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2007 年度 実績報告書

希土類原子加熱法によるパノスコピック形態制御光学機能ガラスの創製と光波制御

研究課題

研究課題/領域番号 16080207
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 本間 剛  長岡技術科学大学, 工学部, 助教 (70447647)
キーワード希土類原子加熱法 / ガラス / 結晶化ガラス / 形態制御 / ナノ結晶ドット / 単結晶ライン / 第二高調波発生 / 強誘電性
研究概要

本研究は、光非線形性を示す単結晶ラインをガラス表面にレーザー誘起原子加熱法(希土類/遷移金属原子加熱法)で書き込み、形態や光機能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。
○レーザー誘起原子加熱法の適用によって、Li_2O-Nb_2O_3-SiO_2系ガラスにおいて強誘電性LiNbO_3結晶ラインのパターニング(Yb:YVO_4ファイバーレーザー:波長1080nm、パワー:1.3W、走査速度:7μm/s)を行い、偏光マイクロラマン散乱スペクトルおよび第二高調波強度の方位依存性(Azimuthal法)から、LiNbO_3結晶は単結晶に近い高配向(レーザー走査方向に沿ってc-軸配向)で成長していることを明らかにした。光導波(波長:632.8nm)実験の結果、LiNbO_3結晶ラインに有効に光が閉じ込められることを実証した。また、前駆体ガラスにEr_2O_3を添加することにより、結晶ラインから、Er^<3+>イオンに起因する蛍光が観測されたことから、LiNbO_3結晶にEr^<3+>が固溶することを明らかにした。光制御デバイス創製に大きく前進した。
○レーザー誘起原子加熱法によって、Gd_2O_3-MoO_3-B_2O_3系ガラスにおいて強弾性/強誘電性を示すβ'-Gd_2(MoO_4)_3結晶ラインは、屈折率の周期的構造およびそれに伴う第二高調波強度の周期的変化を示し、レーザー誘起結晶化において極めて特異な結晶成長をすることを発見した。また、前駆体ガラスを通常の電気炉で熱処理を行うと、結晶化に伴って、電気炉内(結晶化後の冷却過程ではなく)で自ら微粉化する現象を発見した。この現象を、我々は自己微粉化現象と命名した。自己微粉化したβ'-Gd_2(MoO_4)_3結晶片においても、屈折率の周期的構造およびそれに伴う第二高調波強度の周期的変化が観測された。これらの現象はいずれも、β'-Gd_2(MoO_4)_3結晶の強弾性に基づくものと結論した。新規光制御デバイスとしての可能性が高い。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Laser-induced line patterning of nonlinear optical・β'-Sm_xGd_<2-x>(MoO_4)_3 molybdate crystals in glass2008

    • 著者名/発表者名
      R. Nakajima, T. Honma, T. Komatsu
    • 雑誌名

      Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy 55

      ページ: 205-210

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transparent nonlinear optical crystallized glass fibers with highly oriented Ba_2 TiGe_2O_8 crystals2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Hane, Y. Benino, T. Fujiwara, T. Komatsu
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics 103

      ページ: 06351210635127

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Correlation between optical basicity and single bond strength of simple oxides and sodium-containing oxide glasses2008

    • 著者名/発表者名
      V. Dimitrov, T. Komatsu
    • 雑誌名

      Physics and Chemistry of Glasses 49

      ページ: 33-40

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Creation of ferroelectric, single-crystal architecture in Sm_<0.5>La_<0.5>BGeO_5 glass2008

    • 著者名/発表者名
      P. Gupta, H. Jain, D. B. Williams, T. Honma, Y. Benino, T. Komatsu
    • 雑誌名

      Journal of the American Ceramic Society 91

      ページ: 110-114

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Writing of crystal line patterns in glass by laser irradiation2008

    • 著者名/発表者名
      T. Honma, R. Ihara, Y. Benino, R. Sato, T. Fujiwara, T.Komatsu
    • 雑誌名

      Journal of Non-Crystalline Solids 354

      ページ: 468-471

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Laser-induced crystallization of β'-RE_2(MoO_4)_3 ferroelectrics (RE: Sm, Gd, Dy) in glasses and their surface morphologies2007

    • 著者名/発表者名
      R. Nakajima, M. Abe, Y. Benino, T. Fujiwara, H. GKim, T. Komatsu
    • 雑誌名

      Journal of Non-Crystalline Solids 353

      ページ: 85-93

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Line Patterning of (Sr, Ba)Nb_2O_6 crystals in borate glasses by transition atom heat processing2007

    • 著者名/発表者名
      M. Sato, T. Honma, Y. Benino, T. Komatsu
    • 雑誌名

      Journal of Solid State Chemistry 180

      ページ: 2541-2549

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Patterning and morphology of nonlinear optical Gd_xBi_<1-X>BO_3 crystals in Gd_2O_3-Bi_2O_3-B_2O_3 glasses by YAG laser irradiation2007

    • 著者名/発表者名
      K. Koshiba, T. Honma, Y. Benino, T. Komatsu
    • 雑誌名

      Applied Physics A 89

      ページ: 981-986

    • 査読あり
  • [学会発表] レーザー及び強磁場によるガラスでの結晶配向設計と機能発現2007

    • 著者名/発表者名
      小松高行
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第20回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋工業大学(名古屋)
    • 年月日
      2007-09-13
  • [学会発表] Recent advances in laser-induced patterning of functional crystal lines in glasses2007

    • 著者名/発表者名
      T. Komatsu, R. Ihara, T. Honma, Y. Benino
    • 学会等名
      XXIth International Congress on Glass
    • 発表場所
      Strasbourg, France
    • 年月日
      2007-07-05
  • [学会発表] Writing of fresnoite-type crystal lines at the surface of glass by laser induced atom heat processing2007

    • 著者名/発表者名
      T. Honma, Y. Benino, R. Sato, T. Fujiwara and T. Komatsu
    • 学会等名
      XXIth International Congress on Glass
    • 発表場所
      Strasbourg, France
    • 年月日
      2007-07-05
  • [学会発表] Laser-induced crystallization in rare-earth bismuth borate glasses by transition metal atom heat processing2007

    • 著者名/発表者名
      K. Koshiba, T. Honma, Y. Benino T. Komatsu
    • 学会等名
      XXIth International Congress on Glass
    • 発表場所
      Strasbourg, France
    • 年月日
      2007-07-05
  • [学会発表] Local temperature profiling during laser focused heating process2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Benino, R. Ihara, T. Honma, T. Fujiwara, T. Komatsu
    • 学会等名
      XXIth International Congress on G1ass
    • 発表場所
      Strasbourg, France
    • 年月日
      2007-07-05
  • [学会発表] レーザー誘起結晶化法によるガラス表面への光機能性結晶ラインの書込みと形態2007

    • 著者名/発表者名
      小松高行、佐藤宗之、小柴佳子、草次将典、本間 剛、紅野安彦
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会平成19年度春季大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京)
    • 年月日
      2007-06-07
  • [学会発表] Patterning and Characterization of Ferroelectric Crystal Lines at the Glass Surface by Laser-Induced Crystallization2007

    • 著者名/発表者名
      T. Komatsu, M. Sato, R. Nakajima, H. Sugita, K. Koshiba, T. Honma, Y. Benino
    • 学会等名
      The 16th IEEE International Symposium on the Applications of Ferroelectrics(ISAF2007)
    • 発表場所
      Nara, Japan
    • 年月日
      2007-05-30

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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