JP2003267799A - Magnesium lithium niobate single crystal and method for producing the same - Google Patents

Magnesium lithium niobate single crystal and method for producing the same

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnesium lithium niobate single crystal which has only small optical damage, no segregation of Mg in the crystal and a uniform crystal composition, and to provide a method for producing the same. <P>SOLUTION: The magnesium lithium niobate single crystal has an atomic ratio of Li to Nb of 0.9425≤Li/Nb≤0.9440 and a Mg content of from more than 5.00 mol% to 5.30 mol%. The method for producing the magnesium lithium niobate single crystal comprises a raw material mixture preparation step for preparing a raw material mixture by mixing Li<SB>2</SB>CO<SB>3</SB>, Nb<SB>2</SB>O<SB>5</SB>and MgO in an atomic ratio of Li to Nb of 0.9425≤Li/Nb≤0.9440 and in a molar ratio of LiNbO<SB>3</SB>to MgO of 0.050<MgO/(MgO+LiNbO<SB>3</SB>)≤0.053; a raw material mixture melting step; and a single crystal growing step. <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】本発明は、光変調器や波長変
換素子等の光学素子に使用されるニオブ酸リチウム単結
晶に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium niobate single crystal used for optical elements such as optical modulators and wavelength conversion elements.

【0002】[0002]

【従来の技術】ニオブ酸リチウム単結晶は、光変調器や
波長変換素子等の光学素子として広く使用されている。
ところが、ニオブ酸リチウム単結晶の基板に緑色や青色
の短波長のレーザ光を照射すると、光誘起屈折率効果に
より屈折率が変化してしまう、いわゆる光損傷が生じ
る。この光損傷により、ニオブ酸リチウム単結晶を透過
したビームは広がり、レーザ光の強度は低下する。した
がって、この光損傷を抑制することは、ニオブ酸リチウ
ム単結晶の実用化のために非常に重要となる。
2. Description of the Related Art A single crystal of lithium niobate is widely used as an optical element such as an optical modulator or a wavelength conversion element.
However, when a substrate of a lithium niobate single crystal is irradiated with laser light of a short wavelength of green or blue, so-called optical damage occurs in which the refractive index changes due to the photoinduced refractive index effect. Due to this optical damage, the beam that has passed through the lithium niobate single crystal spreads, and the intensity of the laser light decreases. Therefore, suppressing this optical damage is very important for practical application of the lithium niobate single crystal.

【0003】ニオブ酸リチウム単結晶における光損傷を
抑制すべく、様々な研究がなされている。例えば、ニオ
ブ酸リチウム単結晶中に、幾つかの元素をドーパントと
して添加させることが検討されている。そのうちの一つ
に、コングルエント組成のニオブ酸リチウム単結晶に、
マグネシウム(Mg)を4.5モル%以上添加すること
で、光損傷を抑制できるという報告がある(D.A.Bryan,
R.Gerson,H.E.Tomaschke,Appl.Phys.Lett,44(1984)847
〜849)。ここで、コングルエント組成とは、融液組成
とその融液から得られた単結晶組成とが一致するような
組成、いわゆる一致溶融組成である。
Various studies have been conducted in order to suppress optical damage in lithium niobate single crystals. For example, addition of some elements as dopants into a lithium niobate single crystal has been studied. One of them is a lithium niobate single crystal with congruent composition,
It has been reported that photodamage can be suppressed by adding magnesium (Mg) in an amount of 4.5 mol% or more (DABryan,
R. Gerson, HE Tomaschke, Appl. Phys. Lett, 44 (1984) 847
~ 849). Here, the congruent composition is a composition in which the melt composition and the single crystal composition obtained from the melt match, that is, a so-called matching melt composition.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記コ
ングルエント組成のニオブ酸リチウム単結晶にMgを
4.5モル%程度添加した単結晶では、光損傷はある程
度抑制されるものの、その耐光損傷特性は充分なものと
はいえなかった。また、結晶にクラックが発生し易いこ
とに加え、Mgの偏析が存在して、結晶の上部と下部と
で組成が不均一になるという問題もあった。結晶中にお
ける組成が不均一であると、屈折率の変化を引き起こ
し、光学用としての均質が保てない。また、透過するレ
ーザ光の強度が低下するため事実上使用が困難となる。
However, in the single crystal obtained by adding about 4.5 mol% of Mg to the lithium niobate single crystal having the above congruent composition, the optical damage is suppressed to some extent, but its optical damage resistance property is not sufficient. It wasn't very good. Further, there is a problem that the crystal is likely to be cracked and that segregation of Mg is present to make the composition non-uniform between the upper part and the lower part of the crystal. If the composition in the crystal is not uniform, the refractive index changes, and the homogeneity for optical use cannot be maintained. In addition, since the intensity of the laser beam that passes through is reduced, it is practically difficult to use.

【0005】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、光損傷が少なく、かつ、結晶中におけ
るMgの偏析がなく、結晶組成が均一なマグネシウムニ
オブ酸リチウム単結晶を提供することを課題とする。ま
た、そのようなマグネシウムニオブ酸リチウム単結晶を
簡便に製造する方法を提供することを課題とする。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and provides a lithium magnesium niobate single crystal having a small optical damage, no segregation of Mg in the crystal, and a uniform crystal composition. This is an issue. Another object is to provide a method for easily producing such a lithium magnesium niobate single crystal.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明のマグネシウムニ
オブ酸リチウム単結晶は、LiとNbとの原子比が0.
9425≦Li/Nb≦0.9440であり、Mgの含
有割合が5.00モル%を超え5.30モル%以下であ
ることを特徴とする。
The lithium magnesium niobate single crystal of the present invention has a Li to Nb atomic ratio of 0.
9425 ≦ Li / Nb ≦ 0.9440, and the content ratio of Mg is more than 5.00 mol% and not more than 5.30 mol%.

【0007】本発明者は、結晶におけるLiとNbとの
原子比、および結晶中のMg量を調整することで、光損
傷が少ないだけでなく、Mgの偏析も生じにくいマグネ
シウムニオブ酸リチウム単結晶が得られると考えた。
By adjusting the atomic ratio of Li and Nb in the crystal and the amount of Mg in the crystal, the present inventor not only causes less optical damage but also prevents the segregation of Mg, which is a lithium magnesium niobate single crystal. I thought that I could get.

【0008】一般に、コングルエント組成のニオブ酸リ
チウム単結晶は、リチウムサイトに欠陥のある欠陥構造
を有している。そして、ニオブ酸リチウム単結晶にMg
が添加されると、まずその欠陥にMg原子が配置され、
余剰のMgはニオブサイトに配置されると考えられる。
本発明者は、添加されるMgが、ニオブ酸リチウム単結
晶の結晶構造における欠陥の数とほぼ同じであれば、光
損傷が生じ難いことに加え、Mgの偏析が少なく組成が
均一な単結晶になるという知見を得た。すなわち、欠陥
の数よりもMgが多い場合には、過剰なMgにより結晶
構造が不安定になり、Mgの偏析が生じ易くなる。反対
に、欠陥の数よりもMgが少ない場合であっても、結晶
中の組成が不均一となる。
Generally, a lithium niobate single crystal having a congruent composition has a defect structure having a defect at a lithium site. Then, Mg is added to the lithium niobate single crystal.
Is added, Mg atoms are first arranged in the defects,
It is considered that the excess Mg is arranged in niobium site.
The present inventor has found that if the added Mg has almost the same number as the number of defects in the crystal structure of the lithium niobate single crystal, it is unlikely to cause optical damage, and that the segregation of Mg is small and the composition of the single crystal is uniform. I got the knowledge that. That is, when the amount of Mg is larger than the number of defects, the excessive Mg makes the crystal structure unstable and segregates Mg easily. On the contrary, even if Mg is less than the number of defects, the composition in the crystal becomes non-uniform.

【0009】本発明のマグネシウムニオブ酸リチウム単
結晶は、上記知見に基づくものであり、ニオブ酸リチウ
ム単結晶の結晶構造における欠陥に着目し、LiとNb
との原子比、および結晶中のMg量を適正なものとする
ことで、光損傷が少なく、かつ、結晶中におけるMgの
偏析のない組成が均一な単結晶となる。
The lithium magnesium niobate single crystal of the present invention is based on the above findings. Focusing on defects in the crystal structure of the lithium niobate single crystal, Li and Nb
By adjusting the atomic ratio with and the amount of Mg in the crystal to be appropriate, a single crystal with less photodamage and a uniform composition without segregation of Mg in the crystal can be obtained.

【0010】上記本発明のマグネシウムニオブ酸リチウ
ム単結晶は、その製造方法が特に限定されるものではな
い。例えば、以下の本発明の方法により簡便に製造する
ことができる。すなわち、本発明のマグネシウムニオブ
酸リチウム単結晶の製造方法は、リチウム源となる炭酸
リチウム(Li2CO3)とニオブ源となる五酸化ニオブ
(Nb25)とマグネシウム源となる酸化マグネシウム
(MgO)とを、以下の2つの条件、(1)LiとNb
との原子比 ; 0.9425≦Li/Nb≦0.944
0 (2)Li2CO3およびNb25からLiNbO3が生
成されるとした場合におけるLiNbO3とMgOとの
モル比 ; 0.050<MgO/(MgO+LiNbO
3)≦0.053を満たすように混合して原料混合物を
調製する原料混合物調製工程と、該原料混合物を溶融さ
せて原料混合物融液とする原料混合物溶融工程と、該原
料混合物融液の中に種結晶を浸し、引き上げることでマ
グネシウムニオブ酸リチウム単結晶を育成する単結晶育
成工程とを含んで構成される。
The method for producing the lithium magnesium niobate single crystal of the present invention is not particularly limited. For example, it can be easily produced by the following method of the present invention. That is, in the method for producing a lithium magnesium niobate single crystal of the present invention, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) serving as a lithium source, niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ) serving as a niobium source, and magnesium oxide serving as a magnesium source ( MgO) and the following two conditions: (1) Li and Nb
Atomic ratio with 0.9425 ≦ Li / Nb ≦ 0.944
0 (2) Molar ratio of LiNbO 3 and MgO when LiNbO 3 is generated from Li 2 CO 3 and Nb 2 O 5 ; 0.050 <MgO / (MgO + LiNbO
3 ) A raw material mixture preparation step of preparing a raw material mixture by mixing so as to satisfy ≦ 0.053, a raw material mixture melting step of melting the raw material mixture to obtain a raw material mixture melt, and a raw material mixture melt A single crystal growing step of growing a lithium magnesium niobate single crystal by immersing the seed crystal in and pulling it.

【0011】従来、例えば、チョクラルスキー法等によ
り、Mgを含んだ所定の原料を混合、溶融して結晶を育
成した場合には、育成される結晶と残融液とにおいて、
Mgの分配係数が1にはならないという問題があった。
すなわち、原料である融液と育成された結晶とでは、M
gの含有割合が異なってしまうのである。このため、結
晶を引き上げる過程でMgの濃度勾配が生じ、育成され
た結晶において先に引き上げられた部分と後に引き上げ
られた部分、つまり、結晶の上部と下部とで組成が不均
一になっていた。
Conventionally, when a predetermined raw material containing Mg is mixed and melted to grow a crystal by, for example, the Czochralski method, in the grown crystal and the residual melt,
There is a problem that the distribution coefficient of Mg does not become 1.
That is, in the melt as the raw material and the grown crystal, M
The content ratio of g is different. For this reason, a concentration gradient of Mg was generated in the process of pulling up the crystal, and the composition of the grown crystal was non-uniform between the first pulled up portion and the later pulled up portion, that is, the upper and lower portions of the crystal. .

【0012】本発明の製造方法は、リチウム源とニオブ
源とマグネシウム源とからなる三成分系の原料組成に着
目し、各原料の混合割合を、結晶と残融液とのMgの分
配係数がほぼ1となるように特定したものである。すな
わち、原料となる上記三種類の化合物を、上記(1)お
よび(2)に示す条件を満たすように混合した原料混合
物を出発原料とすることで、結晶と残融液とのMgの分
配係数をほぼ1にすることができる。Mgの分配係数が
ほぼ1となることにより、結晶の上部と下部とで組成が
均一となり、Mgも偏析し難くくなる。したがって、本
発明の製造方法によれば、原料となる三種類の化合物を
上記特定の割合で混合するだけで、光損傷が少なく均質
なマグネシウムニオブ酸リチウム単結晶を簡便に得るこ
とができる。
In the production method of the present invention, attention is paid to the composition of a three-component raw material composed of a lithium source, a niobium source and a magnesium source, and the mixing ratio of each raw material is determined by the distribution coefficient of Mg between the crystal and the residual melt. It is specified so that it becomes almost 1. That is, by using as a starting material a raw material mixture in which the above three kinds of compounds as raw materials are mixed so as to satisfy the conditions (1) and (2), the distribution coefficient of Mg between the crystal and the residual melt is obtained. Can be approximately 1. When the distribution coefficient of Mg becomes approximately 1, the composition becomes uniform in the upper part and the lower part of the crystal, and it becomes difficult for Mg to segregate. Therefore, according to the production method of the present invention, a homogeneous lithium magnesium niobate single crystal with little optical damage can be easily obtained by simply mixing the three kinds of compounds as raw materials in the above-mentioned specific ratios.

【0013】また、本発明の製造方法により得られるマ
グネシウムニオブ酸リチウム単結晶は、Mgの偏析が少
なく組成が均一であるため、クラックの発生は少なく、
結晶全体において耐光損傷特性が良好なものとなる。し
たがって、本発明の製造方法によれば、光損傷が少な
く、結晶組成が均一なマグネシウムニオブ酸リチウム単
結晶を高収率で得ることができる。
Further, the lithium magnesium niobate single crystal obtained by the production method of the present invention has a small amount of segregation of Mg and a uniform composition, so that the occurrence of cracks is small.
The light-damage resistance is good in the entire crystal. Therefore, according to the production method of the present invention, it is possible to obtain a high yield of a lithium magnesium niobate single crystal with less light damage and a uniform crystal composition.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明のマグネシウムニオ
ブ酸リチウム単結晶およびその製造方法を詳細に説明す
る。なお、説明する実施形態は一実施形態にすぎず、本
発明のマグネシウムニオブ酸リチウム単結晶およびその
製造方法が、下記の実施形態に限定されるものではな
い。下記実施形態を始めとして、当業者が行い得る変
更、改良等を施した種々の形態にて実施することができ
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The lithium magnesium niobate single crystal of the present invention and the method for producing the same will be described in detail below. The embodiment to be described is only one embodiment, and the lithium magnesium niobate single crystal of the present invention and the manufacturing method thereof are not limited to the following embodiments. The present invention can be implemented in various forms including modifications and improvements that can be made by those skilled in the art, including the following embodiment.

【0015】〈マグネシウムニオブ酸リチウム単結晶〉
本発明のマグネシウムニオブ酸リチウム単結晶は、Li
とNbとの原子比が0.9425≦Li/Nb≦0.9
440であり、Mgの含有割合が5.00モル%を超え
5.30モル%以下である。
<Lithium magnesium niobate single crystal>
The lithium magnesium niobate single crystal of the present invention is made of Li
And Nb atomic ratio 0.9425 ≦ Li / Nb ≦ 0.9
It is 440, and the content ratio of Mg is more than 5.00 mol% and not more than 5.30 mol%.

【0016】LiとNbとの原子比は、ニオブ酸リチウ
ム単結晶のコングルエント組成を考慮して、0.942
5≦Li/Nb≦0.9440とする。Li/Nbの値
が0.9425未満の場合には、結晶組成の変動が大き
くなる、つまり、結晶の上部と下部とでLiとNbとの
原子比が異なるため、それが光散乱因子となって耐光損
傷特性が低下するからである。特に、0.9429≦L
i/Nbとするとより好適である。また、Li/Nbの
値が0.9440を超える場合も、上記同様に、結晶組
成の変動が大きくなり、耐光損傷特性が低くなる。特
に、Li/Nb≦0.9436とするとより好適であ
る。
The atomic ratio of Li and Nb is 0.942 in consideration of the congruent composition of the lithium niobate single crystal.
5 ≦ Li / Nb ≦ 0.9440. When the value of Li / Nb is less than 0.9425, the fluctuation of the crystal composition becomes large, that is, since the atomic ratio of Li and Nb is different between the upper part and the lower part of the crystal, it becomes a light scattering factor. This is because the light damage resistance is deteriorated. Especially, 0.9429 ≦ L
It is more preferable to use i / Nb. Also, when the value of Li / Nb exceeds 0.9440, the fluctuation of the crystal composition becomes large, and the light damage resistance property becomes low as in the above. In particular, Li / Nb ≦ 0.9436 is more preferable.

【0017】また、Mgの含有割合は5.00モル%を
超え5.30モル%以下とする。ここで、Mgの含有割
合とは、本発明のマグネシウムニオブ酸リチウム単結晶
を構成する原子全体を100モル%とした場合のMgの
含有割合を意味する。Mgの含有割合が5.00モル%
以下の場合には、結晶組成が不均一となり耐光損傷特性
が低くなる。特に、5.05モル%以上とするとより好
適である。また、Mgの含有割合が5.30モル%を超
えると、結晶中にMgの偏析が生じて組成が不均一とな
り、耐光損傷特性が低くなる。特に、5.20モル%以
下とするとより好適である。
The Mg content is more than 5.00 mol% and not more than 5.30 mol%. Here, the content ratio of Mg means the content ratio of Mg when the total atoms constituting the lithium magnesium niobate single crystal of the present invention is 100 mol%. Mg content 5.00 mol%
In the following cases, the crystal composition becomes non-uniform and the light damage resistance property becomes poor. Particularly, it is more preferable to set it to 5.05 mol% or more. On the other hand, when the content ratio of Mg exceeds 5.30 mol%, segregation of Mg occurs in the crystal and the composition becomes non-uniform, resulting in low light damage resistance. Particularly, it is more preferable to set it to 5.20 mol% or less.

【0018】〈マグネシウムニオブ酸リチウム単結晶の
製造方法〉本発明のマグネシウムニオブ酸リチウム単結
晶の製造方法は、原料混合物調製工程と、原料混合物溶
融工程と、単結晶育成工程とを含んで構成される。以
下、各工程について説明する。
<Manufacturing Method of Lithium Magnesium Niobate Single Crystal> The manufacturing method of the lithium magnesium niobate single crystal of the present invention comprises a raw material mixture preparing step, a raw material mixture melting step, and a single crystal growing step. It Hereinafter, each step will be described.

【0019】(1)原料混合物調製工程 本工程は、リチウム源となる炭酸リチウム(Li2
3)とニオブ源となる五酸化ニオブ(Nb25)とマ
グネシウム源となる酸化マグネシウム(MgO)とを、
以下2つの条件、(1)LiとNbとの原子比 ; 0.
9425≦Li/Nb≦0.9440 (2)Li2CO3およびNb25からLiNbO3が生
成されるとした場合におけるLiNbO3とMgOとの
モル比 ; 0.050<MgO/(MgO+LiNbO
3)≦0.053を満たすように混合して原料混合物を
調製する工程である。
(1) Raw Material Mixture Preparation Step In this step, lithium carbonate (Li 2 C) which becomes a lithium source is used.
O 3 ), niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ) serving as a niobium source, and magnesium oxide (MgO) serving as a magnesium source,
The following two conditions, (1) atomic ratio of Li and Nb;
9425 ≦ Li / Nb ≦ 0.9440 (2) Molar ratio of LiNbO 3 and MgO when LiNbO 3 is generated from Li 2 CO 3 and Nb 2 O 5 ; 0.050 <MgO / (MgO + LiNbO
3 ) A step of preparing a raw material mixture by mixing so as to satisfy ≦ 0.053.

【0020】リチウム源となるLi2CO3とニオブ源と
なるNb25とは、LiとNbとの原子比が0.942
5≦Li/Nb≦0.9440となるように混合する。
Li/Nbの値が0.9425未満の場合には、育成さ
れる結晶と残融液とにおけるMgの分配係数が1にはな
らず、得られる結晶の上部と下部とで組成が不均一にな
る。このため、結晶中でMgの含有割合がばらつき、そ
れが光散乱因子となって耐光損傷特性が低下するからで
ある。特に、0.9429≦Li/Nbとするとより好
適である。また、Li/Nbの値が0.9440を超え
ると、同様に、Mgの分配係数が1にはならないことに
加え、結晶中にMgの偏析が生じて組成が不均一とな
り、耐光損傷特性が低くなる。特に、Li/Nb≦0.
9436とするとより好適である。
Li 2 CO 3 serving as a lithium source and Nb 2 O 5 serving as a niobium source have an atomic ratio of Li to Nb of 0.942.
Mix so that 5 ≦ Li / Nb ≦ 0.9440.
When the value of Li / Nb is less than 0.9425, the distribution coefficient of Mg in the grown crystal and the residual melt does not become 1, and the composition becomes uneven in the upper and lower parts of the obtained crystal. Become. Therefore, the content ratio of Mg varies in the crystal, which becomes a light scattering factor and deteriorates the light damage resistance. In particular, 0.9429 ≦ Li / Nb is more preferable. Further, when the value of Li / Nb exceeds 0.9440, similarly, the distribution coefficient of Mg does not become 1, and in addition, segregation of Mg occurs in the crystal and the composition becomes nonuniform, so that the light damage resistance characteristic is improved. Get lower. In particular, Li / Nb ≦ 0.
9436 is more preferable.

【0021】また、Li2CO3およびNb25から生成
されるニオブ酸リチウムの単結晶の化学式をLiNbO
3として、MgOの混合割合を決定する。これにより、
生成されるマグネシウムニオブ酸リチウム単結晶におけ
るMgの含有割合が決まることになる。具体的には、マ
グネシウム源となるMgOを、LiNbO3とMgOと
のモル比が0.050<MgO/(MgO+LiNbO
3)≦0.053となるように混合する。MgO/(M
gO+LiNbO3)≦0.050となる場合には、育
成される結晶と残融液とにおけるMgの分配係数が1に
はならず、得られる結晶の上部と下部とで組成が不均一
になり、耐光損傷特性が低下するからである。特に、
0.0505≦MgO/(MgO+LiNbO3)とす
るとより好適である。また、0.053<MgO/(M
gO+LiNbO3)となる場合には、同様に、Mgの
分配係数が1にはならないことに加え、結晶中にMgの
偏析が生じて組成が不均一となり、耐光損傷特性が低く
なる。特に、MgO/(MgO+LiNbO3)≦0.
052とするとより好適である。なお、上記範囲の割合
でMgOを混合すると、得られる結晶中のMgの含有割
合が5.05モル%以上5.20モル%以下となる。な
お、上記三種類の原料の混合は、既に公知の方法で行え
ばよく、例えば、ボールミル等を用いて混合すればよ
い。混合時間は、特に限定されるものではなく、例え
ば、10時間程度行えばよい。
Further, the chemical formula of a single crystal of lithium niobate produced from Li 2 CO 3 and Nb 2 O 5 is LiNbO.
As 3 , the mixing ratio of MgO is determined. This allows
The content ratio of Mg in the generated lithium magnesium niobate single crystal is determined. Specifically, MgO serving as a magnesium source has a molar ratio of LiNbO 3 and MgO of 0.050 <MgO / (MgO + LiNbO).
3 ) Mix so that ≦ 0.053. MgO / (M
When gO + LiNbO 3 ) ≦ 0.050, the distribution coefficient of Mg in the grown crystal and the residual melt does not become 1, and the composition becomes non-uniform in the upper and lower parts of the obtained crystal. This is because the light damage resistance property is deteriorated. In particular,
It is more preferable to set 0.0505 ≦ MgO / (MgO + LiNbO 3 ). In addition, 0.053 <MgO / (M
In the case of gO + LiNbO 3 ), similarly, the distribution coefficient of Mg does not become 1, and the segregation of Mg occurs in the crystal to make the composition non-uniform, resulting in low light damage resistance. In particular, MgO / (MgO + LiNbO 3 ) ≦ 0.
A value of 052 is more suitable. When MgO is mixed in the above range, the content ratio of Mg in the obtained crystal is 5.05 mol% or more and 5.20 mol% or less. The three kinds of raw materials may be mixed by a known method, for example, using a ball mill or the like. The mixing time is not particularly limited, and may be about 10 hours, for example.

【0022】また、上記各原料を混合して原料混合物を
調製した後、焼成して次工程へ供してもよい。この場合
には、本発明の製造方法は、原料混合物調製工程の後
に、さらに、調製された原料混合物を焼成する原料混合
物焼成工程を含んで構成される。原料混合物焼成工程に
おける焼成温度は、特に限定されるものではなく、例え
ば、900〜1200℃の範囲で行えばよい。また、焼
成は一回でもよく、複数回に分けて行ってもよい。焼成
時間も特に限定されるものではなく、10時間程度行え
ばよい。
Alternatively, the above raw materials may be mixed to prepare a raw material mixture, which is then calcined for use in the next step. In this case, the production method of the present invention is configured to further include a raw material mixture firing step of firing the prepared raw material mixture after the raw material mixture preparation step. The firing temperature in the raw material mixture firing step is not particularly limited and may be, for example, in the range of 900 to 1200 ° C. Further, the firing may be performed once or may be performed in plural times. The firing time is not particularly limited and may be about 10 hours.

【0023】(2)原料混合物溶融工程 本工程は、前の工程で得られた原料混合物を溶融させて
原料混合物融液とする工程である。原料混合物の溶融方
法は、特に限定されるものではない。例えば、白金製の
坩堝に原料混合物を入れて、高周波誘導加熱により溶融
させればよい。溶融する温度は、1260〜1300℃
とすればよい。
(2) Raw Material Mixing Step This step is a step of melting the raw material mixture obtained in the previous step to obtain a raw material mixture melt. The method of melting the raw material mixture is not particularly limited. For example, the raw material mixture may be put into a platinum crucible and melted by high frequency induction heating. The melting temperature is 1260 to 1300 ° C.
And it is sufficient.

【0024】(3)単結晶育成工程 本工程は、前記原料混合物溶融工程で得られた原料混合
物融液の中に種結晶を浸し、引き上げることでマグネシ
ウムニオブ酸リチウム単結晶を育成する工程である。こ
こで、種結晶は、目的とする軸の方位に切り出したニオ
ブ酸リチウム単結晶片を使用すればよい。この種結晶を
原料混合物融液の中に浸し、引き上げることでマグネシ
ウムニオブ酸リチウム単結晶を育成する。単結晶の引き
上げ条件は、特に限定されるものではなく、例えば、回
転数5〜20rpm、引き上げ速度1〜10mm/hr
等で行えばよい。
(3) Single crystal growing step This step is a step of growing a lithium magnesium niobate single crystal by immersing a seed crystal in the raw material mixture melt obtained in the raw material mixture melting step and pulling it up. . Here, as the seed crystal, a lithium niobate single crystal piece cut out in the intended axis direction may be used. This seed crystal is dipped in the raw material mixture melt and pulled up to grow a lithium magnesium niobate single crystal. The conditions for pulling the single crystal are not particularly limited, and for example, the number of rotations is 5 to 20 rpm, the pulling rate is 1 to 10 mm / hr.
And so on.

【0025】[0025]

【実施例】上記実施の形態に基づいて、本発明のマグネ
シウムニオブ酸リチウム単結晶を種々製造した。また、
比較例として、原料混合物の組成を変更してマグネシウ
ムニオブ酸リチウム単結晶を製造した。そして、製造し
たマグネシウムニオブ酸リチウム単結晶について種々の
測定を行うことにより、耐光損傷特性を評価した。以
下、マグネシウムニオブ酸リチウム単結晶の製造、各々
の測定結果および耐光損傷特性の評価について説明す
る。
EXAMPLES Various lithium magnesium niobate single crystals of the present invention were produced based on the above-described embodiments. Also,
As a comparative example, a lithium magnesium niobate single crystal was manufactured by changing the composition of the raw material mixture. Then, various measurements were performed on the manufactured lithium magnesium niobate single crystal to evaluate the light damage resistance property. Hereinafter, the production of lithium magnesium niobate single crystal, the respective measurement results, and the evaluation of the light damage resistance property will be described.

【0026】〈マグネシウムニオブ酸リチウム単結晶の
製造〉 (1)Li/Nbの値が0.9433、Mgの含有割合
が5.00〜5.40モル%であるマグネシウムニオブ
酸リチウム単結晶を5種類製造した。
<Production of Lithium Magnesium Niobate Single Crystal> (1) 5 lithium magnesium niobate single crystals having a Li / Nb value of 0.9433 and a Mg content of 5.00 to 5.40 mol%. Type manufactured.

【0027】まず、Li/Nbの値が0.9433とな
るように、またLiNbO3とMgOとのモル比、すな
わち、MgO/(MgO+LiNbO3)の値が0.0
50〜0.054の各値となるように、Li2CO3とN
25とMgOとをボールミルにより混合して、5種類
の原料混合物を調製した。調製した原料混合物を、10
00℃で10時間焼成した後、白金製の坩堝に入れ、高
周波誘導加熱により溶融させた。溶融温度は1300℃
とした。この原料混合物融液の中に種結晶を浸し、回転
数10rpm、引き上げ速度5mm/hrで引き上げ
て、直径約80mm、長さ約60mmの単結晶を得た。
得られたマグネシウムニオブ酸リチウム単結晶を#11
〜#15の単結晶と番号付けした。
First, the Li / Nb value is set to 0.9433, and the molar ratio of LiNbO 3 and MgO, that is, the value of MgO / (MgO + LiNbO 3 ) is 0.0.
Li 2 CO 3 and N so that each value is 50 to 0.054.
b 2 O 5 and MgO were mixed by a ball mill to prepare five kinds of raw material mixtures. 10 of the prepared raw material mixture
After firing at 00 ° C. for 10 hours, it was put into a platinum crucible and melted by high frequency induction heating. Melting temperature is 1300 ℃
And A seed crystal was immersed in this raw material mixture melt and pulled up at a rotation speed of 10 rpm and a pulling rate of 5 mm / hr to obtain a single crystal having a diameter of about 80 mm and a length of about 60 mm.
The obtained lithium magnesium niobate single crystal was # 11.
˜ # 15 single crystals.

【0028】(2)Li/Nbの値が0.9421〜
0.9444、Mgの含有割合が5.15モル%である
マグネシウムニオブ酸リチウム単結晶を4種類製造し
た。
(2) The value of Li / Nb is 0.9421 to 0.9421.
Four kinds of lithium magnesium niobate single crystals having 0.9444 and a Mg content of 5.15 mol% were manufactured.

【0029】まず、Li/Nbの値が0.9421〜
0.9444の各値となるように、またLiNbO3
MgOとのモル比、すなわち、MgO/(MgO+Li
NbO3)の値が0.0515となるように、Li2CO
3とNb25とMgOとを混合して、4種類の原料混合
物を調製した。以下、上記(1)における#11〜#1
5の単結晶と同様に製造して各単結晶を得た。得られた
マグネシウムニオブ酸リチウム単結晶を#21〜#24
の単結晶と番号付けした。
First, the value of Li / Nb is 0.9421-
0.944 and the molar ratio of LiNbO 3 and MgO, that is, MgO / (MgO + Li
NbO 3 ) value of 0.0515, so that Li 2 CO
Three kinds of raw material mixtures were prepared by mixing 3 with Nb 2 O 5 and MgO. Hereinafter, # 11 to # 1 in the above (1)
Each single crystal was obtained by manufacturing in the same manner as the single crystal of No. 5. The obtained lithium magnesium niobate single crystals were # 21 to # 24.
Are numbered as single crystals.

【0030】〈製造したマグネシウムニオブ酸リチウム
単結晶の耐光損傷特性の評価〉製造した上記#11〜#
15、#21〜#24の各マグネシウムニオブ酸リチウ
ム単結晶について、それぞれ結晶の上端から5mm、3
0mm、60mmの部分から厚さ1mmの結晶ブロック
を切り出した。なお、結晶において種結晶に近い側、す
なわち、先に引き上げられた方の端部を上端とした。そ
して、そのブロックの両面を鏡面研磨して測定用ウェー
ハを作製した。つまり、マグネシウムニオブ酸リチウム
単結晶ごとに、切り出した部分によって上部、中部、下
部の3種類の測定用ウェーハを作製した。作製した各測
定用ウェーハを使用して、種々の測定および分析を行っ
た。以下、各項目ごとに述べる。
<Evaluation of optical damage resistance of manufactured lithium magnesium niobate single crystal> The manufactured # 11 to #
For each lithium magnesium niobate single crystal of No. 15, # 21 to # 24, 5 mm from the upper end of the crystal, 3
A 1 mm thick crystal block was cut out from the 0 mm and 60 mm portions. In the crystal, the side closer to the seed crystal, that is, the end that was pulled up earlier was set as the upper end. Then, both sides of the block were mirror-polished to prepare a measurement wafer. That is, for each lithium magnesium niobate single crystal, three types of measurement wafers, that is, an upper part, a middle part, and a lower part, were prepared by cutting out. Various measurements and analyzes were performed using the manufactured measurement wafers. The following is a description of each item.

【0031】(1)Mgの分配係数の算出 得られたマグネシウムニオブ酸リチウム単結晶と残融液
とのMgの分配係数を求めるため、作製した上記各ウェ
ーハおよび残融液のMgの含有割合を誘電結合プラズマ
発光分析法(ICP−AES)により分析した。そし
て、各マグネシウムニオブ酸リチウム単結晶について、
3個のウェーハにおけるMgの含有割合の平均値を求め
た。その平均値をそれぞれの残融液におけるMgの含有
割合の値で除することにより、Mgの分配係数を求め
た。
(1) Calculation of distribution coefficient of Mg In order to obtain a distribution coefficient of Mg between the obtained lithium magnesium niobate single crystal and the residual melt, the Mg content ratio of each of the above-mentioned wafers and residual melts prepared was determined. It analyzed by the inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-AES). Then, for each lithium magnesium niobate single crystal,
The average value of the content ratios of Mg in the three wafers was calculated. The distribution coefficient of Mg was obtained by dividing the average value by the value of the content ratio of Mg in each residual melt.

【0032】(2)結晶の位置による屈折率変動の測定 作製した上記各ウェーハの屈折率を、プリズムカップラ
ー(METRICON社製、PC−2000)により分
析した。測定条件は、波長632.8nm、温度24℃
とした。そして、各マグネシウムニオブ酸リチウム単結
晶ごとに、上部から切り出したウェーハの屈折率と下部
から切り出したウェーハの屈折率との差を求め、その差
の値を屈折率変動値とした。
(2) Measurement of Refractive Index Fluctuation Depending on Crystal Position The refractive index of each wafer prepared above was analyzed by a prism coupler (PC-2000 manufactured by METRICON). The measurement conditions are a wavelength of 632.8 nm and a temperature of 24 ° C.
And Then, for each lithium magnesium niobate single crystal, the difference between the refractive index of the wafer cut out from the upper part and the refractive index of the wafer cut out from the lower part was obtained, and the difference value was taken as the refractive index variation value.

【0033】(3)透過ビーム形状の観察 レーザ光を照射した時の屈折率の変化の有無、すなわち
光損傷の有無を調べるため、作製した上記各ウェーハに
高出力アルゴングリーンレーザ光を照射して、透過ビー
ムの形状を観察した。レーザ光の照射により、屈折率が
変化する光損傷が生じた時には、透過ビームの形状が変
化する。図1に、観察に用いた光学系を模式的に示す。
光学系1は、アルゴンレーザ10とミラー20とレンズ
30と測定用ウェーハ40とスクリーン50とを備え
る。アルゴンレーザ10にはパワーコントローラー11
が付設されている。ミラー20とレンズ30との間には
フィルタ12が配置されている。アルゴンレーザ10の
波長は、488nmに調整され、パワーコントローラー
11およびフィルタ12により、パワー密度が1.7M
W/cm2に調整されている。
(3) Observation of transmitted beam shape In order to examine whether or not there is a change in the refractive index when irradiated with laser light, that is, whether or not there is optical damage, each of the above manufactured wafers is irradiated with high-power argon green laser light. The shape of the transmitted beam was observed. When the laser light irradiation causes optical damage that changes the refractive index, the shape of the transmitted beam changes. FIG. 1 schematically shows the optical system used for observation.
The optical system 1 includes an argon laser 10, a mirror 20, a lens 30, a measurement wafer 40, and a screen 50. Power controller 11 for argon laser 10
Is attached. The filter 12 is arranged between the mirror 20 and the lens 30. The wavelength of the argon laser 10 is adjusted to 488 nm, and the power density is 1.7M by the power controller 11 and the filter 12.
It is adjusted to W / cm 2 .

【0034】アルゴンレーザ10から出射されたレーザ
光は、ミラー20を介し、レンズ30で絞り込まれる。
測定用ウェーハ40に入射される前のビーム形状は円形
であり、その半径は20μmとなっている。そして、測
定用ウェーハ40に入射され、測定用ウェーハ40を透
過したビームは、スクリーン50に映し出される。この
測定用ウェーハ40に上記各ウェーハを使用して、各ウ
ェーハを透過したビームの形状を観察した。
The laser light emitted from the argon laser 10 is narrowed down by the lens 30 via the mirror 20.
The beam shape before being incident on the measurement wafer 40 is circular, and the radius thereof is 20 μm. Then, the beam incident on the measurement wafer 40 and transmitted through the measurement wafer 40 is projected on the screen 50. Each of the above wafers was used as the measurement wafer 40, and the shape of the beam transmitted through each wafer was observed.

【0035】(4)クラックフリー率 上記各組成のマグネシウムニオブ酸リチウム単結晶の製
造の際、どれ位の割合でクラックが発生したかを調査し
た。上記各組成のマグネシウムニオブ酸リチウム単結晶
を、上記方法によりそれぞれ20個製造し、クラックが
発生しなかったものの割合を算出してクラックフリー率
(%)とした。
(4) Crack-free rate At the time of production of lithium magnesium niobate single crystals having the above-mentioned compositions, it was investigated at what rate cracks were generated. 20 lithium magnesium niobate single crystals each having the above composition were produced by the above method, and the ratio of those in which no cracks were generated was calculated to be the crack free rate (%).

【0036】(5)収率 製造した上記#11〜#15、#21〜#24の各マグ
ネシウムニオブ酸リチウム単結晶について、レーザ光を
照射しても屈折率が変化しなかった部分の全体における
割合を求めた。具体的には、製造した各マグネシウムニ
オブ酸リチウム単結晶を厚さ1mmの結晶ブロックに切
り分け、各々の結晶ブロックの両面を鏡面研磨してウェ
ーハとした。各ウェーハにレーザ光を照射して、屈折率
の変化を測定した。そして、次式[(屈折率が変化しな
かったウェーハ数/全ウェーハ数)×100]により得
られた値を収率(%)とした。
(5) Yield Regarding each of the lithium magnesium niobate single crystals of # 11 to # 15 and # 21 to # 24 produced above, the entire portion where the refractive index did not change even when irradiated with laser light I calculated the ratio. Specifically, each manufactured lithium magnesium niobate single crystal was cut into crystal blocks having a thickness of 1 mm, and both surfaces of each crystal block were mirror-polished to obtain a wafer. Each wafer was irradiated with laser light to measure the change in refractive index. Then, the value obtained by the following equation [(number of wafers whose refractive index did not change / total number of wafers) × 100] was defined as the yield (%).

【0037】(6)測定結果および耐光損傷特性の評価 上記(1)〜(5)の分析および測定結果をまとめて表
1および表2に示す。表1には、#11〜#15の各マ
グネシウムニオブ酸リチウム単結晶についての結果を、
表2には、#21〜#24の各マグネシウムニオブ酸リ
チウム単結晶についての結果を示す。表1および表2に
おいて、Mgの偏析の有無は、目視および透過ビームの
形状の変化を基準に判断したものである。また、透過ビ
ームの形状の変化は、透過ビームの形状において、その
長径が2倍程度になり、楕円形に変化した場合を、散乱
有りとした。
(6) Measurement Results and Evaluation of Light Damage Resistance Characteristics Tables 1 and 2 collectively show the analysis and measurement results of the above (1) to (5). Table 1 shows the results for each of the lithium magnesium niobate single crystals # 11 to # 15.
Table 2 shows the results for each of the lithium magnesium niobate single crystals # 21 to # 24. In Tables 1 and 2, the presence / absence of segregation of Mg is determined based on the visual observation and the change in the shape of the transmitted beam. Further, regarding the change of the shape of the transmitted beam, when the major axis of the shape of the transmitted beam is about doubled and the shape of the transmitted beam is changed to an elliptical shape, scattering is defined.

【0038】[0038]

【表1】 [Table 1]

【0039】[0039]

【表2】 [Table 2]

【0040】まず、表1について説明する。表1より、
Mgの含有割合が5.05〜5.30モル%である#1
2、#13、#14のマグネシウムニオブ酸リチウム単
結晶は、いずれもMgの分配係数がほぼ1となった。こ
れは、単結晶と残融液とで、Mgの含有割合がほぼ一致
することを示すものである。つまり、結晶の上部と下部
とで組成は均一となる。このことは、屈折率変動値が小
さいことからも確認できる。これに対し、Mgの含有割
合が5.00モル%、あるいは5.40モル%である#
11、#15のマグネシウムニオブ酸リチウム単結晶
は、Mgの分配係数がそれぞれ0.993、1.004
となった。このため、結晶の上部と下部とでMgの含有
割合が異なり、屈折率変動値も大きくなった。
First, Table 1 will be described. From Table 1,
# 1 with a Mg content of 5.05 to 5.30 mol%
The lithium magnesium niobate single crystals of # 2, # 13, and # 14 all had a distribution coefficient of Mg of about 1. This indicates that the single crystal and the residual melt have almost the same Mg content. That is, the composition is uniform between the upper part and the lower part of the crystal. This can also be confirmed from the fact that the refractive index fluctuation value is small. On the other hand, the Mg content is 5.00 mol% or 5.40 mol% #
The lithium magnesium niobate single crystals of No. 11 and # 15 have Mg distribution coefficients of 0.993 and 1.004, respectively.
Became. Therefore, the content ratio of Mg was different between the upper part and the lower part of the crystal, and the refractive index fluctuation value was also large.

【0041】また、#12、#13、#14のマグネシ
ウムニオブ酸リチウム単結晶は、それらから作製した各
々のウェーハに上記レーザ光を照射した場合であって
も、透過ビームの形状に変化は見られなかった。つま
り、1.7MW/cm2という高いパワー密度でレーザ
光を照射しても、屈折率は変化せず光損傷が生じなかっ
たことがわかる。目視でもMgの偏析は生じていないこ
とが確認された。これは、結晶中のリチウムサイトの欠
陥に飽和するようにMgが入り、結晶構造が安定化した
ためと考えられる。これに対し、#11、#15のマグ
ネシウムニオブ酸リチウム単結晶では、各々のウェーハ
を透過したビームの形状に変化が見られた。具体的に
は、各単結晶の下部から作製されたウェーハを透過した
ビームの形状が円形から楕円形に変化した。このこと
は、レーザ光を照射することにより、屈折率が変化して
光損傷が生じたことを示すものである。さらに、#15
のマグネシウムニオブ酸リチウム単結晶の下部から作製
されたウェーハには、Mgの偏析が生じていた。
The # 12, # 13, and # 14 lithium magnesium niobate single crystals showed no change in the shape of the transmitted beam even when the above-mentioned laser light was irradiated to each wafer produced from them. I couldn't do it. That is, it can be seen that even when the laser beam was irradiated with a high power density of 1.7 MW / cm 2 , the refractive index did not change and no optical damage occurred. It was confirmed visually that segregation of Mg did not occur. This is presumably because Mg entered the lithium site defects in the crystal so as to be saturated and the crystal structure was stabilized. On the other hand, in the lithium magnesium niobate single crystals of # 11 and # 15, the shape of the beam transmitted through each wafer was changed. Specifically, the shape of the beam transmitted through the wafer manufactured from the bottom of each single crystal changed from a circular shape to an elliptical shape. This indicates that the irradiation of laser light changed the refractive index and caused optical damage. In addition, # 15
Segregation of Mg was observed in the wafer manufactured from the lower part of the lithium magnesium niobate single crystal in Example 1.

【0042】また、#12、#13、#14のマグネシ
ウムニオブ酸リチウム単結晶では、ほとんどクラックが
発生せず、さらにレーザ光を照射しても屈折率が変化し
た部分がほとんどなく収率が高いことが確認できる。一
方、#11のマグネシウムニオブ酸リチウム単結晶で
は、クラックが発生し易く、収率も低いことがわかる。
同様に、#15のマグネシウムニオブ酸リチウム単結晶
では、クラックの発生率は若干低下するものの、収率は
低いことがわかる。
Further, the lithium magnesium niobate single crystals of # 12, # 13 and # 14 hardly generate cracks, and there is almost no portion where the refractive index changes even when irradiated with laser light, and the yield is high. You can confirm that. On the other hand, it can be seen that in the # 11 lithium magnesium niobate single crystal, cracks are likely to occur and the yield is low.
Similarly, with the # 15 lithium magnesium niobate single crystal, the yield of cracks was found to be low, although the crack occurrence rate was slightly reduced.

【0043】以上より、Li/Nbの値が0.943
3、かつ、0.050<MgO/(MgO+LiNbO
3)≦0.053となるように、各原料を混合して製造
した本発明のマグネシウムニオブ酸リチウム単結晶は、
結晶の上部と下部とで組成が均一であり、耐光損傷特性
に優れた単結晶となることが確認できた。
From the above, the value of Li / Nb is 0.943.
3, and 0.050 <MgO / (MgO + LiNbO
3 ) The lithium magnesium niobate single crystal of the present invention produced by mixing the respective raw materials so as to satisfy the following condition:
It was confirmed that the composition was uniform in the upper part and the lower part of the crystal, and the single crystal was excellent in light damage resistance.

【0044】次に、表2について説明する。表2より、
Li/Nbの値が0.9425、0.9440である#
22、#23の各マグネシウムニオブ酸リチウム単結晶
は、いずれもMgの分配係数がほぼ1となった。これ
は、単結晶と残融液とで、Mgの含有割合がほぼ一致す
ることを示すものである。つまり、結晶の上部と下部と
で組成は均一となる。このことは、屈折率変動値が小さ
いことからも確認できる。これに対し、Li/Nbの値
が0.9421、0.9443である#21、#24の
各マグネシウムニオブ酸リチウム単結晶は、Mgの分配
係数がそれぞれ0.997、1.003となった。この
ため、結晶の上部と下部とでMgの含有割合が異なり、
屈折率変動値も大きくなった。
Next, Table 2 will be described. From Table 2,
The values of Li / Nb are 0.9425 and 0.9440 #
In each of the lithium magnesium niobate single crystals of No. 22 and # 23, the distribution coefficient of Mg was almost 1. This indicates that the single crystal and the residual melt have almost the same Mg content. That is, the composition is uniform between the upper part and the lower part of the crystal. This can also be confirmed from the fact that the refractive index fluctuation value is small. On the other hand, in the lithium magnesium niobate single crystals # 21 and # 24 having Li / Nb values of 0.9421 and 0.9443, the distribution coefficients of Mg were 0.997 and 1.003, respectively. . Therefore, the content ratio of Mg differs between the upper part and the lower part of the crystal,
The refractive index fluctuation value also became large.

【0045】また、#22、#23のマグネシウムニオ
ブ酸リチウム単結晶は、それらから作製した各々のウェ
ーハに上記レーザ光を照射した場合であっても、透過ビ
ームの形状に変化は見られなかった。つまり、1.7M
W/cm2という高いパワー密度でレーザ光を照射して
も、屈折率は変化せず光損傷が生じなかったことがわか
る。目視でもMgの偏析は生じていないことが確認され
た。これに対し、#21、#24のマグネシウムニオブ
酸リチウム単結晶では、各々のウェーハを透過したビー
ムの形状に変化が見られた。具体的には、各単結晶の下
部から作製されたウェーハを透過したビームの形状が円
形から楕円形に変化した。このことは、レーザ光を照射
することにより、屈折率が変化して光損傷が生じたこと
を示すものである。さらに、#24のマグネシウムニオ
ブ酸リチウム単結晶の下部から作製されたウェーハに
は、Mgの偏析が生じていた。
Further, the # 22 and # 23 lithium magnesium niobate single crystals showed no change in the shape of the transmitted beam even when each of the wafers produced from them was irradiated with the above laser beam. . In other words, 1.7M
It can be seen that even when laser light was irradiated at a high power density of W / cm 2 , the refractive index did not change and optical damage did not occur. It was confirmed visually that segregation of Mg did not occur. On the other hand, in the lithium magnesium niobate single crystals of # 21 and # 24, the shape of the beam transmitted through each wafer was changed. Specifically, the shape of the beam transmitted through the wafer manufactured from the bottom of each single crystal changed from a circular shape to an elliptical shape. This indicates that the irradiation of laser light changed the refractive index and caused optical damage. Further, in the wafer manufactured from the lower part of the # 24 lithium magnesium niobate single crystal, Mg segregation occurred.

【0046】また、#22、#23のマグネシウムニオ
ブ酸リチウム単結晶では、ほとんどクラックが発生せ
ず、さらにレーザ光を照射しても屈折率が変化した部分
がほとんどなく収率が高いことが確認できる。一方、#
21、#24のマグネシウムニオブ酸リチウム単結晶で
は、比較的クラックが発生し易く、収率も低いことがわ
かる。
Further, it was confirmed that the lithium magnesium niobate single crystals of # 22 and # 23 had almost no cracks and that the refractive index was hardly changed even when the laser beam was irradiated, and the yield was high. it can. on the other hand,#
It can be seen that the 21 and # 24 lithium magnesium niobate single crystals relatively easily cause cracks and the yield is low.

【0047】以上より、Li/Nbの値が0.9425
≦Li/Nb≦0.9440、かつ、MgO/(MgO
+LiNbO3)の値が0.0515となるように、各
原料を混合して製造した本発明のマグネシウムニオブ酸
リチウム単結晶は、結晶の上部と下部とで組成が均一で
あり、耐光損傷特性に優れた単結晶となることが確認で
きた。
From the above, the value of Li / Nb is 0.9425.
≦ Li / Nb ≦ 0.9440, and MgO / (MgO
The lithium magnesium niobate single crystal of the present invention produced by mixing the respective raw materials so that the value of + LiNbO 3 ) is 0.0515 has a uniform composition in the upper and lower parts of the crystal, and has excellent light damage resistance characteristics. It was confirmed that it became an excellent single crystal.

【0048】まとめると、Li/Nbの値が0.942
5≦Li/Nb≦0.9440であり、Mgの含有割合
が5.00モル%を超え5.30モル%である本発明の
マグネシウムニオブ酸リチウム単結晶は、結晶の上部と
下部とで組成が均一であり、Mgの偏析がなく、耐光損
傷特性に優れた単結晶であることが確認できた。このよ
うな本発明のマグネシウムニオブ酸リチウム単結晶を用
いれば、SHG等の波長変換素子、光変調器、光スイッ
チ、高出力レーザ等の分野において、高性能な光学素子
を実現することができる。
In summary, the value of Li / Nb is 0.942.
The lithium magnesium niobate single crystal of the present invention in which 5 ≦ Li / Nb ≦ 0.9440 and the content ratio of Mg is more than 5.00 mol% and 5.30 mol% is composed of the upper part and the lower part of the crystal. It was confirmed that the single crystal was uniform and had no segregation of Mg and was excellent in light damage resistance. By using such a lithium magnesium niobate single crystal of the present invention, a high-performance optical element can be realized in the fields of wavelength conversion elements such as SHG, optical modulators, optical switches, and high-power lasers.

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明のマグネシウムニオブ酸リチウム
単結晶は、LiとNbとの原子比が0.9425≦Li
/Nb≦0.9440であり、Mgの含有割合が5.0
0モル%を超え5.30モル%以下であるため、光損傷
が少なく、かつ、結晶中におけるMgの偏析のない組成
が均一な単結晶となる。また、本発明の製造方法によれ
ば、製造される結晶と残融液とのMgの分配係数をほぼ
1にすることができる。このため、結晶の上部と下部と
で組成が均一となり、Mgも偏析し難くくなる。したが
って、本発明の製造方法によれば、上記本発明のマグネ
シウムニオブ酸リチウム単結晶を高収率で簡便に製造す
ることができる。
The lithium magnesium niobate single crystal of the present invention has an atomic ratio of Li to Nb of 0.9425 ≦ Li.
/Nb≦0.9440 and the content ratio of Mg is 5.0
Since it is more than 0 mol% and not more than 5.30 mol%, a single crystal having a uniform composition with less optical damage and no segregation of Mg in the crystal is obtained. Further, according to the production method of the present invention, the partition coefficient of Mg between the produced crystal and the residual melt can be made approximately 1. Therefore, the composition becomes uniform in the upper part and the lower part of the crystal, and it becomes difficult for Mg to segregate. Therefore, according to the production method of the present invention, the lithium magnesium niobate single crystal of the present invention can be easily produced in high yield.

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

【図1】 透過ビーム形状の観察に用いた光学系を模式
的に示す。
FIG. 1 schematically shows an optical system used for observation of a transmitted beam shape.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:光学系 10:アルゴンレーザ 11:パワーコントローラー
12:フィルタ 20:ミラー 30:レンズ 40:測定用ウェーハ
50:スクリーン
1: Optical system 10: Argon laser 11: Power controller
12: filter 20: mirror 30: lens 40: wafer for measurement
50: Screen

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉知 雅人 愛知県瀬戸市穴田町971 株式会社山寿セ ラミックス内 Fターム(参考) 2H079 AA02 AA12 BA01 DA03 JA00 2K002 AB12 BA03 CA03 FA03 GA10 HA20 4G077 AA02 BC32 CF10 EA02 EC08 HA01    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Masato Kurachi             971 Anada-cho, Seto-shi, Aichi Yamajuse Co., Ltd.             In Ramix F-term (reference) 2H079 AA02 AA12 BA01 DA03 JA00                 2K002 AB12 BA03 CA03 FA03 GA10                       HA20                 4G077 AA02 BC32 CF10 EA02 EC08                       HA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 LiとNbとの原子比が0.9425≦
Li/Nb≦0.9440であり、Mgの含有割合が
5.00モル%を超え5.30モル%以下であるマグネ
シウムニオブ酸リチウム単結晶。
1. The atomic ratio of Li and Nb is 0.9425 ≦
Li / Nb ≦ 0.9440, and a magnesium magnesium niobate single crystal in which the content ratio of Mg is more than 5.00 mol% and not more than 5.30 mol%.
【請求項2】 前記LiとNbとの原子比が0.942
9≦Li/Nb≦0.9436である請求項1に記載の
マグネシウムニオブ酸リチウム単結晶。
2. The atomic ratio of Li to Nb is 0.942.
The lithium magnesium niobate single crystal according to claim 1, wherein 9 ≦ Li / Nb ≦ 0.9436.
【請求項3】 前記Mgの含有割合が5.05モル%以
上5.20モル%以下である請求項1または請求項2に
記載のマグネシウムニオブ酸リチウム単結晶。
3. The lithium magnesium niobate single crystal according to claim 1, wherein the content ratio of Mg is 5.05 mol% or more and 5.20 mol% or less.
【請求項4】 リチウム源となる炭酸リチウム(Li2
CO3)とニオブ源となる五酸化ニオブ(Nb25)と
マグネシウム源となる酸化マグネシウム(MgO)と
を、以下の2つの条件、 (1)LiとNbとの原子比 ; 0.9425≦Li/
Nb≦0.9440 (2)Li2CO3およびNb25からLiNbO3が生
成されるとした場合におけるLiNbO3とMgOとの
モル比 ; 0.050<MgO/(MgO+LiNbO
3)≦0.053 を満たすように混合して原料混合物を調製する原料混合
物調製工程と、該原料混合物を溶融させて原料混合物融
液とする原料混合物溶融工程と、該原料混合物融液の中
に種結晶を浸し、引き上げることでマグネシウムニオブ
酸リチウム単結晶を育成する単結晶育成工程とを含むマ
グネシウムニオブ酸リチウム単結晶の製造方法。
4. Lithium carbonate (Li 2
CO 3 ), niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ) serving as a niobium source, and magnesium oxide (MgO) serving as a magnesium source, the following two conditions: (1) atomic ratio of Li and Nb; 0.9425 ≤ Li /
Nb ≦ 0.9440 (2) Molar ratio of LiNbO 3 and MgO when it is assumed that LiNbO 3 is produced from Li 2 CO 3 and Nb 2 O 5 ; 0.050 <MgO / (MgO + LiNbO
3 ) A raw material mixture preparing step of preparing a raw material mixture by mixing so as to satisfy ≦ 0.053, a raw material mixture melting step of melting the raw material mixture to obtain a raw material mixture melt, and a raw material mixture melt A method for producing a lithium magnesium niobate single crystal, which comprises a single crystal growing step of growing a lithium magnesium niobate single crystal by immersing a seed crystal in the above and pulling it up.
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