JP2001042147A - 光学素子用基体及びそれを用いた光導波路体 - Google Patents
光学素子用基体及びそれを用いた光導波路体Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光学素子用基体として有用なニオブ酸リチウ
ム単結晶において、耐光損傷特性が良好で、特に短波長
用の光波長変換素子に好適な光学素子用基体及びそれを
用いた光導波路体を提供すること。 【解決手段】 ニオブ酸リチウム単結晶中にＭｇ、Ｚ
ｎ、Ｓｃのうち少なくとも１種の元素を４．５〜６．０
モル％含有し、且つ原子組成比を０．９４５＜Ｌｉ／Ｎ
ｂ＜０．９６０とした光学素子用基体。
ム単結晶において、耐光損傷特性が良好で、特に短波長
用の光波長変換素子に好適な光学素子用基体及びそれを
用いた光導波路体を提供すること。 【解決手段】 ニオブ酸リチウム単結晶中にＭｇ、Ｚ
ｎ、Ｓｃのうち少なくとも１種の元素を４．５〜６．０
モル％含有し、且つ原子組成比を０．９４５＜Ｌｉ／Ｎ
ｂ＜０．９６０とした光学素子用基体。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光変調器や波長変換
素子等に使用される耐光損傷特性に優れた光学素子用基
体及びそれを用いた光導波路体に関する。
素子等に使用される耐光損傷特性に優れた光学素子用基
体及びそれを用いた光導波路体に関する。
【０００２】
【従来技術とその課題】従来より、ニオブ酸リチウム単
結晶は光波長変換素子（ＳＨＧ素子）や光変調器などの
光学素子に幅広く応用されている。ところが、この種の
光学素子に使用されるニオブ酸リチウム単結晶の基板に
緑や青色のレーザー光を照射すると、光誘起屈折率効果
が生じて屈折率が変化し、これにより主としてビームが
広がることから、レーザー光の強度が低下し、事実上使
用不可能となる。
結晶は光波長変換素子（ＳＨＧ素子）や光変調器などの
光学素子に幅広く応用されている。ところが、この種の
光学素子に使用されるニオブ酸リチウム単結晶の基板に
緑や青色のレーザー光を照射すると、光誘起屈折率効果
が生じて屈折率が変化し、これにより主としてビームが
広がることから、レーザー光の強度が低下し、事実上使
用不可能となる。
【０００３】このような現象は一般に光損傷と呼ばれて
いるが、この光損傷を抑えることは光導波路や光波長変
換素子の実用化にとり非常に重要である。これまで、光
損傷の抑制に関し数多くの研究が行われ、幾つかの元素
が耐光損傷特性を向上させるドーパントとして検討され
てきた。
いるが、この光損傷を抑えることは光導波路や光波長変
換素子の実用化にとり非常に重要である。これまで、光
損傷の抑制に関し数多くの研究が行われ、幾つかの元素
が耐光損傷特性を向上させるドーパントとして検討され
てきた。
【０００４】この研究の結果、耐光損傷特性の向上に効
果があるとされているドーパントには、マグネシウム
（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、スカンジウム（Ｓｃ）などが
報告されており、それらの中でもＭｇを５モル％程度ド
ープすることが耐光損傷特性の向上に最も効果があると
されている（例えば、Jin-ke Wen et al.,Appl.Phys.Le
tt.53(4),260(1988)を参照）。
果があるとされているドーパントには、マグネシウム
（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、スカンジウム（Ｓｃ）などが
報告されており、それらの中でもＭｇを５モル％程度ド
ープすることが耐光損傷特性の向上に最も効果があると
されている（例えば、Jin-ke Wen et al.,Appl.Phys.Le
tt.53(4),260(1988)を参照）。
【０００５】しかしながら、通常に育成したコングルエ
ント組成のニオブ酸リチウム単結晶中に、Ｍｇを５モル
％程度ドープしても、その耐光損傷特性は実用上十分な
レベルではなく、例えば１０ＭＷ／ｃｍ2 程度のパワー
密度を有する青色域のレーザー光を照射した場合には光
損傷が生じる。このため、強度が２０ＭＷ／ｃｍ2 程度
の青色レーザー用ＳＨＧ素子の場合では、光損傷による
歩留まりの低下が著しくなってしまう。したがって、短
波長（４００〜５５０ｎｍ）用の光学結晶としてのニオ
ブ酸リチウム単結晶の実用化はさらなる耐光損傷特性の
向上が不可欠となる。
ント組成のニオブ酸リチウム単結晶中に、Ｍｇを５モル
％程度ドープしても、その耐光損傷特性は実用上十分な
レベルではなく、例えば１０ＭＷ／ｃｍ2 程度のパワー
密度を有する青色域のレーザー光を照射した場合には光
損傷が生じる。このため、強度が２０ＭＷ／ｃｍ2 程度
の青色レーザー用ＳＨＧ素子の場合では、光損傷による
歩留まりの低下が著しくなってしまう。したがって、短
波長（４００〜５５０ｎｍ）用の光学結晶としてのニオ
ブ酸リチウム単結晶の実用化はさらなる耐光損傷特性の
向上が不可欠となる。
【０００６】そこで本発明は、光学素子用基体として有
用なニオブ酸リチウム単結晶において、耐光損傷特性が
良好で、特に短波長用の光波長変換素子に好適な光学素
子用基体及びそれを用いた光導波路体を提供することを
目的とする。
用なニオブ酸リチウム単結晶において、耐光損傷特性が
良好で、特に短波長用の光波長変換素子に好適な光学素
子用基体及びそれを用いた光導波路体を提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の光学素子用基体は、ニオブ酸リチウム単結
晶中にＭｇ、Ｚｎ、Ｓｃのうち少なくとも１種の元素を
４．５〜６．０モル％含有し、且つ原子組成比を０．９
４５＜Ｌｉ／Ｎｂ＜０．９６０とした。
に、本発明の光学素子用基体は、ニオブ酸リチウム単結
晶中にＭｇ、Ｚｎ、Ｓｃのうち少なくとも１種の元素を
４．５〜６．０モル％含有し、且つ原子組成比を０．９
４５＜Ｌｉ／Ｎｂ＜０．９６０とした。
【０００８】また、特にＭｇの含有量が５．０〜５．４
モル％ドープすれば非常に均質な単結晶が得られ、極め
て好適な光学素子用基体を提供できる。
モル％ドープすれば非常に均質な単結晶が得られ、極め
て好適な光学素子用基体を提供できる。
【０００９】また、本発明の光導波路体は、上記光学素
子用基体に光が透過する導波路を形成したことを特徴と
する。
子用基体に光が透過する導波路を形成したことを特徴と
する。
【００１０】光損傷が生じるメカニズムは、以下に示す
〜の現象が順次生じることで説明できる。
〜の現象が順次生じることで説明できる。
【００１１】ニオブ酸リチウム単結晶に青色のレーザ
ー光を照射すると、ドナー準位の電子が伝導帯に励起さ
れる。
ー光を照射すると、ドナー準位の電子が伝導帯に励起さ
れる。
【００１２】レーザー光の照射により光起電力が発生
し、この起電力により伝導帯に励起された電子が光が照
射されない部分に移動する。
し、この起電力により伝導帯に励起された電子が光が照
射されない部分に移動する。
【００１３】上記移動後、電子がアクセプタ−準位に
トラップされ電荷に分布が発生する。
トラップされ電荷に分布が発生する。
【００１４】上記電荷分布のため電位差が発生し、一
次の電気光学効果であるポッケルス効果により屈折率が
変化する。
次の電気光学効果であるポッケルス効果により屈折率が
変化する。
【００１５】一般的に、ＦｅやＭｎなどの遷移元素をニ
オブ酸リチウム単結晶中にドープすると、光損傷が非常
に起こりやすくなることから、光損傷の発生に関与する
これらのエネルギー準位は、主に遷移元素が原因となっ
ていると考えられる。
オブ酸リチウム単結晶中にドープすると、光損傷が非常
に起こりやすくなることから、光損傷の発生に関与する
これらのエネルギー準位は、主に遷移元素が原因となっ
ていると考えられる。
【００１６】それに対して、Ｍｇをドープすると耐光損
傷特性が向上することから、Ｍｇを含む典型元素は光損
傷を抑える効果があると思われる。これは、典型元素は
ドナー準位やアクセプタ−準位を形成しにくく、また典
型元素をドープすることにより遷移元素の結晶への固溶
を抑制効果があるためであると考えられる。
傷特性が向上することから、Ｍｇを含む典型元素は光損
傷を抑える効果があると思われる。これは、典型元素は
ドナー準位やアクセプタ−準位を形成しにくく、また典
型元素をドープすることにより遷移元素の結晶への固溶
を抑制効果があるためであると考えられる。
【００１７】特に、光損傷特性を向上させるためには、
Ｍｇを５モル％程度ドープする必要があり、４モル％以
下のドープ量では効果は得られない。また、Ｍｇを４．
５モル％以上ドープした場合は、ニオブ酸リチウム中の
ＯＨ基による赤外吸収のピークがシフトすることから、
ＭｇがＮｂサイトに入ったためと考えられる。
Ｍｇを５モル％程度ドープする必要があり、４モル％以
下のドープ量では効果は得られない。また、Ｍｇを４．
５モル％以上ドープした場合は、ニオブ酸リチウム中の
ＯＨ基による赤外吸収のピークがシフトすることから、
ＭｇがＮｂサイトに入ったためと考えられる。
【００１８】一般的に、ニオブ酸リチウム単結晶のコン
グルエント組成は０．９３０＜Ｌｉ／Ｎｂ＜０．９４５
であり、この場合、Ｌｉサイトに欠陥があるため、Ｍｇ
をドープすると、ＭｇはまずＬｉサイトに入り、４．５
モル％以上ドープすると過剰なＭｇがＮｂサイトに入る
と考えられる。
グルエント組成は０．９３０＜Ｌｉ／Ｎｂ＜０．９４５
であり、この場合、Ｌｉサイトに欠陥があるため、Ｍｇ
をドープすると、ＭｇはまずＬｉサイトに入り、４．５
モル％以上ドープすると過剰なＭｇがＮｂサイトに入る
と考えられる。
【００１９】したがって、Ｍｇのドープ量を増やすと耐
光損傷特性が向上するが、Ｍｇがニオブ酸リチウムに均
一に添加されるのは５〜５．４モル％であり、それ以上
ドープすると、Ｍｇが不均一になると同時に結晶育成も
困難となる。
光損傷特性が向上するが、Ｍｇがニオブ酸リチウムに均
一に添加されるのは５〜５．４モル％であり、それ以上
ドープすると、Ｍｇが不均一になると同時に結晶育成も
困難となる。
【００２０】また、光波長変換素子を作製する時の分極
反転の印荷電圧は、Ｍｇのドープが増えると大きくな
り、素子の作製が困難になる。
反転の印荷電圧は、Ｍｇのドープが増えると大きくな
り、素子の作製が困難になる。
【００２１】本発明による光学素子用基体では、コング
ルエント組成よりもＬｉリッチな組成のためＮｂサイト
にＭｇが入りやすく、耐光損傷特性に優れている。さら
にＬｉリッチ又は化学量論組成の結晶ではＭｇの分配係
数が変化するため、均一にＭｇをドープするには添加量
を減らす必要があるため十分な効果が得られない。
ルエント組成よりもＬｉリッチな組成のためＮｂサイト
にＭｇが入りやすく、耐光損傷特性に優れている。さら
にＬｉリッチ又は化学量論組成の結晶ではＭｇの分配係
数が変化するため、均一にＭｇをドープするには添加量
を減らす必要があるため十分な効果が得られない。
【００２２】また、２重坩堝と原料供給システムなどに
より、化学量論組成に近い組成のニオブ酸リチウム結晶
の育成が可能となっているので、本発明の組成において
も均一な結晶の育成が可能である。
より、化学量論組成に近い組成のニオブ酸リチウム結晶
の育成が可能となっているので、本発明の組成において
も均一な結晶の育成が可能である。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００２４】本発明の光学素子用基体は、Ｍｇ，Ｚｎ，
Ｓｃのいずれか１種の元素を、４．５〜６．０モル％含
有し、且つ組成比が０．９４５＜Ｌｉ／Ｎｂ＜０．９６
０であるニオブ酸リチウム単結晶を用いたものである。
Ｓｃのいずれか１種の元素を、４．５〜６．０モル％含
有し、且つ組成比が０．９４５＜Ｌｉ／Ｎｂ＜０．９６
０であるニオブ酸リチウム単結晶を用いたものである。
【００２５】ニオブ酸リチウム単結晶のコングルエント
組成は０．９３０＜Ｌｉ／Ｎｂ＜０．９４５であり、本
発明の組成でＣＺ法などにより結晶を育成した場合は、
結晶の上下部分で組成が変化するため、均一な光学素子
用基体としては適していない。そのため、２重坩堝を用
いて結晶成長に伴う組成ずれを補うための原料供給を行
いながら結晶を育成することで、均一な光学素子用基体
を得る事ができる。このような光学素子用基体を用いる
と、短波長で高出力の優れた光波長変換素子や光変調器
が得られる。
組成は０．９３０＜Ｌｉ／Ｎｂ＜０．９４５であり、本
発明の組成でＣＺ法などにより結晶を育成した場合は、
結晶の上下部分で組成が変化するため、均一な光学素子
用基体としては適していない。そのため、２重坩堝を用
いて結晶成長に伴う組成ずれを補うための原料供給を行
いながら結晶を育成することで、均一な光学素子用基体
を得る事ができる。このような光学素子用基体を用いる
と、短波長で高出力の優れた光波長変換素子や光変調器
が得られる。
【００２６】また、例えば基体の上層に金属（例えばＴ
ｉ）を熱拡散法で、もしくはプロトン交換法等を用い
て、厚さ数μｍ程度の平面状薄膜から成る導波路を形成
した平面光導波路としてもよい。また、基体の表層部に
上記と同様にして帯状に屈折率の高い領域から成る導波
路を形成した埋め込み型光導波路としてもよい。また、
上記と同様にして基体の表層部に凸状の導波路を形成し
てストリップ型光導波路としてもよい、さらに、上記と
同様にして基体の表層部にリブ状の導波路を形成してリ
ブ型光導波路としてもよい。なおまた、上記各導波路は
基体の表層部ではなく、基体の内部に設けるようにして
もよい。そして、このような各種形状の光導波路体を適
宜利用して、光変調器やＳＨＧ素子を構成することは容
易に行うことができる。
ｉ）を熱拡散法で、もしくはプロトン交換法等を用い
て、厚さ数μｍ程度の平面状薄膜から成る導波路を形成
した平面光導波路としてもよい。また、基体の表層部に
上記と同様にして帯状に屈折率の高い領域から成る導波
路を形成した埋め込み型光導波路としてもよい。また、
上記と同様にして基体の表層部に凸状の導波路を形成し
てストリップ型光導波路としてもよい、さらに、上記と
同様にして基体の表層部にリブ状の導波路を形成してリ
ブ型光導波路としてもよい。なおまた、上記各導波路は
基体の表層部ではなく、基体の内部に設けるようにして
もよい。そして、このような各種形状の光導波路体を適
宜利用して、光変調器やＳＨＧ素子を構成することは容
易に行うことができる。
【００２７】
【実施例】〔例１〕まず、純度４ＮのＬｉ2 ＣＯ3 ，Ｎ
ｂ2 Ｏ5 ，ＭｇＯを原子組成比Ｌｉ／Ｎｂ＝０．９５，
Ｍｇ：５．０モル％になるように、Ｎｂ2 Ｏ5 原料２０
００ｇに対しＬｉ2 ＣＯ3 を５２８．１７ｇ、ＭｇＯを
３１．１２ｇ調合し、容量が１０リットルの樹脂性ポッ
トに入れて１０時間回転混合した。
ｂ2 Ｏ5 ，ＭｇＯを原子組成比Ｌｉ／Ｎｂ＝０．９５，
Ｍｇ：５．０モル％になるように、Ｎｂ2 Ｏ5 原料２０
００ｇに対しＬｉ2 ＣＯ3 を５２８．１７ｇ、ＭｇＯを
３１．１２ｇ調合し、容量が１０リットルの樹脂性ポッ
トに入れて１０時間回転混合した。
【００２８】次に、混合した原料を７５０℃で３時間仮
焼した後、１１００℃で１５時間焼成し原料を作製し
た。そして、この原料を４０００ｇを２重坩堝（外坩堝
径１５０ｍｍ、内ルツボ径１００ｍｍ）に充填し、原料
供給装置を備えた回転引き上げ単結晶製造装置にセット
した。
焼した後、１１００℃で１５時間焼成し原料を作製し
た。そして、この原料を４０００ｇを２重坩堝（外坩堝
径１５０ｍｍ、内ルツボ径１００ｍｍ）に充填し、原料
供給装置を備えた回転引き上げ単結晶製造装置にセット
した。
【００２９】そして、回転数１０ｒｐｍ、引き上げ速度
１．０ｍｍ／ｈｒでＣ軸方向の種結晶を用いて結晶育成
し、結晶を融液から切り離した後１３５０℃から室温ま
で４０℃／時間，３３時間降温して結晶径５５ｍｍ、長
さ７０ｍｍのクラックのない結晶を得た。
１．０ｍｍ／ｈｒでＣ軸方向の種結晶を用いて結晶育成
し、結晶を融液から切り離した後１３５０℃から室温ま
で４０℃／時間，３３時間降温して結晶径５５ｍｍ、長
さ７０ｍｍのクラックのない結晶を得た。
【００３０】同様にして、原子組成比Ｌｉ／Ｎｂ＝０．
９３８で、Ｍｇをそれぞれ４．０モル％，４．５モル
％，５．２モル％，６．０モル％、原子組成比Ｌｉ／Ｎ
ｂ＝０．９５０で、Ｍｇをそれぞれ４モル％，４．５モ
ル％，５．２モル％，５．４モル％，６．０モル％，
６．５モル％、原子組成比Ｌｉ／Ｎｂ＝０．９４５で、
Ｍｇを５．２モル％、原子組成比Ｌｉ／Ｎｂ＝０．９６
０で、Ｍｇを５．２モル％に原料を調合し、結晶育成を
行った。
９３８で、Ｍｇをそれぞれ４．０モル％，４．５モル
％，５．２モル％，６．０モル％、原子組成比Ｌｉ／Ｎ
ｂ＝０．９５０で、Ｍｇをそれぞれ４モル％，４．５モ
ル％，５．２モル％，５．４モル％，６．０モル％，
６．５モル％、原子組成比Ｌｉ／Ｎｂ＝０．９４５で、
Ｍｇを５．２モル％、原子組成比Ｌｉ／Ｎｂ＝０．９６
０で、Ｍｇを５．２モル％に原料を調合し、結晶育成を
行った。
【００３１】そして、育成結晶を単一分域化処理した
後、結晶上部１０ｍｍ，３０ｍｍ，７０ｍｍ部分から５
ｍｍ×５ｍｍ×５ｍｍの結晶ブロックを切り出し、鏡面
研磨加工して測定サンプル１０を作製した。
後、結晶上部１０ｍｍ，３０ｍｍ，７０ｍｍ部分から５
ｍｍ×５ｍｍ×５ｍｍの結晶ブロックを切り出し、鏡面
研磨加工して測定サンプル１０を作製した。
【００３２】次に、図１で示す光学系Ｈにより屈折率変
化を測定した結果について説明する。
化を測定した結果について説明する。
【００３３】まず、測定サンプル１０をこの光軸方向を
偏光子７の偏光方向に合わせるようにペルチェ素子９に
配設し、測定サンプル１０の温度制御を行った。
偏光子７の偏光方向に合わせるようにペルチェ素子９に
配設し、測定サンプル１０の温度制御を行った。
【００３４】屈折率変化を測定するためのＨｅ−Ｎｅレ
ーザー２からの出射光はミラー４を介しλ／４板５でい
ったん円偏光にした後に、ハーフミラー６を介して偏光
子７により直線偏光にし、測定サンプル１０に入射させ
た。
ーザー２からの出射光はミラー４を介しλ／４板５でい
ったん円偏光にした後に、ハーフミラー６を介して偏光
子７により直線偏光にし、測定サンプル１０に入射させ
た。
【００３５】測定サンプル１０の光軸方向を偏光子７と
合わせることで、出射光は直線偏光となるので、検光子
１２の偏光方向を偏光子７の偏光方向に対して垂直にな
るようにセットし、パワーメーター１４でＨｅ−Ｎｅレ
ーザー２からの出射光が検出されないようにした。
合わせることで、出射光は直線偏光となるので、検光子
１２の偏光方向を偏光子７の偏光方向に対して垂直にな
るようにセットし、パワーメーター１４でＨｅ−Ｎｅレ
ーザー２からの出射光が検出されないようにした。
【００３６】次に、Ｈｅ−Ｃｄレーザー１からの出射光
をλ／４板３等を介してレンズ８で集光し、測定サンプ
ル１０に入射させ、測定サンプル１０からの出射光をＨ
ｅ−Ｃｄカットフィルター１３により遮断した。
をλ／４板３等を介してレンズ８で集光し、測定サンプ
ル１０に入射させ、測定サンプル１０からの出射光をＨ
ｅ−Ｃｄカットフィルター１３により遮断した。
【００３７】ここで、測定サンプル１０に光損傷が発生
すると屈折率が変化し、測定サンプル１０から出射され
るＨｅ−Ｎｅレーザー２からの出射光が楕円偏光とな
り、パーワーメーター１４でＨｅ−Ｎｅレーザー２が検
出される。
すると屈折率が変化し、測定サンプル１０から出射され
るＨｅ−Ｎｅレーザー２からの出射光が楕円偏光とな
り、パーワーメーター１４でＨｅ−Ｎｅレーザー２が検
出される。
【００３８】検出された楕円偏光の出射光をλ／４板１
１で直線偏光にし、検光子１２を回転させ、パワーメー
ター１４で検出される光量が最小になる回転角を測定し
た。その時の検光子１２の回転角（Δθ）から屈折率変
化量（Δｎ）が算出できる。すなわち、下記式から算出
が可能である。
１で直線偏光にし、検光子１２を回転させ、パワーメー
ター１４で検出される光量が最小になる回転角を測定し
た。その時の検光子１２の回転角（Δθ）から屈折率変
化量（Δｎ）が算出できる。すなわち、下記式から算出
が可能である。
【００３９】Δｎ＝Δθ×（λ／１８０）×Ｌ （ただし、Ｌ：サンプル長５ｍｍ，λ：波長６３３ｎ
ｍ） さらに、Ｈｅ−Ｃｄレーザー１の測定サンプル１０での
パワー密度は、Ｈｅ−Ｃｄレーザー１の出力とレンズ８
によって制御を行った。
ｍ） さらに、Ｈｅ−Ｃｄレーザー１の測定サンプル１０での
パワー密度は、Ｈｅ−Ｃｄレーザー１の出力とレンズ８
によって制御を行った。
【００４０】上記方法にて測定した屈折率変化量を表１
に示す。表１から明らかなように、コングルエント組成
である原子組成比Ｌｉ／Ｎｂ＝０．９３８では、Ｍｇを
５．０，６．０モル％添加したとき耐光損傷特性は向上
したが、Ｈｅ−Ｃｄレーザーのパワー密度が１０ＭＷ／
cm2 以上では光損傷が生じた。
に示す。表１から明らかなように、コングルエント組成
である原子組成比Ｌｉ／Ｎｂ＝０．９３８では、Ｍｇを
５．０，６．０モル％添加したとき耐光損傷特性は向上
したが、Ｈｅ−Ｃｄレーザーのパワー密度が１０ＭＷ／
cm2 以上では光損傷が生じた。
【００４１】
【表１】
【００４２】これに対し、本発明の組成によると、原子
組成比Ｌｉ／Ｎｂ＝０．９５０，０．９４５，０．９６
０で、Ｍｇを４．５〜６．０モル％添加したとき、Ｈｅ
−Ｃｄレーザーのパワー密度が２０ＭＷ／cm2 でも屈折
率変化は少なく、コングルエント組成の結晶に対し著し
く耐光損傷特性が向上した。
組成比Ｌｉ／Ｎｂ＝０．９５０，０．９４５，０．９６
０で、Ｍｇを４．５〜６．０モル％添加したとき、Ｈｅ
−Ｃｄレーザーのパワー密度が２０ＭＷ／cm2 でも屈折
率変化は少なく、コングルエント組成の結晶に対し著し
く耐光損傷特性が向上した。
【００４３】次に、原子組成比Ｌｉ／Ｎｂ＝０．９５０
で、Ｍｇ＝４．０，５．０，６．０，６．５モル％添加
した測定サンプル１０を、プリズムカップラーにより波
長６３３ｎｍの常光屈折率を測定した結果、表２に示す
ようにＭｇが５モル％、６モル％の結晶は±１×１０-4
で均一であったが、Ｍｇ４．０モル％，６．５モル％の
結晶は６〜８×１０-4の屈折率変動があった。
で、Ｍｇ＝４．０，５．０，６．０，６．５モル％添加
した測定サンプル１０を、プリズムカップラーにより波
長６３３ｎｍの常光屈折率を測定した結果、表２に示す
ようにＭｇが５モル％、６モル％の結晶は±１×１０-4
で均一であったが、Ｍｇ４．０モル％，６．５モル％の
結晶は６〜８×１０-4の屈折率変動があった。
【００４４】
【表２】
【００４５】〔例２〕まず、純度４ＮのＬｉ2 ＣＯ3 ，
Ｎｂ2 Ｏ5 とＺｎＯまたはＳｃＯを、原子組成比Ｌｉ／
Ｎｂ＝０．９５０で、Ｚｎを４．０モル％，５．０モル
％，６．０モル％、原子組成比Ｌｉ／Ｎｂ＝０．９５０
で、Ｓｃを４．０モル％，５．０モル％，６．０モル％
になるように調合し、１０リットルの樹脂性ポットに入
れ８時間回転混合した。
Ｎｂ2 Ｏ5 とＺｎＯまたはＳｃＯを、原子組成比Ｌｉ／
Ｎｂ＝０．９５０で、Ｚｎを４．０モル％，５．０モル
％，６．０モル％、原子組成比Ｌｉ／Ｎｂ＝０．９５０
で、Ｓｃを４．０モル％，５．０モル％，６．０モル％
になるように調合し、１０リットルの樹脂性ポットに入
れ８時間回転混合した。
【００４６】混合した原料を７５０℃で３時間仮焼した
後、１１００℃で１０時間焼成し原料を作製した。原料
を４０００ｇを２重坩堝（外坩堝径１５０ｍｍ、内ルツ
ボ径１００ｍｍ）に充填し、原料供給装置を備えた回転
引き上げ単結晶製造装置にセットした。回転数５ｒｐ
ｍ、引き上げ速度０．５ｍｍ／ｈｒでＣ軸方向の種結晶
を用いて結晶育成し、結晶を融液から切り離した後１３
５０℃から室温まで３０℃／ｈｒで４５時間で降温して
結晶径５０ｍｍ、長さ４０ｍｍのクラックのない結晶を
得た。
後、１１００℃で１０時間焼成し原料を作製した。原料
を４０００ｇを２重坩堝（外坩堝径１５０ｍｍ、内ルツ
ボ径１００ｍｍ）に充填し、原料供給装置を備えた回転
引き上げ単結晶製造装置にセットした。回転数５ｒｐ
ｍ、引き上げ速度０．５ｍｍ／ｈｒでＣ軸方向の種結晶
を用いて結晶育成し、結晶を融液から切り離した後１３
５０℃から室温まで３０℃／ｈｒで４５時間で降温して
結晶径５０ｍｍ、長さ４０ｍｍのクラックのない結晶を
得た。
【００４７】育成結晶を単一分域化処理した後、結晶上
部１０ｍｍ、３０ｍｍ、７０ｍｍ部分から５ｍｍ×５ｍ
ｍ×５ｍｍの結晶ブロックを切り出し、鏡面研磨加工し
て測定サンプル１０を作製した。
部１０ｍｍ、３０ｍｍ、７０ｍｍ部分から５ｍｍ×５ｍ
ｍ×５ｍｍの結晶ブロックを切り出し、鏡面研磨加工し
て測定サンプル１０を作製した。
【００４８】次に〔例１〕と同様に図１で示す光学系に
より屈折率変化を測定した結果を表３に示す。
より屈折率変化を測定した結果を表３に示す。
【００４９】
【表３】
【００５０】表３に示すように、Ｚｎ、Ｓｃを５．０〜
６．０モル％添加したときＨｅ−Ｃｄレーザーのパワー
密度が２０ＭＷでも屈折率変化は少なく、耐光損傷特性
が向上した。
６．０モル％添加したときＨｅ−Ｃｄレーザーのパワー
密度が２０ＭＷでも屈折率変化は少なく、耐光損傷特性
が向上した。
【００５１】
【発明の効果】本発明の光学素子用基体によれば、例え
ば２０ＭＷ／ｃｍ2 程度のパワー密度を有するレーザー
光を照射しても、従来のＭｇドープのコングルエント組
成ニオブ酸リチウムの場合より優れた耐光損傷特性を有
しているため、光波長変換素子や光変調器を好適に実現
することが可能となる。
ば２０ＭＷ／ｃｍ2 程度のパワー密度を有するレーザー
光を照射しても、従来のＭｇドープのコングルエント組
成ニオブ酸リチウムの場合より優れた耐光損傷特性を有
しているため、光波長変換素子や光変調器を好適に実現
することが可能となる。
【００５２】また特に、緑〜青色光を利用する短波長用
の高出力光波長変換素子を好適に実現することが可能と
なる。
の高出力光波長変換素子を好適に実現することが可能と
なる。
【図１】屈折率変化を測定する光学系を模式的に示す構
成図である。
成図である。
１：Ｈｅ−Ｃｄレーザー ２：Ｈｅ−Ｎｅレーザー ３：λ／４板 ４：ミラー ５：λ／４板 ６：ハーフミラー ７：偏光子 ８：レンズ ９：ペルチェ素子 １０：測定サンプル １１：λ／４板 １２：検光子 １３：Ｈｅ−Ｃｄカットフィルター １４：パワーメーター
Claims (3)
- 【請求項１】 ＬｉとＮｂの原子組成比が下記式を満足
し、且つＭｇ，Ｚｎ，Ｓｃのうち１種以上の元素を４．
５〜６．０モル％含有したニオブ酸リチウム単結晶から
成る光学素子用基体。 ０．９４５＜Ｌｉ／Ｎｂ＜０．９６０ - 【請求項２】 ニオブ酸リチウム単結晶中にＭｇが５．
０〜５．４モル％含有していることを特徴とする請求項
１に記載の光学素子用基体。 - 【請求項３】 請求項１に記載の光学素子用基体に光が
透過する導波路を形成したことを特徴とする光導波路
体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21703799A JP2001042147A (ja) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | 光学素子用基体及びそれを用いた光導波路体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21703799A JP2001042147A (ja) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | 光学素子用基体及びそれを用いた光導波路体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001042147A true JP2001042147A (ja) | 2001-02-16 |
Family
ID=16697861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21703799A Pending JP2001042147A (ja) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | 光学素子用基体及びそれを用いた光導波路体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001042147A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107925399A (zh) * | 2016-07-11 | 2018-04-17 | 株式会社山寿瑟拉密克斯 | 弹性表面波元件用基板及其制造方法 |
-
1999
- 1999-07-30 JP JP21703799A patent/JP2001042147A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107925399A (zh) * | 2016-07-11 | 2018-04-17 | 株式会社山寿瑟拉密克斯 | 弹性表面波元件用基板及其制造方法 |
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