つ2つの吸収帯が誘起され、5.06eVをピークに持つ吸収帯がブリーチされる。また、高パワー密度光で誘起された吸収は、低パワー密度光でブリーチされる。このことから、KrFエキシマレーザ照射時には、2光子過程と1光子過程が同時に生じ、それぞれ、欠陥の生成、消滅に寄与していることが分かった。
(2)いわゆるポンプープローブ法を用いて、励起状態よりの吸収を時間分解測定した。この結果、規底状態より3.1eV付近に存在する励起三重項状態の上約4eV以上に幅広い吸収があることがわかった。これにより、Geドープシリカガラスの欠陥のエネルギーダイアグラムがかなりはっきりしてきた。
(3)酸素欠乏性欠陥の発光体の発光励起スペクトルの温度依存性より、高エネルギー光子により伝導帯を経由した形で発光励起が生じる可能性があることを示唆する結果を得た。
これらの成果は、Phys. Rev. Bなどに掲載あるいは投稿予定である。