JPH0797685B2 - 固体レーザ用結晶 - Google Patents
固体レーザ用結晶Info
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- JPH0797685B2 JPH0797685B2 JP62240096A JP24009687A JPH0797685B2 JP H0797685 B2 JPH0797685 B2 JP H0797685B2 JP 62240096 A JP62240096 A JP 62240096A JP 24009687 A JP24009687 A JP 24009687A JP H0797685 B2 JPH0797685 B2 JP H0797685B2
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- Japan
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- crystal
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Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/16—Solid materials
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は固体レーザ用酸化物単結晶材料に関する。
（従来の技術） 波長３μｍ近傍のレーザ光を得るためのレーザ用結晶と
しては従来エルビウムを添加したイットリウムアルミニ
ウムガーネットEr:Y3Al5O12（以下Er:YAGと略記する）
が用いられていた（λ＝2,96μｍ）。Er:YAG単結晶は通
常引上法により製造されるが、結晶の中心部にコアとよ
ばれる屈折率不均一部分を生じやすく大型のレーザロッ
ドを製作することが困難であった。
しては従来エルビウムを添加したイットリウムアルミニ
ウムガーネットEr:Y3Al5O12（以下Er:YAGと略記する）
が用いられていた（λ＝2,96μｍ）。Er:YAG単結晶は通
常引上法により製造されるが、結晶の中心部にコアとよ
ばれる屈折率不均一部分を生じやすく大型のレーザロッ
ドを製作することが困難であった。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明はErを含むレーザ結晶であって、育成結晶にコア
を生じないもので、できるだけ効率のよい結晶体を見出
すためになされたものである。
を生じないもので、できるだけ効率のよい結晶体を見出
すためになされたものである。
（問題を解決するための手段） 固体レーザ用結晶でコアを含まないもの、つまり結晶育
成時の固液界面の形状を平坦にしたままで良質結晶の育
成が可能なものの代表としてはNdを含むガドリニウムガ
リウムガーネット、Nd:Gd3Ga5O12（以下Nd:GGGと略記）
単結晶があるが、このGGG結晶はYAG結晶に比べ、光吸収
損失が大きく、またレーザ動作時の励起光により着色中
心を新たに生成し、吸収損失を増大させ、またレーザ素
子の温度を上昇させレーザ性能を阻害する欠点があっ
た。本発明は、コアフリー育成が可能である利点を継承
するためGGGのガーネット構造を基本とし、この構成成
分元素を変化させることで上記欠点を解決した。具体的
にはGGGの構成元素のうちのGaの一部をAlに置換するこ
とにより目的を達した。また発振効率を向上させるため
増感剤としてCrを添加した。
成時の固液界面の形状を平坦にしたままで良質結晶の育
成が可能なものの代表としてはNdを含むガドリニウムガ
リウムガーネット、Nd:Gd3Ga5O12（以下Nd:GGGと略記）
単結晶があるが、このGGG結晶はYAG結晶に比べ、光吸収
損失が大きく、またレーザ動作時の励起光により着色中
心を新たに生成し、吸収損失を増大させ、またレーザ素
子の温度を上昇させレーザ性能を阻害する欠点があっ
た。本発明は、コアフリー育成が可能である利点を継承
するためGGGのガーネット構造を基本とし、この構成成
分元素を変化させることで上記欠点を解決した。具体的
にはGGGの構成元素のうちのGaの一部をAlに置換するこ
とにより目的を達した。また発振効率を向上させるため
増感剤としてCrを添加した。
すなわち、Gd3-xErxGa5-y-zAlyCrzO12なる単結晶体にお
いて0.03≦ｘ≦2,0.05≦ｙ≦2.5,0.001≦ｚ≦0.01なる
組成である。
いて0.03≦ｘ≦2,0.05≦ｙ≦2.5,0.001≦ｚ≦0.01なる
組成である。
（作用） 本発明者は多くの実験から、GGG結晶のGaの一部をAlで
置換したもの、つまりGd3-xErxGa5-y-zCrzO12で表わせ
る化学式において、2.5≧ｙ≧0.05の場合に光吸収損失
が少なく、かつ励起光による新たな着色中心の発生が極
めて少ない、実用寸法の良質単結晶が得られることを見
出した。この場合ｙ値の下限は着色に関しての有効性が
認められる最小含有率として、上限は良好な結晶性を維
持する最大含有率として決定されたものである。また活
性元素のErは実用的に出力をとり出すためにはｘ≧0.03
が必要でありまた、良好な結晶を得るためにはｘ≦２で
ある必要がある。従ってErの有効組成範囲は0.03≦ｘ≦
２である。増感剤のCrはｚ≦0.001では有効性が確認で
きず、またｚ≧0.01ではかえってレーザ出力を低下させ
ることが実験の結果明らかとなったので有効組成範囲は
0.001≦ｚ≦0.01ということが出来る。
置換したもの、つまりGd3-xErxGa5-y-zCrzO12で表わせ
る化学式において、2.5≧ｙ≧0.05の場合に光吸収損失
が少なく、かつ励起光による新たな着色中心の発生が極
めて少ない、実用寸法の良質単結晶が得られることを見
出した。この場合ｙ値の下限は着色に関しての有効性が
認められる最小含有率として、上限は良好な結晶性を維
持する最大含有率として決定されたものである。また活
性元素のErは実用的に出力をとり出すためにはｘ≧0.03
が必要でありまた、良好な結晶を得るためにはｘ≦２で
ある必要がある。従ってErの有効組成範囲は0.03≦ｘ≦
２である。増感剤のCrはｚ≦0.001では有効性が確認で
きず、またｚ≧0.01ではかえってレーザ出力を低下させ
ることが実験の結果明らかとなったので有効組成範囲は
0.001≦ｚ≦0.01ということが出来る。
（実施例） 高周波誘導加熱引上法により本発明の単結晶の育成実験
を行なった。使用るつぼは内径50mm、深さ50mm、板厚1.
5mmでジルコニア耐火物で保温した。原料はGd2O3粉末18
4.8g、Er2O3粉末97.3g、Gd2O3粉末190.9g、Al2O3粉末2
5.9g、Cr2O3粉末0.97gとした。原料組成としてｘ＝１、
ｙ＝１、ｚ＝0.05である。結晶育成は酸素１パーセント
を含む窒素中で行なった。最初の育成では種子結晶がな
いため、イリジウム線を種子結晶のかわりに用い、引上
った固化物より＜111＞方位の種子結晶を切出し使用し
た。引上速度は毎時1.5mm、種子結晶回転数50回転とし
た。育成された結晶は直径約20mm、長さ約80mmのコアフ
リー結晶で、これより直径5mm、長さ65mmのレーザロッ
ドを製作し、両端面にλ＝2.96μｍ近傍での無反射コー
ディングを施こし、キセノンフラッシュランプ励起レー
ザヘッドに装着して発振テストを行ったところ、ランプ
入力200ジュールに対し出力200ミリジュールを得た。な
おこれはCrを全く含まないものの約1.2倍の出力値であ
る。
を行なった。使用るつぼは内径50mm、深さ50mm、板厚1.
5mmでジルコニア耐火物で保温した。原料はGd2O3粉末18
4.8g、Er2O3粉末97.3g、Gd2O3粉末190.9g、Al2O3粉末2
5.9g、Cr2O3粉末0.97gとした。原料組成としてｘ＝１、
ｙ＝１、ｚ＝0.05である。結晶育成は酸素１パーセント
を含む窒素中で行なった。最初の育成では種子結晶がな
いため、イリジウム線を種子結晶のかわりに用い、引上
った固化物より＜111＞方位の種子結晶を切出し使用し
た。引上速度は毎時1.5mm、種子結晶回転数50回転とし
た。育成された結晶は直径約20mm、長さ約80mmのコアフ
リー結晶で、これより直径5mm、長さ65mmのレーザロッ
ドを製作し、両端面にλ＝2.96μｍ近傍での無反射コー
ディングを施こし、キセノンフラッシュランプ励起レー
ザヘッドに装着して発振テストを行ったところ、ランプ
入力200ジュールに対し出力200ミリジュールを得た。な
おこれはCrを全く含まないものの約1.2倍の出力値であ
る。
（発明の効果） 本発明によれば大型でしかも光吸収損失が比較的少ない
エルビウムレーザ（発振波長約３μｍ）ロッドの製作が
可能であり、また、スラブ型レーザ素子の製作も容易で
ある。
エルビウムレーザ（発振波長約３μｍ）ロッドの製作が
可能であり、また、スラブ型レーザ素子の製作も容易で
ある。
Claims (1)
- 【請求項１】Gd3-xErxGa5-y-zAlyCrzO12なる化学組成式
で示されるガーネット構造の単結晶体であって、0.03≦
ｘ≦２かつ0.05≦ｙ≦2.5 0.001≦ｚ≦0.01なる組成範
囲を特徴とする固体レーザ用組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62240096A JPH0797685B2 (ja) | 1987-09-24 | 1987-09-24 | 固体レーザ用結晶 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62240096A JPH0797685B2 (ja) | 1987-09-24 | 1987-09-24 | 固体レーザ用結晶 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6481377A JPS6481377A (en) | 1989-03-27 |
| JPH0797685B2 true JPH0797685B2 (ja) | 1995-10-18 |
Family
ID=17054431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62240096A Expired - Lifetime JPH0797685B2 (ja) | 1987-09-24 | 1987-09-24 | 固体レーザ用結晶 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0797685B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020027982A (ko) * | 2000-10-06 | 2002-04-15 | 밍 루 | 차량용 조향장치 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0120141A1 (en) * | 1983-02-22 | 1984-10-03 | Allied Corporation | CR-doped gadolinium gallium garnet laser |
| JPS61111996A (ja) * | 1984-11-07 | 1986-05-30 | Natl Res Inst For Metals | 希土類ガ−ネツト単結晶体及びその製造方法 |
-
1987
- 1987-09-24 JP JP62240096A patent/JPH0797685B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6481377A (en) | 1989-03-27 |
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