JP2933082B1 - α−ＢＢＯ単結晶、その製造方法、光アイソレータ及びプリズム - Google Patents
α−ＢＢＯ単結晶、その製造方法、光アイソレータ及びプリズムInfo
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Abstract
【要約】
【課題】 脈理及び光散乱体を低減し破壊しきい値を向
上させ光散乱ロスを低減することにより品質を向上させ
ることができ、また、生産性を向上させることができる
α−ＢａＢ2Ｏ4単結晶、その製造方法、光アイソレータ
及びプリズムを提供する。 【解決手段】 ＢａＢ2Ｏ4の融液から引上法により実質
的に＜０１２＞方向を引き上げ方向として単結晶を育成
するか、又はｃ軸から実質的に２２．５゜傾斜した方向
を引き上げ方向として単結晶を育成する。
上させ光散乱ロスを低減することにより品質を向上させ
ることができ、また、生産性を向上させることができる
α−ＢａＢ2Ｏ4単結晶、その製造方法、光アイソレータ
及びプリズムを提供する。 【解決手段】 ＢａＢ2Ｏ4の融液から引上法により実質
的に＜０１２＞方向を引き上げ方向として単結晶を育成
するか、又はｃ軸から実質的に２２．５゜傾斜した方向
を引き上げ方向として単結晶を育成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はアイソレータ、偏向
子及びプリズム等に好適なα−ＢＢＯ（α−ＢａＢ
2Ｏ4）単結晶、その製造方法、光アイソレータ及びプリ
ズムに関し、特に、信頼性及び生産性が向上したα−Ｂ
ａＢ2Ｏ4単結晶、その製造方法、光アイソレータ及びプ
リズムに関する。
子及びプリズム等に好適なα−ＢＢＯ（α−ＢａＢ
2Ｏ4）単結晶、その製造方法、光アイソレータ及びプリ
ズムに関し、特に、信頼性及び生産性が向上したα−Ｂ
ａＢ2Ｏ4単結晶、その製造方法、光アイソレータ及びプ
リズムに関する。
【０００２】
【従来の技術】α−ＢａＢ2Ｏ4（α−ＢＢＯ）単結晶の
複屈折性は大きく、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの発振波長１．
０６４μｍに対する屈折率は、常光線で１．６５５、異
常光線で１．５４２であり、Δｎは０．１１３となる。
このため、既に実用化されているルチル（Δｎ＝０．２
８）及びカルサイト（Δｎ＝０．１６３）の代替材とし
て偏向子及びアイソレータに適用することが可能であ
る。特に、α−ＢＢＯの吸収端は１９０ｎｍと短いの
で、２００ｎｍまでは吸収ロスがほとんど生じない。ま
た、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第４高調波２６６ｎｍに対す
る屈折率は、常光線で１．７５７、異常光線で１．６１
４であり、複屈折性は更に大きくなる。更に、レーザ破
壊しきい値がルチル及びカルサイトよりも大きいため、
特に、紫外線領域用及び高出力レーザ用の光学素子への
応用が期待されている。
複屈折性は大きく、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの発振波長１．
０６４μｍに対する屈折率は、常光線で１．６５５、異
常光線で１．５４２であり、Δｎは０．１１３となる。
このため、既に実用化されているルチル（Δｎ＝０．２
８）及びカルサイト（Δｎ＝０．１６３）の代替材とし
て偏向子及びアイソレータに適用することが可能であ
る。特に、α−ＢＢＯの吸収端は１９０ｎｍと短いの
で、２００ｎｍまでは吸収ロスがほとんど生じない。ま
た、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第４高調波２６６ｎｍに対す
る屈折率は、常光線で１．７５７、異常光線で１．６１
４であり、複屈折性は更に大きくなる。更に、レーザ破
壊しきい値がルチル及びカルサイトよりも大きいため、
特に、紫外線領域用及び高出力レーザ用の光学素子への
応用が期待されている。
【０００３】ＢａＢ2Ｏ4の組成を有する結晶には、高温
相（α相）と低温相（β相）とがある。そして、一般的
には、β−ＢａＢ2Ｏ4単結晶はフラックス法により育成
されており、α−ＢａＢ2Ｏ4単結晶もフラックス法によ
り育成されることが多い。但し、α−ＢａＢ2Ｏ4単結晶
はＢａＢ2Ｏ4の組成を有する融液から引上法により育成
されることも可能である。
相（α相）と低温相（β相）とがある。そして、一般的
には、β−ＢａＢ2Ｏ4単結晶はフラックス法により育成
されており、α−ＢａＢ2Ｏ4単結晶もフラックス法によ
り育成されることが多い。但し、α−ＢａＢ2Ｏ4単結晶
はＢａＢ2Ｏ4の組成を有する融液から引上法により育成
されることも可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、α−Ｂ
ＢＯ単結晶をフラックス法により育成した場合、育成さ
れた単結晶中にフラックス成分が取り込まれているとい
う問題点がある。単結晶中に取り込まれたフラックス成
分は光散乱体として作用し、レーザ破壊しきい値を低下
させる原因となる。そして、レーザ破壊しきい値が低下
すると、高出力レーザを入力することができなくなって
しまう。また、短波長のレーザでは可視光線及び赤外線
と比して散乱強度が大きくなるため、散乱ロスが大きく
なってしまう。
ＢＯ単結晶をフラックス法により育成した場合、育成さ
れた単結晶中にフラックス成分が取り込まれているとい
う問題点がある。単結晶中に取り込まれたフラックス成
分は光散乱体として作用し、レーザ破壊しきい値を低下
させる原因となる。そして、レーザ破壊しきい値が低下
すると、高出力レーザを入力することができなくなって
しまう。また、短波長のレーザでは可視光線及び赤外線
と比して散乱強度が大きくなるため、散乱ロスが大きく
なってしまう。
【０００５】更に、フラックス法における育成速度は１
乃至２ｍｍ／日程度であり、非常に遅く生産性が極めて
低い。更にまた、その育成方位が限定されるので、単結
晶から素子への加工における歩留まりが低い。
乃至２ｍｍ／日程度であり、非常に遅く生産性が極めて
低い。更にまた、その育成方位が限定されるので、単結
晶から素子への加工における歩留まりが低い。
【０００６】一方、ＢａＢ2Ｏ4の組成を有する融液から
引上法により育成した場合、｛０２１｝面の晶癖が生じ
てしまい結晶系が変動してしまう。このため、育成界面
を一定の形状に保持することができず結晶の均質性が低
下するという問題点がある。また、結晶径（直径）が変
化する際に脈理等が発生するため、高品質な単結晶の育
成が困難である。
引上法により育成した場合、｛０２１｝面の晶癖が生じ
てしまい結晶系が変動してしまう。このため、育成界面
を一定の形状に保持することができず結晶の均質性が低
下するという問題点がある。また、結晶径（直径）が変
化する際に脈理等が発生するため、高品質な単結晶の育
成が困難である。
【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、脈理及び光散乱体を低減し破壊しきい値を
向上させ光散乱ロスを低減することにより品質を向上さ
せることができ、また、生産性を向上させることができ
るα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶、その製造方法、光アイソレー
タ及びプリズムを提供することを目的とする。
のであって、脈理及び光散乱体を低減し破壊しきい値を
向上させ光散乱ロスを低減することにより品質を向上さ
せることができ、また、生産性を向上させることができ
るα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶、その製造方法、光アイソレー
タ及びプリズムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係るα−ＢＢＯ
（α−ＢａＢ2Ｏ4）単結晶は、ＢａＢ2Ｏ4の融液から引
上法により実質的に＜０１２＞方向を引き上げ方向とし
て育成されたことを特徴とする。
（α−ＢａＢ2Ｏ4）単結晶は、ＢａＢ2Ｏ4の融液から引
上法により実質的に＜０１２＞方向を引き上げ方向とし
て育成されたことを特徴とする。
【０００９】本発明においては、実質的に＜０１２＞方
向を引き上げ方向として育成されているので、晶癖を生
じやすい｛０２１｝面が側面に存在する。従って、その
直径の変動が少ないと共に、脈理はほとんど生じていな
い。
向を引き上げ方向として育成されているので、晶癖を生
じやすい｛０２１｝面が側面に存在する。従って、その
直径の変動が少ないと共に、脈理はほとんど生じていな
い。
【００１０】本発明に係る他のα−ＢＢＯ（α−ＢａＢ
2Ｏ4）単結晶は、ＢａＢ2Ｏ4の融液から引上法によりｃ
軸から実質的に２２．５゜傾斜した方向を引き上げ方向
として育成されたことを特徴とする。
2Ｏ4）単結晶は、ＢａＢ2Ｏ4の融液から引上法によりｃ
軸から実質的に２２．５゜傾斜した方向を引き上げ方向
として育成されたことを特徴とする。
【００１１】本発明においては、ｃ軸から実質的に２
２．５゜傾斜した方向を引き上げ方向として育成されて
いるので、アイソレータ素子に加工する際の歩留まり及
び生産性が高い。また、晶癖を生じやすい｛０２１｝面
に近い面が側面に存在するので、その直径の変動が少な
いと共に、脈理はほとんど生じていない。
２．５゜傾斜した方向を引き上げ方向として育成されて
いるので、アイソレータ素子に加工する際の歩留まり及
び生産性が高い。また、晶癖を生じやすい｛０２１｝面
に近い面が側面に存在するので、その直径の変動が少な
いと共に、脈理はほとんど生じていない。
【００１２】本発明に係るα−ＢＢＯ（α−ＢａＢ
2Ｏ4）単結晶の製造方法は、ＢａＢ2Ｏ4の融液から引上
法により実質的に＜０１２＞方向を引き上げ方向として
単結晶を育成する工程を有することを特徴とする。
2Ｏ4）単結晶の製造方法は、ＢａＢ2Ｏ4の融液から引上
法により実質的に＜０１２＞方向を引き上げ方向として
単結晶を育成する工程を有することを特徴とする。
【００１３】本発明に係る他のα−ＢＢＯ（α−ＢａＢ
2Ｏ4）単結晶の製造方法は、ＢａＢ 2Ｏ4の融液から引上
法によりｃ軸から実質的に２２．５゜傾斜した方向を引
き上げ方向として単結晶を育成する工程を有することを
特徴とする。
2Ｏ4）単結晶の製造方法は、ＢａＢ 2Ｏ4の融液から引上
法によりｃ軸から実質的に２２．５゜傾斜した方向を引
き上げ方向として単結晶を育成する工程を有することを
特徴とする。
【００１４】本発明に係る光アイソレータは、ＢａＢ2
Ｏ4の融液から引上法によりｃ軸から実質的に２２．５
゜傾斜した方向を引き上げ方向として育成されたα−Ｂ
ａＢ2Ｏ4単結晶から形成された素子を有することを特徴
とする。
Ｏ4の融液から引上法によりｃ軸から実質的に２２．５
゜傾斜した方向を引き上げ方向として育成されたα−Ｂ
ａＢ2Ｏ4単結晶から形成された素子を有することを特徴
とする。
【００１５】本発明においては、ｃ軸から実質的に２
２．５゜傾斜した方向を引き上げ方向として育成された
α−ＢａＢ2Ｏ4単結晶から形成された素子を有するの
で、前述のように、その生産性が高い。
２．５゜傾斜した方向を引き上げ方向として育成された
α−ＢａＢ2Ｏ4単結晶から形成された素子を有するの
で、前述のように、その生産性が高い。
【００１６】本発明に係るプリズムは、ＢａＢ2Ｏ4の融
液から引上法により実質的に＜０１２＞方向を引き上げ
方向として育成されたα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶から形成さ
れた素子を有することを特徴とする。
液から引上法により実質的に＜０１２＞方向を引き上げ
方向として育成されたα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶から形成さ
れた素子を有することを特徴とする。
【００１７】本発明においては、実質的に＜０１２＞方
向を引き上げ方向として育成されたα−ＢａＢ2Ｏ4単結
晶から形成された素子を有するので、脈理がほとんど存
在しない。
向を引き上げ方向として育成されたα−ＢａＢ2Ｏ4単結
晶から形成された素子を有するので、脈理がほとんど存
在しない。
【００１８】なお、α−ＢａＢ2Ｏ4単結晶の＜０１２＞
方向には、［０１２］方向、［０−１２］方向、［０１
−２］方向、［０−１−２］方向、［１０２］方向、
［−１０２］方向、［１０−２］方向及び［−１０−
２］方向の８方向がある。
方向には、［０１２］方向、［０−１２］方向、［０１
−２］方向、［０−１−２］方向、［１０２］方向、
［−１０２］方向、［１０−２］方向及び［−１０−
２］方向の８方向がある。
【００１９】また、結晶学上［００１］方向と逆の方向
を表す場合には、「１」の上に「バー（−）」を付する
が、本願明細書ではこれを［００−１］と表す規則を都
合により採用することとする。
を表す場合には、「１」の上に「バー（−）」を付する
が、本願明細書ではこれを［００−１］と表す規則を都
合により採用することとする。
【００２０】
【発明の実施の形態】本願発明者等が前記課題を解決す
べく、鋭意実験研究を重ねた結果、＜０１２＞方向を実
質的な引き上げ方向としてα−ＢＢＯ単結晶を育成する
ことにより、直径の変動を著しく抑制して高品質の単結
晶を製造することができることを見い出した。
べく、鋭意実験研究を重ねた結果、＜０１２＞方向を実
質的な引き上げ方向としてα−ＢＢＯ単結晶を育成する
ことにより、直径の変動を著しく抑制して高品質の単結
晶を製造することができることを見い出した。
【００２１】以下、本発明の実施例方法に係るα−Ｂａ
Ｂ2Ｏ4単結晶の製造方法について、添付の図面を参照し
て具体的に説明する。図１は（１００）面における面方
位の関係を示す模式図である。
Ｂ2Ｏ4単結晶の製造方法について、添付の図面を参照し
て具体的に説明する。図１は（１００）面における面方
位の関係を示す模式図である。
【００２２】α−ＢａＢ2Ｏ4単結晶の光軸である［００
１］方向（ｃ軸）１及び［０１０］方向２を含む（１０
０）面内には、晶癖が生じやすい（０２１）面３が含ま
れている。更に、（１００）面内には、（０２１）面３
と等価な面である（０−２１）面４、（０２−１）面５
及び（０−２−１）面６も含まれている。そして、ｃ軸
１と［０１２］方向７とがなす角度は２０．３゜となっ
ている。
１］方向（ｃ軸）１及び［０１０］方向２を含む（１０
０）面内には、晶癖が生じやすい（０２１）面３が含ま
れている。更に、（１００）面内には、（０２１）面３
と等価な面である（０−２１）面４、（０２−１）面５
及び（０−２−１）面６も含まれている。そして、ｃ軸
１と［０１２］方向７とがなす角度は２０．３゜となっ
ている。
【００２３】図２は本発明の第１の実施例方法に係る単
結晶の製造方法を示す模式図である。本発明の第１の実
施例方法においては、長手方向が［０１２］方向７と一
致する種結晶８ａを使用する。そして、種結晶８ａの長
手方向を引き上げ方向としてＢａＢ2Ｏ4の組成を有する
融液から引上法によりα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶９ａを育成
する。
結晶の製造方法を示す模式図である。本発明の第１の実
施例方法においては、長手方向が［０１２］方向７と一
致する種結晶８ａを使用する。そして、種結晶８ａの長
手方向を引き上げ方向としてＢａＢ2Ｏ4の組成を有する
融液から引上法によりα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶９ａを育成
する。
【００２４】本実施例方法においては、種結晶８ａの長
手方向［０１２］が引き上げ方向となっているので、α
−ＢａＢ2Ｏ4単結晶９ａの側面に、（０−２１）面４及
び（０２−１）面５が出現する。つまり、（０−２１）
面４及び（０２−１）面５が引き上げ方向に対して平行
な面となる。このため、育成中のα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶
の直径の変動は小さく、育成界面の形状が安定する。従
って、単結晶の均質性が高いと共に、直径の変動による
脈理の発生確率が著しく低下する。
手方向［０１２］が引き上げ方向となっているので、α
−ＢａＢ2Ｏ4単結晶９ａの側面に、（０−２１）面４及
び（０２−１）面５が出現する。つまり、（０−２１）
面４及び（０２−１）面５が引き上げ方向に対して平行
な面となる。このため、育成中のα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶
の直径の変動は小さく、育成界面の形状が安定する。従
って、単結晶の均質性が高いと共に、直径の変動による
脈理の発生確率が著しく低下する。
【００２５】また、本実施例方法により製造されたα−
ＢａＢ2Ｏ4単結晶９ａには、上述のように脈理はほとん
ど生じていない。また、引き上げ法により育成されてい
るので、フラックス法のようなフラックスの混入はな
く、フラックス成分を原因とする光散乱体は単結晶９ａ
中には存在しない。このため、光散乱ロスは極めて小さ
い。図３は引き上げ法により育成されたα−ＢａＢ2Ｏ4
単結晶中を透過するレーザビームを示す模式図である。
Ｈｅ−Ｎｅレーザ２１から発光されたＨｅ−Ｎｅレーザ
ビーム２２にα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶９ａ中を透過させた
場合、α−ＢａＢ 2Ｏ4単結晶９ａ中には光散乱体が存在
しないので、Ｈｅ−Ｎｅレーザビーム２２は散乱されず
に透過する。また、破壊しきい値はフラックス法により
育成されたα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶と比して２０％程度高
い。
ＢａＢ2Ｏ4単結晶９ａには、上述のように脈理はほとん
ど生じていない。また、引き上げ法により育成されてい
るので、フラックス法のようなフラックスの混入はな
く、フラックス成分を原因とする光散乱体は単結晶９ａ
中には存在しない。このため、光散乱ロスは極めて小さ
い。図３は引き上げ法により育成されたα−ＢａＢ2Ｏ4
単結晶中を透過するレーザビームを示す模式図である。
Ｈｅ−Ｎｅレーザ２１から発光されたＨｅ−Ｎｅレーザ
ビーム２２にα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶９ａ中を透過させた
場合、α−ＢａＢ 2Ｏ4単結晶９ａ中には光散乱体が存在
しないので、Ｈｅ−Ｎｅレーザビーム２２は散乱されず
に透過する。また、破壊しきい値はフラックス法により
育成されたα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶と比して２０％程度高
い。
【００２６】なお、本実施例においては、［０１２］方
向を引き上げ方向としたが、［１０２］方向等を引き上
げ方向としても、同様の効果を得ることが可能である。
向を引き上げ方向としたが、［１０２］方向等を引き上
げ方向としても、同様の効果を得ることが可能である。
【００２７】次に、本発明の第２の実施例方法について
説明する。本発明の第２の実施例方法は、アイソレータ
素子の製造に好適である。通常、アイソレータ素子はｃ
軸から２２．５゜傾斜した方向に垂直な面が現れるよう
に加工されて使用される。図４は本発明の第２の実施例
方法に係る単結晶の製造方法を示す模式図である。本発
明の第２の実施例方法においては、長手方向がｃ軸１か
ら２２．５゜傾斜した方向と一致する種結晶８ｂを使用
する。そして、種結晶８ｂの長手方向を引き上げ方向と
してＢａＢ2Ｏ4の組成を有する融液から引上法によりα
−ＢａＢ2Ｏ4単結晶９ｂを育成する。
説明する。本発明の第２の実施例方法は、アイソレータ
素子の製造に好適である。通常、アイソレータ素子はｃ
軸から２２．５゜傾斜した方向に垂直な面が現れるよう
に加工されて使用される。図４は本発明の第２の実施例
方法に係る単結晶の製造方法を示す模式図である。本発
明の第２の実施例方法においては、長手方向がｃ軸１か
ら２２．５゜傾斜した方向と一致する種結晶８ｂを使用
する。そして、種結晶８ｂの長手方向を引き上げ方向と
してＢａＢ2Ｏ4の組成を有する融液から引上法によりα
−ＢａＢ2Ｏ4単結晶９ｂを育成する。
【００２８】本実施例方法においては、ｃ軸１から２
２．５゜傾斜した方向が引き上げ方向となっており、ｃ
軸１と［０１２］方向７とがなす角度２０．３゜との差
はわずか２．２゜であるので、α−ＢａＢ2Ｏ4単結晶９
ｂの側面に、（０−２１）面４又は（０２−１）面５に
近い面が出現する。このため、第１の実施例方法と同様
に、育成中のα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶の直径の変動は小さ
く、育成界面の形状が安定する。従って、単結晶の均質
性が高いと共に、直径の変動による脈理の発生確率が著
しく低下する。
２．５゜傾斜した方向が引き上げ方向となっており、ｃ
軸１と［０１２］方向７とがなす角度２０．３゜との差
はわずか２．２゜であるので、α−ＢａＢ2Ｏ4単結晶９
ｂの側面に、（０−２１）面４又は（０２−１）面５に
近い面が出現する。このため、第１の実施例方法と同様
に、育成中のα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶の直径の変動は小さ
く、育成界面の形状が安定する。従って、単結晶の均質
性が高いと共に、直径の変動による脈理の発生確率が著
しく低下する。
【００２９】また、α−ＢａＢ2Ｏ4単結晶９ｂからアイ
ソレータ素子を作製する場合、その歩留まりが高い。図
５はα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶９ｂからのアイソレータ素子
の作製を示す模式図である。α−ＢａＢ2Ｏ4単結晶９ｂ
からアイソレータ素子を作製する場合、先ず、α−Ｂａ
Ｂ2Ｏ4単結晶９ｂの側面を研磨することにより、光学研
磨面１０を側面に有する角柱状単結晶９ｃを形成する。
次いで、引き上げ方向に垂直な方向に角柱状単結晶９ｃ
を切断する。これにより、複数個のアイソレータ素子１
１が容易に作製できる。このとき、除去される部材は少
なくて済むので、歩留まり及び生産性が高い。
ソレータ素子を作製する場合、その歩留まりが高い。図
５はα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶９ｂからのアイソレータ素子
の作製を示す模式図である。α−ＢａＢ2Ｏ4単結晶９ｂ
からアイソレータ素子を作製する場合、先ず、α−Ｂａ
Ｂ2Ｏ4単結晶９ｂの側面を研磨することにより、光学研
磨面１０を側面に有する角柱状単結晶９ｃを形成する。
次いで、引き上げ方向に垂直な方向に角柱状単結晶９ｃ
を切断する。これにより、複数個のアイソレータ素子１
１が容易に作製できる。このとき、除去される部材は少
なくて済むので、歩留まり及び生産性が高い。
【００３０】また、本実施例方法により製造されたα−
ＢａＢ2Ｏ4単結晶９ｂにも、上述のように脈理はほとん
ど生じていない。また、引き上げ法により育成されてい
るので、フラックス法のようなフラックスの混入はな
く、フラックス成分を原因とする光散乱体はα−ＢａＢ
2Ｏ4単結晶９ｂ中には存在しない。このため、図３に示
す第１の実施例方法により製造されたα−ＢａＢ2Ｏ4単
結晶９ａと同様に、光散乱ロスは極めて小さい。また、
破壊しきい値はフラックス法により育成されたα−Ｂａ
Ｂ2Ｏ4単結晶と比して２０％程度高い。更に、上述のよ
うに、α−ＢａＢ 2Ｏ4単結晶９ｂはアイソレータ素子の
作製に極めて好適である。
ＢａＢ2Ｏ4単結晶９ｂにも、上述のように脈理はほとん
ど生じていない。また、引き上げ法により育成されてい
るので、フラックス法のようなフラックスの混入はな
く、フラックス成分を原因とする光散乱体はα−ＢａＢ
2Ｏ4単結晶９ｂ中には存在しない。このため、図３に示
す第１の実施例方法により製造されたα−ＢａＢ2Ｏ4単
結晶９ａと同様に、光散乱ロスは極めて小さい。また、
破壊しきい値はフラックス法により育成されたα−Ｂａ
Ｂ2Ｏ4単結晶と比して２０％程度高い。更に、上述のよ
うに、α−ＢａＢ 2Ｏ4単結晶９ｂはアイソレータ素子の
作製に極めて好適である。
【００３１】次に、本発明の第３の実施例に係る光アイ
ソレータについて説明する。本実施例に係る光アイソレ
ータには、例えば、前述の第２の実施例方法により製造
されたα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶を適当な形状に加工するこ
とにより作製されたアイソレータ素子が配設される。図
６は本発明の第３の実施例に係る光アイソレータを示す
模式図である。本実施例に係る光アイソレータ１４は光
ファイバ用であり、一対のアイソレータ素子１２ａ及び
１２ｂが使用されている。これらのアイソレータ素子１
２ａ及び１２ｂは、前述の実施例方法により製造された
α−ＢａＢ2Ｏ4単結晶を加工したものである。このと
き、アイソレータ素子１２ａとアイソレータ素子１２ｂ
との間には、ローテータ（回転子）としてＹＩＧ素子１
３が配置されている。
ソレータについて説明する。本実施例に係る光アイソレ
ータには、例えば、前述の第２の実施例方法により製造
されたα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶を適当な形状に加工するこ
とにより作製されたアイソレータ素子が配設される。図
６は本発明の第３の実施例に係る光アイソレータを示す
模式図である。本実施例に係る光アイソレータ１４は光
ファイバ用であり、一対のアイソレータ素子１２ａ及び
１２ｂが使用されている。これらのアイソレータ素子１
２ａ及び１２ｂは、前述の実施例方法により製造された
α−ＢａＢ2Ｏ4単結晶を加工したものである。このと
き、アイソレータ素子１２ａとアイソレータ素子１２ｂ
との間には、ローテータ（回転子）としてＹＩＧ素子１
３が配置されている。
【００３２】このように構成された本実施例の光アイソ
レータ１４においては、アイソレータ素子１２ａに入力
されたレーザ光線１５は、常光線１６ａと異常光線１６
ｂとに分離される。そして、ＹＩＧ素子１３を介してア
イソレータ素子１２ｂから出力される。また、このレー
ザ光線の戻り光は入射光軸と一致することはないので、
レーザ光線の光源に悪影響が及ぼされることはない。な
お、アイソレータ素子１２ａ及び１２ｂ中には光散乱体
が存在しないので、光散乱ロスは生じない。
レータ１４においては、アイソレータ素子１２ａに入力
されたレーザ光線１５は、常光線１６ａと異常光線１６
ｂとに分離される。そして、ＹＩＧ素子１３を介してア
イソレータ素子１２ｂから出力される。また、このレー
ザ光線の戻り光は入射光軸と一致することはないので、
レーザ光線の光源に悪影響が及ぼされることはない。な
お、アイソレータ素子１２ａ及び１２ｂ中には光散乱体
が存在しないので、光散乱ロスは生じない。
【００３３】また、本発明に係る光アイソレータは、光
ファイバ用に限定されるものではない。
ファイバ用に限定されるものではない。
【００３４】次に、本発明の第４の実施例に係るグラン
テーラープリズムについて説明する。本実施例に係るプ
リズムには、例えば、前述の第１の実施例方法により製
造されたα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶を適当な形状に加工する
ことにより作製されたプリズムが配設される。図７は本
発明の第４の実施例に係るグランテーラープリズムを示
す模式図である。本実施例に係るグランテーラープリズ
ム１７には、一対の二等辺三角柱状のプリズム１８ａ及
び１８ｂが使用されている。これらのプリズム１８ａ及
び１８ｂは、前述の実施例方法により製造されたα−Ｂ
ａＢ2Ｏ4単結晶を加工したものである。なお、プリズム
１８ａとプリズム１８ｂとは、例えば、相互に二等辺三
角形の斜辺に該当する面を対向して配置されている。
テーラープリズムについて説明する。本実施例に係るプ
リズムには、例えば、前述の第１の実施例方法により製
造されたα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶を適当な形状に加工する
ことにより作製されたプリズムが配設される。図７は本
発明の第４の実施例に係るグランテーラープリズムを示
す模式図である。本実施例に係るグランテーラープリズ
ム１７には、一対の二等辺三角柱状のプリズム１８ａ及
び１８ｂが使用されている。これらのプリズム１８ａ及
び１８ｂは、前述の実施例方法により製造されたα−Ｂ
ａＢ2Ｏ4単結晶を加工したものである。なお、プリズム
１８ａとプリズム１８ｂとは、例えば、相互に二等辺三
角形の斜辺に該当する面を対向して配置されている。
【００３５】このように構成された本実施例のグランテ
ーラープリズム１７においては、プリズム１８ａに入力
されたレーザ光線１９のｓ偏向２０ａはプリズム１８ａ
とプリズム１８ｂとの界面で反射される。一方、レーザ
光線１９のｐ偏向２０ｂは反射されることなく、グラン
テーラープリズム１７を透過する。そして、一対のプリ
ズム１８ａ及び１８ｂを回転させることにより、任意の
方位の偏向を得ることができる。なお、プリズム１８ａ
及び１８ｂ中には光散乱体が存在しないので、光散乱ロ
スは生じない。
ーラープリズム１７においては、プリズム１８ａに入力
されたレーザ光線１９のｓ偏向２０ａはプリズム１８ａ
とプリズム１８ｂとの界面で反射される。一方、レーザ
光線１９のｐ偏向２０ｂは反射されることなく、グラン
テーラープリズム１７を透過する。そして、一対のプリ
ズム１８ａ及び１８ｂを回転させることにより、任意の
方位の偏向を得ることができる。なお、プリズム１８ａ
及び１８ｂ中には光散乱体が存在しないので、光散乱ロ
スは生じない。
【００３６】また、本発明に係るプリズムは、グランテ
ーラープリズムに限定されるものではない。
ーラープリズムに限定されるものではない。
【００３７】
【実施例】以下、本発明の実施例について、その特許請
求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明す
る。
求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明す
る。
【００３８】先ず、高周波誘導加熱炉で直径が４０ｍｍ
の白金坩堝を加熱し、出発原料として化学沈殿法により
得られたＢａＢ2Ｏ4粉末をこの白金坩堝に約１６０ｇ充
填した。次いで、出発原料から得られたα−ＢａＢ2Ｏ4
単結晶のｃ軸及びａ軸をＸ線回折により特定した。そし
て、下記表１に示す方位を長手方向とする長さが４０ｍ
ｍ、直径が約５ｍｍの棒状種結晶を作製した。
の白金坩堝を加熱し、出発原料として化学沈殿法により
得られたＢａＢ2Ｏ4粉末をこの白金坩堝に約１６０ｇ充
填した。次いで、出発原料から得られたα−ＢａＢ2Ｏ4
単結晶のｃ軸及びａ軸をＸ線回折により特定した。そし
て、下記表１に示す方位を長手方向とする長さが４０ｍ
ｍ、直径が約５ｍｍの棒状種結晶を作製した。
【００３９】
【表１】
【００４０】次に、各実施例１及び２並びに比較例３の
種結晶の表面に存在する加工歪みを除去するために１０
０℃の燐酸で約３分間エッチングした。そして、エッチ
ングされた種結晶を融解したＢａＢ2Ｏ4組成融液に接触
させ２ｍｍ／時の引き上げ速度でα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶
の育成を開始し、約２５時間経過後に終了した。
種結晶の表面に存在する加工歪みを除去するために１０
０℃の燐酸で約３分間エッチングした。そして、エッチ
ングされた種結晶を融解したＢａＢ2Ｏ4組成融液に接触
させ２ｍｍ／時の引き上げ速度でα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶
の育成を開始し、約２５時間経過後に終了した。
【００４１】一方、比較例４に関しては、フラックス法
によりα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶を育成した。
によりα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶を育成した。
【００４２】この結果、実施例１においては、長さが５
０ｍｍ、直径が約１５ｍｍで、図２に示す単結晶９ａと
同様に、側面に（０２−１）面及び（０−２１）面を有
するα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶が得られた。また、実施例２
においては、図４に示すα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶９ｂと同
様に、実施例１に近似した形状のα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶
が得られた。
０ｍｍ、直径が約１５ｍｍで、図２に示す単結晶９ａと
同様に、側面に（０２−１）面及び（０−２１）面を有
するα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶が得られた。また、実施例２
においては、図４に示すα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶９ｂと同
様に、実施例１に近似した形状のα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶
が得られた。
【００４３】そして、これらのα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶の
品質を脈理計で調査した結果、脈理は観察されなかっ
た。また、出力が５ｍＶの無偏向Ｈｅ−Ｎｅレーザ光線
を透過させたところ、α−ＢａＢ2Ｏ4単結晶中に散乱光
は観察されなかった。
品質を脈理計で調査した結果、脈理は観察されなかっ
た。また、出力が５ｍＶの無偏向Ｈｅ−Ｎｅレーザ光線
を透過させたところ、α−ＢａＢ2Ｏ4単結晶中に散乱光
は観察されなかった。
【００４４】更に、屈折率の均質性は１０-6／ｃｍ以内
であった。更にまた、紫外光のレーザ破壊しきい値を測
定した結果、２６６ｎｍの波長で１０ｎｓ、１０Ｈｚの
パルス光の測定では５ＧＷ／ｃｍ2であった。
であった。更にまた、紫外光のレーザ破壊しきい値を測
定した結果、２６６ｎｍの波長で１０ｎｓ、１０Ｈｚの
パルス光の測定では５ＧＷ／ｃｍ2であった。
【００４５】次いで、図６又は図７に示す素子を実施例
１及び２のα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶から作製し光散乱ロス
を調査した。この結果、光散乱ロスがない良好な素子特
性が得られていた。
１及び２のα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶から作製し光散乱ロス
を調査した。この結果、光散乱ロスがない良好な素子特
性が得られていた。
【００４６】一方、比較例３においては、直径の変動が
大きかった。図８は比較例３に係るα−ＢａＢ2Ｏ4単結
晶を示す模式図である。比較例３で使用した種結晶３１
の長手方向はｃ軸１と一致しているので、得られたα−
ＢａＢ2Ｏ4単結晶３２の側面には（０２１）面３と等価
な多数の面が出現した。このため、直径の変動が大きか
った。また、α−ＢａＢ2Ｏ4単結晶の品質を調査した結
果、直径が変動している部分に脈理が発生していた。更
に、α−ＢａＢ2Ｏ4単結晶内部に歪みが残留していたた
め、素子に加工する際にクラックが発生する虞がある。
また、屈折率の均質性は品質が劣る部分において１０-4
／ｃｍであった。
大きかった。図８は比較例３に係るα−ＢａＢ2Ｏ4単結
晶を示す模式図である。比較例３で使用した種結晶３１
の長手方向はｃ軸１と一致しているので、得られたα−
ＢａＢ2Ｏ4単結晶３２の側面には（０２１）面３と等価
な多数の面が出現した。このため、直径の変動が大きか
った。また、α−ＢａＢ2Ｏ4単結晶の品質を調査した結
果、直径が変動している部分に脈理が発生していた。更
に、α−ＢａＢ2Ｏ4単結晶内部に歪みが残留していたた
め、素子に加工する際にクラックが発生する虞がある。
また、屈折率の均質性は品質が劣る部分において１０-4
／ｃｍであった。
【００４７】比較例４においては、α−ＢａＢ2Ｏ4単結
晶中にフラックスが存在していた。図９は比較例４に係
るα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶中を透過するレーザビームを示
す模式図である。Ｈｅ−Ｎｅレーザ３４から発光された
出力が１４．１ｍＷのＨｅ−Ｎｅレーザビーム３５に比
較例４に係るα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶３６中を透過させた
だけでも、α−ＢａＢ2Ｏ4単結晶３６中にフラックス成
分による光散乱体が存在しているので、散乱光３７が肉
眼でも容易に観測することができた。また、破壊しきい
値は波長２６６ｎｍで４ＧＷ／ｃｍ2となった。この値
は、引き上げ法により育成された実施例１及び２のα−
ＢａＢ2Ｏ4単結晶より２０％程度低いものである。
晶中にフラックスが存在していた。図９は比較例４に係
るα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶中を透過するレーザビームを示
す模式図である。Ｈｅ−Ｎｅレーザ３４から発光された
出力が１４．１ｍＷのＨｅ−Ｎｅレーザビーム３５に比
較例４に係るα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶３６中を透過させた
だけでも、α−ＢａＢ2Ｏ4単結晶３６中にフラックス成
分による光散乱体が存在しているので、散乱光３７が肉
眼でも容易に観測することができた。また、破壊しきい
値は波長２６６ｎｍで４ＧＷ／ｃｍ2となった。この値
は、引き上げ法により育成された実施例１及び２のα−
ＢａＢ2Ｏ4単結晶より２０％程度低いものである。
【００４８】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明方法によれ
ば、結晶径の変動並びに脈理及び光散乱体の発生を抑制
し、高品質で光破壊しきい値を有するα−ＢａＢ2Ｏ4単
結晶を製造することができる。また、引き上げ方向をｃ
軸から実質的に２２．５゜傾斜した方向とした場合に
は、アイソレータ素子を製造する際の歩留まり及び生産
性を向上させることができる。そして、このように製造
されたα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶は光学素子に好適であり、
高信頼性のアイソレータ、偏向子及びプリズム等を低価
格で提供することも可能となる。特に、高出力紫外光用
の偏向子に極めて好適である。
ば、結晶径の変動並びに脈理及び光散乱体の発生を抑制
し、高品質で光破壊しきい値を有するα−ＢａＢ2Ｏ4単
結晶を製造することができる。また、引き上げ方向をｃ
軸から実質的に２２．５゜傾斜した方向とした場合に
は、アイソレータ素子を製造する際の歩留まり及び生産
性を向上させることができる。そして、このように製造
されたα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶は光学素子に好適であり、
高信頼性のアイソレータ、偏向子及びプリズム等を低価
格で提供することも可能となる。特に、高出力紫外光用
の偏向子に極めて好適である。
【図１】（１００）面における面方位の関係を示す模式
図である。
図である。
【図２】本発明の第１の実施例方法に係る単結晶の製造
方法を示す模式図である。
方法を示す模式図である。
【図３】引き上げ法により育成されたα−ＢａＢ2Ｏ4単
結晶中を透過するレーザビームを示す模式図である。
結晶中を透過するレーザビームを示す模式図である。
【図４】本発明の第２の実施例方法に係る単結晶の製造
方法を示す模式図である。
方法を示す模式図である。
【図５】α−ＢａＢ2Ｏ4単結晶９ｂからのアイソレータ
素子の作製を示す模式図である。
素子の作製を示す模式図である。
【図６】本発明の第３の実施例に係る光アイソレータを
示す模式図である。
示す模式図である。
【図７】本発明の第４の実施例に係るグランテーラープ
リズムを示す模式図である。
リズムを示す模式図である。
【図８】比較例３に係るα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶を示す模
式図である。
式図である。
【図９】比較例４に係るα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶中を透過
するレーザビームを示す模式図である。
するレーザビームを示す模式図である。
１；［００１］方向（ｃ軸） ２；［０１０］方向 ３；（０２１）面 ４；（０−２１）面 ５；（０２−１）面 ６；（０−２−１）面 ７；［０１２］方向 ８ａ、８ｂ、３１；種結晶 ９ａ、９ｂ、３２、３６；α−ＢａＢ2Ｏ4単結晶 ９ｃ；角柱状単結晶 １０；光学研磨面 １１、１２ａ、１２ｂ；アイソレータ素子 １３；ＹＩＧ素子 １４；光アイソレータ １５、１９；レーザ光線 １６ａ；常光線 １６ｂ；異常光線 １７；グランテーラープリズム １８ａ、１８ｂ；プリズム ２０ａ；ｓ偏向 ２０ｂ；ｐ偏向 ２１、３４；Ｈｅ−Ｎｅレーザ ２２、３５；Ｈｅ−Ｎｅレーザビーム ３７；散乱光
フロントページの続き (56)参考文献 Ｐｏｌｇａｒ Ｋ．ｅｔ ａｌ．，" Ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔ ｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａｌｐｈａ −ａｎｄ ｂｅｔａ−ｂａｒｉｕｍ ｍ ｅｔａｂｏｒａｔｅ ｓｉｎｇｌｅ ｃ ｒｙｓｔａｌｓ，”Ｃｒｙｓｔ．Ｐｒｏ ｐ．，36−38（Ｃｒｙｓｔ．Ｇｒｏｗｔ ｈ，Ｐｔ．２），1991，ｐｐ．209−215 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00 G02B 27/28 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (6)
- 【請求項１】 ＢａＢ2Ｏ4の融液から引上法により実質
的に＜０１２＞方向を引き上げ方向として育成されたこ
とを特徴とするα−ＢＢＯ単結晶。 - 【請求項２】 ＢａＢ2Ｏ4の融液から引上法によりｃ軸
から実質的に２２．５゜傾斜した方向を引き上げ方向と
して育成されたことを特徴とするα−ＢＢＯ単結晶。 - 【請求項３】 ＢａＢ2Ｏ4の融液から引上法により実質
的に＜０１２＞方向を引き上げ方向として単結晶を育成
する工程を有することを特徴とするα−ＢＢＯ単結晶の
製造方法。 - 【請求項４】 ＢａＢ2Ｏ4の融液から引上法によりｃ軸
から実質的に２２．５゜傾斜した方向を引き上げ方向と
して単結晶を育成する工程を有することを特徴とするα
−ＢＢＯ単結晶の製造方法。 - 【請求項５】 ＢａＢ2Ｏ4の融液から引上法によりｃ軸
から実質的に２２．５゜傾斜した方向を引き上げ方向と
して育成されたα−ＢａＢ2Ｏ4単結晶から形成された素
子を有することを特徴とする光アイソレータ。 - 【請求項６】 ＢａＢ2Ｏ4の融液から引上法により実質
的に＜０１２＞方向を引き上げ方向として育成されたα
−ＢａＢ2Ｏ4単結晶から形成された素子を有することを
特徴とするプリズム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17916798A JP2933082B1 (ja) | 1998-06-25 | 1998-06-25 | α−ＢＢＯ単結晶、その製造方法、光アイソレータ及びプリズム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17916798A JP2933082B1 (ja) | 1998-06-25 | 1998-06-25 | α−ＢＢＯ単結晶、その製造方法、光アイソレータ及びプリズム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2933082B1 true JP2933082B1 (ja) | 1999-08-09 |
| JP2000007491A JP2000007491A (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=16061119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17916798A Expired - Fee Related JP2933082B1 (ja) | 1998-06-25 | 1998-06-25 | α−ＢＢＯ単結晶、その製造方法、光アイソレータ及びプリズム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2933082B1 (ja) |
-
1998
- 1998-06-25 JP JP17916798A patent/JP2933082B1/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｐｏｌｇａｒ Ｋ．ｅｔ ａｌ．，"Ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａｌｐｈａ−ａｎｄ ｂｅｔａ−ｂａｒｉｕｍ ｍｅｔａｂｏｒａｔｅ ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌｓ，"Ｃｒｙｓｔ．Ｐｒｏｐ．，３６−３８（Ｃｒｙｓｔ．Ｇｒｏｗｔｈ，Ｐｔ．２），１９９１，ｐｐ．２０９−２１５ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000007491A (ja) | 2000-01-11 |
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