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DE19963941A1 - Borat-Kristall, Wachstumsverfahren für Borat-Kristalle und Laservorrichtung, die derartige Kristalle benutzt - Google Patents

Borat-Kristall, Wachstumsverfahren für Borat-Kristalle und Laservorrichtung, die derartige Kristalle benutzt

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DE19963941A1
DE19963941A1 DE19963941A DE19963941A DE19963941A1 DE 19963941 A1 DE19963941 A1 DE 19963941A1 DE 19963941 A DE19963941 A DE 19963941A DE 19963941 A DE19963941 A DE 19963941A DE 19963941 A1 DE19963941 A1 DE 19963941A1
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DE
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borate
crystal
single crystal
represented
chemical formula
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DE19963941A
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DE19963941B4 (de
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Tamotsu Sugawara
Genta Masada
Hiroyuki Shiraishi
Yasuhiro Hanaue
Ryuichi Komatsu
Tsuyoshi Kajitani
Yasuhiro Ono
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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    • G02F1/355—Non-linear optics characterised by the materials used
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
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Abstract

Ein Einkristall aus Borat, der die Umwandlung von Lichtwellenlängen mit hoher Effizienz stabil bis hinunter zum ultravioletten Spektralbereich erzeugen kann, ist durch die chemische Formel (A¶2¶O) È (B¶2¶O¶3¶)¶x¶ repräsentiert und ist ein zu der Raumgruppe P2¶1¶2¶1¶2¶1¶ gehörender orthorombischer Kristall, wobei A zwei Elemente beinhaltet, die aus der Gruppe, bestehend aus Li, Na, K, Rb und Cs, ausgewählt sind, und 1,5 < x < 2,5.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Einkristall aus Borat und ein Verfahren zur Züchtung derselben, bei welcher der Einkristall keine Zentralsymmetrie besitzt, transparent in einem Bereich von dem Ultraviolettlicht ab 200 nm oder weniger bis zum infraroten Licht von 2000 nm oder höher ist und in Gebieten Verwendung findet, welche nichtlineare optische Effekte, elektrooptische Effekte und akustooptische Effekte benötigen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Laservorrichtung, die Einkristalle im ultravioletten Spektralbereich verwendet und auf einen Verarbeitungsapparat, welcher die Laservorrichtung einsetzt.
Stand der Technik
Einkristalline Materialien finden Verwendung in einem breitem Spektrum von Einsatzfeldern um durch die Kristallstruktur hervorgerufenen Wirkunsgweisen vollständig auszunutzen. Im Besonderen können einkristalline Materialien als optische Materialien die Streuung an Korngrenzen vermeiden und besitzen somit einen breiten Einsatzbereich. Unter diesen zeigen Materialien, die eine Kristallstruktur besitzen, welche keine Zentralsymmetrie aufweisen, optische Nichtlinearitäten neben piezoelektrischem und pyroelektrischem Verhalten und sind als Umwandler für Lichtwellenlängen wichtig.
Es existiert ein steigender Bedarf für Laser im ultravioletten Spektralbereich in Gebieten der Mikrostrukturverfahren. Derzeit werden Excimerlaser als praktische Laser im Ultravioletten eingesetzt. Allerdings verwenden diese toxische Gase, und es ist mit Schwierigkeiten verbunden, die Pulswiederholungsrate zu vergrößern. Deshalb finden Festkörperlaser mit Umwandlern für Lichtwellenlängen einen steigenden Bedarf. Eine Vielzahl von Materialien sind als Umwandler für Lichtwellenlängen bekannt.
Jedoch ist nur von wenige Materialien, wie zum Beispiel LBO (LiB3O5), BBO (β-BaB2O4) und KDP (KH2PO4), bekannt, dass diese für die Erzeugung von ultraviolettem Licht genutzt werden können. Unter diesen ist LBO zwar für die dritte harmonische YAG-Welle (355 nm) geeignet, allerdings nicht einsetzbar aufgrund der Eigenschaften des Brechungskoeffizienten für kürzere Wellenlängen. BBO hat eine hohe Effizienz für die Umwandlung, besitzt aber eine wesentlich geringere Toleranz für den Winkel der Phasenanpassung. Da BBO und KDP eine leichte Absorption von ultraviolettem Licht zeigen, können sie eine stabile Leistung von höchstens 500 mW abgeben, wenn sie zur Erzeugung der vierten harmonischen YAG-Welle (266 nm) eingesetzt werden.
Unter diesen Umständen besteht eine hoher Bedarf an neuen Typen von Kristallen. Insbesondere haben Einkristalle aus Borat Aufmerksamkeit hervorgerufen, da sie üblicherweise durch ein breites Charakteristikum bei der Lichtdurchlässigkeit bis hinunter zum ultravioletten Spektralbereich gekennzeichnet sind und eine bemerkenswert hohe nichtlineare optische Konstante aufgrund konjugierter n-Elektronen ("Optical Crystals", Seiten 321 bis 326, veröffentlicht von Baifukan (1995) und Takatomo Sasaki, "Current Status and Future Development in Borate Nonlinear Optical Crystals", The Review of Laser Engineering, 26(3), Seite 215 (1998)) besitzen. Beispielsweise wird ein Kristall aus Cäsium- Lithiumborat, CLBO (CsLiB6O10), vorgeschlagen (Japanische Patentanmeldung offengelegt unter Nr. Hei 8-91997). Der Kristall hat eine nichtlineare optische Konstante, die im wesentlichen in Übereinstimmung mit der von Kristallen aus LBO ist. Dieser Kristall ist allerdings stark wasseranziehend und ist somit zerfließend, wodurch spontane Rißbildung verursacht wird. Als Ergebnis ist es schwierig, hochwertige Kristalle im industriellen Maßstab zu erzeugen, wodurch dieser Kristall in der Praxis keinen Einsatz findet.
Um derartige Probleme zu lösen, werden Kristalle mit einer Zusammensetzung vorgeschlagen, bei der Rb, K oder Tl teilweise oder vollständig für Cs in Kristallen aus CLBO ersetzt werden (Japanische Patentanmeldung offengelegt unter Nr. Hei 8-295507). Von diesen kann RLBO (RbLiB6O10), bei dem Rb vollständig für Cs ersetzt wird, bereits hergestellt werden und erweist sich dabei als sehr sicher.
Der vorliegende Anmelder hat ein Patent für ein Material als Umwandler für Lichtwellenlängen bestehend aus einem Kristall aus LB4 (Li2B4O7) angemeldet, welches eine hohe Feuchtigkeitsbeständigkeit besitzt und in einem Bereich mit hoher Leistung Anwendung finden kann (Japanische Patentanmeldung offengelegt unter Nr. Hei 9-281535). Dieser Kristall aus RLBO ist ebenfalls wasseranziehend, d. h. absorbiert Feuchtigkeit, was zu einem Abfall in der Effizienz für die Umwandlung der Lichtwellenlängen führt.
Andererseits hat der Kristall aus LB4 Probleme, da er nur eine niedrige nichtlineare optische Konstante hat und eine bedeutend geringe Effizienz in der Umwandlung von Lichtwellenlängen besitzt.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Einkristall aus Borat zur Verfügung zu stellen, der in der Lage ist, eine stabile Umwandlung von Lichtwellenlängen mit hoher Effizienz bis hinunter zum ultravioletten Bereich zu erlauben und eine hohe Feuchtigkeitsbeständigkeit zu besitzen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Züchtung von Einkristallen aus Borat zur Verfügung zu stellen.
Des weiteren ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Laservorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche die Einkristalle aus Borat verwendet, sowie einen Verarbeitungsapparat, welcher die Lasereinheit verwendet.
Darlegung der Erfindung
Die vorliegenden Erfinder haben bei der Suche nach einem Kristall, der ähnlich exzellente optische Eigenschaften wie LB4 hat und eine ähnliche große nichtlineare optische Konstante besitzt, herausgefunden, daß wenn Li bei dem Kristall aus LB4 durch ein anderes alkalisches Metall partiell ersetzt wird, ein Kristall entsteht, der eine Struktur aufweist, die sich deutlich von der Struktur von LB4 und anderen bekannten Boraten unterscheidet, und daß dieser Kristall eine nichtlineare optische Konstante aufweist, die gegenüber der von LB4 überlegen ist, und eine chemische und mechanische Stabilität vergleichbar mit LB4 zeigt, und haben die vorliegende Erfindung erstellt.
LB4 ist ein tetragonaler Kristall mit einer Raumgruppe P4 mm und Tetraborate von Na, K und Rb sind trikline Kristalle repräsentiert durch Formel 1, und unterscheiden sich deutlich in der Struktur im Vergleich zu den orthorombischen Kristallen mit der Raumgruppe P212121, wie sie in der vorliegenden Erfindung vorgestellt werden:
<Formel 1<
Raumgruppe: P1
Die optische Nichtlinearität des Kristalls aus der vorliegenden Erfindung wird als ein Beitrag der spiralen Boratringe mit einer recht neuartigen Struktur angesehen.
Die Erfindung gemäß Anspruch 1 bezieht sich auf einen Einkristall aus Borat, der durch die chemische Formel (A2O).(B2O3)x repräsentiert ist und der ein zur Raumgruppe P212121 gehörender orthorombischer Kristall ist, wobei A zwei Elemente beinhaltet, die aus der Gruppe bestehend aus Li, Na, K, Rb und Cs ausgewählt sind und 1.5 < x < 2.5 (nachfolgend gleichbleibend).
Der Einkristall aus Borat, der durch die chemische Formel (A2O).(B2O3)x repräsentiert wird und der ein zur Raumgruppe P212121 gehörender orthorombischer Kristall ist, ist chemisch und mechanisch stabil und weist nichtlineare optische Effekte, elektrooptische Effekte und akustooptische Effekte auf.
Bezüglich der nichtlinearen optischen Effekte weist dieser Kristall eine nichtlineare optische Konstante auf, die größer als die von LB4 ist. Der Kristall aus der vorliegenden Erfindung hat im wesentlichen die Zusammensetzung mit x = 2. Defekte und Ersatz von alkalischen Ionen sind leicht in diesen Kristall erzeugt, so daß der Kristall eine charakteristische Borat- Ringstruktur besitzt, die über einen recht breiten Bereich von 1.5 < x < 2.5 reicht. Sobald x außerhalb dieses Bereiches liegt, kann die Struktur nicht aufrecht erhalten werden.
Die Erfindung entsprechend des Anspruches 4 bezieht sich auf einen Einkristall aus Borat, der ein Kristall zur Umwandlung von Lichtwellenlängen repräsentiert durch die chemische Formel Li1.5-aCs0.5-bXa+bB4O7 ist, wobei X Rb, K oder Na ist, 0 ≦ a < 1.5 und O ≦ b < 0.5.
Der Kristall zur Umwandlung von Lichtwellenlängen hat eine recht hohe optische Konstante und Widerstand gegen Zerfließen. Wenn der Index a bei dem Kristall kleiner als 0 ist, ist der Kristall reich an Li und eine hohe Feuchtigkeitsbeständigkeit wird erreicht. Allerdings ist die nichtlineare optische Konstante klein, und es bildet sich Li2B4O7. Dementsprechend wird der neuartige Kristall gemäß der Erfindung nicht hergestellt. Wenn der Index b kleiner als 0 ist, ist der Kristall reich an Cs, und eine recht hohe nichtlineare optische Konstante wird erreicht. Allerdings wird die Feuchtigkeitsbeständigkeit vermindert. Das andere alkalische Metall dargestellt durch X hat eine Wesensart zwischen Li und Cs, in der Reihenfolge Na, K und Rb. Dementsprechend kann die geeignete nichtlineare optische Konstante und die geeignete Feuchtigkeitsbeständigkeit durch Ersetzen von Li und Cs durch ein alkalisches Metall bestimmt werden.
Die Erfindung gemäß des Anspruches 5 bezieht sich auf ein Verfahren zur Züchtung von Einkristallen aus Borat, welches das Auswiegen und Schmelzen von festgelegten Mengen zweier Borate beinhaltet, die aus der Gruppe bestehend aus Li, Na, K, Rb und Cs ausgesucht sind, oder festgelegten Mengen eines Borates und eines Carbonates beinhaltet, die aus dieser Gruppe ausgesucht sind, zusammen mit einer festgelegten Menge an Boroxid; das Züchten aus der Schmelze eines orthorombischen Kristalls, der durch die chemische Formel (A2O).(B2O3)x repräsentiert ist und zur Raumgruppe P212121 gehört: Die Erfindung gemäß des Anspruches 8 bezieht sich auf ein Verfahren für das Züchten eines Bor-enthaltenden Kristalls zur Umwandlung von Lichtwellenlängen, welches das Auswiegen und Schmelzen einer festgelegten Menge von Lithiumcarbonat oder Lithiumborat, einer festgelegten Menge von Cäsiumcarbonat, Rubidiumcarbonat, Kaliumcarbonat oder Natriumcarbonat und einer festgelegten Menge an Boroxid beinhaltet; und auf die Züchtung eines Bor-enthaltenden Kristalls zur Umwandlung von Lichtwellenlängen, der durch die chemische Formel Li1.5-aCs0.5-bXa+bB4O7 repräsentiert ist.
Der Kristall, der mit Verfahren gemäß der Ansprüche 5 oder 8 gezüchtet wird, nimmt keine Flüssigkeit während der Kühlvorganges unter atmosphärischen Bedingungen auf und wird nicht trüb. Der resultierende Kristall verliert nicht seine Form und zeigt Widerstandsfähigkeit gegenüber Zerfließen.
Die Erfindung gemäß Anspruch 9 bezieht sich auf eine Laservorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Einkristall aus Borat, der durch die chemische Formel (A2O).(B2O3)x repräsentiert ist und ein zur Raumgruppe P212121 gehörender orthorombischer Kristall ist, sich in einem Lichtweg eines Laserlichtes, welches durch ein Lasermedium erzeugt wird, befindet und der Einkristall aus Borat die Umwandlung der Lichtwellenlänge herbeiführt.
Diese Laservorrichtung verwendet einen Einkristall aus Borat als Umwandlungselement für die Wellenlänge, der chemisch und mechanisch stabil ist, eine recht große Doppelbrechung aufweist und eine nichtlineare optische Konstante besitzt, die größer als die von LB4 ist, und somit eine breite Umwandlung für Wellenlängen ermöglicht. Im besonderen hat der Kristall eine hohe Transparenz bis hinunter zum ultravioletten Bereich von 200 nm oder weniger und ist geeignet für Laservorrichtungen, die ultraviolettes Licht erzeugen.
Die Erfindung gemäß Anspruch 15 bezieht sich auf eine Laservorrichtung, die einen Einkristall aus Borat beinhaltet, der durch die chemische Formel Li1.5-aCs0.5-bXa+bB4O7 repräsentiert ist, wobei der Kristall sich in einem Lichtweg eines durch ein Lasermedium erzeugten Laserlichtes befindet und der Einkristall aus Borat die Umwandlung der Lichtwellenlänge herbeiführt.
Wenn der Einkristall aus Borat von der Erfindung gemäß Anspruch 15 mit einem von einem Lasermedium erzeugten Laserlicht bestrahlt wird, wird Laserlicht mit einer Wellenlänge, die in dem Einkristall umgewandelt wird, emittiert.
In der chemischen Formel der vorliegenden Spezifikation werden zufällige Verunreinigungen ignoriert.
Kurzbeschreibung der Darstellungen
Fig. 1 ist ein Diagramm, welches das Ergebnis der Strukturanalyse für einen Kristall aus dem Beispiel 1 zeigt.
Fig. 2 ist ein Diagramm, welches das Ergebnis der Strukturanalyse für einen Kristall aus dem Beispiel 2 zeigt.
Fig. 3 ist eine Photographie des Kristalls aus dem Beispiel 1.
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm eines experimentellen Apparates, der ultraviolettes Licht umwandelt, unter Verwendung der Kristalle aus den Beispielen 1 und 2.
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm eines anderen experimentellen Apparates, der ultraviolettes Licht umwandelt, unter Verwendung des Kristalls aus dem Beispiel 1.
Fig. 6 ist ein Transmissionsspektrum für ultraviolettes Licht des Kristalls aus dem Beispiel 1.
Fig. 7 ist eine Photographie des Kristalls aus dem Beispiel 2.
Fig. 8 ist ein Transmissionsspektrum für ultraviolettes Licht des Kristalls aus dem Beispiel 2.
Fig. 9 ist eine Photographie des Kristalls aus dem Beispiel 3.
Beste Ausführungsform für die Erfindung
Unter den Einkristallen aus Borat, die durch die chemische Formel (A2O).(B2O3)x repräsentiert sind und orthorombische Kristalle sind, die zu der Raumgruppe P212121 gehören, sind die Einkristalle aus Borat, die in Anspruch 2 beschrieben und durch die chemische Formel (LiK1-yO1-y/2).(B2O3)x mit -0.3 < y < 0.3 repräsentiert sind oder die Einkristalle aus Borat, die in Anspruch 3 beschrieben und durch die chemische Formel (LiRb1-yO1-y/2).(B2O3)x mit -0.3 < y < 0.3 repräsentiert sind, vorzuziehen.
Für den Einkristall aus Borat, der in Anspruch 2 beschrieben ist, ist LiKB4O mit x = 2 und y = 0 eine ideale Zusammensetzung, wie in dem Ergebnis der Analyse der Kristallstruktur in Beispiel 1 gezeigt. Wie die chemische Analyse zeigt, besitzt dieser Kristall nicht immer die oben angegebene ideale Zusammensetzung, und Defekte sowie Ersatz von Alkali-Ionen sind leicht verursacht. Deshalb besitzt dieser Kristall eine Ringstruktur aus Borat für einen großen Bereich (-0.3 < y < 0.3). Allerdings kann diese Struktur nicht aufrecht erhalten werden, wenn der Index y von dem angegebenen Bereich abweicht. Für den Einkristall aus Borat, der in Anspruch 3 beschrieben ist, ist LiRbB4O mit x = 2 und y = 0 eine ideale Zusammensetzung, wie in dem Ergebnis der Analyse der Kristallstruktur in Beispiel 2 gezeigt. Wie die chemische Analyse zeigt, besitzt dieser Kristall nicht immer die oben angegebene ideale Zusammensetzung, und Defekte sowie Ersatz von Alkali-Ionen sind leicht verursacht. Deshalb besitzt dieser Kristall eine Ringstruktur aus Borat für einen großen Bereich (-0.3 < y < 0.3). Allerdings kann diese Struktur nicht aufrecht erhalten werden, wenn der Index y von dem angegebenen Bereich abweicht.
Der Einkristall aus Borat mit einer solchen Zusammensetzung hat spiralförmig verbundene Boratringe. Der Einkristall aus Borat gemäß der vorliegenden Erfindung ist charakterisiert durch spiralförmig verbundene Boratringe wie in Fig. 1 (BEISPIEL 1) und Fig. 2 (BEISPIEL 2) dargestellt. In den Fig. 1 und 2 repräsentiert jeder Tetraeder BO4, und jedes Dreieck repräsentiert BO3, und jeder kleine Kreis stellt Li dar. Jeder große Kreis repräsentiert in Fig. 1 K und in Fig. 2 Rb.
Es wurde vorgeschlagen und wird auch bestätigt, daß die nichtlineare optische Charakteristik von Materialien aus Borat von der Form der Boratringe abhängt ("Optical Crystals" von Shintaro Miyamoto, Seiten 321 bis 326, veröffentlicht von Baifukan (1995)). Es wird üblicherweise angenommen, daß je planarer die Boratringe sind, desto größer die nichtlineare optische Konstante ist. Allerdings verursachen planare Boratringe Spaltungen und schlechte mechanische Eigenschaften. Da die Einkristalle aus Borat der vorliegenden Erfindung spiralförmige Boratringe besitzen, zeigen diese Einkristalle aus Borat eine ausgezeichnete Balance zwischen einer mittleren nichtlinearen optischen Konstanten, die größer als die von LB4 ist, und chemischer sowie mechanischer Stabilität. Diese Struktur wird im wesentlichen als optimiert angenommen mit der Zusammensetzung repräsentiert durch LiKBO4, wie in Anspruch 2 beschrieben, oder LiRbBO4, wie in Anspruch 3 beschrieben.
Wie oben aufgeführt, zeigen die Ergebnisse der chemischen Analyse der Einkristalle aus Borat der vorliegenden Erfindung nicht jederzeit die perfekte stöchiometrische Zusammensetzung. Wie die Ergebnisse der Strukturanalyse nahe legen, ist insbesondere LiRbBO4 in einem Zustand, in dem ungefähr 3% der Rb-Atome weggelassen werden, stabil. Entsprechend können andere Alkalimetalle, wie zum Beispiel Cs und Na, in erheblichen Verhältnissen substitutiv beigemischt werden, wie bei dem Einkristall aus Borat in Anspruch 4 dargestellt. Obwohl es in diesem Fall schwierig ist, einen hochwertigen Kristall zu züchten, kann die nichtlineare optische Konstante erhöht werden. Wenn kleine Mengen (0.05 Mol oder weniger pro 1 Mol von Li+) von einwertigen Kationen, wie zum Beispiel Tl+ und Ag+, die Alkali-Ionen substituieren, zeigt der Kristall keine wesentlichen Veränderungen in den Eigenschaften. Bei Einsatz der Einkristalle aus Borat als Material zur Umwandlung von ultraviolettem Licht ist die Zugabe von diesen Ionen nicht vorzuziehen, da diese Ionen eine Verminderung in dem Transmissionsfaktor für den ultravioletten Bereich verursachen. Entsprechend ist, im Hinblick auf die Zusammensetzung, der Kristall in der vorliegenden Erfindung ein Material, welches diese Charakteristiken aufgrund der Borat-Ringstruktur besitzt, wie sie in den Ergebnissen (siehe Fig. 1 und 2) der Strukturanalyse für die Kristalle aus den Beispielen 1 und 2 gezeigt wird, und beinhaltet einen orthorombischen Kristall, der zur Raumgruppe P212121 gehört, unter den Kristallen, die durch die generelle Formel (A2O).(B2O3)x in Anspruch 1 beschrieben werden.
In den Einkristallen aus Borat, die in den Ansprüchen 2 und 3 beschrieben werden, besitzen die gezüchteten Kristalle im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung wie die Schmelze in dem Schmelztiegel. Entsprechend kann ein oxidischer Einkristall mittels der Czochralski Methode gezüchtet werden bei Verwendung einer Schmelze, die mit einem im wesentlichen mit der Kristallzusammensetzung übereinstimmenden Mischungsansatz hergestellt wird. Das heißt, der Einkristall kann von einer Schmelze gezüchtet werden, welche die gleiche Zusammensetzung wie die des Einkristalles besitzt. In dem Kristallzuchtverfahren gemäß des Anspruches 5 werden festgelegte Mengen von zwei Boraten (Kaliumtetraborat, und Lithiumtetraborat in Beispiel 1), die aus der Gruppe bestehend aus Li, Na, K, Rb und Cs ausgesucht sind, oder festgelegte Mengen eines Borates und eines Carbonates, ausgesucht aus der Gruppe bestehend aus Li, Na, K, Rb und Cs, zusammen mit einer festgelegten Menge an Boroxid ausgewogen und gemischt. Das Gemisch wird erst gesintert, wird dann in einem Schmelztiegel geschmolzen, und ein Einkristall wird mittels des Czochralski-Verfahrens gezüchtet. In dem Verfahren gemäß Anspruch 5 kann der beabsichtigte Einkristall durch Kontrolle der Zusammensetzung der Schmelze in dem Schmelztiegel mit 1.9 < x < 2.1 gezüchtet werden.
In dem Kristallzuchtverfahren gemäß des Anspruches 6 werden festgelegte Mengen an Lithiumborat und Kaliumborat ausgewogen, eine festgelegte Menge an Lithiumcarbonat oder Lithiumborat, eine festgelegte Menge an Kaliumborat oder Kaliumcarbonat und eine festgelegte Menge an Boroxid ausgewogen, oder es werden festgelegte Mengen an Lithiumcarbonat, Kaliumcarbonat und Boroxid ausgewogen und durch Schmelzen gemischt. In dem Kristallzuchtverfahren gemäß des Anspruches 7 werden festgelegte Mengen an Lithiumborat und Rubidiumborat ausgewogen, eine festgelegte Menge an Lithiumcarbonat oder Lithiumborat, eine festgelegte Menge an Rubidiumborat oder Rubidiumcarbonat und eine festgelegte Menge an Boroxid (Rubidiumcarbonat, Lithiumcarbonat und Boroxid in Beispiel 2) ausgewogen oder es werden festgelegte Mengen an Lithiumcarbonat, Rubidiumcarbonat und Boroxid ausgewogen, und durch Schmelzen gemischt. Das Gemisch wird erst gesintert, wird dann in einem Schmelztiegel geschmolzen, und ein Kristall wird mittels des Czochralski-Verfahrens gezüchtet. In dem Verfahren gemäß Anspruch 6 und 7 kann der beabsichtigte Einkristall durch Kontrolle der Zusammensetzung der Schmelze in dem Schmelztiegel mit 1.9 < x < 2.1 und -0.2 < y < 0.1 gezüchtet werden.
In einer Laservorrichtung (Ansprüche 10 und 11), die den Einkristall aus Borat, der mittels des Verfahrens aus den Ansprüchen 6 und 7 gezüchtet wurde, als Kristall zur Umwandlung für die Lichtwellenlänge verwendet, ist der Kristall chemisch und mechanisch stabil und weist eine recht große Doppelbrechung auf sowie eine nichtlineare optische Konstante, die größer als die von LB4 ist, und ermöglicht somit eine breite Umwandlung für Wellenlängen.
Obwohl Mikrostrukturverfahren eine wichtige Anwendung von ultraviolettem Laserlicht ist, muß in diesem Falle die Anzahl der Pulse pro Zeiteinheit erhöht werden, um die Verfahrenseffizienz zu steigern. Aufheizen und Beschädigung der Kristalle aufgrund der Absorption von ultraviolettem Licht stellen beträchtliche Probleme in der Praxis dar. Die spiralförmige Ringstruktur des Borats der Kristalle aus der vorliegenden Erfindung zeigt mechanische Eigenschaften, die stärker sind als konventionelle Kristalle wie zum Beispiel BBO und LBO. Der obige Einkristall aus Borat hat exzellente Transmission bis hinunter zu einem ultravioletten Bereich von 200 nm oder weniger.
Wenn der obige Einkristall aus Borat in einer Laservorrichtung verwendet wird, ist er für eine Laservorrichtung geeignet, die ultraviolettes Licht emittiert (Anspruch 12). Insbesondere kann der Kristall der vorliegenden Erfindung in einer Laservorrichtung eingesetzt werden, die gepulstes ultraviolettes Licht mit einer hohen Wiederholungsrate von 1 kHz oder mehr erzeugt (Anspruch 13). Diese Laservorrichtung kann Laserverarbeitung effektiver ausführen als konventionelle Apparate für Laserverarbeitung mit ultraviolettem Licht (Anspruch 14).
Ausgangsmaterialien zur Herstellung die Kristalle in Übereinstimmung mit Anspruch 8 sind Lithiumcarbonat oder Lithiumborat, Cäsiumcarbonat, Rubidiumcarbonat, Kaliumcarbonat oder Natriumcarbonat und Boroxid. Diese werden in festgelegten Mengen ausgewogen und durch Heizen zur Erzeugung einer Schmelze aufgeschmolzen, und ein Kristall wird aus der Schmelze gezüchtet. Die Temperatur für die Kristallisation des in Anspruch 8 beschriebenen Kristalls, der durch die chemische Formel Li1.5-aCs0.5-bXa+bB4O7 repräsentiert ist, ist 820°C oder weniger, und der Kristall weist inkongruentes Schmelzen auf und kann mittels eines Verfahrens gezüchtet werden, welches ähnlich zum Verfahren auf der Basis des höchstgesäten Lösungswachtums (TSSG) oder eines hydrothermalen Verfahrens ist.
Die Kristalle, die durch die in den Ansprüchen 1 bis 4 beschriebenen chemischen Formeln repräsentiert sind, können in einer Laservorrichtung als nichtlineares optisches Material in einem einkristallinem Zustand verwendet werden. In dieser Laservorrichtung wird der Einkristall aus Borat, der in einen Lichtweg eines Lasermediums bereitgestellt wird, mit Laserlicht bestrahlt, welches die Grundwellenlänge des Lasermediums hat, und die Wellenlänge des auf den Einkristall fallenden Lichtes wird derart umgewandelt, daß die harmonischen Wellen emittiert werden. Auf diese Weise kann der Einkristall als eine Lichtquelle mit kurzer Wellenlänge verwendet werden. Beispiele für Lasermedien beinhalten Farbstoffe, Festkörper und Halbleiter. Der Einkristall aus Borat der vorliegenden Erfindung wird gesintert und als ein nichlineares optisches Material aus polykristalliner Keramik verwendet, so daß die Keramik mit Laserlicht mit einer Wellenlänge bestrahlt wird, die länger als die sichtbare Region zur Sichtbarmachung ist. Zum Beispiel wird bei Bestrahlung der Keramik mit einem Laserlicht von 1.06 µm bei Verwendung von YAG sichtbares Licht von 0.53 µm emittiert, und die Strahlform sowie Intensitätsverteilung des Laserlichtes kann beobachtet werden.
Beispiele der vorliegenden Erfindung und Vergleichsbeispiele werden im folgenden beschrieben.
BEISPIEL 1
640 g von Hydratkaliumtetraborat (K2B4O7.H2O) wurde ausgewogen und für 10 Stunden bei 650°C geheizt, um Kaliumtetraboratanhydrat K2B4O7 zu bilden. 360 g von Lithiumtetraboratanhydrat (Li2B4O7) wurde hierzu beigefügt und untergemischt. Das Gemisch wurde bei 680°C gesintert und in einem Schmelztiegel aus Platin (Durchmesser 70 mm, Höhe ungefähr 100 mm) bei 850°C geschmolzen. Die berechnete Zusammensetzung der Schmelze war ungefähr Li : K : B = 0.52 : 0.48 : 2 in molaren Verhältnissen. Ein Einkristall wurde mit dem Czochralski-Verfahren gezüchtet unter Verwendung eines Keimkristalls, der durch Zerschneiden eines gezüchteten Kristalls hergestellt wurde, welcher seinerseits mittels eines polykristallinen Keimkristalls erzeugt wurde. Die Rotationsrate des Keimkristalles war 15 Umdrehungen pro Minute, und die Zugrate war 0.25 mm pro Stunde.
Auf diese Weise wurde ein durchsichtiger Einkristall, wie in Fig. 3 gezeigt, hergestellt. Ein Teil des Kristalls wurde abgeschnitten und einer Strukturuntersuchung mit einem Instrument zur Strukturanalyse von Einkristallen (Rigaku AFC-5R) unterzogen. Die Ergebnisse der Strukturuntersuchung werden in Fig. 1 und Tabelle 1 gezeigt. Außerdem wird das Ergebnis der chemischen Analyse eines Teils des Kristalls in Tabelle 3 aufgeführt.
Tabelle 1
Ergebnisse der Strukturuntersuchung des Kristalls aus Beispiel 1
Ein Teil (Kristallorientierung unbekannt, Dicke ungefähr 2 mm, Durchmesser ungefähr 10 mm) des resultierenden Kristalls wurde poliert. Wie in Fig. 4 gezeigt wurde dieser Einkristalle aus Borat 10 mit Licht von einem gepulsten Titan-Saphir-Laser 11 (Wellenlänge 720 bis 780 nm, Ausgangsenergie 2 mJ, Strahldurchmesser ungefähr 2 mm, Pulsbreite 8 ns) bestrahlt, während die Orientierung des Kristalls geändert wurde. Das emittierte Licht wurde mittels eines Prismas 12 getrennt und Fluoreszenzpapier 13 belichtet, um die Erzeugung der zweiten harmonischen Wellen beobachten zu können. Die Erzeugung der Lichtes der SHG (360 bis 390 nm) wurde über den gesamten Bereich der Wellenlänge bestätigt.
Wie in Fig. 5 gezeigt wurde ein Kristall aus LBO (LiB3O5) 15 mit Licht von einem gepulsten YAG-Laser (Wellenlänge 1,064 nm, ungefähr 3 mJ, Pulsbreite 12 ns) bestrahlt, um zweite harmonische Wellen (Wellenlänge 532 nm, ungefähr 1.5 mm) zu erzeugen, während der Kristall 10 mit den zweiten harmonischen Wellen (einfallender Strahldurchmesser ungefähr 1.5 mm) in der gleichen optischen Achse bestrahlt wurde. Die Kristallorientierung wurde geändert während das emittierte Licht durch ein Prisma 17 getrennt und auf ein Fluoreszenzpapier 18 belichtet wurde, um die Erzeugung der Summenfrequenzbildung (SFG) sichtbar zumachen. Die Erzeugung von ultraviolettem Licht (YAG dritte harmonische Welle bei 355 nm) wurde bei einer speziellen Kristallorientierung beobachtet.
Dieser Kristall wurde versuchsweise mit gepulsten vierten harmonischen Wellen von einem YAG-Laser (Wellenlänge von 266 nm, 1 kHz, 1 mJ) mit einem Durchmesser von ungefähr 0.6 mm bestrahlt. Nach einer Stunde Bestrahlung wurde kein Änderung am Kristall beobachtet, und kein bemerkenswerter Anstieg der Temperatur wurde an einer Seitenfläche von dem Kristall registriert. Zum Vergleich wurde ein Kristall aus BBO dem gleichen Versuch ausgesetzt, und ein Anstieg der Temperatur von 10°C oder mehr wurde nach 10 Minuten registriert. Deshalb wird angenommen, daß dieser Kristall überlegene Eigenschaften bis zu höheren Leistungsabgaben im Vergleich zu dem Kristall aus BBO besitzt.
Ein anderer Teil des Kristalls wurde bis auf eine Dicke von ungefähr 0.3 mm poliert und ultraviolette Transmissioneigenschaften wurden mit einem Vakuum-Ultraviolett- Spektrometer gemessen. Wie in Fig. 6 gezeigt weist dieser Kristall eine exzellente Transmissionseigenschaften bis hinunter zu 200 nm oder weniger auf.
Nachdem der Kristall in einem Raum (Temperatur zwischen 20 und 30°C, Feuchtigkeit zwischen 40 und 80%) für drei Wochen gelagert wurde, konnten keine Veränderungen, wie zum Beispiel Trübung, beobachtet werden. Dementsprechend wird angenommen, daß dieser Kristall eine Naßbeständigkeit besitzt, die vergleichbar mit der von Kristallen aus LB4 ist. In den Schnitt- und Polierstufen, ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen zu gebrauchen, erfolgte kein Zerfließen und Rißbildung, und exzellente mechanische Eigenschaften wurden beobachtet.
BEISPIEL 2
960 g von Rubidiumcarbonat (Rb2CO3), 300 g von Lithiumcarbonat (Li2CO3) und 1,160 g von Boroxid (B2O3) wurden gemischt, bei 650°C gesintert und in einem Schmelztiegel aus Platin (Durchmesser 100 mm, Höhe ungefähr 100 mm) geschmolzen. Die berechnete Zusammensetzung der Schmelze war ungefähr Li : Rb : B = 0.49 : 0.51 : 2.03 in molaren Verhältnissen. Unter Verwendung eines Keimkristalls, der durch Zerschneiden eines gezüchteten Kristalls hergestellt wurde, welcher seinerseits mittels eines polykristallinen Keimkristalls erzeugt wurde, wurde ein Einkristall mit dem Czochralski-Verfahren gezüchtet. Die Rotationsrate des Keimkristalles war 40 Umdrehungen pro Minute und die Zugrate war 0.2 mm pro Stunde.
Auf diese Weise wurde ein durchsichtiger Einkristall, wie in Fig. 7 gezeigt, hergestellt. Ein Teil des Kristalls wurde abgeschnitten und einer Strukturuntersuchung mit einem Instrument zur Strukturanalyse von Einkristallen (Rigaku AFC-5R) unterworfen. Die Ergebnisse der Strukturuntersuchung werden in Fig. 2 und Tabelle 2 gezeigt. Außerdem wird das Ergebnis der chemischen Analyse eines Teils des Kristalls in Tabelle 3 aufgeführt.
Tabelle 2
Ergebnisse der Strukturuntersuchung des Kristalls aus dem Beispiel 2
Ein Teil (Kristallorientierung unbekannt, Dicke ungefähr 2 mm, Durchmesser ungefähr 20 mm) des sich ergebenden Kristalls wurde poliert und den gleichen Experimenten ausgesetzt wie in dem BEISPIEL 1. Eine Bedingung zur Erzeugung von zweitem harmonischen Licht (360 bis 390 nm) über den gesamten Wellenlängenbereich von 720 bis 780 nm wurde unter Verwendung eines gepulsten Titan-Saphir-Lasers bestätigt.
Ein anderer Teil des Kristalls wurde bis auf eine Dicke von ungefähr 0.3 mm poliert, und die ultravioletten Transmissionseigenschaften mit einem Vakuum-Ultraviolett- Spektrometer gemessen. Wie in Fig. 8 gezeigt weist dieser Kristall exzellente Transmissionseigenschaften bis hinunter zu 200 nm oder weniger auf.
Nachdem der Kristall in einem Raum (Temperatur zwischen 20 und 30°C, Feuchtigkeit zwischen 40 und 80%) für drei Wochen gelagert wurde, konnten keine Veränderungen, wie zum Beispiel Trübung, beobachtet werden. Dementsprechend wird angenommen, daß dieser Kristall eine Naßbeständigkeit besitzt, die vergleichbar mit der von Kristallen aus LB4 ist. In den Schnitt- und Polierstufen, ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen zu gebrauchen, erfolgte kein Zerfließen und Rißbildung, und exzellente mechanische Eigenschaften wurden beobachtet.
Tabelle 3
Ergebnisse der chemischen Analyse der Kristalle aus den Beispielen 1 und 2
BEISPIEL 3
80 g von Rubidiumcarbonat (Rb2CO3), 120 g von Caesiumcarbonat (Cs2CO3), 50 g von Lithiumcarbonat (Li2CO3) und 200 g von Boroxid (B2O3) wurden gemischt, bei 550°C gesintert und in einem Schmelztiegel aus Platin (Durchmesser 40 mm, Höhe ungefähr 60 mm) geschmolzen. Die berechnete Zusammensetzung der Schmelze war ungefähr Li : Rb : Cs : B = 0.97 : 0.5 : 0.53 : 2.06 in molaren Verhältnissen. Ein Einkristall wurde unter Verwendung eines Teils des Kristalls von BEISPIEL 2 als Keimkristall gezüchtet. Die Rotationsrate des Keimkristalls war 15 Umdrehungen pro Minute und die Zugrate war 0.1 mm pro Stunde. Eine Photographie des resultierenden Einkristalls ist in Fig. 9 abgebildet. Wie Fig. 9 zeigt hat der resultierende Kristall ein transparentes Teilstück, und dieser Teil wurde abgeschnitten.
Die Zusammensetzung des resultierenden Kristalls ist in Tabelle 4 zusammengestellt. Der transparente Teil wurde pulverisiert, und das Pulver wurde mit gepulstem YAG Laserlicht (Wellenlänge von 1,064 nm, Durchmesser des Strahls betrug 1 mm, 2 mJ, 10 ns) bestrahlt, und es wurde die Erzeugung von grünem Licht, welches heller als das von den Kristallen aus den BEISPIELEN 1 und 2 war, beobachtet.
BEISPIELE 4 bis 6
Um Einkristalle aus Borat herzustellen, die durch die chemische Formel Li1.5-aCs0.5-bXa+bB4O7 repräsentiert sind, wurde ein Salz ausgewählt aus Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat und Rubidiumcarbonat; Lithiumcarbonat; Caesiumcarbonat und Boroxid ausgewogen, gemischt und bei 600°C gesintert, um eine Zusammensetzung zu erreichen (in Gewichtsverhältnissen), bei der X Na (BEISPIEL 4), K (BEISPIEL 5) oder Rb (BEISPIEL 6) war, der Index a entweder 1.0 (BEISPIEL 4), 0.3 (BEISPIEL 5) oder 0.5 (BEISPIEL 6) betrug und der Index b entweder 0 (BEISPIEL 4), 0.2 (BEISPIEL 5) oder 0.1 (BEISPIEL 6) war.
VERGLEICHENDES BEISPIEL 1
Um einen Einkristall aus Borat herzustellen, der durch die chemische Formel Li1.6Cs0.4B4O7 repräsentiert ist, wurden Lithiumcarbonat, Cäsiumcarbonat, und Boroxid ausgewogen, um eine Zusammensetzung (in Gewichtsverhältnissen) entsprechend Tabelle 4 zu erreichen, wurden gemischt und bei 600°C gesintert.
VERGLEICHENDES BEISPIEL 2
Um einen Einkristall aus Borat herzustellen, der durch die chemische Formel Li0.5CsNa0.5B4O7 repräsentiert ist, wurde Natriumcarbonat, Lithiumcarbonat, Cäsiumcarbonat, und Boroxid ausgewogen, um eine Zusammensetzung (in Gewichtsverhältnissen) entsprechend Tabelle 4 zu erreichen, wurden gemischt und bei 600°C gesintert.
VERGLEICHENDE AUSWERTUNG
Gesinterte Preßlinge aus den BEISPIELEN 4 bis 6 und den VERGLEICHENDEN BEISPIELEN 1 und 2 wurden mit YAG Laserlicht (Wellenlänge von 1,064 nm) bestrahlt, und die Erzeugung des zweiten harmonischen Lichtes (532 nm) aus den gesinterten Preßlingen wurde visuell beobachtet. Jeder der Kristalle wurde der Umgebungsluft für 2 Wochen ausgesetzt. Zerfließen der resultierenden gesinterten Preßlinge wurde durch die Änderung des Zustandes ausgewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengestellt. In der Spalte SHG Intensität der Tabelle 4 bedeutet "AA" eine stärkere Intensität als die von LB4 (im wesentlichen gleich der aus den BEISPIELEN 1 und 2), und "B" steht für eine im wesentlichen vergleichbare Intensität wie die von LB4. In der Spalte Zerfließen der Tabelle 4 bedeutet "A" keine sichtbare Änderung, "B" steht für Oberflächentrübung und "C" verweist auf Änderungen in der Form.
Tabelle 4
Inhalt der Kristalle aus den BEISPIELEN 4 bis 6 und den VERGLEICHENDEN BEISPIELEN 1 und 2
Industrielle Anwendungsmöglichkeit
Wie oben beschrieben hat der Einkristall aus Borat der vorliegenden Erfindung eine neuartige Kristallstruktur, die keine Zentralsymmetrie hat und die transparent über einen großen Bereich vom ultraviolettem Spektralbereich bis zum infraroten Spektralbereich ist. Wird dieser Kristall als Kristall zur Umwandlung für Lichtwellenlängen eingesetzt so kann der Kristall die Wellenlänge eines Laserlichtes in einem chemisch und mechanisch stabilen Zustand umwandeln. Wird ultraviolettes Licht erzeugt, so zeigt dieser Kristall überlegene optische Eigenschaften im Vergleich zu konventionellen Kristallen.
Da ein ultravioletter Laser unter Verwendung des Kristalls der vorliegenden Erfindung ultraviolettes Licht mit hoher Wiederholungsrate erzeugen kann, kann eine Laservorrichtung für Verarbeitungsprozesse unter Verwendung dieses Lichtes Laserverarbeitung wesentlich effizienter als konventionelle Vorrichtungen ausführen.
Da der Kristall der vorliegenden Erfindung Naßbeständigkeit besitzt wird der Kristall nicht zerfließen sobald er der Umgebungsluft ausgesetzt ist. Dementsprechend kann der Kristall vorzugsweise nicht nur als Material zur Umwandlung von Lichtwellenlängen im ultravioletten Spektralbereich sondern aufgrund seiner Kristallstruktur auch als piezoelektrisches Material und pyroelektrisches Material eingesetzt werden.

Claims (15)

1. Ein Einkristall aus Borat, der durch die chemische Formel (A2O).(B2O3)x repräsentiert ist und der ein zu der Raumgruppe P212121 gehörender orthorombischer Kristall ist, wobei A zwei Elemente beinhaltet, die aus der Gruppe bestehend aus Li, Na, K, Rb und Cs ausgewählt sind und 1.5 < x < 2.5.
2. Ein Einkristall aus Borat gemäß Anspruch 1, wobei der Einkristall aus Borat durch die chemische Formel (LiK1-yO1-y/2).(B2O3)x mit -0.3 < y < 0.3 repräsentiert ist.
3. Ein Einkristall aus Borat gemäß Anspruch 1, wobei der Einkristall aus Borat durch die chemische Formel (LiRb1-yO1-y/2).(B2O3)x mit -0.3 < y < 0.3 repräsentiert ist.
4. Ein Einkristall aus Borat als Kristall zur Umwandlung von Lichtwellenlängen, der durch die chemische Formel Li1.5-aCs0.5-bXa+bB4O7 repräsentiert ist, wobei X Rb, K oder Na ist, 0 ≦ a < 1.5 und 0 ≦ b < 0.5.
5. Ein Verfahren zur Züchtung eines Einkristalls aus Borat, welches beinhaltet: das Auswiegen und Schmelzen einer festgelegten Menge von zwei Boraten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Li, Na, K, Rb und Cs, oder festgelegte Mengen von einem Borat und einem Carbonat, ausgewählt aus der genannten Gruppe, zusammen mit einer festgelegten Menge an Boroxid und das Züchten eines orthorombischen Kristalles aus der Schmelze, der durch die chemische Formel (A2O).(B2O3)x repräsentiert ist und zu der Raumgruppe P212121 gehört, wobei A zwei Elemente beinhaltet, die aus der Gruppe bestehend aus Li, Na, K, Rb und Cs ausgewählt sind, und 1.5 < x < 2.5.
6. Ein Verfahren zur Züchtung eines Einkristalls aus Borat gemäß Anspruch 5, bei der festgelegte Mengen an Lithiumborat und Kaliumborat ausgewogen werden, eine festgelegte Menge Lithiumcarbonat oder Lithiumborat, eine festgelegte Menge an Kaliumborat oder Kaliumcarbonat und eine festgelegte Menge an Boroxid ausgewogen werden oder festgelegte Mengen an Lithiumcarbonat, Kaliumcarbonat und Boroxid ausgewogen werden; und der Einkristall aus Borat, repräsentiert durch die chemische Formel (LiK1-yO1-y/2).(B2O3)x mit -0.3 < y < 0.3, aus der Schmelze gezüchtet wird.
7. Ein Verfahren zur Züchtung eines Einkristall aus Borat gemäß Anspruch 5, bei der festgelegte Mengen an Lithiumborat und Rubidiumborat ausgewogen werden, eine festgelegte Menge Lithiumcarbonat oder Lithiumborat, eine festgelegte Menge an Rubidiumborat oder Rubidiumcarbonat und eine festgelegte Menge an Boroxid ausgewogen werden oder festgelegte Mengen an Lithiumcarbonat, Rubidiumcarbonat und Boroxid ausgewogen werden; und der Einkristall aus Borat, repräsentiert durch die chemische Formel (LiRb1-yO1-y/2).(B2O3)x mit -0.3 < y < 0.3, aus der Schmelze gezüchtet wird.
8. Ein Verfahren zur Züchtung eines Einkristall aus Borat, welches beinhaltet: das Auswiegen und Schmelzen einer festgelegten Menge von Lithiumcarbonat oder Lithiumborat, eine festgelegte Menge an Cäsiumcarbonat, eine festgelegte Menge an Rubidiumcarbonat, Kaliumcarbonat oder Natriumcarbonat und eine festgelegte Menge an Boroxid; und das Züchten eines Kristalls, der Lichtwellenlängen umwandelt, repräsentiert durch die chemische Formel Li1.5-aCs0.5-bXa+bB4O7, wobei X Rb, K oder Na ist, 0 ≦ a < 1.5 und 0 ≦ b < 0.5.
9. Ein Laservorrichtung die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Einkristall aus Borat, der durch die chemische Formel (A2O).(B2O3)x repräsentiert ist und ein zu der Raumgruppe P212121 gehörender orthorombischer Kristall ist, in einem Lichtweg eines von einem Lasermedium generierten Laserlichtes vorgesehen wird, und der Einkristall aus Borat eine Umwandlung von Lichtwellenlängen erzeugt; wobei A zwei Elemente beinhaltet, die aus der Gruppe bestehend aus Li, Na, K, Rb und Cs ausgewählt sind, und 1.5 < x < 2.5.
10. Eine Laservorrichtung gemäß Anspruch 9, bei welcher der Einkristall aus Borat ein Kristall zur Umwandlung von Lichtwellenlängen ist repräsentiert durch die chemische Formel (LiK1-yO1-y/2).(B2O3)x mit -0.3 < y < 0.3.
11. Eine Laservorrichtung gemäß Anspruch 9, bei welcher der Einkristall aus Borat ein Kristall zur Umwandlung von Lichtwellenlängen ist, repräsentiert durch die chemische Formel (LiRb1-yO1-y/2).(B2O3)x mit -0.3 < y < 0.3.
12. Eine Laservorrichtung gemäß der Ansprüche 9 bis 11, bei welcher der Einkristall aus Borat in einem Lichtweg eines von einem Lasermedium generierten Laserlichtes vorgesehen wird, derart daß der Einkristall aus Borat ultraviolettes Licht emittiert.
13. Eine Laservorrichtung gemäß Anspruch 11, bei welcher der Einkristall aus Borat gepulstes ultraviolettes Licht von 1 kHz oder mehr erzeugt.
14. Ein Verarbeitungsapparat, der eine Laservorrichtung gemäß Anspruch 13 verwendet.
15. Eine Laservorrichtung, die einen Einkristall aus Borat repräsentiert durch die chemische Formel Li1.5-aCs0.5-bXa+bB4O7 umfasst, der in einem Lichtweg eines von einem Lasermedium generierten Laserlichtes vorgesehen ist, wobei der Einkristall aus Borat eine Umwandlung von Lichtwellenlängen erzeugt, wobei X Rb, K oder Na ist, 0 ≦ a < 1.5 und 0 ≦ b < 0.5.
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