JP2003034595A - Method of manufacturing lithium tetraborate single crystal - Google Patents

Method of manufacturing lithium tetraborate single crystal

Info

Publication number
JP2003034595A
JP2003034595A JP2002131702A JP2002131702A JP2003034595A JP 2003034595 A JP2003034595 A JP 2003034595A JP 2002131702 A JP2002131702 A JP 2002131702A JP 2002131702 A JP2002131702 A JP 2002131702A JP 2003034595 A JP2003034595 A JP 2003034595A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
single crystal
wavelength
light
lbo
laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2002131702A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3649207B2 (en
Inventor
Ryuichi Komatsu
隆一 小松
Tamotsu Sugawara
保 菅原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP2002131702A priority Critical patent/JP3649207B2/en
Publication of JP2003034595A publication Critical patent/JP2003034595A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3649207B2 publication Critical patent/JP3649207B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical conversion element which operates stably over a long period of time, exhibits a long service life, has excellent workability, is compact lightweight, and low-cost. SOLUTION: When conducting a manufacturing method for single crystalline lithium tetraborate where molten polycrystalline lithium tetraborate (Li2 B4 O7 ) is pulled up in a prescribed orientation by a Czochralski method, a single crystalline Li2 B4 O7 is manufactured under the following conditions in which the temperature gradient between the surface of a molten liquid and 10 mm right over the surface is 30 deg.C-200 deg.C/cm, the temperature gradient above 10 mm is 5 deg.C-50 deg.C/cm, the pulling up speed is 0.1 mm-2 mm/h, the refractive index variation is <=10<-5> /mm, and the dislocation density is about <=1×10<3> pieces/cm<2> .

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶四ほう酸リ
チウム(単結晶Li247 、または単結晶LBO)
を用いた光学変換素子の製造方法に関する。 【0002】 【従来の技術】本発明の単結晶LBOを光学変換素子と
して用いた光学装置として、第2高調波、第4高調波、
第5高調波などを発生する波長変換素子、この波長変換
素子を用いた各種のレーザ装置、光パラメトリック発振
装置、波長変換素子を用いたプリズム、そのプリズムを
用いた偏光装置、単結晶LBOを用いた光導波素子、単
結晶LBOを非線形光学変換素子として用いる装置など
が知られている。 【0003】波長が短いレーザ光を用いると記録密度を
大きくできるという利点を有している。そのため、記録
媒体へのデータ記録、記録媒体からデータの読みだしの
光源として、短い波長のレーザ光を出射する光源が要望
されている。また短い波長のレーザ光を材料の加工に使
用すると微細な加工が可能になる。さらに医療用の光
源、超LSIのリソグフィ用光源なども短い波長のレー
ザ光を出射する光源が要望されている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、500
nm以下の波長の光を出射する光源の適切なものが存在
しない。たとえば、半導体レーザは波長400nm程度
までのレーザ光は出射できるものが知られてきたが、出
力が非常に低いという問題がある。短波長大出力レーザ
としては、エキシマレーザが知られている。エキシマレ
ーザは、1970年にソビエト連邦のBasovらによ
って、液体キセノン(Xe)を電子ビームで励起する方
法で初めて実現され、さらに1976年に、放電励起に
よって発振することにも成功した。放電励起方式のエキ
シマレーザは、紫外線のパルス繰り返し発振レーザで、
ArF(193nm),KrF(248nm),XeC
l(308nm)などの化合物が発する紫外光を光共振
器により増大させ、レーザ光として取り出したものであ
る。エキシマレーザは、高分子材料のアブレーション加
工、表面改質、マーキング、薄膜作製、医薬品の製造、
同位体分離などに応用が期待されている。しかしなが
ら、エキシマレーザは、例えば繰り返し数百pps(p
ulse per second)のパルスレーザの場
合、10-2秒毎に10-9秒間のパルス光しか発生せず、
インターバルに比べてレーザの発光時間が著しく短いこ
とから、応用分野における加工や成膜過程で問題があ
る。またエキシマレーザは、媒質ガスの寿命が短いこ
と、レーザ装置の小型化が困難であること、保守性が悪
いこと、運転コストが高いこと、有毒ガスを用いること
等の問題を有している。現在、常温で、長時間安定的
に、紫外線領域の光を発生する半導体レーザなどの実用
化が達成されていない。 【0005】そこで、第2高調波発生(SHG:second
ary harmonic-wave generation)素子などの非線形光学
素子の研究が近年活発化している。SHG素子は入射光
の波長の1/2の波長の光を発生するから、たとえば、
赤外線領域のレーザ光から紫外線領域の光を発生するこ
とができ、各種応用分野への工業的価値はきわめて大き
い。特に、高密度情報記録・再生を行う光情報処理分
野、ディスプレイ、光計測、加工、医療、LSI製造な
どの分野では、小型、軽量、長寿命且つ高安定な可視光
または紫外光が必要とされている。 【0006】SHG素子のような波長変換素子として用
いられている結晶としては、たとえば、特開平3−65
597号公報に開示されているKTP(KTiOPO
4 )が知られている。しかしながら、KTPを用いた波
長変換素子は、レーザ入射光の波長に対してKTPの透
明領域が、0.25〜4.5μmで広い反面、1μm以
下では位相整合しないという不利益を有している。その
結果、KTPを用いた波長変換素子は、入射レーザ光を
YAGレーザ光とした場合、その光の周波数の2倍の周
波数(1/2の波長)の光しか発生できない。しかしな
がら、最近は、さらに高い高調波、たとえば、第4高調
波、第5高調波などの光を発生することが要望されてい
る。また、KTPを用いた波長変換素子は結晶の大型化
が難しいうえ、結晶内部で屈折率が変化する。したがっ
て一個の結晶から切り出したKTP素子でも、屈折率が
異なるので位相整合角度が異なるから、高い精度の波長
変換素子を実現することが難しいという不利益を有して
いる。さらに、KTPは結晶内にいわゆる”巣”が入り
やすいので、高い品質のKTPを大量に提供しにくいと
いう不利益を有している。 【0007】SHG素子のような波長変換素子として用
いられている他の結晶としては、たとえば、特開昭63
−279231号公報に開示されているBBO(β−B
aB 24 )が知られている。しかしながら、BBO
は、耐レーザ損傷はKTPよりも大きいが、水に溶ける
という潮解性を有し、取扱性に難点があると共に、大型
結晶の作成が困難であるという不利益がある。 【0008】本発明の目的は、長期的に安定して動作
し、長寿命を示し、加工性に富み、小型、軽量、低価格
な光学変換素子の製造方法を提供することにある。 【0009】 【課題を解決するための手段】本発明によれば、溶融さ
せた多結晶四ほう酸リチウム(Li247 )を所定
の引き上げ方位でチョクラルスキー法で引き上げて単結
晶四ほう酸リチウムを製造する方法において、融液表面
と融液直上10mmの間の温度勾配を30℃/cm〜2
00℃/cm、それより上部の温度勾配を5℃/cm〜
50℃/cm、引き上げ速度を0.1mm/時間〜2m
m/時間で、引き上げ、屈折率変動が10-5/mm以
下、および、転位密度が約1×103 個/cm2 以下の
単結晶Li 247 を製造することを特徴とする単結
晶四ほう酸リチウムの製造方法が提供される。 【0010】 【発明の実施の形態】本発明の上記および他の目的およ
び特徴は、添付図面に関連づけた下記の好適実施例の記
述から一層明瞭になる。 【0011】本願の発明者は、単結晶・四ほう酸リチウ
ム(単結晶Li247 または単結晶LBOと略す)
を研究した結果、単結晶LBOは、レーザ入射光の波長
に対する透明領域が広く、耐レーザ損傷性が大きく、良
質の大型結晶の作成が容易であり、加工性に優れ、潮解
性が小さく取り扱いも容易な優れた、光学変換素子とし
ての利用価値を見出した。以下、本発明の単結晶LB
O、および、この単結晶LBOを光学変換素子に用いた
場合の種々の好適実施形態(EMBODIMENTS)を下記に詳
細に述べる。 【0012】なお、「本発明の単結晶LBO(または本
実施例の単結晶LBO)という場合、下記の方法で製造
した単結晶LBOをいい、「通常の単結晶LBO」とい
うとき、SAW素子などに使用する従来の単結晶LBO
を言う。「単結晶LBO」と特に断らない場合、両者を
意味する。 【0013】単結晶LBOの基本事項 以下、主として本発明の光学変換素子としての単結晶L
BOの基本的事項について述べる。 【0014】製造方法 本発明の好適な単結晶LBOの製造方法(育成方法)を
述べる。図1に示すチョクラルスキー法(CZ法)によ
る単結晶LBOの引き上げ装置110を用いて、多結晶
LBOから本発明の単結晶LBOを製造する。引き上げ
装置110は、多結晶のLBOが融解されている白金坩
堝101を有する。Li247 は酸化物の中では低
融点なので白金坩堝で育成が可能である。白金坩堝10
1の周囲には、断熱材102,103を介して、白金坩
堝101内の多結晶LBOを融解させるためのヒータ1
04、例えば抵抗加熱ヒータが設けられている。白金坩
堝101の上部には、断熱壁105,106が二重に設
けられており、種結晶が取り付けられる引き上げ軸10
7が、断熱壁105,106を貫通している。この引き
上げ装置110を用いて、多結晶LBOから光学変換素
子としての用途に応じた特性を示す単結晶LBOを育成
し、その後、使用目的に応じて、単結晶LBOを光軸に
対して所定の角度でカットするなどの加工を行う。単結
晶LBOの育成条件の1例について述べる。所定モル比
の多結晶LBOを白金坩堝101内に充填し、ヒータ1
04で融解した後、引き上げ方位(110)で単結晶L
BOを引き上げる。このとき、融液表面と融液直上10
mmの間の温度勾配を30℃/cm〜200℃/cm、
好ましくは50〜150°C/cm、それより上部の温
度勾配を5℃/cm〜50℃/cm、好ましくは、10
〜40°C/cmとし、単結晶LBOの直胴部を引き上
げる際の引き上げ速度を0.1mm/時間〜2mm/時
間、好ましくは、0.3〜1mm/時間とする。 【0015】融液表面と融液直上10mmの間の雰囲気
の温度勾配を30℃/cm〜200℃/cmとする理由
を述べる。温度勾配が30℃/cm未満であると引き上
げられるLBOが多結晶化しやすくなる。温度勾配が2
00℃/cmより大きいと熱歪みによって、引き上げら
れた単結晶LBO中に転位が生じやすくなる。 【0016】融液直上10mmより上部の雰囲気の温度
勾配を5℃/cm〜50℃/cmとする理由を述べる。
温度勾配を小さくすることで、育成後期の熱膨張差によ
るクラックを抑制できる。 【0017】引き上げ速度を0.1mm/時間〜2mm
/時間とする理由を述べる。この値より引き上げ速度を
高めると、表面弾性波素子などに用いる通常のLBO結
晶のように、結晶中に白濁、すなわち「巣」が発生しや
すくなる。通常のLBOの製造方法およびその特性につ
いては後述する。 【0018】本発明の単結晶LBO育成方法では、直径
1インチ以上の単結晶を育成することができる。実施例
によれば、直径4インチの単結晶を育成できた。 【0019】転位密度 後で種々の実験結果を示すように、通常の単結晶LBO
でも、KTP、BBOなどに比較して優れた光学変換素
子と機能することが見出された。しかしながら、より望
ましい光学変換素子としての観点から考察すると、通常
の単結晶LBOをSAWデバイスの基板材料として用い
る場合には問題とならなかった転位や不純物の取り込み
などの欠陥が、レーザ光を吸収・散乱させて、波長変換
素子の波長変換効率がそれほど高くない(出射光のビー
ム品質が高くない)。もちろん、通常の単結晶LBOで
も、KTP、BBOよりは高い光学的特性を示すが、よ
り高い非線形光学定数が望まれた。 【0020】上述した製造条件で製造した本発明の単結
晶LBOは転位密度は小さい。研究の結果、転位密度が
小さい本発明の単結晶LBOを光学変換素子として用い
ると、通常の単結晶LBOより、レーザ光を吸収したり
散乱させることが少なく、光学的特性を適正に発揮でき
ることが見出された。すなわち、転位密度の小さな本発
明の単結晶LBOを波長変換素子に用いると、レーザ光
の吸収・散乱が小さくなり、変換効率が高くなる(出射
光のビーム品質が高くなる)ことが見出された。以上の
育成方法および条件で多結晶LBOから本発明の単結晶
LBOを育成すると、転位密度が1×103 個/cm2
以下と小さい値になる。屈折率変動を測定すると、10
-5/mm以下であった。転位密度の測定方法は、たとえ
ばエッチングによるエッチピットの観察やX線トポグラ
フ法による観察により行われる。光波長変換素子に用い
る本発明の単結晶LBOの転位密度は、0〜1×102
個/cm2 以下が好ましい。なお、SAWデバイスの基
板材料などに用いる通常の単結晶LBOの転位密度は1
×103 個/cm2 より大きく、白濁、いわゆる「巣」
が存在する場合が多い。もちろん、このような単結晶L
BOを用いても、BBO、KTPより光学変換素子とし
ての機能が上であることも判った。 【0021】光学的特性 本発明者の研究によれば、図2に示すように、単結晶L
BOの光軸(c軸)に対して特定の角度で、所定波長の
レーザ光を照射した場合に、波長変換を行うことができ
ることを見出した。その角度の基準として、位相整合角
度θmが用いられる。基本波を光学軸に対してある角度
θmで入射すると、基本波と同じ方向に位相整合された
2次高調波が発生する。この角度θmを位相整合角度と
言う。単結晶LBOは、負の一軸結晶である。そして、
位相整合条件はタイプIの結晶である。したがって、図
2に示すように、位相整合条件としては、位相整合角度
θmのみを考慮すれば良いことを見出した。 【0022】特徴 1.単結晶LBOは組成が均一であるから、結晶の上部
と下部で組成ズレを起こさない。 2.単結晶LBOは、波長変換素子を構成する他の公知
の結晶に比較して潮解性が低く、安定であり、取扱性に
優れている。ちなみに潮解性が大きい場合には、光学変
換素子を密閉容器などに収容し、湿度を制御する必要が
あるから、装置構成が複雑になり、寸法も大きくなる。
しかし、単結晶LBOはその問題が起こらない。 3.単結晶LBOは、結晶の硬さも水晶と同程度であ
り、研磨および切断などの加工性も良好である。 4.単結晶LBOは、波長変換素子を構成する他の結晶
に比較して製造価格も安価である。 5.単結晶LBOは、常誘電体であるので分極処理が不
要である。しかも、双晶を用いて疑似位相整合(QP
M;Quasi-phase Matching)に似た現象を生じさせ、入
射光の波長を高効率で波長変換することができる。な
お、この場合、C+軸の向きを180度回転させた方式
の波長変換を、疑似位相整合(QPM)による波長変換
と呼ぶ。このQPMの特徴は、周期長の設定により位相
整合波長を自由に設定できることである。また、単結晶
LBOは双晶により複数の周期を作りつけることによ
り、位相整合波長域を広げることができる。さらに単結
晶LBOは、位相整合に必要な温度許容幅は2倍以上に
大きくなる。さらにまた単結晶LBOは、バルク状で
も、光導波路状でも使用できる。さらに単結晶LBO
は、非線形光学定数d(33)を用いることができる。
これらQPMは、双晶によりC + 軸の向きを180度回
転させて作成するので、強誘電体にしか適用できないと
考えられていたが、本発明者の研究により、常誘電体の
本発明の単結晶LBOでも適用できることを見出した。
以上の特徴は、単結晶LBOを光学変換素子として実用
化するためには特に重要である。 【0023】単結晶LBOの用途 1.波長変換素子 本発明者は、本発明の単結晶LBOの光学特性について
研究した結果、KTPやBBOと同等以上の波長変換が
可能であることを見い出した。特に、単結晶LBOを用
いた波長変換素子を用いることにより、たとえば、代表
的な例として、Nd:YAGレーザ(波長1064n
m)から、コヒーレンスが高い4倍波(266nm)、
5倍波(213nm)の波長の光を作り出すことに成功
した。4倍波あるいは5倍波の波長の光を作り出すこと
ができれば、既に大出力の装置が開発されている赤外レ
ーザを用いて、紫外線領域またはそれに近い領域のレー
ザ光を容易に作り出すことができる。したがって、さら
に微細加工が可能になると共に、マーキング、リソグラ
フィ、各種半導体プロセス、医療などの多様な分野への
応用が可能になる。本発明者は、単結晶LBOを波長変
換素子(装置)として用いた場合に、入射する光の波長
に対する透明領域が、他の結晶に比べて広く、波長変換
素子として実用的に適していることを見い出した。透明
領域が広くなければ、特定の波長の光に対してのみしか
波長変換素子として用いることができないが、本発明に
係る波長変換素子は、広領域の光に対して波長変換素子
として用いることができる。単結晶LBOを波長変換素
子に用いた場合、非線形光学定数が小さいが、良質の大
型結晶を作り易く(現在では、直径4インチの単結晶L
BOの作成が可能である)、大型結晶にすることで、変
換効率を上げることができる。レーザ出力は、入射光の
強度の2乗、結晶長の長さの2乗に比例して効率が上が
る。本発明者は、単結晶LBOを波長変換素子として用
いた場合に、耐レーザ損傷しきい値が、他の結晶に比べ
て著しく大きく、波長変換素子として実用的に適してい
ることを見い出した。耐レーザ損傷しきい値が小さい
と、小さなレーザのエネルギーによっても結晶が損傷す
るおそれがあり、波長変換素子としての耐久性が問題に
なる。本発明に係る波長変換素子では、耐レーザ損傷し
きい値が大きく、より大出力のレーザ出力が可能になる
と共に、耐久性に優れている。 【0024】2.各種レーザ装置 本発明に係る単結晶LBOを用いる波長変換方法とし
て、単結晶LBOにレーザ光を透過させることにより、
当該レーザ光の波長を変換するが、単結晶LBOを用い
た波長変換素子に2種または3種以上のレーザ光を同時
に照射し、それらのレーザ光の波長の和周波または差周
波のレーザ光を得るレーザ装置を構成することもできる
ことを見出した。 【0025】3.光パラメトリック発振装置 本発明者は単結晶LBOを波長変換素子に用いて光パラ
メトリック発振を行うこともできることも見い出した。 【0026】以下、単結晶LBOを光学変換素子として
用いる光学装置のそれぞれに適した、単結晶LBOの具
体的な例(EXAMPLE)を、その用途の装置に関連
づけて詳細に説明する。 【0027】第1実施例 本発明の第1実施例として、第2高調波素子(波長変換
素子)として用いる単結晶Li247 (単結晶LB
O)について述べる。本実施例の単結晶LBOの製造(育成) 図1に示した引き上げ装置110を用いて、所定モル比
(化学量論組成)の純度99.99重量%の多結晶LB
O、1300gを、直径90mm、高さ100mmの白金坩
堝101に充填し、チョコラルスキー(CZ)法で単結
晶LBOを育成した。図2は単結晶LBOの位相整合角
度の定義を示すグラフである。この図の内容は前述し
た。 【0028】本実施例の単結晶LBOの加工 図3に示すように、光学軸(C軸)に対するカット面3
2の角度が45度であるように、単結晶LBOをカット
し、入出射面であるカット面32を光学研磨し、15mm
×15mm×10mmの単結晶LBOの光学変換素子30A
を作成した。この光学変換素子30Aは、レーザ光など
のコヒーレントな光iが入射すると、入射波長の半分の
波長の光oを出射させる、第2高調波発生(SHG)用
光学変換素子(波長変換素子)として機能する。したが
って、本発明の単結晶LBOを、たとえば、波長532
nm(0.532μm)の入射光が入射すると、その半
分の波長266nm(0.266μm)の光を出射する
第2高調波(SHG)用波長変換素子30Aとして使用
できる。 【0029】本実施例の単結晶LBOの屈折率変動 Mach−Zender干渉計で本実施例の単結晶LB
Oの屈折率変動を測定したところ、10-6/mmであっ
た。 【0030】実験例1 実験例1として、波長変換素子30Aに、後述する光パ
ラメトリック発振器(Spectra Physics社製)から48
6〜1265nmの範囲のレーザ光を入射させたとこ
ろ、243〜633nmの範囲の第2高調波の可干渉
(コヒーレント)な光が得られた。透過波面での干渉縞
の乱れは観察されなかった。位相整合角度 図4は、図3に示す45度カット面32に直交する方向
へのレーザ光入射角度を0度とし、c軸方向をプラス、
(110)方向をマイナスとして単結晶LBOを回転さ
せたときに、光パラメトリック発振器から発生させた各
レーザ光の波長で、位相整合したときのレーザ光の入射
角度を示している。この入射角度から、各波長における
位相整合角度θmを求めることができる。図4は、本実
験例の単結晶LBOに、位相整合条件を満足させて、所
定の波長のコヒーレント光を入射させると、その波長の
半分の波長の光が出射されることを示している。以下の
実験例、実施例においては、代表例として、YAGレー
ザからの波長1064nmのコヒーレント光を用いる場
合が多いが、1064nmの入射コヒーレント光に限ら
ず、本実験例の単結晶LBOは、図4に図解した範囲の
入射光の波長の半分の波長の光を出射する性能を有して
いることが確かめられた。KTP、BBOなどは通常、
YAGレーザからの波長1064nmのコヒーレント光
を半分の波長に変換できることが知られているが、本発
明の単結晶LBOを用いた本実験例によれば、波長10
64nmのコヒーレント光に限らず、任意波長のコヒー
レント光を半分の波長の光に変換できることが検証され
た。しかも、最短波長209nmまで変換できることが
検証された。以下の単結晶LBOを用いた装置、たとえ
ば、波長変換装置、レーザ装置などにおいては、好適実
施例においては、上述した好適条件の単結晶LBOを用
いた場合を例示するが、本発明の種々の単結晶LBOを
用いることができる。図2に図解したように、所定角度
からレーザ光を結晶に照射すると、スネルの法則に従
い、レーザ光は屈折率に応じて結晶中を屈折して進む。
位相整合角度θmは、たとえば、単結晶LBOをSHG
用波長変換素子として用いるときは、二次高調波を発生
した時の屈折したレーザ光とc軸との角度である。図4
に例示したグラフから明らかなように、波長1064n
mのレーザ光を単結晶LBOの面32に入射させるとき
の入射角度は約プラス19度である。すなわち、波長1
064nmのレーザ光を出射するYAGレーザの基本波
を入射したときには、入射角度が約プラス19度で位相
整合する。単結晶LBOの屈折率は約1.6なので、屈
折角度は約12度である。従って、c軸との角度、すな
わち、位相整合角度は約33度として求められる。同様
な方法で、各波長毎の位相整合角度を決定できる。 【0031】各波長と位相整合角度との関係を表1に示
す。 【0032】 【表1】 【0033】表1の内容は、本発明の単結晶LBOを用
いてある波長の光をその半分の波長の光に波長変換した
ときの単結晶LBOの屈折率と位相整合角度を示してい
る。入射波長は、光パラメトリック発振装置からのコヒ
ーレント光を用いた。さらに、波長1064.0nmの
光はYAGレーザからの光も用い、532.0nmの光
はYAGレーザの光をSHGとしてのKTPを用いて半
分の波長にしたものを用いた。位相整合方法には、本発
明者が行った複屈折を利用した角度位相整合と屈折率の
温度依存性を利用した温度位相整合方法がある。もちろ
ん後者の位相整合方法を適用することも可能である。 【0034】表1と図4の内容 図4のグラフは、上述した入射光1064nmをその半
分の波長=532nmに波長変換するだけでなく、本研
究者の研究により、本実施例の単結晶LBOを用いれ
ば、その他の入射光に対しても、入射角度を図4に図解
した値にして本実施例の単結晶LBOに入射させること
により、入射光の波長の半分の波長の光を本発明の単結
晶LBOから出射できることを示している。従来、入射
光1064nm以外の入射光に対する波長変換の研究は
行われていない。表1は図4に図解したグラフの具体的
な数値のいくつかを例示している。ただし、表1におい
ては、図4の入射角度に代えて、位相整合角度で表して
いる。このように、いくつかの波長における単結晶LB
Oの屈折率を測定し、操作過程を適合させることによっ
てSellmeier方程式が求められる。なお、Se
llmeier方程式を解くことによって各波長におけ
る屈折率が算出でき、位相整合角度を求めるという方法
もある。 【0035】図5は、上述した単結晶LBOを波長変換
素子として用いて、532nmの入射波長を半分の波長
266nmの出射波長に変換するときの、位相整合角度
θmと入射角度との関係を幾何学的に表わした図であ
る。 【0036】波長変換機能 単結晶LBOに限らず、KTPも,BBOもSHGとし
て機能する。しかしながら、後述するように、単結晶L
BOは、2つの異なる波長のコヒーレント光の和または
差をとることにより(以下、総称して、和周波混合と呼
ぶ)、YAGレーザの出射光の波長1064nmの1/
3または1/5の波長を出射することができるが、KP
Tはそのような波長変換機能を有しない。BBOは、2
つの異なる波長のコヒーレント光の和または差をとるこ
とにより、単結晶LBOと同様、YAGレーザの出射光
の波長1064nmの1/3または1/5の波長を出射
することが可能であるが、ウォークオフ角度が大きいの
で、大型の結晶を使用できず、変換効率を高くできな
い。これに対して、本発明の転位密度の低い単結晶LB
Oを用いると、高い変換効率で、所定の波長の入射コヒ
ーレント光の1/3または1/5の光を出射できる。代
表的には、YAGレーザの出射光の波長1064nmの
1/3または1/5の波長を安定に出射することができ
る。 【0037】耐レーザ光損傷 本実施例の単結晶LBOから成る波長変換素子の耐レー
ザ光損傷を、以下の測定方法により測定したところ、表
2に示すように、数十GW/cm2 〜100GW/cm
2 であり、本実施例の単結晶LBOの耐レーザ光損傷が
BBOの5倍以上であることが確認された。耐レーザ光
損傷は、結晶に照射しているレーザの出力を除々に大き
くし、目視で結晶が損傷を受けたことを確認し、その出
力を測定すると共に、結晶の所定位置でのレーザビーム
径を測定し、単位面積当りの出力を計算により求めるこ
とにより行った。 【0038】 【表2】【0039】透明度 本実施例の単結晶LBOを用いた波長変換素子30に入
射するレーザ光の波長に対する透明領域を調べたとこ
ろ、表2に示すように、170nm〜3500nmの波
長の光に対して透明性があり、透明領域が広いことが確
認された。 【0040】取扱性、加工性など 本実施例の単結晶LBOから成る波長変換素子30A
は、表2に示すように、潮解性も極小であり、研磨性も
良好であり、取扱性に優れていることが確認できた。 【0041】単結晶の大きさ 大型結晶の可能性について調べたところ、直径4インチ
以上の単結晶LBOの生成が可能であることが確認でき
た。 【0042】耐劣化性 本実施例の単結晶LBOから成る波長変換素子30A
は、紫外光に対してBBOよりも劣化しにくいので、寿
命が長い。 【0043】参考例1 本実施例の単結晶LBOと通常の単結晶LBOとを対比
検討した。通常の単結晶LBOを、図1に示す引き上げ
装置110を用いて単結晶LBOを育成した。ただし、
第1実施例の育成条件とは育成条件を変えた。参考例1
では、融液表面と融液直上10mmの間の温度勾配を2
50°C/cm、それより上部の温度勾配を70°C/
cmとし、単結晶の直胴部を引き上げる際の引き上げ速
度を2.5mm/時間とした。すなわち、参考例1で
は、第1実施例の引き上げ条件に対して、温度勾配を大
きくし、引き上げ速度を速くした。上記の条件以外は、
前記実施例1と同様にして参考例1の単結晶LBOを育
成した。その後、その単結晶LBOを、本実施例と同
様、図3に図解したようにカットし、その単結晶LBO
の入射面を光学的に研磨した。結晶の大きさはほぼ同じ
である。このような通常の単結晶LBOに、YAGレー
ザの第2高調波、波長532nmの出射光を入射したと
ころ、本実施例の単結晶LBOと同様、半分の波長のレ
ーザ光が認められ、通常の単結晶LBOも本実施例の単
結晶LBOと同様に光波長変換機能を有していることが
判った。しかしながら、通常の単結晶LBOには白濁が
介在しており、出射光の強度は本実施例の単結晶LBO
による出射光の強度より弱かった。通常の単結晶LBO
の結晶内部の屈折率変動をMach−Zender干渉
計が測定したところ、屈折率変動は約10-4/mmであ
った。本実施例の単結晶LBOの屈折率変動、10-6
mmより変動が大きい。 【0044】以上のように、本実施例によれば、所定の
位相整合角度を満足するように、光軸に対して所定の面
でカットした通常の単結晶四ほう酸リチウム(Li2
4 7 )の光入射面に所定の入射角度で、波長1000
nm以下のコヒーレント光を入射させ、前記入射光の波
長のほぼ1/2の波長の光を射出させることができる。 【0045】第2実施例 本発明の第2実施例として、単結晶LBOを第2高調波
用波長変換素子として用いる例を述べる。 【0046】本実施例の単結晶LBOの製造方法 図1に示した引き上げ装置110を用いて、本実施例の
単結晶LBOを育成した。すなわち、所定モル比の純度
99.99%の多結晶LBO、1300gを直径90m
m,高さ100mmの白金坩堝101内に充填し、ヒー
タで融解したのち、引き上げ方位(110)で直径2イ
ンチの単結晶LBOを引き上げた。第2実施例における
引き上げ条件は、融液表面と融液直上10mmの間の温
度勾配を80°C/cm、それより上部の温度勾配を3
0°C/cmとし、単結晶LBOの直胴部を引き上げる
際の引き上げ速度を0.5mm/時間とした。このよう
にして育成した単結晶LBOの転位密度を、エッチング
法によって測定したところ、5×10個/cm2 であっ
た。充分小さな転位密度である。 【0047】加工 この単結晶LBOの第2次高調波特性を評価するため
に、本実施例の単結晶LBOを、位相整合角θm≒17
°を満足するようカットし、当該単結晶の入出射面を光
学研磨した。結晶の大きさは、直径10mmおよび長さ2
5mmとした。この単結晶に、出力100mJ,波長53
2nmのレーザ光を照射し、透過した光を観察、評価し
た。その結果、この光は第4次高調波である波長266
nmの出射光であり、本実施例で得られた単結晶LBO
は波長変換特性に優れた材料であることが確認できた。
また、レーザ光入射出力とレーザ光出射出力とから、波
長変換効率を計算により求めた結果、約15%であっ
た。 【0048】参考例2 参考例2として、SAW素子などに使用する通常の単結
晶LBOの製造条件に従って単結晶LBOを製造した。
すなわち、図1に示す引き上げ装置110を用いて単結
晶LBOを育成した。ただし、第2実施例の育成条件と
は育成条件を変えた。すなわち、参考例2では、融液表
面と融液直上10mmの間の温度勾配を250°C/c
m、それより上部の温度勾配を70°C/cmとし、単
結晶の直胴部を引き上げる際の引き上げ速度を2.5m
m/時間とした。すなわち、参考例1では、第2実施例
の引き上げ条件に対して、温度勾配を大きくし、引き上
げ速度を速くした。上記の条件以外は、前記実施例2と
同様にして参考例の単結晶LBOを育成した。エッチン
グ法を用いて測定したところ、参考例2の単結晶LBO
の転位密度は2×104 個/cm2 であり、単結晶LB
O中に白濁が観察された。したがって、参考例2で示し
た条件が製造した通常の単結晶LBOは、光学変換素子
としては品質が低い。第2次高調波特性を評価するため
に、比較例の単結晶LBOを、第2実施例と同様にカッ
トし、当該単結晶の入出射面を光学研磨した。結晶の大
きさも同じである。この単結晶に、出力100mJ,波
長532nmのレーザ光を照射し、透過した光を観察、
評価した。その結果、波長266nmの光は観察された
が、波長変換効率は低かった。波長変換効率を計算によ
り求めたが、約9%であり、参考例2による単結晶LB
Oは本実施例の単結晶LBOに比較して、変換効率に劣
ることが確認された。換言すれば、本実施例の単結晶L
BOは光学変換素子として用いた場合、変換効率が高い
ことを示している。 【0049】第3実施例 本発明の第3実施例として、単結晶LBOを5倍高調波
用波長変換素子に用いる場合を述べる。 【0050】本実施例の単結晶LBOの製造 図1に示した引き上げ装置110を用いて、所定モル比
(化学量論組成)の純度99.99重量%の多結晶LB
O、1300gを、直径90mm、高さ100mmの白金坩
堝101に充填し、CZ法で単結晶LBOを育成した。
引き上げ条件は第1実施例または第2実施例といずれの
ものと同じでよい。本実施例の単結晶LBOの加工 育成した単結晶LBOを、(110)面と(001)面
とにカットし、入出射面である(110)面を光学研磨
し、15mm×15mm×30mmの単結晶LBOから成る波
長変換素子30Bを作成した。 【0051】実験例2 基本波ω(入射波長λ2 =1064nm)のレーザ光
(出力1J)と、光パラメトリック発振器(Spectra P
hysics社製)から発生させた基本レーザ光の4倍の周波
数、4ω(入射波長の1/4の波長λ1 =266nm)
の補助レーザ光(出力250mJ)とを同時に波長変換
素子30Bに入射させたところ、二つの光の混合(和周
波)によって、入射波長λ2 =1064nmの5倍の周
波数:5ω(1/5の波長213nm)の光(出力15
0mJ)が発生した。すなわち、単結晶LBOを用いた
波長変換素子30Bから、1064nm/5≒213n
mの波長の光が発生した。この時の位相整合角度を実験
例1と同様にして求めたところ、約79度であった。和
周波による最短波長は209nmであり、その時の位相
整合角度は、約90度であった。各入射波長と位相整合
角度との関係を下記の表3に示す。 【0052】 【表3】 【0053】波長x=209nmの出射光を得る場合、
前記第1のコヒーレント光の波長は、任意のw(n
m)、たとえば、981(nm)であり、前記第2のコ
ヒーレント光の波長は、1/〔(1/x)−(1/
w)〕(nm)、たとえば、266(nm)である。さ
らに、単結晶Li247 の入射面に第1の波長の第
1のコヒーレント光と第1のコヒーレント光のほぼ1/
2またはほぼ1/4の波長の第2のコヒーレント光とを
所定の角度で入射させ、少なくとも前記第1のコヒーレ
ント光の波長のほぼ1/3またはほぼ1/5の波長のコ
ヒーレント光を出射させることができる。表3に示す位
相整合角度は、単結晶LBOの屈折率を1.6として計
算して求めたので、厳密な意味では正確ではない。なぜ
なら、結晶の屈折率は、温度や入射波長などによって変
化するからである。しかしながら、上記表の値は、正確
な値に近い値であり、上記の表の値に±10度の範囲に
正確な位相整合角度があると考えられる。もちろん、屈
折率が正確に求められれば、実験例1に示した手法によ
り、容易に正確な位相整合角度を求めることができる。
位相整合方法としては、複屈折を利用した角度位相整合
と屈折率の温度依存性を利用した温度位相整合を適用し
た。もちろん後者の単結晶LBOに温度位相整合方法を
適用することも可能である。いくつかの波長における単
結晶LBOの屈折率を測定し、操作過程を適合させるこ
とによってSellmeier方程式が求められる。S
ellmeier方程式を解くことによって各波長にお
ける屈折率が算出でき、位相整合角度を求める方法もあ
る。 【0054】参考例3 参考例1または参考例2で述べた通常の単結晶LBOを
1/5波長変換に用いた。その結果、本実施例の単結晶
LBOと同様、位相整合角度=約79度であり、和周波
による最短波長は209nmであり、その時の出力は5
0〜120mJであった。通常の単結晶LBOは白濁が
介在しており、Mach−Zender干渉計による屈
折率変動の測定結果は10-4/mmであった。白濁がな
く、屈折率変動が10-6/mmの本実施例の単結晶LB
Oを用いて1/5波長変換した場合、安定な5倍高調波
が得られた。すなわち、通常の単結晶LBOを用いても
5倍高調波が得られるが、本実施例の単結晶LBOを用
いたほうが、安定し、変換効率の高い5倍高調波が得ら
れることを示している。 【0055】比較例1 本発明の単結晶LBOの波長変換素子30BをKTPで
構成した以外は、前記実験例2と同様にして、変換波長
特性、耐レーザ損傷、透明領域、潮解性、良質の大型結
晶の可能性について調べた。結果を表2に示す。この結
果から、本発明の単結晶LBOを波長変換素子30Bに
用いた場合の優位性が確認された。 【0056】比較例2 本発明の単結晶LBOを波長変換素子30BをBBOで
構成した以外は、前記実験例1と同様にして、変換波長
特性、耐レーザ損傷、透明領域、潮解性、良質の大型結
晶の可能性について調べた。結果を表2に示す。この結
果から本発明の単結晶LBOを用いた波長変換素子30
Bの優位性が確認された。BBOは、フラックス法で育
成するので、不純物を取り込み易く、収率は低いが、本
発明の単結晶LBOは収率が高い。また、BBOに紫外
光を照射すると、結晶の劣化によってカラーセンタが発
生するという問題があるが、本発明の単結晶LBOを用
いた波長変換素子30Bはその問題がない。 【0057】比較例3 本発明の単結晶LBOを波長変換素子30BをKDPで
構成した以外は、前記実験例1と同様にして、変換波長
特性、耐レーザ損傷、透明領域、潮解性、良質の大型結
晶の可能性について調べた。結果を表2に示す。その結
果、本発明の単結晶LBOの優位性が確認された。 【0058】以上のごとく、本実施例によれば、和周波
混合現象を利用して、たとえば、波長x=209nmの
出射光を得る場合、前記第1のコヒーレント光の波長
は、任意のw(nm)、たとえば、981(nm)であ
り、前記第2のコヒーレント光の波長は、1/〔(1/
x)−(1/w)〕(nm)、たとえば、266(n
m)である。また、前記単結晶Li247 の入射面
に第1の波長の第1のコヒーレント光と第1のコヒーレ
ント光のほぼ1/2またはほぼ1/4の波長の第2のコ
ヒーレント光とを所定の角度で入射させ、少なくとも前
記第1のコヒーレント光の波長のほぼ1/3またはほぼ
1/5の波長のコヒーレント光を出射させることができ
る。好適には、光軸に対して所定の面でカットした、屈
折率変動が10-5/mm以下、および/または、転位密
度が約1×103 個/cm2 以下の単結晶四ほう酸リチ
ウム(Li247 )を用いる。 【0059】第4実施例 本実施例は、単結晶LBOが、上述したように、4倍ま
たは5倍の波長変換機能を有することを用いて、単結晶
LBOを波長変換素子として用い、赤外線領域の光から
紫外線領域の光を射出するレーザ装置を実現した例であ
り、図6を参照して示す。図6に示したレーザ装置10
0は、赤外線領域の波長1064nmの可干渉光(コヒ
ーレント光)を出射する固体レーザであるNd:YAG
レーザ10と、波長266nmのコヒーレント光を出射
する二次光源20と、本発明の単結晶LBOからなる波
長変換素子30Bと、ハーフミラー40とを有する。 【0060】二次光源20は、たとえばNd:YAGレ
ーザから発せされた波長1064nmのレーザ光を、波
長変換素子、たとえば、入射光の半分の波長の光に変換
するβ−BaB2 O4 (BBO)単結晶を用いた波長変
換素子を2度波長変換して、または本発明のSHG用単
結晶LBOから成る波長変換素子に2度通過させて、波
長1064nmの1/4の波長、266nmのレーザ光
に変換して出力する。第1の光路では、Nd:YAGレ
ーザ10から発せられた波長1064nmのレーザ光が
ハーフミラー40を透過して波長変換素子30Bに入射
する。第2の光路では、二次光源20からの波長266
nmのレーザ光がハーフミラー40で反射されて、N
d:YAGレーザ10からレーザ光とともに、波長変換
素子30Bに入射する。すなわち、第1の光路及び第2
の光路から波長変換素子30Aに照射されたレーザ光
は、当該波長変換素子30Bを通過すると、和周波され
て、Nd:YAGレーザ10からレーザ光の波長106
4nmの約1/5の波長、213nmの短波長レーザ光
に変換されることになる。 【0061】このように、レーザ装置100は、常温で
赤外線領域の光、波長1064nmを射出する固体レー
ザである、Nd:YAGレーザ10と、波長1064n
mの1/4の波長の光を発する二次光源20と、単結晶
LBOを用いた波長変換素子30Bによって、赤外線領
域の光、波長1064nmから、その1/5の波長、す
なわち、213nmの紫外線領域の短波長レーザ光を出
射させることができる。Nd:YAGレーザ10は、透
明で絶縁体の結晶、YAGを母体として不純物イオンN
dを混入させている。Nd:YAGレーザ10は常温で
連続的に赤外線領域の光、波長1.05〜1.12μm
のうち、特に、1.064μmの光を強く発振する。 【0062】また上述したように、単結晶LBOは、広
範囲の波長にたいして透明度が高く、レーザ光による損
傷が少ない。また、良質で大型の結晶を容易に製造でき
る。さらに、単結晶LBOは、加工性に優れ、潮解性が
小さく取り扱い性にも優れている。単結晶LBOは寿命
も長い。上述したNd:YAGレーザ10と、このN
d:YAGレーザ10の光を用いた二次光源20と、上
述した単結晶LBOを用いた波長変換素子30Bと、ハ
ーフミラー40からなる、本発明に係るレーザ装置10
0は、小型化で、動作が安定しており、長寿命である。
しかも、常温で、高いエネルギーの、短波長の紫外光
線、上述した例では、波長213nmのレーザ光が得ら
れる。このレーザ装置100は、エキシマレーザに代替
えできる。すなわち、このようなレーザ装置100は、
印刷や製版、光計測、超LSIなどのリソグラフィ等の
分野への応用が期待できる。 【0063】第5実施例 本発明の第5実施例として、本発明の単結晶LBOを第
5高調波用波長変換素子として用いた、他のレーザ装置
について述べる。製造方法 図1に示した引き上げ装置110を用いて、CZ法で単
結晶LBOを育成した。育成方向はc軸引き上げでは気
泡の介在が多く、c軸から垂直方向にある(100),
(110)方向では気泡の介在が少なかった。加工 育成結晶から、(100),(001)面試料(およそ
30mm*30mm*40mm)を作製した。 【0064】動作実験 図6に示したレーザ装置に類似する図7に示したレーザ
装置で、実験を行い、まずNd:YAGレーザ(図示せ
ず)の基本波(ω)を2倍波・4倍波発生ユニット42
へ入射させ、それを本発明の単結晶LBOを用いた波長
変換素子30Cへ入射させて、波長変換素子30Cから
5倍波を発生させた。この時の条件は、10Hz,10
nsecでNd:YAGレーザの基本波出力:400m
J,4倍波:110mJを、位相整合角79度に入射さ
せ、5倍波出力70mJを得た。次に、結晶を(00
1)方向に回転させながら、光パラメトリック発振器4
1で1064nmの波長を徐々に変えて単結晶LBOに
当てながら、変換波長を測定した。(100)面試料に
殆ど垂直に入射する条件で、最短波長は209nmであ
った。以上のとおり、本発明の単結晶LBOを波長変換
素子30Cに用いたレーザ装置には、広い波長範囲にわ
たって変化するレーザ光が確認された。 【0065】第6実施例 本発明の第6実施例として、本発明の単結晶LBOを第
5高調波用波長変換素子として用いた、さらに他のレー
ザ装置について述べる。製造方法 図1に示した引き上げ装置110を用いて、CZ法で単
結晶LBOを育成した。育成方向はc軸引き上げでは気
泡の介在が多く、c軸から垂直方向にある(100),
(110)方向では気泡の介在が少なかった。加工 育成結晶から切り出して、(001)面から79度傾け
た面を光入射面とした単結晶LBOを作成した。その単
結晶の寸法は、20mm×20mm×45mmであった。 【0066】動作実験 この本実施例の単結晶試料を、図8に示すように、波長
変換素子30Dとして、フィルター60,62間に配置
し、YAGロッド50、Qスイッチ52、ミラー54,
55で構成されるYAGレーザ10aから周波数ωの基
本波を出力させ、SHG用結晶56,58を通して変換
素子30Dの光入射面に光を入射させた。SHG結晶5
6,58は、たとえば単結晶LBOまたはBBOなどで
構成される。79度切断の単結晶試料30Dをステージ
に載せて、図2に示したc軸方向に回転させた所、79
度±10度で5倍波(5ω)の発生を確認した。その出
力光の最大の強度は、YAGレーザ(1.5J、10H
Z)を用いて、120mJであった。 【0067】 【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、長
期的に安定して動作し、長寿命を示し、加工性に富み、
小型、軽量、低価格な光学変換素子が提供される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] TECHNICAL FIELD The present invention relates to a single crystal tetraborate
Titanium (single crystal LiTwo BFour O7 Or single crystal LBO)
The present invention relates to a method for manufacturing an optical conversion element using the method. [0002] 2. Description of the Related Art The single crystal LBO of the present invention is used as an optical conversion element.
As the optical device used as the second harmonic, the fourth harmonic,
Wavelength conversion element that generates the fifth harmonic, etc., and this wavelength conversion
Laser devices using devices, optical parametric oscillation
Device, prism using wavelength conversion element,
Polarizing device used, optical waveguide element using single crystal LBO, single crystal
Equipment using crystalline LBO as a nonlinear optical conversion element
It has been known. The use of laser light having a short wavelength reduces the recording density.
It has the advantage that it can be made larger. Therefore, record
Data recording on media, reading data from recording media
Light source that emits short-wavelength laser light is required as the light source
Have been. Also, laser light with a short wavelength is used for material processing.
When used, fine processing becomes possible. More medical light
Source, VLSI lithography light source, etc.
There is a need for a light source that emits the light. [0004] SUMMARY OF THE INVENTION However, 500
There is a suitable light source that emits light of sub-nm wavelength
do not do. For example, a semiconductor laser has a wavelength of about 400 nm.
It has been known that laser light can be emitted up to
There is a problem that power is very low. Short wavelength high power laser
An excimer laser is known. Excimale
Was reported by Basov et al. In the Soviet Union in 1970.
To excite liquid xenon (Xe) with an electron beam
Method for the first time, and in 1976,
Therefore, it oscillated successfully. Discharge excitation method
Shima laser is an ultraviolet pulse repetition oscillation laser.
ArF (193 nm), KrF (248 nm), XeC
Optical resonance of ultraviolet light emitted by compounds such as 1 (308 nm)
Increased by a filter and extracted as laser light.
You. Excimer lasers are used for ablation of polymer materials.
Engineering, surface modification, marking, thin film production, pharmaceutical manufacturing,
It is expected to be applied to isotope separation. But
Excimer laser, for example, has a repetition of several hundred pps (p
pulse per second)
10-210 every second-9Only pulse light for a second is generated,
The laser emission time is significantly shorter than the interval.
Therefore, there is a problem in the processing and deposition process in the application field.
You. Excimer lasers have a short medium gas life.
Difficulties in downsizing the laser device and poor maintainability
High operating cost, use toxic gas
Etc. Currently stable at normal temperature for a long time
And practical applications such as semiconductor lasers that emit light in the ultraviolet range
Has not been achieved. Therefore, the second harmonic generation (SHG: second)
ary harmonic-wave generation)
Research on devices has recently been active. SHG element is incident light
Generates light of half the wavelength of
Generation of light in the ultraviolet range from laser light in the infrared range
The industrial value for various application fields is extremely large
No. In particular, optical information processing for high-density information recording / reproduction
Field, display, optical measurement, processing, medical, LSI manufacturing
In any field, small, light, long-life and highly stable visible light
Or ultraviolet light is needed. For use as a wavelength conversion element such as an SHG element
Examples of the crystal used include, for example, JP-A-3-65.
No. 597, KTP (KTiOPO
Four )It has been known. However, waves using KTP
The length conversion element has a KTP transmittance with respect to the wavelength of the laser incident light.
Bright area is wide from 0.25 to 4.5 µm, but 1 µm or less
There is a disadvantage that phase matching is not performed below. That
As a result, the wavelength conversion element using KTP
When YAG laser light is used, the frequency is twice as high as the frequency of the light.
Only light having a wave number (1/2 wavelength) can be generated. But
However, recently, higher harmonics, such as the fourth harmonic
It is desired to generate light such as waves and fifth harmonics.
You. In addition, the wavelength conversion element using KTP requires a large crystal.
And the refractive index changes inside the crystal. Accordingly
Even a KTP element cut out of a single crystal has a refractive index of
Since the phase matching angle is different because of the difference, the wavelength with high accuracy
With the disadvantage that it is difficult to realize a conversion element
I have. In addition, KTP has a so-called “nest” in the crystal.
Because it is difficult to provide large quantities of high quality KTP
Has the disadvantage of For use as a wavelength conversion element such as an SHG element
Other crystals that have been used include, for example,
BBO (β-B) disclosed in
aB Two OFour )It has been known. However, BBO
Has higher laser damage resistance than KTP, but is soluble in water
Deliquescence, there are difficulties in handling, and large
There is a disadvantage that it is difficult to make a crystal. An object of the present invention is to operate stably for a long time.
, Long life, good workability, small size, light weight, low price
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an optical conversion element. [0009] According to the present invention, there is provided a method for melting molten metal.
Polycrystalline lithium tetraborate (LiTwo BFour O7 )
Pull up by Czochralski method in the pulling direction of
In the method for producing crystalline lithium tetraborate, the melt surface
And a temperature gradient between 10 mm immediately above the melt and 30 ° C./cm
00 ° C / cm, the temperature gradient above 5 ° C / cm
50 ° C./cm, lifting speed 0.1 mm / hour to 2 m
m / h, pull up, change in refractive index is 10-Five/ Mm or less
Bottom and dislocation density of about 1 × 10Three Pieces / cmTwo below
Single crystal Li Two BFour O7 Manufacturing a single bond
A method for producing crystalline lithium tetraborate is provided. [0010] DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The above and other objects of the present invention and
And features are described in the preferred embodiment below with reference to the accompanying drawings.
It becomes clearer from the description. [0011] The inventor of the present application is a single-crystal lithium tetraborate.
(Single crystal LiTwo BFour O7 Or abbreviated as single crystal LBO)
As a result, the single-crystal LBO has a wavelength of the laser incident light.
Large transparent area, large laser damage resistance, good
Quality large crystals are easy to produce, excellent in processability, deliquescent
An excellent optical conversion element with low performance and easy handling
Utility value. Hereinafter, the single crystal LB of the present invention
O and this single crystal LBO were used for an optical conversion element.
Various preferred embodiments (EMBODIMENTS) for the cases are detailed below.
It will be described in detail. [0012] The "single crystal LBO of the present invention (or
In the case of single crystal LBO of the embodiment, it is manufactured by the following method.
Single-crystal LBO, and "normal single-crystal LBO"
Conventional single crystal LBO used for SAW devices, etc.
Say Unless otherwise specified as "single crystal LBO", both
means. [0013]Basics of single crystal LBO Hereinafter, the single crystal L mainly as the optical conversion element of the present invention will be described.
The basic matter of BO will be described. [0014]Production method A preferred method for producing a single-crystal LBO of the present invention (growing method)
State. According to the Czochralski method (CZ method) shown in FIG.
Using a single crystal LBO pulling device 110
The single crystal LBO of the present invention is manufactured from LBO. Raising
The apparatus 110 is a platinum crucible in which polycrystalline LBO is melted.
It has a pot 101. LiTwo BFour O7 Is low among oxides
Since it has a melting point, it can be grown in a platinum crucible. Platinum crucible 10
1 is surrounded by a platinum crucible through heat insulating materials 102 and 103.
Heater 1 for melting polycrystalline LBO in tub 101
04, for example, a resistance heater is provided. Platinum crucible
On the upper part of the pot 101, two heat insulating walls 105 and 106 are provided.
Pulling shaft 10 to which the seed crystal is attached
7 penetrates the heat insulating walls 105 and 106. This pull
Using a lifting device 110 to convert an optical transducer
Grow single-crystal LBO with characteristics according to its use as a child
After that, depending on the purpose of use, the single crystal LBO is
On the other hand, processing such as cutting at a predetermined angle is performed. Simple connection
An example of the conditions for growing crystalline LBO will be described. Predetermined molar ratio
Is filled in the platinum crucible 101 and the heater 1
After melting at 04, single crystal L
Raise BO. At this time, the surface of the melt and the
temperature gradient between 30 ° C./cm to 200 ° C./cm,
Preferably 50 to 150 ° C./cm, temperature above
The temperature gradient is 5 ° C / cm to 50 ° C / cm, preferably 10 ° C / cm.
Up to 40 ° C / cm and pull up the straight body of single crystal LBO
0.1mm / hour to 2mm / hour
And preferably 0.3 to 1 mm / hour. Atmosphere between the surface of the melt and 10 mm immediately above the melt
Of the temperature gradient of 30 ° C / cm to 200 ° C / cm
State. Pull up if the temperature gradient is less than 30 ° C / cm
LBO is easily polycrystallized. Temperature gradient is 2
If it is higher than 00 ° C / cm, it will be pulled up due to thermal strain.
Dislocations are likely to occur in the obtained single crystal LBO. The temperature of the atmosphere above 10 mm just above the melt
The reason for setting the gradient to 5 ° C./cm to 50 ° C./cm will be described.
By reducing the temperature gradient, the thermal expansion
Cracks can be suppressed. The lifting speed is 0.1 mm / hour to 2 mm
/ Reason for time. Lifting speed from this value
If it is increased, the normal LBO bond used for surface acoustic wave
Like crystals, white turbidity, or "nests,"
It will be cool. Regarding a normal LBO manufacturing method and its characteristics
Will be described later. In the method for growing a single crystal LBO according to the present invention,
A single crystal of 1 inch or more can be grown. Example
According to this, a single crystal having a diameter of 4 inches could be grown. [0019]Dislocation density As will be shown later in various experimental results, a conventional single crystal LBO
But an optical conversion element that is superior to KTP, BBO, etc.
It was found to work with offspring. However, more hope
Considering from the viewpoint of a better optical conversion element,
Single crystal LBO used as substrate material for SAW devices
Incorporation of dislocations and impurities that was not a problem when
And other defects absorb and scatter the laser light, causing wavelength conversion.
The wavelength conversion efficiency of the device is not so high (the
Quality is not high). Of course, with normal single crystal LBO
Also show higher optical properties than KTP and BBO,
Higher nonlinear optical constants were desired. The single bond of the present invention manufactured under the above manufacturing conditions
Crystal LBO has a low dislocation density. As a result of the research, the dislocation density
Using the small single crystal LBO of the present invention as an optical conversion element
Then, the laser light is absorbed by the ordinary single crystal LBO,
Minimal scattering, so that optical properties can be properly exhibited
Was found. That is, the primary dislocation density
When a bright single crystal LBO is used for the wavelength conversion element,
Absorption and scattering are reduced, and conversion efficiency is increased (emission
Light beam quality is increased). More than
Single crystal of the present invention from polycrystalline LBO by growing method and conditions
When LBO is grown, the dislocation density becomes 1 × 10Three Pieces / cmTwo
It becomes a small value as follows. When the refractive index fluctuation is measured, 10
-Five/ Mm or less. The method for measuring dislocation density
Observation of etch pits by etching and X-ray topography
Observation is performed by the method. Used for optical wavelength conversion element
The dislocation density of the single crystal LBO of the present invention is 0 to 1 × 10Two
Pieces / cmTwo The following is preferred. Note that the SAW device base
The dislocation density of ordinary single-crystal LBO used for plate materials, etc. is 1
× 10Three Pieces / cmTwo Larger, cloudy, so-called "nest"
Is often present. Of course, such a single crystal L
Even if BO is used, it can be used as an optical conversion element from BBO and KTP.
It turned out that all the functions were above. [0021]Optical properties According to the study of the present inventor, as shown in FIG.
At a specific angle with respect to the optical axis (c-axis) of the BO,
When laser light is applied, wavelength conversion can be performed.
I found that. The phase matching angle is used as a reference for the angle.
Degree θm is used. Angle of fundamental wave to optical axis
When incident at θm, the phase was matched in the same direction as the fundamental wave
A second harmonic is generated. This angle θm is defined as a phase matching angle.
To tell. Single crystal LBO is a negative uniaxial crystal. And
The phase matching condition is a type I crystal. Therefore, the figure
As shown in FIG. 2, the phase matching conditions include a phase matching angle.
It has been found that only θm needs to be considered. [0022]Characteristic 1. Since the single crystal LBO has a uniform composition, the upper part of the crystal
And the lower part does not cause composition deviation. 2. Single-crystal LBO is another known material that constitutes a wavelength conversion element.
Low deliquescence, stable, and easy to handle
Are better. By the way, if the deliquescence is large,
It is necessary to house the replacement element in a closed container and control humidity.
As a result, the configuration of the device becomes complicated and the size becomes large.
However, single crystal LBOs do not have that problem. 3. Single crystal LBO has the same crystal hardness as quartz.
It also has good workability such as polishing and cutting. 4. Single crystal LBO is another crystal constituting the wavelength conversion element.
The production cost is also lower than that of. 5. Since single crystal LBO is a paraelectric substance, polarization processing is not required.
It is important. Moreover, quasi-phase matching (QP
M: a phenomenon similar to Quasi-phase Matching
The wavelength of the emitted light can be converted with high efficiency. What
In this case, C+Rotating the shaft 180 degrees
Wavelength conversion by quasi-phase matching (QPM)
Call. The feature of this QPM is that the phase is set by setting the cycle length.
That is, the matching wavelength can be freely set. Also, single crystal
LBO uses twins to create multiple periods.
As a result, the phase matching wavelength range can be expanded. More simple
Crystal LBO has more than twice the allowable temperature range required for phase matching
growing. Furthermore, single-crystal LBO is bulk
Can also be used in the form of an optical waveguide. Furthermore, single crystal LBO
Can use a nonlinear optical constant d (33).
These QPMs are C + Rotate the axis 180 degrees
It can be applied only to ferroelectrics because
Although it was thought, the research of the inventor
It has been found that the present invention can be applied to the single crystal LBO of the present invention.
The above features make single crystal LBO practical as an optical conversion element.
Is especially important for [0023]Applications of single crystal LBO 1. Wavelength conversion element The present inventor has described the optical characteristics of the single crystal LBO of the present invention.
As a result of research, wavelength conversion equal to or higher than KTP or BBO
I found that it was possible. In particular, use single crystal LBO
For example, by using a wavelength conversion element
As a typical example, an Nd: YAG laser (wavelength 1064 n
m), the fourth harmonic (266 nm) with high coherence,
Succeeded in generating light of the fifth harmonic (213 nm) wavelength
did. Producing light of wavelength 4 or 5
If possible, use infrared lasers for which high-power devices have already been developed.
Laser in the UV or near UV range
The light can be easily created. Therefore,
In addition to fine processing, marking, lithography
, Various semiconductor processes, medical care, etc.
Application becomes possible. The present inventor has proposed that a single crystal LBO is
Wavelength of incident light when used as a replacement element (device)
Is wider than other crystals and wavelength conversion
They have found that they are practically suitable as devices. Transparent
If the area is not wide, only for a specific wavelength of light
Although it cannot be used as a wavelength conversion element,
Such a wavelength conversion element is a wavelength conversion element for a wide range of light.
Can be used as Single crystal LBO is converted to wavelength
When used in a resonator, the nonlinear optical constant is small, but high quality
It is easy to make a type crystal (currently, a single crystal L with a diameter of 4 inches)
BO can be created), and by making it a large crystal,
The conversion efficiency can be increased. The laser output is
The efficiency increases in proportion to the square of the strength and the square of the length of the crystal.
You. The present inventors have used single crystal LBO as a wavelength conversion element.
Laser damage threshold is higher than that of other crystals.
Remarkably large and practically suitable as a wavelength conversion element.
I found something. Low laser damage resistance threshold
And the energy of a small laser can damage the crystal.
And the durability as a wavelength conversion element becomes a problem.
Become. In the wavelength conversion element according to the present invention, laser damage-resistant
High threshold enables higher power laser output
In addition, it has excellent durability. 2. Various laser devices The wavelength conversion method using the single crystal LBO according to the present invention
By transmitting laser light through the single crystal LBO,
The wavelength of the laser light is converted using single crystal LBO.
Two or more laser beams simultaneously to the wavelength conversion element
And the sum frequency or difference frequency of those laser light wavelengths
It is also possible to configure a laser device that obtains a wave laser beam.
I found that. 3. Optical parametric oscillator The inventor of the present invention has proposed an optical parameter using single crystal LBO as a wavelength conversion element.
It has also been found that metric oscillation can be performed. Hereinafter, a single crystal LBO is used as an optical conversion element.
Single crystal LBO tool suitable for each optical device used
A concrete example (EXAMPLE) related to the device for that application
This will be described in detail. [0027]First embodiment As a first embodiment of the present invention, a second harmonic element (wavelength conversion
Single crystal Li used as element)Two BFour O7 (Single crystal LB
O) will be described.Production (growth) of the single crystal LBO of the present embodiment Using the lifting device 110 shown in FIG.
(Stoichiometric) polycrystalline LB with a purity of 99.99% by weight
O, 1300g, platinum crucible 90mm in diameter and 100mm in height
Fill the pot 101 and tie it by Choco-Larsky (CZ) method
Crystal LBO was grown. FIG. 2 shows the phase matching angle of single crystal LBO.
It is a graph which shows the definition of a degree. The contents of this diagram are described above.
Was. [0028]Processing of single crystal LBO of this embodiment As shown in FIG. 3, the cut surface 3 with respect to the optical axis (C axis)
Cut the single crystal LBO so that the angle of 2 is 45 degrees
Then, the cut surface 32, which is the input / output surface, is optically polished,
× 15 mm × 10 mm single crystal LBO optical conversion element 30A
It was created. This optical conversion element 30A is a laser beam or the like.
When the coherent light i of
For second harmonic generation (SHG) that emits light of wavelength o
It functions as an optical conversion element (wavelength conversion element). But
Thus, the single crystal LBO of the present invention is
When the incident light of nm (0.532 μm) enters,
Emits light with a wavelength of 266 nm (0.266 μm)
Used as wavelength converter 30A for second harmonic (SHG)
it can. [0029]Refractive index fluctuation of single crystal LBO of this embodiment Single-crystal LB of this embodiment using a Mach-Zender interferometer
When the refractive index variation of O was measured,-6/ Mm
Was. [0030]Experimental example 1 As an experimental example 1, the wavelength conversion element 30A is
48 from Lametric Oscillator (Spectra Physics)
A laser beam in the range of 6 to 1265 nm
Of the second harmonic in the range of 243 to 633 nm
(Coherent) light was obtained. Interference fringes at the transmitted wavefront
No disturbance was observed.Phase matching angle FIG. 4 is a direction orthogonal to the 45-degree cut surface 32 shown in FIG.
Laser beam incident angle to 0 degree, plus the c-axis direction,
The single crystal LBO is rotated with the (110) direction minus.
Each time it is generated from the optical parametric oscillator.
Injection of laser light when phase-matched at the wavelength of laser light
Shows the angle. From this angle of incidence,
The phase matching angle θm can be obtained. Figure 4 shows the actual
By satisfying the phase matching condition for the single crystal LBO of the experimental example,
When coherent light of a certain wavelength is incident,
This indicates that light of half the wavelength is emitted. below
In the experimental examples and examples, YAG laser
Using coherent light with a wavelength of 1064 nm
Many cases, but limited to 1064 nm incident coherent light
Instead, the single-crystal LBO of this experimental example has a range of the range illustrated in FIG.
With the ability to emit light of half the wavelength of the incident light
It was confirmed that there was. KTP, BBO, etc. are usually
Coherent light of wavelength 1064 nm from YAG laser
Is known to be able to convert to half the wavelength.
According to this experimental example using the light single crystal LBO, the wavelength 10
Coherent light of any wavelength is not limited to 64 nm coherent light.
It is verified that rent light can be converted to light of half wavelength
Was. Moreover, it can be converted to the shortest wavelength of 209 nm.
Verified. An apparatus using the following single crystal LBO,
For example, in wavelength converters and laser devices,
In the embodiment, the single-crystal LBO under the preferable conditions described above is used.
As an example, various single crystal LBOs of the present invention
Can be used. As illustrated in FIG.
When a crystal is irradiated with laser light from
The laser light travels while refracting in the crystal according to the refractive index.
The phase matching angle θm is determined by, for example,
Generates second harmonic when used as wavelength conversion element for
This is the angle between the refracted laser light and the c-axis at the time. FIG.
As is clear from the graph illustrated in FIG.
m laser light is incident on the surface 32 of the single crystal LBO
Is about plus 19 degrees. That is, wavelength 1
Fundamental wave of YAG laser emitting 064 nm laser light
Is incident, the incident angle is approximately plus 19 degrees and the phase is
Align. Since the refractive index of single crystal LBO is about 1.6,
The folding angle is about 12 degrees. Therefore, the angle with the c-axis,
That is, the phase matching angle is obtained as about 33 degrees. As well
By such a method, the phase matching angle for each wavelength can be determined. Table 1 shows the relationship between each wavelength and the phase matching angle.
You. [0032] [Table 1] The contents of Table 1 are based on the single crystal LBO of the present invention.
Wavelength is converted to half the wavelength of light
Shows the refractive index and phase matching angle of the single crystal LBO at that time.
You. The incident wavelength is the power from the optical parametric oscillator.
Light was used. Furthermore, the wavelength of 1064.0 nm
Light from YAG laser is also used, and light of 532.0 nm is used.
Uses the KTP as the SHG to convert the light of the YAG laser into half.
The wavelength of the minute was used. The phase matching method
Angular phase matching using birefringence and refractive index
There is a temperature phase matching method using temperature dependency. Rice cake
It is also possible to apply the latter phase matching method. [0034]Contents of Table 1 and Fig. 4 The graph of FIG. 4 shows that the incident light 1064 nm described above is
Not only wavelength conversion to 532 nm
According to the research of the investigators, the single crystal LBO of this example was used.
Fig. 4 shows the incident angle for other incident light.
Into the single crystal LBO of this example
The light of half the wavelength of the incident light is
This indicates that light can be emitted from the crystal LBO. Conventionally, incident
Research on wavelength conversion for incident light other than light 1064 nm
Not done. Table 1 is a specific example of the graph illustrated in FIG.
Some of the numerical values are illustrated. However, in Table 1
In this case, instead of the incident angle in FIG.
I have. Thus, the single crystal LB at several wavelengths
By measuring the refractive index of O and adapting the process
Thus, the Sellmeier equation is obtained. In addition, Se
Solving the llmeier equation at each wavelength
To calculate the phase matching angle
There is also. FIG. 5 shows wavelength conversion of the above-mentioned single crystal LBO.
532nm incident wavelength half the wavelength
Phase matching angle when converting to emission wavelength of 266 nm
FIG. 7 is a diagram geometrically showing a relationship between θm and an incident angle.
You. [0036]Wavelength conversion function Not only single crystal LBO, but also KTP and BBO are SHG
Function. However, as described later, the single crystal L
BO is the sum of two different wavelengths of coherent light or
By taking the difference (hereinafter collectively called sum frequency mixing)
1) of the wavelength 1064 nm of the light emitted from the YAG laser.
3 or 1/5 wavelength can be emitted, but KP
T does not have such a wavelength conversion function. BBO is 2
The sum or difference of two different wavelengths of coherent light
As with the single crystal LBO, the output light of the YAG laser
Emits 1/3 or 1/5 wavelength of 1064nm
But the walk-off angle is large.
In this case, large crystals cannot be used and conversion efficiency cannot be increased.
No. In contrast, the single crystal LB having a low dislocation density of the present invention
When O is used, incident light of a predetermined wavelength can be obtained with high conversion efficiency.
1/3 or 1/5 of the light emitted from the light source. Teens
Specifically, the wavelength of the light emitted from the YAG laser is 1064 nm.
1/3 or 1/5 wavelength can be emitted stably
You. [0037]Laser damage resistance The laser resistance of the wavelength conversion element made of the single crystal LBO of the present embodiment
The optical damage was measured by the following measurement method.
2, several tens of GW / cmTwo ~ 100 GW / cm
Two And the laser light damage resistance of the single crystal LBO of this embodiment is
It was confirmed that it was 5 times or more of BBO. Laser light resistance
Damage gradually increases the power of the laser irradiating the crystal.
Comb and visually confirm that the crystal has been damaged,
Measure the force and use the laser beam
Measure the diameter and calculate the output per unit area by calculation.
And by [0038] [Table 2][0039]Transparency The wavelength conversion element 30 using the single crystal LBO of this embodiment
Investigation of the transparent region for the wavelength of the emitted laser light
As shown in Table 2, a wave of 170 nm to 3500 nm was used.
Ensure that it is transparent to long light and that the transparent area is large.
It has been certified. [0040]Handling, processing, etc. Wavelength conversion element 30A made of single-crystal LBO of this embodiment
Means that the deliquescent is very small and the polishing is
It was confirmed to be good and excellent in handleability. [0041]Single crystal size When we examined the possibility of large crystals, we found that the diameter was 4 inches
It was confirmed that the above single crystal LBO could be produced.
Was. [0042]Deterioration resistance Wavelength conversion element 30A made of single-crystal LBO of this embodiment
Is less susceptible to ultraviolet light than BBO,
Life is long. [0043]Reference Example 1 Comparison between the single-crystal LBO of this embodiment and a normal single-crystal LBO
investigated. Normal single crystal LBO is pulled up as shown in FIG.
Single crystal LBO was grown using the apparatus 110. However,
The growth condition was changed from the growth condition of the first embodiment. Reference Example 1
Then, the temperature gradient between the surface of the melt and 10 mm immediately above the melt is 2
50 ° C / cm, and the temperature gradient above 70 ° C / cm
cm and the pulling speed when pulling up the straight body of the single crystal
The degree was 2.5 mm / hour. That is, in Reference Example 1,
Means that the temperature gradient is larger than the pulling condition of the first embodiment.
Increased pulling speed. Other than the above conditions,
The single crystal LBO of Reference Example 1 was grown in the same manner as in Example 1.
Done. Thereafter, the single-crystal LBO is used in the same manner as in the present embodiment.
As shown in FIG. 3, cut the single crystal LBO
Was polished optically. Crystal size is almost the same
It is. YAG laser is added to such a normal single crystal LBO.
The second harmonic of the wavelength 532 nm emitted light is incident
At this time, as in the case of the single crystal LBO of this embodiment, the laser having a half wavelength
Laser light is recognized, and a normal single crystal LBO is also used in this embodiment.
It has a light wavelength conversion function like crystal LBO.
understood. However, ordinary single-crystal LBO has cloudiness.
And the intensity of the emitted light is the single crystal LBO of this embodiment.
The intensity of the emitted light. Normal single crystal LBO
Fluctuation of refractive index inside crystal of Mach-Zender interference
The refractive index fluctuation was about 10-Four/ Mm
Was. Variation of the refractive index of the single crystal LBO of the present embodiment, 10-6/
The variation is larger than mm. As described above, according to the present embodiment, the predetermined
A predetermined plane with respect to the optical axis to satisfy the phase matching angle
Single crystal lithium tetraborate (LiTwo B
Four O 7 ) At a predetermined incident angle on the light incident surface at a wavelength of 1000
nm or less of coherent light, and the wave of the incident light
It is possible to emit light having a wavelength of about half the length. [0045]Second embodiment As a second embodiment of the present invention, a single crystal LBO is used as a second harmonic.
An example in which the device is used as a wavelength conversion element will be described. [0046]Manufacturing method of single crystal LBO of the present embodiment Using the lifting device 110 shown in FIG.
Single crystal LBO was grown. That is, the purity of the specified molar ratio
99.99% polycrystalline LBO, 1300 g 90 m diameter
m, a platinum crucible 101 having a height of 100 mm.
After being melted with a heater, the diameter of 2
The single-crystal LBO was lifted. In the second embodiment
The pulling condition is a temperature between the surface of the melt and 10 mm immediately above the melt.
The temperature gradient is 80 ° C / cm and the temperature gradient above it is 3 ° C / cm.
At 0 ° C / cm, pull up the straight body of single crystal LBO
The lifting speed was 0.5 mm / hour. like this
The dislocation density of the single crystal LBO grown in
5 × 10 / cmTwo So
Was. The dislocation density is sufficiently small. [0047]processing To evaluate the second harmonic characteristics of this single crystal LBO
Then, the single-crystal LBO of the present example was replaced with a phase matching angle θm ≒ 17.
° so that the entrance and exit surfaces of the single crystal
Polished. The size of the crystal is 10 mm in diameter and 2 in length.
It was 5 mm. An output of 100 mJ and a wavelength of 53
Irradiate 2nm laser light, observe and evaluate transmitted light
Was. As a result, this light has a wavelength of 266, which is the fourth harmonic.
nm of the single crystal LBO obtained in this embodiment.
Was confirmed to be a material having excellent wavelength conversion characteristics.
Also, the wave from the laser beam incident output and the laser beam output
As a result of calculating the long conversion efficiency, it was about 15%.
Was. [0048]Reference Example 2 As Reference Example 2, a normal single bond used for SAW elements, etc.
Single-crystal LBO was manufactured according to the manufacturing conditions for single-crystal LBO.
That is, using the lifting device 110 shown in FIG.
Crystal LBO was grown. However, the growth conditions of the second embodiment and
Changed the training conditions. That is, in Reference Example 2, the melt table
The temperature gradient between the surface and 10mm just above the melt is 250 ° C / c
m, the temperature gradient above it is 70 ° C./cm,
2.5m pulling speed when pulling the straight body of the crystal
m / hour. That is, in Reference Example 1, the second embodiment
Increase the temperature gradient for the pulling conditions of
Speed increased. Except for the above conditions, Example 2
Similarly, a single crystal LBO of the reference example was grown. Etchin
Of the single crystal LBO of Reference Example 2
Has a dislocation density of 2 × 10Four Pieces / cmTwo And a single crystal LB
Opacity was observed in O. Therefore, as shown in Reference Example 2,
A single crystal LBO manufactured under the following conditions
As low quality. To evaluate the second harmonic characteristics
Next, the single crystal LBO of the comparative example was cut in the same manner as in the second example.
Then, the input / output surface of the single crystal was optically polished. Crystal size
The same is true. An output of 100 mJ, wave
Irradiate a laser beam with a length of 532 nm, observe the transmitted light,
evaluated. As a result, light having a wavelength of 266 nm was observed.
However, the wavelength conversion efficiency was low. Calculation of wavelength conversion efficiency
Was about 9%, and the single crystal LB according to Reference Example 2 was obtained.
O is inferior in conversion efficiency to the single crystal LBO of this embodiment.
Was confirmed. In other words, the single crystal L of the present embodiment
BO has high conversion efficiency when used as an optical conversion element
It is shown that. [0049]Third embodiment As a third embodiment of the present invention, a single-crystal LBO is replaced by a fifth harmonic.
The case where it is used for a wavelength conversion element for use will be described. [0050]Production of single crystal LBO of this example Using the lifting device 110 shown in FIG.
(Stoichiometric) polycrystalline LB with a purity of 99.99% by weight
O, 1300g, platinum crucible 90mm in diameter and 100mm in height
The pot 101 was filled, and a single crystal LBO was grown by the CZ method.
The lifting conditions are the same as in the first embodiment or the second embodiment.
It may be the same as the one.Processing of single crystal LBO of this embodiment The grown single-crystal LBO was placed on the (110) plane and the (001) plane.
(110) plane, which is the entrance / exit surface, is optically polished.
And a wave composed of a single crystal LBO of 15 mm x 15 mm x 30 mm
The length conversion element 30B was created. [0051]Experimental example 2 Laser light of fundamental wave ω (incident wavelength λ2 = 1064 nm)
(Output 1J) and an optical parametric oscillator (Spectra P
4 times the frequency of the basic laser light generated by Hysics
Number, 4ω (wavelength λ1 = 266 nm of 1/4 of incident wavelength)
Wavelength conversion simultaneously with the auxiliary laser light (output 250mJ)
When the light enters the element 30B, a mixture of the two lights (sum
Wave), the frequency of which is five times the incident wavelength λ2 = 1064 nm.
Wave number: 5 ω (1/5 wavelength 213 nm) light (output 15
0 mJ). That is, single crystal LBO was used.
From the wavelength conversion element 30B, 1064 nm / 5 ≒ 213n
Light having a wavelength of m was generated. Experiment of phase matching angle at this time
It was about 79 degrees when determined in the same manner as in Example 1. sum
The shortest wavelength due to the frequency is 209 nm, and the phase at that time
The alignment angle was about 90 degrees. Phase matching with each incident wavelength
The relationship with the angle is shown in Table 3 below. [0052] [Table 3] When obtaining outgoing light having a wavelength x = 209 nm,
The wavelength of the first coherent light is arbitrary w (n
m), for example, 981 (nm), and the second core
The wavelength of the coherent light is 1 / [(1 / x)-(1 /
w)] (nm), for example, 266 (nm). Sa
Furthermore, single crystal LiTwo BFour O7 Of the first wavelength on the entrance surface of
1 coherent light and approximately 1/1 of the first coherent light.
A second coherent light having a wavelength of 2 or almost 1/4
Incident at a predetermined angle, and at least the first coherent
Of the wavelength of approximately 1/3 or approximately 1/5 of the wavelength of the
It is possible to emit a coherent light. Positions shown in Table 3
The phase matching angle was measured with the refractive index of single crystal LBO being 1.6.
It is not strictly accurate because it was calculated. why
Then, the refractive index of the crystal varies with temperature, incident wavelength, etc.
It is because it becomes. However, the values in the table above are
Values within the range of ± 10 degrees from the values in the table above.
It is believed that there is an accurate phase matching angle. Of course,
If the folding ratio can be determined accurately, the method shown in Experimental Example 1 can be used.
Thus, an accurate phase matching angle can be easily obtained.
As the phase matching method, angle phase matching using birefringence
Phase matching using temperature dependence of refractive index and refractive index
Was. Of course, the temperature phase matching method for the latter single crystal LBO
It is also possible to apply. Simple at some wavelength
Measure the refractive index of crystalline LBO and adapt the operating process.
Then, the Sellmeier equation is obtained. S
solve each of the wavelengths by solving the
There is also a method for calculating the phase matching angle.
You. [0054]Reference Example 3 The ordinary single crystal LBO described in Reference Example 1 or Reference Example 2
Used for 1/5 wavelength conversion. As a result, the single crystal of the present example
As with LBO, the phase matching angle is about 79 degrees, and the sum frequency
Is 209 nm, and the output at that time is 5
It was 0 to 120 mJ. Normal single-crystal LBO is cloudy
Intervening, bending by the Mach-Zender interferometer
The measurement result of the folding ratio change is 10-Four/ Mm. Cloudy
And the refractive index fluctuation is 10-6/ Mm single crystal LB of this example
Stable 5th harmonic when converted to 1/5 wavelength using O
was gotten. That is, even if a normal single crystal LBO is used
Although the fifth harmonic is obtained, the single crystal LBO of this embodiment is used.
Is more stable, and the 5th harmonic with higher conversion efficiency is obtained.
Is shown. [0055]Comparative Example 1 The wavelength conversion element 30B of the single crystal LBO of the present invention is KTP.
Except for the configuration, the conversion wavelength was the same as in Experimental Example 2.
Characteristics, laser damage resistance, transparent area, deliquescence, good quality large size
The possibility of crystallization was investigated. Table 2 shows the results. This result
From the results, the single crystal LBO of the present invention was used for the wavelength conversion element 30B.
The superiority when using was confirmed. [0056]Comparative Example 2 The single crystal LBO of the present invention is converted from the wavelength conversion element 30B by BBO.
Except for the configuration, the conversion wavelength was the same as in Experimental Example 1 above.
Characteristics, laser damage resistance, transparent area, deliquescence, good quality large size
The possibility of crystallization was investigated. Table 2 shows the results. This result
From the results, the wavelength conversion element 30 using the single crystal LBO of the present invention
The superiority of B was confirmed. BBO grows by flux method
It is easy to take in impurities, and the yield is low.
The single crystal LBO of the invention has a high yield. Also, BBO is ultraviolet
When irradiated with light, the color center is generated due to the deterioration of the crystal.
There is a problem that the single crystal LBO of the present invention
The wavelength conversion element 30B has no such problem. [0057]Comparative Example 3 The single crystal LBO of the present invention is converted to a wavelength conversion element 30B by KDP.
Except for the configuration, the conversion wavelength was the same as in Experimental Example 1 above.
Characteristics, laser damage resistance, transparent area, deliquescence, good quality large size
The possibility of crystallization was investigated. Table 2 shows the results. The result
As a result, the superiority of the single crystal LBO of the present invention was confirmed. As described above, according to this embodiment, the sum frequency
Utilizing the mixing phenomenon, for example, the wavelength x = 209 nm
When obtaining outgoing light, the wavelength of the first coherent light
Is any w (nm), for example, 981 (nm)
Therefore, the wavelength of the second coherent light is 1 / [(1 /
x)-(1 / w)] (nm), for example, 266 (n
m). In addition, the single crystal LiTwo BFour O7 Incident surface
A first coherent light having a first wavelength and a first coherent
Second light having a wavelength of about 1/2 or about 1/4 of the
Incident at a predetermined angle with the helical light, at least
The wavelength of the first coherent light is approximately 1/3 or approximately
It can emit coherent light of 1/5 wavelength
You. Preferably, it is cut at a predetermined plane with respect to the optical axis,
Break rate change is 10-Five/ Mm or less and / or dislocation density
Degree is about 1 × 10Three Pieces / cmTwo The following single crystal lithic tetraborate
Um (LiTwo BFour O7 ) Is used. [0059]Fourth embodiment In this embodiment, the single-crystal LBO is quadrupled as described above.
Or a single crystal that has five times the wavelength conversion function
LBO is used as a wavelength conversion element to detect light in the infrared region.
This is an example of realizing a laser device that emits light in the ultraviolet region.
This is shown with reference to FIG. Laser device 10 shown in FIG.
0 is a coherent light having a wavelength of 1064 nm (in the infrared region).
Nd: YAG, a solid-state laser that emits
Emits coherent light of wavelength 266 nm with laser 10
Composed of the secondary light source 20 and the single crystal LBO of the present invention
It has a length conversion element 30 </ b> B and a half mirror 40. The secondary light source 20 is, for example, an Nd: YAG laser.
Laser light with a wavelength of 1064 nm emitted from the laser
Long conversion element, for example, to convert light to half the wavelength of incident light
Wavelength change using β-BaB2 O4 (BBO) single crystal
The wavelength of the exchange element is converted twice, or the single element for SHG of the present invention is used.
After passing twice through the wavelength conversion element made of crystalline LBO,
1/4 wavelength of 1064 nm long, 266 nm laser light
And output. In the first optical path, Nd: YAG laser
Laser light with a wavelength of 1064 nm emitted from the laser 10
Transmits through the half mirror 40 and enters the wavelength conversion element 30B
I do. In the second optical path, the wavelength 266 from the secondary light source 20
nm laser light is reflected by the half mirror 40 and N
d: wavelength conversion together with laser light from YAG laser 10
The light enters the element 30B. That is, the first optical path and the second optical path
Laser light applied to the wavelength conversion element 30A from the optical path of
Is passed through the wavelength conversion element 30B to be summed.
And the wavelength 106 of the laser light from the Nd: YAG laser 10.
About 1/5 wavelength of 4nm, short wavelength laser light of 213nm
Will be converted to As described above, the laser device 100 operates at room temperature.
Solid-state laser that emits light in the infrared region at a wavelength of 1064 nm
The Nd: YAG laser 10 and the wavelength 1064n
a secondary light source 20 that emits light having a wavelength of 1/4 of m, and a single crystal
The wavelength conversion element 30B using LBO allows the infrared
From the wavelength of 1064 nm,
That is, a short-wavelength laser beam in the ultraviolet region of 213 nm is emitted.
Can be fired. The Nd: YAG laser 10 is transparent.
Light and insulator crystal, impurity ions N
d. Nd: YAG laser 10 at room temperature
Continuous infrared light, wavelength 1.05 to 1.12 μm
Among them, in particular, light of 1.064 μm is strongly oscillated. As described above, single-crystal LBOs are
High transparency over a range of wavelengths, laser beam loss
Less scratches. In addition, high quality large crystals can be easily manufactured.
You. Furthermore, single crystal LBO has excellent workability and deliquescence.
Small and excellent in handling. Single crystal LBO has a long life
Is also long. The aforementioned Nd: YAG laser 10 and this Nd:
d: secondary light source 20 using light from YAG laser 10
A wavelength conversion element 30B using the single crystal LBO described above;
Laser device 10 according to the present invention, comprising a laser mirror 40
0 is a small size, stable operation and long life.
And at room temperature, high energy, short wavelength ultraviolet light
Line, in the example described above, laser light having a wavelength of 213 nm was obtained.
It is. This laser device 100 is replaced with an excimer laser
I can do it. That is, such a laser device 100
Printing, plate making, optical measurement, lithography of super LSI, etc.
Application to the field can be expected. [0063]Fifth embodiment As a fifth embodiment of the present invention, the single crystal LBO of the present invention
Another laser device used as a wavelength converter for quintuple harmonics
Is described.Production method Using the lifting device 110 shown in FIG.
Crystal LBO was grown. The growth direction is good for raising the c-axis.
There are many bubbles, and they are perpendicular to the c-axis (100),
In the (110) direction, the presence of bubbles was small.processing From the grown crystal, a (100), (001) plane sample (approximately
30 mm * 30 mm * 40 mm). [0064]Operation experiment FIG. 7 shows a laser similar to the laser shown in FIG.
An experiment was conducted with the device, and first, an Nd: YAG laser (not shown)
The fundamental wave (ω) of the second harmonic and the fourth harmonic generation unit 42
And the wavelength using the single crystal LBO of the present invention.
The wavelength conversion element 30C is caused to enter the conversion element 30C,
A fifth harmonic was generated. The conditions at this time are 10 Hz, 10 Hz
Fundamental wave output of Nd: YAG laser in nsec: 400m
J, fourth harmonic: 110 mJ was injected at a phase matching angle of 79 degrees.
And a 5th harmonic output of 70 mJ was obtained. Next, the crystal is
1) While rotating in the direction, the optical parametric oscillator 4
1 to gradually change the wavelength of 1064 nm to single crystal LBO
The conversion wavelength was measured while applying. (100) surface sample
Under almost vertical incidence conditions, the shortest wavelength is 209 nm.
Was. As described above, the wavelength conversion of the single crystal LBO of the present invention is performed.
The laser device used for the element 30C has a wide wavelength range.
A laser beam that changed immediately was confirmed. [0065]Sixth embodiment As a sixth embodiment of the present invention, the single crystal LBO of the present invention
Still another laser used as a wavelength conversion element for five harmonics
The device will be described.Production method Using the lifting device 110 shown in FIG.
Crystal LBO was grown. The growth direction is good for raising the c-axis.
There are many bubbles, and they are perpendicular to the c-axis (100),
In the (110) direction, the presence of bubbles was small.processing Cut out from grown crystal and tilt 79 degrees from (001) plane
A single crystal LBO was prepared with the resulting surface as a light incident surface. That simple
The dimensions of the crystals were 20 mm × 20 mm × 45 mm. [0066]Operation experiment As shown in FIG.
Arranged between filters 60 and 62 as conversion element 30D
And a YAG rod 50, a Q switch 52, a mirror 54,
55 from the YAG laser 10a composed of 55
Output the main wave and convert through SHG crystals 56 and 58
Light was incident on the light incident surface of the element 30D. SHG crystal 5
6, 58 are, for example, single crystal LBO or BBO, etc.
Be composed. Stage single crystal sample 30D cut at 79 degrees
And rotated in the c-axis direction shown in FIG.
The generation of the fifth harmonic (5ω) was confirmed at a degree of ± 10 degrees. Its out
The maximum intensity of the power light is YAG laser (1.5 J, 10H
Using Z), the value was 120 mJ. [0067] As described above, according to the present invention, the long
It operates stably for a long time, has a long service life, is rich in workability,
A small, lightweight, low-cost optical conversion element is provided.

【図面の簡単な説明】 【図1】図1は本発明の単結晶・四ほう酸リチウム(L
247 、LBO)を製造する引き上げ装置を示す
断面図である。 【図2】図2は単結晶LBO中の位相整合角度の定義を
示す概略図である。 【図3】図3は本発明の一実施例に係る単結晶LBOの
カット面と位相整合角度との関係を示す図である。 【図4】図4は本発明の一実施例における単結晶LBO
で位相整合したときのレーザ光の入射角度と基本波との
関係を示す図である。 【図5】図5は本発明の一実施例に係る単結晶LBOを
第2高調波用波長変換素子として利用する場合の位相整
合角度と入射光角度との関係を示す図である。 【図6】図6は本発明の第3実施例としての、単結晶L
BOを第5高調波用波長変換素子として用いたレーザ装
置を示す構成図である。 【図7】図7は本発明の第4実施例としての、単結晶L
BOを第5高調波用波長変換素子として用いた他のレー
ザ装置の構成図である。 【図8】図8は本発明の第5実施例としての、単結晶L
BOを波長変換素子として用いたシングルパス型レーザ
装置の構成図である。 【符号の説明】 1…白金るつぼ、2,3,5,6…断熱材、4…ヒータ
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows a single crystal lithium tetraborate (L) of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a lifting device for manufacturing (i 2 B 4 O 7 , LBO). FIG. 2 is a schematic diagram showing a definition of a phase matching angle in a single crystal LBO. FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a cut surface of a single crystal LBO and a phase matching angle according to one embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing a single crystal LBO according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between an incident angle of a laser beam and a fundamental wave when phase matching is performed in FIG. FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a phase matching angle and an incident light angle when a single crystal LBO according to one embodiment of the present invention is used as a second harmonic wavelength conversion element. FIG. 6 shows a single crystal L according to a third embodiment of the present invention.
It is a block diagram which shows the laser apparatus which used BO as a wavelength conversion element for 5th harmonics. FIG. 7 shows a single crystal L according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a configuration diagram of another laser device using BO as a fifth harmonic wavelength conversion element. FIG. 8 shows a single crystal L according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a single-pass laser device using BO as a wavelength conversion element. [Description of Signs] 1 ... Platinum crucible, 2,3,5,6 ... Insulation material, 4 ... Heater

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2K002 AB12 CA02 FA11 HA20 4G077 AA02 BD07 CF10 EA01 ED02 EH07 EH09 HA01 PF55 PJ02   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    F term (reference) 2K002 AB12 CA02 FA11 HA20                 4G077 AA02 BD07 CF10 EA01 ED02                       EH07 EH09 HA01 PF55 PJ02

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】溶融させた多結晶四ほう酸リチウム(Li
247 )を所定の引き上げ方位でチョクラルスキー
法で引き上げて単結晶四ほう酸リチウムを製造する方法
において、 融液表面と融液直上10mmの間の温度勾配を30℃/
cm〜200℃/cm、それより上部の温度勾配を5℃
/cm〜50℃/cm、 引き上げ速度を0.1mm/時間〜2mm/時間で、引
き上げ、 屈折率変動が10-5/mm以下、および、転位密度が約
1×103 個/cm2以下の単結晶Li247 を製
造することを特徴とする単結晶四ほう酸リチウムの製造
方法。
Claims: 1. A molten polycrystalline lithium tetraborate (Li)
2 B 4 O 7 ) in a predetermined pulling direction by the Czochralski method to produce single crystal lithium tetraborate, wherein the temperature gradient between the surface of the melt and 10 mm immediately above the melt is 30 ° C. /
cm to 200 ° C / cm, temperature gradient above 5 ° C
/ Cm to 50 ° C / cm, pulling rate 0.1 mm / hour to 2 mm / hour, pulling, refractive index variation 10-5 / mm or less, and dislocation density about 1 × 10 3 / cm 2 or less. A method for producing single-crystal lithium tetraborate, comprising producing single-crystal Li 2 B 4 O 7 described above.
JP2002131702A 1995-09-20 2002-05-07 Method for producing single crystal lithium tetraborate Expired - Fee Related JP3649207B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002131702A JP3649207B2 (en) 1995-09-20 2002-05-07 Method for producing single crystal lithium tetraborate

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24212095 1995-09-20
JP8-7796 1996-01-19
JP779896 1996-01-19
JP779696 1996-01-19
JP8-7798 1996-02-14
JP7-242120 1996-02-14
JP2002131702A JP3649207B2 (en) 1995-09-20 2002-05-07 Method for producing single crystal lithium tetraborate

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP25052396A Division JPH09258283A (en) 1995-09-20 1996-09-20 Optical wavelength conversion method and optical wavelength conversion device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003034595A true JP2003034595A (en) 2003-02-07
JP3649207B2 JP3649207B2 (en) 2005-05-18

Family

ID=27454794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002131702A Expired - Fee Related JP3649207B2 (en) 1995-09-20 2002-05-07 Method for producing single crystal lithium tetraborate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3649207B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6862300B1 (en) 2002-09-17 2005-03-01 Bookham Technology Plc High power semiconductor laser diode and method for making such a diode
CN106978627A (en) * 2017-03-29 2017-07-25 中国科学院新疆理化技术研究所 Lithium borate zinc phase-change material and its production and use

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6862300B1 (en) 2002-09-17 2005-03-01 Bookham Technology Plc High power semiconductor laser diode and method for making such a diode
US7623555B2 (en) 2002-09-17 2009-11-24 Oclaro Technology Plc High power semiconductor laser diode
CN106978627A (en) * 2017-03-29 2017-07-25 中国科学院新疆理化技术研究所 Lithium borate zinc phase-change material and its production and use

Also Published As

Publication number Publication date
JP3649207B2 (en) 2005-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5805626A (en) Single-crystal lithium tetraborate and method making the same, optical converting method and converter device using the single-crystal lithium tetraborate, and optical apparatus using the optical converter device
US20060165578A1 (en) Cesium-lithium-borate crystal and its application to frequency conversion of laser light
JP3542014B2 (en) Method for producing single-crystal or polycrystal-containing amorphous material and amorphous material thereof
US6391229B1 (en) Borate crystal, growth method of the same and laser equipment using the same
CN105624780A (en) Nonlinear beryllium borate fluoride (BBF) optical crystal as well as preparation method and application thereof
JPH09512354A (en) Nonlinear crystals and their use
CN102828245B (en) NaCaBe2B2O6 nonlinear optical crystal, its growth method and application thereof
JP2005275095A (en) Light source unit, semiconductor exposure device, laser medical treatment device, laser interferometer device, and laser microscope device
JP3649207B2 (en) Method for producing single crystal lithium tetraborate
JPH09258283A (en) Optical wavelength conversion method and optical wavelength conversion device
JP3518604B2 (en) Dopant-doped KTP exhibiting high birefringence suitable for type II phase matching and similar forms
Wang et al. Growth and properties of KBe2BO3F2 crystal
JP3368753B2 (en) Wavelength conversion method
JP2003114454A (en) Wavelength conversion element and wavelength conversion method and laser apparatus
Schinke Generation of ultraviolet light using the Nd: YAG laser
Sasaki et al. Development of new NLO borate crystals
JP3213907B2 (en) Lithium niobate single crystal and optical functional device
CN108286071A (en) Nonlinear optical crystal alkali metal fluosilicate boron beryllium acid ammonium salt and its preparation method and application
JP3412901B2 (en) Laser oscillator
JPH05313033A (en) Optical waveguide, manufacture thereof and optical element
Kumbhakar et al. Generation of tunable near-UV laser radiation by type-I second-harmonic generation in a new crystal, K2Al2B2O7 (KABO)
JP2005272219A (en) Nonlinear optical crystal, its producing method and wavelength conversion element
WO2002055436A1 (en) Polyborates useful for optical frequency conversion
JP3617864B2 (en) Lithography laser equipment
JP3945145B2 (en) Cesium hexaborate crystal and method for producing the same

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050125

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050207

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080225

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090225

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees