JP2636481B2 - 非線形光学材料の育成方法 - Google Patents
非線形光学材料の育成方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、非線形光学材料の育成方法に関する。
［従来の技術およびその課題］ β−BaB2O4単結晶は非線形光学材料であり、化学沈澱
法により得られる水和物BaB2O4・4H2Oを焼成したものを
育成原料とすることで、フラックスを用いない直接引き
上げ法で育成することができる（特願昭63−325203
号）。
法により得られる水和物BaB2O4・4H2Oを焼成したものを
育成原料とすることで、フラックスを用いない直接引き
上げ法で育成することができる（特願昭63−325203
号）。
近年、このβ−BaB2O4の非線形光学的性質を向上させ
ることを目的にβ−BaB2O4のBaのサイトを一部Srに置き
換えた単結晶を引き上げ法で育成する実験が試みられて
いる（J.Liebertz und R.Frhlich Zeitchrift fr K
ristallographie 168,293−297,（1984）.,J.Liebertz
Zeitchrift fr Kristallographie 182,307−308（198
8）．）。
ることを目的にβ−BaB2O4のBaのサイトを一部Srに置き
換えた単結晶を引き上げ法で育成する実験が試みられて
いる（J.Liebertz und R.Frhlich Zeitchrift fr K
ristallographie 168,293−297,（1984）.,J.Liebertz
Zeitchrift fr Kristallographie 182,307−308（198
8）．）。
置換固溶体β−（Ba1-x,Srx）B2O4単結晶は、単に固
溶体ではなく、β−BaB2O4のβ構造を保ち、非線形光学
活性であることが必要である。このことで、β−（Ba
1-x,Srx）B2O4は、β−BaB2O4と比べて、光学的性質の
光波電界に対するより良い非線形応答の提供が可能とな
る。また、屈折率はβ−BaB2O4より高くなり、高屈折
率、同じ結晶系、格子面間隔の変化が微小という材料を
提供できることとなる。周りの媒質と比較して高屈折率
である部位は、光を閉じこめ、導波させることが可能と
なるので、β−（Ba1-x,Srx）B2O4はβ−BaB2O4基板上
の導波路として有力な材料となりうる。
溶体ではなく、β−BaB2O4のβ構造を保ち、非線形光学
活性であることが必要である。このことで、β−（Ba
1-x,Srx）B2O4は、β−BaB2O4と比べて、光学的性質の
光波電界に対するより良い非線形応答の提供が可能とな
る。また、屈折率はβ−BaB2O4より高くなり、高屈折
率、同じ結晶系、格子面間隔の変化が微小という材料を
提供できることとなる。周りの媒質と比較して高屈折率
である部位は、光を閉じこめ、導波させることが可能と
なるので、β−（Ba1-x,Srx）B2O4はβ−BaB2O4基板上
の導波路として有力な材料となりうる。
このように光学的特性に優れたβ型構造を保持した非
線形光学活性の置換固溶体β−（Ba1-x,Srx）B2O4を育
成するためには、Srの濃度を所定の範囲に正確に制御す
る必要があった。従来は、BaCO3、SrCO3、H3BO3の混合
粉を育成原料としていたが、蒸発による組成のずれは免
れ得なかった。特に、置換固溶体β−（Ba1-x,Srx）B2O
4を直接引き上げ法で育成するためには、育成原料の選
択、育成方法の改良が必要であった。
線形光学活性の置換固溶体β−（Ba1-x,Srx）B2O4を育
成するためには、Srの濃度を所定の範囲に正確に制御す
る必要があった。従来は、BaCO3、SrCO3、H3BO3の混合
粉を育成原料としていたが、蒸発による組成のずれは免
れ得なかった。特に、置換固溶体β−（Ba1-x,Srx）B2O
4を直接引き上げ法で育成するためには、育成原料の選
択、育成方法の改良が必要であった。
本発明は以上述べたような従来の事情に鑑みてなされ
たもので、非線形応答のより優れたβ−（Ba1-x,Srx）B
2O4単結晶の育成方法を提供することを目的とする。
たもので、非線形応答のより優れたβ−（Ba1-x,Srx）B
2O4単結晶の育成方法を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、BaCl2・2H2O、SrCl2・6H2OおよびH3BO3を
溶解した水溶液のpHを調整して沈殿物を生じさせ、該沈
殿物を原料として単結晶を育成することを特徴とする、
一般式； β−（Ba1-x,Srx）B2O4 （但し、０＜Ｘ≦0.02の組成範囲） で表される非線形光学材料の育成方法である。
溶解した水溶液のpHを調整して沈殿物を生じさせ、該沈
殿物を原料として単結晶を育成することを特徴とする、
一般式； β−（Ba1-x,Srx）B2O4 （但し、０＜Ｘ≦0.02の組成範囲） で表される非線形光学材料の育成方法である。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明で提供されるβ−（Ba1-x,Srx）B2O4は、空間
群R3、結晶系は三方晶系で、β−BaB2O4と同じ結晶学的
性質を有することが確認された。また、β−（Ba1-x,Sr
x）B2O4の格子面間隔は、β−BaB2O4の格子面間隔より
もSrの置換量に比例して、平均数％程度含んでいた。
群R3、結晶系は三方晶系で、β−BaB2O4と同じ結晶学的
性質を有することが確認された。また、β−（Ba1-x,Sr
x）B2O4の格子面間隔は、β−BaB2O4の格子面間隔より
もSrの置換量に比例して、平均数％程度含んでいた。
さらに、YLFレーザの照射で第二高調波が発生するこ
とを確認した。
とを確認した。
β−（Ba0.98,Sr0.02）B2O4の屈折率を測定したとこ
ろ、波長1.06μｍの常光線に対して1.7750の屈折率を示
した。β−BaB2O4の波長1.06μｍの常光線に対する屈折
率は1.6570であり、β−（Ba0.98,Sr0.02）B2O4に0.118
の屈折率上昇が見受けられた。
ろ、波長1.06μｍの常光線に対して1.7750の屈折率を示
した。β−BaB2O4の波長1.06μｍの常光線に対する屈折
率は1.6570であり、β−（Ba0.98,Sr0.02）B2O4に0.118
の屈折率上昇が見受けられた。
以上の結晶学的、光学的性質から、β−BaB2O4基板上
のβ−（Ba1-x,Srx）B2O4エピ層に光を閉じこめて、導
波させることが可能となる。
のβ−（Ba1-x,Srx）B2O4エピ層に光を閉じこめて、導
波させることが可能となる。
次に、本発明によるβ−（Ba1-x,Srx）B2O4単結晶の
育成方法について説明する。
育成方法について説明する。
BaCl2・2H2O、SrCl2・6H2OおよびH3BO3を溶かした水
溶液から、pHを調整することで（Ba1-x,Srx）B2O4・4H2
Oを沈澱させる（これを共沈法という）。pHの範囲は通
常12以上である。次いで該沈澱物を必要に応じて焼成し
て、β−BaB2O4と同じ結晶学的性質を有するβ−（Ba
1-x,Srx）B2O4を製造する。この粉末は、化学反応を利
用して製造したものであることから、所望のSrが混入さ
れている。これを原料として、特に直接引き上げ法によ
って結晶を育成することにより、β−BaB2O4と同じ結晶
学的性質を保持した特性の優れたβ−（Ba1-x,Srx）B2O
4単結晶を育成することができる。
溶液から、pHを調整することで（Ba1-x,Srx）B2O4・4H2
Oを沈澱させる（これを共沈法という）。pHの範囲は通
常12以上である。次いで該沈澱物を必要に応じて焼成し
て、β−BaB2O4と同じ結晶学的性質を有するβ−（Ba
1-x,Srx）B2O4を製造する。この粉末は、化学反応を利
用して製造したものであることから、所望のSrが混入さ
れている。これを原料として、特に直接引き上げ法によ
って結晶を育成することにより、β−BaB2O4と同じ結晶
学的性質を保持した特性の優れたβ−（Ba1-x,Srx）B2O
4単結晶を育成することができる。
［作用］ β構造を保ったまま、β−BaB2O4単結晶中のBaのサイ
トの一部を2mol％までSrで置き換えた結晶は、置換した
Srの影響を受けて結晶中の分極状態が変化し、置換材Sr
が無いときと比較して屈折率が上昇することが認められ
た。非線形光学定数、使い勝手ともに優れたβ−BaB2O4
を基板とする導波路型非線形光学デバイスを考えた時
に、例えば、基板をβ−BaB2O4として、β−（Ba1-x,Sr
x）B2O4を導波路、空気を上部クラッド層とするデバイ
ス構造で、導波路β−（Ba1-x,Srx）B2O4に光の閉じこ
めが可能となる。また、β−BaB2O4基板上へのβ−（Ba
1-x,Srx）B2O4の薄膜形成は、結晶学的にも、光学的に
も容易である。
トの一部を2mol％までSrで置き換えた結晶は、置換した
Srの影響を受けて結晶中の分極状態が変化し、置換材Sr
が無いときと比較して屈折率が上昇することが認められ
た。非線形光学定数、使い勝手ともに優れたβ−BaB2O4
を基板とする導波路型非線形光学デバイスを考えた時
に、例えば、基板をβ−BaB2O4として、β−（Ba1-x,Sr
x）B2O4を導波路、空気を上部クラッド層とするデバイ
ス構造で、導波路β−（Ba1-x,Srx）B2O4に光の閉じこ
めが可能となる。また、β−BaB2O4基板上へのβ−（Ba
1-x,Srx）B2O4の薄膜形成は、結晶学的にも、光学的に
も容易である。
さらに、β−BaB2O4と導波路材料としてだけではな
く、通常の非線形光学結晶材料と同様にバルクとして
も、高次高調波発生、パラメトリック発振等の効果も当
然利用可能である。
く、通常の非線形光学結晶材料と同様にバルクとして
も、高次高調波発生、パラメトリック発振等の効果も当
然利用可能である。
このβ−（Ba1-x,Srx）B2O4は、共沈法により得られ
た原料を用いて直接引き上げ法等で育成が可能である。
以下、この育成方法の作用について説明する。
た原料を用いて直接引き上げ法等で育成が可能である。
以下、この育成方法の作用について説明する。
β−BaB2O4を特に直接引き上げ法で育成するために
は、組成ずれのほとんどない、結晶性に優れたグレイン
の大きい原料、つまり化学沈澱法により作成したBaB2O4
・4H2Oを焼成して水和物を蒸発させたβ−BaB2O4を使用
する必要があった。β−BaB2O4と結晶学的に同じ性質を
持ち、Srが置換する程度の少量のSr置換材を添加したβ
−（Ba1-x,Srx）B2O4単結晶を育成するには、β−BaB2O
4を育成する際に有効であった点を考慮に入れると良い
ことが分かる。
は、組成ずれのほとんどない、結晶性に優れたグレイン
の大きい原料、つまり化学沈澱法により作成したBaB2O4
・4H2Oを焼成して水和物を蒸発させたβ−BaB2O4を使用
する必要があった。β−BaB2O4と結晶学的に同じ性質を
持ち、Srが置換する程度の少量のSr置換材を添加したβ
−（Ba1-x,Srx）B2O4単結晶を育成するには、β−BaB2O
4を育成する際に有効であった点を考慮に入れると良い
ことが分かる。
必要なSrとBaと共に化学沈澱させることで、炭酸化物
等の焼成や融解から得た原料と比較して、化学反応を利
用することから組成ずれが全くない原料を作成すること
ができる。さらに、沈澱で得た材料は、原料粉末の混合
粉や、その焼成粉と比べて、結晶性は良く、さらにそれ
を焼成していく段階で結晶性は上昇する。以上の手順に
より、融液組成と全く同じ組成で、結晶性の良い原料を
得ることができ、この原料を用いることにより置換固溶
体β−（Ba1-x,Srx）B2O4単結晶を育成することができ
る。
等の焼成や融解から得た原料と比較して、化学反応を利
用することから組成ずれが全くない原料を作成すること
ができる。さらに、沈澱で得た材料は、原料粉末の混合
粉や、その焼成粉と比べて、結晶性は良く、さらにそれ
を焼成していく段階で結晶性は上昇する。以上の手順に
より、融液組成と全く同じ組成で、結晶性の良い原料を
得ることができ、この原料を用いることにより置換固溶
体β−（Ba1-x,Srx）B2O4単結晶を育成することができ
る。
［実施例］ BaCl2・2H2Oを0.784mol、SrCl2・6H2Oを0.016mol、H3
BO3を1.6molを水に融解し、pH≒12に調整してβ−（Ba
0.98,Sr0.02）B2O4・4H2Oを共沈法で得た。これを800℃
で焼成して水和物を蒸発させ、β−（Ba0.98,Sr0.02）B
2O4を作成した。
BO3を1.6molを水に融解し、pH≒12に調整してβ−（Ba
0.98,Sr0.02）B2O4・4H2Oを共沈法で得た。これを800℃
で焼成して水和物を蒸発させ、β−（Ba0.98,Sr0.02）B
2O4を作成した。
これを原料として薄膜導波路形成、バルク非線形
光学結晶材料としての実施例を以下に記す。
光学結晶材料としての実施例を以下に記す。
作成したβ−（Ba0.98,Sr0.02）B2O4粉末0.8molにNa2
Oを0.2mol加え、混合、融解し、液相エピタキシャル成
長用原料とし、β−BaB2O4基板上に膜厚およそ１μｍの
β−（Ba0.98,Sr0.02）B2O4薄膜を形成した。この薄膜
平面導波路端面からYAGレーザ1.06μｍ光を入射したと
ころ、光波は導波路内を伝搬し、入射面の導波路端面か
ら1.06μｍの光が出射され、β−（Ba0.98,Sr0.02）B2O
4が光導波路として動作することが確認できた。
Oを0.2mol加え、混合、融解し、液相エピタキシャル成
長用原料とし、β−BaB2O4基板上に膜厚およそ１μｍの
β−（Ba0.98,Sr0.02）B2O4薄膜を形成した。この薄膜
平面導波路端面からYAGレーザ1.06μｍ光を入射したと
ころ、光波は導波路内を伝搬し、入射面の導波路端面か
ら1.06μｍの光が出射され、β−（Ba0.98,Sr0.02）B2O
4が光導波路として動作することが確認できた。
作成したβ−（Ba0.98,Sr0.02）B2O4粉末を白金るつ
ぼに充填して通常の高周波引き上げ炉で育成した。シー
ド回転数は20rpm、引き上げ速度3mm/h、雰囲気は空気
中、育成方位はｃ軸引き上げで行った。結晶は空間群R
3、結晶系は三方晶系でβ−BaB2O4と同じ結晶学的性質
を有することが確認された。育成結晶にNd:YAGレーザの
1.06μｍの光を照射したところ、第二高調波である0.53
μｍの緑色光が確認され、育成したβ−（Ba0.98,Sr
0.02）B2O4は非線形光学活性材料であることを確認し
た。
ぼに充填して通常の高周波引き上げ炉で育成した。シー
ド回転数は20rpm、引き上げ速度3mm/h、雰囲気は空気
中、育成方位はｃ軸引き上げで行った。結晶は空間群R
3、結晶系は三方晶系でβ−BaB2O4と同じ結晶学的性質
を有することが確認された。育成結晶にNd:YAGレーザの
1.06μｍの光を照射したところ、第二高調波である0.53
μｍの緑色光が確認され、育成したβ−（Ba0.98,Sr
0.02）B2O4は非線形光学活性材料であることを確認し
た。
［発明の効果］ 本発明の育成方法によれば、β−（Ba1-x,Srx）B2O4
単結晶を、所望の組成からのずれがなく、また結晶性よ
く育成することができる。
単結晶を、所望の組成からのずれがなく、また結晶性よ
く育成することができる。
Claims (1)
- 【請求項１】BaCl2・2H2O、SrCl2・6H2OおよびH3BO3を
溶解した水溶液のpHを調整して沈殿物を生じさせ、該沈
殿物を原料として単結晶を育成することを特徴とする、
一般式； β−（Ba1-x,Srx）B2O4 （但し、０＜Ｘ≦0.02の組成範囲） で表される非線形光学材料の育成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2224416A JP2636481B2 (ja) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | 非線形光学材料の育成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2224416A JP2636481B2 (ja) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | 非線形光学材料の育成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04107431A JPH04107431A (ja) | 1992-04-08 |
| JP2636481B2 true JP2636481B2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=16813435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2224416A Expired - Lifetime JP2636481B2 (ja) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | 非線形光学材料の育成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2636481B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2535754B2 (ja) * | 1993-03-12 | 1996-09-18 | 工業技術院長 | 非線形光学材料組成物およびその製造方法 |
-
1990
- 1990-08-28 JP JP2224416A patent/JP2636481B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｅｕｒ．Ｊ．Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．２５（４），１９８８Ｐ．３８７−３９７ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04107431A (ja) | 1992-04-08 |
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