紫外光ポーリングによるX^<(2)>周期構造の形成と新機能デバイスの研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09750064
• 研究機関: 豊田工業大学
• 研究代表者: 藤原 巧 豊田工業大学, 工学研究科, 講師 (10278393)
• キーワード: ガラス / フォトニクス材料 / 2次光非線形性 / 紫外光ポーリング / 欠陥生成

研究概要

紫外光ポーリング(紫外光照射+高電場印加)によりガラス材料に誘起される2次光非線形性に関して、構造または物性変化を決定する因子、光非線形性を決定する因子などについて、それらの機構解明を行った結果、多くの重要な新しい知見を得た。以下に主な研究成果を示す。
◎紫外光ポーリングによりゲルマニウム添加シリカ・ガラス材料に誘起される光非線形性と光吸収両者の緩和過程と紫外光照射のみの場合における光吸収の緩和過程を比較し、次に示す重要な結果を得た。
1)紫外光ポーリングにより誘起される光非線形性並びに光吸収の緩和過程は単一の起因としてよく説明できることに対して、紫外光照射のみの場合、その吸収の緩和過程は複数の起因からなることを明らかにした。
2)紫外光ポーリングと紫外光照射では、それぞれの光吸収の緩和過程におけるGeE'と呼ばれている欠陥の活性化エネルギーが大きく異なることを初めて明らかにした。
3)紫外光ポーリングの場合には、その光吸収変化は紫外光照射のみには観測されない偏光依存性を示すことを見いだした。
これらの実験結果は、ガラスに誘起される2次光非線形性の発現に主要な寄与を及ぼす欠陥構造が、ポーリング電場方向に配向した異方的な欠陥生成(GeE')であることを明確に示唆している。
◎上述の得られた材料科学の知見に基づき、真空中で熱処理を行なうことによりGeE'生成の前駆体となる欠陥の増大に成功し、そのガラスに紫外光ポーリングを施すことによって従来に比べて約2倍の2次光非線形性を発現させることが出来た。これは、ガラスに誘起される2次光非線形性の値としては今までに報告されている中で最大である。
以上のように、本年度の目標であった「さらに大きな光非線形性を持つガラス材料の探索と創製」は極めて順調に達成できたと自負している。

研究成果

• [文献書誌] T.Fujiwara et al.: "Decay behavior of second-order nonlinearity in GeO_2-S_1O_2 glass poled with UV-irradiation" Electron.Lett.vol.33. 980-982 (1997)
• [文献書誌] T.Fujiwara et al.: "Second-harmonic generation in germanosilicate-glass poled with UV-irrasiation" Appl.Phys.Lett.vol.71. 1032-1034 (1997)
• [文献書誌] M.Takahashi, T.Fujiwara etal.: "Defect formation in GeO_2-SiO_2 glass by poling with ArF laser excitation" Appl.Phys.Lett.vol.71. 993-995 (1997)
• [文献書誌] T.Fujiwara et al.: "Induced second-harmonic generation in UV-paled glass" Jpn.J.Appl.Phys.(in press). (1998)
• [文献書誌] T.Fujiwara et al.: "Study on defect formation in GeO_2-SiO_2 glass by UV-excited poling" Jpn.J.Appl.Phys.(in press). (1998)
• [文献書誌] M.Takahashi, T.Fujiwara et al.: "Therrnal equilibrium of Ge-related defects in GeO_2-SiO_2 glass" Appl.Phys.Lett.(in press). (1998)
• [文献書誌] 藤原巧 他: "ガラスにおける大きな2次光非線形性" オプトロニクス社(分担執筆), 497 (1997)