新規な透明結晶化ガラスを利用した次世代短汲長固体レーザーと光増幅導波路の開発

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12555247
• 研究機関: 長岡技術科学大学
• 研究代表者: 小松 高行 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (60143822)
• 研究分担者: 伊藤 節郎 旭硝子(株), 中央研究所, (研究職)特別研究員 ; 紅野 安彦 長岡技術科学大学, 工学部, 助手 (90283035)
• キーワード: 透明結晶化ガラス / 非線形光学結晶 / 波長変換 / 第二高調波発生 / アップコンバージョン / ナノ結晶化ガラス

研究概要

本研究は、新規なTeO_2系およびLaBGeO_5系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導波路を開発することを目的としており、得られた結果は次の通りである。
(1)Nd^<3+>がドープした(La, Nd)BGeO_5結晶から成る透明結晶化ガラスの作製に成功し、明瞭な第二高調波発生を確認した。Nd^<3+>はかなり広い範囲にわたって固溶すること、La^<3+>よりもイオン半径の小さいNd^<3+>の固溶によってキュリー温度が上昇することを明らかにし、自己逓倍機能による短波長固体レーザーの可能性が示された。レーザー特性は現在検討中である。
(2)新たにLiBGeO_4結晶から成る透明結晶化ガラスの創製に初めて成功し、この結晶が非線形光学結晶であることを発見した。
(3)TeO_2系の透明結晶化ガラスでは、各種希土類イオンが光非線形性を示すテルライト系のナノ結晶相に容易に固溶することを明らかし、ガラスの場合よりもはるかに強いアップコンバージョン蛍光を示すことを明らかにした。また、新たに、BaO-Ln_2O_3-TeO_2系において希土類テルライト結晶から成るナノ結晶化ガラスの創製に成功した。さらに、BaO-Sm_2O_3-TeO_2系ガラスにNd^<3+> :YAGレーザーの基本波1064nmを照射することにより、Sm_2Te_6O_15結晶から成る結晶ドットおよび結晶ラインパターニングの作製に成功した。
(4)新たにLn_2O_3-Bi_2O_3-B_2O_3系ガラスにおいて光非線形性を示す透明結晶化ガラスの創製に成功した。Sm_2O_3系の場合では、Bi_<0.7>Sm_<0.3>BO_3という新しい非線形光学結晶が生成していることを発見した。さらに、Sm_2O_3-Bi_2O_3-B_2O_3系ガラスにNd^<3+> :YAGレーザーの基本波1064nmを照射することにより、照射部分のみを位置選択的に結晶化させることに成功した。レーザーを走査させることにより、非線形光学結晶から成るラインパターニングに成功し、波長可変型の光導波路の作製に大きな可能性を見出した。

研究成果

• [文献書誌] Y.Takahashi, Y.Benino, K.Varma, T.Fujiwara, T.Komatsu: "New Transparent Crystallized Glasses with Optical Nonlnear LiBGeO_4 Crystals"Journal of the Ceramic Society of Japan. 110・1. 22-26 (2002)
• [文献書誌] T.Honma, Y.Benino, T.Fujiwara, R.Sato, D.Dimitrov, T.Komatsu: "Electronic Polarizability, Optical basicity and Interaction Paremeter of La_2O_3 and Related Glasses"Journal of Applied Physics. 91・5. 2942-2950 (2002)
• [文献書誌] Y.Takahashi, A.Iwasaki, Y.Benino, T.Fujiwara, T.Komatsu: "Ferroelectric Properties and Second Harmonic Intensities in Stillwellite-Type ( La, Ln ) BGeO_5 Crystallized Glasses"Japanese Journal of Applied Physics. (印刷中).
• [文献書誌] T.Honma, Y.Benino, T.Fujiwara, R.Sato, T.Komatsu: "New Optical Nonlinear Crystallized Glasses and YAG Laser-Induced Crystalline Dot Formation in Rare-earth Bismuth Borate System"Optical Materials. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] Y.Fujimoto, Y.Benino, T.Fujiwara, R.Sato, T.Komatsu: "Transparent TeO_2-based Surface and Bulk Crystallized Glasses with Lanthanide Tellurite Nanocrystals"Journal of the Ceramic Society of Japan. 109・5. 466-469 (2001)
• [文献書誌] Y.Takahashi, Y.Benino, T.Fujiwara, T.Komatsu: "Second Harmonic Generation in Transparent Surface Crystallized Glasses with Stillwellite-type LaBGeO_5"Journal of Applied Physics. 89・10. 5282-5287 (2001)