JP3178577B2 - 四価クロムイオン添加酸化物単結晶光ファイバの製造方法 - Google Patents
四価クロムイオン添加酸化物単結晶光ファイバの製造方法Info
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- JP3178577B2 JP3178577B2 JP19967694A JP19967694A JP3178577B2 JP 3178577 B2 JP3178577 B2 JP 3178577B2 JP 19967694 A JP19967694 A JP 19967694A JP 19967694 A JP19967694 A JP 19967694A JP 3178577 B2 JP3178577 B2 JP 3178577B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ装置等に用いら
れる四価クロムイオン（以下、Ｃｒ4+と略記する）添加
酸化物単結晶光ファイバの製造方法に関するものであ
る。
れる四価クロムイオン（以下、Ｃｒ4+と略記する）添加
酸化物単結晶光ファイバの製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】母材の一端を加熱溶融しながら種結晶を
用いてＣｒ4+添加酸化物単結晶光ファイバを育成する従
来の製造方法においては、母材として、図４に示すよう
なクロム（Ｃｒ）と電荷補償体を含む酸化物の多結晶セ
ラミックス１を用いていた。
用いてＣｒ4+添加酸化物単結晶光ファイバを育成する従
来の製造方法においては、母材として、図４に示すよう
なクロム（Ｃｒ）と電荷補償体を含む酸化物の多結晶セ
ラミックス１を用いていた。
【０００３】この従来の製造方法でＣｒ，Ｃａ添加イッ
トリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｃｒ，Ｃａ：Ｙ
3 Ａｌ5 Ｏ12( Ｃｒ，Ｃａ：ＹＡＧ) ）光ファイバを作
製した例が報告されている（Ｂｒｉａｎ Ｍ． Ｔｉｓ
ｓｕｅ ｅｔ ａｌ， Ｊ．Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．
７０( ７) ， ｐ．３７７５( １９９１) ）。この場
合、酸化イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ）、酸化アルミニウム
（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸化クロム（Ｃｒ2 Ｏ3 ）、酸化カル
シウム（ＣａＯ）を適当量混ぜて焼結したセラミックス
を切り取って母材に用いている。
トリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｃｒ，Ｃａ：Ｙ
3 Ａｌ5 Ｏ12( Ｃｒ，Ｃａ：ＹＡＧ) ）光ファイバを作
製した例が報告されている（Ｂｒｉａｎ Ｍ． Ｔｉｓ
ｓｕｅ ｅｔ ａｌ， Ｊ．Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．
７０( ７) ， ｐ．３７７５( １９９１) ）。この場
合、酸化イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ）、酸化アルミニウム
（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸化クロム（Ｃｒ2 Ｏ3 ）、酸化カル
シウム（ＣａＯ）を適当量混ぜて焼結したセラミックス
を切り取って母材に用いている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記従来のＣｒ4+添加
酸化物単結晶光ファイバの製造方法においては、母材の
セラミックスに気孔が存在するため、作製結晶に気泡が
含まれることがあり、光学的品質に問題が生じている。
酸化物単結晶光ファイバの製造方法においては、母材の
セラミックスに気孔が存在するため、作製結晶に気泡が
含まれることがあり、光学的品質に問題が生じている。
【０００５】本発明の課題は、作製結晶に気泡の入る問
題点を解決した四価クロムイオン添加酸化物単結晶光フ
ァイバの製造方法を提供することにある。
題点を解決した四価クロムイオン添加酸化物単結晶光フ
ァイバの製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、添加すべき元
素が含まれていない棒状の酸化物単結晶の側面に、酸化
カルシウム（ＣａＯ）もしくは酸化マグネシウム（Ｍｇ
Ｏ）もしくは酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）等の電荷補
償体のいずれかの一つ以上を蒸着し、該蒸着表面にさら
に酸化クロム（Ｃｒ2 Ｏ3 ）を蒸着して、母材を作製
し、この母材の一端を加熱溶融しながら種結晶を用いて
単結晶光ファイバを育成することを特徴とするものであ
る。
素が含まれていない棒状の酸化物単結晶の側面に、酸化
カルシウム（ＣａＯ）もしくは酸化マグネシウム（Ｍｇ
Ｏ）もしくは酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）等の電荷補
償体のいずれかの一つ以上を蒸着し、該蒸着表面にさら
に酸化クロム（Ｃｒ2 Ｏ3 ）を蒸着して、母材を作製
し、この母材の一端を加熱溶融しながら種結晶を用いて
単結晶光ファイバを育成することを特徴とするものであ
る。
【０００７】
【作用】母材としてセラミックスではなく、側面に電荷
補償体とＣｒ2 Ｏ3 を蒸着した気泡を単結晶を母材とし
て用いるため、気泡を含まないＣｒ4+添加酸化物単結晶
光ファイバを作製することができる。すなわち、単結晶
には構造の上から気泡が含まれることがないので、この
ような単結晶を母材として光ファイバを作製すれば、気
泡を含まない光ファイバを得ることができる。
補償体とＣｒ2 Ｏ3 を蒸着した気泡を単結晶を母材とし
て用いるため、気泡を含まないＣｒ4+添加酸化物単結晶
光ファイバを作製することができる。すなわち、単結晶
には構造の上から気泡が含まれることがないので、この
ような単結晶を母材として光ファイバを作製すれば、気
泡を含まない光ファイバを得ることができる。
【０００８】
【実施例】本発明によるＣｒ4+添加酸化物単結晶光ファ
イバの製造方法の概念を、模式的に図１と図２に示す。
また、図３に本実施例の工程を説明したフローチャート
を示した。
イバの製造方法の概念を、模式的に図１と図２に示す。
また、図３に本実施例の工程を説明したフローチャート
を示した。
【０００９】図１（ａ）（ｂ）には、結晶成長の原料と
なる母材の構造を示した。（ａ）図はこの母材の横断面
構造図であり、（ｂ）図は同母材の側面図である。電荷
補償体であるＣａＯの蒸着層１２とＣｒ2 Ｏ3 の蒸着層
１３は、添加すべき元素が含まれていないＹＡＧの円柱
１１の表面に電子ビーム蒸着することにより形成した。
これら蒸着層１２、１３はＹＡＧ円柱（外径７００μ
ｍ）１１の表面にほぼ均等厚に形成され、層圧は蒸着層
１２が約０．３μｍ、蒸着層１３が約０．５μｍであ
る。
なる母材の構造を示した。（ａ）図はこの母材の横断面
構造図であり、（ｂ）図は同母材の側面図である。電荷
補償体であるＣａＯの蒸着層１２とＣｒ2 Ｏ3 の蒸着層
１３は、添加すべき元素が含まれていないＹＡＧの円柱
１１の表面に電子ビーム蒸着することにより形成した。
これら蒸着層１２、１３はＹＡＧ円柱（外径７００μ
ｍ）１１の表面にほぼ均等厚に形成され、層圧は蒸着層
１２が約０．３μｍ、蒸着層１３が約０．５μｍであ
る。
【００１０】図２には、溶融部からの結晶育成の概要を
示した。母材の上端はＣＯ2 レーザ光１７により加熱溶
融される。この際、溶融部１４では、ＹＡＧ円柱１１の
成分と蒸着層１２、１３の成分が液体の状態で混合され
る。ＣａＯは高温において昇華しやすいが、Ｃｒ2 Ｏ3
の蒸着層１３に覆われているため、昇華は抑制され、効
果的に溶融部１４に取り込まれる。この際、特に気泡が
発生することもない。種結晶１６を溶融部１４に接触さ
せ、種結晶１６を上方に移動すると、溶融部１４から単
結晶光ファイバ１５が育成される。この際、単結晶光フ
ァイバ１５の結晶方位は、種結晶１６の結晶方位と同一
であり、単結晶光ファイバ１５の組成は、ＹＡＧ円柱１
１の組成に蒸着層１２、１３の組成が加えられた組成で
あるから、Ｃａ，Ｃｒ：Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12である。本実施
例では、直径約３２０μｍの単結晶ファイバを作製し
た。本単結晶光ファイバには、気泡の混入は全く見られ
ず、光学的均一性は優良であった。これは、原材料であ
る前記母材に気泡は内在されておらず、単結晶光ファイ
バ１５の引き上げ育成時にも気泡が発生することがない
からである。また、波長１．３５μｍから１．５５μｍ
におけるレーザ発振、光増幅特性は従来の結晶に比べ大
幅に向上した。
示した。母材の上端はＣＯ2 レーザ光１７により加熱溶
融される。この際、溶融部１４では、ＹＡＧ円柱１１の
成分と蒸着層１２、１３の成分が液体の状態で混合され
る。ＣａＯは高温において昇華しやすいが、Ｃｒ2 Ｏ3
の蒸着層１３に覆われているため、昇華は抑制され、効
果的に溶融部１４に取り込まれる。この際、特に気泡が
発生することもない。種結晶１６を溶融部１４に接触さ
せ、種結晶１６を上方に移動すると、溶融部１４から単
結晶光ファイバ１５が育成される。この際、単結晶光フ
ァイバ１５の結晶方位は、種結晶１６の結晶方位と同一
であり、単結晶光ファイバ１５の組成は、ＹＡＧ円柱１
１の組成に蒸着層１２、１３の組成が加えられた組成で
あるから、Ｃａ，Ｃｒ：Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12である。本実施
例では、直径約３２０μｍの単結晶ファイバを作製し
た。本単結晶光ファイバには、気泡の混入は全く見られ
ず、光学的均一性は優良であった。これは、原材料であ
る前記母材に気泡は内在されておらず、単結晶光ファイ
バ１５の引き上げ育成時にも気泡が発生することがない
からである。また、波長１．３５μｍから１．５５μｍ
におけるレーザ発振、光増幅特性は従来の結晶に比べ大
幅に向上した。
【００１１】なお、本実施例においては電荷補償体とし
てＣａＯを用いたが、ＣａＯの替わりに同じ周期律表の
ＩＩａ族であるＭｇとＳｒの酸化物であるＭｇＯとＳｒ
Ｏを用いても良く、これらは単独に用いても、混合して
用いても良い。
てＣａＯを用いたが、ＣａＯの替わりに同じ周期律表の
ＩＩａ族であるＭｇとＳｒの酸化物であるＭｇＯとＳｒ
Ｏを用いても良く、これらは単独に用いても、混合して
用いても良い。
【００１２】この他にも、Ｃｒ4+添加イットリウム・ス
カンジウム・アルミニウム・ガーネット（Ｙ3 ＳｃX Ａ
15−X Ｏ12）単結晶光ファイバ、Ｃｒ4+添加イットリウ
ム・ガリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｙ3 ＧａX
Ａ15−X Ｏ12）単結晶光ファイバ、Ｃｒ4+添加Ｌｕ3 Ａ
ｌ5 Ｏ12単結晶光ファイバも同様な方法で作製すること
ができた。また、本発明の製造方法が、ここに挙げた以
外のＣｒ4+添加酸化物単結晶光ファイバの製造にも適用
できることはもちろんである。
カンジウム・アルミニウム・ガーネット（Ｙ3 ＳｃX Ａ
15−X Ｏ12）単結晶光ファイバ、Ｃｒ4+添加イットリウ
ム・ガリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｙ3 ＧａX
Ａ15−X Ｏ12）単結晶光ファイバ、Ｃｒ4+添加Ｌｕ3 Ａ
ｌ5 Ｏ12単結晶光ファイバも同様な方法で作製すること
ができた。また、本発明の製造方法が、ここに挙げた以
外のＣｒ4+添加酸化物単結晶光ファイバの製造にも適用
できることはもちろんである。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のＣｒ4+添
加酸化物単結晶光ファイバの製造方法によると、Ｃｒ2
Ｏ3 と電荷補償体の蒸着層を持つ単結晶を母材として用
いたため、作製したＣｒ4+添加酸化物単結晶光ファイバ
に気泡が含まれず、光学的均質性が良かった。
加酸化物単結晶光ファイバの製造方法によると、Ｃｒ2
Ｏ3 と電荷補償体の蒸着層を持つ単結晶を母材として用
いたため、作製したＣｒ4+添加酸化物単結晶光ファイバ
に気泡が含まれず、光学的均質性が良かった。
【図１】本発明によるＣｒ4+添加酸化物単結晶光ファイ
バの製造方法に用いる母材の構造を示すもので、（ａ）
は横断面構成図、（ｂ）は側面図である。
バの製造方法に用いる母材の構造を示すもので、（ａ）
は横断面構成図、（ｂ）は側面図である。
【図２】前記母材を溶融し、その溶融部から単結晶光フ
ァイバを引き上げ育成する過程を示す側面構成図であ
る。
ァイバを引き上げ育成する過程を示す側面構成図であ
る。
【図３】Ｃｒ4+添加酸化物単結晶光ファイバの製造工程
を示すフローチャートである。
を示すフローチャートである。
【図４】従来のＣｒ4+添加酸化物単結晶光ファイバの製
造に用いられていたセラミックス母材を示す斜視図であ
る。
造に用いられていたセラミックス母材を示す斜視図であ
る。
１ クロムと電荷補償体を含む酸化物の多結晶セラミッ
クス母材 １１ 添加すべき元素が含まれていないＹＡＧの円柱 １２ 電荷補償体ＣａＯの蒸着層 １３ Ｃｒ2 Ｏ3 の蒸着層 １４ 溶融部 １５ Ｃａ，Ｃｒ：ＹＡＧ単結晶光ファイバ １６ 種結晶 １７ 加熱用レーザー光
クス母材 １１ 添加すべき元素が含まれていないＹＡＧの円柱 １２ 電荷補償体ＣａＯの蒸着層 １３ Ｃｒ2 Ｏ3 の蒸着層 １４ 溶融部 １５ Ｃａ，Ｃｒ：ＹＡＧ単結晶光ファイバ １６ 種結晶 １７ 加熱用レーザー光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 祐三 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 長沼 和則 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−149505（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−238303（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−253036（ＪＰ，Ａ) Ｊ．ＡＰＰＬ．ＰＨＹＳ．，ＶＯＬ. 70（７）（1991），3775−3777 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａ ｌ Ｇｒｏｗｔｈ，ＶＯＬ．183 （1998），614−621 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C30B 28/00 - 35/00 G02B 6/00 - 6/54 G02F 1/00 - 1/125 G02F 1/29 - 7/00 H01S 3/00 - 3/30
Claims (2)
- 【請求項１】 添加すべき元素が含まれていない棒状の
酸化物単結晶の外側面に電荷補償体を蒸着し、該電荷補
償体の蒸着表面にさらに酸化クロム（Ｃｒ2Ｏ3 ）を蒸
着して、母材を得る工程と、 前記母材の一端を加熱溶融しながら種結晶を用いて単結
晶光ファイバを育成する工程と、を含むことを特徴とす
る四価クロムイオン添加酸化物単結晶光ファイバの製造
方法。 - 【請求項２】 前記電荷補償体が、酸化カルシウム（Ｃ
ａＯ）もしくは酸化マグネシウム（ＭｇＯ）もしくは酸
化ストロンチウム（ＳｒＯ）のいずれかの一つ以上から
構成されることを特徴とする請求項１に記載の四価クロ
ムイオン添加酸化物単結晶光ファイバの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19967694A JP3178577B2 (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 四価クロムイオン添加酸化物単結晶光ファイバの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19967694A JP3178577B2 (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 四価クロムイオン添加酸化物単結晶光ファイバの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0862435A JPH0862435A (ja) | 1996-03-08 |
| JP3178577B2 true JP3178577B2 (ja) | 2001-06-18 |
Family
ID=16411767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19967694A Expired - Lifetime JP3178577B2 (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 四価クロムイオン添加酸化物単結晶光ファイバの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3178577B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100319739B1 (ko) * | 1998-11-19 | 2002-02-19 | 오길록 | 적외선파장대형광방출의효율을향상시키기위한크롬이온및이터븀이온함유복합광재료및이의사용방법 |
| JP6307039B2 (ja) * | 2015-04-13 | 2018-04-04 | 日本電信電話株式会社 | 四価クロムイオン添加イットリウム・アルミニウム・ガーネット単結晶ファイバの製造方法 |
| JP6401654B2 (ja) * | 2015-04-17 | 2018-10-10 | 日本電信電話株式会社 | イットリウム・アルミニウム・ガーネット単結晶ファイバ導波路およびレーザ |
| JP6502285B2 (ja) * | 2016-04-28 | 2019-04-17 | 日本電信電話株式会社 | 単結晶ファイバの製造方法 |
-
1994
- 1994-08-24 JP JP19967694A patent/JP3178577B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Ｊ．ＡＰＰＬ．ＰＨＹＳ．，ＶＯＬ．７０（７）（１９９１），３７７５−３７７７ |
| Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ，ＶＯＬ．１８３（１９９８），６１４−６２１ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0862435A (ja) | 1996-03-08 |
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