DE2523539C3

DE2523539C3 - Dielektrisches einkristallines aktives Medium für Laser

Info

Publication number: DE2523539C3
Application number: DE2523539A
Authority: DE
Inventors: Jun-Ichi Tachikawa Tokio Nakano; Kenju Musashino Otsuka; Harue Sagamihara Kanagawa Suzuki; Tomoaki Mitaka Yamada
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1974-05-27
Filing date: 1975-05-27
Publication date: 1978-05-03
Also published as: NL159827B; GB1507534A; FR2273383A1; JPS5242360B2; DE2523539A1; DE2523539B2; FR2273383B1; NL7506135A; JPS50152694A

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches einkristailines aktives Medium für Laser, bestehend aus einem kondensierten Phosphat des Neodyms und mindestens eines weiteren Metalls.

Ein derartiges aktives Medium ist aus Appl. Phys. Lett. 23 (1973), 9, Seiten 519/520 bekannt. Es besteht aus

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Einkristall mit besten Eigenschaften für Laser zu schaffen, der in großer Abmessung hergestellt werden kann und ausgezeichnete Fluoreszenzeigenschaften _4S zeigt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das kondensierte Phosphat aus

LNd_zR,.,P₄O,₂

besteht, wobei L Lithium oder Natrium, R wenigstens eines der Elemente Yttrium, Lanthan oder Gadolinium und 0 < z< 1 ist.

Verfahren zur Herstellung des Materials gemäß der Erfindung sowie dessen für die Verwendung als <j₅ Laser-Medium wichtige Eigenschaften werden nachstehend anhand der Zeichnungen und Diagramme näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Phasendiagra.nm eines pseudobinären LiPO₃-NdP₃O₉-Systems,

F i g. 2 ein Fluoreszenz-Spektrum des Lithium-Neodym-Tetraphosphats,

Fig.3 die Fluoreszenz-Lebensdauer eines Systems, dessen chemische Struktur durch die allgemeine Formel

LiNd,Ri-_zP₄Oi2 ^fts

ausgedrückt werden kann, wobei ist: R = Lanthan, Yttrium oder Gadolinium,

F i g. 4 einen Zusammenhang zwischen dem Lichtverlust aufgrund des Lichtdurchganges durch die Reflektoren, die einen Laserresonator unter Verwendung eines LiNdP₄O₁₂ (nachfolgend abgekürzt mit »LN P«) Kristalls bilden, und der Schwellwertenergie der Laserschwingung,

F i g. 5(c)die Lichtfleckgröße im LNP-KristalL

Fig.5{a) und 5(b) Bestimmungsmöglichkeiten, mit denen die Werte erhalten werden, die auf einer Kurve in F i g. 5(c) aufgetragen sind und

Fig.6 den Zusammenhang zwischen den Licht-Durchgangsverlusten durch die Resonator-Reflektoren und der Schwellwertenergie für die Laserschwingung, die bei einem Laser vorliegt, bei dem ein Nd-dotierter Yttrium-aluminium-granat(Y₃Al5O₁₂)-Kristall verwendet wird, im Vergleich zu der entsprechenden Beziehung eines Lasers, bei dem ein LNP-Kristall verwendet wird.

Die Erfindung bezieht sich auf Lithium-Neodym-Tetraphosphat (LiNdP₄O₁₂) und eine davon abgeleitete Form, die als neue, aktive Festkörpermedien für Laser gefunden wurden, nämlich als Ergebnisse von Untersuchungen der Zusammensetzungen, die aus einer Mischung von Li₂O, Nd₂O₃ und P₂O₅ gebildet werden, welche F'uoreszenzeigenschaften zeigen können.

Das aktive Medium wird nach dem folgenden Verfahren hergestellt. Homogen vermischte Pulver aus z. B. 3 Mol LL-CO₃,1 Mol Nd₂O₃ und 14 Mol NH₄H₂PO₄ werden in einem Gefäß geschmolzen und danach etwa 2 h lang bei einer Temperatur von 80O⁰C in einem elektrischen Ofen ausgebacken, wodurch man das Rohmaterial für einen Einkristall erhält. Das ausgebakkene Rohmaterial wird bei einer Temperatur von etwa 950° C in einem Platintiegel geschmolzen. Aus dieser geschmolzenen Flüssigkeit wird der gewünschte Einkristall unter Verwendung eines Keimkristalls nach dem bekannten Kyropoulos-Verfahren gezüchtet. Wenn während der Züchtung des Einkristalls der in den Tiegel eingebrachte Keimkristall mit einer Geschwindigkeit herausgezogen wird, die kleiner ist als 0,1 mm/h, während er sich mit einer Drehzahl von 20 bis 60 Upm dreht, dann kann ein Einkristallstab erhalten werden, der einen quadratischen Querschnitt mit einer Seitenlänge von 5 mm aufweist.

Mittels des nachfolgend beschriebenen Analyseverfahrens konnte festgestellt werden, daß die chemische Zusammensetzung des auf diese Weise erhaltenen Einkristalls LiNdP₄Oi₂ ist. Die Dichte des Kristalls betrug 3,4 g · cm-³. Andererseits wurde die Dichte aufgrund der Annahme berechnet, daß der Kristall die Formel LiNdP₄Oi₂ aufweist und eine Einheitszelle des Kristalls vier Moleküle von LiNdP₄Oi₂ enthält. Dabei wurde die Gitterkonstante des Kristalls, welche als Grundlage für die erwähnte Annahme dient, unter Verwendung der Gitterkonstante von CaCO₃ als Bezugsgröße bestimmt. Der berechnete Wert von 339 g · cm-³ cntsricht praktisch dem tatsächlich gemessenen Wert von 3,4 g · cm-³.

Die quantitative chemische Analyse zeigte, daß Li, Nd und P in Anteilen von 1,3 ± 0,2; 31 ± 3; bzw. 28 ± 2 Gew.-% vorlagen. Die Anteile der Bestandteile Li, Nd und P des Einkristalls (von dem angenommmen wurde, daß er ein System aus LiNdP₄Oi₂ ist) wurden zu 1_V5, 31 bzw. 26,5 berechnet. Mit Proben eines pseudobinären Systems LiPO₃-NdP₃Og wurden Differential-Thermoanalysen und Röntgen-Beugungsanalysen durchgeführt. Die experimentellen Ergebnisse zeigten, daß eine Verbindung mit der gleichen Zusammensetzung wie der

des LiNdPiOu-Einkristalls in solchen Proben erhalten wurde, bei denen UPO3 und NdPsOg ein Molverhältnis von 1 :1 aufwiesen, und daß das pseudobinäre System von LiPO₃-NdP3O9 keine andere Verbindui g enthielt. Das Phasendiagramm des pseudobinären Systems von LiPO₃-NdP₃O₉IStJn Fig. 1 dargestellt

Die nachfolgend angegebene Tabelle I zeigt die

Tabelle 1

Eigenschaften eines LiNdP₄O]2-(LNP-)Einkrisialls im Vergleich zu den Eigenschaften eines NdPsOu-(NdPP-)Einkristalls und weiterhin im Vergleich zu einem Einkristall aus Nd : YAG (als« einem Einkristal! aus Yttriumaluminiumgranat (YjAIiOi₂), in dem Neodym (Nd^{3 +} ) eingebaut ist).

	System	7,07 Ä	NdPP	Nd:YAG
	LNP	143°37'	Monoklin	Kubisch
	Monoklin		P2,/c	Ia3d
Raumgruppe	C2/C		a = 8,76 Kb = 8,99 Ä	a = 12,01 Ä
Gitterkonstante	a = 16.45Ä, b =		r = 13,03 Ä, β = 90,5"
	c = 13,25 Ä, β =		1,62	1,83
Brechungsindex (6328 Ä)	1.^8		3,6	4,55
Dichte (g/cm³)	3,4		3,96	0,14
Nd-Konzentration (10²¹ cm^])	4,37		120	230
Fluoreszenz-Lebensdauer ^sec)	120		1,051	1,064
Laser-Linien-Wellenlänge (μπι)	l,O47₇	30	5
Linienbreite (Ä)	17*	1,1	1,8
Oe" (ΙΟ-'« _cm2)	3,2*

40

Anmerkung:

Ein * bezeichnet einen gemessenen Wert des parallel zur ύ-Achse (die c-Achse eines pseudo-rhombischen Systems) polarisierten

Lichtes, ** Laserübergangs-Wirkungsquerschnitt des Energieniveaus ' ~

F i g. 2 gibt die Fluoreszenz-Spektralwerte eines LiNdP₄O]2-Einkristalls wieder, wenn der Übergang vom Energieniveau ⁴F₃Z₂ auf das Energieniveau ⁴/n auftritt.

Verschiedene Untersuchungen haben ergeben, daß in LiNdP₄O]₂ das Lithiumion durch ein Natriumion und das Neodymion durch ein Yttriumion oder ein Ion von Lanthan oder Gadolinium ersetzt werden kann.

Ein LiRP₄Oi2-Einkristall (der Buchstabe R

steht für Lanthan, Yttrium oder Gadolinium) gehört zu einem orthorhombischen System, das dem LiNdP₄Oi₂-Einkristall oder einem monoklinen (pseudo-orthorhombischen) System sehr ähnlich ist.

Ein NaRP₄Oi2-Einkristall (der Buchstabe R steht für Neodym, Lanthan, Gadolinium oder Yttrium) gehört zu einem monoklinen System, das dem LiNdP₄Oi₂-Einkristall ähnlich ist. Der NaNdP₄Oi2-Einkristall weist eine Fluoreszenz-Lebensdauer von 110 Mikrosekunden auf.

In der im folgenden aufgeführten Tabelle II sind die Gitterkonstanten(Ä) der Kristallachsen des pseudo-orthorhombischen Systems des zuvor beschriebenen LiRp₄Oi2-Einkristalls angegeben. Die Buchstaben a, b, d in Tabelle Il bezeichnen die Kristallachsen.

Tabelle II	a	b	C
	9,74 9,82 9,64 9,55	13,26 13,29 13,21 13,15	7,08 7,07 7,09 7,06
LiNdP₄O_n LiLaP O LiGdP₄Oi₂ LiYP₄Oi₂

Fig. 3 gibt die Fluoreszenz-Lebensdauer eines LiNd₇Ri.,P₄Oi₂ wieder (der Buchstabe R steht für Lanthan. Yttrium oder Gadolinium).

Der LiNdP₄Oi2-Einkristall weist folgende Merkmale auf:

(1) der Kristall enthält aktive Ionen des Elements Nd in einer hohen Konzentration von 4,4 · 10²¹Cm-¹;

(2) der Kristall gibt ein Fluoreszenzlicht ab, das nur einer geringen Fluoreszenz-Unterdrückung unterliegt und besitzt eine relativ lange Fluoreszenz-Lebensdauer von 120 Mikrosekunden;

(3) der Kristall besitzt einen großen Laser-Übergangsquerschnitt;

(4) der Kristall erzeugt polarisiertes Laserlicht und

(5) der Kristall kann in einer relativ großen Länge ₄s hergestellt werden.

Beim LiNdP₄Oi2-Einkristall erhält man beim Anregen mittels Farbstofflaser Oszillationen in Form von Impulsen und beim Anregen mittels Argonlaser kontinuierliche Wellen. Die Oszillationen in Form von

so Impulsen lassen sich bei Zimmertemperatur mit von einem Farbstofflaser gewonnenen Licht erreichen, das als Anregungslicht in einem Resonator bekannter Bauart verwendet wird.
Bei den durchgeführten Versuchen hat sich gezeigt,

S₅ daß eine 300 μπι dicke Platte des LiNdP₄Oi₂-Einkristalls vom pseudo-orthorhombischen System 22% des vom Farbstofflaser kommenden Lichtes (dessen Wellenlänge λ 5965 Ä betrug) absorbierte. In diesem Falle betrug die Lichtfleck-Größe des Resonators 180 μπι, und die

do Schwellenwertenergie für die Laseroszillation war 140 μ]. Wurde der zuvor beschriebene LiNdP₄Oi₂-Emkristall durch einen Nd : YAG-Einkristall ersetzt, der eine längste Abmessung von 8 mm zwischen den parallelen Flächen aufwies, wurde 21% des vom

ds Farbstofflaser bereitgestellten Lichtes absorbiert, und der Schwellenwert für die Laseroszillation war im wesentlichen der gleiche wie bei dem LiNdP₄O|₂-Einkristall.

Die Erzeugung kontinuierlicher Wellen durch Anregen mittels Argonlaser (Wellenlänge A = 5145Ä) kann unter Verwendung eines Resonators bekannter Bauart bei Zimmertemperatur durchgeführt werden.

Bei den durchgeführten Versuchen zeigte sich, daß die Laserwirkung zufriedenstellen war, unabhängig davon, ob das vom Argonlaser bereitgestellte Licht in Richtung der Achse des zusammen mit dem LiNdP.tOi₂-Lasers verwendeten Resonators eingestrahlt wurde oder ob das Licht senkrecht zu der genannten Achse eingestrahlt wurde (»seitliches Pumpen«). Das Licht, das von einem Laser, welcher einen LiNdP^O^-Einkristall enthält, erzeugt wird, ist in Richtung der c-Achse des pseudorhombischen Systems polarisiert (nämlich in der 6-Achse des monoklinen Systems). Licht von einem Laser, der einen Einkristall aus Nd-pentaphosphat enthält, ist nicht polarisiert.

Der Schwellenwert P_fnfürdie Erzeugung kontinuierlicher Wellen kann durch die folgende Formel beschrieben werden:

(1)

Hierbei ist

L_c = der dem Strahlungsverlust während eines Umlaufes des Lichtes im Resonator (dieser Strahlungsverlust setzt sich zusammen aus dem Strahlungsverlust bei Durchgang durch den Kristall, aus dem Beugungsverlust im Laseresonator und aus dem Durchgangsverlust, der durch den teilweTsen Durchgang des Lichtes durch die Reflektoren des Resonators auftritt. Der Strahiungsverlust aufgrund des Durchganges durch die Reflektoren kann durch die Größe — In(Oo) bezeichnet werden, wobei die Reflexionsindizes des Lichtes durch η und r₂ bezeichnet werdend

h = die Plancksche Konstante;

ν = die Frequenz des Pumplichtes;

.τ = die Zahl, die das Verhältnis von Kreisumfang zu Kreisdurchmesser kennzeichnet;

ωο = die Lichtfleckgröße;

Oi = der Laserübergangs-Wirkungsquerschnitt des

Energieniveaus ⁴F₃Z₂; -is

τ = die Fluoreszenz-Lebensdauer.

Lc kann durch Messen der Schwellwertenergie für die Laseroszillation bei Reflexionsindizes η und r₂ der Reflektoren bestimmt werden, ωο ergibt sich aus der Messung der Divergenz des Austrittslichtes von einem Laser und der danach berechneten Lichtfleckgröße im Laserresonator.

F i g. 4 gibt wieder, wie L_c bestimmt wird. Mit den Reflexionsindizes der Resonator-Reflektoren, welche mit r\ und /5 bezeichnet sind, ergibt sich

Lc= -1 η (η r₂)+/cund L_c, = KP,_h

(hierbei ist /_c der Strahlungsverlust, der auf andere Weise auftritt, als den Strahlungsdurchgang durch die Resonatorreflektoren, K eine Konstante und P,_h ein Schwellenwert). Aus den beiden Gleichungen erhält man dann — 1 η (α ο)= KP₁/,-/ο Der Wert von — /_c läßt sich dadurch bestimmen, daß P_th mit unterschiedlichen η und r₂ gemessen wird und daß aus einem Koordinatsvstem, in dem der Zusammenhang zwischen -1 π (/·] r?) und P,h eingezeichnet ist, der Wert für —In (n r₂) abgelesen wird, der sich für P,h = 0 ergibt. Fig.4 gibt diesen Zusammenhang für eine Kristallänge von 1,85 mm und für Werte von λ = 1 und O=I wieder. Daraus ergibt sich dann der Strahlungsverlust während eines Umlaufes im Laserresonator von 0,03. Bei Werten von η < 1 und o< 1 erhält man für L₁ den Wert

-1π(γιΓ₂) + 0,03.

F i g. 5(a) zeigt den bei den vorliegenden Messungen verwendeten Resonatoraufbau. M\ und M₂ sind die Bezugszeichen für die Reflektoren. Der Krümmungsradius des Reflektors M₂ beträgt 9 cm. Die in den F i g. 5(a] und 5(b) dargestellte Entfernung (/wird vom Reflektor M₂ ausgemessen. In Fig. 5(b) ist auf der Ordinate die Lichtfleckgröße des Laser-Ausgangsstrahles aufgetragen, und auf der Abszisse d ist der Abstand c aufgetragen, der vom Reflektor M₂ in Fig.5(a] ausgemessen wird. In Fig. 5(c) ist auf der Ordinate die Lichtfleckgröße aufgetragen, die sich bei einem LNP-Einkristall aus der Berechnung von Fig.5(b] ergibt. Wie Fig.5(c) zu entnehmen ist, ist die Lichtfleckgröße eines Kristalls örtlich verschieden. Die Lichtfleckgröße gemäß Fig. 5(c) entspricht jedoch im wesentlichen einer einheitlichen Lichtfleckgröße vor 43 μίτι, wobei diese Lichtfleckgröße in Fig.5(c) durch die waagerechte, strichpunktlinierte Gerade dargestellt ist. Der Grund hierfür ist der, daß das Mode-Volumer (das ist das Volumen des Teiles eines Kristalls, in dem die Laserschwingungen stattfinden) gemäß F i g. 5(c) das gleiche ist wie im Falle der Lichtfleckgröße von 43 μπι.

Die zuvor beschriebenen Messungen sind in der nachstehend angegebenen Tabelle III aufgelistet.

Tabelle	III	An des	0,051	ωο'	*P,h*	Ol
/	Pumpens	0,042
		0,042	(μπι)	(mW)	(cnV)
(mm)	axial	0,080	55	2,78	3,05 · 10-^lq
I 0,7	axial	0,102s	34	7,6	3,20
1,85	seitlich	0,12,	34	70	3,20
1,85	axial		55	41,7	2,92
2,0	seitlich	61	168	3,04
2,57	seitlich	66	196	3,33
3,67

II 0,95 axial

0,04 86 50

2,2

Anmerkung:

^>0 I steht für LiNdP₄Oi₂, und II steht für LiGdo.sNdo.sPiO^. /gibl die Kristailänge an. Das verwendete Pumplicht ist Argonlichl mit einer Wellenlänge von 5145 A.

Wenn die Schwellenwerte P,h für die Laserschwingung bei axialen und bei seitlichen Pumpverfahrer verglichen werden, konnte ein Pump-Wirkungsgrad % für das seitliche Pumpverfahren erhalten werden. Je größer der Wert ωο ist, umso höher ist η. Wenn die Kristallänge 3,67 mm betrug, wie dies in F i g. 3 der FaI ist, wies die Größe η einen Wert von 0,40 und einer Anstiegswirkungsgrad unmittelbar nach Beginn dei Laserschwingung von 0,045 auf. Beim seitlichen Pumper war der Schwellenwert P_lh größer als beim axialer Pumpen. Wenn das Pumpen jedoch mittels einei f>5 lichtemittierenden Diode durchgeführt wurde, trat dei Vorteil auf, daß das von der lichtemittierenden Diode emittierte Licht in seiner Intensität pro Kristall-Längeneinheit stärker abnahm, wenn die Kristallänge größei

wurde. Das liegt daran, daß der Schwellenwert P,h pro Kristall-Längeneinheit proportional ot_z+ßc/2\ ist (tx_c ist der Strahlungsverlust während des Lichtdurchgangs durch den Kristall, ß_c ist der Strahlungsverlust, der auf andere Weise eintritt, und / ist die Kristallänge). Beispielsweise nimmt der Schwellenwert Pn, bei einer Kristallänge von 2,57 mm von 65 mW/mm auf 53 mW/mm bei einer Kristallänge von 3,67 mm ab. Wenn ein LiNdP4Oi2-Einkristall mit einer Länge von 5 mm mittels einer lichtemittierenden Diode von Gai.,AI₁As, deren emittiertes Licht eine mittlere Wellenlänge von 8000 Ä und eine Linienbreite von 200 Ä aufweist, bestrahlt wird, ergibt sich ein Schwellenwert P,h von 30 mW/mm (coo=70 μπι).

Aus den in Tabelle III angegebenen Daten erhält man rechnerisch, daß der Lichtverlust während des Durchgangs durch den LiNdP4Oi2-Einkristall mit einem Wert von 0,0841 cm-' beträchtlich höher liegt als der Wert von 0,002 cm-',den man mit dem Nd : YAG-Einkristall erhält.

Beim axialen Pumpen mit einem Argonlaser wurde ein genauer Vergleich zwischen dem Laser-Obergangs-Wirkungsquerschnitt öi des LiNdP₄O_]2-Einkristalls und den Übergangs-Wirkungsquerschnitt des Nd : YAG-Einkristalls durchgeführt, als beim axialen Pumpen mittels des Farbstofflasers. Hierbei wies der Nd : YAG-Einkrista!l eine Länge von 2,6 mm und der LiNdP4Oir(LNP-)Einkristall eine Länge von 3 mm auf. Beide Kristalle hatten dieselbe optische Länge. Es wurde der Zusammenhang zwischen dem Lichtverlust während des Umlaufs in einem Laserresonator und der Schwellenwertenergie für die Laserschwingung in bezug auf beide Kristalle bestimmt, wobei die Anordnung so gewählt wurde, daß eine gleich große Lichtfleckgröße vorlag. Die Ergebnisse sind in F i g. 6 dargestellt. Mit dem Resonatorverlust L_a dem Schwellenwert P,h und der Fluoreszenz-Lebensdauer τ ergibt sich folgende Formel:

L₁(LNP) /L_C(YAG)

P₁JLNP) / P₁₁₁(YAG)

G)

r(LNP)

ist die Neigung der in Fig.6 dargestellten Geraden. Indem man diese Neigung aus Fig.6 bestimmt und für τ (ΥΑϋ)=230μ5 sowie für r (LNP) = 120μβ in die zuvor angegebene Formel (2) einsetzt, ergibt sich.

C₁(LNP) = 1,65 C₁(YAG).

Wenn dann (5/(YAG) = 1,8 · 10-'⁰Cm* (dieser Wert wurde von S. Singh, R.G. Smith und L.G. Van V i t e r t, Phys. Rev B 10 (1974), S. 2566 bis 2572 übernommen) in die Gleichung (3) eingesetzt wird, ergibt sich

Oy(LNP) = 3 · 10-'"Cm²

Es wurde auch eine substituierte Form von LiNdP4O_I2, beispielsweise LiNd₀^Ot₂, untersucht, um zu ermöglichen, daß der auf diese Weise erhaltene Laser bei Zimmertemperatur eine Laserstrahlung im Dauerstrich erzeugt Das von einem Laser mit dem LiNdo.5GdojP40i2-EinkristalI erzeugte Laserlicht war entlang der c-Achse" eines pseudorhombischen Systems, das durch den Kristall vorgegeben war, polarisiert.

Einzelne Verfahren zur Herstellung von Lasermedien nach der Erfindung gehen aus den nachfolgend angegebenen Beispielen hervor

Beispiel 1
(LiNdP₄O₁₂)

ίο In einer Form wurde unter Druck ein durcheinandergemischtes Pulver geschmolzen, das aus 3 Mol Lithiumcarbonat mit einer Reinheit von 99,9 bis 99,999%, 1 Mol Nd₂O₃ mit einer Reinheit von 99,9 bis 99,99% und 14 Mol NH₄H₂PO₄ besteht, das als

ic besonders reines Reagenz käuflich erwerblich ist. Danach wurde diese Masse etwa 2 Stunden lang bei etwa 800⁰C in einem elektrischen Ofen ausgebacken. Die ausgebackene Masse wurde bei 950⁰C in einem Platintiegel mit einem Innenvolumen von 100 cm³ geschmolzen. Der LiNdP₄Oi2-Einkristall wurde aus dieser Schmelze nach der Kyropoulos-Methode gezüchtet, wobei ein vorbereiteter Keimkristall verwendet wurde.
Die Schmelze bestand aus Li₂O, Nd₂Oj und P2O5, wobei diese Verbindungen in einem Molverhältnis von 3:1:7 gemischt waren. Es können auch Schmelzen verwendet werden, bei denen das Molverhältnis 10:4:25 oder ' i:8 beträgt. Der LiNdP₄Oi₂-Emkristall wurde unter folgenden Voraussetzungen gebildet: Die Schmelze wurde mit einer Abkühlungsrate von O,rC/Stunde abgekühlt, und der Keimkristall wurde mit einer Drehzahl von 20 bis 60 U/min gedreht und mit einer Geschwindigkeit von 0,1 mm/Stunde aus der Schmelze gezogen. Der auf diese Weise erhaltene,

3s durchsichtige LiNdP₄Oi₂-Einkristall wies einen quadratischen Querschnitt mit einer Seitenlänge von 5 mm auf. Die durchgeführte chemische Analyse ergab 1,3 + 0,2 Gew.-% Li, 31 ±3 Gew.-% Nd und 28 + 2 Gew.-% P. Die Berechnung ergab 1,5 Gew.-°/o Li, 31 Gew.-% Nd und 26,5 Gew.-% P.

Beispiel 2
(NaNdP₄Oi₂

In einer Form wurde unter Druck ein untereinander vermischtes Pulver geschmolzen, das aus 4 Mol Natriumcarbonat mit einer Reinheit von 99,9% bis

so 99,999%, einem Mol Nd₂O₃ mit einer Reinheit von 99,9 bis 99,99% und 16 Mol NH₄H₂PO₄ bestand, das als besonders reines Reagens käuflich erhältlich ist. Diese Masse wurde etwa 2 Stunden lang bei etwa 70O⁰C in einem elektrischen Ofen ausgebacken. Die ausgebackene Masse wurde bei etwa 850⁰C in einem Platintiegel mit inem Innenvolumen von 100 cm³ geschmolzen. Die Schmelze bestand aus Na₂O, Nd₂O₃ und P₂O₅ in einem Molverhältnis von 4 :1 :8. Der NaNdP4Oi₂-Einkristall wurde aus der Schmelze mittels des Kyropoulos-Ver-

f,o fahrens gezüchtet, wobei ein vorher vorbereiteter Keimkristall verwendet wurde. In diesem Falle wurde die Schmelze mit einer Abkühlungsrate von 0,1 °C/Stunde abgekühlt, und der Keimkristall wurde mit einer Drehzahl von 20 bis 60 U/Minute gedreht und mit einer

fts Geschwindigkeit von 0,1 mm/Stunde aus der Schmelze gezogen. Der dabei erhaltene durchsichtige NaNdP₄Oi₂-Einkristall wies einen quadratischen Querschnitt mit einer Seitenlänge von 2 bis 5 mm auf.

Beispiel 3
(LiNdu.5Gdo.5P4O!?)

In einer Form wurde unter Druck das vermischte Pulver geschmolzen, das aus 4 Mol Lithiumcarbonat mit einer Reinheit von 99,9 bis 99,999%, 0,5 Mol Nd₂O₃ mit einer Reinheit von 99.9 bis 99,999%, 0,5 Mol Gd₂O₁ mit einer Reinheit von 99,9 bis 99,999% und 16 Mol NH,|H₂PO4 bestand, das als besonders reines Reagenz käuflich erhältlich war. Die Masse wurde etwa 2 Stunden lang bei 80O⁰C in einem elektrischen Ofen ausgebacken. Die ausgebackene Masse wurde bei etwa 920⁰C in einem Platintiegel mit einem Innenvolumen

10

von 100 cm³ geschmolzen. Die Schmelze bestand aus LiO₂, Nd₂O₃, Gd₂O₃ und P₂Os mit einem Molverhältnis von 8:1 : 1 :16. Der LiNdcsGdo^O^-Einkristall wurde mittels des Kyropoulos-Verfahrens aus der Schmelze gezüchtet, wobei ein zuvor vorbereiteter Keimkristall verwendet wurde. In diesem Fall wurde die Schmelze mit einer Abkühlungsrate von O,l°C/Stunde abgekühlt, und der Keimkristall wurde mit einer Drehzahl von 20 bis 60 U/Minute gedreht und mit einer Geschwindigkeit von 0,1 mm/Stunde aus der Schmelze gezogen. Auf diese Weise erhielt man einen durchsichtigen LiNdo.5Gdo.5P40i₂-Einkristall mit einem quadratischen Querschnitt von 5 mm Seitenlänge.

Hierzu 4 Bhitl Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dielektrisches einkristallinies aktives Medium für Laser, bestehend aus einem kondensierten Phosphat des Neodyms und mindestens eines weiteren Metalls, dadurch gekennzeichnet, daß das kondensierte Phosphat aus

LNdJl₁ -,P₄O₁₂

10

besteht, wobei L Lithium oder Natrium, R wenigstens einer der Elemente Yttrium, Lanthan oder Gadolinium und O < zH 1 ist

2. Dielektrisches aktives Medium für Laser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ,_s Einkristall eine

LiNdP^u-Zusammensetzung

aufweist.

3. Dielektrisches aktives Medium für Laser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einkristall eine

NaNd P₄O₁2-Zusammensetzung

aufweist.

4. Dielektrisches aktives Medium für Laser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einkristall eine

LiNdo 5Gdo 5P₄012-Zusammensetzung

.10 aufweist.