JP3412714B2 - 固体レーザ用結晶材料 - Google Patents

固体レーザ用結晶材料

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JP3412714B2
JP3412714B2 JP21532394A JP21532394A JP3412714B2 JP 3412714 B2 JP3412714 B2 JP 3412714B2 JP 21532394 A JP21532394 A JP 21532394A JP 21532394 A JP21532394 A JP 21532394A JP 3412714 B2 JP3412714 B2 JP 3412714B2
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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、肉眼で直視しても網膜
に損傷を与えない波長域の光を発振する固体レーザ用結
晶材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、１．５μｍ〜４．５μｍ近辺で発
振するアイ・セーフ固体レーザが注目を集めている。こ
れは、挟線幅かつ位相の揃ったレーザ光の産業的利用価
値を保ちつつ、水の吸収が大きいために人間の眼および
皮膚に対する障害を回避できることによる。応用分野
は、今のところ、レーザレーダやレーザメス等に限定さ
れてはいるものの、安全性の観点から将来的には家庭向
けの光信号の担い手として活用されることも考えられ
る。
【０００３】現在、レーザレーダやレーザメスへの応用
に向けて各種アイ・セーフ固体レーザの開発が行なわれ
つつあるが、これらはそのほとんどが希土類イオンの蛍
光を利用したものである。希土類イオンの蛍光を利用す
る固体レーザにおいては、希土類イオンを励起するため
の外部光源が不可欠である。外部励起光源としては、高
出力で発振波長が安定でなおかつ長寿命で低価格・小型
の素子が望ましい。しかしながら、現状においては外部
励起用光源として用いられているのは、極く一部の波長
域にＧａＡｌＡｓ ＬＤが用いられているのを除いてＸ
ｅフラッシュランプ、Ａｒガスレーザ、Ｔｉサファイア
レーザそしてＮｄ：ＹＡｌＯ3レーザである。このた
め、ほとんどの場合レーザ全体が極めて大型になるとい
う問題がある。そしてシステムが非常に高価なものにな
ることも問題として挙げられる。
【０００４】本発明に係わる１．５〜１．７μｍ波長域
の光を放出する希土類元素としては、エルビウムがあ
る。エルビウムイオンの4Ｉ13/2準位から4Ｉ15/2準位へ
の遷移の際に、母体結晶の性質に応じてこれらの波長域
の光を蛍光として発する。このような発振を実現するに
は、エルビウムイオンを一旦4Ｉ11/2準位にしたうえで4
Ｉ13/2準位への非発光遷移を経て発光させる必要があ
る。4Ｉ11/2準位に基底準位から励起するには、およそ
１．００μｍの波長の光が必要である。しかし、そのよ
うな波長の光を必要な強度で供給できる光源は、例えば
Ｖ：ＭｇＦ2固体レーザや特殊な歪み超格子ＬＤ等では
原理的に可能ではあるものの、容易には入手できない。
また、4Ｉ11/2準位よりも上にある準位に一旦励起し
て、そこから段階的に非発光遷移で4Ｉ13/2準位まで持
ってくることは一応可能ではあるが、当然のことながら
完全に非発光ではなくかつ発熱も伴うので最終的な１．
５〜１．７μｍ波長域の発光効率は下がる。
【０００５】また本発明に係わる２．０〜２．２μｍ波
長域の光を放出する希土類元素としては、ホルミウムが
ある。ホルミウムイオンの5Ｉ7準位から5Ｉ8準位への遷
移の際に、母体結晶の性質に応じてこれらの波長域の光
を蛍光として発する。このような発振を実現するには、
ホルミウムイオンを一旦5Ｉ6準位にしたうえで5Ｉ7準位
への非発光遷移を経て発光させる必要がある。5Ｉ6準位
に基底準位から励起するには、およそ１．１５μｍの波
長の光が必要である。しかし、そのような波長の光を必
要な強度で供給できる光源は、例えばＶ：ＭｇＦ2固体
レーザや特殊な歪み超格子ＬＤ等では原理的に可能では
あるものの、容易には入手できない。また、5Ｉ6準位よ
りも上にある準位に一旦励起して、そこから段階的に非
発光遷移で5Ｉ7準位まで持ってくることは一応可能では
あるが、当然のことながら完全に非発光ではなくかつ発
熱も伴うので最終的な２．０〜２．２μｍ波長域の発光
効率は下がる。
【０００６】さらに本発明に係わる１．８〜２．１μｍ
波長域の光を放出する希土類元素としては、ツリウムが
ある。ツリウムイオンの3Ｈ4準位から3Ｈ6準位への遷移
の際に、母体結晶の性質に応じてこれらの波長域の光を
蛍光として発する。このような発振を実現するには、ツ
リウムイオンを一旦3Ｈ5準位にしたうえで3Ｈ4準位への
非発光遷移を経て発光させる必要がある。3Ｈ5準位に基
底準位から励起するには、およそ１．２０μｍの波長の
光が必要である。しかし、そのような波長の光を必要な
強度で供給できる光源は、例えばＶ：ＭｇＦ2固体レー
ザや特殊な歪み超格子ＬＤ等では原理的に可能ではある
ものの、容易には入手できない。また、3Ｈ5準位よりも
上にある準位に一旦励起して、そこから段階的に非発光
遷移で3Ｈ4準位まで持ってくることは一応可能ではある
が、当然のことながら完全に非発光ではなくかつ発熱も
伴うので最終的な１．８〜２．１μｍ波長域の発光効率
は下がる。
【０００７】このように、エルビウム、ホルミウム、ツ
リウムをそれぞれ活性イオンとして選択した場合、従来
型のアイ・セーフ固体レーザと同様の使用法において
は、外部励起光源の入手が困難で、たとえ入手できたと
しても光源が大型で高価であるために実用的に用いるに
は、なお課題が多かった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明では、固体レーザ用結晶を構成する希土類
元素の一部をネオジム、イッテルビウムおよびエルビウ
ム、またはホルミウム、またはツリウムに置換すること
により得られる置換型結晶材料により固体レーザを作製
することにより、１．５μｍから１．７μｍ（エルビウ
ム）、２．０μｍから２．２μｍ（ホルミウム）、１．
８μｍから２．１μｍ（ツリウム）にかけての波長領域
での実用的なアイ・セーフ固体レーザを実現することが
可能な固体レーザ用結晶材料を提供する。
【０００９】
【作用】本発明による固体レーザ用結晶材料は一般式Ｌ
ｎＡＦ4、ＬｎＤＯ3、Ｌｎ3Ｄ5Ｏ12あるいはＬｎＥＯ4
で表わされ、Ｌｎの部分をランタン、セリウム、プラセ
オジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリ
ニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エ
ルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウムなど
ほとんどの希土類元素、イットリウムあるいはビスマス
の１種類以上で、Ａの部分をリチウム、ナトリウム、カ
リウムの１種類以上で、Ｄの部分をアルミニウム、ガリ
ウム、インジウムの１種類以上で、Ｅの部分をバナジウ
ム、ニオブ、タンタルの１種類以上でそれぞれ置換する
ことが可能である。
【００１０】本発明の第一の固体レーザ用結晶材料は、
そのような置換を行なった様々な置換型結晶の組成のう
ち特にＬｎの部分にネオジム、イッテルビウムそしてエ
ルビウムを必須の条件として含む置換型結晶材料を用い
る。
【００１１】本発明の第二の固体レーザ用結晶材料は、
そのような置換を行なった様々な置換型結晶の組成のう
ち特にＬｎの部分にネオジム、イッテルビウムそしてホ
ルミウムを必須の条件として含む置換型結晶材料を用い
る。
【００１２】本発明の第三の固体レーザ用結晶材料は、
そのような置換を行なった様々な置換型結晶の組成のう
ち特にＬｎの部分にネオジム、イッテルビウムそしてツ
リウムを必須の条件として含む置換型結晶材料を用い
る。
【００１３】置換元素のエネルギー準位は近隣の原子ま
たは原子団が作り出す場を感じることによって、分裂を
起こす。該場のことを配位子場というが、ホストの結晶
系を変えることによって配位子場が変化し、置換元素の
エネルギー準位が該エネルギー準位が持つ性質に応じた
分だけシフトする。したがって、ホストの結晶系を適当
に選ぶことにより、発振波長をある程度の範囲でシフト
させることができる。例えば、ＬｎＡＦ4結晶において
は、Ａの大分がリチウムである場合とカリウムである場
合で配位子場が大幅に変化するため、１．６μｍ近辺の
光については十分に１．５μｍ〜１．７μｍの範囲内で
発振波長を選択することが可能であり、また、２μｍ近
辺の光については、十分に２．０μｍ〜２．２μｍの範
囲内で、１．９μｍ近辺の光については、十分に１．８
μｍ〜２．１μｍの範囲内で発振波長を選択することが
可能である。同様に、ＬｎＤＯ3、Ｌｎ3Ｄ5Ｏ12あるい
はＬｎＥＯ4結晶においてもＤあるいはＥの部分を占有
する元素により波長選択性を持たせることができる。
【００１４】また、複数の置換元素に基づく吸収によっ
て、励起の波長をある程度自由に設定でき、さらに吸収
したエネルギーを同原子間で起こる内部転換や、異原子
間で起こる交換交差などの量子力学的相互作用を利用す
ることによって、うまく発光原子の発振上準位に分布さ
せることができ、発振準位間の反転分布を作ることがで
きる。
【００１５】本発明による固体レーザ用結晶材料におい
ては、希土類元素としてネオジムを含有することから、
基底準位から4Ｆ5/2準位あるいは2Ｈ9/2準位への吸収遷
移により、安価な０．８１μｍ波長のＡｌＧａＡｓ半導
体レーザによる励起が可能であり、4Ｆ3/2準位へ非発光
で遷移したネオジムイオンから双極子間相互作用により
自動的に３価のイッテルビウムイオンへの非発光でのエ
ネルギー伝達があり、イッテルビウムイオンは自動的に
2Ｆ5/2準位へと遷移する。
【００１６】さらに、本発明による固体レーザ結晶材料
においては、エルビウムイオン、ホルミウムイオン、ツ
リウムイオンを含有することから、2Ｆ5/2準位へと遷移
したイッテルビウムイオンからやはり双極子間相互作用
により３価のエルビウムイオン、ホルミウムイオン、ツ
リウムイオンへの非発光でのエネルギー伝達によりエル
ビウムイオンは4Ｉ11/2準位へ、ホルミウムイオンは5Ｉ
6準位へ、ツリウムイオンは3Ｈ5準位へと遷移する。4Ｉ
11/2準位へと遷移したエルビウムイオンは非発光遷移に
より4Ｉ13/2準位へと遷移し、基底準位である4Ｉ15/2準
位へと遷移する際に１．６μｍ近辺の光を放出し、5Ｉ6
準位へと遷移したホルミウムイオンは非発光遷移により
5Ｉ7準位へと遷移し、基底準位である5Ｉ8準位へと遷移
する際に２μｍ近辺の光を放出し、3Ｈ5準位へと遷移し
たツリウムイオンは非発光遷移により3Ｈ4準位へと遷移
し、基底準位である3Ｈ6準位へと遷移する際に１．９μ
ｍ近辺の光を放出する。
【００１７】本発明による固体レーザ用結晶材料におい
ては、Ａ、ＤあるいはＥの部分を占有する構成元素の構
成比に従って１．５μｍ〜１．７μｍ、２．０μｍ〜
２．２μｍ、１．８μｍ〜２．１μｍの範囲内で所望の
波長で選択的に発振させることが可能である。ネオジム
を活性イオンとして用いる固体レーザ用ガーネット結晶
においては、吸収・発光の効率を考慮して、ネオジムイ
オンの含有量を増大することにより生ずる濃度消光を回
避すべくネオジムの含有量を希土類全体のおよそ１％前
後に選択している。しかし、本発明に関する結晶材料系
においては、ネオジムイオンの果たす役割は、それ自体
が発光することではなく、０．８１μｍの励起光を効率
良く吸収し、近傍のイッテルビウムイオンにエネルギー
を伝達することである。すなわち、含有量としては、む
しろそれ自体の発光が生じにくい程度以上が望ましく、
希土類元素全体の５％以上に選ぶべきであろう。
【００１８】また、エルビウムイオンに関しては濃度消
光の影響は極めて小さく、ネオジム、イッテルビウム以
外の希土類元素の全てがエルビウムであってもよい。ま
た、ホルミウムイオンおよびツリウムイオンに関しても
濃度消光の影響は極めて小さく、ネオジム、イッテルビ
ウム以外の希土類元素の全てがホルミウムまたはツリウ
ムであってもよい。
【００１９】本発明は、以上のことにより、１．５μｍ
から１．７μｍ、２．０μｍから２．２μｍ、１．８μ
ｍから２．１μｍの波長領域に発振波長を持つことを特
徴とするアイ・セーフ固体レーザとして活用できる固体
レーザ用結晶材料を提供することが可能である。
【００２０】なお、それぞれの置換する元素の占有率と
しては、ネオジムは、希土類元素全体の５％以上が望ま
しい。また、イッテルビウムイオンおよびエルビウムイ
オンまたはホルミウムまたはツリウムはもともと濃度消
光の影響を受けにくい活性イオンではあるが、本発明に
関する結晶材料系においては、そのそれぞれの両者でネ
オジム以外の希土類元素を全て占有しても濃度消光の影
響は小さい。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されない。
【００２２】
【実施例１】以下に示す実施例１−１〜６ではチョコラ
ルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）法により本発明の
第一の固体レーザ用結晶材料の一般式ＬｎＡＦ4で示さ
れる固体レーザ用置換型フッ化物結晶材料のバルク単結
晶を作製した。さらに前記バルク単結晶は、レーザ材料
としての特性を評価するために、片面が平坦面、片面が
半径５ｃｍの球面、厚さ１．５ｍｍの円盤に加工し、波
長１．５〜１．７μｍにおいて平坦面には約９９％、球
面には約９７％の反射率のコーティングを施した。
【００２３】図１に本発明による実施例１−１〜実施例
３−５の固体レーザ用結晶材料のレーザ材料としての特
性を評価した測定系を示す。励起用光源には波長０．８
０８μｍのＡｌＧａＡｓ半導体レーザ１を用いた。半導
体レーザ１から出射した励起光３をレンズ２、２’、
２”を通して集光しながら実施例１−１〜実施例３−５
の固体レーザ用結晶材料の円盤４に入射し、円盤４から
の出射光５を光スペクトラムアナライザ６で観測するこ
とにより、レーザ発振特性を評価した。
【００２４】
【実施例１−１】本実施例は、組成式Ｌｎ0.45Ｎｄ0.05
Ｙｂ0.3Ｅｒ0.2ＬｉＦ4およびＬｎ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.3
Ｅｒ0.2Ｌｉ0.5Ｎａ0.2Ｋ0.3Ｆ4（ＬｎはＬａ、Ｃｅ、
Ｐｒ、Ｂｉ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙ、Ｈ
ｏ、Ｔｍ、Ｌｕのいずれか一つの元素）で表わされる本
発明のレーザ用結晶材料を作製し、図１に示す測定系を
用いてレーザの発振特性を調査したものである。表１−
１にＬｎを適宜選択した本実施例の固体レーザ用結晶材
料のレーザ発振波長とレーザ発振に最低必要な励起用光
源の光強度で表わされるしきい値を選択した元素につい
て示す。いずれの本実施例の固体レーザ用結晶材料も
１．５〜１．７μｍの範囲の波長でレーザ発振した。ま
た、いずれの本実施例の材料も従来材料では実現が困難
であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振し、出力１
Ｗ以上においても飽和は見られなかった。
【００２５】表１−１ 組成式がＬｎ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｅｒ0.3ＬｉＦ4およ
びＬｎ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0 .2Ｅｒ0.3Ｌｉ0.5Ｎａ0.2Ｋ
0.3Ｆ4で表わされる実施例１−１の固体レーザ用結晶材
料のレーザ発振波長としきい値を示す。
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【実施例１−２】本実施例は、実施例１−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.5-xＮｄxＹｂ0.2Ｅｒ0.3ＬｉＦ4で表わ
される本発明の固体レーザ用結晶材料を作製し、図１に
示した測定系を用いてレーザ発振特性を調査したもので
ある。表１−２にＸの値を適宜選択した本実施例の固体
レーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値を選択し
た元素について示す。実施例１−１と同様にしていずれ
の本実施例の固体レーザ用結晶材料も１．５〜１．７μ
ｍの範囲の波長でレーザ発振した。また、いずれの本実
施例の材料も従来材料では実現が困難であった３０ｍＷ
以下の低いしきい値で発振した。また、励起光に対する
出力の飽和現象は、少なくとも１Ｗの出力においては見
られなかった。
【００２９】表１−２ 組成式がＹ0.5-xＮｄxＹｂ0.2Ｅｒ0.3ＬｉＦ4で表わさ
れる実施例１−２の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振
波長としきい値をＮｄの量に対して示す。
【００３０】
【００３１】
【実施例１−３】本実施例は、実施例１−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.65-xＮｄ0.05ＹｂxＥｒ0 .3ＬｉＦ4で表
わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図１に
示した測定系を用いてレーザ発振特性とＹｂ濃度Ｘの関
係を調査したものである。図２に本実施例の固体レーザ
用結晶材料のレーザ発振波長および発振しきい値とＹｂ
濃度Ｘの関係を示す。いずれの本実施例の固体レーザ用
結晶材料も１．５〜１．７μｍの範囲の波長でレーザ発
振した。またいずれの本実施例の材料も従来材料では実
現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振し
た。また、励起光に対する出力の飽和現象は、少なくと
も１Ｗの出力においては見られなかった。
【００３２】
【実施例１−４】本実施例は、実施例１−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｅｒ0 .3Ｌｉ1-xＮａx
Ｆ4で表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製
し、図１に示した測定系を用いてレーザ発振特性とＮａ
濃度Ｘの関係を調査したものである。図３に本実施例の
固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値とＮ
ａ濃度Ｘの関係を示す。レーザ発振波長は、Ｎａ濃度Ｘ
が大きくなるほど短くなる傾向にあるが、いずれの本実
施例のレーザ用結晶材料も１．５〜１．７μｍの範囲の
波長でレーザ発振した。また、いずれの本実施例の材料
もＮａ濃度Ｘによりばらつきはあるものの従来材料では
実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振
した。また、励起光に対する出力の飽和現象は、少なく
とも１Ｗの出力においては見られなかった。
【００３３】
【実施例１−５】本実施例は、実施例１−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｅｒ0 .3Ｌｉ1-xＫxＦ
4で表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、
図１に示した測定系を用いてレーザ発振特性とＫ濃度Ｘ
の関係を調査したものである。図４に本実施例の固体レ
ーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値とＫ濃度Ｘ
の関係を示す。レーザ発振波長は、Ｋ濃度Ｘが大きくな
るほど短くなる傾向にあるが、いずれの本実施例の固体
レーザ用結晶材料も１．５〜１．７μｍの範囲の波長で
レーザ発振した。また、いずれの本実施例の材料もＫ濃
度Ｘによりばらつきはあるものの従来材料では実現が困
難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振した。ま
た、励起光に対する出力の飽和現象は、少なくとも１Ｗ
の出力においては見られなかった。
【００３４】
【実施例１−６】本実施例は、実施例１−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.75-xＮｄ0.05Ｙｂ0.2ＥｒxＬｉＦ4で表
わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図１に
示した測定系を用いてレーザ発振特性とＫ濃度Ｘの関係
を調査したものである。図５に本実施例の固体レーザ用
結晶材料のレーザ発振波長としきい値とＨｏ濃度Ｘの関
係を示す。いずれの本実施例の固体レーザ用結晶材料も
１．５〜１．７μｍの範囲の波長でレーザ発振した。ま
た、いずれの本実施例の材料も従来材料では実現が困難
であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振した。ま
た、励起光に対する出力の飽和現象は、少なくとも１Ｗ
の出力においては見られなかった。
【００３５】なお、ＬｎがＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｂｉ、Ｓ
ｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｌｕの
いずれか一種類以上の元素であり、ＡがＬｉ、Ｋ、Ｎａ
のいずれか一種類以上の元素であっても、本実施例の材
料と同様に０．８μｍ帯半導体レーザの励起により３０
ｍＷ以下の低いしきい値で１．５〜１．７μｍの範囲の
波長でレーザ発振することは言うまでもない。
【００３６】
【実施例２】以下に示す実施例２−１〜６では、実施例
１と同様の手法を用いて本発明の第一の固体レーザ用結
晶材料の一般式ＬｎＤＯ3で示される本発明固体レーザ
用置換型酸化物結晶材料のバルク単結晶を作製し、レー
ザ発振特性を評価した。
【００３７】
【実施例２−１】本実施例は、組成式Ｌｎ0.55Ｎｄ0.05
Ｙｂ0.2Ｅｒ0.2ＡｌＯ3およびＬｎ0.55Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2
Ｅｒ0.2Ａｌ0.5Ｇａ0.2Ｉｎ0.3Ｏ3（ＬｎはＬａ、Ｃ
ｅ、Ｐｒ、Ｂｉ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙ、
Ｈｏ、Ｔｍ、Ｌｕのいずれか一つの元素）で表わされる
本発明レーザ用結晶材料を作製し、図１に示す測定系を
用いてレーザの発振特性を調査したものである。表２−
１にＬｎを適宜選択した本実施例の固体レーザ用結晶材
料のレーザ発振波長とレーザ発振に最低必要な励起用光
源の光強度で表わされるしきい値を選択した元素につい
て示す。いずれの本実施例の固体レーザ用結晶材料も
１．５〜１．７μｍの範囲の波長でレーザ発振した。ま
た、いずれの本実施例の材料も従来材料では実現が困難
であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振し、出力１
Ｗ以上においても飽和は見られなかった。
【００３８】表２−１ 組成式がＬｎ0.55Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｅｒ0.2ＡｌＯ3およ
びＬｎ0.55Ｎｄ0.05Ｙｂ0 .2Ｅｒ0.2Ａｌ0.5Ｇａ0.2Ｉｎ
0.3Ｏ3で表わされる実施例２−１の固体レーザ用結晶材
料のレーザ発振波長としきい値を示す。
【００３９】
【００４０】
【００４１】
【実施例２−２】本実施例は、実施例２−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.5-xＮｄxＹｂ0.2Ｅｒ0.3ＡｌＯ3で表わ
される本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図１に示
した測定系を用いてレーザ発振特性を調査したものであ
る。表２−２にＸの値を適宜選択した本実施例の固体レ
ーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値を選択した
元素について示す。実施例２−１と同様にして、いずれ
の本実施例の固体レーザ用結晶材料も１．５〜１．７μ
ｍの範囲の波長でレーザ発振した。また、いずれの本実
施例の材料も従来材料では実現が困難であった３０ｍＷ
以下の低いしきい値で発振した。また、励起光に対する
出力の飽和現象は、少なくとも１Ｗの出力においては見
られなかった。
【００４２】表２−２ 組成式がＹ0.5-xＮｄxＹｂ0.2Ｅｒ0.3ＡｌＯ3で表わさ
れる実施例２−２の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振
波長としきい値をＮｄの量に対して示す。
【００４３】
【００４４】
【実施例２−３】本実施例は、実施例２−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.65-xＮｄ0.05ＹｂxＥｒ0 .3ＡｌＯ3で表
わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図１に
示した測定系を用いてレーザ発振特性とＹｂ濃度Ｘの関
係を調査したものである。図６に本実施例の固体レーザ
用結晶材料のレーザ発振波長および発振しきい値とＹｂ
濃度Ｘの関係を示す。いずれの本実施例の固体レーザ用
結晶材料も１．５〜１．７μｍの範囲の波長でレーザ発
振した。また、いずれの本実施例の材料も従来材料では
実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振
した。また、励起光に対する出力の飽和現象は少なくと
も１Ｗの出力においては見られなかった。
【００４５】
【実施例２−４】本実施例は、実施例２−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｅｒ0 .3Ａｌ1-xＧａx
Ｏ3で表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製
し、図１に示した測定系を用いてレーザ発振特性とＧａ
濃度Ｘの関係を調査したものである。図７に本実施例の
固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値とＮ
ａ濃度Ｘの関係を示す。レーザ発振波長は、Ｇａ濃度Ｘ
が大きくなるほど短くなる傾向にあるが、いずれの本実
施例のレーザ用結晶材料も１．５〜１．７μｍの範囲の
波長でレーザ発振した。また、いずれの本実施例の材料
もＧａ濃度Ｘによりばらつきはあるものの従来材料では
実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振
した。また、励起光に対する出力の飽和現象は少なくと
も１Ｗの出力においては見られなかった。
【００４６】
【実施例２−５】本実施例は、実施例２−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｅｒ0 .3Ａｌ1-xＩｎx
Ｏ3で表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製
し、図１に示した測定系を用いてレーザ発振特性とＩｎ
濃度Ｘの関係を調査したものである。図８に本実施例の
固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値とＩ
ｎ濃度Ｘの関係を示す。レーザ発振波長は、Ｉｎ濃度Ｘ
が大きくなるほど短くなる傾向にあるが、いずれの本実
施例の固体レーザ用結晶材料も１．５〜１．７μｍの範
囲の波長でレーザ発振した。また、いずれの本実施例の
材料もＩｎ濃度Ｘによりばらつきはあるものの従来材料
では実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で
発振した。また、励起光に対する出力の飽和現象は少な
くとも１Ｗの出力においては見られなかった。
【００４７】
【実施例２−６】本実施例は実施例２−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.75-xＮｄ0.05Ｙｂ0.2ＥｒxＡｌＯ3で表
わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図１に
示した測定系を用いてレーザ発振特性とＨｏ濃度Ｘの関
係を調査したものである。図９に本実施例の固体レーザ
用結晶材料のレーザ発振波長および発振しきい値とＹｂ
濃度Ｘの関係を示す。いずれの本実施例の固体レーザ用
結晶材料も１．５〜１．７μｍの範囲の波長でレーザ発
振した。また、いずれの本実施例の材料も従来材料では
実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振
した。また、励起光に対する出力の飽和現象は、少なく
とも１Ｗの出力においては見られなかった。
【００４８】なお、ＬｎがＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｂｉ、Ｓ
ｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｌｕの
いずれか一種類以上の元素であり、ＤがＡｌ、Ｇａ、Ｉ
ｎのいずれか一種類以上の元素であっても、本実施例の
材料と同様に０．８μｍ帯半導体レーザの励起により３
０ｍＷ以下の低いしきい値で１．５〜１．７μｍの範囲
の波長でレーザ発振することは言うまでもない。
【００４９】
【実施例３】以下に示す実施例３−１〜６では、実施例
１と同様の手法を用いて本発明の第一の固体レーザ用結
晶材料の一般式Ｌｎ3Ｄ5Ｏ12で示される本発明の固体レ
ーザ用置換型酸化物結晶材料のバルク単結晶を作製し、
レーザ発振特性を評価した。
【００５０】
【実施例３−１】本実施例は、組成式（Ｌｎ0.55Ｎｄ
0.05Ｙｂ0.2Ｅｒ0.2）3Ａｌ5Ｏ12および（Ｌｎ0.55Ｎｄ
0.05Ｙｂ0.2Ｅｒ0.2）3（Ａｌ0.5Ｇａ0.2Ｉｎ0.3）5Ｏ
12（ＬｎはＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｂｉ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇ
ｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｌｕのいずれか一つ
の元素）で表わされる本発明レーザ用結晶材料を作製
し、図１に示す測定系を用いてレーザの発振特性を調査
したものである。表３−１にＬｎを適宜選択した本実施
例の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長とレーザ発
振に最低必要な励起用光源の光強度で表わされるしきい
値を選択した元素について示す。いずれの本実施例の固
体レーザ用結晶材料も１．５〜１．７μｍの範囲の波長
でレーザ発振した。また、いずれの本実施例の材料も従
来材料では実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしき
い値で発振し、出力１Ｗ以上においても飽和は見られな
かった。
【００５１】表３−１ 組成式が（Ｌｎ0.55Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｅｒ0.2）3Ａｌ5Ｏ
12および（Ｌｎ0.55Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｅｒ0.2）3（Ａｌ
0.5Ｇａ0.2Ｉｎ0.3）5Ｏ12で表わされる実施例３−１の
固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値を示
す。
【００５２】
【００５３】
【００５４】
【実施例３−２】本実施例は、実施例３−１と同様にし
て、組成式（Ｙ0.5-xＮｄxＹｂ0.2Ｅｒ0 .3）3Ａｌ5Ｏ12
で表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図
１に示した測定系を用いてレーザ発振特性を調査したも
のである。表３−２にＸの値を適宜選択した本実施例の
固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値を選
択した元素について示す。実施例３−１と同様にしてい
ずれの本実施例の固体レーザ用結晶材料も１．５〜１．
７μｍの範囲の波長でレーザ発振した。また、いずれの
本実施例の材料も従来材料では実現が困難であった３０
ｍＷ以下の低いしきい値で発振した。また、励起光に対
する出力の飽和現象は、少なくとも１Ｗの出力において
は見られなかった。
【００５５】表３−２ 組成式が（Ｙ0.5-xＮｄxＹｂ0.2Ｅｒ0.3）3Ａｌ5Ｏ12で
表わされる実施例３−２の固体レーザ用結晶材料のレー
ザ発振波長としきい値をＮｄの量に対して示す。
【００５６】
【００５７】
【実施例３−３】本実施例は、実施例３−１と同様にし
て、組成式（Ｙ0.65-xＮｄ0.05ＹｂxＥｒ0.3）3Ａｌ5Ｏ
12で表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、
図１に示した測定系を用いてレーザ発振特性とＹｂ濃度
Ｘの関係を調査したものである。図１０に本実施例の固
体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長および発振しきい
値とＹｂ濃度Ｘの関係を示す。いずれの本実施例の固体
レーザ用結晶材料も１．５〜１．７μｍの範囲の波長で
レーザ発振した。また、いずれの本実施例の材料も従来
材料では実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい
値で発振した。また、励起光に対する出力の飽和現象
は、少なくとも１Ｗの出力においては見られなかった。
【００５８】
【実施例３−４】本実施例は、実施例３−１と同様にし
て、組成式（Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｅｒ0.3）3（Ａｌ
1-xＧａx）5Ｏ12で表わされる本発明固体レーザ用結晶
材料を作製し、図１に示した測定系を用いてレーザ発振
特性とＧａ濃度Ｘの関係を調査したものである。図１１
に本実施例の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長と
しきい値とＮａ濃度Ｘの関係を示す。レーザ発振波長
は、Ｇａ濃度Ｘが大きくなるほど短くなる傾向にある
が、いずれの本実施例のレーザ用結晶材料も１．５〜
１．７μｍの範囲の波長でレーザ発振した。また、いず
れの本実施例の材料もＧａ濃度Ｘによりばらつきはある
ものの従来材料では実現が困難であった３０ｍＷ以下の
低いしきい値で発振した。また、励起光に対する出力の
飽和現象は、少なくとも１Ｗの出力においては見られな
かった。
【００５９】
【実施例３−５】本実施例は、実施例３−１と同様にし
て、組成式（Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｅｒ0.3）3（Ａｌ
1-xＩｎx）5Ｏ12で表わされる本発明固体レーザ用結晶
材料を作製し、図１に示した測定系を用いてレーザ発振
特性とＩｎ濃度Ｘの関係を調査したものである。図１２
に本実施例の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長と
しきい値とＩｎ濃度Ｘの関係を示す。レーザ発振波長
は、Ｉｎ濃度Ｘが大きくなるほど短くなる傾向にある
が、いずれの本実施例の固体レーザ用結晶材料も１．５
〜１．７μｍの範囲の波長でレーザ発振した。また、い
ずれの本実施例の材料もＩｎ濃度Ｘによりばらつきはあ
るものの従来材料では実現が困難であった３０ｍＷ以下
の低いしきい値で発振した。また、励起光に対する出力
の飽和現象は、少なくとも１Ｗの出力においては見られ
なかった。
【００６０】
【実施例３−６】本実施例は、実施例３−１と同様にし
て、組成式（Ｙ0.75-xＮｄ0.05Ｙｂ0.2Ｅｒx）3Ａｌ5Ｏ
12で表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、
図１に示した測定系を用いてレーザ発振特性とＨｏ濃度
Ｘの関係を調査したものである。図１３に本実施例の固
体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長および発振しきい
値とＹｂ濃度Ｘの関係を示す。いずれの本実施例の固体
レーザ用結晶材料も１．５〜１．７μｍの範囲の波長で
レーザ発振した。また、いずれの本実施例の材料も従来
材料では実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい
値で発振した。また、励起光に対する出力の飽和現象
は、少なくとも１Ｗの出力においては見られなかった。
【００６１】なお、ＬｎがＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｂｉ、Ｓ
ｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｌｕの
いずれか一種類以上の元素であり、ＤがＡｌ、Ｇａ、Ｉ
ｎのいずれか一種類以上の元素であっても、本実施例の
材料と同様に０．８μｍ帯半導体レーザの励起により３
０ｍＷ以下の低いしきい値で１．５〜１．７μｍの範囲
の波長でレーザ発振することは言うまでもない。
【００６２】
【実施例４】以下に示す実施例４−１〜６では、実施例
１、実施例２および実施例３と同様の手法を用いて本発
明の第一の固体レーザ用結晶材料の一般式ＬｎＥＯ4で
示される本発明の固体レーザ用置換型酸化物結晶材料の
バルク単結晶を作製し、レーザ発振特性を評価した。
【００６３】
【実施例４−１】本実施例は、組成式Ｌｎ0.45Ｎｄ0.05
Ｙｂ0.2Ｅｒ0.3ＶＯ4およびＬｎ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｅ
ｒ0.3Ｖ0.5Ｎｄ0.2Ｔａ0.3Ｏ4（ＬｎはＬａ、Ｃｅ、Ｐ
ｒ、Ｂｉ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙ、Ｈｏ、
Ｔｍ、Ｌｕのいずれか一つの元素）で表わされる本発明
のレーザ用結晶材料を作製し、図１に示す測定系を用い
てレーザの発振特性を調査したものである。表４−１に
Ｌｎを適宜選択した本実施例の固体レーザ用結晶材料の
レーザ発振波長とレーザ発振に最低必要な励起用光源の
光強度で表わされるしきい値を選択した元素について示
す。いずれの本実施例の固体レーザ用結晶材料も１．５
〜１．７μｍの範囲の波長でレーザ発振した。また、い
ずれの本実施例の材料も従来材料では実現が困難であっ
た３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振し、出力１Ｗ以上
においても飽和は見られなかった。
【００６４】表４−１ 組成式がＬｎ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｅｒ0.3ＶＯ4および
Ｌｎ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｅｒ0.3Ｖ0.5Ｎｂ0.2Ｔａ0.3
Ｏ4で表わされる実施例４−１の固体レーザ用結晶材料
のレーザ発振波長としきい値を示す。
【００６５】
【００６６】
【００６７】
【実施例４−２】本実施例は、実施例４−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.5-xＮｄxＹｂ0.2Ｅｒ0.3ＶＯ4で表わさ
れる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図１に示し
た測定系を用いてレーザ発振特性を調査したものであ
る。表４−２にＸの値を適宜選択した本実施例の固体レ
ーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値を選択した
元素について示す。実施例４−１と同様にしていずれの
本実施例の固体レーザ用置換型ガーネット結晶材料も
１．５〜１．７μｍの範囲の波長でレーザ発振した。ま
た、いずれの本実施例の材料も従来材料では実現が困難
であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振した。ま
た、励起光に対する出力の飽和現象は、少なくとも１Ｗ
の出力においては見られなかった。
【００６８】表４−２ 組成式がＹ0.5-xＮｄxＹｂ0.2Ｅｒ0.3ＶＯ4で表わされ
る実施例４−２の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波
長としきい値をＮｄの量に対して示す。
【００６９】
【００７０】
【実施例４−３】本実施例は、実施例４−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.65-xＮｄ0.05ＹｂxＥｒ0 .3ＶＯ4で表わ
される本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図１に示
した測定系を用いてレーザ発振特性とＹｂ濃度Ｘの関係
を調査したものである。図１４に本実施例の固体レーザ
用結晶材料のレーザ発振波長および発振しきい値とＹｂ
濃度Ｘの関係を示す。いずれの本実施例の固体レーザ用
結晶材料も１．５〜１．７μｍの範囲の波長でレーザ発
振した。また、いずれの本実施例の材料も、従来材料で
は実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発
振した。また、励起光に対する出力の飽和現象は、少な
くとも１Ｗの出力においては見られなかった。
【００７１】
【実施例４−４】本実施例は、実施例４−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｅｒ0 .3Ｖ1-xＮｂxＯ
4で表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、
図１に示した測定系を用いてレーザ発振特性とＮｂ濃度
Ｘの関係を調査したものである。図１５に本実施例の固
体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値とＮｂ
濃度Ｘの関係を示す。レーザ発振波長は、Ｎｂ濃度Ｘが
大きくなるほど短くなる傾向にあるが、いずれの本実施
例のレーザ用結晶材料も１．５〜１．７μｍの範囲の波
長でレーザ発振した。また、いずれの本実施例の材料も
Ｎｂ濃度Ｘによりばらつきはあるものの従来材料では実
現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振し
た。また、励起光に対する出力の飽和現象は、少なくと
も１Ｗの出力においては見られなかった。
【００７２】
【実施例４−５】本実施例は、実施例２−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｅｒ0 .3Ｖ1-xＴａxＯ
4で表わされる本発明固体レーザ用置換型ガーネット結
晶材料を作製し、図１に示した測定系を用いてレーザ発
振特性とＴａ濃度Ｘの関係を調査したものである。図１
６に本実施例の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長
としきい値とＴａ濃度Ｘの関係を示す。レーザ発振波長
は、Ｔａ濃度Ｘが大きくなるほど短くなる傾向にある
が、いずれの本実施例の固体レーザ用結晶材料も１．５
〜１．７μｍの範囲の波長でレーザ発振した。また、い
ずれの本実施例の材料もＴａ濃度Ｘによりばらつきはあ
るものの従来材料では実現が困難であった３０ｍＷ以下
の低いしきい値で発振した。また、励起光に対する出力
の飽和現象は、少なくとも１Ｗの出力においては見られ
なかった。
【００７３】
【実施例４−６】本実施例は、実施例４−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.75-xＮｄ0.05Ｙｂ0.2ＥｒxＶＯ4で表わ
される本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図１に示
した測定系を用いてレーザ発振特性とＹｂ濃度Ｘの関係
を調査したものである。図１７に本実施例の固体レーザ
用結晶材料のレーザ発振波長および発振しきい値とＨｏ
濃度Ｘの関係を示す。いずれの本実施例の固体レーザ用
結晶材料も１．５〜１．７μｍの範囲の波長でレーザ発
振した。また、いずれの本実施例の材料も、従来材料で
は実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発
振した。また、励起光に対する出力の飽和現象は、少な
くとも１Ｗの出力においては見られなかった。
【００７４】なお、ＬｎがＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｂｉ、Ｓ
ｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｌｕの
いずれか一種類以上の元素であり、ＥがＶ、Ｎｂ、Ｔａ
のいずれか一種類以上の元素であっても、本実施例の材
料と同様に０．８μｍ帯半導体レーザの励起により３０
ｍＷ以下の低いしきい値で１．５〜１．７μｍの範囲の
波長でレーザ発振することは言うまでもない。
【００７５】
【実施例５】以下に示す実施例５−１〜６ではチョコラ
ルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）法により本発明の
第二の固体レーザ用結晶材料の一般式ＬｎＡＦ4で示さ
れる本発明固体レーザ用置換型フッ化物結晶材料のバル
ク単結晶を作製した。さらに前記バルク単結晶は、レー
ザ材料としての特性を評価するために、片面が平坦面、
片面が球面、厚さ１．５ｍｍの円盤に加工し、波長２．
０〜２．２μｍにおいて平坦面には約９９％、球面には
約９７％の反射率のコーティングを施した。
【００７６】図１に本発明による実施例５−１〜７−５
の固体レーザ用結晶材料のレーザ材料としての特性を評
価した測定系を示す。励起用光源には波長０．８０８μ
ｍのＡｌＧａＡｓ半導体レーザ１を用いた。半導体レー
ザ１から出射した励起光３をレンズ２、２’、２”を通
して集光しながら実施例５−１〜７−５の固体レーザ用
結晶材料の円盤４に入射し、円盤４からの出射光５を光
スペクトムアナライザ６で観測することにより、レーザ
発振特性を評価した。
【００７７】
【実施例５−１】本実施例は、組成式Ｌｎ0.45Ｎｄ0.05
Ｙｂ0.3Ｈｏ0.2ＬｉＦ4およびＬｎ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.3
Ｈｏ0.2Ｌｉ0.5Ｎａ0.2Ｋ0.3Ｆ4（ＬｎはＬａ、Ｃｅ、
Ｐｒ、Ｂｉ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙ、Ｅ
ｒ、Ｔｍ、Ｌｕのいずれか一つの元素）で表わされる本
発明レーザ用結晶材料を作製し、図１に示す測定系を用
いてレーザの発振特性を調査したものである。表５−１
にＬｎを適宜選択した本実施例の固体レーザ用結晶材料
のレーザ発振波長とレーザ発振に最低必要な励起用光源
の光強度で表わされるしきい値を選択した元素について
示す。いずれの本実施例の固体レーザ用結晶材料も２．
０〜２．２μｍの範囲の波長でレーザ発振した。また、
いずれの本実施例の材料も従来材料では実現が困難であ
った３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振し、出力１Ｗ以
上においても飽和は見られなかった。
【００７８】表５−１ 組成式がＬｎ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｈｏ0.3ＬｉＦ4およ
びＬｎ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0 .2Ｈｏ0.3Ｌｉ0.5Ｎａ0.2Ｋ
0.3Ｆ4で表わされる実施例５−１の固体レーザ用結晶材
料のレーザ発振波長としきい値を示す。
【００７９】
【００８０】
【００８１】
【実施例５−２】本実施例は、実施例５−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.5-xＮｄxＹｂ0.2Ｈｏ0.3ＬｉＦ4で表わ
される本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図１に示
した測定系を用いてレーザ発振特性を調査したものであ
る。表５−２にＸの値を適宜選択した本実施例の固体レ
ーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値を選択した
元素について示す。実施例５−１と同様にしていずれの
本実施例の固体レーザ用結晶材料も２．０〜２．２μｍ
の範囲の波長でレーザ発振した。また、いずれの本実施
例の材料も従来材料では実現が困難であった３０ｍＷ以
下の低いしきい値で発振した。また、励起光に対する出
力の飽和現象は、少なくとも１Ｗの出力においては見ら
れなかった。
【００８２】表５−２ 組成式がＹ0.5-xＮｄxＹｂ0.2Ｈｏ0.3ＬｉＦ4で表わさ
れる実施例５−２の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振
波長としきい値をＮｄの量に対して示す。
【００８３】
【００８４】
【実施例５−３】本実施例は、実施例５−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.65-xＮｄ0.05ＹｂxＨｏ0 .3ＬｉＦ4で表
わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図１に
示した測定系を用いてレーザ発振特性とＹｂ濃度Ｘの関
係を調査したものである。図１８に本実施例の固体レー
ザ用結晶材料のレーザ発振波長および発振しきい値とＹ
ｂ濃度Ｘの関係を示す。いずれの本実施例の固体レーザ
用結晶材料も２．０〜２．２μｍの範囲の波長でレーザ
発振した。また、いずれの本実施例の材料も従来材料で
は実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発
振した。また、励起光に対する出力の飽和現象は、少な
くとも１Ｗの出力においては見られなかった。
【００８５】
【実施例５−４】本実施例は、実施例５−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｈｏ0 .3Ｌｉ1-xＮａx
Ｆ4で表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製
し、図１に示した測定系を用いてレーザ発振特性とＮａ
濃度Ｘの関係を調査したものである。図１９に本実施例
の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値と
Ｎａ濃度Ｘの関係を示す。レーザ発振波長は、Ｎａ濃度
Ｘが大きくなるほど短くなる傾向にあるが、いずれの本
実施例のレーザ用結晶材料も２．０〜２．２μｍの範囲
の波長でレーザ発振した。また、いずれの本実施例の材
料もＮａ濃度Ｘによりばらつきはあるものの従来材料で
は実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発
振した。また、励起光に対する出力の飽和現象は、少な
くとも１Ｗの出力においては見られなかった。
【００８６】
【実施例５−５】本実施例は、実施例５−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｈｏ0 .3Ｌｉ1-xＫxＦ
4で表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、
図１に示した測定系を用いてレーザ発振特性とＫ濃度Ｘ
の関係を調査したものである。図２０に本実施例の固体
レーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値とＫ濃度
Ｘの関係を示す。レーザ発振波長は、Ｋ濃度Ｘが大きく
なるほど短くなる傾向にあるが、いずれの本実施例の固
体レーザ用結晶材料も２．０〜２．２μｍの範囲の波長
でレーザ発振した。また、いずれの本実施例の材料もＫ
濃度Ｘによりばらつきはあるものの従来材料では実現が
困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振した。
また、励起光に対する出力の飽和現象は、少なくとも１
Ｗの出力においては見られなかった。
【００８７】
【実施例５−６】本実施例は、実施例５−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.75-xＮｄ0.05Ｙｂ0.2ＨｏxＬｉＦ4で表
わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図１に
示した測定系を用いてレーザ発振特性とＫ濃度Ｘの関係
を調査したものである。図２１に本実施例の固体レーザ
用結晶材料のレーザ発振波長としきい値とＨｏ濃度Ｘの
関係を示す。いずれの本実施例の固体レーザ用結晶材料
も２．０〜２．２μｍの範囲の波長でレーザ発振した。
また、いずれの本実施例の材料も従来材料では実現が困
難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振した。ま
た、励起光に対する出力の飽和現象は、少なくとも１Ｗ
の出力においては見られなかった。
【００８８】なお、ＬｎがＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｂｉ、Ｓ
ｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕの
いずれか一種類以上の元素であり、ＡがＬｉ、Ｋ、Ｎａ
のいずれか一種類以上の元素であっても、本実施例の材
料と同様に０．８μｍ帯半導体レーザの励起により３０
ｍＷ以下の低いしきい値で２．０〜２．２μｍの範囲の
波長でレーザ発振することは言うまでもない。
【００８９】
【実施例６】以下に示す実施例６−１〜６では実施例５
と同様の手法を用いて本発明の第二の固体レーザ用結晶
材料の一般式ＬｎＤＯ3で示される本発明固体レーザ用
置換型酸化物結晶材料のバルク単結晶を作製し、レーザ
発振特性を評価した。
【００９０】
【実施例６−１】本実施例は、組成式Ｌｎ0.55Ｎｄ0.05
Ｙｂ0.2Ｈｏ0.2ＡｌＯ3およびＬｎ0.55Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2
Ｈｏ0.2Ａｌ0.5Ｇａ0.2Ｉｎ0.3Ｏ3（ＬｎはＬａ、Ｃ
ｅ、Ｐｒ、Ｂｉ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙ、
Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕのいずれか一つの元素）で表わされる
本発明レーザ用結晶材料を作製し、図１に示す測定系を
用いてレーザの発振特性を調査したものである。表６−
１にＬｎを適宜選択した本実施例の固体レーザ用結晶材
料のレーザ発振波長とレーザ発振に最低必要な励起用光
源の光強度で表わされるしきい値を選択した元素につい
て示す。いずれの本実施例の固体レーザ用結晶材料も
２．０〜２．２μｍの範囲の波長でレーザ発振した。ま
た、いずれの本実施例の材料も従来材料では実現が困難
であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振し、出力１
Ｗ以上においても飽和は見られなかった。
【００９１】表６−１ 組成式がＬｎ0.55Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｈｏ0.2ＡｌＯ3およ
びＬｎ0.55Ｎｄ0.05Ｙｂ0 .2Ｈｏ0.2Ａｌ0.5Ｇａ0.2Ｉｎ
0.3Ｏ3で表わされる実施例６−１の固体レーザ用結晶材
料のレーザ発振波長としきい値を示す。
【００９２】
【００９３】
【００９４】
【実施例６−２】本実施例は、実施例６−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.5-xＮｄxＹｂ0.2Ｈｏ0.3ＡｌＯ3で表わ
される本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図１に示
した測定系を用いてレーザ発振特性を調査したものであ
る。表６−２にＸの値を適宜選択した本実施例の固体レ
ーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値を選択した
元素について示す。実施例６−１と同様にしていずれの
本実施例の固体レーザ用結晶材料も２．０〜２．２μｍ
の範囲の波長でレーザ発振した。また、いずれの本実施
例の材料も従来材料では実現が困難であった３０ｍＷ以
下の低いしきい値で発振した。また、励起光に対する出
力の飽和現象は、少なくとも１Ｗの出力においては見ら
れなかった。
【００９５】表６−２ 組成式がＹ0.5-xＮｄxＹｂ0.2Ｈｏ0.3ＡｌＯ3で表わさ
れる実施例６−２の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振
波長としきい値をＮｄの量に対して示す。
【００９６】
【００９７】
【実施例６−３】本実施例は、実施例６−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.65-xＮｄ0.05ＹｂxＨｏ0 .3ＡｌＯ3で表
わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図１に
示した測定系を用いてレーザ発振特性とＹｂ濃度Ｘの関
係を調査したものである。図２２に本実施例の固体レー
ザ用結晶材料のレーザ発振波長および発振しきい値とＹ
ｂ濃度Ｘの関係を示す。いずれの本実施例の固体レーザ
用結晶材料も２．０〜２．２μｍの範囲の波長でレーザ
発振した。また、いずれの本実施例の材料も従来材料で
は実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発
振した。また、励起光に対する出力の飽和現象は、少な
くとも１Ｗの出力においては見られなかった。
【００９８】
【実施例６−４】本実施例は、実施例６−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｈｏ0 .3Ａｌ1-xＧａx
Ｏ3で表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製
し、図１に示した測定系を用いてレーザ発振特性とＧａ
濃度Ｘの関係を調査したものである。図２３に本実施例
の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値と
Ｎａ濃度Ｘの関係を示す。レーザ発振波長は、Ｇａ濃度
Ｘが大きくなるほど短くなる傾向にあるが、いずれの本
実施例のレーザ用結晶材料も２．０〜２．２μｍの範囲
の波長でレーザ発振した。また、いずれの本実施例の材
料もＧａ濃度Ｘによりばらつきはあるものの従来材料で
は実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発
振した。また、励起光に対する出力の飽和現象は、少な
くとも１Ｗの出力においては見られなかった。
【００９９】
【実施例６−５】本実施例は、実施例６−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｈｏ0 .3Ａｌ1-xＩｎx
Ｏ3で表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製
し、図１に示した測定系を用いてレーザ発振特性とＩｎ
濃度Ｘの関係を調査したものである。図２４に本実施例
の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値と
Ｉｎ濃度Ｘの関係を示す。レーザ発振波長は、Ｉｎ濃度
Ｘが大きくなるほど短くなる傾向にあるが、いずれの本
実施例の固体レーザ用結晶材料も２．０〜２．２μｍの
範囲の波長でレーザ発振した。また、いずれの本実施例
の材料もＩｎ濃度Ｘによりばらつきはあるものの従来材
料では実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値
で発振した。また、励起光に対する出力の飽和現象は、
少なくとも１Ｗの出力においては見られなかった。
【０１００】
【実施例６−６】本実施例は、実施例６−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.75-xＮｄ0.05Ｙｂ0.2ＨｏxＡｌＯ3で表
わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図１に
示した測定系を用いてレーザ発振特性とＨｏ濃度Ｘの関
係を調査したものである。図２５に本実施例の固体レー
ザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値とＹｂ濃度Ｘ
の関係を示す。いずれの本実施例の固体レーザ用結晶材
料も２．０〜２．２μｍの範囲の波長でレーザ発振し
た。また、いずれの本実施例の材料も従来材料では実現
が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振し
た。また、励起光に対する出力の飽和現象は、少なくと
も１Ｗの出力においては見られなかった。
【０１０１】なお、ＬｎがＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｂｉ、Ｓ
ｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕの
いずれか一種類以上の元素であり、ＤがＡｌ、Ｇａ、Ｉ
ｎのいずれか一種類以上の元素であっても、本実施例の
材料と同様に０．８μｍ帯半導体レーザの励起により３
０ｍＷ以下の低いしきい値で２．０〜２．２μｍの範囲
の波長でレーザ発振することは言うまでもない。
【０１０２】
【実施例７】以下に示す実施例７−１〜６では実施例５
と同様の手法を用いて本発明の第二の固体レーザ用結晶
材料の一般式ＬｎＤ5Ｏ12で示される本発明固体レーザ
用置換型酸化物結晶材料のバルク単結晶を作製し、レー
ザ発振特性を評価した。
【０１０３】
【実施例７−１】本実施例は、組成式（Ｌｎ0.55Ｎｄ
0.05Ｙｂ0.2Ｈｏ0.2）3Ａｌ5Ｏ12および（Ｌｎ0.55Ｎｄ
0.05Ｙｂ0.2Ｈｏ0.2）3（Ａｌ0.5Ｇａ0.2Ｉｎ0.3）5Ｏ
12（ＬｎはＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｂｉ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇ
ｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕのいずれか一つ
の元素）で表わされる本発明レーザ用結晶材料を作製
し、図１に示す測定系を用いてレーザの発振特性を調査
したものである。表７−１にＬｎを適宜選択した本実施
例の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長とレーザ発
振に最低必要な励起用光源の光強度で表わされるしきい
値を選択した元素について示す。いずれの本実施例の固
体レーザ用結晶材料も２．０〜２．２μｍの範囲の波長
でレーザ発振した。また、いずれの本実施例の材料も従
来材料では実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしき
い値で発振し、出力１Ｗ以上においても飽和は見られな
かった。
【０１０４】表７−１ 組成式が（Ｌｎ0.55Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｈｏ0.2）3Ａｌ5Ｏ
12および（Ｌｎ0.55Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｈｏ0.2）3（Ａｌ
0.5Ｇａ0.2Ｉｎ0.3）5Ｏ12で表わされる実施例７−１の
固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値を示
す。
【０１０５】
【０１０６】
【０１０７】
【実施例７−２】本実施例は、実施例７−１と同様にし
て、組成式（Ｙ0.5-xＮｄxＹｂ0.2Ｈｏ0 .3）3Ａｌ5Ｏ12
で表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図
１に示した測定系を用いてレーザ発振特性を調査したも
のである。表７−２にＸの値を適宜選択した本実施例の
固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値を選
択した元素について示す。実施例７−１と同様にしてい
ずれの本実施例の固体レーザ用結晶材料も２．０〜２．
２μｍの範囲の波長でレーザ発振した。また、いずれの
本実施例の材料も従来材料では実現が困難であった３０
ｍＷ以下の低いしきい値で発振した。また、励起光に対
する出力の飽和現象は、少なくとも１Ｗの出力において
は見られなかった。
【０１０８】表７−２ 組成式が（Ｙ0.5-xＮｄxＹｂ0.2Ｈｏ0.3）3Ａｌ5Ｏ12で
表わされる実施例７−１の固体レーザ用結晶材料のレー
ザ発振波長としきい値をＮｄの量に対して示す。
【０１０９】
【０１１０】
【実施例７−３】本実施例は、実施例７−１と同様にし
て、組成式（Ｙ0.65-xＮｄ0.05ＹｂxＨｏ0.3）3Ａｌ5Ｏ
12で表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、
図１に示した測定系を用いてレーザ発振特性とＹｂ濃度
Ｘの関係を調査したものである。図２６に本実施例の固
体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長および発振しきい
値とＹｂ濃度Ｘの関係を示す。いずれの本実施例の固体
レーザ用結晶材料も２．０〜２．２μｍの範囲の波長で
レーザ発振した。また、いずれの本実施例の材料も従来
材料では実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい
値で発振した。また、励起光に対する出力の飽和現象
は、少なくとも１Ｗの出力においては見られなかった。
【０１１１】
【実施例７−４】本実施例は、実施例７−１と同様にし
て、組成式（Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｈｏ0.3）3（Ａｌ
1-xＧａx）5Ｏ12で表わされる本発明固体レーザ用結晶
材料を作製し、図１に示した測定系を用いてレーザ発振
特性とＧａ濃度Ｘの関係を調査したものである。図２７
に本実施例の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長と
しきい値とＮａ濃度Ｘの関係を示す。レーザ発振波長
は、Ｇａ濃度Ｘが大きくなるほど短くなる傾向にある
が、いずれの本実施例のレーザ用結晶材料も２．０〜
２．２μｍの範囲の波長でレーザ発振した。また、いず
れの本実施例の材料もＧａ濃度Ｘによりばらつきはある
ものの従来材料では実現が困難であった３０ｍＷ以下の
低いしきい値で発振した。また、励起光に対する出力の
飽和現象は、少なくとも１Ｗの出力においては見られな
かった。
【０１１２】
【実施例７−５】本実施例は、実施例７−１と同様にし
て、組成式（Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｈｏ0.3）3（Ａｌ
1-xＩｎx）5Ｏ12で表わされる本発明固体レーザ用結晶
材料を作製し、図１に示した測定系を用いてレーザ発振
特性とＩｎ濃度Ｘの関係を調査したものである。図２８
に本実施例の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長と
しきい値とＩｎ濃度Ｘの関係を示す。レーザ発振波長
は、Ｉｎ濃度Ｘが大きくなるほど短くなる傾向にある
が、いずれの本実施例の固体レーザ用結晶材料も２．０
〜２．２μｍの範囲の波長でレーザ発振した。また、い
ずれの本実施例の材料もＩｎ濃度Ｘによりばらつきはあ
るものの従来材料では実現が困難であった３０ｍＷ以下
の低いしきい値で発振した。また、励起光に対する出力
の飽和現象は、少なくとも１Ｗの出力においては見られ
なかった。
【０１１３】
【実施例７−６】本実施例は、実施例７−１と同様にし
て、組成式（Ｙ0.75-xＮｄ0.05Ｙｂ0.2Ｈｏx）3Ａｌ5Ｏ
12で表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、
図１に示した測定系を用いてレーザ発振特性とＨｏ濃度
Ｘの関係を調査したものである。図２９に本実施例の固
体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値とＹｂ
濃度Ｘの関係を示す。いずれの本実施例の固体レーザ用
結晶材料も２．０〜２．２μｍの範囲の波長でレーザ発
振した。また、いずれの本実施例の材料も従来材料では
実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振
した。また、励起光に対する出力の飽和現象は、少なく
とも１Ｗの出力においては見られなかった。
【０１１４】なお、ＬｎがＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｂｉ、Ｓ
ｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕの
いずれか一種類以上の元素であり、ＤがＡｌ、Ｇａ、Ｉ
ｎのいずれか一種類以上の元素であっても、本実施例の
材料と同様に０．８μｍ帯半導体レーザの励起により３
０ｍＷ以下の低いしきい値で２．０〜２．２μｍの範囲
の波長でレーザ発振することは言うまでもない。
【０１１５】
【実施例８】以下に示す実施例８−１〜６では実施例
５、実施例６および実施例７と同様の手法を用いて本発
明の第二の固体レーザ用結晶材料の一般式ＬｎＥＯ4で
示される本発明固体レーザ用置換型酸化物結晶材料のバ
ルク単結晶を作製し、レーザ発振特性を評価した。
【０１１６】
【実施例８−１】本実施例は、組成式Ｌｎ0.45Ｎｄ0.05
Ｙｂ0.2Ｈｏ0.3ＶＯ4およびＬｎ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｈ
ｏ0.3Ｖ0.5Ｎｂ0.2Ｔａ0.3Ｏ4（ＬｎはＬａ、Ｃｅ、Ｐ
ｒ、Ｂｉ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙ、Ｅｒ、
Ｔｍ、Ｌｕのいずれか一つの元素）で表わされる本発明
レーザ用結晶材料を作製し、図１に示す測定系を用いて
レーザの発振特性を調査したものである。表８−１にＬ
ｎを適宜選択した本実施例の固体レーザ用結晶材料のレ
ーザ発振波長とレーザ発振に最低必要な励起用光源の光
強度で表わされるしきい値を選択した元素について示
す。いずれの本実施例の固体レーザ用結晶材料も２．０
〜２．２μｍの範囲の波長でレーザ発振した。また、い
ずれの本実施例の材料も従来材料では実現が困難であっ
た３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振し、出力１Ｗ以上
においても飽和は見られなかった。
【０１１７】表８−１ 組成式がＬｎ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｈｏ0.3ＶＯ4および
Ｌｎ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｈｏ0.3Ｖ0.5Ｎｂ0.2Ｔａ0.3
Ｏ4で表わされる実施例８−１の固体レーザ用結晶材料
のレーザ発振波長としきい値を示す。
【０１１８】
【０１１９】
【０１２０】
【実施例８−２】本実施例は、実施例８−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.5-xＮｄxＹｂ0.2Ｈｏ0.3ＶＯ4で表わさ
れる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図１に示し
た測定系を用いてレーザ発振特性を調査したものであ
る。表８−２にＸの値を適宜選択した本実施例の固体レ
ーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値を選択した
元素について示す。実施例８−１と同様にしていずれの
本実施例の固体レーザ用置換型ガーネット結晶材料も
２．０〜２．２μｍの範囲の波長でレーザ発振した。ま
た、いずれの本実施例の材料も従来材料では実現が困難
であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振した。ま
た、励起光に対する出力の飽和現象は、少なくとも１Ｗ
の出力においては見られなかった。
【０１２１】表８−２ 組成式がＹ0.5-xＮｄxＹｂ0.2Ｈｏ0.3ＶＯ4で表わされ
る実施例８−２の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波
長としきい値をＮｄの量に対して示す。
【０１２２】
【０１２３】
【実施例８−３】本実施例は、実施例８−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.65-xＮｄ0.05ＹｂxＨｏ0 .3ＶＯ4で表わ
される本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図１に示
した測定系を用いてレーザ発振特性とＹｂ濃度Ｘの関係
を調査したものである。図３０に本実施例の固体レーザ
用結晶材料のレーザ発振波長および発振しきい値とＹｂ
濃度Ｘの関係を示す。いずれの本実施例の固体レーザ用
結晶材料も２．０〜２．２μｍの範囲の波長でレーザ発
振した。また、いずれの本実施例の材料も従来材料では
実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振
した。また、励起光に対する出力の飽和現象は、少なく
とも１Ｗの出力においては見られなかった。
【０１２４】
【実施例８−４】本実施例は、実施例８−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｈｏ0 .3Ｖ1-xＮｂxＯ
4で表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、
図１に示した測定系を用いてレーザ発振特性とＮｂ濃度
Ｘの関係を調査したものである。図３１に本実施例の固
体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値とＮｂ
濃度Ｘの関係を示す。レーザ発振波長は、Ｎｂ濃度Ｘが
大きくなるほど短くなる傾向にあるが、いずれの本実施
例のレーザ用結晶材料も２．０〜２．２μｍの範囲の波
長でレーザ発振した。また、いずれの本実施例の材料も
Ｎｂ濃度Ｘによりばらつきはあるものの従来材料では実
現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振し
た。また、励起光に対する出力の飽和現象は、少なくと
も１Ｗの出力においては見られなかった。
【０１２５】
【実施例８−５】本実施例は、実施例８−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｈｏ0 .3Ｖ1-xＴａxＯ
4で表わされる本発明固体レーザ用置換型ガーネット結
晶材料を作製し、図１に示した測定系を用いてレーザ発
振特性とＴａ濃度Ｘの関係を調査したものである。図３
２に本実施例の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長
としきい値とＴａ濃度Ｘの関係を示す。レーザ発振波長
は、Ｔａ濃度Ｘが大きくなるほど短くなる傾向にある
が、いずれの本実施例の固体レーザ用結晶材料も２．０
〜２．２μｍの範囲の波長でレーザ発振した。また、い
ずれの本実施例の材料もＴａ濃度Ｘによりばらつきはあ
るものの従来材料では実現が困難であった３０ｍＷ以下
の低いしきい値で発振した。また、励起光に対する出力
の飽和現象は、少なくとも１Ｗの出力においては見られ
なかった。
【０１２６】
【実施例８−６】本実施例は、実施例８−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.75-xＮｄ0.05Ｙｂ0.2ＨｏxＶＯ4で表わ
される本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図１に示
した測定系を用いてレーザ発振特性とＹｂ濃度Ｘの関係
を調査したものである。図３３に本実施例の固体レーザ
用結晶材料のレーザ発振波長および発振しきい値とＨｏ
濃度Ｘの関係を示す。いずれの本実施例の固体レーザ用
結晶材料も２．０〜２．２μｍの範囲の波長でレーザ発
振した。また、いずれの本実施例の材料も従来材料では
実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振
した。また、励起光に対する出力の飽和現象は、少なく
とも１Ｗの出力においては見られなかった。
【０１２７】なお、ＬｎがＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｂｉ、Ｓ
ｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕの
いずれか一種類以上の元素であり、ＥがＶ、Ｎｂ、Ｔａ
のいずれか一種類以上の元素であっても、本実施例の材
料と同様に０．８μｍ帯半導体レーザの励起により３０
ｍＷ以下の低いしきい値で２．０〜２．２μｍの範囲の
波長でレーザ発振することは言うまでもない。
【０１２８】
【実施例９】以下に示す実施例９−１〜６ではチョコラ
ルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）法により本発明の
第三の固体レーザ用結晶材料の一般式ＬｎＡＦ4で示さ
れる本発明固体レーザ用置換型フッ化物結晶材料のバル
ク単結晶を作製した。さらに前記バルク単結晶は、レー
ザ材料としての特性を評価するために、片面が平坦面、
片面が半径５ｃｍの球面、厚さ１．５ｍｍの円盤に加工
し、波長１．８〜２．１μｍにおいて平坦面には約９９
％、球面には約９７％の反射率のコーティングを施し
た。図１に本発明による実施例９−１〜１１−５の固体
レーザ用結晶材料のレーザ材料としての特性を評価した
測定系を示す。励起用光源には波長０．８０８μｍのＡ
ｌＧａＡｓ半導体レーザ１を用いた。半導体レーザ１か
ら出射した励起光３をレンズ２、２’、２”を通して集
光しながら実施例９−１〜実施例１１−５の固体レーザ
用結晶材料の円盤４に入射し、円盤４からの出射光５を
光スペクトムアナライザ６で観測することにより、レー
ザ発振特性を評価した。
【０１２９】
【実施例９−１】本実施例は、組成式Ｌｎ0.45Ｎｄ0.05
Ｙｂ0.3Ｔｍ0.2ＬｉＦ4およびＬｎ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.3
Ｔｍ0.2Ｌｉ0.5Ｎａ0.2Ｋ0.3Ｆ4（ＬｎはＬａ、Ｃｅ、
Ｐｒ、Ｂｉ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙ、Ｈ
ｏ、Ｅｒ、Ｌｕのいずれか一つの元素）で表わされる本
発明レーザ用結晶材料を作製し、図１に示す測定系を用
いてレーザの発振特性を調査したものである。表９−１
にＬｎを適宜選択した本実施例の固体レーザ用結晶材料
のレーザ発振波長とレーザ発振に最低必要な励起用光源
の光強度で表わされるしきい値を選択した元素について
示す。いずれの本実施例の固体レーザ用結晶材料も１．
８〜２．１μｍの範囲の波長でレーザ発振した。また、
いずれの本実施例の材料も従来材料では実現が困難であ
った３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振し、出力１Ｗ以
上においても飽和は見られなかった。
【０１３０】表９−１ 組成式がＬｎ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｔｍ0.3ＬｉＦ4およ
びＬｎ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0 .2Ｔｍ0.3Ｌｉ0.5Ｎａ0.2Ｋ
0.3Ｆ4で表わされる実施例９−１の固体レーザ用結晶材
料のレーザ発振波長としきい値を示す。
【０１３１】
【０１３２】
【０１３３】
【実施例９−２】本実施例は、実施例９−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.5-xＮｄxＹｂ0.2Ｔｍ0.3ＬｉＦ4で表わ
される本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図１に示
した測定系を用いてレーザ発振特性を調査したものであ
る。表９−２にＸの値を適宜選択した本実施例の固体レ
ーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値を選択した
元素について示す。実施例９−１と同様にしていずれの
本実施例の固体レーザ用結晶材料も１．８〜２．１μｍ
の範囲の波長でレーザ発振した。また、いずれの本実施
例の材料も従来材料では実現が困難であった３０ｍＷ以
下の低いしきい値で発振した。また、励起光に対する出
力の飽和現象は、少なくとも１Ｗの出力においては見ら
れなかった。
【０１３４】表９−２ 組成式がＹ0.5-xＮｄxＹｂ0.2Ｔｍ0.3ＬｉＦ4で表わさ
れる実施例９−２の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振
波長としきい値をＮｄの量に対して示す。
【０１３５】
【０１３６】
【実施例９−３】本実施例は、実施例９−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.65-xＮｄ0.05ＹｂxＴｍ0 .3ＬｉＦ4で表
わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図１に
示した測定系を用いてレーザ発振特性とＹｂ濃度Ｘの関
係を調査したものである。図３４に本実施例の固体レー
ザ用結晶材料のレーザ発振波長および発振しきい値とＹ
ｂ濃度Ｘの関係を示す。いずれの本実施例の固体レーザ
用結晶材料も１．８〜２．１μｍの範囲の波長でレーザ
発振した。また、いずれの本実施例の材料も従来材料で
は実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発
振した。また、励起光に対する出力の飽和現象は、少な
くとも１Ｗの出力においては見られなかった。
【０１３７】
【実施例９−４】本実施例は、実施例９−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｔｍ0 .3Ｌｉ1-xＮａx
Ｆ4で表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製
し、図１に示した測定系を用いてレーザ発振特性とＮａ
濃度Ｘの関係を調査したものである。図３５に本実施例
の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値と
Ｎａ濃度Ｘの関係を示す。レーザ発振波長は、Ｎａ濃度
Ｘが大きくなるほど短くなる傾向にあるが、いずれの本
実施例のレーザ用結晶材料も１．８〜２．１μｍの範囲
の波長でレーザ発振した。また、いずれの本実施例の材
料もＮａ濃度Ｘによりばらつきはあるものの従来材料で
は実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発
振した。また、励起光に対する出力の飽和現象は、少な
くとも１Ｗの出力においては見られなかった。
【０１３８】
【実施例９−５】本実施例は、実施例９−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｔｍ0 .3Ｌｉ1-xＫxＦ
4で表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、
図１に示した測定系を用いてレーザ発振特性とＫ濃度Ｘ
の関係を調査したものである。図３６に本実施例の固体
レーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値とＫ濃度
Ｘの関係を示す。レーザ発振波長は、Ｋ濃度Ｘが大きく
なるほど短くなる傾向にあるが、いずれの本実施例の固
体レーザ用結晶材料も１．８〜２．１μｍの範囲の波長
でレーザ発振した。また、いずれの本実施例の材料もＫ
濃度Ｘによりばらつきはあるものの従来材料では実現が
困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振した。
また、励起光に対する出力の飽和現象は、少なくとも１
Ｗの出力においては見られなかった。
【０１３９】
【実施例９−６】本実施例は、実施例９−１と同様にし
て、組成式Ｙ0.75-xＮｄ0.05Ｙｂ0.2ＨｏxＬｉＦ4で表
わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図１に
示した測定系を用いてレーザ発振特性とＫ濃度Ｘの関係
を調査したものである。図３７に本実施例の固体レーザ
用結晶材料のレーザ発振波長としきい値とＨｏ濃度Ｘの
関係を示す。いずれの本実施例の固体レーザ用結晶材料
も１．８〜２．１μｍの範囲の波長でレーザ発振した。
また、いずれの本実施例の材料も従来材料では実現が困
難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振した。ま
た、励起光に対する出力の飽和現象は、少なくとも１Ｗ
の出力においては見られなかった。
【０１４０】なお、ＬｎがＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｂｉ、Ｓ
ｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｌｕの
いずれか一種類以上の元素であり、ＡがＬｉ、Ｋ、Ｎａ
のいずれか一種類以上の元素であっても、本実施例の材
料と同様に０．８μｍ帯半導体レーザの励起により３０
ｍＷ以下の低いしきい値で２．０〜２．２μｍの範囲の
波長でレーザ発振することは言うまでもない。
【０１４１】
【実施例１０】以下に示す実施例１０−１〜６では実施
例９と同様の手法を用いて本発明の第二の固体レーザ用
結晶材料の一般式ＬｎＤＯ3で示される本発明固体レー
ザ用置換型酸化物結晶材料のバルク単結晶を作製し、レ
ーザ発振特性を評価した。
【０１４２】
【実施例１０−１】本実施例は、組成式Ｌｎ0.55Ｎｄ
0.05Ｙｂ0.2Ｔｍ0.2ＡｌＯ3およびＬｎ0.55Ｎｄ0.05Ｙ
ｂ0.2Ｔｍ0.2Ａｌ0.5Ｇａ0.2Ｉｎ0.3Ｏ3（ＬｎはＬａ、
Ｃｅ、Ｐｒ、Ｂｉ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、
Ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｌｕのいずれか一つの元素）で表わさ
れる本発明レーザ用結晶材料を作製し、図１に示す測定
系を用いてレーザの発振特性を調査したものである。表
１０−１にＬｎを適宜選択した本実施例の固体レーザ用
結晶材料のレーザ発振波長とレーザ発振に最低必要な励
起用光源の光強度で表わされるしきい値を選択した元素
について示す。いずれの本実施例の固体レーザ用結晶材
料も１．８〜２．１μｍの範囲の波長でレーザ発振し
た。また、いずれの本実施例の材料も従来材料では実現
が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振し、
出力１Ｗ以上においても飽和は見られなかった。
【０１４３】表１０−１ 組成式がＬｎ0.55Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｔｍ0.2ＡｌＯ3およ
びＬｎ0.55Ｎｄ0.05Ｙｂ0 .2Ｔｍ0.2Ａｌ0.5Ｇａ0.2Ｉｎ
0.3Ｏ3で表わされる実施例１０−１の固体レーザ用結晶
材料のレーザ発振波長としきい値を示す。
【０１４４】
【０１４５】
【０１４６】
【実施例１０−２】本実施例は、実施例１０−１と同様
にして、組成式Ｙ0.5-xＮｄxＹｂ0.2Ｔｍ0 .3ＡｌＯ3で
表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図１
に示した測定系を用いてレーザ発振特性を調査したもの
である。表１０−２にＸの値を適宜選択した本実施例の
固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値を選
択した元素について示す。実施例１０−１と同様にして
いずれの本実施例の固体レーザ用結晶材料も１．８〜
２．１μｍの範囲の波長でレーザ発振した。また、いず
れの本実施例の材料も従来材料では実現が困難であった
３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振した。また、励起光
に対する出力の飽和現象は、少なくとも１Ｗの出力にお
いては見られなかった。
【０１４７】表１０−２ 組成式がＹ0.5-xＮｄxＹｂ0.2Ｔｍ0.3ＡｌＯ3で表わさ
れる実施例１０−２の固体レーザ用結晶材料のレーザ発
振波長としきい値をＮｄの量に対して示す。
【０１４８】
【０１４９】
【実施例１０−３】本実施例は、実施例１０−１と同様
にして、組成式Ｙ0.65-xＮｄ0.05ＹｂxＴｍ0.3ＡｌＯ3
で表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図
１に示した測定系を用いてレーザ発振特性とＹｂ濃度Ｘ
の関係を調査したものである。図３８に本実施例の固体
レーザ用結晶材料のレーザ発振波長および発振しきい値
とＹｂ濃度Ｘの関係を示す。いずれの本実施例の固体レ
ーザ用結晶材料も１．８〜２．１μｍの範囲の波長でレ
ーザ発振した。また、いずれの本実施例の材料も従来材
料では実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値
で発振した。また、励起光に対する出力の飽和現象は、
少なくとも１Ｗの出力においては見られなかった。
【０１５０】
【実施例１０−４】本実施例は、実施例１０−１と同様
にして、組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｔｍ0.3Ａｌ1-x
ＧａxＯ3で表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作
製し、図１に示した測定系を用いてレーザ発振特性とＧ
ａ濃度Ｘの関係を調査したものである。図３９に本実施
例の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値
とＮａ濃度Ｘの関係を示す。レーザ発振波長は、Ｇａ濃
度Ｘが大きくなるほど短くなる傾向にあるが、いずれの
本実施例のレーザ用結晶材料も１．８〜２．１μｍの範
囲の波長でレーザ発振した。また、いずれの本実施例の
材料もＧａ濃度Ｘによりばらつきはあるものの従来材料
では実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で
発振した。また、励起光に対する出力の飽和現象は、少
なくとも１Ｗの出力においては見られなかった。
【０１５１】
【実施例１０−５】本実施例は、実施例１０−１と同様
にして、組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｔｍ0.3Ａｌ1-x
ＩｎxＯ3で表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作
製し、図１に示した測定系を用いてレーザ発振特性とＩ
ｎ濃度Ｘの関係を調査したものである。図４０に本実施
例の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値
とＩｎ濃度Ｘの関係を示す。レーザ発振波長は、Ｉｎ濃
度Ｘが大きくなるほど短くなる傾向にあるが、いずれの
本実施例の固体レーザ用結晶材料も１．８〜２．１μｍ
の範囲の波長でレーザ発振した。また、いずれの本実施
例の材料もＩｎ濃度Ｘによりばらつきはあるものの従来
材料では実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい
値で発振した。また、励起光に対する出力の飽和現象
は、少なくとも１Ｗの出力においては見られなかった。
【０１５２】
【実施例１０−６】本実施例は、実施例１０−１と同様
にして、組成式Ｙ0.75-xＮｄ0.05Ｙｂ0.2ＴｍxＡｌＯ3
で表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図
１に示した測定系を用いてレーザ発振特性とＨｏ濃度Ｘ
の関係を調査したものである。図４１に本実施例の固体
レーザ用結晶材料のレーザ発振波長および発振しきい値
とＹｂ濃度Ｘの関係を示す。いずれの本実施例の固体レ
ーザ用結晶材料も１．８〜２．１μｍの範囲の波長でレ
ーザ発振した。また、いずれの本実施例の材料も従来材
料では実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値
で発振した。また、励起光に対する出力の飽和現象は、
少なくとも１Ｗの出力においては見られなかった。
【０１５３】なお、ＬｎがＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｂｉ、Ｓ
ｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｌｕの
いずれか一種類以上の元素であり、ＤがＡｌ、Ｇａ、Ｉ
ｎのいずれか一種類以上の元素であっても、本実施例の
材料と同様に０．８μｍ帯半導体レーザの励起により３
０ｍＷ以下の低いしきい値で１．８〜２．１μｍの範囲
の波長でレーザ発振することは言うまでもない。
【０１５４】
【実施例１１】以下に示す実施例１１−１〜６では実施
例９と同様の手法を用いて本発明の第二の固体レーザ用
結晶材料の一般式ＬｎＤ5Ｏ12で示される本発明固体レ
ーザ用置換型酸化物結晶材料のバルク単結晶を作製し、
レーザ発振特性を評価した。
【０１５５】
【実施例１１−１】本実施例は、組成式（Ｌｎ0.55Ｎｄ
0.05Ｙｂ0.2Ｔｍ0.2）3Ａｌ5Ｏ12および（Ｌｎ0.55Ｎｄ
0.05Ｙｂ0.2Ｔｍ0.2）3（Ａｌ0.5Ｇａ0.2Ｉｎ0.3）5Ｏ
12（ＬｎはＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｂｉ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇ
ｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｌｕのいずれか一つ
の元素）で表わされる本発明レーザ用結晶材料を作製
し、図１に示す測定系を用いてレーザの発振特性を調査
したものである。表１１−１にＬｎを適宜選択した本実
施例の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長とレーザ
発振に最低必要な励起用光源の光強度で表わされるしき
い値を選択した元素について示す。いずれの本実施例の
固体レーザ用結晶材料も１．８〜２．１μｍの範囲の波
長でレーザ発振した。また、いずれの本実施例の材料も
従来材料では実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いし
きい値で発振し、出力１Ｗ以上においても飽和は見られ
なかった。
【０１５６】表１１−１ 組成式が（Ｌｎ0.55Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｔｍ0.2）3Ａｌ5Ｏ
12および（Ｌｎ0.55Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｔｍ0.2）3（Ａｌ
0.5Ｇａ0.2Ｉｎ0.3）5Ｏ12で表わされる実施例１１−１
の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値を
示す。
【０１５７】
【０１５８】
【０１５９】
【実施例１１−２】本実施例は、実施例１１−１と同様
にして、組成式（Ｙ0.5-xＮｄxＹｂ0.2Ｔｍ0.3）3Ａｌ5
Ｏ12で表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製
し、図１に示した測定系を用いてレーザ発振特性を調査
したものである。表１１−２にＸの値を適宜選択した本
実施例の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長としき
い値を選択した元素について示す。実施例１１−１と同
様にしていずれの本実施例の固体レーザ用結晶材料も
１．８〜２．１μｍの範囲の波長でレーザ発振した。ま
た、いずれの本実施例の材料も従来材料では実現が困難
であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振した。ま
た、励起光に対する出力の飽和現象は、少なくとも１Ｗ
の出力においては見られなかった。
【０１６０】表１１−２ 組成式が（Ｙ0.5-xＮｄxＹｂ0.2Ｔｍ0.3）3Ａｌ5Ｏ12で
表わされる実施例１１−２の固体レーザ用結晶材料のレ
ーザ発振波長としきい値をＮｄの量に対して示す。
【０１６１】
【０１６２】
【実施例１１−３】本実施例は、実施例１１−１と同様
にして、組成式（Ｙ0.65-xＮｄ0.05ＹｂxＴｍ0.3）3Ａ
ｌ5Ｏ12で表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作
製し、図１に示した測定系を用いてレーザ発振特性とＹ
ｂ濃度Ｘの関係を調査したものである。図４２に本実施
例の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長および発振
しきい値とＹｂ濃度Ｘの関係を示す。いずれの本実施例
の固体レーザ用結晶材料も１．８〜２．１μｍの範囲の
波長でレーザ発振した。また、いずれの本実施例の材料
も従来材料では実現が困難であった３０ｍＷ以下の低い
しきい値で発振した。また、励起光に対する出力の飽和
現象は、少なくとも１Ｗの出力においては見られなかっ
た。
【０１６３】
【実施例１１−４】本実施例は、実施例１１−１と同様
にして、組成式（Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｔｍ0.3）
3（Ａｌ1-xＧａx）5Ｏ12で表わされる本発明固体レーザ
用結晶材料を作製し、図１に示した測定系を用いてレー
ザ発振特性とＧａ濃度Ｘの関係を調査したものである。
図４３に本実施例の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振
波長としきい値とＮａ濃度Ｘの関係を示す。レーザ発振
波長は、Ｇａ濃度Ｘが大きくなるほど短くなる傾向にあ
るが、いずれの本実施例のレーザ用結晶材料も１．８〜
２．１μｍの範囲の波長でレーザ発振した。また、いず
れの本実施例の材料もＧａ濃度Ｘによりばらつきはある
ものの従来材料では実現が困難であった３０ｍＷ以下の
低いしきい値で発振した。また、励起光に対する出力の
飽和現象は、少なくとも１Ｗの出力においては見られな
かった。
【０１６４】
【実施例１１−５】本実施例は、実施例１１−１と同様
にして、組成式（Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｔｍ0.3）
3（Ａｌ1-xＩｎx）5Ｏ12で表わされる本発明固体レーザ
用結晶材料を作製し、図１に示した測定系を用いてレー
ザ発振特性とＩｎ濃度Ｘの関係を調査したものである。
図４４に本実施例の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振
波長としきい値とＩｎ濃度Ｘの関係を示す。レーザ発振
波長は、Ｉｎ濃度Ｘが大きくなるほど短くなる傾向にあ
るが、いずれの本実施例の固体レーザ用結晶材料も１．
８〜２．１μｍの範囲の波長でレーザ発振した。また、
いずれの本実施例の材料もＩｎ濃度Ｘによりばらつきは
あるものの従来材料では実現が困難であった３０ｍＷ以
下の低いしきい値で発振した。また、励起光に対する出
力の飽和現象は、少なくとも１Ｗの出力においては見ら
れなかった。
【０１６５】
【実施例１１−６】本実施例は、実施例１１−１と同様
にして、組成式（Ｙ0.75-xＮｄ0.05Ｙｂ0. 2Ｔｍx）3Ａ
ｌ5Ｏ12で表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作
製し、図１に示した測定系を用いてレーザ発振特性とＨ
ｏ濃度Ｘの関係を調査したものである。図４５に本実施
例の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値
とＹｂ濃度Ｘの関係を示す。いずれの本実施例の固体レ
ーザ用結晶材料も１．８〜２．１μｍの範囲の波長でレ
ーザ発振した。また、いずれの本実施例の材料も従来材
料では実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値
で発振した。また、励起光に対する出力の飽和現象は、
少なくとも１Ｗの出力においては見られなかった。
【０１６６】なお、ＬｎがＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｂｉ、Ｓ
ｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｌｕの
いずれか一種類以上の元素であり、ＤがＡｌ、Ｇａ、Ｉ
ｎのいずれか一種類以上の元素であっても、本実施例の
材料と同様に０．８μｍ帯半導体レーザの励起により３
０ｍＷ以下の低いしきい値で１．８〜２．１μｍの範囲
の波長でレーザ発振することは言うまでもない。
【０１６７】
【実施例１２】以下に示す実施例１２−１〜６では実施
例９、実施例１０および実施例１１と同様の手法を用い
て本発明の第二の固体レーザ用結晶材料の一般式ＬｎＥ
Ｏ4で示される本発明固体レーザ用置換型酸化物結晶材
料のバルク単結晶を作製し、レーザ発振特性を評価し
た。
【０１６８】
【実施例１２−１】本実施例は、組成式Ｌｎ0.45Ｎｄ
0.05Ｙｂ0.2Ｔｍ0.3ＶＯ4およびＬｎ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ
0.2Ｔｍ0.3Ｖ0.5Ｎｂ0.2Ｔａ0.3Ｏ4（ＬｎはＬａ、Ｃ
ｅ、Ｐｒ、Ｂｉ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙ、
Ｈｏ、Ｅｒ、Ｌｕのいずれか一つの元素）で表わされる
本発明レーザ用結晶材料を作製し、図１に示す測定系を
用いてレーザの発振特性を調査したものである。表１２
−１にＬｎを適宜選択した本実施例の固体レーザ用結晶
材料のレーザ発振波長とレーザ発振に最低必要な励起用
光源の光強度で表わされるしきい値を選択した元素につ
いて示す。いずれの本実施例の固体レーザ用結晶材料も
１．８〜２．１μｍの範囲の波長でレーザ発振した。ま
た、いずれの本実施例の材料も従来材料では実現が困難
であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振し、出力１
Ｗ以上においても飽和は見られなかった。
【０１６９】表１２−１ 組成式がＬｎ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｔｍ0.3ＶＯ4および
Ｌｎ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｔｍ0.3Ｖ0.5Ｎｂ0.2Ｔａ0.3
Ｏ4で表わされる実施例１２−１の固体レーザ用結晶材
料のレーザ発振波長としきい値を示す。
【０１７０】
【０１７１】
【０１７２】
【実施例１２−２】本実施例は、実施例１２−１と同様
にして、組成式Ｙ0.5-xＮｄxＹｂ0.2Ｔｍ0 .3ＶＯ4で表
わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図１に
示した測定系を用いてレーザ発振特性を調査したもので
ある。表１２−２にＸの値を適宜選択した本実施例の固
体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値を選択
した元素について示す。実施例１２−１と同様にしてい
ずれの本実施例の固体レーザ用置換型ガーネット結晶材
料も１．８〜２．１μｍの範囲の波長でレーザ発振し
た。また、いずれの本実施例の材料も従来材料では実現
が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振し
た。また、励起光に対する出力の飽和現象は、少なくと
も１Ｗの出力においては見られなかった。
【０１７３】表１２−２ 組成式が（Ｙ0.5-xＮｄxＹｂ0.2Ｔｍ0.3ＶＯ4で表わさ
れる実施例１２−２の固体レーザ用結晶材料のレーザ発
振波長としきい値をＮｄの量に対して示す。
【０１７４】
【０１７５】
【実施例１２−３】本実施例は、実施例１２−１と同様
にして、組成式Ｙ0.65-xＮｄ0.05ＹｂxＴｍ0.3ＶＯ4で
表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図１
に示した測定系を用いてレーザ発振特性とＹｂ濃度Ｘの
関係を調査したものである。図４６に本実施例の固体レ
ーザ用結晶材料のレーザ発振波長および発振しきい値と
Ｙｂ濃度Ｘの関係を示す。いずれの本実施例の固体レー
ザ用結晶材料も１．８〜２．１μｍの範囲の波長でレー
ザ発振した。また、いずれの本実施例の材料も従来材料
では実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で
発振した。また、励起光に対する出力の飽和現象は、少
なくとも１Ｗの出力においては見られなかった。
【０１７６】
【実施例１２−４】本実施例は、実施例１２−１と同様
にして、組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｔｍ0.3Ｖ1-xＮ
ｂxＯ4で表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製
し、図１に示した測定系を用いてレーザ発振特性とＮｂ
濃度Ｘの関係を調査したものである。図４７に本実施例
の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値と
Ｎｂ濃度Ｘの関係を示す。レーザ発振波長は、Ｎｂ濃度
Ｘが大きくなるほど短くなる傾向にあるが、いずれの本
実施例のレーザ用結晶材料も１．８〜２．１μｍの範囲
の波長でレーザ発振した。また、いずれの本実施例の材
料もＮｂ濃度Ｘによりばらつきはあるものの従来材料で
は実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で発
振した。また、励起光に対する出力の飽和現象は、少な
くとも１Ｗの出力においては見られなかった。
【０１７７】
【実施例１２−５】本実施例は、実施例１２−１と同様
にして、組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｔｍ0.3Ｖ1-xＴ
ａxＯ4で表わされる本発明固体レーザ用置換型ガーネッ
ト結晶材料を作製し、図１に示した測定系を用いてレー
ザ発振特性とＴａ濃度Ｘの関係を調査したものである。
図４８に本実施例の固体レーザ用結晶材料のレーザ発振
波長としきい値とＴａ濃度Ｘの関係を示す。レーザ発振
波長は、Ｔａ濃度Ｘが大きくなるほど短くなる傾向にあ
るが、いずれの本実施例の固体レーザ用結晶材料も１．
８〜２．１μｍの範囲の波長でレーザ発振した。また、
いずれの本実施例の材料もＴａ濃度Ｘによりばらつきは
あるものの従来材料では実現が困難であった３０ｍＷ以
下の低いしきい値で発振した。また、励起光に対する出
力の飽和現象は、少なくとも１Ｗの出力においては見ら
れなかった。
【０１７８】
【実施例１２−６】本実施例は、実施例１２−１と同様
にして、組成式Ｙ0.75-xＮｄ0.05Ｙｂ0.2ＴｍxＶＯ4で
表わされる本発明固体レーザ用結晶材料を作製し、図１
に示した測定系を用いてレーザ発振特性とＹｂ濃度Ｘの
関係を調査したものである。図４９に本実施例の固体レ
ーザ用結晶材料のレーザ発振波長および発振しきい値と
Ｈｏ濃度Ｘの関係を示す。いずれの本実施例の固体レー
ザ用結晶材料も１．８〜２．１μｍの範囲の波長でレー
ザ発振した。また、いずれの本実施例の材料も従来材料
では実現が困難であった３０ｍＷ以下の低いしきい値で
発振した。また、励起光に対する出力の飽和現象は、少
なくとも１Ｗの出力においては見られなかった。
【０１７９】なお、ＬｎがＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｂｉ、Ｓ
ｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｌｕの
いずれか一種類以上の元素であり、ＥがＶ、Ｎｂ、Ｔａ
のいずれか一種類以上の元素であっても、本実施例の材
料と同様に０．８μｍ帯半導体レーザの励起により３０
ｍＷ以下の低いしきい値で１．８〜２．１μｍの範囲の
波長でレーザ発振することは言うまでもない。
【０１８０】なお、本発明の上述の具体的な実施例にお
いては、実験上のまた時間的制約から、材料の組成に関
して大幅な制約を設けたが、これらの組成から大幅に変
化することがなく、かつ結晶成長に問題が生じないもの
であれば、本発明による効果を生ずる材料については、
当然にそれらは本発明の領域に含まれる。
【０１８１】また、結晶成長を行なう場合、坩堝材料で
ある白金をはじめとして、積極的には意図しない元素の
混入は、ある程度避けられないため、それら混入元素が
本質的に本発明の効果に作用しない限り、それら混入元
素を含む材料に関しても、同様に本発明の領域に含まれ
る。
【０１８２】
【発明の効果】以上説明したように本発明による固体レ
ーザ用結晶材料は、１．５〜１．７μｍ、２．０〜２．
２μｍ、１．８〜２．１μｍの眼や皮膚に対して安全な
波長帯において３０ｍＷ以下の低いしきい値で発振し、
出力が１Ｗ以上得られるため、実用に供することができ
るという利点がある。また、従来材料と異なり励起光源
に安価で高出力な０．８μｍ帯で発振する半導体レーザ
を使用できるため、経済的および性能的に利点が大き
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】全ての実施例の固体レーザ用結晶材料のレーザ
材料としての特性を評価した測定系を示す説明図。
【図２】組成式Ｙ0.65-xＮｄ0.05ＹｂxＥｒ0.3ＬｉＦ4
で表わされる実施例１−３の固体レーザ用結晶材料のレ
ーザ発振波長としきい値とＹｂ濃度Ｘの関係を示す図。
【図３】組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｅｒ0.3Ｌｉ1-x
ＮａxＦ4で表わされる実施例１−４の固体レーザ用結晶
材料のレーザ発振波長としきい値とＮａ濃度Ｘの関係を
示す図。
【図４】組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｅｒ0.3Ｌｉ1-x
ＫxＦ4で表わされる実施例１−５の固体レーザ用結晶材
料のレーザ発振波長としきい値とＫ濃度Ｘの関係を示す
図。
【図５】組成式Ｙ0.75-xＮｄ0.05Ｙｂ0.2ＥｒxＬｉＦ4
で表わされる実施例１−６の固体レーザ用結晶材料のレ
ーザ発振波長としきい値とＥｒ濃度Ｘの関係を示す図。
【図６】組成式Ｙ0.65-xＮｄ0.05ＹｂxＥｒ0.3ＡｌＯ3
で示される実施例２−３のレーザ用結晶材料のレーザ発
振波長としきい値とＹｂ濃度Ｘの関係を示す図。
【図７】組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｅｒ0.3Ａｌ1-x
ＧａxＯ3で示される実施例２−４のレーザ用結晶材料の
レーザ発振波長としきい値とＧａ濃度Ｘの関係を示す
図。
【図８】組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｅｒ0.3Ａｌ1-x
ＩｎxＯ3で示される実施例２−５のレーザ用結晶材料の
レーザ発振波長としきい値とＩｎ濃度Ｘの関係を示す
図。
【図９】組成式Ｙ0.75-xＮｄ0.05Ｙｂ0.2ＥｒxＡｌＯ3
で示される実施例２−６のレーザ用結晶材料のレーザ発
振波長としきい値とＹｂ濃度Ｘの関係を示す図。
【図１０】組成式（Ｙ0.65-xＮｄ0.05ＹｂxＥｒ0.3）3
Ａｌ5Ｏ12で示される実施例３−３のレーザ用結晶材料
のレーザ発振波長としきい値とＹｂ濃度Ｘの関係を示す
図。
【図１１】組成式（Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｅｒ0.3）3
（Ａｌ1-xＧａx）5Ｏ12で示される実施例３−４のレー
ザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値とＧａ濃度Ｘ
の関係を示す図。
【図１２】組成式（Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｅｒ0.3）3
（Ａｌ1-xＩｎx）5Ｏ12で示される実施例３−５のレー
ザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値とＩｎ濃度Ｘ
の関係を示す図。
【図１３】組成式（Ｙ0.75-xＮｄ0.05Ｙｂ0.2Ｅｒx）3
Ａｌ5Ｏ12で示される実施例３−６のレーザ用結晶材料
のレーザ発振波長としきい値とＹｂ濃度Ｘの関係を示す
図。
【図１４】組成式Ｙ0.65-xＮｄ0.05ＹｂxＥｒ0.3ＶＯ4
で示される実施例４−３のレーザ用結晶材料のレーザ発
振波長としきい値とＹｂ濃度Ｘの関係を示す図。
【図１５】組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｅｒ0.3Ｖ1-x
ＮｂxＯ4で示される実施例４−４のレーザ用結晶材料の
レーザ発振波長としきい値とＮｂ濃度Ｘの関係を示す
図。
【図１６】組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｅｒ0.3Ｖ1-x
ＴａxＯ4で示される実施例４−５のレーザ用結晶材料の
レーザ発振波長としきい値とＴａ濃度Ｘの関係を示す
図。
【図１７】組成式Ｙ0.75-xＮｄ0.05Ｙｂ0.2ＥｒxＶＯ4
で示される実施例４−６のレーザ用結晶材料のレーザ発
振波長としきい値とＥｒ濃度Ｘの関係を示す図。
【図１８】組成式Ｙ0.65-xＮｄ0.05ＹｂxＨｏ0.3ＬｉＦ
4で表わされる実施例５−３の固体レーザ用結晶材料の
レーザ発振波長としきい値とＹｂ濃度Ｘの関係を示す
図。
【図１９】組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｈｏ0.3Ｌｉ
1-xＮａxＦ4で表わされる実施例５−４の固体レーザ用
結晶材料のレーザ発振波長としきい値とＮａ濃度Ｘの関
係を示す図。
【図２０】組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｈｏ0.3Ｌｉ
1-xＫxＦ4で表わされる実施例５−５の固体レーザ用結
晶材料のレーザ発振波長としきい値とＫ濃度Ｘの関係を
示す図。
【図２１】組成式Ｙ0.75-xＮｄ0.05Ｙｂ0.2ＨｏxＬｉＦ
4で表わされる実施例５−６の固体レーザ用結晶材料の
レーザ発振波長としきい値とＨｏ濃度Ｘの関係を示す
図。
【図２２】組成式Ｙ0.65-xＮｄ0.05ＹｂxＨｏ0.3ＡｌＯ
3で示される実施例６−３のレーザ用結晶材料のレーザ
発振波長としきい値とＹｂ濃度Ｘの関係を示す図。
【図２３】組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｈｏ0.3Ａｌ
1-xＧａxＯ3で示される実施例６−４のレーザ用結晶材
料のレーザ発振波長としきい値とＧａ濃度Ｘの関係を示
す図。
【図２４】組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｈｏ0.3Ａｌ
1-xＩｎxＯ3で示される実施例６−５のレーザ用結晶材
料のレーザ発振波長としきい値とＩｎ濃度Ｘの関係を示
す図。
【図２５】組成式Ｙ0.75-xＮｄ0.05Ｙｂ0.2ＨｏxＡｌＯ
3で示される実施例６−６のレーザ用結晶材料のレーザ
発振波長としきい値とＹｂ濃度Ｘの関係を示す図。
【図２６】組成式（Ｙ0.65-xＮｄ0.05ＹｂxＨｏ0.3）3
Ａｌ5Ｏ12で示される実施例７−３のレーザ用結晶材料
のレーザ発振波長としきい値とＹｂ濃度Ｘの関係を示す
図。
【図２７】組成式（Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｈｏ0.3）3
（Ａｌ1-xＧａx）5Ｏ12で示される実施例７−４のレー
ザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値とＧａ濃度Ｘ
の関係を示す図。
【図２８】組成式（Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｈｏ0.3）3
（Ａｌ1-xＩｎx）5Ｏ12で示される実施例７−５のレー
ザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値とＩｎ濃度Ｘ
の関係を示す図。
【図２９】組成式（Ｙ0.75-xＮｄ0.05Ｙｂ0.2Ｈｏx）3
Ａｌ5Ｏ12で示される実施例７−６のレーザ用結晶材料
のレーザ発振波長としきい値とＹｂ濃度Ｘの関係を示す
図。
【図３０】組成式Ｙ0.65-xＮｄ0.05ＹｂxＨｏ0.3ＶＯ4
で示される実施例８−３のレーザ用結晶材料のレーザ発
振波長としきい値とＹｂ濃度Ｘの関係を示す図。
【図３１】組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｈｏ0.3Ｖ1-x
ＮｂxＯ4で示される実施例８−４のレーザ用結晶材料の
レーザ発振波長としきい値とＮｂ濃度Ｘの関係を示す
図。
【図３２】組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｈｏ0.3Ｖ1-x
ＴａxＯ4で示される実施例８−５のレーザ用結晶材料の
レーザ発振波長としきい値とＴａ濃度Ｘの関係を示す
図。
【図３３】組成式Ｙ0.75-xＮｄ0.05Ｙｂ0.2ＨｏxＶＯ4
で示される実施例８−６のレーザ用結晶材料のレーザ発
振波長としきい値とＨｏ濃度Ｘの関係を示す図。
【図３４】組成式Ｙ0.65-xＮｄ0.05ＹｂxＴｍ0.3ＬｉＦ
4で表わされる実施例９−３の固体レーザ用結晶材料の
レーザ発振波長としきい値とＹｂ濃度Ｘの関係を示す
図。
【図３５】組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｔｍ0.3Ｌｉ
1-xＮａxＦ4で表わされる実施例９−４の固体レーザ用
結晶材料のレーザ発振波長としきい値とＮａ濃度Ｘの関
係を示す図。
【図３６】組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｔｍ0.3Ｌｉ
1-xＫxＦ4で表わされる実施例９−５の固体レーザ用結
晶材料のレーザ発振波長としきい値とＫ濃度Ｘの関係を
示す図。
【図３７】組成式Ｙ0.75-xＮｄ0.05Ｙｂ0.2ＴｍxＬｉＦ
4で表わされる実施例９−６の固体レーザ用結晶材料の
レーザ発振波長としきい値とＴｍ濃度Ｘの関係を示す
図。
【図３８】組成式Ｙ0.65-xＮｄ0.05ＹｂxＴｍ0.3ＡｌＯ
3で示される実施例１０−３のレーザ用結晶材料のレー
ザ発振波長としきい値とＹｂ濃度Ｘの関係を示す図。
【図３９】組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｔｍ0.3Ａｌ
1-xＧａxＯ3で示される実施例１０−４のレーザ用結晶
材料のレーザ発振波長としきい値とＧａ濃度Ｘの関係を
示す図。
【図４０】組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｔｍ0.3Ａｌ
1-xＩｎxＯ3で示される実施例１０−５のレーザ用結晶
材料のレーザ発振波長としきい値とＩｎ濃度Ｘの関係を
示す図。
【図４１】組成式Ｙ0.75-xＮｄ0.05Ｙｂ0.2ＴｍxＡｌＯ
3で示される実施例１０−６のレーザ用結晶材料のレー
ザ発振波長としきい値とＹｂ濃度Ｘの関係を示す図。
【図４２】組成式（Ｙ0.65-xＮｄ0.05ＹｂxＴｍ0.3）3
Ａｌ5Ｏ12で示される実施例１１−３のレーザ用結晶材
料のレーザ発振波長としきい値とＹｂ濃度Ｘの関係を示
す図。
【図４３】組成式（Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｔｍ0.3）3
（Ａｌ1-xＧａx）5Ｏ12で示される実施例１１−４のレ
ーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値とＧａ濃度
Ｘの関係を示す図。
【図４４】組成式（Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｔｍ0.3）3
（Ａｌ1-xＩｎx）5Ｏ12で示される実施例１１−５のレ
ーザ用結晶材料のレーザ発振波長としきい値とＩｎ濃度
Ｘの関係を示す図。
【図４５】組成式（Ｙ0.75-xＮｄ0.05Ｙｂ0.2Ｔｍx）3
Ａｌ5Ｏ12で示される実施例１１−６のレーザ用結晶材
料のレーザ発振波長としきい値とＹｂ濃度Ｘの関係を示
す図。
【図４６】組成式Ｙ0.65-xＮｄ0.05ＹｂxＴｍ0.3ＶＯ4
で示される実施例１２−３のレーザ用結晶材料のレーザ
発振波長としきい値とＹｂ濃度Ｘの関係を示す図。
【図４７】組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｔｍ0.3Ｖ1-x
ＮｂxＯ4で示される実施例１２−４のレーザ用結晶材料
のレーザ発振波長としきい値とＮｂ濃度Ｘの関係を示す
図。
【図４８】組成式Ｙ0.45Ｎｄ0.05Ｙｂ0.2Ｔｍ0.3Ｖ1-x
ＴａxＯ4で示される実施例１２−５のレーザ用結晶材料
のレーザ発振波長としきい値とＴａ濃度Ｘの関係を示す
図。
【図４９】組成式Ｙ0.75-xＮｄ0.05Ｙｂ0.2ＴｍxＶＯ4
で示される実施例１２−６のレーザ用結晶材料のレーザ
発振波長としきい値とＴｍ濃度Ｘの関係を示す図。
【符号の説明】
１ ＡｌＧａＡｓ半導体レーザ ２ レンズ ２’ レンズ ２” レンズ ３ 励起光 ４ 置換型ガーネット結晶材料でできた円盤 ５ 出射光 ６ 光スペクトムアナライザ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下小園 真 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 久保田 英志 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６−37371（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−120606（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−209135（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−326394（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−350171（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−183608（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00 H01S 3/00 - 3/30 ＣＡ（ＳＴＮ)

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一般式ＬｎＡＦ4（Ｌｎはイットリウム、
    ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリ
    ウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジス
    プロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッ
    テルビウム、ルテチウム、ビスマスの中から選ばれた１
    種以上の元素を任意に組み合わせたものを表わし、Ａは
    リチウム、ナトリウム、カリウムのうち１種以上の元素
    を任意に組み合わせたものを表わす。Ｆはフッ素を表わ
    す。）で示される置換型フッ化物結晶において、必ずネ
    オジム、イッテルビウムおよびエルビウムをその構成元
    素として含有し、１．５μｍから１．７μｍの波長領域
    に発振波長を持つことを特徴とする固体レーザ用結晶材
    料。
  2. 【請求項２】一般式ＬｎＤＯ3（Ｌｎはイットリウム、
    ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリ
    ウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジス
    プロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッ
    テルビウム、ルテチウム、ビスマスの中から選ばれた１
    種以上の元素を任意に組み合わせたものを表わし、Ｄは
    アルミニウム、ガリウム、インジウムのうち１種以上の
    元素を任意に組み合わせたものを表わす。Ｏは酸素を表
    わす。）で示される置換型酸化物結晶において、必ずネ
    オジム、イッテルビウムおよびエルビウムをその構成元
    素として含有し、１．５μｍから１．７μｍの波長領域
    に発振波長を持つことを特徴とする固体レーザ用結晶材
    料。
  3. 【請求項３】一般式Ｌｎ3Ｄ5Ｏ12（Ｌｎはイットリウ
    ム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サ
    マリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、
    ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、
    イッテルビウム、ルテチウム、ビスマスの中から選ばれ
    た１種以上の元素を任意に組み合わせたものを表わし、
    Ｄはアルミニウム、ガリウム、インジウムのうち１種以
    上の元素を任意に組み合わせたものを表わす。Ｏは酸素
    を表わす。）で示される置換型酸化物結晶において、必
    ずネオジム、イッテルビウムおよびエルビウムをその構
    成元素として含有し、１．５μｍから１．７μｍの波長
    領域に発振波長を持つことを特徴とする固体レーザ用結
    晶材料。
  4. 【請求項４】一般式ＬｎＥＯ4（Ｌｎはイットリウム、
    ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリ
    ウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジス
    プロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッ
    テルビウム、ルテチウム、ビスマスの中から選ばれた１
    種以上の元素を任意に組み合わせたものを表わし、Ｅは
    バナジウム、ニオブ、タンタルのうち１種以上の元素を
    任意に組み合わせたものを表わす。Ｏは酸素を表わ
    す。）で示される置換型酸化物結晶において、必ずネオ
    ジム、イッテルビウムおよびエルビウムをその構成元素
    として含有し、１．５μｍから１．７μｍの波長領域に
    発振波長を持つことを特徴とする固体レーザ用結晶材
    料。
  5. 【請求項５】一般式ＬｎＡＦ4（Ｌｎはイットリウム、
    ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリ
    ウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジス
    プロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッ
    テルビウム、ルテチウム、ビスマスの中から選ばれた１
    種以上の元素を任意に組み合わせたものを表わし、Ａは
    リチウム、ナトリウム、カリウムのうち１種以上の元素
    を任意に組み合わせたものを表わす。Ｆはフッ素を表わ
    す。）で示される置換型フッ化物結晶において、必ずネ
    オジム、イッテルビウムおよびホルミウムをその構成元
    素として含有し、２．０μｍから２．２μｍの波長領域
    に発振波長を持つことを特徴とする固体レーザ用結晶材
    料。
  6. 【請求項６】一般式ＬｎＤＯ3（Ｌｎはイットリウム、
    ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリ
    ウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジス
    プロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッ
    テルビウム、ルテチウム、ビスマスの中から選ばれた１
    種以上の元素を任意に組み合わせたものを表わし、Ｄは
    アルミニウム、ガリウム、インジウムのうち１種以上の
    元素を任意に組み合わせたものを表わす。Ｏは酸素を表
    わす。）で示される置換型酸化物結晶において、必ずネ
    オジム、イッテルビウムおよびホルミウムをその構成元
    素として含有し、２．０μｍから２．２μｍの波長領域
    に発振波長を持つことを特徴とする固体レーザ用結晶材
    料。
  7. 【請求項７】一般式Ｌｎ3Ｄ5Ｏ12（Ｌｎはイットリウ
    ム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サ
    マリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、
    ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、
    イッテルビウム、ルテチウム、ビスマスの中から選ばれ
    た１種以上の元素を任意に組み合わせたものを表わし、
    Ｄはアルミニウム、ガリウム、インジウムのうち１種以
    上の元素を任意に組み合わせたものを表わす。Ｏは酸素
    を表わす。）で示される置換型酸化物結晶において、必
    ずネオジム、イッテルビウムおよびホルミウムをその構
    成元素として含有し、２．０μｍから２．２μｍの波長
    領域に発振波長を持つことを特徴とする固体レーザ用結
    晶材料。
  8. 【請求項８】一般式ＬｎＥＯ4（Ｌｎはイットリウム、
    ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリ
    ウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジス
    プロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッ
    テルビウム、ルテチウム、ビスマスの中から選ばれた１
    種以上の元素を任意に組み合わせたものを表わし、Ｅは
    バナジウム、ニオブ、タンタルのうち１種以上の元素を
    任意に組み合わせたものを表わす。Ｏは酸素を表わ
    す。）で示される置換型酸化物結晶において、必ずネオ
    ジム、イッテルビウムおよびホルミウムをその構成元素
    として含有し、２．０μｍから２．２μｍの波長領域に
    発振波長を持つことを特徴とする固体レーザ用結晶材
    料。
  9. 【請求項９】一般式ＬｎＡＦ4（Ｌｎはイットリウム、
    ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリ
    ウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジス
    プロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッ
    テルビウム、ルテチウム、ビスマスの中から選ばれた１
    種以上の元素を任意に組み合わせたものを表わし、Ａは
    リチウム、ナトリウム、カリウムのうち１種以上の元素
    を任意に組み合わせたものを表わす。Ｆはフッ素を表わ
    す。）で示される置換型フッ化物結晶において、必ずネ
    オジム、イッテルビウムおよびツリウムをその構成元素
    として含有し、１．８μｍから２．１μｍの波長領域に
    発振波長を持つことを特徴とする固体レーザ用結晶材
    料。
  10. 【請求項１０】一般式ＬｎＤＯ3（Ｌｎはイットリウ
    ム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サ
    マリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、
    ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、
    イッテルビウム、ルテチウム、ビスマスの中から選ばれ
    た１種以上の元素を任意に組み合わせたものを表わし、
    Ｄはアルミニウム、ガリウム、インジウムのうち１種以
    上の元素を任意に組み合わせたものを表わす。Ｏは酸素
    を表わす。）で示される置換型酸化物結晶において、必
    ずネオジム、イッテルビウムおよびツリウムをその構成
    元素として含有し、１．８μｍから２．１μｍの波長領
    域に発振波長を持つことを特徴とする固体レーザ用結晶
    材料。
  11. 【請求項１１】一般式Ｌｎ3Ｄ5Ｏ12（Ｌｎはイットリウ
    ム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サ
    マリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、
    ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、
    イッテルビウム、ルテチウム、ビスマスの中から選ばれ
    た１種以上の元素を任意に組み合わせたものを表わし、
    Ｄはアルミニウム、ガリウム、インジウムのうち１種以
    上の元素を任意に組み合わせたものを表わす。Ｏは酸素
    を表わす。）で示される置換型酸化物結晶において、必
    ずネオジム、イッテルビウムおよびツリウムをその構成
    元素として含有し、１．８μｍから２．１μｍの波長領
    域に発振波長を持つことを特徴とする固体レーザ用結晶
    材料。
  12. 【請求項１２】一般式ＬｎＥＯ4（Ｌｎはイットリウ
    ム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サ
    マリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、
    ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、
    イッテルビウム、ルテチウム、ビスマスの中から選ばれ
    た１種以上の元素を任意に組み合わせたものを表わし、
    Ｅはバナジウム、ニオブ、タンタルのうち１種以上の元
    素を任意に組み合わせたものを表わす。Ｏは酸素を表わ
    す。）で示される置換型酸化物結晶において、必ずネオ
    ジム、イッテルビウムおよびツリウムをその構成元素と
    して含有し、１．８μｍから２．１μｍの波長領域に発
    振波長を持つことを特徴とする固体レーザ用結晶材料。
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