JP2866924B2 - 酸化物単結晶とその製造方法 - Google Patents
酸化物単結晶とその製造方法Info
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- C01B35/10—Compounds containing boron and oxygen
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- Inorganic Chemistry (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、酸化物単結晶と
その製造方法に関するものである。さらにくわしくは、
レーザー素子、波長変換素子などの光学分野において有
用な、優れた非線形光学特性を有する新しい酸化物単結
晶とその製造方法に関するものである。
その製造方法に関するものである。さらにくわしくは、
レーザー素子、波長変換素子などの光学分野において有
用な、優れた非線形光学特性を有する新しい酸化物単結
晶とその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術とその課題】レーザーの出現により発展し
た非線形光学の技術は、その代表的な現象として光高調
波発生、光混合、誘導散乱などを扱うが、これらの現象
は研究の対象となるだけでなく、実際の応用の範囲も広
い。例えば、コヒーレント光の発生・制御・測定などの
オプトエレクトロニクス、非線形効果を通じて物性を探
る非線形分光学、さらにそれらの知識や技術を利用した
レーザーへの応用などがある。これらは、電子・通信・
情報光学分野を発展させるための基礎として重要なもの
となっている。
た非線形光学の技術は、その代表的な現象として光高調
波発生、光混合、誘導散乱などを扱うが、これらの現象
は研究の対象となるだけでなく、実際の応用の範囲も広
い。例えば、コヒーレント光の発生・制御・測定などの
オプトエレクトロニクス、非線形効果を通じて物性を探
る非線形分光学、さらにそれらの知識や技術を利用した
レーザーへの応用などがある。これらは、電子・通信・
情報光学分野を発展させるための基礎として重要なもの
となっている。
【0003】このような非線形光学効果を有する物質と
しては、例えば、ADP(燐酸二水素アンモニウム)、
Ba2NaNb5O15(ニオブ酸バリウム・ナトリウ
ム)、CdSe(セレンカドミウム)、KDP(燐酸二
水素カリウム)などが知られており、これらの物質はそ
の用途に応じ、それぞれの特性を生かして用いられてき
ているが、さらに近年では、非線形光学効果の適用場面
の広がりとともに、より良質な結晶として、容易に、再
現性良く製造できる物質が求められている。
しては、例えば、ADP(燐酸二水素アンモニウム)、
Ba2NaNb5O15(ニオブ酸バリウム・ナトリウ
ム)、CdSe(セレンカドミウム)、KDP(燐酸二
水素カリウム)などが知られており、これらの物質はそ
の用途に応じ、それぞれの特性を生かして用いられてき
ているが、さらに近年では、非線形光学効果の適用場面
の広がりとともに、より良質な結晶として、容易に、再
現性良く製造できる物質が求められている。
【0004】一方、酸化物単結晶の一つとして、従来よ
り、化学量論組成の融液(融点:1830〜1850
℃)からBaM2 O4 (M:Al,Ga)単結晶を製造
する方法が知られている。この結晶の製造は容易で、六
方晶系の結晶対称性をもつが、結晶に対称中心があるた
め、非線形光学効果を有してはいない。ま一方、バルク
の物質として、結晶全体で対称中心を持たない結晶の探
索も行われてきているが、この場合の単結晶の製造は困
難な部分が多い。
り、化学量論組成の融液(融点:1830〜1850
℃)からBaM2 O4 (M:Al,Ga)単結晶を製造
する方法が知られている。この結晶の製造は容易で、六
方晶系の結晶対称性をもつが、結晶に対称中心があるた
め、非線形光学効果を有してはいない。ま一方、バルク
の物質として、結晶全体で対称中心を持たない結晶の探
索も行われてきているが、この場合の単結晶の製造は困
難な部分が多い。
【0005】しかし、このBaM2 O4 (M:Al,G
a)のような酸化物単結晶が比較的容易に、再現性良く
製造できることを考えると、これらの酸化物単結晶に、
それ自身を母体にした非線形光学効果の付加手段を、新
しい観点から検討し、製造を試みることは技術的にも妥
当であり、必然である。そして、その手段を確立するこ
とで、非線形光学効果を持つ結晶の製造がより容易に、
再現性良くできるよになると期待され、非線形光学効果
の適用範囲もさらに拡大されるものと考えられる。
a)のような酸化物単結晶が比較的容易に、再現性良く
製造できることを考えると、これらの酸化物単結晶に、
それ自身を母体にした非線形光学効果の付加手段を、新
しい観点から検討し、製造を試みることは技術的にも妥
当であり、必然である。そして、その手段を確立するこ
とで、非線形光学効果を持つ結晶の製造がより容易に、
再現性良くできるよになると期待され、非線形光学効果
の適用範囲もさらに拡大されるものと考えられる。
【0006】そこでこの発明は、以上のような事情か
ら、酸化物単結晶における非線形光学効果の付加を簡便
に、再現性良く行うための技術手段を提供することを目
的としている。
ら、酸化物単結晶における非線形光学効果の付加を簡便
に、再現性良く行うための技術手段を提供することを目
的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、BaM2 O4 (M:Alおよび
Gaの少くとも1種)のMの一部をBで置換した単結晶
であって、Bの周りに非対称中心部が形成され、非線形
光学効果が付与されていることを特徴とする酸化物単結
晶を提供する。
を解決するものとして、BaM2 O4 (M:Alおよび
Gaの少くとも1種)のMの一部をBで置換した単結晶
であって、Bの周りに非対称中心部が形成され、非線形
光学効果が付与されていることを特徴とする酸化物単結
晶を提供する。
【0008】そしてまた、この発明では、BaM2 O4
(M:AlおよびGaの少くとも1種)の組成を有する
原料物質をBと融解して前記MをBで置換した単結晶を
育成して、Bの周りに非対称中心部を形成し、非線形光
学効果を付与することを特徴とする酸化物単結晶の製造
方法を提供する。
(M:AlおよびGaの少くとも1種)の組成を有する
原料物質をBと融解して前記MをBで置換した単結晶を
育成して、Bの周りに非対称中心部を形成し、非線形光
学効果を付与することを特徴とする酸化物単結晶の製造
方法を提供する。
【0009】
【実施の形態】この発明では、上記の通り、通常は、対
称中心を持ち、非線形光学効果を有しないBaM2 O4
(M:AlおよびGaの少くとも1種)単結晶につい
て、Mの一部をBで置換することにより、Bの周辺に非
対称中心部を形成し、非線形光学効果を付与している。
すなわち、BaAl2 O4 およびBaGa2 O4 は、対
称中心のある結晶であるが、AlあるいはGaの一部を
イオン半径の異なるBで置換すると、結晶の格子間距離
に変化が生じ、歪むことによって対称中心をもたなくな
る。
称中心を持ち、非線形光学効果を有しないBaM2 O4
(M:AlおよびGaの少くとも1種)単結晶につい
て、Mの一部をBで置換することにより、Bの周辺に非
対称中心部を形成し、非線形光学効果を付与している。
すなわち、BaAl2 O4 およびBaGa2 O4 は、対
称中心のある結晶であるが、AlあるいはGaの一部を
イオン半径の異なるBで置換すると、結晶の格子間距離
に変化が生じ、歪むことによって対称中心をもたなくな
る。
【0010】これによって誘電分極の対称性がくずれ
る。ここにレーザーが入射すると、波形が歪み高調波成
分をもち、第2高調波、第3高調波を得ることができ
る。対称中心のある結晶では、このような現象が現れな
い。前記式におけるMの置換範囲については、たとえば
(M1-x Bx )で表わすとすると、x≦0.001では
非線形光学効果が小さく、0.15≦xでは結晶化が困
難となる。このため、この発明においては、単結晶の組
成については,Ba(M1-x Bx )2 O4 (M:Alお
よびGaの少くとも1種)として表わすと、 0.001<x<0.15 とするのが好ましい。
る。ここにレーザーが入射すると、波形が歪み高調波成
分をもち、第2高調波、第3高調波を得ることができ
る。対称中心のある結晶では、このような現象が現れな
い。前記式におけるMの置換範囲については、たとえば
(M1-x Bx )で表わすとすると、x≦0.001では
非線形光学効果が小さく、0.15≦xでは結晶化が困
難となる。このため、この発明においては、単結晶の組
成については,Ba(M1-x Bx )2 O4 (M:Alお
よびGaの少くとも1種)として表わすと、 0.001<x<0.15 とするのが好ましい。
【0011】そして、この発明では、単結晶製造の容易
な、対称中心をもつBaM2 O4 (M:Al,Ga)を
母体とするため、引き上げ法、あるいは浮遊帯溶融法の
どちらでも、その製造は容易である。以下、実施例を示
し、さらに詳しくこの発明の実施の形態について説明す
る。もちろんこの発明は以下の例によって限定されるも
のではない。
な、対称中心をもつBaM2 O4 (M:Al,Ga)を
母体とするため、引き上げ法、あるいは浮遊帯溶融法の
どちらでも、その製造は容易である。以下、実施例を示
し、さらに詳しくこの発明の実施の形態について説明す
る。もちろんこの発明は以下の例によって限定されるも
のではない。
【0012】
(実施例1)一般的な高周波加熱引き上げ装置におい
て、直径、高さともに50mmのIrるつぼ中で200
gの化学量論組成BaM2 O4 (M:Al)となる酸化
物原料を大気中で融解(融点:1840℃)する。ここ
へBを添加し、Mをx=0.05のBで置換したBa
(M1-x Bx )2 O4 の組成の融液から単結晶を製造す
る。直径2mm、長さ50mmの種結晶を20rpmで
回転させながらこの融液に上方から浸す。30分後に種
結晶を上方へ3mm/hrの速度で引き上げると、結晶
が種結晶の先に生成する。10時間かけて引き上げる
と、直胴部で直径20mm、長さ30mmの単結晶が製
造される。この単結晶に、室温(25℃)で波長785
nmのTi:Al2 O3 レーザーを照射すると、図1に
示すような波長392nmの高調波が観察され、非線形
光学効果が確認される。
て、直径、高さともに50mmのIrるつぼ中で200
gの化学量論組成BaM2 O4 (M:Al)となる酸化
物原料を大気中で融解(融点:1840℃)する。ここ
へBを添加し、Mをx=0.05のBで置換したBa
(M1-x Bx )2 O4 の組成の融液から単結晶を製造す
る。直径2mm、長さ50mmの種結晶を20rpmで
回転させながらこの融液に上方から浸す。30分後に種
結晶を上方へ3mm/hrの速度で引き上げると、結晶
が種結晶の先に生成する。10時間かけて引き上げる
と、直胴部で直径20mm、長さ30mmの単結晶が製
造される。この単結晶に、室温(25℃)で波長785
nmのTi:Al2 O3 レーザーを照射すると、図1に
示すような波長392nmの高調波が観察され、非線形
光学効果が確認される。
【0013】なお、Bによる置換を原料物質の融解前に
行っても、同様の結果が得られる。また、MがGaの場
合でも、同様の結果となる。さらに、ハロゲン加熱浮遊
帯溶融装置により製造した単結晶でも同様の結果となる
ことが確認される。 (実施例2)実施例1と同じ高周波加熱引き上げ装置と
Irるつぼ中で200gの化学量論組成BaMO
4 (M:1:1のAlとGaの組み合わせ)の原料物質
を大気中で融解(融点:1830℃)する。Bの添加に
より、Mをx=0.05のBで置換したBa(M1-x B
x )2 O4 の組成を融液を用いて、単結晶を製造する。
直径2mm、長さ50mmの種結晶を20rpmで回転
させながら融液に上方から浸す。30分後に種結晶を上
方へ3mm/hrの速度で引き上げると、結晶が種結晶
の先に生成する。10時間かけて引き上げると、直胴部
で直径20mm、長さ30mmの単結晶が製造される。
この単結晶に、室温(25℃)で波長785nmのT
i:Al2 O3 レーザーを照射すると、図1と同様な波
長392nmの高調波が観察され、非線形光学効果が確
認される。実施例1のMが単独元素の場合と同等あるい
はそれ以上の高調波強度を得ることも可能である。
行っても、同様の結果が得られる。また、MがGaの場
合でも、同様の結果となる。さらに、ハロゲン加熱浮遊
帯溶融装置により製造した単結晶でも同様の結果となる
ことが確認される。 (実施例2)実施例1と同じ高周波加熱引き上げ装置と
Irるつぼ中で200gの化学量論組成BaMO
4 (M:1:1のAlとGaの組み合わせ)の原料物質
を大気中で融解(融点:1830℃)する。Bの添加に
より、Mをx=0.05のBで置換したBa(M1-x B
x )2 O4 の組成を融液を用いて、単結晶を製造する。
直径2mm、長さ50mmの種結晶を20rpmで回転
させながら融液に上方から浸す。30分後に種結晶を上
方へ3mm/hrの速度で引き上げると、結晶が種結晶
の先に生成する。10時間かけて引き上げると、直胴部
で直径20mm、長さ30mmの単結晶が製造される。
この単結晶に、室温(25℃)で波長785nmのT
i:Al2 O3 レーザーを照射すると、図1と同様な波
長392nmの高調波が観察され、非線形光学効果が確
認される。実施例1のMが単独元素の場合と同等あるい
はそれ以上の高調波強度を得ることも可能である。
【0014】MにおけるAlとGaの比を変えた場合で
も、同様の結果となる。また、ハロゲン加熱浮遊帯溶融
装置により製造した単結晶でも、同様の結果となる事が
確認されている。 (比較例)比較のため、実施例1および2と同じ高周波
加熱引き上げ装置とIrるつぼ中で、200gの化学量
論組成BaM2 O4 (M:Al)の原料物質を大気中で
融解(融点:1850℃)し、これをそのまま用いて、
単結晶を製造する。直径2mm、長さ50mmの種結晶
を20rpmで回転させながら融液に上方から浸す。3
0分後から種結晶を上方へ3mm/hrで引き上げ、結
晶を種結晶の先に生成させる。10時間かけて引き上げ
ると、直胴部では直径20mm、長さ30mmの単結晶
が製造される。この単結晶に、室温(25℃)で波長7
85nmのTi:Al2 O3 レーザーを照射すると、図
2に示すように高調波はまったく観察されない。従っ
て、実施例1および2のように、Bによる置換が、酸化
物単結晶に非線形光学効果を与えていることが確認され
る。
も、同様の結果となる。また、ハロゲン加熱浮遊帯溶融
装置により製造した単結晶でも、同様の結果となる事が
確認されている。 (比較例)比較のため、実施例1および2と同じ高周波
加熱引き上げ装置とIrるつぼ中で、200gの化学量
論組成BaM2 O4 (M:Al)の原料物質を大気中で
融解(融点:1850℃)し、これをそのまま用いて、
単結晶を製造する。直径2mm、長さ50mmの種結晶
を20rpmで回転させながら融液に上方から浸す。3
0分後から種結晶を上方へ3mm/hrで引き上げ、結
晶を種結晶の先に生成させる。10時間かけて引き上げ
ると、直胴部では直径20mm、長さ30mmの単結晶
が製造される。この単結晶に、室温(25℃)で波長7
85nmのTi:Al2 O3 レーザーを照射すると、図
2に示すように高調波はまったく観察されない。従っ
て、実施例1および2のように、Bによる置換が、酸化
物単結晶に非線形光学効果を与えていることが確認され
る。
【0015】
【発明の効果】以上詳しく説明したとおり、この発明に
より、結晶全体で対称中心を持たない良質な単結晶で、
再現性が良い、容易で安価な製造が可能な、非線形光学
特性を持つ酸化物単結晶が提供される。レーザー素子、
波長変換素子などの光学分野をはじめ、各種の分野に有
用なものとなる。
より、結晶全体で対称中心を持たない良質な単結晶で、
再現性が良い、容易で安価な製造が可能な、非線形光学
特性を持つ酸化物単結晶が提供される。レーザー素子、
波長変換素子などの光学分野をはじめ、各種の分野に有
用なものとなる。
【図1】この発明による酸化物単結晶Ba(M0.95B
0.05)2 O4 (M:Al)に、波長785nmのTi:
Al2 O3 レーザーを照射し発生した高調波の強度を例
示した図である。
0.05)2 O4 (M:Al)に、波長785nmのTi:
Al2 O3 レーザーを照射し発生した高調波の強度を例
示した図である。
【図2】比較例としての、Bによる置換を行わないBa
M2 O4 (M:Al)単結晶に、波長785nmのT
i:Al2 O3 レーザーを照射した場合の高調波強度を
例示した図である。
M2 O4 (M:Al)単結晶に、波長785nmのT
i:Al2 O3 レーザーを照射した場合の高調波強度を
例示した図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 BaM2 O4 (M:AlおよびGaの少
くとも1種)の組成のMの一部を、Bで置換した単結晶
であって、Bの周りに非対称中心部が形成され、非線形
光学効果が付与されていることを特徴とする酸化物単結
晶。 - 【請求項2】 組成が一般式Ba(M1-x Bx )2 O4
(M:AlおよびGaの少くとも1種で0.001<x
<0.15)で示される請求項1の酸化物単結晶。 - 【請求項3】 BaM2 O4 (M:AlおよびGaの少
くとも1種)の組成を有する原料物質をBと融解して前
記Mの一部をBで置換した単結晶を育成して、Bの周り
に非対称中心部を形成し、非線形光学効果を付与するこ
とを特徴とする酸化物単結晶の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8204376A JP2866924B2 (ja) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | 酸化物単結晶とその製造方法 |
US08/904,610 US6153125A (en) | 1996-08-02 | 1997-08-01 | BaM2 O4 oxide single crystal having non-linear optical property and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8204376A JP2866924B2 (ja) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | 酸化物単結晶とその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1053493A JPH1053493A (ja) | 1998-02-24 |
JP2866924B2 true JP2866924B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=16489505
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8204376A Expired - Lifetime JP2866924B2 (ja) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | 酸化物単結晶とその製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6153125A (ja) |
JP (1) | JP2866924B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050022720A1 (en) * | 2003-07-31 | 2005-02-03 | Kolis Joseph W. | Acentric orthorhombic lanthanide borate crystals, method for making, and applications thereof |
US20050022721A1 (en) * | 2003-07-31 | 2005-02-03 | Kolis Joseph W. | Acentric, rhombohedral lanthanide borate crystals, method for making, and applications thereof |
WO2010009581A1 (zh) * | 2008-07-25 | 2010-01-28 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 掺杂的低温相偏硼酸钡单晶体、其制备方法及其变频器件 |
CN103030146B (zh) * | 2011-09-30 | 2014-07-09 | 中国科学院理化技术研究所 | BaGa2SiSe6化合物、BaGa2SiSe6非线性光学晶体及制法和用途 |
CN103966669B (zh) * | 2014-05-23 | 2016-06-08 | 新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院 | 一种区熔法生长硼酸铋锌单晶的方法 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH075434B2 (ja) * | 1987-02-23 | 1995-01-25 | 日本電信電話株式会社 | 単結晶の製造方法 |
US5614129A (en) * | 1993-04-21 | 1997-03-25 | California Institute Of Technology | Potassium lithium tantalate niobate photorefractive crystals |
US5343327A (en) * | 1993-11-05 | 1994-08-30 | University Of Central Florida | RbNbB2 O6 crystal and its nonlinear optical devices |
CN1038352C (zh) * | 1994-04-15 | 1998-05-13 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 新型非线性光学晶体硼铍酸锶 |
US5684813A (en) * | 1995-10-26 | 1997-11-04 | The State Of Oregon Acting By And Through The Oregon State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University | Polyborates useful for optical frequency conversion |
JP3791630B2 (ja) * | 1996-09-20 | 2006-06-28 | 富士写真フイルム株式会社 | 光波長変換素子 |
US5833939A (en) * | 1996-12-03 | 1998-11-10 | National Research Institute For Metals | Ba(B1- x Mx)2 O4 single crystal and synthesis thereof |
-
1996
- 1996-08-02 JP JP8204376A patent/JP2866924B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-08-01 US US08/904,610 patent/US6153125A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6153125A (en) | 2000-11-28 |
JPH1053493A (ja) | 1998-02-24 |
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