ガラスの表面結晶化制御によるマイクロオプティクス材料の作製

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555193
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 難波 徳郎 岡山大学, 環境理工学部, 助教授 (80218073)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡野 寛 三洋電機(株), ニューマテリアル研究所, 研究員 ; 丁 勇 岡山大学, 環境理工学部, 助手 (70271062) ; 三浦 嘉也 岡山大学, 環境理工学部, 教授 (80032952)
• Keywords: ガラスの表面結晶化 / 超音波表面処理 / 非線形光学材料 / 結晶膜の配向性 / 薄膜

Research Abstract

本研究では,申請者らが開発した超音波表面処理(Ultrasonic Surface Treatment,UST)技術を発展させ,結晶化を制御することによってガラス表面に非線形光学結晶薄膜を作製し,ガラスと結晶の長所が複合した光学特性の高度化・複合化を図り,マイクロオプティカルデバイスへと発展させることを目差すものである。平成9年度に得られた研究実績概要を以下に示す。
1.ガラスマトリックス組成の最適化
CsLiB_6O_<10>(CLBO),K_XLi_<1-X>NbO_3(KLN),Ga_6La_<10/3>S_<14>などの非線形光学結晶相をガラス表面に析出させるため,マトリックスガラス系の選択,ガラス形成能と熱処理時の表面結晶化傾向・析出結晶相等の検討および望む結晶を析出させるための最適化条件を探索した。それぞれの結晶に対し,ガラスマトリックス組成がCsLiB_6O_<10>結晶と同じ組成のもの,KLNでは10K_2O・25Li_2O・30Nb_2O_5・35SiO_2およびGa_6La_<10/3>S_<14>結晶ではこれと近い組成のガラスが最適であることが分かった。
2.ガラス表面での透明で配向した高密度表面結晶化薄膜の作製
析出させたい非線形光学結晶の粉末を適切な溶媒に分散させた懸濁液を用いてUSTを行い,目的とする非線形光学結晶を析出させ,表面結晶化を制御する方法を確立するための実験を行った。すなわち,種結晶の大きさ,溶媒の種類,超音波の周波数・照射時間等,表面結晶化制御因子について最適化を行うとともに,その後の熱処理条件(温度・雰囲気等)について詳細に検討を加えた。上記のガラスの表面結晶化制御によって,ガラス表面に緻密な透明非線形光学薄膜を作製することができた。また10K_2O・25Li_2O・30Nb_2O_5・35SiO_2ガラスからほぼ完全なc軸配向した透明なLi_<1-X>K_XNbO_3表面結晶膜を最適な熱処理条件(温度610〜620℃,時間3〜6時間)によって作製することができた。
3.薄膜の非線形光学特性の評価
c軸配向した透明なLi_<1-X>K_XNbO_3表面結晶膜の第2高調波の発生が確認され,その非線形光学定数はd_<33>が6.40pm/V,d_<31>が2.14pm/Vであった。

Research Products

• [Publications] 丁 勇: "Surface Crystallization of CsLiB_6O_<10> Glass" Borate Glasses,Crystals & Melts. 453-460 (1997)
• [Publications] 丁 勇: "Oriented Surface Crvstallization of Lithium Disilicate on Glass and the Effect of Ultrasonic Surface Treatment" Phys.Chem.Glasses. (in press).