| 研究概要 |
本研究は、光非線形性を示す結晶ドット及び単結晶ラインをガラス表面に希土類原子加熱法で書き込み、形態や光機能(伝搬特性等)を明らかにすると共に次世代光波制御デバイスへと展開することを目的とするものである。今年度の研究で得られた成果を以下に示す。
○ガラスの熱処理によって生成する強誘電性β'-RE_2(MoO_4)_3結晶(RE:Sm,Gd,Dy)の結晶化挙動、構造、光学的、誘電的性質を明らかにした。特に、希土類の種類に関わらず目的結晶が容易に生成することを示した。
○Sm_2O_3-Gd_2O_3(Dy_2O_3)一MoO_3-B_2O_3系ガラスにcw Nd:YAGレーザー(波長:1064nm)を照射し、結晶ラインの書き込みを行った結果、均質なラインは2種類の結晶、α-RE_2(MoO_4)_3とβ'-RE_2(MoO_4)_3から成り立っていることを見出した。
○8Sm_2O_3. 37Bi_2O_3. 55B_2O_3ガラスに光非線形性を示すSm_xBi_<1-x>BO_3結晶ラインを曲線状および分岐状の形態で書き込むことに成功した。
○曲線状および分岐状のSm_xBi_<1-x>BO_3結晶ラインの光透過性に関しては、屈曲点あるいは分岐点で顕著な光の散乱は観察されず、いずれも光導波路として機能することを明らかにした。特に、40度のY字分岐構造を有する結晶ラインでもガラスと結晶との屈折率差(5%)が大きく、屈曲点で全反射条件を満たしているものと結論した。
○共焦点レーザー顕微鏡によりSm_xBi_<1-x>BO_3結晶ラインの表面形態を観察した結果、結晶ラインの表面は非常にスムースであり、屈曲点あるいは分岐点においても顕著な構造の乱れがないことを明らかにした。
○希土類原子加熱法に代わる新規な手法として遷移金属イオンを利用したレーザー誘起結晶化法を開発した。希土類原子法と比較して、遷移金属イオンの含有量が1mol%程度でもレーザー照射によって十分発熱し、結晶化が起こる。例として、非常に大きな二次光非線形性を示すBa_2TiGe_2O_8結晶をNi^<2+>やFe^<2+>イオンを含んだガラスにYAGレーザーを照射することにより均一かつ配向性のある結晶ラインの書き込みに成功した。
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