| 研究概要 |
本研究は申請者が開発した新規なTeO_2系およびLaBGeO_5強誘電性透明結晶化ガラスを利用して可視から紫外域にかけての波長を有する次世代短波長固体レーザーと光増幅導波路を開発することを目的とする。得られた成果は次の通りであり、開発目標に向かって大きく前進した。
1)15K_2O.15Nb_2O_5.70TeO_2系透明ナノ結晶化ガラスにおいて、表面層は内部と比較して明瞭かつ強い第二高調波発生を示す。希土類イオンはテルライト系結晶相に容易に固溶し、ガラスに比べて強いアップコンバージョン蛍光を示す。フォノンサイドバンドから見積もったフォノンエネルギーは透明ナノ結晶化ガラスの方がガラスに比べて小さい。また、レーザー照射により、周期構造を有するナノ結晶化ガラスの創製にも成功した。ナノインデンテーション法を用いてナノ結晶化ガラスの機械的、弾性的性質と荷重下での変形挙動を明らかにした。
2)BaO-Ln_2O_3-TeO_2系透明ナノ結晶化ガラスの創製に成功した。生成した結晶相は、Ln_2Te_6O_<15>(Ln=La,Pr,Sm,Eu)およびEr_2Te_5O_<13>である。特に、La_2O_3とPr_2O_3の場合は表面結晶化が支配的であり、一方、Sm_2O_3,Eu_2O_3,Er_2O_3の場合はバルク結晶化が容易に起こることが明らかになった。後者の場合は均一核形成が極めて起こりやすく、YAGレーザー照射により、結晶ドットをガラス中に形成させることができた。
3)LaBGeO_5系結晶化ガラスでは、希土類イオン(Ln=Nd^<3+>,Gd^<3+>,Tm^<3+>など)の結晶相への固溶限と結晶構造を明らかにした。La^<3+>イオンよりもイオン半径の小さい希土類イオンの固溶により第二高調波強度は強くなり、さらにキュリー温度も大きく上昇することが判明した。これは、LaBGeO_5結晶におけるBO_4四面体のラセン鎖の歪みが固溶によって大きくなるためと結論した。
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