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小型で高性能な光機能素子の製作を目的として、陽極酸化アルミニウム膜の製作法と特性に関する研究を行った。研究成果の概要は以下のようにまとめられる。
1.陽極酸化法による多孔質アルミニウム薄膜の製作
硫酸浴中で金属アルミニウム板を陽極酸化し、表面にアルミナ薄膜を形成した。硫酸濃度20〜30%、電流密度約50mA/cm^2のときに最も低損失な膜が得られること、アルミナ膜を約300℃の高温下で熱処理すると内部に残留している金属アルミニウムが酸化され光損失が小さくなること、などが明らかになった。
2.金属封入アルミナ膜の製作と偏光特性の評価
電気めっき法により、アルミナ膜の空孔中にニッケルを封入した。めっきの際の電圧をPR波形(直流電圧を周期的に反転させる)にするとニッケルが入りやすいことが分かり、10μm以上の厚さまで封入することができた。波長0.63μmのHe-Neレーザ光で測定した結果、18dB程度の消光比をもつ偏光子として機能していることが確認された。
3.誘電体封入アルミナ膜の製作と光学特性の評価
水、グリセリンなどの液体中でアルミナ膜を加熱することにより、これらの液体(誘電体)を空孔中に封入した。光学特性を調べた結果、3×10^<-3>程度の複屈折があること、膜中に屈折率分布が生じていること、屈折率がアルミナ母材に近いグリセリンのような誘電体を封入すると光損失が小さくなること、などが分かった。
4.陽極酸化アルミナ膜の偏光特性および複屈折の理論的評価
陽極酸化アルミナ膜の光損失や屈折率を理論的に計算し、実験結果を裏付けるとともに、光機能素子の設計指針を明らかにした。
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