JP2003172960A - Babf nonlinear optical crystal - Google Patents

Babf nonlinear optical crystal

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JP2003172960A
JP2003172960A JP2001371962A JP2001371962A JP2003172960A JP 2003172960 A JP2003172960 A JP 2003172960A JP 2001371962 A JP2001371962 A JP 2001371962A JP 2001371962 A JP2001371962 A JP 2001371962A JP 2003172960 A JP2003172960 A JP 2003172960A
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勇介 森
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政志 吉村
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章貴 胡
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel BaAlBO<SB>3</SB>F<SB>2</SB>nonlinear optical crystal which is easily grown and makes it possible to produce vacuum-ultraviolet light, to provide a manufacturing method therefor and to provide a wavelength conversion element and a wavelength conversion device using the crystal. <P>SOLUTION: This BABF nonlinear optical crystal has a composition represented by Ba<SB>1+</SB>αAl<SB>1+</SB>βB<SB>1+</SB>γO<SB>3+</SB>δF<SB>2+</SB>ε (wherein, α, β, γ, δ and ε each denotes a value of >-0.2 and <0.2) and nonlinear optical properties. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この出願の発明は、BABF
非線形光学結晶に関するものである。さらに詳しくは、
この出願の発明は、育成が容易で、真空紫外光の発生を
も可能とする新しいBABF非線形光学結晶と、その製
造方法およびその結晶を用いた波長変換素子、波長変換
装置に関するものである。
TECHNICAL FIELD The invention of this application is based on BABF.
It relates to a nonlinear optical crystal. For more details,
The invention of this application relates to a new BABF nonlinear optical crystal that can be easily grown and can also generate vacuum ultraviolet light, a manufacturing method thereof, a wavelength conversion element using the crystal, and a wavelength conversion device.

【0002】[0002]

【従来の技術とその課題】医療、半導体、情報通信等の
分野においてレーザ技術の応用が急速に広がりつつあ
り、紫外光が必要とされる場面が多くなってきている。
そして近年では、従来の液体レーザーに代わり、高効率
化、小型化、長寿命化の実現がが可能な固体レーザ技術
の開発が求められている。この紫外域の固体レーザは、
一般的には、近赤外域での安定な高出力発振が可能なY
AGレーザ等の固体レーザ光を波長変換素子に通して得
るようにしているため、より短波長に波長変換できる光
学材料の利用が不可欠であり、多くの機関等においてこ
の光学材料の開発が盛んに行われている。
2. Description of the Related Art The application of laser technology is rapidly expanding in the fields of medical care, semiconductors, information communication, etc., and ultraviolet light is often required.
In recent years, there has been a demand for the development of a solid-state laser technology capable of realizing higher efficiency, smaller size, and longer life in place of the conventional liquid laser. This UV solid state laser is
Generally, Y that enables stable high-power oscillation in the near infrared region
Since solid-state laser light such as AG laser is obtained through a wavelength conversion element, it is indispensable to use an optical material capable of wavelength conversion to a shorter wavelength, and many organizations are actively developing this optical material. Has been done.

【0003】この出願の発明者らは、紫外光領域でもよ
り短波長側の、波長200nm以下の真空紫外光の発生
を念頭においた光学材料の探索を行ってきた。その結
果、既に、新しい非線形光学結晶として、K2Al22
7(KAB)結晶を提供するに至っている。このKA
B結晶は、従来より知られているKBe2BO32(K
BBF)結晶、Sr2Be227(SBBO)結晶と構
造が類似していることから、これらの結晶と同様に真空
紫外光発生特性を有することが期待されていたものの、
KAB結晶の吸収端は比較的長波長側であって、深紫外
領域の232.5nm波長までの第2高調波しか発生で
きないことが明らかとなった。このように、真空紫外光
の発生を可能とする固体レーザーは未だ実用には遠い状
態であり、真空紫外光の発生を可能とする新しい波長変
換光学材料が求められている。
The inventors of this application have searched for an optical material in consideration of generation of vacuum ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less, which is on the shorter wavelength side even in the ultraviolet light region. As a result, K 2 Al 2 B 2 has already been used as a new nonlinear optical crystal.
We have provided O 7 (KAB) crystals. This KA
The B crystal is the conventionally known KBe 2 BO 3 F 2 (K
BBF) crystal and Sr 2 Be 2 B 2 O 7 (SBBO) crystal are similar in structure to each other, so that they are expected to have vacuum ultraviolet light generation characteristics similarly to these crystals,
It was revealed that the absorption edge of the KAB crystal is on the relatively long wavelength side, and only the second harmonic up to the wavelength of 232.5 nm in the deep ultraviolet region can be generated. Thus, the solid-state laser capable of generating vacuum ultraviolet light is far from practical use, and a new wavelength conversion optical material capable of generating vacuum ultraviolet light is required.

【0004】そこで、この出願の発明は、以上の通りの
事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を
解消し、育成が容易で、真空紫外光の発生をも可能とす
る新しいBABF非線形光学結晶と、その結晶を用いた
波長変換素子、波長変換装置を提供することを課題とし
ている。
Therefore, the invention of this application has been made in view of the above circumstances, and it is a new solution that solves the problems of the prior art, is easy to grow, and is capable of generating vacuum ultraviolet light. It is an object to provide a BABF nonlinear optical crystal, a wavelength conversion element and a wavelength conversion device using the crystal.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】そこで、この出願の発明
は、上記の課題を解決するものとして、以下の通りの発
明を提供する。
Therefore, the invention of this application provides the following invention in order to solve the above problems.

【0006】すなわち、まず第1には、この出願の発明
は、組成がBa1+αAl1+βB1+γO3+δF2+ε(式
中、α,β,γ,δ,εは、それぞれ−0.2を超過し
かつ0.2未満の値を示す)で表され、非線形光学特性
を有することを特徴とするBABF非線形光学結晶を提
供する。
Namely, the first first invention of this application, in the composition Ba 1+ αAl 1+ βB 1+ γO 3+ δF 2+ ε ( wherein, α, β, γ, δ , ε is A BABF nonlinear optical crystal characterized by having nonlinear optical properties, each of which is represented by values greater than -0.2 and less than 0.2).

【0007】そしてこの出願の発明は、第2には、上記
の発明について、結晶点群が三方晶系の点群C3,D3
3v、もしくは六方晶系の点群C3h,D3hのいずれかに
属することを特徴とするBABF非線形光学結晶を、第
3には、吸収端が160nmもしくはその近傍であっ
て、複屈折率が約0.05であることを特徴とするBA
BF非線形光学結晶を提供する。
Secondly, the invention of this application relates to the above invention, wherein the crystal point groups are trigonal system point groups C 3 , D 3 ,
Thirdly, a BABF nonlinear optical crystal characterized by belonging to C 3v or one of the hexagonal point groups C 3h and D 3h is used. BA, where is about 0.05
A BF nonlinear optical crystal is provided.

【0008】加えて、この出願の発明は、第4には、上
記のBABF非線形光学結晶がレーザー光波長変換素子
とされていることを特徴とする波長変換素子を、第5に
は、その波長変換素子が組込まれていることを特徴とす
る波長変換装置を提供する。
In addition, a fourth aspect of the invention of this application is a wavelength conversion element characterized in that the above-mentioned BABF nonlinear optical crystal is used as a laser light wavelength conversion element. Provided is a wavelength conversion device having a conversion element incorporated therein.

【0009】さらに、この出願の発明は、上記の非線形
光学結晶の製造方法であって、第6には、化学量論比で
Ba:Al:B:O:F=1:1:1:3:2となるよ
うに配合した出発原料と溶媒成分とを融解して融液とし
て、この融液の液面に結晶成長点を接触させ、引き上げ
ながら、融液を飽和温度から冷却して結晶成長させるこ
とを特徴とするBABF非線形光学結晶の製造方法を、
第7には、その融液の冷却速度を0.1℃〜0.5℃/
日とすることを特徴とするBABF非線形光学結晶の製
造方法をも提供する。
Further, the invention of this application is a method for manufacturing the above-mentioned nonlinear optical crystal, and sixthly, Ba: Al: B: O: F = 1: 1: 1: 3 in stoichiometric ratio. : A starting material and a solvent component, which are blended so as to be 2, are melted to form a melt, and a crystal growth point is brought into contact with the liquid surface of the melt, and the melt is cooled from the saturation temperature while the crystal is grown. A method of manufacturing a BABF nonlinear optical crystal, which comprises:
Seventh, the cooling rate of the melt is 0.1 ° C to 0.5 ° C /
There is also provided a method of manufacturing a BABF nonlinear optical crystal, characterized in that

【0010】以上のこの出願の発明のBaAlBO32
(BABF)非線形光学結晶に関して、BABF結晶そ
のものについての存在は、BaGaBO32結晶と共に
H.Parkらにより2000年に報告されている。し
かしながら、Parkらの研究によると、この結晶は中
心対象構造を持っているため、高調波の発生に不可欠な
2次の非線型光学効果は発現されないとされていた。
The above-mentioned BaAlBO 3 F 2 of the invention of this application
Regarding the (BABF) nonlinear optical crystal, the existence of the BABF crystal itself is described in H. H. et al. Together with the BaGaBO 3 F 2 crystal. Reported in 2000 by Park et al. However, according to a study by Park et al., Since this crystal has a central symmetric structure, it is said that the second-order nonlinear optical effect which is indispensable for generation of higher harmonics is not expressed.

【0011】一方で、この出願の発明者らは、このBA
BF結晶が過去に報告されている非線形光学結晶KBB
Fと、化学式、結晶構造の点で類似していることに着目
し、実際に結晶の育成を行い、より詳細な調査を行った
結果、この結晶が非線形光学特性を示すことを発見する
に至ったものである。全く新たな光学材料としてのこの
BABF結晶は、この出願の発明者らにより初めて提示
されるものである。
On the other hand, the inventors of the present application
Non-linear optical crystal KBB whose BF crystal has been reported in the past
Focusing on the fact that it is similar to F in terms of chemical formula and crystal structure, the crystal was actually grown, and as a result of more detailed investigation, it was discovered that this crystal exhibits nonlinear optical characteristics. It is a thing. This BABF crystal as a completely new optical material was first presented by the inventors of this application.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】すなわち、この出願の発明が提供
するBABF非線形光学結晶は、組成がBa 1+αAl1+
βB1+γO3+δF2+εで表され、非線形光学特性を有す
ることを特徴とするものである。前式中のα,β,γ,
δ,εは、このBABF非線形光学結晶として許容され
る組成の幅を示しており、それぞれが−0.2を超過し
かつ0.2未満の値を示している。つまり、このBAB
F非線形光学結晶は、組成がBaAlBO32の結晶を
基本として、これと同じ結晶構造をとり得る組成ずれ、
すなわち各成分についての20%未満の組成ずれを許容
することができる。もちろん、このBABF非線形光学
結晶に、不可避的な不純物が混入されてよいことは言う
までもない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION That is, the invention of this application is provided.
The BABF nonlinear optical crystal has a composition of Ba 1+αAl1+
βB1+γO3+δF2+is represented by ε and has nonlinear optical properties
It is characterized by that. Α, β, γ in the above equation
δ and ε are acceptable for this BABF nonlinear optical crystal.
It shows the range of composition, each of which exceeds -0.2
And less than 0.2. That is, this BAB
The F nonlinear optical crystal has a composition of BaAlBO.3F2The crystals of
Basically, compositional deviation that can have the same crystal structure as this,
That is, a composition deviation of less than 20% is allowed for each component
can do. Of course, this BABF nonlinear optics
Says that inevitable impurities may be mixed into the crystal
There is no end.

【0013】そして、詳細なX線結晶構造解析による
と、このBABF非線形光学結晶はAlBO32結合を
有しており、AlBO32結合におけるBO3平面構造
はc軸方向に歪み、F-Al-F結合はc軸方向で非対称
であることが明らかとなった。このような非対称構造に
起因して、この出願の発明の非線形光学結晶は、非線形
光学特性を発現することになる。たとえば、このBAB
F粉末微結晶にレーザー光を照射すると、非線形光学効
果による第2高調波光の発生を確認することができる。
According to a detailed X-ray crystal structure analysis, this BABF nonlinear optical crystal has an AlBO 3 F 2 bond, and the BO 3 plane structure in the AlBO 3 F 2 bond is distorted in the c-axis direction and F It was revealed that the -Al-F bond is asymmetric in the c-axis direction. Due to such an asymmetric structure, the nonlinear optical crystal of the invention of this application develops nonlinear optical characteristics. For example, this BAB
When the F powder microcrystal is irradiated with laser light, it is possible to confirm the generation of second harmonic light due to the nonlinear optical effect.

【0014】また、たとえば、薄板状結晶を用いた光学
評価においては、BO3平面が層状構造を形成している
ことを考慮すると、薄板面がc面であることが推定で
き、実際の偏光顕微鏡による消光実験からも薄板面が光
軸方向、すなわちc面であることが確認される。これら
の結果は、結晶が光学的に一軸性である可能性をも示
唆している。
Further, for example, in the optical evaluation using a thin plate crystal, it can be estimated that the thin plate surface is the c-plane, considering that the BO 3 plane forms a layered structure, and an actual polarization microscope is used. It is also confirmed from the extinction experiment by the method that the thin plate surface is the optical axis direction, that is, the c-plane. These results also suggest that the crystals may be optically uniaxial.

【0015】さらに、c軸方向から直線偏光のレーザを
入射させると、入射偏光と平行な高調波成分が観測さ
れ、入射光の偏光方向を入射面内で回転させると60
°間隔で強い信号が得られる。これらの高調波光は、板
厚0.35mmの薄板結晶からら得られる信号であるた
め、通常の位相整合条件で発生したものではない。
Further, when a linearly polarized laser is incident from the c-axis direction, a harmonic component parallel to the incident polarized light is observed, and when the polarization direction of the incident light is rotated within the incident plane, it is 60.
A strong signal can be obtained at intervals. Since these harmonic lights are signals obtained from a thin plate crystal having a plate thickness of 0.35 mm, they are not generated under normal phase matching conditions.

【0016】以上の〜と結晶点群に対する非線形光
学定数から、BABF結晶の属している正しい点群が類
推できる。現時点の結果からは、このBABF結晶が少
なくとも三方晶系の点群C3,D3,C3vか、六方晶系の
点群C3h,D3hのいずれかに属していると判断できる。
このような結晶構造からは、電界印加による分極反転が
生じる可能性も秘められている。
From the above-mentioned and the nonlinear optical constants for the crystal point group, the correct point group to which the BABF crystal belongs can be inferred. From the present results, it can be judged that this BABF crystal belongs to at least one of the trigonal system point groups C 3 , D 3 and C 3v or the hexagonal system point groups C 3h and D 3h .
From such a crystal structure, there is a possibility that polarization reversal may occur due to application of an electric field.

【0017】また、この出願の発明のBABF非線形光
学結晶は、吸収端を165nmもしくはその近傍に有
し、複屈折率が約0.05程度である。具体的には、こ
れらの値は組成や結晶性等に影響を受けるため厳密には
特定できないが、この出願の発明のBABF非線形光学
結晶の吸収端はおよそ160〜170nmの範囲に現わ
れ、複屈折率は0.05±0.01程度のものとなる。
したがって、真空紫外光発生用の新しい非線形光学結晶
として期待できる材料でもある。
The BABF nonlinear optical crystal of the invention of this application has an absorption edge at or near 165 nm and has a birefringence of about 0.05. Specifically, these values cannot be strictly specified because they are affected by the composition, crystallinity, etc., but the absorption edge of the BABF nonlinear optical crystal of the invention of this application appears in the range of about 160 to 170 nm, and the birefringence The rate is about 0.05 ± 0.01.
Therefore, it is also a material that can be expected as a new nonlinear optical crystal for generating vacuum ultraviolet light.

【0018】たとえば、この出願の発明のレーザー波長
変換素子は、上記のBABF非線形光学結晶により構成
されている。また、この出願の発明の波長変換装置は、
その波長変換素子が組込まれている。これらのレーザー
波長変換素子および波長変換装置等の光学部品および光
学機器においては、波長変換により165nm波長まで
の真空紫外光の発生が可能であり、真空紫外光の発生を
可能とする光学部品および光学機器が実現されることに
なる。一方で、真空紫外光用の光ファイバー用材料や、
表面弾性波用材料等としての利用も具体的なものとして
例示することができる。
For example, the laser wavelength conversion element of the invention of this application is composed of the above BABF nonlinear optical crystal. Further, the wavelength conversion device of the invention of this application,
The wavelength conversion element is incorporated. In these optical components and optical devices such as a laser wavelength conversion element and a wavelength conversion device, vacuum ultraviolet light up to a wavelength of 165 nm can be generated by wavelength conversion, and optical components and optics capable of generating vacuum ultraviolet light. The equipment will be realized. On the other hand, materials for optical fiber for vacuum ultraviolet light,
The use as a surface acoustic wave material or the like can also be illustrated as a concrete example.

【0019】以上のようなこの出願の発明のBABF非
線形光学結晶は、非調和溶融結晶と考えられ、フラック
ス法により好適に製造することができる。より具体的に
は、たとえば、化学量論比でBa:Al:B:O:F=
1:1:1:3:2となるように配合した出発原料と溶
媒成分とを融解して融液として、この融液の液面に結晶
成長点を接触させ、引き上げながら、融液を飽和温度か
ら冷却して結晶成長させることで、BABF結晶を得る
こと等が例示される。ここで、出発原料の配合は化学量
論比を目標とするようにしているが、もちろん、不可避
適な組成のずれや不純物の混入は許容される。
The BABF nonlinear optical crystal of the invention of this application as described above is considered to be an anharmonic melting crystal, and can be suitably manufactured by the flux method. More specifically, for example, the stoichiometric ratio of Ba: Al: B: O: F =
A starting material and a solvent component, which were blended so as to have a ratio of 1: 1: 1: 3: 2, were melted to form a melt, and a crystal growth point was brought into contact with the liquid surface of the melt, and the melt was saturated while being pulled For example, a BABF crystal is obtained by cooling from the temperature and growing the crystal. Here, the starting materials are compounded with the stoichiometric ratio as a target, but, of course, inevitable compositional deviation and inclusion of impurities are allowed.

【0020】出発原料としては、Ba、AlおよびBの
酸化物あるいはフッ化物等を粉末として用いることがで
きる。この場合の溶媒成分としては、NaF、Ba
2、B23、LiCl、PbO、PbF2、NaCl等
を用いることができ、粘性や不純物などを考慮するとN
aFとすることがより好ましい。溶媒成分の添加量につ
いては、たとえば、出発原料とのモル比で、BABF:
NaF=1:1〜1:2程度とすることが適当である。
これらの出発原料および溶媒成分は、融解および反応を
十分かつ容易なものとするために、数ミクロン程度の大
きさに粉砕しておくこともできる。
As the starting material, powders of oxides or fluorides of Ba, Al and B can be used. In this case, the solvent components include NaF and Ba.
F 2, B 2 O 3, LiCl, PbO, can be used PbF 2, NaCl, etc., when considering the viscosity and impurity N
It is more preferably aF. The amount of the solvent component added may be, for example, BABF:
It is suitable to set NaF = 1: 1 to 1: 2.
These starting materials and solvent components may be ground to a size of several microns in order to make the melting and reaction sufficient and easy.

【0021】加熱については、原料を融解できれば特に
制限はなく、目安としては、たとえば、1000〜11
00℃程度で1〜2時間程度加熱すること等が例示され
る。出発原料および溶媒成分が完全に融解したことを確
認したのち、この融液の液面に結晶成長の核となる種結
晶や白金線の先端等の結晶成長点を接触させ、引き上げ
ながら、融液を飽和温度から冷却してBABF結晶を成
長させるようにする。
The heating is not particularly limited as long as the raw materials can be melted. As a guide, for example, 1000 to 11
For example, heating at about 00 ° C. for about 1 to 2 hours is exemplified. After confirming that the starting materials and solvent components have completely melted, the crystal surface of this melt is brought into contact with a crystal growth point such as a seed crystal or the tip of a platinum wire, which serves as a nucleus for crystal growth, and the melt is pulled up. Is cooled from saturation temperature to allow BABF crystals to grow.

【0022】融液の冷却速度については、目的とする結
晶の質や大きさによって調整することができるため一概
には言えないが、おおよそ0.1〜0.5℃/日程度の
範囲で調整することができる。たとえば、高品質結晶の
育成には冷却速度を低めにすることができ、大型結晶の
育成には冷却速度を高めに設定することができ、理想的
には0.2℃/日程度である。より具体的には、たとえ
ば、冷却速度を0.3℃/日程度にした場合には、直径
9.0mm程度で厚さが2mm程度のBABF結晶を得
ることができる。また、上記の条件を最適化し、溶液を
攪拌しながらさらに育成時間を延ばすことで、直径30
mm程度、厚さ10mm程度のBABF結晶を得ること
なども可能である。
The cooling rate of the melt cannot be generally stated because it can be adjusted depending on the quality and size of the desired crystal, but it is adjusted within the range of about 0.1 to 0.5 ° C./day. can do. For example, the cooling rate can be set low for growing high quality crystals, and the cooling rate can be set high for growing large crystals, which is ideally about 0.2 ° C./day. More specifically, for example, when the cooling rate is about 0.3 ° C./day, a BABF crystal having a diameter of about 9.0 mm and a thickness of about 2 mm can be obtained. Further, by optimizing the above conditions and further extending the growing time while stirring the solution, the diameter of 30
It is also possible to obtain a BABF crystal having a thickness of about 10 mm and a thickness of about 10 mm.

【0023】これによって、簡便かつ容易に、この出願
の発明のBABF非線形光学結晶を得ることができる。
以下に、この出願の発明の非線形光学結晶についてさら
に詳しく説明する。
As a result, the BABF nonlinear optical crystal of the invention of this application can be obtained simply and easily.
The nonlinear optical crystal of the invention of this application will be described in more detail below.

【0024】[0024]

【実施例】(実施例1)出発原料としては、フッ化バリ
ウム(BaF2)、酸化アルミニウム(Al2 3)、酸
化ホウ素(B23)を化学量論比でBaAlBO32
なるように配合し、溶媒成分としてのフッ化ナトリウム
(NaF)を加えて粉砕混合したものを用いた。これを
白金るつぼに充填し、円筒型電気炉にて溶解させた。白
金線を溶液面に浸し、炉内部の温度を飽和温度から0.
3℃/日で降下させた。過飽和温度領域にて、無色透明
のBaBO3AlF2(BABF)単結晶が、浸液した白
金線に自然核形成した。
Example 1 As a starting material, burr fluoride was used.
Umm (BaF2), Aluminum oxide (Al2O 3),acid
Boron Bromide (B2O3) In stoichiometric ratio to BaAlBO3F2When
Sodium fluoride as a solvent component
(NaF) was added and pulverized and mixed. this
It was filled in a platinum crucible and melted in a cylindrical electric furnace. White
The gold wire is immersed in the solution surface, and the temperature inside the furnace is adjusted from the saturation temperature to 0.
The temperature was lowered at 3 ° C / day. Colorless and transparent in the supersaturation temperature range
BaBO3AlF2(BABF) single crystal is immersed in white
Natural nucleation was formed on the gold wire.

【0025】このまま温度降下を続けた結果、7日後に
は、9.5×9.0×1.5mm3の大きさの単結晶を
得ることができた。得られたBABF単結晶を図1に示
した。
As a result of continuing the temperature decrease as it was, after 7 days, a single crystal having a size of 9.5 × 9.0 × 1.5 mm 3 could be obtained. The obtained BABF single crystal is shown in FIG.

【0026】またこのBABF単結晶を、空気雰囲気
中、昇温速度10℃/minで示差熱分析した結果を図
2に示した。このBABF単結晶の融点が973.6で
あることがわかった。 (実施例2)実施例1で得られたBABF結晶について
誘導結合型プラズマ(ICP)発光分析および4軸X線
解析を行なったところ、この結晶がほぼBaAlBO3
2の組成を有することが確認された。このBABF結
晶からおおよそ0.25×0.25×0.25mmの試料を切出し、
詳細なX線構造解析を行なった。反射データの測定は全
て、リガク(株)製の回折計AFC5Rを用いて行っ
た。線源としては、回転対陰極型X線発生器により、グ
ラファイトモノクロメーターで単色化したMo−Kα線
を使用した。図3に、BABF結晶のX線回折の結果を
示した。
The results of differential thermal analysis of this BABF single crystal in an air atmosphere at a temperature rising rate of 10 ° C./min are shown in FIG. It was found that the melting point of this BABF single crystal was 973.6. (Example 2) When the BABF crystal obtained in Example 1 was subjected to inductively coupled plasma (ICP) emission analysis and four-axis X-ray analysis, the crystal was found to be almost BaAlBO 3.
It was confirmed to have a composition of F 2 . Approximately 0.25 x 0.25 x 0.25 mm sample was cut out from this BABF crystal,
Detailed X-ray structural analysis was performed. The reflection data were all measured using a diffractometer AFC5R manufactured by Rigaku Corporation. As the radiation source, Mo-Kα rays monochromatized with a graphite monochromator by a rotating anticathode X-ray generator were used. FIG. 3 shows the result of X-ray diffraction of the BABF crystal.

【0027】得られた反射データを最小二乗法で精密化
し、格子定数および配向マトリックスを得た。その結
果、BABF結晶の結晶学的パラメータは、a=4.8
860(8)Å、c=9.402(1)Å、α=90.
0000°V=194.38(5)Å3、Z(単位胞あ
たりの分子数)=2、F.W.(式量)=261.12
であった。また、密度を算出したところ、4.46g/
cm3であった。
The obtained reflection data was refined by the method of least squares to obtain the lattice constant and orientation matrix. As a result, the crystallographic parameter of the BABF crystal was a = 4.8.
860 (8) Å, c = 9.402 (1) Å, α = 90.
0000 ° V = 194.38 (5) Å 3 , Z (number of molecules per unit cell) = 2, F.I. W. (Formula amount) = 261.12
Met. Moreover, when the density was calculated, 4.46 g /
It was cm 3 .

【0028】収集された1205の回折線データから結
晶構造解析を行った。解析は直接法により行い、計算に
はMolecular Stracture製の結晶構造解析用プログラムt
eXsanを用いて行った。結晶構造解析で得られたこのB
ABF結晶における各原子の座標、占有率、異方性変位
パラメーター、結合距離、結合角等の結果から、BAB
F結晶の結晶点群は、三方晶系の点群C3,D3,C3v
もしくは六方晶系の点群C3h,D3hのいずれかに相当す
ることが確認された。また、BABFの分子構造を図4
に、BO3平面構造を図5に作図した。
Crystal structure analysis was performed from the collected diffraction line data of 1205. The analysis is performed by the direct method, and the calculation is made by Molecular Stracture, a program for crystal structure analysis.
This was done using eXsan. This B obtained by crystal structure analysis
From the results of coordinates of each atom in the ABF crystal, occupancy, anisotropic displacement parameter, bond distance, bond angle, etc., BAB
The crystal point group of the F crystal is a trigonal point group C 3 , D 3 , C 3v ,
Alternatively, it was confirmed to correspond to either of the hexagonal point groups C 3h and D 3h . In addition, the molecular structure of BABF is shown in FIG.
In addition, a BO 3 plane structure is drawn in FIG.

【0029】図からは解りにくいが、このBaAlBO
32(BABF)結晶のAlBO32結合においては、
B#原子を中心としたBO3平面からBが上方に0.1
637Åずれ、またF1#-AlおよびAl-F2の結合
長さがそれぞれ1.65Å、1.98Åと異なってい
る。すなわち、BO3平面構造は、c軸方向に歪み、F-
Al-F結合はc軸方向で非対称であることが明らかと
なった。 (実施例3)実施例1と同様にして得られた厚さ1mm
のBABF結晶を用い、波長140〜240μmの紫外
光を照射したときの透過スペクトルを測定した。その結
果を図6に示した。このBABF結晶は、吸収端が16
5nmであることが確認された。
Although it is difficult to understand from the figure, this BaAlBO
In the AlBO 3 F 2 bond of the 3 F 2 (BABF) crystal,
B is 0.1 upward from the BO 3 plane centered on the B # atom.
637Å deviation, and the bond lengths of F1 # -Al and Al-F2 are different from 1.65Å and 1.98Å, respectively. That is, the BO 3 plane structure is distorted in the c-axis direction and the F-
It was revealed that the Al-F bond is asymmetric in the c-axis direction. (Example 3) A thickness of 1 mm obtained in the same manner as in Example 1.
The BABF crystal of No. 2 was used to measure the transmission spectrum when irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 140 to 240 μm. The results are shown in Fig. 6. This BABF crystal has an absorption edge of 16
It was confirmed to be 5 nm.

【0030】また、油浸法により複屈折率を測定したと
ころ、ne=1.588、nO=1.637で、その差(複屈折率)
は0.049であった。もちろん、この発明は以上の例に限
定されるものではなく、細部については様々な態様が可
能であることは言うまでもない。
Further, when the birefringence was measured by the oil immersion method, it was found that n e = 1.588 and n O = 1.637, and the difference (birefringence)
Was 0.049. Of course, the present invention is not limited to the above examples, and it goes without saying that various aspects are possible in details.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、育成が容易で、真空紫外光の発生をも可能とする
新しいBABF非線形光学結晶と、その製造方法および
その結晶を用いた波長変換素子、波長変換装置が提供さ
れる。
As described in detail above, according to the present invention, a new BABF nonlinear optical crystal which is easy to grow and can also generate vacuum ultraviolet light, a manufacturing method thereof, and a wavelength conversion element using the crystal, A wavelength conversion device is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例において得られたBABF単結晶を例示
した図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a BABF single crystal obtained in an example.

【図2】この出願の発明のBABF単結晶について示差
熱分析した結果を例示した図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating the results of differential thermal analysis of the BABF single crystal of the invention of this application.

【図3】この出願の発明のBABF結晶のX線回折分析
の結果を例示した図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating the result of an X-ray diffraction analysis of a BABF crystal of the invention of this application.

【図4】この出願の発明のBABFの分子構造を例示し
た図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating the molecular structure of BABF of the invention of this application.

【図5】この出願の発明のBABFにおけるBO3平面
構造を例示した図である。
FIG. 5 is a view exemplifying a BO 3 plane structure in BABF of the invention of this application.

【図6】この出願の発明のBABF結晶の紫外光透過特
性を例示した図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating the ultraviolet light transmission characteristics of the BABF crystal of the invention of this application.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 胡 章貴 大阪府茨木市新郡山1−20−306 Fターム(参考) 2K002 AB12 BA03 CA02 FA13 HA20 HA21 4G077 AA02 BE02 CF10 EA02 HA01 PF55    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor, Sho Akira             1-20-306 Shin-Koriyama, Ibaraki City, Osaka Prefecture F term (reference) 2K002 AB12 BA03 CA02 FA13 HA20                       HA21                 4G077 AA02 BE02 CF10 EA02 HA01                       PF55

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 組成がBa1+αAl1+βB1+γO3+δF
2+ε(式中、α,β,γ,δ,εは、それぞれ−0.2
を超過しかつ0.2未満の値を示す)で表され、非線形
光学特性を有することを特徴とするBABF非線形光学
結晶。
1. A composition Ba 1+ αAl 1+ βB 1+ γO 3+ δF
2+ ε (where α, β, γ, δ, ε are -0.2, respectively)
And a value of less than 0.2), and having a non-linear optical property.
【請求項2】 結晶点群が三方晶系の点群C3,D3,C
3v、もしくは六方晶系の点群C3h,D3hのいずれかに属
することを特徴とする請求項1記載のBABF非線形光
学結晶。
2. A point group C 3 , D 3 , C having a trigonal crystal point group.
3 v, or hexagonal point group C 3h, BABF nonlinear optical crystal according to claim 1, characterized in that it belongs to one of the D 3h.
【請求項3】 吸収端が160nmもしくはその近傍で
あって、複屈折率が約0.05であることを特徴とする
請求項1または2記載のBABF非線形光学結晶。
3. The BABF nonlinear optical crystal according to claim 1, which has an absorption edge of 160 nm or near and a birefringence of about 0.05.
【請求項4】 請求項1ないし3いずれかに記載のBA
BF非線形光学結晶がレーザー光波長変換素子とされて
いることを特徴とする波長変換素子。
4. The BA according to any one of claims 1 to 3.
A wavelength conversion element, wherein the BF nonlinear optical crystal is a laser light wavelength conversion element.
【請求項5】 請求項4の波長変換素子が組込まれてい
ることを特徴とする波長変換装置。
5. A wavelength conversion device comprising the wavelength conversion element according to claim 4 incorporated therein.
【請求項6】 請求項1ないし3いずれかに記載のBA
BF非線形光学結晶の製造方法であって、化学量論比で
Ba:Al:B:O:F=1:1:1:3:2となるよ
うに配合した出発原料と溶媒成分とを融解して融液とし
て、この融液の液面に結晶成長点を接触させ、引き上げ
ながら、融液を飽和温度から冷却して結晶成長させるこ
とを特徴とするBABF非線形光学結晶の製造方法。
6. The BA according to any one of claims 1 to 3.
A method for producing a BF nonlinear optical crystal, comprising: melting a starting material and a solvent component, which are blended to have a stoichiometric ratio of Ba: Al: B: O: F = 1: 1: 1: 3: 2. As a melt, a crystal growth point is brought into contact with the liquid surface of the melt, and the melt is cooled from the saturation temperature and crystal is grown while pulling up the crystal growth point.
【請求項7】 融液の冷却速度を0.1℃〜0.5℃/
日とすることを特徴とする請求項6記載のBABF非線
形光学結晶の製造方法。
7. The cooling rate of the melt is 0.1 ° C. to 0.5 ° C. /
7. The method for manufacturing a BABF nonlinear optical crystal according to claim 6, wherein the date is set to day.
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