JP2002204016A - 光学的発振素子 - Google Patents
光学的発振素子Info
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- JP2002204016A JP2002204016A JP2000398741A JP2000398741A JP2002204016A JP 2002204016 A JP2002204016 A JP 2002204016A JP 2000398741 A JP2000398741 A JP 2000398741A JP 2000398741 A JP2000398741 A JP 2000398741A JP 2002204016 A JP2002204016 A JP 2002204016A
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- Japan
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- optical oscillation
- oscillation element
- sintered body
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発光特性に優れ、安価な光学的発振素子を提
供する。 【解決手段】 ペロブスカイト型結晶構造を主結晶相と
する、透光性を備えた多結晶焼結体である基材を設け
る。上記基材に、ランタニド元素およびクロムからなる
群から選択された少なくとも一種の発光元素を含ませ
る。
供する。 【解決手段】 ペロブスカイト型結晶構造を主結晶相と
する、透光性を備えた多結晶焼結体である基材を設け
る。上記基材に、ランタニド元素およびクロムからなる
群から選択された少なくとも一種の発光元素を含ませ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学的な発振特性
に優れた光学的発振素子に関するものである。
に優れた光学的発振素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、固体レーザ等の光学的発振素子と
しては、単結晶体イットリウム・アルミニウム・ガーネ
ット（ＹＡＧ）を基材とし、その基材に対しネオジウム
イオン（Ｎｄ3+）を最大１at％までドープしたものが、
最も一般的に知られている。
しては、単結晶体イットリウム・アルミニウム・ガーネ
ット（ＹＡＧ）を基材とし、その基材に対しネオジウム
イオン（Ｎｄ3+）を最大１at％までドープしたものが、
最も一般的に知られている。
【０００３】単結晶体ＹＡＧは、イリジウム坩堝を用い
て溶融ＹＡＧから単結晶体を引き上げるチョクラルスキ
ー法（Czochralski 、ＣＺ法、（回転）引き上げ結晶成
長法）や、ＹＡＧの焼結棒を帯域溶融して単結晶体とす
るＦＺ法（fusion de zone、ゾーンメルティング法）
や、フラックス法等により作製されている。
て溶融ＹＡＧから単結晶体を引き上げるチョクラルスキ
ー法（Czochralski 、ＣＺ法、（回転）引き上げ結晶成
長法）や、ＹＡＧの焼結棒を帯域溶融して単結晶体とす
るＦＺ法（fusion de zone、ゾーンメルティング法）
や、フラックス法等により作製されている。
【０００４】しかしながら、単結晶体ＹＡＧは、ＣＺ法
による育成時に、高価なイリジウム坩堝を必要とし、ま
た、約２０００℃の高温を必要とし、その上、育成速度
が０．２〜０．３ｍｍ／時と非常に遅いため、製造に長
期間を要し、よって高価なものとなっている。また、Ｆ
Ｚ法では、製法上の制約から大きな結晶が得られなかっ
た。さらに、フラックス法では、不純物の混入を防止す
るのが困難であり、純度の高いものが得られ難かった。
による育成時に、高価なイリジウム坩堝を必要とし、ま
た、約２０００℃の高温を必要とし、その上、育成速度
が０．２〜０．３ｍｍ／時と非常に遅いため、製造に長
期間を要し、よって高価なものとなっている。また、Ｆ
Ｚ法では、製法上の制約から大きな結晶が得られなかっ
た。さらに、フラックス法では、不純物の混入を防止す
るのが困難であり、純度の高いものが得られ難かった。
【０００５】そこで、上記の各問題を回避するために、
上記基材として、ＹＡＧの単結晶体に匹敵する光学特性
を有する多結晶のＹＡＧやＹ2 Ｏ3 について種々検討さ
れてきた。透明な多結晶ＹＡＧについては、日本国特許
第２７９６６３２号公報に開示されている。レーザ用多
結晶透明Ｙ2 Ｏ3 セラミックスについては、特開平５−
３３０９１２号公報に開示されている。ＹＡＧといった
ガーネット構造を有したレーザ核融合用多結晶透明セラ
ミックスについては、特開平６−２１１５６３号公報に
開示されている。
上記基材として、ＹＡＧの単結晶体に匹敵する光学特性
を有する多結晶のＹＡＧやＹ2 Ｏ3 について種々検討さ
れてきた。透明な多結晶ＹＡＧについては、日本国特許
第２７９６６３２号公報に開示されている。レーザ用多
結晶透明Ｙ2 Ｏ3 セラミックスについては、特開平５−
３３０９１２号公報に開示されている。ＹＡＧといった
ガーネット構造を有したレーザ核融合用多結晶透明セラ
ミックスについては、特開平６−２１１５６３号公報に
開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
ＹＡＧやＹ2 Ｏ3 の多結晶体は、単結晶体と比較して安
価であるが、屈折率が低いという問題を有していた。
ＹＡＧやＹ2 Ｏ3 の多結晶体は、単結晶体と比較して安
価であるが、屈折率が低いという問題を有していた。
【０００７】そこで、本発明は、高屈折率であって、デ
バイス（素子）とした場合に、小型・薄膜化ができ、か
つ、単結晶体と比較して安価である透光性多結晶体を用
いた光学的発振素子を提供することを目的としている。
バイス（素子）とした場合に、小型・薄膜化ができ、か
つ、単結晶体と比較して安価である透光性多結晶体を用
いた光学的発振素子を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の光学的発振素子
は、以上の課題を解決するために、ペロブスカイト型結
晶構造を主結晶相とする、透光性を備えた多結晶焼結体
である基材が設けられ、上記基材に、ランタニド元素お
よびクロムからなる群から選択された少なくとも一種の
発光元素が含まれていることを特徴としている。上記ペ
ロブスカイト型結晶構造には、複合ペロブスカイト型結
晶構造が含まれる。
は、以上の課題を解決するために、ペロブスカイト型結
晶構造を主結晶相とする、透光性を備えた多結晶焼結体
である基材が設けられ、上記基材に、ランタニド元素お
よびクロムからなる群から選択された少なくとも一種の
発光元素が含まれていることを特徴としている。上記ペ
ロブスカイト型結晶構造には、複合ペロブスカイト型結
晶構造が含まれる。
【０００９】上記光学的発振素子では、基材は、Ｂａ
（Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ3 系であることが好ましい。上記光学
的発振素子においては、基材は、Ｂａ（Ｚｎ，Ｔａ）Ｏ
3 系であってもよい。
（Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ3 系であることが好ましい。上記光学
的発振素子においては、基材は、Ｂａ（Ｚｎ，Ｔａ）Ｏ
3 系であってもよい。
【００１０】上記構成によれば、基材に含まれるランタ
ニド元素およびクロムからなる群から選択された少なく
とも一種の発光元素は、透光性を有する基材に導入され
た励起光により励起され、励起レベルから基底レベルに
戻るときに発光して、例えばレーザ光を基材の外部に放
出することができる。
ニド元素およびクロムからなる群から選択された少なく
とも一種の発光元素は、透光性を有する基材に導入され
た励起光により励起され、励起レベルから基底レベルに
戻るときに発光して、例えばレーザ光を基材の外部に放
出することができる。
【００１１】また、上記構成では、基材がペロブスカイ
ト型結晶構造を主結晶相とする、透光性を備えた多結晶
焼結体であるので、発光元素の導入量の制限が、単結晶
体ＹＡＧと比べて小さく、よって、発光効率を向上させ
ることが可能となる。
ト型結晶構造を主結晶相とする、透光性を備えた多結晶
焼結体であるので、発光元素の導入量の制限が、単結晶
体ＹＡＧと比べて小さく、よって、発光効率を向上させ
ることが可能となる。
【００１２】その上、上記構成においては、多結晶焼結
体として、例えば、Ｂａ（Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ3 系やＢａ
（Ｚｎ，Ｔａ）Ｏ3 系を用いることができるので、単結
晶体ＹＡＧを用いた場合と比較して、製造コストを低減
できる。
体として、例えば、Ｂａ（Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ3 系やＢａ
（Ｚｎ，Ｔａ）Ｏ3 系を用いることができるので、単結
晶体ＹＡＧを用いた場合と比較して、製造コストを低減
できる。
【００１３】上記光学的発振素子では、多結晶焼結体
は、その相対密度が９９％以上であることが好ましい。
上記構成によれば、相対密度が９９％以上であるので、
直線透過度を大きくできて光学特性に優れることから、
発光効率を向上できる。
は、その相対密度が９９％以上であることが好ましい。
上記構成によれば、相対密度が９９％以上であるので、
直線透過度を大きくできて光学特性に優れることから、
発光効率を向上できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図１
ないし図３に基づいて説明すれば、以下の通りである。
ないし図３に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００１５】本発明に係る光学的発振素子では、ペロブ
スカイト型結晶構造を主結晶相とする、透光性を備えた
多結晶焼結体である基材が、例えばロッド状またはディ
スク状に設けられ、上記基材に、ランタニド元素および
クロムからなる群から選択された少なくとも一種の元素
が含まれている。
スカイト型結晶構造を主結晶相とする、透光性を備えた
多結晶焼結体である基材が、例えばロッド状またはディ
スク状に設けられ、上記基材に、ランタニド元素および
クロムからなる群から選択された少なくとも一種の元素
が含まれている。
【００１６】このような光学的発振素子について、上記
基材として、Ｂａ（Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ 3 系の複合ペロブス
カイト型結晶構造を主結晶相とするものを用いた例に基
づいた、上記光学的発振素子の製造方法に基づいて説明
すると、まず、原料粉末として、平均粒径が１μｍ以下
の高純度のＢａＣＯ3 、ＳｎＯ2 、ＺｒＯ2 、ＭｇＣＯ
3 およびＴａ2 Ｏ5 の各粉末を準備した。
基材として、Ｂａ（Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ 3 系の複合ペロブス
カイト型結晶構造を主結晶相とするものを用いた例に基
づいた、上記光学的発振素子の製造方法に基づいて説明
すると、まず、原料粉末として、平均粒径が１μｍ以下
の高純度のＢａＣＯ3 、ＳｎＯ2 、ＺｒＯ2 、ＭｇＣＯ
3 およびＴａ2 Ｏ5 の各粉末を準備した。
【００１７】続いて、上記各原料粉末を、Ｂａ〔（Ｓｎ
u Ｚｒ1-u ）x Ｍｇy Ｔａz 〕v Ｏ w なる組成式におい
て、ｕ＝０．６７、ｘ＝０．１６、ｙ＝０．２９、ｚ＝
０．５５、ｖ＝１．０２、となる組成が得られるように
それぞれ秤量し、一緒にボールミルで１６時間湿式混合
して混合物を得た。なお、ｗについては、焼成後におい
て、ほぼ３となっている。ｘ、ｙ、ｚについては、ｘ＋
ｙ＋ｚ＝１．００の関係を満たすものである。
u Ｚｒ1-u ）x Ｍｇy Ｔａz 〕v Ｏ w なる組成式におい
て、ｕ＝０．６７、ｘ＝０．１６、ｙ＝０．２９、ｚ＝
０．５５、ｖ＝１．０２、となる組成が得られるように
それぞれ秤量し、一緒にボールミルで１６時間湿式混合
して混合物を得た。なお、ｗについては、焼成後におい
て、ほぼ３となっている。ｘ、ｙ、ｚについては、ｘ＋
ｙ＋ｚ＝１．００の関係を満たすものである。
【００１８】この混合物を乾燥した後、１３００℃で３
時間仮焼して仮焼物を得た。この仮焼物に、発光元素と
してＮｄを含む酸化ネオジウム（Ｎｄ2 Ｏ3 ）をＮｄが
１原子％となるように添加し、続いて、水および有機バ
インダーと共に、ボールミルに入れ、１６時間湿式粉砕
して粉砕物を得た。有機バインダーとしては、結合剤と
しての機能を備え、かつ、焼結時に、焼結温度に達する
前に、大気中で例えば５００℃程度で大気中の酸素と反
応して炭酸ガスや水蒸気等にガス化して消失するもので
あればよく、例えばエチルセルロース等が挙げられる。
時間仮焼して仮焼物を得た。この仮焼物に、発光元素と
してＮｄを含む酸化ネオジウム（Ｎｄ2 Ｏ3 ）をＮｄが
１原子％となるように添加し、続いて、水および有機バ
インダーと共に、ボールミルに入れ、１６時間湿式粉砕
して粉砕物を得た。有機バインダーとしては、結合剤と
しての機能を備え、かつ、焼結時に、焼結温度に達する
前に、大気中で例えば５００℃程度で大気中の酸素と反
応して炭酸ガスや水蒸気等にガス化して消失するもので
あればよく、例えばエチルセルロース等が挙げられる。
【００１９】この粉砕物を乾燥した後、５０メッシュの
網（篩）を通して造粒し、得られた造粒粉末を、例えば
２５００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で、例えば直径３０ｍｍ、
厚さ１０ｍｍの円板状に成形して成形物を得た。
網（篩）を通して造粒し、得られた造粒粉末を、例えば
２５００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で、例えば直径３０ｍｍ、
厚さ１０ｍｍの円板状に成形して成形物を得た。
【００２０】その次に、この成形物を、同組成粉末中に
埋め込んだ。上記の同組成粉末は上記成形物と同組成系
に調整したものを焼成して得られた焼成物を粉砕したも
のであり、特に透光性を備えていなくともよい。上記同
組成系としては、上記成形物と各成分が同一であれば、
それらの組成比が相違していてもよいが、略同一のもの
が好ましい。したがって、同組成粉末中に埋め込んだ成
形物は、上記成形物と同組成系に近接して配置され、焼
成されることになる。
埋め込んだ。上記の同組成粉末は上記成形物と同組成系
に調整したものを焼成して得られた焼成物を粉砕したも
のであり、特に透光性を備えていなくともよい。上記同
組成系としては、上記成形物と各成分が同一であれば、
それらの組成比が相違していてもよいが、略同一のもの
が好ましい。したがって、同組成粉末中に埋め込んだ成
形物は、上記成形物と同組成系に近接して配置され、焼
成されることになる。
【００２１】この成形物を、焼成炉中において、上記同
組成粉末と共に、まず、大気組成の雰囲気中にて、加熱
して昇温させ成形物に含まれる有機バインダーを加熱に
より消失させる脱バインダーが生じる温度領域まで昇温
させ、脱バインダー後、昇温させながら上記大気中に酸
素を注入して酸素濃度を大気中の酸素濃度から上昇、例
えば９５％（容量％）に設定して、焼成炉中の焼成雰囲
気を調整した。
組成粉末と共に、まず、大気組成の雰囲気中にて、加熱
して昇温させ成形物に含まれる有機バインダーを加熱に
より消失させる脱バインダーが生じる温度領域まで昇温
させ、脱バインダー後、昇温させながら上記大気中に酸
素を注入して酸素濃度を大気中の酸素濃度から上昇、例
えば９５％（容量％）に設定して、焼成炉中の焼成雰囲
気を調整した。
【００２２】その後、上記焼成雰囲気を維持して、例え
ば１６００℃の焼成温度まで焼成炉内を昇温し、その焼
成雰囲気および焼成温度を維持しながら２０時間、上記
成形物を焼成して、上記成形物から焼結体を得た。
ば１６００℃の焼成温度まで焼成炉内を昇温し、その焼
成雰囲気および焼成温度を維持しながら２０時間、上記
成形物を焼成して、上記成形物から焼結体を得た。
【００２３】このようにして、本実施の形態に係る、Ｂ
ａ（Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ3 系の複合ペロブスカイト型結晶構
造を主結晶相とする焼結体である基材に、発光元素とし
てのネオジウムを含有した光学的発振素子を作製した。
ａ（Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ3 系の複合ペロブスカイト型結晶構
造を主結晶相とする焼結体である基材に、発光元素とし
てのネオジウムを含有した光学的発振素子を作製した。
【００２４】このようにして得られた基材は、Ｘ線回折
（ＸＲＤ）による分析の結果、Ｂａ（Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ3
系の結晶構造を有することが確認された。ここで、Ｂａ
は、複合ペロブスカイト型結晶構造のＡサイトに、ま
た、ＭｇとＴａとがＢサイトに入ることは、それらのイ
オン半径と原子価とから制約されるものである。
（ＸＲＤ）による分析の結果、Ｂａ（Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ3
系の結晶構造を有することが確認された。ここで、Ｂａ
は、複合ペロブスカイト型結晶構造のＡサイトに、ま
た、ＭｇとＴａとがＢサイトに入ることは、それらのイ
オン半径と原子価とから制約されるものである。
【００２５】上記焼成温度および焼成時間については、
用いる基材の組成により設定されるが、上記組成では１
５５０℃〜１６５０℃の範囲内で、焼成時間を１０時間
以上焼成すればよい。上記条件にて焼成すれば、透光性
の高い焼結体である基材が得られる。上記基材は、常誘
電体の多結晶体であるため、複屈折を示さないものであ
る。
用いる基材の組成により設定されるが、上記組成では１
５５０℃〜１６５０℃の範囲内で、焼成時間を１０時間
以上焼成すればよい。上記条件にて焼成すれば、透光性
の高い焼結体である基材が得られる。上記基材は、常誘
電体の多結晶体であるため、複屈折を示さないものであ
る。
【００２６】このような光学的発振素子について、アル
キメデス法による焼結体の密度測定、画像解析装置を用
いた焼結体の欠陥占有率測定、屈折率の測定、および直
線透過率の測定を行った。相対焼結体密度は、９９．８
％であった。焼結体の欠陥占有率は、単位面積が□２２
０μｍ2 の測定視野１０箇所の合計で、０．１％であっ
た。屈折率は、２．１であった。直線透過率の測定結果
を図１に示した。
キメデス法による焼結体の密度測定、画像解析装置を用
いた焼結体の欠陥占有率測定、屈折率の測定、および直
線透過率の測定を行った。相対焼結体密度は、９９．８
％であった。焼結体の欠陥占有率は、単位面積が□２２
０μｍ2 の測定視野１０箇所の合計で、０．１％であっ
た。屈折率は、２．１であった。直線透過率の測定結果
を図１に示した。
【００２７】直線透過率（肉厚１．０ｍｍ）の測定結果
から、酸化ネオジウムによる吸収を除くと、そのバック
グラウンド（４００ｎｍから１０００ｎｍまで）が７５
％以上の高い直線透過率を示していることが判る。ま
た、図２に、８２０ｎｍのレーザダイオード励起による
本光学的発振素子の発光スペクトルを示した。図２から
明らかなように、発光元素による発光スペクトルが鋭
く、発光特性が良好であることが判る。
から、酸化ネオジウムによる吸収を除くと、そのバック
グラウンド（４００ｎｍから１０００ｎｍまで）が７５
％以上の高い直線透過率を示していることが判る。ま
た、図２に、８２０ｎｍのレーザダイオード励起による
本光学的発振素子の発光スペクトルを示した。図２から
明らかなように、発光元素による発光スペクトルが鋭
く、発光特性が良好であることが判る。
【００２８】その上、上記光学的発振素子では、単結晶
体ＹＡＧといった高価なものを基材として用いずとも同
様な効果を発揮でき、また、イリジウム坩堝といった高
価な装置を用いる方法を回避できるので、安価なものと
することが可能となる。よって、本発明に係る光学的発
振素子は、固体レーザやシンチレータとして好適に、か
つ、適用範囲を広げて用いることができるものとなって
いる。
体ＹＡＧといった高価なものを基材として用いずとも同
様な効果を発揮でき、また、イリジウム坩堝といった高
価な装置を用いる方法を回避できるので、安価なものと
することが可能となる。よって、本発明に係る光学的発
振素子は、固体レーザやシンチレータとして好適に、か
つ、適用範囲を広げて用いることができるものとなって
いる。
【００２９】直線透過率は、島津製分光光度計（ＵＶ−
２００Ｓ）を用いて測定波長λが４００ｎｍ〜１０００
ｎｍの範囲で、また、屈折率はプリズムカプラー（Metr
icon社製、MODEL 2010）を用い、測定波長λが６３３ｎ
ｍで測定した。
２００Ｓ）を用いて測定波長λが４００ｎｍ〜１０００
ｎｍの範囲で、また、屈折率はプリズムカプラー（Metr
icon社製、MODEL 2010）を用い、測定波長λが６３３ｎ
ｍで測定した。
【００３０】以下に、用いた基材において、直線透過率
がほぼ理論値であることについて説明する。まず、直線
透過率の測定時には、空気中から試料に対し垂直に光が
入射する。このため、屈折率（ｎ）が２．１の場合、基
材の表面と背面とでの反射率の合計が２３％となる。よ
って、上記基材の直線透過率の理論値（理論最大値）は
７７％となる。
がほぼ理論値であることについて説明する。まず、直線
透過率の測定時には、空気中から試料に対し垂直に光が
入射する。このため、屈折率（ｎ）が２．１の場合、基
材の表面と背面とでの反射率の合計が２３％となる。よ
って、上記基材の直線透過率の理論値（理論最大値）は
７７％となる。
【００３１】上記基材では、その直線透過率が、ほぼ７
５％であり、理論値と同等の値を示した。このことは、
上記基材の結晶内の欠陥がほとんど無いことを示してお
り、この基材が光学的発振素子として利用可能であるこ
とを裏付けている。このような基材では、表面にＡＲ
（反射防止膜）コートを施すことで、ほぼ１００％の直
線透過率を有するものにできる。
５％であり、理論値と同等の値を示した。このことは、
上記基材の結晶内の欠陥がほとんど無いことを示してお
り、この基材が光学的発振素子として利用可能であるこ
とを裏付けている。このような基材では、表面にＡＲ
（反射防止膜）コートを施すことで、ほぼ１００％の直
線透過率を有するものにできる。
【００３２】次に、前記の焼成雰囲気の酸素濃度の直線
透過率に対する影響を調べた。まず、焼成雰囲気の酸素
濃度を、種々代えて各透光性セラミックスをそれぞれ調
製した。続いて、各透光性セラミックスの直線透過率を
調べ、その結果を図３に示した。この結果では、酸素濃
度と直線透過率との関係は正の相関を示し、焼成雰囲気
の酸素濃度としては、４５％以上（直線透過率２０％以
上が得られる範囲）が好ましく、７５％以上（直線透過
率６０％以上が得られる範囲）がより好ましく、さらに
９０％以上がより好ましいことが分かった。
透過率に対する影響を調べた。まず、焼成雰囲気の酸素
濃度を、種々代えて各透光性セラミックスをそれぞれ調
製した。続いて、各透光性セラミックスの直線透過率を
調べ、その結果を図３に示した。この結果では、酸素濃
度と直線透過率との関係は正の相関を示し、焼成雰囲気
の酸素濃度としては、４５％以上（直線透過率２０％以
上が得られる範囲）が好ましく、７５％以上（直線透過
率６０％以上が得られる範囲）がより好ましく、さらに
９０％以上がより好ましいことが分かった。
【００３３】また、上記では、基材として、Ｂａ（Ｍ
ｇ，Ｔａ）Ｏ3 系を用いた例を挙げたが、他の基材でも
よく、例えば、Ｂａ（Ｚｎ，Ｔａ）Ｏ3 系を用いること
もできる。この基材を用いた光学的発振素子の製造方法
に基づいて説明すると以下の通りである。まず、原料と
して、高純度のＢａＣＯ3 、ＺｒＯ2 、ＺｎＯおよびＴ
ａ2 Ｏ5 を準備した。
ｇ，Ｔａ）Ｏ3 系を用いた例を挙げたが、他の基材でも
よく、例えば、Ｂａ（Ｚｎ，Ｔａ）Ｏ3 系を用いること
もできる。この基材を用いた光学的発振素子の製造方法
に基づいて説明すると以下の通りである。まず、原料と
して、高純度のＢａＣＯ3 、ＺｒＯ2 、ＺｎＯおよびＴ
ａ2 Ｏ5 を準備した。
【００３４】続いて、これらの各原料を、Ｂａ（Ｚｒx
Ｚｎy Ｔａz ）a Ｏw なる組成式において、ｘ＝０．０
３、ｙ＝０．３２、ｚ＝０．６５、ａ＝１．０２、とな
る組成が得られるようにそれぞれ秤量し、それらを一緒
にボールミルで１６時間湿式混合して混合物を得た。な
お、ｗについては、焼成後において、ほぼ３となってい
る。
Ｚｎy Ｔａz ）a Ｏw なる組成式において、ｘ＝０．０
３、ｙ＝０．３２、ｚ＝０．６５、ａ＝１．０２、とな
る組成が得られるようにそれぞれ秤量し、それらを一緒
にボールミルで１６時間湿式混合して混合物を得た。な
お、ｗについては、焼成後において、ほぼ３となってい
る。
【００３５】この混合物を乾燥した後、１２００℃で３
時間仮焼して仮焼物を得た。この仮焼物に、発光元素と
してＮｄを含む酸化ネオジウム（Ｎｄ2 Ｏ3 ）をＮｄが
１原子％となるように添加し、続いて、水および有機バ
インダーと共に、ボールミルに入れ、１６時間湿式粉砕
して粉砕物を得た。この粉砕物を用いて、焼成温度を１
５００℃、焼成時間を１０時間に代えた以外は、前述の
Ｂａ（Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ 3 系と同様にして光学的発振素子
を調製した。
時間仮焼して仮焼物を得た。この仮焼物に、発光元素と
してＮｄを含む酸化ネオジウム（Ｎｄ2 Ｏ3 ）をＮｄが
１原子％となるように添加し、続いて、水および有機バ
インダーと共に、ボールミルに入れ、１６時間湿式粉砕
して粉砕物を得た。この粉砕物を用いて、焼成温度を１
５００℃、焼成時間を１０時間に代えた以外は、前述の
Ｂａ（Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ 3 系と同様にして光学的発振素子
を調製した。
【００３６】上記焼成温度および焼成時間については、
用いる組成により設定されるが、上記組成では１５００
℃〜１６００℃の範囲内で、かつ、焼成時間を５時間以
上であればよい。上記条件にて焼成すれば、透光性の高
い焼結体が得られる。
用いる組成により設定されるが、上記組成では１５００
℃〜１６００℃の範囲内で、かつ、焼成時間を５時間以
上であればよい。上記条件にて焼成すれば、透光性の高
い焼結体が得られる。
【００３７】この基材について同様に直線透過率と屈折
率をそれぞれ測定した。上記基材の屈折率は２．１であ
った。また、直線透過率の結果では、直線透過率は４０
０ｎｍから９００ｎｍにおいて、そのバックグラウンド
が５０％以上であった。以上のように、上記では、Ｂａ
（Ｚｎ，Ｔａ）Ｏ3 系の透光性セラミックスの例を示し
ており、前記のＢａ（Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ3 系とは相違する
複合ペロブスカイト型結晶相を主結晶相とする材料系に
おいても、高い直線透過率および高屈折率のものが得ら
れていることが判る。
率をそれぞれ測定した。上記基材の屈折率は２．１であ
った。また、直線透過率の結果では、直線透過率は４０
０ｎｍから９００ｎｍにおいて、そのバックグラウンド
が５０％以上であった。以上のように、上記では、Ｂａ
（Ｚｎ，Ｔａ）Ｏ3 系の透光性セラミックスの例を示し
ており、前記のＢａ（Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ3 系とは相違する
複合ペロブスカイト型結晶相を主結晶相とする材料系に
おいても、高い直線透過率および高屈折率のものが得ら
れていることが判る。
【００３８】さらに、他のＢａ（Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ3 系の
複合ペロブスカイト型結晶構造を主結晶相とする基材を
用いた光学的発振素子について説明すると、以下の通り
である。
複合ペロブスカイト型結晶構造を主結晶相とする基材を
用いた光学的発振素子について説明すると、以下の通り
である。
【００３９】まず、原料として、高純度のＢａＣＯ3 、
ＭｇＣＯ3 およびＴａ2 Ｏ5 を準備した。続いて、上記
各原料を、Ｂａ（Ｍｇy Ｔａz ）v Ｏw なる組成式にお
いて、ｙ＝０．３３、ｚ＝０．６７、ｖ＝１．０３とな
る組成が得られるようにそれぞれ秤量した。
ＭｇＣＯ3 およびＴａ2 Ｏ5 を準備した。続いて、上記
各原料を、Ｂａ（Ｍｇy Ｔａz ）v Ｏw なる組成式にお
いて、ｙ＝０．３３、ｚ＝０．６７、ｖ＝１．０３とな
る組成が得られるようにそれぞれ秤量した。
【００４０】続いて、前記のＢａ（Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ3 系
を用いた光学的発振素子と同様にして光学的発振素子を
作製した。その基材の直線透過率を測定し、その結果か
ら、直線透過率のバックグラウンドは２０％程度であ
り、前述の基材より若干直線透過率が低くなっている
が、反射防止コートを施すことにより、基材として用い
ることが可能なものである。
を用いた光学的発振素子と同様にして光学的発振素子を
作製した。その基材の直線透過率を測定し、その結果か
ら、直線透過率のバックグラウンドは２０％程度であ
り、前述の基材より若干直線透過率が低くなっている
が、反射防止コートを施すことにより、基材として用い
ることが可能なものである。
【００４１】なお、上記の各例では、特定の組成比を有
する各透光性セラミックスの例を挙げたが、本発明の光
学的発振素子に用いる透光性セラミックスは、これらに
限定されるものではない。
する各透光性セラミックスの例を挙げたが、本発明の光
学的発振素子に用いる透光性セラミックスは、これらに
限定されるものではない。
【００４２】さらに、上記の各例では、成形物を上記成
形物と同組成系に近接して配置させるために、上記成形
物を同組成粉末中に埋め込んだ例を挙げたが、上記に特
に限定されるものではなく、例えば、上記成形物と同組
成系の焼結体の板やサヤを用いてもよい。上記の板を用
いる場合には、板の上に成形物を載置して焼成すればよ
く、また、上記のサヤを用いる場合には、そのサヤの中
に成形物を載置して焼成すればよい。
形物と同組成系に近接して配置させるために、上記成形
物を同組成粉末中に埋め込んだ例を挙げたが、上記に特
に限定されるものではなく、例えば、上記成形物と同組
成系の焼結体の板やサヤを用いてもよい。上記の板を用
いる場合には、板の上に成形物を載置して焼成すればよ
く、また、上記のサヤを用いる場合には、そのサヤの中
に成形物を載置して焼成すればよい。
【００４３】また、上記の実施の形態では、発光元素が
Ｎｄの場合について示したが、その他のランタニド元素
（Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，
Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ）およびクロムか
らなる群から選択された少なくとも一種を発光元素とし
て用いることができる。
Ｎｄの場合について示したが、その他のランタニド元素
（Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，
Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ）およびクロムか
らなる群から選択された少なくとも一種を発光元素とし
て用いることができる。
【００４４】さらに、上記実施の形態における成形方法
については、他の成形方法である鋳込み形成等の湿式成
形でもよい。その上、上記実施の形態では、成形物にＣ
ＩＰ処理を施したり、焼成時にＨＰやＨＩＰ等の設備を
用いたりせずに、光学特性の良好な焼結体が得られてい
るが、これらの設備や処理を用いた場合でも同等の結果
が得られることは言うまでもない。
については、他の成形方法である鋳込み形成等の湿式成
形でもよい。その上、上記実施の形態では、成形物にＣ
ＩＰ処理を施したり、焼成時にＨＰやＨＩＰ等の設備を
用いたりせずに、光学特性の良好な焼結体が得られてい
るが、これらの設備や処理を用いた場合でも同等の結果
が得られることは言うまでもない。
【００４５】
【発明の効果】本発明の光学的発振素子は、以上のよう
に、ペロブスカイト型結晶構造を主結晶相とする、透光
性を備えた多結晶焼結体である基材が設けられ、上記基
材に、ランタニド元素およびクロムからなる群から選択
された少なくとも一種の発光元素が含まれている構成で
ある。
に、ペロブスカイト型結晶構造を主結晶相とする、透光
性を備えた多結晶焼結体である基材が設けられ、上記基
材に、ランタニド元素およびクロムからなる群から選択
された少なくとも一種の発光元素が含まれている構成で
ある。
【００４６】それゆえ、上記構成は、基材がペロブスカ
イト型結晶構造を主結晶相とする、透光性を備えた多結
晶焼結体からなることによって、発光元素の添加量の範
囲を広くできるから、上記発光元素の発光効率を高める
ことができ、また従来の高価な素材や方法を回避できて
安価にできるという効果を奏する。
イト型結晶構造を主結晶相とする、透光性を備えた多結
晶焼結体からなることによって、発光元素の添加量の範
囲を広くできるから、上記発光元素の発光効率を高める
ことができ、また従来の高価な素材や方法を回避できて
安価にできるという効果を奏する。
【図１】本発明の光学的発振素子における各波長に対す
る直線透過度を示すグラフである。
る直線透過度を示すグラフである。
【図２】上記光学的発振素子の発光特性を示すグラフで
ある。
ある。
【図３】上記光学的発振素子に用いた基材における焼成
雰囲気の酸素濃度と、直線透過率との関係を示すグラフ
である。
雰囲気の酸素濃度と、直線透過率との関係を示すグラフ
である。
Claims (4)
- 【請求項１】ペロブスカイト型結晶構造を主結晶相とす
る、透光性を備えた多結晶焼結体である基材が設けら
れ、 上記基材に、ランタニド元素およびクロムからなる群か
ら選択された少なくとも一種の発光元素が含まれている
ことを特徴とする光学的発振素子。 - 【請求項２】基材は、Ｂａ（Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ3 系である
ことを特徴とする請求項１記載の光学的発振素子。 - 【請求項３】基材は、Ｂａ（Ｚｎ，Ｔａ）Ｏ3 系である
ことを特徴とする請求項１記載の光学的発振素子。 - 【請求項４】多結晶焼結体は、その相対密度が９９％以
上であることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに
記載の光学的発振素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000398741A JP2002204016A (ja) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | 光学的発振素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000398741A JP2002204016A (ja) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | 光学的発振素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002204016A true JP2002204016A (ja) | 2002-07-19 |
Family
ID=18863644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000398741A Pending JP2002204016A (ja) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | 光学的発振素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002204016A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007115877A (ja) * | 2005-10-20 | 2007-05-10 | Fujifilm Corp | 固体レーザ装置 |
| JP2011046542A (ja) * | 2009-08-25 | 2011-03-10 | Murata Mfg Co Ltd | 透光性セラミック |
| WO2013065605A1 (ja) * | 2011-11-02 | 2013-05-10 | 株式会社東芝 | 固体シンチレータおよびそれを用いた電子線検出器 |
-
2000
- 2000-12-27 JP JP2000398741A patent/JP2002204016A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007115877A (ja) * | 2005-10-20 | 2007-05-10 | Fujifilm Corp | 固体レーザ装置 |
| JP2011046542A (ja) * | 2009-08-25 | 2011-03-10 | Murata Mfg Co Ltd | 透光性セラミック |
| WO2013065605A1 (ja) * | 2011-11-02 | 2013-05-10 | 株式会社東芝 | 固体シンチレータおよびそれを用いた電子線検出器 |
| US8937286B2 (en) | 2011-11-02 | 2015-01-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid scintillator and electron beam detector using the same |
| JPWO2013065605A1 (ja) * | 2011-11-02 | 2015-04-02 | 株式会社東芝 | 固体シンチレータおよびそれを用いた電子線検出器 |
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