トレースエレメントによるガラスの光学特性と局所構造

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07405056
• Research Institution: KYUSHU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 森永 健次 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (70038074)
• Keywords: Ce^<3+>イオン / 紫外線 / ガラスレーザー

Research Abstract

LSIの高集積化やメモリの高密度化に伴う短波長発振ガラスレーザーの開発が望まれている。Ce^<3+>イオンは紫外域レーザーのトレースエレメントとして有望である。Ce^<3+>イオンの主な光学的特徴として(i)高い吸収断面積、(ii)5d^1→4f^1遷移によるブロードな発光を利用した波長可変性、(iii)反転分布の形成が比較的容易、等が挙げられる。単結晶をマトリックスに用いたCe^<3+>イオンのレーザー発振は確認されている。しかしながら、Ce^<3+>イオン含有ガラスの研究に関する報告は殆どない。
Ce^<3+>イオンの吸収帯は紫外域に存在するため、励起光源にはKrFエキシマレーザー(248nm)やYAGレーザーの4倍波(266nm)が用いられる。そのため、マトリックスガラスに要請される特性として紫外透過能が挙げられる。硫化物、酸化物、フッ化物系ガラスの中で、最も紫外透過能の高いフッ化物系ガラスをマトリックスとして選択した。266nm励起によるCe^<3+>含有フッ化物系ガラスの蛍光スペクトルを測定し、その蛍光強度の組成依存性を調べた。その結果、Ce^<3+>イオン含有フッ化物系ガラスの蛍光強度の序列は、マトリックスガラスの短波長吸収端の序列に一致した。すなわち、マトリックスの吸収端が短波長にあるガラスほどCe^<3+>イオンの蛍光強度が高い値を示した。よって、Ce^<3+>イオン含有紫外域ガラスレーザーのマトリックスとしてAlF_3を主体としたフッ化物系ガラスが適していると結論された。

Research Products

• [Publications] H.Takebe、T.Murata、H.Nishida D.W.Hewak、K.Morinaga: "Compositional Dependence of Optical Properties of Nd^<3+> in Gallate Glasses" Journal of the Ceramic Society of Japan. 104・3. 243-246 (1996)
• [Publications] K.Abe、H.Takebe、K.Morinaga: "Preparation and properties of Ge-Ga-S glasses for laser hosts" Journal of Non-Crystalline Solids. 212. 143-150 (1997)
• [Publications] H.Takebe、K.Yoshino、T.Murata、K.Morinaga、J.Hector、W.S.Brocklesby D.W.Hewak、J.Wang、D.N.Payne: "Spectroscopic properties of Nd^<3+> and Pr^<3+> in gallate glasses with low phonon energies" APPLIED OPTICS. 36・24. 5839-5843 (1997)
• [Publications] 村田貴広、粟村哲利、森永健次: "酸化物ガラスにおけるCuイオンの原子価の組成依存性" 日本金属学会誌. 61・11. 1175-1180 (1997)
• [Publications] T.Murata、M.Torisaka、H.Takebe K.Morinaga: "Compositional dependence of the valency state of Cr ions in oxide glasses" Journal of Non-Crystalline Solids. 220. 139-146 (1997)
• [Publications] S.Fujino、K.Morinaga: "Refractive Index and Nonlinear Optical Properties of Oxide Glasses" 九州大学大学院総合理工学研究科報告. 19・2. 179-185 (1997)
• [Publications] 呉龍澤、吉原賢太郎、武部博倫、森永健次: "アルカリ土類アルミノケイ酸塩ガラスの等温熱処理における相変態" Journal of the Ceramic Society of Japan. 105・12. 1109-1114 (1997)
• [Publications] S.Fujino、K.Morinaga: "Material dispersion and its compositional parameter of oxide glasses" Journal of Non-Crystalline Solids. 222. 316-320 (1997)
• [Publications] 藤野茂、井尻英幸、清水忠幸 森永健次: "ファイバー化のためのガラスの広域粘度測定" 日本金属学会誌. 62・1. 106-110 (1998)
• [Publications] T.Murata、H.Takebe、K.Morinaga: "Compositional Dependence of Infrared-to-Visible Upconversion in Yb^<3+> -and Er^<3+> -Codoped Germanate、Gallate、and Tellurite Glasses" Journal of the America Ceramic Society. 81・1. 249-251 (1998)