常温ホールバーニングを利用した広波長域型光メモリーガラスの創製

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13305048
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 野上 正行 名古屋工業大学, 工学研究科, 教授 (90198573)
• 研究分担者: 村瀬 至生 産業技術総合研究所, 関西センター, 主任研究員 ; 早川 知克 名古屋工業大学, 工学研究科, 助手 (00293746)
• キーワード: スペクトルホールバーニング / 希土類イオン / ガラス / PSHB / ゾルゲル法

研究概要

スペクトルホールバーニングは光スペクトル上の選択された波長にホールを開けるもので、これを記録ビットに用いることで、現在の記録材料の密度を一挙に10^4倍にまで向上できるとされている。
常温で永続的なスペクトルホールバーニング(PSHB)を示す希土類イオンドープガラスを開発し、ガラスの持つ優れた透明性と生産性を活かした空間及び波長軸を制御した超高密度ガラスメモリーの実現を目指し、本研究は、ガラス組成、作製条件及びレーザー光照射などのPSHBへの影響について検討した。
Sm^<2+>イオンドープガラスでPSHBを示すが、ガラス中にドープしたSm^<3+>イオンのSm^<2+>への還元反応に関しては、マトリックス組成の影響を強く受けることが明らかとなった。例えばAl_2O_3の導入は有効であったのに対し、TiO_2を導入したガラスではSm^<2+>に還元されないことがわかった。Al_2O_3含有ガラスでは、融体を急速に急冷することで、希土類イオンが容易に還元され、PSHB形成も進み、特にEu^<3+>イオンドープガラスでは、ガラス作成後の処理をすることなく、PSHB形成されることを初めて確認した。Sm^<3+>イオンドープガラスに関してもSm^<2+>への還元が促進され、かつPSHB生成も進むことを明らかにした。
作製したガラスへのフェムト秒レーザーの照射に関しては、照射部分のSm^<3+>イオンのみを2価に還元することができ、その際も、Al_2O_3の導入ガラスでは還元反応が進むことを見出した。レーザー照射によってAl-O結合の酸素イオンにホールが形成し、抜けた電子がその周辺に配位するSmイオンに取り込まれることによって2価に還元されることを示した。ガラスの作製方法に関しても、ゾルゲル法と溶融法にかかわらず、ガラス組成として、Alイオンを導入することが重要であることがわかった。

研究成果

• [文献書誌] Masayuki Nogami, Tomotatsu Hayakawa: "Room temperature persistent spectral hole-burning in sol-gel-derived glasses doped with Eu^<3+> ions"J.Sol-Gel Sci.Technol.. 26. 1001-1004 (2003)
• [文献書誌] Tomotatsu.Hayakawa, Masayuki Nogami: "White light emission from radical carbonyl-terminations in Al_2O_3-SiO_2 porous glasses with high luminescence quantum efficiencies"Appl.Phys.Lett.. 82. 2975-2977 (2003)
• [文献書誌] Tomotatsu.Hayakawa, Masayuki Nogami: "Formation of Sm^<2+> ions in femtosecond laser excited Al_2O_3 - SiO_2 glasses"J.Phys. : Condens.Matter. 15. 1259-1265 (2003)
• [文献書誌] Masayuki Nogami, Tomotatsu.Hayakawa: "Optical nonlinearity of glass containing nano-particle CdS and SnO_2 : Eu^<3+>"Int.J.Mater.Prod.Technol.. 18. 283-295 (2003)
• [文献書誌] Masayuki Nogami, A.Ohno: "Laser precipitation of SnO_2 nanocrystals in glass and energy transferred-fluorescence of Eu^<3+> ions"J.Non-cryst.Solids. 330. 264-267 (2003)
• [文献書誌] Masayuki Nogami: "Laser induced SnO_2 crystallization and fluorescence properties in Eu^<3+> doped-SnO_2-SiO_2 glasses"Phys.Rev.B. 68. (2003)
• [文献書誌] Masayuki Nogami: "Persistent spectral hole burning in rare-earth ions-doped glasses"SPIE, (ISPG 2002). 5061. 164-168 (2003)
• [文献書誌] Tomotatsu.Hayakawa, Masayuki Nogami: "Dynamical Faraday rotation properties of highly Tb_2O_3-concentrated borate glasses"SPIE, (ISPG 2002). 5061. 193-197 (2003)
• [文献書誌] G.J.Park, Tomotatsu.Hayakawa, Masayuki Nogami: "Spectral hole burning and fluorescence in femtosecond laser induced Sm^<2+>-doped glasses"J.Lumin.. 106. 103-108 (2004)
• [文献書誌] 野上 正行: "Intermaterial"希土類イオン付活永続性ホールバーニング材料の開発. 6 (2003)