JP2000199881A - レ―ザ装置の電気光学結晶及びその製造方法 - Google Patents
レ―ザ装置の電気光学結晶及びその製造方法Info
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- JP2000199881A JP2000199881A JP11001904A JP190499A JP2000199881A JP 2000199881 A JP2000199881 A JP 2000199881A JP 11001904 A JP11001904 A JP 11001904A JP 190499 A JP190499 A JP 190499A JP 2000199881 A JP2000199881 A JP 2000199881A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】長時間にわたってレーザビームのプロファイル
や透過波面等の透過ビーム特性が安定なレーザの電気光
学結晶及びその製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】本発明は、レーザ光の入射光学系１２、出
射光学系１６、及び電圧印加手段１８，１９を備えるレ
ーザ装置の電気光学結晶１３の主成分がタンタル酸リチ
ウム（ＬｉＴａＯ3 ）又はニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ
Ｏ3 ）であり、それに微量成分として酸化マグネシウム
（ＭｇＯ）を含む単結晶からなるレーザ装置の電気光学
結晶である。またその製造方法は、結晶用の原材料をる
つぼ内に収容してこれを溶融させ、種結晶を用いてるつ
ぼから引き上げて単結晶を育成させる工程でるつぼ内へ
不活性ガスをフローしこのるつぼ内の雰囲気から酸素を
除去しながら単結晶の育成を行なう、或いはまた、るつ
ぼから引き上げた単結晶に電圧を印加しながら少なくと
も１回以上アニール処理を行なう工程を備えることを特
徴とする。
や透過波面等の透過ビーム特性が安定なレーザの電気光
学結晶及びその製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】本発明は、レーザ光の入射光学系１２、出
射光学系１６、及び電圧印加手段１８，１９を備えるレ
ーザ装置の電気光学結晶１３の主成分がタンタル酸リチ
ウム（ＬｉＴａＯ3 ）又はニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ
Ｏ3 ）であり、それに微量成分として酸化マグネシウム
（ＭｇＯ）を含む単結晶からなるレーザ装置の電気光学
結晶である。またその製造方法は、結晶用の原材料をる
つぼ内に収容してこれを溶融させ、種結晶を用いてるつ
ぼから引き上げて単結晶を育成させる工程でるつぼ内へ
不活性ガスをフローしこのるつぼ内の雰囲気から酸素を
除去しながら単結晶の育成を行なう、或いはまた、るつ
ぼから引き上げた単結晶に電圧を印加しながら少なくと
も１回以上アニール処理を行なう工程を備えることを特
徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、色素レーザ光の周
波数変調装置を含むようなレーザ装置の電気光学結晶
（ＥＯ結晶）及びその製造方法に関する。
波数変調装置を含むようなレーザ装置の電気光学結晶
（ＥＯ結晶）及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば色素レーザ装置では、レーザ発振
器と色素レーザ増幅器との間に設けられたレーザ光周波
数変調装置により、周波数の変調を行なう場合がある。
このようなＥＯ（電気光学）効果によるレーザ光の周波
数変調を行うためには、電気光学効果を示すＥＯ結晶
に、レーザ光を導光する光学系を用いてレーザ光を入射
し、この時、同時にＥＯ結晶を挟んで設けられた２つの
電極によりＥＯ結晶に変調用の電界をかけることで、入
射されたレーザ光にレーザ光周波数変調を与え、スペク
トル幅を拡張した出射レーザ光を得る。
器と色素レーザ増幅器との間に設けられたレーザ光周波
数変調装置により、周波数の変調を行なう場合がある。
このようなＥＯ（電気光学）効果によるレーザ光の周波
数変調を行うためには、電気光学効果を示すＥＯ結晶
に、レーザ光を導光する光学系を用いてレーザ光を入射
し、この時、同時にＥＯ結晶を挟んで設けられた２つの
電極によりＥＯ結晶に変調用の電界をかけることで、入
射されたレーザ光にレーザ光周波数変調を与え、スペク
トル幅を拡張した出射レーザ光を得る。
【０００３】このようなレーザ装置に使用されるＥＯ結
晶は、一般にチョクラルスキー法と呼ばれる単結晶引き
上げ方法を用いて育成される。この方法では、るつぼ内
に結晶用の原材料を入れて加熱溶融させ、これに種結晶
を降下させ、溶融した原材料を引き上げることにより単
結晶が育成される。
晶は、一般にチョクラルスキー法と呼ばれる単結晶引き
上げ方法を用いて育成される。この方法では、るつぼ内
に結晶用の原材料を入れて加熱溶融させ、これに種結晶
を降下させ、溶融した原材料を引き上げることにより単
結晶が育成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような従来一般的
に知られるＥＯ結晶に電圧を印加してレーザ光を入射さ
せると、そのＥＯ結晶内のレーザ光の透過ビームが変化
したり、長い時間強いレーザ光を照射するとビームプロ
ファイルや波面が乱れてくる場合がある。これは、フォ
トリフラクティブ効果に起因した現象と推測されてい
る。
に知られるＥＯ結晶に電圧を印加してレーザ光を入射さ
せると、そのＥＯ結晶内のレーザ光の透過ビームが変化
したり、長い時間強いレーザ光を照射するとビームプロ
ファイルや波面が乱れてくる場合がある。これは、フォ
トリフラクティブ効果に起因した現象と推測されてい
る。
【０００５】このようなことから、例えばるつぼ内にア
ルゴン（Ａｒ）ガスと酸素（Ｏ2 ）ガスを一緒にフロー
する方法、また、原材料に、各元素について１０ｐｐｍ
又は１ｐｐｍ程度以上の不純物が含まれたものを用いる
方法などが提案されているが、十分な効果は得られてい
ない。
ルゴン（Ａｒ）ガスと酸素（Ｏ2 ）ガスを一緒にフロー
する方法、また、原材料に、各元素について１０ｐｐｍ
又は１ｐｐｍ程度以上の不純物が含まれたものを用いる
方法などが提案されているが、十分な効果は得られてい
ない。
【０００６】また、結晶の育成歪みを除去するために大
気中でアニール処理を行なう方法等が提案されている。
しかしながら、これもフォトリフラクティブ効果に起因
した現象を十分に抑制することはできなかった。
気中でアニール処理を行なう方法等が提案されている。
しかしながら、これもフォトリフラクティブ効果に起因
した現象を十分に抑制することはできなかった。
【０００７】また、育成時の雰囲気に酸素が混入してい
ない場合、結晶が黒色化するが、上述のようなアニール
処理ではこれを十分に透明化することができず、比較的
短時間に光透過率の低いＥＯ結晶となってしまう場合が
あった。
ない場合、結晶が黒色化するが、上述のようなアニール
処理ではこれを十分に透明化することができず、比較的
短時間に光透過率の低いＥＯ結晶となってしまう場合が
あった。
【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、長時間にわたってレーザビームのプロファイルや透
過波面等の透過ビーム特性が安定なレーザ装置の電気光
学結晶及びその製造方法を提供することを目的とする。
で、長時間にわたってレーザビームのプロファイルや透
過波面等の透過ビーム特性が安定なレーザ装置の電気光
学結晶及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ光の入
射光学系、出射光学系、及び電圧印加手段を備えるレー
ザ装置の電気光学結晶の主成分がタンタル酸リチウム又
はニオブ酸リチウムであり、それに微量成分として酸化
マグネシウムを含む単結晶からなるレーザ装置の電気光
学結晶である。
射光学系、出射光学系、及び電圧印加手段を備えるレー
ザ装置の電気光学結晶の主成分がタンタル酸リチウム又
はニオブ酸リチウムであり、それに微量成分として酸化
マグネシウムを含む単結晶からなるレーザ装置の電気光
学結晶である。
【００１０】また、関連した本発明は、電気光学結晶用
の主成分としてタンタル酸リチウム又はニオブ酸リチウ
ム、若しくはそれに微量成分として酸化マグネシウムを
含む原材料をるつぼ内に収容してこれを溶融させ、種結
晶を用いてるつぼから引き上げて単結晶を育成させる工
程を有し、この引き上げ時にるつぼ内へ不活性ガスをフ
ローしてこのるつぼ内の雰囲気から酸素を除去しながら
単結晶の育成を行なうレーザ装置の電気光学結晶の製造
方法である。
の主成分としてタンタル酸リチウム又はニオブ酸リチウ
ム、若しくはそれに微量成分として酸化マグネシウムを
含む原材料をるつぼ内に収容してこれを溶融させ、種結
晶を用いてるつぼから引き上げて単結晶を育成させる工
程を有し、この引き上げ時にるつぼ内へ不活性ガスをフ
ローしてこのるつぼ内の雰囲気から酸素を除去しながら
単結晶の育成を行なうレーザ装置の電気光学結晶の製造
方法である。
【００１１】さらに他の関連した本発明は、主成分がタ
ンタル酸リチウム又はニオブ酸リチウムであり、若しく
はそれに微量成分として酸化マグネシウムを含む単結晶
原料をるつぼ内に収容し、この単結晶原料を溶融させ、
種結晶を用いてるつぼから引き上げ、単結晶を育成させ
る工程、及びこのるつぼから引き上げた単結晶に電圧を
印加しながら少なくとも１回以上アニール処理を行なう
工程を具備するレーザ装置の電気光学結晶の製造方法で
ある。
ンタル酸リチウム又はニオブ酸リチウムであり、若しく
はそれに微量成分として酸化マグネシウムを含む単結晶
原料をるつぼ内に収容し、この単結晶原料を溶融させ、
種結晶を用いてるつぼから引き上げ、単結晶を育成させ
る工程、及びこのるつぼから引き上げた単結晶に電圧を
印加しながら少なくとも１回以上アニール処理を行なう
工程を具備するレーザ装置の電気光学結晶の製造方法で
ある。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明によるＥＯ結晶を適用した
色素レーザ（ＤＬ）装置の例を図１及び図２に示す。図
１は、本発明にかかるレーザ装置の構成を表わすブロッ
ク図である。図１に示すように、このレーザ装置には、
色素レーザ（ＤＬ）発振器１１と、このＤＬ発振器から
のレーザ光を電気光学ＥＯ結晶に導光するためのＥＯ入
射光学系１２と、このＥＯ入射光学系からのレーザ光が
入射するＥＯ結晶及びレーザ光入射時にＥＯ結晶に電圧
をかけてレーザ光の周波数変調を行なうためのＥＯドラ
イバー１４を有するレーザ光変調装置１５と、ＥＯ結晶
からの出射レーザ光を導光するＥＯ出射光学系１６と、
ＥＯ出射光学系からのレーザ光を増幅するための色素レ
ーザ（ＤＬ）増幅器１７とを備えている。
色素レーザ（ＤＬ）装置の例を図１及び図２に示す。図
１は、本発明にかかるレーザ装置の構成を表わすブロッ
ク図である。図１に示すように、このレーザ装置には、
色素レーザ（ＤＬ）発振器１１と、このＤＬ発振器から
のレーザ光を電気光学ＥＯ結晶に導光するためのＥＯ入
射光学系１２と、このＥＯ入射光学系からのレーザ光が
入射するＥＯ結晶及びレーザ光入射時にＥＯ結晶に電圧
をかけてレーザ光の周波数変調を行なうためのＥＯドラ
イバー１４を有するレーザ光変調装置１５と、ＥＯ結晶
からの出射レーザ光を導光するＥＯ出射光学系１６と、
ＥＯ出射光学系からのレーザ光を増幅するための色素レ
ーザ（ＤＬ）増幅器１７とを備えている。
【００１３】このＥＯ結晶を含むレーザ光変調装置１５
は、図２に示すように、ＥＯドライバーの一部であり且
つＥＯ結晶保持台を兼ねる接地側下部電極１８の上に、
ＥＯ結晶１３が設置されている。ＥＯ結晶１３の上面に
は、高電圧側の銀（Ａｇ）電極１９が焼結により形成さ
れ、これに電圧供給用の粘着性金属テープ２０が貼り付
けられている。これによって、ＥＯ結晶１３にこれを挟
む一対の電極１８，１９から変調用電圧を印加するよう
になっている。
は、図２に示すように、ＥＯドライバーの一部であり且
つＥＯ結晶保持台を兼ねる接地側下部電極１８の上に、
ＥＯ結晶１３が設置されている。ＥＯ結晶１３の上面に
は、高電圧側の銀（Ａｇ）電極１９が焼結により形成さ
れ、これに電圧供給用の粘着性金属テープ２０が貼り付
けられている。これによって、ＥＯ結晶１３にこれを挟
む一対の電極１８，１９から変調用電圧を印加するよう
になっている。
【００１４】さらに、ＥＯ結晶１３の側面１３ａには、
ＤＬ発振器からのレーザ光を入射させるＥＯ入射光学系
１２、及びＥＯ出射光学系１６が光学的に接続されてい
る。このようなレーザ装置によりレーザ光変調を行な
い、その出射光を観察した。本発明のＥＯ結晶は、レー
ザ光の良好な透過ビーム特性を有し且つ長時間にわたる
連続使用でもその特性の劣化はほとんど認められなかっ
た。
ＤＬ発振器からのレーザ光を入射させるＥＯ入射光学系
１２、及びＥＯ出射光学系１６が光学的に接続されてい
る。このようなレーザ装置によりレーザ光変調を行な
い、その出射光を観察した。本発明のＥＯ結晶は、レー
ザ光の良好な透過ビーム特性を有し且つ長時間にわたる
連続使用でもその特性の劣化はほとんど認められなかっ
た。
【００１５】さて、本発明者は、電気光学結晶における
フォトリフラクティブ効果に起因する悪影響を低減すべ
く鋭意研究を行なった。フォトリフラクティブ効果に起
因した長時間レーザビーム特性の変化は、例えばＥＯ結
晶内に含まれる不所望な金属系不純物イオン量及び結晶
内の酸素欠陥量や散乱体量等の物理量に相関があると推
測される。
フォトリフラクティブ効果に起因する悪影響を低減すべ
く鋭意研究を行なった。フォトリフラクティブ効果に起
因した長時間レーザビーム特性の変化は、例えばＥＯ結
晶内に含まれる不所望な金属系不純物イオン量及び結晶
内の酸素欠陥量や散乱体量等の物理量に相関があると推
測される。
【００１６】上記物理量が無視できない量含まれるＥＯ
結晶に、強いレーザ光を照射すると、レーザ光の電界分
布によって不純物イオンが移動、偏在する。これによ
り、ＥＯ結晶内に屈折率分布を生じる。屈折率分布を生
じたＥＯ結晶内にレーザ光を入射すると、レーザ光の局
所的な強度増加または低下を生じ、屈折率分布の発生を
加速する。また、結晶内の酸素欠陥や散乱体も前記屈折
率分布の発生を加速する傾向があると考えられる。これ
らによって、例えば透過ビームの拡散、あるいはビーム
プロファイルの変化等の透過ビーム特性の悪化が起こる
ものと考えられる。
結晶に、強いレーザ光を照射すると、レーザ光の電界分
布によって不純物イオンが移動、偏在する。これによ
り、ＥＯ結晶内に屈折率分布を生じる。屈折率分布を生
じたＥＯ結晶内にレーザ光を入射すると、レーザ光の局
所的な強度増加または低下を生じ、屈折率分布の発生を
加速する。また、結晶内の酸素欠陥や散乱体も前記屈折
率分布の発生を加速する傾向があると考えられる。これ
らによって、例えば透過ビームの拡散、あるいはビーム
プロファイルの変化等の透過ビーム特性の悪化が起こる
ものと考えられる。
【００１７】そこで、本発明者は、これらの現象の発生
を抑制するために、まず、ＥＯ結晶の育成雰囲気に酸素
を全く又はほとんど混入させないことにより、不要な酸
素欠陥を抑制することを試みた。
を抑制するために、まず、ＥＯ結晶の育成雰囲気に酸素
を全く又はほとんど混入させないことにより、不要な酸
素欠陥を抑制することを試みた。
【００１８】本発明のレーザ装置のＥＯ結晶は、主成分
がタンタル酸リチウム又はニオブ酸リチウムであり、若
しくはそれに微量成分として酸化マグネシウムを含む単
結晶である。タンタル酸リチウムの一般式はＬｉＴａＯ
3 であり、ニオブ酸リチウムの一般式はＬｉＮｂＯ3 で
あり、酸化マグネシウムの一般式はＭｇＯである。以下
は主としてこのような一般式を用いて説明する。
がタンタル酸リチウム又はニオブ酸リチウムであり、若
しくはそれに微量成分として酸化マグネシウムを含む単
結晶である。タンタル酸リチウムの一般式はＬｉＴａＯ
3 であり、ニオブ酸リチウムの一般式はＬｉＮｂＯ3 で
あり、酸化マグネシウムの一般式はＭｇＯである。以下
は主としてこのような一般式を用いて説明する。
【００１９】そして、本発明の主要部であるＥＯ結晶
は、主成分がＬｉＴａＯ3 又はＬｉＮｂＯ3 であり、若
しくはそれに微量成分としてＭｇＯを含む単結晶であ
る。この単結晶用の原材料をるつぼ内に収容し、この単
結晶原料を溶融させ、種結晶を用いてるつぼから引き上
げて単結晶を育成させる工程を有し、この引き上げ時に
るつぼ内へ不活性ガスをフローし、このるつぼ内の雰囲
気から酸素を除去しながら単結晶の育成を行なう。或い
はまた、るつぼから引き上げた単結晶に電圧を印加しな
がら少なくとも１回以上アニール処理を行なう工程を経
る。
は、主成分がＬｉＴａＯ3 又はＬｉＮｂＯ3 であり、若
しくはそれに微量成分としてＭｇＯを含む単結晶であ
る。この単結晶用の原材料をるつぼ内に収容し、この単
結晶原料を溶融させ、種結晶を用いてるつぼから引き上
げて単結晶を育成させる工程を有し、この引き上げ時に
るつぼ内へ不活性ガスをフローし、このるつぼ内の雰囲
気から酸素を除去しながら単結晶の育成を行なう。或い
はまた、るつぼから引き上げた単結晶に電圧を印加しな
がら少なくとも１回以上アニール処理を行なう工程を経
る。
【００２０】実施例１ 下記の原材料を用い、下記条件で本発明に係る電気光学
結晶を得た。 原材料：（１）炭酸リチウム（Ｌｉ2 ＣＯ3 ） 純度は９９．９９％以上（含有不純物量仕様は最大でも
１元素について０．２〜２ｐｐｍ以下）。 （２）酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ） 純度は９９．９９％以上（含有不純物量仕様は最大で１
元素について１〜５ｐｐｍ以下）。
結晶を得た。 原材料：（１）炭酸リチウム（Ｌｉ2 ＣＯ3 ） 純度は９９．９９％以上（含有不純物量仕様は最大でも
１元素について０．２〜２ｐｐｍ以下）。 （２）酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ） 純度は９９．９９％以上（含有不純物量仕様は最大で１
元素について１〜５ｐｐｍ以下）。
【００２１】なお、Ｌｉ2 ＣＯ3 とＴａ2 Ｏ5 とのモル
比は約１：１の割合。
比は約１：１の割合。
【００２２】結晶育成条件： （ａ）育成雰囲気はアルゴン（Ａｒ）ガスフロー（酸素
０％）。
０％）。
【００２３】（ｂ）アニール雰囲気は酸素（Ｏ2 ）ガス
フロー。
フロー。
【００２４】（ｃ）アニール回数は１２００℃，３０時
間×２回。
間×２回。
【００２５】これによって、Ｌｉ2 ＣＯ3 ＋ Ｔａ2
Ｏ5 → ＬｉＴａＯ3 ＋ ＣＯ 2 により、ＬｉＴ
ａＯ3 のＥＯ結晶が得られる。
Ｏ5 → ＬｉＴａＯ3 ＋ ＣＯ 2 により、ＬｉＴ
ａＯ3 のＥＯ結晶が得られる。
【００２６】この実施例１により得られたＥＯ結晶を図
１及び図２に示すレーザ装置に適用し、レーザ光変調を
行なった。まず、ＥＯ結晶へ電極方向に偏光した光を入
射する。この時、結晶へ変調電圧を印加することで生じ
るポッケルス効果によって、入射レーザ光の波長（周波
数）が変調される。そしてＥＯ結晶からの出射レーザ光
をＤＬ増幅器へ導光する。
１及び図２に示すレーザ装置に適用し、レーザ光変調を
行なった。まず、ＥＯ結晶へ電極方向に偏光した光を入
射する。この時、結晶へ変調電圧を印加することで生じ
るポッケルス効果によって、入射レーザ光の波長（周波
数）が変調される。そしてＥＯ結晶からの出射レーザ光
をＤＬ増幅器へ導光する。
【００２７】この例では、ＥＯ結晶を透過したレーザ光
は、ビームプロファイルや透過波面を電圧印加の有無に
関わらず良好に増幅器へ導光され、出力された。また、
長時間連続で運転しても、ＥＯ結晶内に屈折率分布や回
折格子がほとんど生じず、透過ビーム特性が変化または
悪化することはほとんど認められなかった。
は、ビームプロファイルや透過波面を電圧印加の有無に
関わらず良好に増幅器へ導光され、出力された。また、
長時間連続で運転しても、ＥＯ結晶内に屈折率分布や回
折格子がほとんど生じず、透過ビーム特性が変化または
悪化することはほとんど認められなかった。
【００２８】実施例２ 実施例１における原材料である酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ
5 ）に代えて酸化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）を用いた。その
純度は同じく９９．９９％以上（含有不純物量仕様は最
大で１元素について１〜５ｐｐｍ以下）である。なお、
Ｌｉ2 ＣＯ3 とＮｂ2 Ｏ5 とのモル比は約１：１の割合
である。他は実施例１と同様の条件で製造した。
5 ）に代えて酸化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）を用いた。その
純度は同じく９９．９９％以上（含有不純物量仕様は最
大で１元素について１〜５ｐｐｍ以下）である。なお、
Ｌｉ2 ＣＯ3 とＮｂ2 Ｏ5 とのモル比は約１：１の割合
である。他は実施例１と同様の条件で製造した。
【００２９】この実施例２により得られたＥＯ結晶を使
用したレーザ変調装置によれば、やはり上記と同様の良
好な特性が得られた。
用したレーザ変調装置によれば、やはり上記と同様の良
好な特性が得られた。
【００３０】実施例３ 原材料は実施例１と同様であり、結晶育成条件は次の通
りとした。
りとした。
【００３１】（ａ）育成雰囲気はアルゴン（Ａｒ）ガス
フロー（酸素０％）。
フロー（酸素０％）。
【００３２】（ｂ）アニール雰囲気は酸素（Ｏ2 ）ガス
フローで、その間に結晶に電圧を印加（約５Ｖ／ｃ
ｍ）。
フローで、その間に結晶に電圧を印加（約５Ｖ／ｃ
ｍ）。
【００３３】（ｃ）アニール回数は３０時間×２回。
【００３４】（ｄ）ポーリング条件は電界強度が５Ｖ／
ｃｍ，電流密度が３０μＡ／ｃｍ 2 。
ｃｍ，電流密度が３０μＡ／ｃｍ 2 。
【００３５】この実施例３により得られたＥＯ結晶を使
用したレーザ変調装置によれば、やはり上記と同様に結
晶を透過したレーザ光はそのビームプロファイルや透過
波面を電圧印加の有無に関わらず良好に増幅器へ導光さ
れ、出力された。また、長時間連続で運転しても、結晶
内に屈折率分布や回折格子が生じず、透過ビーム特性が
変化または悪化することはほとんど認められなかった。
用したレーザ変調装置によれば、やはり上記と同様に結
晶を透過したレーザ光はそのビームプロファイルや透過
波面を電圧印加の有無に関わらず良好に増幅器へ導光さ
れ、出力された。また、長時間連続で運転しても、結晶
内に屈折率分布や回折格子が生じず、透過ビーム特性が
変化または悪化することはほとんど認められなかった。
【００３６】実施例４ 実施例３における原材料である酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ
5 ）に代えて酸化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）を用いた。その
純度は同じく９９．９９％以上（含有不純物量仕様は最
大で１元素について１〜５ｐｐｍ以下）である。他は実
施例３と同様の条件で製造した。この実施例４により得
られたＥＯ結晶を使用したレーザ変調装置によれば、や
はり上記と同様の良好な特性が得られた。
5 ）に代えて酸化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）を用いた。その
純度は同じく９９．９９％以上（含有不純物量仕様は最
大で１元素について１〜５ｐｐｍ以下）である。他は実
施例３と同様の条件で製造した。この実施例４により得
られたＥＯ結晶を使用したレーザ変調装置によれば、や
はり上記と同様の良好な特性が得られた。
【００３７】実施例５ 実施例１における原材料に、さらに酸化マグネシウム
（ＭｇＯ）を約４モル％含めた。ＭｇＯの純度は９９．
９９％以上（含有不純物量仕様は最大でも１元素につい
て１〜５ｐｐｍ以下）である。そして、実施例１条件で
ＥＯ結晶を育成した。それによって得られたＥＯ結晶を
使用したレーザ変調装置によれば、やはり上記と同様の
良好な特性が得られた。
（ＭｇＯ）を約４モル％含めた。ＭｇＯの純度は９９．
９９％以上（含有不純物量仕様は最大でも１元素につい
て１〜５ｐｐｍ以下）である。そして、実施例１条件で
ＥＯ結晶を育成した。それによって得られたＥＯ結晶を
使用したレーザ変調装置によれば、やはり上記と同様の
良好な特性が得られた。
【００３８】その他の実施例 実施例２乃至４に示した原材料に、酸化マグネシウム
（ＭｇＯ）を約０．１〜１０モル％追加し、各実施例の
製造条件と同様にしてＥＯ結晶を育成した。それらによ
って得られたＥＯ結晶を使用したレーザ変調装置によれ
ば、やはり上記と同様の良好な特性が得られた。
（ＭｇＯ）を約０．１〜１０モル％追加し、各実施例の
製造条件と同様にしてＥＯ結晶を育成した。それらによ
って得られたＥＯ結晶を使用したレーザ変調装置によれ
ば、やはり上記と同様の良好な特性が得られた。
【００３９】このように、本発明のレーザ装置のＥＯ結
晶は、ＬｉＴａＯ3 、或いはＬｉＮｂＯ3 からなる単結
晶原料、若しくはこれにＭｇＯを微量含めてるつぼ内に
収容し、これら単結晶原料を溶融させ、種結晶を用いて
るつぼから引き上げ、単結晶を育成させる工程を有する
単結晶の成長方法において、引き上げ時にるつぼ内へ不
活性ガスをフローし、るつぼ内の雰囲気から酸素を除去
しながら単結晶の育成を行なう。
晶は、ＬｉＴａＯ3 、或いはＬｉＮｂＯ3 からなる単結
晶原料、若しくはこれにＭｇＯを微量含めてるつぼ内に
収容し、これら単結晶原料を溶融させ、種結晶を用いて
るつぼから引き上げ、単結晶を育成させる工程を有する
単結晶の成長方法において、引き上げ時にるつぼ内へ不
活性ガスをフローし、るつぼ内の雰囲気から酸素を除去
しながら単結晶の育成を行なう。
【００４０】また、るつぼから引き上げた単結晶を酸素
雰囲気下で少なくとも１回アニールする工程をさらに含
むことが好ましい。これにより、るつぼ内の雰囲気から
酸素を除去しながら単結晶の育成を行なっても酸素欠陥
が生じた場合には、酸素雰囲気下でアニール処理するこ
とにより補填を行なうことができる。
雰囲気下で少なくとも１回アニールする工程をさらに含
むことが好ましい。これにより、るつぼ内の雰囲気から
酸素を除去しながら単結晶の育成を行なっても酸素欠陥
が生じた場合には、酸素雰囲気下でアニール処理するこ
とにより補填を行なうことができる。
【００４１】アニール工程は、例えばＬｉＴａＯ3 の場
合、好ましくは１０００℃〜１３００℃で１０〜３０分
間行なわれる。また、アニール工程は、好ましくは１〜
３回行なわれる。また、ＬｉＮｂＯ3 の場合、好ましく
は１２００℃〜１２５０℃で１０〜３０分間行なわれ
る。また、アニール工程は、好ましくは１〜３回行なわ
れる。
合、好ましくは１０００℃〜１３００℃で１０〜３０分
間行なわれる。また、アニール工程は、好ましくは１〜
３回行なわれる。また、ＬｉＮｂＯ3 の場合、好ましく
は１２００℃〜１２５０℃で１０〜３０分間行なわれ
る。また、アニール工程は、好ましくは１〜３回行なわ
れる。
【００４２】また、不活性ガスは、純度９９．９９９９
％以上の高純度であることが好ましい。さらにまた、不
活性ガスは、アルゴンガスであることが好ましい。そし
てさらにこの不活性ガスは、少なくともるつぼ内の雰囲
気から十分に酸素を除去し得る流量で適用されることが
好ましい。
％以上の高純度であることが好ましい。さらにまた、不
活性ガスは、アルゴンガスであることが好ましい。そし
てさらにこの不活性ガスは、少なくともるつぼ内の雰囲
気から十分に酸素を除去し得る流量で適用されることが
好ましい。
【００４３】さらに、酸化物からなる単結晶用の原材料
は、含有不純物量が、好ましくは各元素について各々１
０ｐｐｍ以下、より好ましくは１ｐｐｍ以下である。こ
れにより、上述の相関があると考えられる物理量を低減
し、原材料に純度の高いものを用い、結晶内に含まれる
金属系不純物イオン量を低減することができる。
は、含有不純物量が、好ましくは各元素について各々１
０ｐｐｍ以下、より好ましくは１ｐｐｍ以下である。こ
れにより、上述の相関があると考えられる物理量を低減
し、原材料に純度の高いものを用い、結晶内に含まれる
金属系不純物イオン量を低減することができる。
【００４４】こうして本発明によれば、フォトリフラク
ティブ効果やＥＯ結晶内での回折格子の発生を抑制し、
短または長時間透過ビーム特性を向上させることができ
る。
ティブ効果やＥＯ結晶内での回折格子の発生を抑制し、
短または長時間透過ビーム特性を向上させることができ
る。
【００４５】また、単結晶原料をるつぼ内に収容してこ
の単結晶原料を溶融させ、種結晶を用いてるつぼから引
き上げて単結晶を育成させた後、得られた単結晶に電圧
を印加しながら少なくとも１回以上アニール処理を行な
う。
の単結晶原料を溶融させ、種結晶を用いてるつぼから引
き上げて単結晶を育成させた後、得られた単結晶に電圧
を印加しながら少なくとも１回以上アニール処理を行な
う。
【００４６】このアニール工程は、例えばＬｉＴａＯ3
の場合、好ましくは１０００℃〜１３００℃で１０〜３
０分間行なわれる。ＬｉＮｂＯ3 の場合、好ましくは１
２００℃〜１２５０℃で１０〜３０分間行なわれる。ま
た、アニール工程は、好ましくは１〜３回行なわれる。
また、このとき、単結晶に印加される電圧は、好ましく
は５Ｖ／ｃｍ以上の電界強度となるようにすることが望
ましい。なおこのアニール工程は、好ましくは酸素雰囲
気下で行なうとよい。
の場合、好ましくは１０００℃〜１３００℃で１０〜３
０分間行なわれる。ＬｉＮｂＯ3 の場合、好ましくは１
２００℃〜１２５０℃で１０〜３０分間行なわれる。ま
た、アニール工程は、好ましくは１〜３回行なわれる。
また、このとき、単結晶に印加される電圧は、好ましく
は５Ｖ／ｃｍ以上の電界強度となるようにすることが望
ましい。なおこのアニール工程は、好ましくは酸素雰囲
気下で行なうとよい。
【００４７】また、アニール処理を行なう工程の後、電
界強度５Ｖ／ｃｍ以上、かつ電流密度１０μＡ／ｃｍ2
以上の条件で結晶を分極させるポーリング処理を行なう
ことが望ましい。
界強度５Ｖ／ｃｍ以上、かつ電流密度１０μＡ／ｃｍ2
以上の条件で結晶を分極させるポーリング処理を行なう
ことが望ましい。
【００４８】さらにまた、単結晶の融点付近まで昇温し
てアニールを行なう際に電圧を印加してもよく、それに
よって結晶内の電子分布やイオン分布を平滑化し、欠陥
の発生を抑制することができる。なお、それでも生じる
酸素欠陥等は、酸素雰囲気下でアニールすることにより
防ぐことができる。
てアニールを行なう際に電圧を印加してもよく、それに
よって結晶内の電子分布やイオン分布を平滑化し、欠陥
の発生を抑制することができる。なお、それでも生じる
酸素欠陥等は、酸素雰囲気下でアニールすることにより
防ぐことができる。
【００４９】さらに、ポーリング前の単結晶例えばＬｉ
ＴａＯ3 では、波長オーダーの分域が結晶内に分布して
おり、散乱体となっているが、ポーリング時の印加電界
強度及び電流密度を従来よりも高くすることによって、
微小分域を除去して散乱体をより削減することができ
る。
ＴａＯ3 では、波長オーダーの分域が結晶内に分布して
おり、散乱体となっているが、ポーリング時の印加電界
強度及び電流密度を従来よりも高くすることによって、
微小分域を除去して散乱体をより削減することができ
る。
【００５０】このようにしてフォトリフラクティブ効果
の発生を抑制し、結晶の透過ビーム特性を向上し、且つ
長時間連続使用を可能にすることができる。
の発生を抑制し、結晶の透過ビーム特性を向上し、且つ
長時間連続使用を可能にすることができる。
【００５１】酸化マグネシウムは、単結晶中に０．１乃
至１０モル％含まれることが好ましい。また、使用する
酸化マグネシウム（ＭｇＯ）は、純度が９９．９９９９
％以上の高純度であることが好ましい。これによって、
結晶へのＭｇＯドープが、結晶中の光伝導度を増加さ
せ、光照射によって局所的に発生した内部電場を緩和あ
るいは補償する効果がある。そのため、フォトリフラク
ティブ効果の発生を抑制し、短時間及び長時間の透過ビ
ーム特性を向上することができる。なお、アニール処理
やポーリング処理を種々組合わせて製造することも可能
である。
至１０モル％含まれることが好ましい。また、使用する
酸化マグネシウム（ＭｇＯ）は、純度が９９．９９９９
％以上の高純度であることが好ましい。これによって、
結晶へのＭｇＯドープが、結晶中の光伝導度を増加さ
せ、光照射によって局所的に発生した内部電場を緩和あ
るいは補償する効果がある。そのため、フォトリフラク
ティブ効果の発生を抑制し、短時間及び長時間の透過ビ
ーム特性を向上することができる。なお、アニール処理
やポーリング処理を種々組合わせて製造することも可能
である。
【００５２】なお、このような実施例の電気光学結晶
（ＥＯ結晶）は、ＳＡＷデバイス用材料、高速変調機、
光スイッチ、或いはブルーレーザの導波路型ＳＨＧデバ
イス等の装置にも適用可能であろう。
（ＥＯ結晶）は、ＳＡＷデバイス用材料、高速変調機、
光スイッチ、或いはブルーレーザの導波路型ＳＨＧデバ
イス等の装置にも適用可能であろう。
【００５３】
【発明の効果】本発明によれば、レーザビームのプロフ
ァイル、透過波面等の透過ビーム特性が良好であり、長
時間にわたり連続して使用してもこれらの特性の劣化が
ほとんど生じないレーザ装置が得られる。
ァイル、透過波面等の透過ビーム特性が良好であり、長
時間にわたり連続して使用してもこれらの特性の劣化が
ほとんど生じないレーザ装置が得られる。
【図１】本発明にかかるレーザシステムの一例の構成を
表わすブロック図。
表わすブロック図。
【図２】本発明にかかるレーザ光変調装置の一部を表わ
す斜視図。
す斜視図。
１３…ＥＯ結晶、 １２…入射光学系、 １６…出射光学系、 １９…電圧印加用の電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H079 AA02 AA12 DA03 EA11 EB04 HA25 4G077 AA02 AB01 BC32 BC37 CF10 EA06 EB01 FE03 FH02 HA02 PA06
Claims (11)
- 【請求項１】 レーザ光の入射光学系、出射光学系、及
び電圧印加手段を備えるレーザ装置の電気光学結晶にお
いて、前記電気光学結晶は主成分がタンタル酸リチウム
又はニオブ酸リチウムであり、それに微量成分として酸
化マグネシウムを含む単結晶からなることを特徴とする
レーザ装置の電気光学結晶。 - 【請求項２】 上記タンタル酸リチウム又はニオブ酸リ
チウムの純度は９９．９９％以上であり、上記酸化マグ
ネシウムの純度は９９．９９９９％以上である請求項１
記載のレーザ装置の電気光学結晶。 - 【請求項３】 上記酸化マグネシウムは、上記単結晶中
に０．１乃至１０モル％含まれる請求項１記載のレーザ
装置の電気光学結晶。 - 【請求項４】 レーザ光の入射光学系、出射光学系、及
び電圧印加手段を備えるレーザ装置の電気光学結晶の製
造方法において、前記電気光学結晶用の主成分としてタ
ンタル酸リチウム又はニオブ酸リチウム、若しくはそれ
に酸化マグネシウムを微量含む原材料をるつぼ内に収容
し、該原材料を溶融させ、種結晶を用いて前記るつぼか
ら引き上げて単結晶を育成させる工程を有し、前記引き
上げ時に該るつぼ内へ不活性ガスをフローして該るつぼ
内の雰囲気から酸素を除去しながら単結晶の育成を行な
うことを特徴とするレーザ装置の電気光学結晶の製造方
法。 - 【請求項５】 上記不活性ガスは、純度が９９．９９９
９％以上である請求項４記載のレーザ装置の電気光学結
晶の製造方法。 - 【請求項６】 上記るつぼから引き上げた単結晶を酸素
雰囲気下で少なくとも１回アニールする工程を更に含む
請求項４記載のレーザ装置の電気光学結晶の製造方法。 - 【請求項７】 上記原材料は、その含有不純物量が各元
素について各々１０ｐｐｍ以下である請求項４記載のレ
ーザ装置の電気光学結晶の製造方法。 - 【請求項８】 上記原材料は、その含有不純物量が各元
素について各々１ｐｐｍ以下である請求項４記載のレー
ザ装置の電気光学結晶の製造方法。 - 【請求項９】 レーザ光の入射光学系、出射光学系、及
び電圧印加手段を備えるレーザ装置の電気光学結晶の製
造方法において、前記電気光学結晶用の主成分としてタ
ンタル酸リチウム又はニオブ酸リチウム、若しくはそれ
に酸化マグネシウムを微量含む原材料をるつぼ内に収容
し、該原材料を溶融させ、種結晶を用いて前記るつぼか
ら引き上げて単結晶を育成させる工程、及び前記るつぼ
から引き上げた単結晶に電圧を印加しながら少なくとも
１回以上アニール処理を行なう工程を具備することを特
徴とするレーザ装置の電気光学結晶の製造方法。 - 【請求項１０】 上記アニール処理は、酸素雰囲気下で
行なう請求項９記載のレーザ装置の電気光学結晶の製造
方法。 - 【請求項１１】 上記アニール処理を行なう工程の後、
電界強度５Ｖ／ｃｍ以上、かつ電流密度１０μＡ／ｃｍ
2 以上の条件下で、結晶を分極させるポーリング処理を
行なう工程を更に含む請求項９記載のレーザ装置の電気
光学結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11001904A JP2000199881A (ja) | 1999-01-07 | 1999-01-07 | レ―ザ装置の電気光学結晶及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11001904A JP2000199881A (ja) | 1999-01-07 | 1999-01-07 | レ―ザ装置の電気光学結晶及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000199881A true JP2000199881A (ja) | 2000-07-18 |
Family
ID=11514577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11001904A Pending JP2000199881A (ja) | 1999-01-07 | 1999-01-07 | レ―ザ装置の電気光学結晶及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000199881A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007261910A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Sony Corp | タンタル酸リチウム単結晶の製造方法 |
| JP2013020251A (ja) * | 2001-05-25 | 2013-01-31 | Kodak Polychrome Graphics Gmbh | 小型結像ヘッド、高速マルチヘッドレーザ結像アセンブリ、および高速マルチヘッドレーザ結像方法 |
| JP2014069994A (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-21 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | タンタル酸リチウム単結晶の製造方法及びタンタル酸リチウム単結晶 |
| JP2018135228A (ja) * | 2017-02-21 | 2018-08-30 | 住友金属鉱山株式会社 | ＬｉＴａＯ３単結晶の育成方法とＬｉＴａＯ３単結晶の処理方法 |
-
1999
- 1999-01-07 JP JP11001904A patent/JP2000199881A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013020251A (ja) * | 2001-05-25 | 2013-01-31 | Kodak Polychrome Graphics Gmbh | 小型結像ヘッド、高速マルチヘッドレーザ結像アセンブリ、および高速マルチヘッドレーザ結像方法 |
| JP2007261910A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Sony Corp | タンタル酸リチウム単結晶の製造方法 |
| JP2014069994A (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-21 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | タンタル酸リチウム単結晶の製造方法及びタンタル酸リチウム単結晶 |
| JP2018135228A (ja) * | 2017-02-21 | 2018-08-30 | 住友金属鉱山株式会社 | ＬｉＴａＯ３単結晶の育成方法とＬｉＴａＯ３単結晶の処理方法 |
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