JP2503102B2

JP2503102B2 - ハライドレ―ザ―ガラス及びそれを用いたレ―ザ―装置

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Publication number: JP2503102B2
Application number: JP2220534A
Authority: JP
Inventors: 裕昭柳田; 恵子岡田
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1990-08-22
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2011-06-05
Also published as: JPH03174339A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、ハライドレーザーガラス及びそれを用いた
レーザー装置に関する。本発明のハライドレーザーガラ
ス及びそのガラスを使用したレーザー装置は、特に、医
療用レーザー、光通信・光計測光源用レーザー等に利用
される。

［従来の技術］３μｍ帯の波長の光は水の吸収帯と一致するため、近
年、レーザーメス等医療用レーザーとして用いられつつ
ある。又、波長が３μｍと長いので、低損失が要求され
る光通信・光計測光源用レーザー等にも用いられつつあ
る。

３μｍ付近に発振波長を有するレーザーとしては、Er
−CaF₂レーザー（発振波長2.8μｍ）、Er−YLiF₄レーザ
ー（発振波長2.8μｍ）、Er−YAGレーザー（発振波長2.
94μｍ）等の結晶レーザーがある。又、近年、フッ化ジ
ルコニウムを主成分とするフッ化物ガラスにErイオンを
ドープしたレーザーガラス（発振波長2,78μｍ）が見出
だされている［エレクトロニクスレターズ（Electronic
s Lett.）、第24巻第320頁、1988年］。

なお、Thを含むフッ化物ガラスにErイオン及びHoイオ
ンをドープして、２μｍ帯のHoレーザーに応用すること
も検討されている［IEEジャーナルオブクオンタム
エレクトロニクス（IEE J.Quantum Electronics）、
第25巻第88頁、1989年］。

これらのレーザーのうち上述のErイオンをドープした
フッ化物ガラスは、結晶レーザよりも均質で大きなサイ
ズの材料を容易に得ることができるという利点を有して
いる。又、一般に母材ガラス中にドープするErイオンの
濃度を高めることにより発振閾値を下げることができる
ものであるので、このフッ化物ガラスにおけるErイオン
の高濃度化は、一定範囲以内であれば、原料として用い
るEr化合物（ErF₃）の割合を増加させることにより容易
に行うことができるという利点も有している。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、フッ化ジルコニウムを主成分とするフ
ッ化物ガラスにErイオンをドープした従来のレーザーガ
ラスでは、母材ガラス中にドープするErイオンの原料と
してのErF₃を約6mol％までしか添加できない。これは、
ErF₃の割合が6mol％以上であるとガラスが非常に結晶化
し易くなり、良好なレーザー媒質としてのガラスが得ら
れなくなるからである。このため、上記のレーザーガラ
スの発振閾値を、ドープするErイオンの濃度を高めるこ
とにより更に下げることは困難であった。

さらに、上述のレーザーガラスはフッ化ジルコニウム
を主成分とするフッ化物ガラスを母材とするため、機械
的強度や化学的耐久性が低く、実用性に乏しいという問
題点もあった。

なお、Thを含むフッ化物ガラスにErイオン及びHoイオ
ンをドープしたガラスは、ガラスを構成する必須成分と
してThを含有し、このThは放射性物質であるため、人体
に対して危険であるという問題点がある。

したがって本発明の第１の目的は、人体に対して安全
で、機械的強度及び化学的耐久性に優れ、かつ発振閾値
の低いErイオンドープハライドレーザーガラスを提供す
ることにある。

又、本発明の第２の目的は、人体に対して安全で、機
械的強度及び化学的耐久性に優れ、発振閾値が低く、か
つ安定したレーザー出力が得られるErイオンドープハラ
イドレーザーガラスを提供することにある。

さらに本発明の第３の目的は、前記Erイオンドープハ
ライドレーザーガラスをレーザー媒質として備えたレー
ザー装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］本発明は、上述目的を達成するためになされたもので
あり、第１の目的は、Erイオンの⁴I_11/2準位から⁴I_13/2
準位への遷移に基く発光を利用して発振または増幅を行
うレーザーガラスであり、該レーザーガラスが、ガラス
を構成する陽イオンとして、Alイオンを20〜45mol％、Z
rイオン及び／又はHfイオンを0.5〜25mol％、Caイオン
を０〜42mol％、Srイオンを０〜25mol％、Baイオンを０
〜25mol％、ただし、Caイオン、Srイオン及びBaイオン
を合量で20〜70mol％、Mgイオンを０〜15mol％、Ｙイオ
ンを０〜20mol％、アルカリ金属イオンを０〜20mol％、
ただし、Mgイオン、Ｙイオン及びアルカリ金属イオンを
合量で２〜50mol％、Erイオンを６〜25mol％、含み、ガ
ラスを構成する陰イオンとして、Ｆイオンを90〜100mol
％、Clイオンを０〜10mol％、含むことを特徴とする、
本発明（以下、第１の発明という）のハライドレーザー
ガラスにより達成された。

又、第２の目的は、前述した第１の発明のハライドレ
ーザーガラスにおいてガラスを構成する陽イオンとし
て、さらにHoイオンを0.1〜5mol％含むことを特徴とす
る、本発明（以下、第２の発明という）のハライドレー
ザーガラスにより達成された。

さらに第３の目的は、前記第１の発明又は第２の発明
のレーザーガラスをレーザー媒質として備えた本発明
（以下、第３の発明という）のレーザー装置により達成
された。

以下、本発明を詳細に説明する。

第１及び第２の発明のハライドレーザーガラスにおい
ては、陽イオン成分及び陰イオン成分の割合を前述のよ
うに限定する。その理由は、以下の通りである。

すなわち、これらのハライドレーザーガラスを構成す
るErイオン及びHoイオンを除く各陽イオンが限定量に満
たない場合、或は超える場合には、結晶化しやすくな
り、安定したガラスを得ることが困難となるからであ
る。又同時に、機械的強度及び化学的耐久性の低下を招
くからでもある。

又、これらのハライドレーザーガラスを構成するErイ
オンが限定量に満たない場合には、発振閾値を従来のも
のより下げることができず、限定量を超える場合にはガ
ラスが結晶化し易くなり、さらに濃度消光により効率的
な発振が得られなくなるため、好ましくないからであ
る。

第２の発明のハライドレーザーガラスにおいてHoイオ
ンの割合を前述のように限定する理由は、Hoイオンが限
定量に満たない場合には、Erレーザーの出力の安定性を
向上させる効果に乏しく、限定量を超えた場合には、Er
のレーザー遷移の始準位を消光する効果が大きくなり過
ぎて入出力特性を劣化させるため、好ましくないからで
ある。Hoイオンを0.8〜5mol％の範囲内でErイオンと共
存させることにより、Erのレーザー遷移の始準位・終準
位の蛍光寿命を逆転させることができ、これにより更に
安定したレーザー出力を得ることができるハライドレー
ザーガラスが得られる。

第１の発明及び第２の発明のハライドレーザーガラス
を構成する陽イオン中の好ましい各陽イオンの割合は、
mol％表示でAlイオン26〜40％、Zrイオン及び／又はHf
イオン３〜20％、Caイオン10〜38％、Srイオン３〜20
％、Baイオン３〜22％、CaイオンとSrイオンとBaイオン
との合量30〜50％、Mgイオン０〜10％、Ｙイオン０〜15
％、アルカリ金属イオン０〜15％、MgイオンとＹイオン
とアルカリ金属イオンとの合量５〜25％、Erイオン６〜
20％であり、Hoイオンを含む第２の発明のハライドレー
ザーガラスにおける当該Hoイオンの好ましい割合は、mo
l％表示で0.8〜1.5％である。

又、ガラスを構成する陰イオン中のClイオンの割合を
０〜10mol％とする理由は、ガラス中にClイオンを含ま
せることにより耐失透性を向上させることが可能である
が、限定量（10mol％）を超えた場合には、ガラス内部
に結晶が析出したり、或は分相が起こり易くなり安定な
ガラスを得ることが困難となるため、好ましくないから
である。陰イオン中の好ましいClイオンの割合は０〜8m
ol％である。

第３の発明のレーザー装置は、上記で詳述した第１又
は第２の発明のハライドレーザーガラスをレーザー媒質
として用にることにより構成され、このレーザー装置
は、レーザー発振器単独であっても、レーザー増幅器単
独であっても、又レーザー発振器とレーザー増幅器とを
組み合わせた装置であってもよい。

第３の発明のレーザー装置の一形態であるレーザー発
振器としては、例えば、モード同期発振器、繰返しパル
ス発振器、連続発振器等があり、第３の発明に係るレー
ザー発振器は、目的とするレーザー発振器の種類に応じ
て、第１又は第２の発明のハライドレーザーガラスを板
状、ロッド状、ディスク状、光学繊維状等の形状にし
て、これらのレーザー発振器にレーザー媒質として組み
込むことにより達成される。これらのレーザー発振器に
よれば、2.7〜2.8μｍの波長のレーザー光を得ることが
できる。

又、第３の発明のレーザー装置の他の一形態であるレ
ーザー増幅器としては、例えば、ロッド増幅器、ディス
ク増幅器、反射鏡形増幅器等があり、第３の発明に係る
レーザー増幅器は、目的とするレーザー増幅器の種類に
応じて、第１又は第２の発明のハライドレーザーガラス
をロッド状、ディスク状、板状、光学繊維状等の形状に
して、これらのレーザー増幅器にレーザー媒質（増幅媒
質）として組み込むことにより達成される。これらのレ
ーザー増幅器によれば、2.7〜2.8μｍの波長のレーザー
光を増幅することができる。増幅される側のレーザー光
である2.7〜2.8μｍの波長のレーザー光としては、例え
ば、2.7〜2.8μｍに発振波長を持つHFレーザーからのレ
ーザー光、Er−CaF₂レーザーからのレーザー光、Er−YL
iF₄レーザーからのレーザー光、上述した第３の発明の
レーザー発振器からのレーザー光等が挙げられる。

上述したレーザー発振器又はレーザー増幅器は、他の
レーザー発振器又はレーザー増幅器と組合わせてもよ
い。

なお、第３の発明のレーザー装置において、レーザー
媒質である第１又は第２の発明のハライドレーザーガラ
スを励起するための光源としては、キセノンランプ、ク
リプトンランプ等が使用できる。また、Er³⁺による吸収
が、360nm付近、380nm付近、405nm付近、450nm付近、48
5nm付近、520nm付近、540nm付近、670nm付近、800nm付
近、980nm付近に存在することから、発振波長がこれら
の波長と一致するレーザーダイオードも、励起用光源と
して使用することができる。これらの励起用光源は、目
的とするレーザー装置の特性に応じて適宜選択可能であ
る。

［実施例］以下、実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発
明はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例１（第１の発明のハライドレーザーガラス）出発原料としてAlF₃、ZrF₄、CaF₂、SrF₂、BaF₂、Mg
F₂、YF₃、NaF及びErF₃の各フッ化物原料を用い、最終的
に得られるガラスを構成する陽イオン成分がmol％表示
でAlイオン25.10％、Zrイオン12.80％、Caイオン15.40
％、Srイオン13.60％、Baイオン12.60％、CaイオンとSr
イオンとBaイオンとの合量41.60％、Mgイオン3.70％、
Ｙイオン5.10％、Naイオン5.70％、MgイオンとＹイオン
とNaイオンとの合量14.50％、Erイオン6.00％の割合と
なり、かつ陰イオン成分がmol％表示でＦイオン100.00
％となるように秤量混合して、バッチ40gを得た。

次いで、得られたバッチをカーボン製ルツボに入れて
加熱炉内に配置し、炉内にアルゴンガスを2l/minの割合
で、又、三フッ化窒素を50cc/minで供給しながらこの雰
囲気下で975℃で２時間、上記バッチを加熱して熔解さ
せて、ガラス融液を得た。

この後、得られたガラス融液を390℃まだ急冷し、そ
のまま徐冷を行って、30mmφ×10mmの円盤状ハライドレ
ーザーガラスを得た。

このハライドレーザーガラスを20×10×5mmに切断し
て六面研磨した後、顕微鏡観察を行ったが、内部に結晶
の発生は認められなかった。

又、得られたハライドレーザーガラスのヌープ硬さ及
び、沸騰水に１時間浸漬した後の耐水重量減を、日本光
学硝子工業会規格JOGIS−1975に基づいて測定したとこ
ろ、ヌープ硬さが317kg/mm²、耐水重量減が0.24wt％で
あり、このハライドレーザーガラスは機械的強度及び化
学的耐久性に優れていることが確認された。

さらに、得られたハライドレーザーガラスのレーザー
媒質としての特性を調べるために、このハライドレーザ
ーガラスを10×10×2mmに切断して、大きさが10×10mm
の２面を研摩して試料とし、この試料の400nm〜２μｍ
までの光透過スペクトルを測定した。この結果から、ジ
ャド−オフェルト（Judd−Ofelt）理論によりErイオン
の⁴I_11/2準位から⁴I_13/2準位への遷移のブランチ比、⁴I
_11/2準位の輻射の寿命を算出した。

さらに、前述の20×10×5mm六面研磨試料を用いて、
得られたハライドレーザーガラス中のErイオンの⁴I_11/2
準位及び⁴I_13/2準位の蛍光寿命を測定した。この際、約
100μsecの発光幅をもつキセノンフラッシュランプを励
起光源とし、⁴I_11/2準位の蛍光寿命の測定には830nm以
短の波長の光を通さない赤外透過フィルターを用い、⁴I
_13/2準位の蛍光寿命の測定には約30nmの幅で1.535μｍ
帯の光を通すフィルターを用いて、各準位の励起を行っ
た。

そして、上述の輻射の寿命の算出結果と蛍光寿命の実
測値との比からこの遷移の量子効率を求め、さらに、前
述のブランチ比と上記量子効率との積からこのハライド
レーザーガラスにおける⁴I_11/2→⁴I_13/2遷移の発光の効
率を求めた。この結果を表−１に示す。

表−１から明らかなように、本実施例１のハライドレ
ーザーガラスは、優れた発光効率を有するレーザーガラ
スである。

実施例２〜16（第１の発明のハライドレーザーガラス）出発原料としてAlF₃、ZrF₄、HfF₄、CaF₂、SrF₂、Ba
F₂、MgF₂、YF₃、LiF、NaF、CsF及びErF₃の各フッ化物原
料と、BaCl₂、NaCl及びKClの各塩化物原料とを用い、最
終的に得られるガラスを構成する陽イオン成分及び陰イ
オン成分の割合が、mol％表示で表−２に示す割合とな
るようにこれらの原料を秤量混合し、実施例１と同様に
して、30mmφ×10mmの円盤状ハライドレーザーガラスを
得た。

得られた各ハライドレーザーガラスを実施例１と同様
にして観察したところ、いずれのハライドレーザーガラ
スについても、ガラス内部及び表面に結晶の析出は認め
られなかった。

又、各ハライドレーザーガラスの発光効率、機械的強
度、化学的耐久性を実施例１と同様にして測定したとこ
ろ、いずれのハライドレーザーガラスも、実施例１で得
られたハライドレーザーガラスと同様に、発光効率、機
械的強度及び化学的耐久性に優れたものであった。

なお、表−２には実施例１で得られたハライドレーザ
ーガラスを構成する陽イオン及び陰イオンの割合も示
す。

比較例１出発原料としてAlF₃、ZrF₄、BaF₂、NaF及びErF₃の各
フッ化物原料を用い、最終的に得られるガラスを構成す
る陽イオン及び陰イオンの割合が、mol％表示で表−２
に示す割合となるようにこれらの原料を秤量混合して、
バッチ40gを得た。このときの各原料の混合割合は、表
−２から明らかなように、フッ化ジルコニウムを主成分
とするフッ化物ガラスにおいてErイオンのドープ量を6m
ol％と高い割合にしたものである。

次いで、得られたバッチをカーボン製ルツボに入れて
加熱炉内に配置し、炉内にアルゴンガスを2l/minの割合
で、又、三フッ化窒素を50cc/minで供給しながらこの雰
囲気下で875℃で２時間、上記バッチを加熱して熔解さ
せて、ガラス融液を得た。

この後、得られたガラス融液を270℃まで急冷し、そ
のまま徐冷を行って、30mmφ×10mmの円盤状の、フッ化
ジルコニウムを主成分とするフッ化物ガラスを得た。

得られたガラスの表面及び内部には、肉眼により観察
できる結晶が析出していた。

実施例17〜33（第２の発明のハライドレーザーガラス）出発原料としてAlF₃、ZrF₄、HfF₄、CaF₂、SrF₂、Ba
F₂、MgF₂、YF₃、LiF、NaF、CsF、ErF₃及びHoF₃の各フッ
化物原料と、BaCl₂、NaCl及びKClの各塩化物原料とを用
い、最終的に得られるガラスを構成する陽イオン成分及
び陰イオン成分の割合が、mol％表示で表−３に示す割
合となるようにこれらの原料を秤量混合し、実施例１と
同様にして、30mmφ×10mmの円盤状ハライドレーザーガ
ラスを得た。

又、実施例６で得られたハライドレーザーガラスと実
施例19〜22で得られた各ハライドレーザーガラスについ
て、20×10×5mmに切断して六面研磨した試料をそれぞ
れ用い、Hoイオンの量がmol％表示で０％（実施例
６）、0.50％（実施例19）、1.00％（実施例20）、2.00
％（実施例21）及び5.00％（実施例22）であるときの、
Erイオンの⁴I_11/2準位及び⁴I_13/2準位の蛍光寿命を実施
例１と同様にして測定したところ、第１図に示す結果が
得られた。第１図において実線１は⁴I_13/2準位（終準
位）の蛍光寿命を示し、実線２は⁴I_11/2準位（始準位）
の蛍光寿命を示す。

第１図から明らかなように、Hoイオンの量が0.8mol％
付近以上で、量準位の蛍光寿命の逆転が観察された。こ
のことから、Hoイオンの割合を0.8mol％以上とすること
により、安定な反転分布を作ることができ、非常に安定
したレーザー出力が得られることが確認された。

なお、実施例１〜33で用いたフッ化物原料及び塩化物
原料とそれらの割合を一覧にして、表−４に示す。

実施例34（第３の発明のレーザー装置）実施例１で得られたハライドレーザーガラスを25×５
×5mmに切断し、大きさが５×5mmの両端面を平面に、か
つ互いに平行になるように研摩して研摩物を得、この研
摩物をレーザー媒質とし用いて第２図に示すレーザー発
振器を得た。

第２図に示すレーザー発振器11は、800nm帯の光を80
％透過しかつ2.7μｍ帯の光に対する反射率が99.8％以
上であるミラー12と、2,7μｍ帯の光に対する反射率が9
9％であるミラー13とを有し、上述の研摩されたハライ
ドレーザーガラスからなるレーザー媒質14は、これらの
ミラー12、13の間に、研摩された面15、16がミラー12、
13と対向するように配置されている。レーザー媒質14の
研摩面15に対向するミラー12の面の反対側には、レーザ
ーダイオード駆動装置17により駆動されるレーザーダイ
オード18からの光（802nm）を集束させて、ミラー12を
介してレーザー媒質14の研摩面15に集光させる集光系19
が配置されている。又、レーザー媒質14の研摩面16に対
向するミラー13の面の反対側には、レーザーダイオード
18からの光を吸収するとともに2.7μｍ帯の光を透過す
る赤外フィルター20が配置されている。レーザー媒質14
は、集光系19により研摩面15上に集光されたレーザーダ
イオード18からの光により励起される。

このレーザー発振器11により、レーザーダイオード18
への入力パワーを種々変えてレーザー発振試験を行っ
た。このときのレーザー媒質14の入出力特性を、第３図
に示す。

第３図から明らかなように、このレーザー発振器11に
おいては、165mWという低閾値からレーザー発振が観察
された。

実施例35（第３の発明のレーザー装置）実施例23で得られたハライドレーザーガラスをレーザ
ー媒質の材料とした以外は実施例34と同様にしてレーザ
ー発振器を得、実施例34と同様にしてレーザー発振試験
を行った。

この結果、レーザーダイオード18の入力パワー250mW
以上でレーザー発振が確認された。

又、レーザーダイオード18の入力パワーが350mWの時
のレーザー発振光をInAs検出器で検出して観察したとこ
ろ、第４図に示すように、スパイク状の強度変化がな
い、安定した出力であった。

実施例36（第３の発明のレーザー装置）まず、実施例１と同様にして、30mmφ×10mmの円盤状
ハライドレーザーガラスを得た。

又、出発原料としてAlF₃、ZrF₄、YF₃、MgF₂、CaF₂、S
rF₂、BaF₂及びNaFの各フッ化物原料を用い、最終的に得
られるガラスを構成する陽イオン成分がmol％表示で、A
lイオン25.00％、Zrイオン13.00％、Caイオン15.00％、
Srイオン13.00％、Baイオン13.00％、Mgイオン4.00％、
Ｙイオン11.00％、Naイオン6.00％の割合となり、かつ
陰イオン成分がmol％表示でＦイオン100.00％になるよ
うに秤量混合して、バッチ40gを得、このバッチから実
施例１と同様にして30mmφ×10mmの円盤状透明ハライド
ガラスを得た。

次いで、前述した円盤状ハライドレーザーガラスをコ
ア用ガラスとし、上述した円盤状透明ハライドガラスを
クラッド用ガラスとして、プリフォームを得た。

プリフォームの作製は、第５図及び第６図に示すよう
な押し出し成形装置により行った。まずクラッド用ガラ
ス（円盤状透明ハライドガラス）21とコア用ガラス（円
盤状ハライドレーザーガラス）22のそれぞれ一面（片
面）をλ/2以上の面精度で研磨し、クリーンブース内で
二つのガラスの研磨面をオプティカルコンタクトさせた
後、内径約35mmのシリンダー23内にコア用ガラス22が押
し出しパンチ24側に位置するように両ガラス21、22を入
れ、415℃まで加熱した。そして、第６図に示すように
押し出しパンチ24に50barの圧力を加え成形部25の直径7
mmφの成形穴25aから二層構造のロッド状ガラスをライ
ナー部26に沿って押し出し、プリフォームを作製した。

得られたプリフォームは、クラッド径7.3mmφ、コア
径5.8mmφ、長さ300mmであった。

次に、得られたプリフォームにテフロンFEP（商品
名、デュポン社製）を被覆した後線引きし、クラッド径
140μｍ、コア径110μｍのハライドレーザーガラスファ
イバーを作製した。

この後、このハライドレーザーガラスファイバーを内
径200μｍ、外径1.8mmのガラス毛細管中にエポキシ樹脂
によって固定し、さらにこれを内径2mm、外径7mmのガラ
ス管中に同様にエポキシ樹脂により固定した後、ガラス
管中のハライドレーザーガラスファイバーをガラス管ご
と20mmの長さに切断し、切断物の両端面を平面に、かつ
互いに平行になるように研磨した、実施例１と同一組成
のハライドレーザーガラスをレーザー媒質とするロッド
状のハライドレーザーガラス素子を得た。

そして、このロッド状のハライドレーザーレーザー素
子を用いて、第７図に示すレーザー発振器を得た。

第７図に示すレーザー発振器31は、800nm帯の光を80
％透過し、かつ2.7μｍ帯の光に対する反射率が99.8％
以上であるミラー32と、2.7μｍ帯の光に対する反射率
が99％であるミラー33を有している。ガラス管34a、34b
の中に固定されたハライドレーザーガラスファイバー34
cを有する、ハライドレーザーガラス素子34は、これら
のミラー32、33の間に研磨された面35、36がミラー32、
33に直接接触するように配置されている。ハライドレー
ザーガラス素子34の研磨面35に接するミラー32の面の反
対側には、レーザーダイオード駆動装置37により駆動さ
れるレーザーダイオード38からの光（802nm）を集光さ
せて、ミラー32を介してハライドレーザーガラス素子34
中のハライドレーザーガラス（レーザー媒質）の研磨面
に集光させる集光系39が配置されている。又、ハライド
レーザーガラス素子34におけるもう一つの研磨面36に接
するミラー33の面の反対側には、レーザーダイオード38
からの光を吸収すると共に2.7μｍ帯の光を透過する赤
外フィルター40が配置されている。ハライドレーザーガ
ラス素子34中のハライドレーザーガラス（レーザー媒
質）は、集光系39により集光されたレーザーダイオード
38からの光により励起される。

このレーザー発振器31により、レーザーダイオード38
への入力パワーを種々変えてレーザー発振試験を行っ
た。このときのハライドレーザーガラス素子34の入出力
特性を、第８図に示す。

第８図から明らかなように、このレーザー発振器31で
は、200mWという低閾値からレーザー発振が観察され
た。

実施例37（第３の発明のレーザー装置）まず、実施例23と同様にして、30mmφ×10mmの円盤状
ハライドレーザーガラスを得た。

又、実施例36と同様にして円盤状透明ハライドガラス
を得た。

次いで、前述した円盤状ハライドレーザーガラスをコ
ア用ガラスとし、上述した円盤状透明ハライドガラスを
クラッド用ガラスとして、実施例36と同様にしてプリフ
ォームを得、さらに実施例36と同様にしてロッド状のハ
ライドレーザーガラス素子を得た。

そして、ロッド状のハライドレーザーレーザーガラス
素子として上記ハライドレーザーレーザーガラス素子を
用いた以外は実施例36と同様にして、レーザー発振器を
得た。

このレーザー発振器により実施例36と同様にしてレー
ザー発振試験を行ったところ、レーザーダイオードの入
力パワー280mW以上でレーザー発振が確認された。この
レーザー発振器におけるハライドレーザーガラス素子の
入出力特性を、第９図に示す。

又、レーザーダイオードの入力パワーが300mWの時の
レーザー発振光をInAs検出器で観察したところ、第10図
に示すように、スパイク状の強度変化がない、非常に安
定した出力であった。

実施例38（第３の発明のレーザー装置）まず、実施例36と同様にしてロッド状のハライドレー
ザーガラス素子を得た。

そして、このロッド状のハライドレーザーレーザーガ
ラス素子を用いて、第11図に示すレーザー増幅器を得
た。

第11図に示すレーザー増幅器41は、レーザーダイオー
ド駆動装置42により駆動されるレーザーダイオード43
と、このレーザーダイオード43からの光（波長802nm）
を成形するコリメーターレンズ44と、コリメーターレン
ズ44により成形されたレーザーダイオード43からの光を
反射し、2.7〜2.8μｍの波長の光を透過するダイクロイ
ックミラー45と、ダイクロイックミラー45で反射したレ
ーザーダイオード43からの光を集光する集光系46とを有
している。ガラス管47a、47bの中に固定されたハライド
レーザーガラスファイバー47cを有する、ハライドレー
ザーガラス素子47は、その光軸が集光系46の光軸と一致
するように配置されており、集光系46により集光された
光は、ハライドレーザーガラス素子47の研磨面48に入射
する。又、ハライドレーザーガラス素子47におけるもう
一つの研磨面49側には、レーザーダイオード43からの光
を吸収すると共に2.7〜2.8μｍの光を透過する赤外フィ
ルター50が配置されている。ハライドレーザーガラス素
子47中のハライドレーザーガラス（増幅媒質）は、集光
系46により集光されたレーザーダイオード43からの光に
より励起される。

このレーザー増幅器41によるレーザー光の増幅は、信
号用（被増幅用）レーザー光（波長2.7〜2.8μｍ）51
を、ダイクロイックミラー45を介して集光系46により集
光してハライドレーザーガラス素子47に入射させると共
に、レーザーダイオード43からの光によりハライドレー
ザーガラス素子47中のハライドレーザーガラス（増幅媒
質）を励起させることにより行うことができる。

このレーザー増幅器41により、実施例36と同様のレー
ザー発振器から発振された波長2.72μｍ、出力500μＷ
の信号用レーザー光の増幅を、ハライドレーザーガラス
（増幅媒質）を励起させるためのレーザーダイオード43
の出力350mWの条件で行ったところ、3.2倍の増幅率が得
られた。

［発明の効果］以上説明したように、本発明のハライドレーザーガラ
スを用いることにより、人体に対して安全で、機械的強
度及び化学的耐久性に優れ、かつ発振閾値の低いレーザ
ー媒質を得ることができる。又、ErイオンとHoイオンと
を含有する本発明のハライドレーザーガラスを用いるこ
とにより、安定した出力が得られるという特性も備えた
レーザー媒質を得ることができる。

さらに、本発明のレーザーガラスを用いたレーザー装
置により人体に対して安全なレーザー装置を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例６、19、20、21及び22で得られたハライ
ドレーザーガラスに含まれるHoイオンの量と、Erイオン
の⁴I_11/2準位及び⁴I_13/2準位の蛍光寿命との関係を示す
図、第２図は実施例34、35で得られたレーザー発振器の
模式図、第３図は実施例34で得られたレーザー発振器に
おけるレーザー媒質の入出力特性を示す図、第４図は実
施例35で得られたレーザー発振器におけるレーザー媒質
の出力の経時変化を示す図、第５図はクラッド用ガラス
とコア用ガラスをセットした状態のプリフォーム押出し
成形装置を示す縦断面図、第６図はプリフォームを成形
している状態を示す縦断面図、第７図は実施例36、37で
得られたレーザー発振器の模式図、第８図は実施例36で
得られたレーザー発振器におけるハライドレーザーガラ
ス素子の入出力特性を示す図、第９図は実施例37で得ら
れたレーザー発振器におけるハライドレーザーガラス素
子の入出力特性を示す図、第10図は実施例37で得られた
レーザー発振器におけるハライドレーザーガラス素子の
出力の経時変化を示す図、第11図は実施例38で得られた
レーザー増幅器の模式図である。 11、31……レーザー発振器、12、32……ミラー、13、33
……ミラー、14、……ハライドレーザーガラス（レーザ
ー媒質）、17、37、42……レーザーダイオード駆動装
置、18、38、43……レーザーダイオード、19、39、46…
…集光系、20、40、50……赤外フィルター、34、47……
ハライドレーザーガラス素子、34c、47c……ハライドレ
ーザーガラスファイバー、41……レーザー増幅器。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Erイオンの⁴I_11/2準位から⁴I_13/2準位への
遷移に基く発光を利用して発振または増幅を行うレーザ
ーガラスであり、該レーザーガラスが、ガラスを構成す
る陽イオンとして、 Alイオンを20〜45mol％、 Zrイオン及び／又はHfイオンを0.5〜25mol％、 Caイオンを０〜42mol％、 Srイオンを０〜25mol％、 Baイオンを０〜25mol％、ただし、Caイオン、Srイオン及びBaイオンを合量で20〜
70mol％、 Mgイオンを０〜15mol％、Ｙイオンを０〜20mol％、アルカリ金属イオンを０〜20mol％、ただし、Mgイオン、Ｙイオン及びアルカリ金属イオンを
合量で２〜50mol％、 Erイオンを６〜25mol％、含み、ガラスを構成する陰イオンとして、Ｆイオンを90〜100mol％、 Clイオンを０〜10mol％、含むことを特徴するハライドレーザーガラス。
【請求項２】ガラスを構成する陽イオンとして、さらに
Hoイオンを0.1〜5mol％含む、請求項１に記載のハライ
ドレーザーガラス。
【請求項３】請求項（１）又は請求項（２）記載のハラ
イドレーザーガラスをレーザー媒質として備えたレーザ
ー装置。