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能動的機能を有する光学素子開発を視野に入れ、近赤外レーザー集光加熱によるガラス表面への結晶ラインパターン形成技術にはさらなる高度化が必要とされている。本研究では、非線形光学機能を有する析出結晶近傍の応力誘起と緩和を制御することで、局所的な応力に起因する結晶ラインの機能向上とその制御に関する技術開発を目的とし、研究初年度においては、装置の新規導入と応力誘起と緩和の数値モデル構築に必要となる基礎情報の収集として下記項目を実施した。
1.レーザー集光照射パターニング装置の導入
半導体レーザー(波長808nm、最大出力1.2W)をシステム偏光顕微鏡の落射照明光学系に導入する光学系を構築し、顕微鏡ステージ上のガラス表面に集光照射による焦点加熱パターニング装置を新たに導入した。モデルガラスとしてレーザー波長域に吸収帯を有するDy3+を含有するビスマスホウ酸塩ガラスを選択し、結晶化に対する安定性をはじめとするガラスの基礎物性を評価し、続いてレーザー集光照射による局所加熱および結晶生成の条件を探索した。本ガラス系においては、レーザー強度の不足による熱エネルギーへの変換効率が悪いなどの等に問題が指摘されたが、組成探索を行い最適ガラス組成の絞り込みを完了する段階にある。
2.偏光顕微鏡観察による局所応力の半定量的評価
レーザー照射点近傍の偏光顕微鏡観察により、異質相形成による周辺不均一領域の形成とそれに伴う応力の誘起が確認された。現時点では、異質相の立体的な形状計測と誘起応力の定量的な評価には至っていない。また、局所的な応力に起因する結晶相の非線形光学特性の変化については、同じく近赤外レーザー集光加熱法を用いて局所的にガラスの徐冷条件を変化させた試料を作製することを予定している。
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