2021 Fiscal Year Research-status Report
アモルファス材料を前駆体とするポッケルス効果型デバイス材料の創出
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21K18809
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高橋 儀宏 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50442728)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Keywords | アモルファス物質 / ポッケルス効果 / 光波制御素子 / ガラス / 結晶化ガラス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シリカ（SiO2）を主成分とするガラスは，アモルファス構造に由来する透明性や生産性の高さから光通信網の情報伝送を担う光ファイバなどの光学材料として利用されている．一方で，アモルファス特有の光学的等方性は，光波制御に不可欠であるポッケルス効果を原理的に与えることはできない．これまでニオブ酸リチウムなどの強誘電体結晶が光波制御素子として用いられてきたが，伝送系（アモルファス）と制御系（結晶）の間には生産性や接続性などに関し重大な課題が残されているのが現状である．本研究課題は，非平衡状態であるアモルファス物質の構造再配列／規則化，いわゆる結晶化に着目し，アモルファス前駆体へ非線形光学結晶を析出することでポッケルス効果の発現および光ファイバ網へ高い親和性を有する光波制御素子の開発を目指すものである．
バルク形状およびファイバ形状を有するSrO-TiO2-SiO2系アモルファス前駆体を合成し，試料中に形成した非線形光学結晶の組織構造観察および光学評価を実施した結果，光波制御機能の基本原理を実証し，さらに単結晶光導波路に匹敵する光透過性の発現に成功した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
１）SrO-TiO2-SiO2系アモルファス物質からファイバ形状を有する前期体を作製し，非線形光学結晶Sr2TiSi2O8の析出条件の最適化を詳細に検討した結果，放射状分極構造を有するファイバ型多結晶体試料の創製に成功した．さらに電圧印加による位相変化に基づく光強度変調を実証し，ポッケルス効果に基づくファイバ型光波制御素子としての基本原理を確認した．
２）上述のファイバ型試料の結晶ドメイン観察を行うことで，光波素子に不可欠である光伝搬損失の低減について新しい着想を得た．前駆体ファイバの結晶化条件などを詳細に検討した結果，光通信波長域において現行の単結晶光導波路材料に匹敵する伝搬損失をファイバ型試料へ発現させることに成功した．
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| Strategy for Future Research Activity |
光制御特性のさらなる高性能化および光波制御素子への応用を目指し，光波制御性を有する結晶化ガラスにおけるポッケルス係数の向上および低伝搬損失を与える試料作製条件の最適化を進める．加えて，ファイバ型試料とシリカ系光ファイバとの接続と光機能性へ与える影響についても検討したい．
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