JPH05254879A - 蛍光ガラス及びそれを用いたレーザー装置 - Google Patents
蛍光ガラス及びそれを用いたレーザー装置Info
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- JPH05254879A JPH05254879A JP4989292A JP4989292A JPH05254879A JP H05254879 A JPH05254879 A JP H05254879A JP 4989292 A JP4989292 A JP 4989292A JP 4989292 A JP4989292 A JP 4989292A JP H05254879 A JPH05254879 A JP H05254879A
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 チタンを活性イオンとするレーザー媒質の励
起波長に合う蛍光ガラス及び、それを用いたレーザー装
置を提供する。 【構成】 本発明の蛍光ガラスは、シリカガラスに銅と
アルミニウムがドーピングされていることを特徴とす
る。また、励起光源、チタンを活性イオンとするレーザ
ー媒質、共振器から構成されるレーザー装置において、
励起光源とレーザー媒質の少なくとも一方を、前記蛍光
ガラス管で囲むことにより、エネルギー効率が良く、波
長可変レーザーの発振波長域を広く取れるレーザー装置
の提供を達成した。
起波長に合う蛍光ガラス及び、それを用いたレーザー装
置を提供する。 【構成】 本発明の蛍光ガラスは、シリカガラスに銅と
アルミニウムがドーピングされていることを特徴とす
る。また、励起光源、チタンを活性イオンとするレーザ
ー媒質、共振器から構成されるレーザー装置において、
励起光源とレーザー媒質の少なくとも一方を、前記蛍光
ガラス管で囲むことにより、エネルギー効率が良く、波
長可変レーザーの発振波長域を広く取れるレーザー装置
の提供を達成した。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光の波長変換可能なド
ープト石英ガラス及び、エネルギー効率の高いレーザー
装置に関する。
ープト石英ガラス及び、エネルギー効率の高いレーザー
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】Ti:Al2O3レーザーの場合、キセノ
ンフラッシュランプを励起光源とし、集光反射鏡でレー
ザー媒質であるAl2O3ロッドに光を照射し、ミラー系
からなる共振器でレーザー発振をさせている。キセノン
ランプが高熱を発するため、ランプとAl2O3ロッドを
石英管で囲み、冷却水を循環させている。しかし、T
i:Al2O3は400〜600nmの励起光に対しての
みレーザー遷移を行うが、キセノンランプの発光スペク
トルは、全波長域でほぼフラットである。400nmよ
り短波長の光はロッドの劣化原因に、600nmより長
波長の光は発熱源となり、エネルギーの大きな損失とな
っている。
ンフラッシュランプを励起光源とし、集光反射鏡でレー
ザー媒質であるAl2O3ロッドに光を照射し、ミラー系
からなる共振器でレーザー発振をさせている。キセノン
ランプが高熱を発するため、ランプとAl2O3ロッドを
石英管で囲み、冷却水を循環させている。しかし、T
i:Al2O3は400〜600nmの励起光に対しての
みレーザー遷移を行うが、キセノンランプの発光スペク
トルは、全波長域でほぼフラットである。400nmよ
り短波長の光はロッドの劣化原因に、600nmより長
波長の光は発熱源となり、エネルギーの大きな損失とな
っている。
【0003】そこで光の波長変換可能なドープト石英ガ
ラス(特開昭60−76933)を用い、励起光源の発
光スペクトルを変化させることにより、エネルギー効率
を上げ、レーザー媒質の劣化を防ぐことが提示されてい
る。Nd:YAGや、アレキサンドライト(Cr:Be
Al2O4)において、その効果が確認された。
ラス(特開昭60−76933)を用い、励起光源の発
光スペクトルを変化させることにより、エネルギー効率
を上げ、レーザー媒質の劣化を防ぐことが提示されてい
る。Nd:YAGや、アレキサンドライト(Cr:Be
Al2O4)において、その効果が確認された。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前述の従
来技術は、チタンを活性イオンとするレーザー媒質に適
応しようとしても、必要とする励起波長に合う蛍光ガラ
スが存在せず、効率の良いレーザー装置ができないた
め、波長可変レーザーの発振波長域を広く取れないとい
う課題があった。
来技術は、チタンを活性イオンとするレーザー媒質に適
応しようとしても、必要とする励起波長に合う蛍光ガラ
スが存在せず、効率の良いレーザー装置ができないた
め、波長可変レーザーの発振波長域を広く取れないとい
う課題があった。
【0005】本発明は前記課題を解決するためのもので
あり、チタンを活性イオンとするレーザー媒質の励起波
長に合う蛍光ガラスの提供を目的としている。また、エ
ネルギー効率が良く、波長可変レーザーの発振波長域を
広く取れるレーザー装置の提供を目的としている。
あり、チタンを活性イオンとするレーザー媒質の励起波
長に合う蛍光ガラスの提供を目的としている。また、エ
ネルギー効率が良く、波長可変レーザーの発振波長域を
広く取れるレーザー装置の提供を目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的はシリカガラス
に銅とアルミニウムをドーピングすることにより達成さ
れる。また励起光源、チタンを活性イオンとするレーザ
ー媒質、共振器から構成されるレーザー装置において、
励起光源とレーザー媒質の少なくとも一方を、シリカガ
ラスに銅とアルミニウムがドーピングされている蛍光ガ
ラス管で囲むことにより達成される。
に銅とアルミニウムをドーピングすることにより達成さ
れる。また励起光源、チタンを活性イオンとするレーザ
ー媒質、共振器から構成されるレーザー装置において、
励起光源とレーザー媒質の少なくとも一方を、シリカガ
ラスに銅とアルミニウムがドーピングされている蛍光ガ
ラス管で囲むことにより達成される。
【0007】
(実施例1)エチルシリケートを塩酸水溶液で加水分解
したゾルに、硝酸銅と塩化アルミニウムを添加して溶解
し、更に平均粒径0.2ミクロンのコロイダルシリカを
混合した。銅とアルミニウムの添加量は適当な値を選択
できるが、ここでは組成をモル比で(SiO2 :Cu:
Al=1:0.001:0.015)とした。ゾル中に
アンモニアの希釈水溶液を徐々に添加し、ゾルのpHを
3から6の間に調整してポリフルオロエチレン等の疎水
性の容器中でゲル化させ、適当な開口率の蓋をし、40
℃から90℃の温度で乾燥させドライゲルを得た。適当
な昇温プログラムで1100℃から1300℃の温度ま
で加熱すると、無色透明なドープト石英ガラスが得られ
た。
したゾルに、硝酸銅と塩化アルミニウムを添加して溶解
し、更に平均粒径0.2ミクロンのコロイダルシリカを
混合した。銅とアルミニウムの添加量は適当な値を選択
できるが、ここでは組成をモル比で(SiO2 :Cu:
Al=1:0.001:0.015)とした。ゾル中に
アンモニアの希釈水溶液を徐々に添加し、ゾルのpHを
3から6の間に調整してポリフルオロエチレン等の疎水
性の容器中でゲル化させ、適当な開口率の蓋をし、40
℃から90℃の温度で乾燥させドライゲルを得た。適当
な昇温プログラムで1100℃から1300℃の温度ま
で加熱すると、無色透明なドープト石英ガラスが得られ
た。
【0008】2価の銅とアルミニウムをドープした石英
ガラスの蛍光特性を測定したところ、240〜310n
mの紫外線を吸収し、400〜550nmの広い波長域
で発光した。図1に2価の銅とアルミニウムをドープし
た石英ガラスの発光スペクトルを示す。また図2に2価
の銅とアルミニウムをドープした石英ガラスの励起スペ
クトルを示す。また、図3にレーザー媒質であるTi:
Al2O3の吸収スペクトルを示す。2価の銅とアルミニ
ウムをドープした石英ガラスは、チタンを活性イオンと
するレーザー媒質の励起波長に合う蛍光ガラスであるこ
とが確認できた。また励起波長域から、ガラス母材は石
英ガラスである必要があることがわかった。
ガラスの蛍光特性を測定したところ、240〜310n
mの紫外線を吸収し、400〜550nmの広い波長域
で発光した。図1に2価の銅とアルミニウムをドープし
た石英ガラスの発光スペクトルを示す。また図2に2価
の銅とアルミニウムをドープした石英ガラスの励起スペ
クトルを示す。また、図3にレーザー媒質であるTi:
Al2O3の吸収スペクトルを示す。2価の銅とアルミニ
ウムをドープした石英ガラスは、チタンを活性イオンと
するレーザー媒質の励起波長に合う蛍光ガラスであるこ
とが確認できた。また励起波長域から、ガラス母材は石
英ガラスである必要があることがわかった。
【0009】Ti:Al2O3レーザー装置の断面構造の
概念を表す図を、図4に示す。Al2O3ロッド41を石
英ガラス管44で囲み、冷却水46を流した。一方キセ
ノンフラッシュランプ42を、前述の2価の銅とアルミ
ニウムをドープした石英ガラスを管状に加工した蛍光ガ
ラス管45で囲み、冷却水を流した。キセノンフラッシ
ュランプから出射した光は、蛍光ガラス管を通過するこ
とにより、300nmより短波長の光がカットされ、4
00〜550nmの波長域の輝度が倍増した。このよう
に波長変換した光を、集光反射鏡43でレーザー媒質に
照射し、共振器でレーザー光を取り出したところ、レー
ザーの出射強度は従来のほぼ1.5倍となった。
概念を表す図を、図4に示す。Al2O3ロッド41を石
英ガラス管44で囲み、冷却水46を流した。一方キセ
ノンフラッシュランプ42を、前述の2価の銅とアルミ
ニウムをドープした石英ガラスを管状に加工した蛍光ガ
ラス管45で囲み、冷却水を流した。キセノンフラッシ
ュランプから出射した光は、蛍光ガラス管を通過するこ
とにより、300nmより短波長の光がカットされ、4
00〜550nmの波長域の輝度が倍増した。このよう
に波長変換した光を、集光反射鏡43でレーザー媒質に
照射し、共振器でレーザー光を取り出したところ、レー
ザーの出射強度は従来のほぼ1.5倍となった。
【0010】そのため、波長可変レーザーの発振波長域
を従来の700〜950nmから、650〜1050n
mに広げることができた。また長時間使用しても、Al
2O3ロッドおよび銅とアルミニウムをドープした石英ガ
ラス管には、ソーラリゼーションによる劣化が発生せ
ず、レーザー特性に変化は認められなかった。
を従来の700〜950nmから、650〜1050n
mに広げることができた。また長時間使用しても、Al
2O3ロッドおよび銅とアルミニウムをドープした石英ガ
ラス管には、ソーラリゼーションによる劣化が発生せ
ず、レーザー特性に変化は認められなかった。
【0011】(実施例2)メチルシリケートを硝酸水溶
液で加水分解したゾルに、塩化第二銅と塩化アルミニウ
ムを添加して溶解し、更に平均粒径0.15ミクロンの
コロイダルシリカを混合した。銅とアルミニウムの添加
量は適当な値を選択できるが、ここでは組成をモル比で
(SiO2 :Cu:Al=1:0.005:0.05)
とした。ゾル中にアンモニアの希釈水溶液を徐々に添加
し、ゾルのpHを4から6の間に調整して、円筒状のポ
リプロピレン等の疎水性の容器中で回転させながらゲル
化させた。適当な開口率の容器にゲルを移し、40℃か
ら90℃の温度で乾燥させ管状のドライゲルを得た。適
当な昇温プログラムで1100℃から1300℃の温度
まで加熱すると、無色透明なドープト石英ガラス管が得
られた。
液で加水分解したゾルに、塩化第二銅と塩化アルミニウ
ムを添加して溶解し、更に平均粒径0.15ミクロンの
コロイダルシリカを混合した。銅とアルミニウムの添加
量は適当な値を選択できるが、ここでは組成をモル比で
(SiO2 :Cu:Al=1:0.005:0.05)
とした。ゾル中にアンモニアの希釈水溶液を徐々に添加
し、ゾルのpHを4から6の間に調整して、円筒状のポ
リプロピレン等の疎水性の容器中で回転させながらゲル
化させた。適当な開口率の容器にゲルを移し、40℃か
ら90℃の温度で乾燥させ管状のドライゲルを得た。適
当な昇温プログラムで1100℃から1300℃の温度
まで加熱すると、無色透明なドープト石英ガラス管が得
られた。
【0012】Ti:BeAl2O4ロッドを2価の銅とア
ルミニウムをドープした石英ガラス管で囲み、冷却水を
流した。一方キセノンフラッシュランプを石英ガラス管
で囲み冷却水を流した。キセノンフラッシュランプから
出射した光は集光反射鏡で反射され、蛍光ガラス管を通
過することにより、300nmより短波長の光がカット
され、400〜550nmの波長域の輝度が倍増した。
共振器でレーザー光を取り出したところ、レーザーの出
射強度は従来のほぼ2倍となった。そのため、波長可変
レーザーの発振波長域を従来の700〜950nmか
ら、650〜1100nmに広げることができた。また
長時間使用しても、Al2O3ロッドおよび銅とアルミニ
ウムをドープした石英ガラス管には、ソーラリゼーショ
ンによる劣化が発生せず、レーザー特性に変化は認めら
れなかった。
ルミニウムをドープした石英ガラス管で囲み、冷却水を
流した。一方キセノンフラッシュランプを石英ガラス管
で囲み冷却水を流した。キセノンフラッシュランプから
出射した光は集光反射鏡で反射され、蛍光ガラス管を通
過することにより、300nmより短波長の光がカット
され、400〜550nmの波長域の輝度が倍増した。
共振器でレーザー光を取り出したところ、レーザーの出
射強度は従来のほぼ2倍となった。そのため、波長可変
レーザーの発振波長域を従来の700〜950nmか
ら、650〜1100nmに広げることができた。また
長時間使用しても、Al2O3ロッドおよび銅とアルミニ
ウムをドープした石英ガラス管には、ソーラリゼーショ
ンによる劣化が発生せず、レーザー特性に変化は認めら
れなかった。
【0013】(実施例3)エチルシリケートを塩酸水溶
液で加水分解したゾルに、平均粒径0.13ミクロンの
コロイダルシリカを混合した。ゾル中にアンモニアの希
釈水溶液を徐々に添加し、ゾルのpHを4から6の間に
調整して、円筒状のポリプロピレン等の疎水性の容器中
で回転させながらゲル化させた。適当な開口率の容器に
ゲルを移し、40℃から90℃の温度で乾燥させ管状の
ドライゲルを得た。適当な昇温プログラムで700℃か
ら1000℃の温度まで加熱すると、多孔質で適度な強
度を有する石英ガラス前駆体が得られた。エタノールに
硝酸銅と10倍モルの塩化アルミニウムを溶解し、石英
ガラス前駆体を浸して、充分に拡散させた。表面をエタ
ノールで洗浄した後、適当な昇温プログラムで1100
℃から1300℃の温度まで加熱すると、無色透明なド
ープト石英ガラス管が得られた。蛍光特性は実施例1と
同じであった。
液で加水分解したゾルに、平均粒径0.13ミクロンの
コロイダルシリカを混合した。ゾル中にアンモニアの希
釈水溶液を徐々に添加し、ゾルのpHを4から6の間に
調整して、円筒状のポリプロピレン等の疎水性の容器中
で回転させながらゲル化させた。適当な開口率の容器に
ゲルを移し、40℃から90℃の温度で乾燥させ管状の
ドライゲルを得た。適当な昇温プログラムで700℃か
ら1000℃の温度まで加熱すると、多孔質で適度な強
度を有する石英ガラス前駆体が得られた。エタノールに
硝酸銅と10倍モルの塩化アルミニウムを溶解し、石英
ガラス前駆体を浸して、充分に拡散させた。表面をエタ
ノールで洗浄した後、適当な昇温プログラムで1100
℃から1300℃の温度まで加熱すると、無色透明なド
ープト石英ガラス管が得られた。蛍光特性は実施例1と
同じであった。
【0014】Ti:Al2O3ロッドとキセノンフラッシ
ュランプを、前述の方法で作製した2価の銅とアルミニ
ウムをドープした石英ガラス管で囲み、冷却水を流し
た。キセノンフラッシュランプから出射した光は、蛍光
ガラス管を通過すると300nmより短波長の光がカッ
トされ、400〜550nmの波長域の輝度が倍増し
た。このように波長変換した光をTi:Al2O3ロッド
に照射し、共振器でレーザーを取り出したところ、レー
ザーの出射強度は従来の2倍近くに増加した。そのた
め、波長可変レーザーの発振波長域を従来の700〜9
50nmから、650〜1100nmに広げることがで
きた。また長時間使用しても、Al2O3ロッドおよび銅
とアルミニウムをドープした石英ガラス管には、ソーラ
リゼーションによる劣化が発生せず、レーザー特性に変
化は認められなかった。また、レーザーの出射強度が従
来並みになるよう、キセノンランプの動作エネルギーを
約半分にしたところ、ランプ寿命を10倍近く延ばすこ
とができた。
ュランプを、前述の方法で作製した2価の銅とアルミニ
ウムをドープした石英ガラス管で囲み、冷却水を流し
た。キセノンフラッシュランプから出射した光は、蛍光
ガラス管を通過すると300nmより短波長の光がカッ
トされ、400〜550nmの波長域の輝度が倍増し
た。このように波長変換した光をTi:Al2O3ロッド
に照射し、共振器でレーザーを取り出したところ、レー
ザーの出射強度は従来の2倍近くに増加した。そのた
め、波長可変レーザーの発振波長域を従来の700〜9
50nmから、650〜1100nmに広げることがで
きた。また長時間使用しても、Al2O3ロッドおよび銅
とアルミニウムをドープした石英ガラス管には、ソーラ
リゼーションによる劣化が発生せず、レーザー特性に変
化は認められなかった。また、レーザーの出射強度が従
来並みになるよう、キセノンランプの動作エネルギーを
約半分にしたところ、ランプ寿命を10倍近く延ばすこ
とができた。
【0015】以上数種類のレーザー装置について実施例
を述べてきたが、励起光源やレーザー媒質の種類に何ら
限定されることはない。また、石英ガラスへのドーピン
グ物質の濃度や製造方法も種々考えられる。
を述べてきたが、励起光源やレーザー媒質の種類に何ら
限定されることはない。また、石英ガラスへのドーピン
グ物質の濃度や製造方法も種々考えられる。
【0016】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、シリ
カガラスに銅とアルミニウムをドーピングすることによ
り、チタンを活性イオンとするレーザー媒質の励起波長
に合う蛍光ガラスの提供を達成できた。石英ガラスの性
質を合わせ持つので、化学的にも熱的にも安定で、光学
部品として広く応用が期待できる。
カガラスに銅とアルミニウムをドーピングすることによ
り、チタンを活性イオンとするレーザー媒質の励起波長
に合う蛍光ガラスの提供を達成できた。石英ガラスの性
質を合わせ持つので、化学的にも熱的にも安定で、光学
部品として広く応用が期待できる。
【0017】また、励起光源とチタンを活性イオンとす
るレーザー媒質の少なくとも一方を、前記蛍光ガラス管
で囲むことにより、エネルギー効率が良く、波長可変レ
ーザーの発振波長域を広く取れるレーザー装置の提供を
達成できた。固体レーザーなので取り扱い易く、半導体
レーザーの波長域をほぼカバーでき、しかも波形特性の
よい高出力レーザーを出射できる。研究開発用その他と
して、広く活用できる。
るレーザー媒質の少なくとも一方を、前記蛍光ガラス管
で囲むことにより、エネルギー効率が良く、波長可変レ
ーザーの発振波長域を広く取れるレーザー装置の提供を
達成できた。固体レーザーなので取り扱い易く、半導体
レーザーの波長域をほぼカバーでき、しかも波形特性の
よい高出力レーザーを出射できる。研究開発用その他と
して、広く活用できる。
【図1】 本発明の2価の銅とアルミニウムをドープし
た石英ガラスの発光スペクトル図である。
た石英ガラスの発光スペクトル図である。
【図2】 本発明の2価の銅とアルミニウムをドープし
た石英ガラスの励起スペクトル図である。
た石英ガラスの励起スペクトル図である。
【図3】 レーザー媒質であるTi:Al2O3の吸収ス
ペクトル図である。
ペクトル図である。
【図4】 本発明の実施例1における、Ti:Al2O3
レーザー装置の断面構造の概念を表す断面図である。
レーザー装置の断面構造の概念を表す断面図である。
1‥‥2価の銅とアルミニウムをドープした石英ガラス
の発光スペクトル 2‥‥2価の銅とアルミニウムをドープした石英ガラス
の励起スペクトル 3‥‥Ti:Al2O3の吸収スペクトル 41‥‥Ti:Al2O3ロッド 42‥‥キセノンフラッシュランプ 43‥‥集光反射鏡 44‥‥石英ガラス管 45‥‥2価の銅とアルミニウムをドープした石英ガラ
ス管 46‥‥冷却水
の発光スペクトル 2‥‥2価の銅とアルミニウムをドープした石英ガラス
の励起スペクトル 3‥‥Ti:Al2O3の吸収スペクトル 41‥‥Ti:Al2O3ロッド 42‥‥キセノンフラッシュランプ 43‥‥集光反射鏡 44‥‥石英ガラス管 45‥‥2価の銅とアルミニウムをドープした石英ガラ
ス管 46‥‥冷却水
Claims (2)
- 【請求項1】 シリカガラスに銅とアルミニウムがドー
ピングされていることを特徴とする蛍光ガラス。 - 【請求項2】 励起光源、チタンを活性イオンとするレ
ーザー媒質、共振器から構成されるレーザー装置におい
て、励起光源とレーザー媒質の少なくとも一方を、シリ
カガラスに銅とアルミニウムがドーピングされている蛍
光ガラス管で囲むことを特徴とするレーザー装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4989292A JPH05254879A (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 蛍光ガラス及びそれを用いたレーザー装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4989292A JPH05254879A (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 蛍光ガラス及びそれを用いたレーザー装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05254879A true JPH05254879A (ja) | 1993-10-05 |
Family
ID=12843686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4989292A Pending JPH05254879A (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 蛍光ガラス及びそれを用いたレーザー装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05254879A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005272243A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Shinetsu Quartz Prod Co Ltd | 波長変換シリカガラス |
| WO2008139916A1 (ja) | 2007-05-15 | 2008-11-20 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | 銅含有シリカガラス及びその製造方法、並びにそれを用いたキセノンフラッシュランプ |
| JP2015528217A (ja) * | 2012-08-03 | 2015-09-24 | スチュアート,マーティン,エー. | スラブレーザおよび増幅器ならびに使用方法 |
-
1992
- 1992-03-06 JP JP4989292A patent/JPH05254879A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005272243A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Shinetsu Quartz Prod Co Ltd | 波長変換シリカガラス |
| WO2008139916A1 (ja) | 2007-05-15 | 2008-11-20 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | 銅含有シリカガラス及びその製造方法、並びにそれを用いたキセノンフラッシュランプ |
| US8635886B2 (en) | 2007-05-15 | 2014-01-28 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Copper-containing silica glass, method for producing the same, and xenon flash lamp using the same |
| JP2015528217A (ja) * | 2012-08-03 | 2015-09-24 | スチュアート,マーティン,エー. | スラブレーザおよび増幅器ならびに使用方法 |
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