JP2010516614A - 単結晶cvdダイヤモンドの新規なレーザー用途 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、国立科学財団(米国)によって与えられた認可番号EAR‐0421020のもとで政府の援助でなされたものである。政府は本発明の一定の権利を有する。
(1.発明の分野)
本発明は、ダイヤモンドのレーザー関連用途に関係する。より具体的には、本発明は、成膜チャンバー内でマイクロ波プラズマ化学蒸着法(MPCVD)を用いて製造した単結晶ダイヤモンドのレーザー関連用途に関係する。
ダイヤモンドは、その宝石としての特性に加えて、最も硬い既知物質であり、最も高い既知の熱伝導率を有しており、幅広い種類の電磁放射線に対して透明である。また、ダイヤモンドは、その高いラマン周波数シフト(Δν=1332.5cm-1)と非常に高いラマン利得係数(g>15cm・GW-1)を組み合わせること[G.A.Pasmanik,Laser Focus World 35,137(1999)]により、誘導ラマン散乱(SRS)発生の最も興味ある結晶の一つである。モノクリスタリン(または単結晶)ダイヤモンドは、特に、低熱膨張係数、最も高い既知の熱伝動率、化学的不活性、耐摩耗性、低摩擦、及び紫外線(UV)から遠赤外線(IR)までの光学的透明性を含む、幅広い範囲の重要な特性を有している。したがって、それは、宝石としてのその価値に加えて多数の産業及び研究用途におけるその広範な用途のために貴重なものである。
2003年6月3日発行の米国特許第6,574,255号は、単結晶CVDダイヤモンドを、しかしフイルムとして、含むことができる外部空洞光ポンプ半導体レーザーを開示する。
このように、単結晶CVDダイヤモンドの新規なレーザーへの使用を開発するニーズがある。
したがって、本発明は、周波数変換器としての用途を含む、単結晶CVDダイヤモンドの新規レーザー用途を対象とする。
成長するダイヤモンド結晶の温度が900〜1,400℃の範囲であり、かつダイヤモンドが、高い融点及び高い熱伝導率を有する物質から製造されたヒートシンクホルダー内に取り付けられて、ダイヤモンドの成長表面を横切る温度勾配を最小にするように、ダイヤモンドの成長表面の温度を制御すること、と
単位H2当たり約8%から約30%超のCH4を含み、150トル超の雰囲気をもつ成膜チャンバー内で、マイクロ波プラズマ化学蒸着法によりダイヤモンドの成長表面上に単結晶ダイヤモンドを成長させること、
を含む方法により製造される。
添付した図面は、本発明の更なる理解を提供することを含み、本明細書に組み入れて、その一部を構成している。その図面は、本発明の実施形態を図解し、その説明と合わせて本発明の原理の説明に役立つ。
高い硬度、高い熱伝導率などの極限的物理特性のために、合成ダイヤモンドは、多くの工業的、科学的用途で使用される。その高いラマン周波数シフト(Δν=1332.5cm-1)及び非常に高いラマン利得係数(g>15cm・GW-1)[G.A.Pasmanik,Laser Focus World 35,137 (1999)]により、ダイヤモンドは、誘導ラマン散乱(SRS)発生用の優れた結晶になる潜在能力を持っている。まもなく公表される書類で確認されるように、単結晶CVDダイヤモンドは、潜在的に、ラマンレーザー変換器用の効果的な誘導ラマン散乱(SRS)結晶媒質である。
102 外部エネルギー
103 ミラー
104 ミラー
105 レーザービーム
106 ヒートシンク
201 ポンプ光
203 レーザー結晶
204 ヒートシンク
205 誘電体コーティング
Claims (20)
- ダイヤモンド成分を含むレーザーであって、ダイヤモンド成分が単結晶CVDダイヤモンドを含む前記レーザー。
- 単結晶CVDダイヤモンドが、
(i)成長するダイヤモンド結晶の温度が900〜1,400℃の範囲であり、かつダイヤモンドが、高い融点及び高い熱伝導率を有する物質から製造されたヒートシンクホルダー内に取り付けられて、ダイヤモンドの成長表面を横切る温度勾配を最小にするように、ダイヤモンドの成長表面の温度を制御すること、と
(ii)単位H2当たり約8%から約30%超のCH4を含み、150トル超の雰囲気をもつ成膜チャンバー内で、マイクロ波プラズマ化学蒸着法によりダイヤモンドの成長表面上に単結晶ダイヤモンドを成長させること、
を含む方法により製造された請求項1に記載のレーザー。 - ヒートシンクホルダーがモリブデンを含む請求項2に記載のレーザー。
- ダイヤモンドの成長表面を横切る全ての温度勾配が、約30℃未満である請求項2に記載のレーザー。
- ダイヤモンドの成長表面を横切る全ての温度勾配が、約20℃未満である請求項2に記載のレーザー。
- 単結晶ダイヤモンドが、成膜チャンバー雰囲気中で、単位CH4当たり約5から約25%のO2の使用を更に含む方法により製造された請求項2に記載のレーザー。
- 単結晶ダイヤモンドを含むレーザー用周波数変換器。
- 単結晶ダイヤモンドが化学蒸着法により製造された請求項7に記載の周波数変換器。
- 単結晶ダイヤモンドを含むラマンレーザー用周波数変換器。
- 単結晶ダイヤモンドを含むラマンレーザーシフター。
- 単結晶ダイヤモンドが化学蒸着法により製造された請求項10に記載のラマンレーザーシフター。
- 単結晶CVDダイヤモンドが、
(i)成長するダイヤモンド結晶の温度が900〜1,400℃の範囲であり、かつダイヤモンドが、高い融点及び高い熱伝導率を有する物質から製造されたヒートシンクホルダー内に取り付けられて、ダイヤモンドの成長表面を横切る温度勾配を最小にするように、ダイヤモンドの成長表面の温度を制御すること、と
(ii)単位H2当たり約8%から約30%超のCH4を含み、150トル超の雰囲気をもつ成膜チャンバー内で、マイクロ波プラズマ化学蒸着法によりダイヤモンドの成長表面上に単結晶ダイヤモンドを成長させること、
を含む方法により製造された請求項11に記載のラマンレーザーシフター。 - ヒートシンクホルダーがモリブデンを含む請求項12に記載のラマンレーザー周波数変換器。
- ダイヤモンドの成長表面を横切る全ての温度勾配が、約30℃未満である請求項12に記載のレーザー用ラマン周波数変換器。
- ダイヤモンドの成長表面を横切る全ての温度勾配が、約20℃未満である請求項14に記載のレーザー用ラマン周波数変換器。
- 単結晶ダイヤモンドが、成膜チャンバー雰囲気中で、単位CH4当たり約5から約25%のO2の使用を更に含む方法により製造された請求項12に記載のレーザー用ラマン周波数変換器。
- 請求項1に記載のダイヤモンド成分を含むレーザーにおいて、ダイヤモンド成分が周波数変換器である。
- 単結晶ダイヤモンドを含むラマンレーザー変換器用χ(3)非線形結晶質。
- 単結晶ダイヤモンドが化学蒸着法により製造されたラマンレーザー変換器用χ(3)非線形結晶質。
- 単結晶CVDダイヤモンドが、
(i)成長するダイヤモンド結晶の温度が900〜1,400℃の範囲であり、かつダイヤモンドが、高い融点及び高い熱伝導率を有する物質から製造されたヒートシンクホルダー内に取り付けられて、ダイヤモンドの成長表面を横切る温度勾配を最小にするように、ダイヤモンドの成長表面の温度を制御すること、と
(ii)単位H2当たり約8%から約30%超のCH4を含み、150トル超の雰囲気をもつ成膜チャンバー内で、マイクロ波プラズマ化学蒸着法によりダイヤモンドの成長表面上に単結晶ダイヤモンドを成長させること、
を含む方法により製造されたラマンレーザー変換器用χ(3)非線形結晶質。
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