JP3555098B2 - Method for producing garnet-type structure single crystal - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ装置やアイソレーター等の光学装置に用いられるガーネット型構造単結晶の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
レーザ装置やアイソレーター等の光学装置に用いられるガーネット型構造単結晶ファイバにおいては、光学的均一性がその性能に大きな影響を及ぼす。作製される結晶において、(211)面、(110)面、もしくは(100)面におけるファッセット成長により屈折率変動部、いわゆるコアができると、光学的均一性が下がり、その結果素子性能の低下を招く。この問題についての例として、固体レーザに用いるガーネット型構造単結晶ファイバの育成について述べる。
【0003】
一般に固体レーザにおいて、レーザ活性種は励起エネルギーの一部を熱の形で放出するため、励起中は励起前に比べてレーザロッドの温度が上昇する。レーザ活性種の発光効率は温度上昇に伴い減少するので、効率的なレーザ発振の条件として、レーザロッドからの充分な熱の放散が重要である。標準的な直径5mm程度のロッドに比べ、直径500μm程度以下のファイバ形状のロッドは、励起されたレーザ活性種のある中心部からロッド外縁の冷却部までの距離が短く、効率的に熱の放散が行われる。そのためレーザ用に単結晶ファイバが必要とされる。
【0004】
従来のレーザ用ガーネット型構造単結晶ファイバの製造方法においては、図4に示したように、育成方向に対し<100>方位や、<111>方位を向いた種結晶14を用いて、レーザ加熱溶融法などにより作製される結晶13を引き上げていた。この場合作製される結晶13の固液界面の一部分23に、(211)面、(110)面、もしくは(100)面におけるファッセット成長があらわれ、そのために屈折率変動部、いわゆるコアができた。これは従来チョクラルスキー法によって作製された結晶に見られたものと同じ現象である。屈折率変動の原因は格子歪みによるとされている。(B.Cockayne et al.,J.Material Science8(1973)p.382 参照)
図5に作製される結晶13の、クロスニコル配置偏光顕微鏡断面写真を示す。屈折率変動に伴う複屈折により偏光回転が起こり、コアが観察された。作製される結晶13に光を通したところ、このコアによって光が散乱されたため、レーザ発振特性は非常に悪かった。例えば、カルシウムとクロムを添加したイットリウム・アルミニウム・ガーネット(分子式:Cr,Ca:YAl12,Cr,Ca:YaGと略す)ファイバレーザの場合は、ゲインが<111>方位より大きい<100>方位に育成した単結晶ファイバをレーザ装置に組み込み、波長1.06μm、強度10Wの光で励起したが、ロッド内での光の散乱が強く、発振しなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
かかるガーネット単結晶ファイバの製造方法においては、作製される結晶の一部分に(211)面、(110)面、もしくは(100)面におけるファッセット成長により屈折率変動部、いわゆるコアができ、レーザ装置やアイソレータ等の光学装置に用いる場合、光学的品質に問題があった。本発明の目的はコアのないガーネット型構造単結晶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、ガーネット型構造を有する結晶の溶融液に、種結晶を接触させ、該種結晶を引き上げることによって単結晶を育成するガーネット型構造単結晶の製造方法において、
ガーネット型構造を有する結晶からなる母材の先端部を溶融し、溶融された該先端部に種結晶を接触させ、該種結晶を引き上げることによってファイバ状の単結晶を育成するガーネット型構造単結晶の製造方法において、あるいは、
るつぼに収納されたガーネット型構造を有する結晶の溶融液に、種結晶を接触させ、回転しながら該種結晶を引き上げることによって棒状の単結晶を育成するガーネット型構造単結晶の製造方法において、
該種結晶を引き上げる方向に、該種結晶の<100>方向から10度以上、<110>方向から20度以上、および<211>方向から20度以上離れた範囲19にある一の方向、または該一の方向に結晶学的同価な方向を、一致させることを特徴とするガーネット型構造単結晶の製造方法である。
【0007】
また、前記ガーネット型構造を有する結晶が、イットリウム・アルミニウム・ガーネットであることを特徴とする前記のガーネット型構造単結晶の製造方法である。
【0008】
さらに、前記ガーネット型構造を有する結晶が、イットリウム・スカンジウム・アルミニウム・ガーネット(分子式:YScAl5−x 12)、イットリウム・ガリウム・アルミニウム・ガーネット(分子式:YGaAl5−x 12)、ルテチウム・アルミニウム・ガーネット(分子式:LuAl12)、イットリウム・鉄・ガーネット(分子式:YFe12)のいずれかであることを特徴とする前記のガーネット型構造単結晶の製造方法である。
【0009】
【発明の実施の形態】
ガーネット結晶の育成方位が<100>方位や<111>方位である場合、固液界面はファッセット成長面の(211)面、(110)面、もしくは(100)面と浅い角度を持つため、ファセット成長によるコアが現れるが、本発明においては、<100>方位に等価な方位から10度以上、<110>方位に等価な方位から20度以上、および<211>方位に等価な方位から20度以上の角度に結晶を育成するため、育成結晶と溶融部の固液界面は(211)面、(110)面、もしくは(100)面と充分深い角度を持ち、ファッセット成長は起きない。したがってコアのない光学的品質に優れたガーネット型構造単結晶を作製することができる。
【0010】
【実施例】
本発明によるガーネット型構造単結晶ファイバの製造方法の概要を、模式的に図1に示す。本実施例では、レーザ加熱溶融法を用いて、Cr,Ca:YAGを作製する場合について述べる。酸化カルシウムと酸化クロムを表面に蒸着したYAG単結晶を母材11に用いる。母材の上端をCOレーザー光15により加熱溶融する。YAGの種結晶14を溶融部12に接触させ、種結晶14を上方に移動すると、Cr,Cr:YAG単結晶ファイバ13が育成される。育成結晶の半径Rは、
【0011】
【数1】
=R(V/V
により決定される。ここでRは母材の半径、Vは種結晶の引き上げ速度、Vは母材の送り出し速度であり、Rが500μm以下になるように調整する。単結晶ファイバ13の結晶方位は、種結晶14の結晶方位と同一になる。種結晶14は、結晶方位が成長方向に対し<001>方向に垂直かつ<100>方位から15°にセットする。この育成方向16に育成した結晶は、ファセット成長によるコアが発生することがなく、光学的均一性に優れていた。なお、17は結晶軸方向を示す。
【0012】
図6に作製結晶13のクロスニコル配置による偏光顕微鏡断面写真を示す。屈折率変動に伴う複屈折は全く観察されていない。育成結晶を使ってレーザ共振器を構成したところ、波長1.06μmの励起光により、波長1.34μmから1.58μmにおいて、レーザ発振した。発振波長1.45μmにおいて、しきい値は0.3W、スロープ効率は50%であった。従来の方法で作製された結晶では発振しなかったのであるから、本発明の効果は明らかである。
【0013】
上記以外の育成方位の結晶を実際に作製した結果をステレオ投影図に示す。ガーネットの結晶構造はIa3dであり、対称性を考慮すると、図2の太枠で囲んだ対象部分18のみ調べれば良い。その他の方位は対象部分の中に同等な方位がある。図3に対象部分を拡大し、コアの生じなかった育成方位を斜線19で示した。
【0014】
まず上記例を含む点101〜107で示した育成方位を調べたところコアを生じなかった。これらの方位は、<001>からの角度をθ、(010)面からの角度をφとして、(θ,φ)=(90°,10°),(90°,15°),(90°,25°),(86°,25°),(84°,18°),(79°,11°),(83°,7°)である。また、図3中に点201〜206で示した方位(θ,φ)=(90°,9°),(90°,26°),(85°,26°),(83°,19°),(78°,12°),(84°,6°)に引き上げると、コアを生じた。さらにその周囲の育成方位を調べたところ<100>方位から10度以上、<110>方位から20度以上、および<211>方位から20度以上の方位(19の斜線部分)でコアを生じないことを確認した。
【0015】
次に、コアを生じなかった育成実施方位およびコアを生じた育成実施方位について、図3に示した番号と対応させて、それぞれ表1および表2として示す。
【0016】
【表1】

Figure 0003555098
【0017】
【表2】
Figure 0003555098
【0018】
なお、図3中、20は<100>方位から10度の方位を示す線であり、21は<110>方位から20度の方位を示す線であり、さらに22は<211>方位から20度の方位を示す線である。
【0019】
育成方向が<100>方位や<111>方位である従来の場合には、育成結晶と溶融部の固液界面がファッセット成長面の(211)面、(110)面、もしくは(100)面と浅い角度になるため、ファセット成長が起こり、コアが現れる。それに対し、本発明においては、<100>方位に等価な方位から10度以上、<110>方位に等価な方位から20度以上、および<211>方位に等価な方位から20度以上、の角度に結晶を育成するため、固液界面は(211)面、(110)面、もしくは(100)面と充分深い角度になり、ファセット成長は起きない。そのためコアのない光学的品質に優れたガーネット型構造単結晶ファイバを作製することができる。
【0020】
Cr,Ca:YAGの他に、不純物を添加しないYAG単結晶ファイバや、ネオジウムなど他の不純物元素を添加したYAG単結晶ファイバを育成する際にもこの方法は有効であった。またイットリウム・スカンジウム・アルミニウム・ガーネット(分子式:YScAl5−x 12)単結晶ファイバ、イットリウム・ガリウム・アルミニウム・ガーネット(分子式:YGaAl5−x 12)単結晶ファイバ、ルテチウム・アルミニウム・ガーネット(分子式:LuAl12)単結晶ファイバ、イットリウム・鉄・ガーネット(分子式:YFe12)単結晶ファイバを育成方位101〜107に引き上げたところやはりコアは生じなかった。
【0021】
本発明の製造方法が、ここに挙げた以外のガーネット型構造単結晶ファイバの製造にも適用できることはもちろんである。固体レーザ用ガーネット型構造単結晶ファイバに限らず、アイソレータなどの他の光学素子に用いるガーネット型構造単結晶ファイバにも適用できる。さらに本発明の製造方法を用いて、チョクラルスキー法によるYAG単結晶ファイバ(直径500μm)育成を行ったところコアは生じなかった。レーザ加熱溶融法、チョクラルスキー法以外の引き上げ方法による、ガーネット型構造単結晶ファイバ育成にも、さらにその他のガーネット型構造単結晶の育成にも、本発明の製造方法が用いられうることもまたもちろんである。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のガーネット型構造単結晶の製造方法によると、育成方向に対する種結晶の方位を<100>方位に等価な方位から10度以上、<110>方位に等価な方位から20度以上、および<211>方位に等価な方位から20度以上の角度を持つ方位として、結晶を育成したため、作製されたガーネット型構造単結晶はファセット成長によるコアを含んでおらず、優れた光学的均質性を有していた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるレーザ加熱溶融法を用いたガーネット型構造単結晶ファイバの製造方法を表わす模式図である。
【図2】本発明において引き上げられる結晶の育成方位を示す図である。
【図3】本発明において引き上げられる結晶の育成方位を示す図である。
【図4】従来のレーザ加熱溶融法を用いたガーネット型構造単結晶ファイバの製造方法を示す図である。
【図5】従来法によって作製されたガーネット型構造単結晶のクロスニコル配置による偏光顕微鏡断面写真を示す図である。
【図6】本発明の方法で作成した結晶のクロスニコル配置による偏光顕微鏡断面写真を示す図である。
【符号の説明】
11 母材
12 溶融部
13 育成単結晶ファイバ
14 種結晶
15 加熱用COレーザ光
16 育成方向
17 結晶軸方向
18 検討対象結晶育成方位
19 本発明で育成される結晶の育成方位
20 <100>方位から10度の方位を示す線
21 <110>方位から20度の方位を示す線
22 <211>方位から20度の方位を示す線
23 ファセット成長部
101〜107 コアを生じなかった育成実施方位
201〜206 コアを生じた育成実施方位[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a garnet-type structure single crystal used for an optical device such as a laser device and an isolator.
[0002]
[Prior art]
In a garnet type single crystal fiber used for an optical device such as a laser device or an isolator, the optical uniformity has a great influence on the performance. In a crystal to be formed, if a refractive index fluctuation portion, that is, a core is formed by facet growth on the (211) plane, the (110) plane, or the (100) plane, optical uniformity is reduced, and as a result, element performance is reduced. Invite. As an example of this problem, the growth of a garnet type single crystal fiber used for a solid-state laser will be described.
[0003]
In general, in a solid-state laser, the laser active species emits a part of the excitation energy in the form of heat, so that the temperature of the laser rod increases during excitation as compared to before the excitation. Since the luminous efficiency of the laser active species decreases as the temperature rises, it is important to dissipate sufficient heat from the laser rod as a condition for efficient laser oscillation. Compared to a standard rod with a diameter of about 5 mm, a fiber-shaped rod with a diameter of about 500 μm or less has a shorter distance from the center of the excited laser active species to the cooling part on the outer edge of the rod, and efficiently dissipates heat. Is performed. Therefore, a single crystal fiber is required for the laser.
[0004]
In a conventional method of manufacturing a garnet-type single crystal fiber for laser, as shown in FIG. 4, laser heating is performed using a seed crystal 14 oriented in a <100> direction or a <111> direction with respect to a growth direction. The crystal 13 produced by a melting method or the like was pulled up. In this case, facet growth on the (211) plane, the (110) plane, or the (100) plane appears at a part 23 of the solid-liquid interface of the crystal 13 to be produced, and as a result, a refractive index fluctuation portion, a so-called core, is formed. . This is the same phenomenon as that observed in a crystal conventionally produced by the Czochralski method. The cause of the refractive index fluctuation is considered to be lattice distortion. (See B. Cockayne et al., J. Material Science 8 (1973) p. 382)
FIG. 5 shows a cross-sectional view of a cross-Nicol arrangement polarizing microscope of the crystal 13 produced. The polarization rotation was caused by the birefringence accompanying the change in the refractive index, and the core was observed. When light was passed through the crystal 13 to be produced, the light was scattered by the core, so that the laser oscillation characteristics were very poor. For example, yttrium aluminum garnet with the addition of calcium and chromium (molecular formula: Cr, Ca: Y 3 Al 5 O 12, Cr, Ca: abbreviated as YaG) For a fiber laser, the gain is <111> orientation is greater than < The single crystal fiber grown in the 100> orientation was assembled in a laser device and excited with light having a wavelength of 1.06 μm and an intensity of 10 W. However, light was strongly scattered in the rod and did not oscillate.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In such a method of manufacturing a garnet single crystal fiber, a part of a crystal to be manufactured is formed with a refractive index change portion, a so-called core, by facet growth on a (211) plane, a (110) plane, or a (100) plane, and a laser device is formed. When it is used for an optical device such as an optical device or an isolator, there is a problem in optical quality. An object of the present invention is to provide a method for producing a garnet-type single crystal without a core.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a method for producing a garnet-type structure single crystal in which a seed crystal is brought into contact with a melt of a crystal having a garnet-type structure, and a single crystal is grown by pulling up the seed crystal.
A garnet-type single crystal in which a tip of a base material made of a crystal having a garnet-type structure is melted, a seed crystal is brought into contact with the melted tip, and the seed crystal is pulled up to grow a fiber-like single crystal. In the manufacturing method of
In a method for producing a garnet-type structure single crystal in which a seed crystal is brought into contact with a melt of a crystal having a garnet-type structure stored in a crucible and a rod-shaped single crystal is grown by rotating and pulling up the seed crystal,
A direction in which the seed crystal is pulled in a range 19 which is at least 10 degrees from the <100> direction, at least 20 degrees from the <110> direction, and at least 20 degrees from the <211> direction, or A method for producing a garnet-type structure single crystal, wherein a crystallographically equivalent direction is made to coincide with the one direction.
[0007]
Further, in the method for producing a garnet-type structure single crystal, the crystal having the garnet-type structure is yttrium aluminum garnet.
[0008]
Further, the crystals having the garnet-type structure include yttrium scandium aluminum garnet (molecular formula: Y 3 Sc x Al 5-x O 12 ) and yttrium gallium aluminum garnet (molecular formula: Y 3 Ga x Al 5- x O 12 ), lutetium aluminum garnet (molecular formula: Lu 3 Al 5 O 12 ), or yttrium iron garnet (molecular formula: Y 3 Fe 5 O 12 ). This is a method for producing a structural single crystal.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
When the growth direction of the garnet crystal is the <100> direction or the <111> direction, the solid-liquid interface has a shallow angle with the (211), (110), or (100) facet growth surface. Although a core due to facet growth appears, in the present invention, 10 degrees or more from the direction equivalent to the <100> direction, 20 degrees or more from the direction equivalent to the <110> direction, and 20 degrees from the direction equivalent to the <211> direction. Since the crystal is grown at an angle of degrees or more, the solid-liquid interface between the grown crystal and the melt has a sufficiently deep angle with the (211) plane, the (110) plane, or the (100) plane, and no facet growth occurs. Accordingly, a garnet-type structure single crystal having no core and excellent in optical quality can be manufactured.
[0010]
【Example】
FIG. 1 schematically shows an outline of a method for manufacturing a garnet-type single crystal fiber according to the present invention. In this embodiment, a case where Cr, Ca: YAG is manufactured by using a laser heating and melting method will be described. The base material 11 is a YAG single crystal in which calcium oxide and chromium oxide are deposited on the surface. The upper end of the base material is heated and melted by the CO 2 laser beam 15. When the YAG seed crystal 14 is brought into contact with the melted portion 12 and the seed crystal 14 is moved upward, a Cr, Cr: YAG single crystal fiber 13 is grown. The radius R f of the grown crystal is
[0011]
(Equation 1)
R f = R s (V s / V f) 2,
Is determined by Here, R s is the radius of the base material, V f is the pulling speed of the seed crystal, V s is the feeding speed of the base material, and is adjusted so that R f is 500 μm or less. The crystal orientation of the single crystal fiber 13 is the same as the crystal orientation of the seed crystal 14. The seed crystal 14 is set so that the crystal orientation is perpendicular to the <001> direction and 15 ° from the <100> orientation with respect to the growth direction. The crystal grown in the growth direction 16 had no core due to facet growth, and was excellent in optical uniformity. 17 indicates the crystal axis direction.
[0012]
FIG. 6 shows a cross-sectional microscopic photograph of the produced crystal 13 with the crossed Nicols arrangement. No birefringence with refractive index fluctuation is observed at all. When a laser resonator was formed using the grown crystal, the laser oscillated at a wavelength of 1.34 μm to 1.58 μm with excitation light having a wavelength of 1.06 μm. At an oscillation wavelength of 1.45 μm, the threshold value was 0.3 W, and the slope efficiency was 50%. Since the crystal produced by the conventional method did not oscillate, the effect of the present invention is clear.
[0013]
The result of actually producing a crystal having a growth orientation other than the above is shown in a stereo projection. The crystal structure of the garnet is Ia3d, and considering the symmetry, only the target portion 18 surrounded by the thick frame in FIG. Other directions have equivalent directions in the target portion. In FIG. 3, the target portion is enlarged, and the growth orientation in which no core is formed is indicated by oblique lines 19.
[0014]
First, when the growth orientations indicated by points 101 to 107 including the above example were examined, no core was formed. These directions are (θ, φ) = (90 °, 10 °), (90 °, 15 °), (90 °, 15 °) and (90 °), where θ is the angle from <001> and φ is the angle from the (010) plane. , 25 °), (86 °, 25 °), (84 °, 18 °), (79 °, 11 °), and (83 °, 7 °). Also, azimuths (θ, φ) indicated by points 201 to 206 in FIG. 3 = (90 °, 9 °), (90 °, 26 °), (85 °, 26 °), (83 °, 19 °) ), (78 °, 12 °) and (84 °, 6 °) yielded a core. Furthermore, when the growth orientations around the orientation were examined, no core was formed in the orientations (diagonally shaded portions 19) of 10 degrees or more from the <100> direction, 20 degrees or more from the <110> direction, and 20 degrees or more from the <211> direction. It was confirmed.
[0015]
Next, Table 1 and Table 2 show the growing direction in which the core was not formed and the growing direction in which the core was formed, corresponding to the numbers shown in FIG.
[0016]
[Table 1]
Figure 0003555098
[0017]
[Table 2]
Figure 0003555098
[0018]
In FIG. 3, reference numeral 20 denotes a line indicating an azimuth of 10 degrees from the <100> azimuth, reference numeral 21 denotes a line indicating an azimuth of 20 degrees from the <110> azimuth, and reference numeral 22 denotes a line indicating 20 degrees from the <211> azimuth. It is a line indicating the direction of.
[0019]
In the conventional case where the growing direction is the <100> direction or the <111> direction, the solid-liquid interface between the growing crystal and the melted portion is the (211), (110), or (100) plane of the facet growth plane. The facet growth occurs and the core appears. In contrast, in the present invention, an angle of 10 degrees or more from the direction equivalent to the <100> direction, 20 degrees or more from the direction equivalent to the <110> direction, and 20 degrees or more from the direction equivalent to the <211> direction In order to grow crystals, the solid-liquid interface has a sufficiently deep angle with the (211) plane, the (110) plane, or the (100) plane, and facet growth does not occur. Therefore, a garnet-type structure single crystal fiber having no core and excellent in optical quality can be manufactured.
[0020]
In addition to Cr and Ca: YAG, this method was also effective when growing a YAG single crystal fiber without adding impurities or a YAG single crystal fiber with other impurities added such as neodymium. Further, a single crystal fiber of yttrium scandium aluminum garnet (molecular formula: Y 3 Sc x Al 5-x O 12 ) and a single crystal fiber of yttrium gallium aluminum garnet (molecular formula: Y 3 Ga x Al 5-x O 12 ) When a lutetium aluminum garnet (molecular formula: Lu 3 Al 5 O 12 ) single crystal fiber and an yttrium iron garnet (molecular formula: Y 3 Fe 5 O 12 ) single crystal fiber were pulled up to the growth orientations 101 to 107, the core was also increased. Did not occur.
[0021]
It goes without saying that the production method of the present invention can be applied to the production of a single crystal fiber having a garnet-type structure other than those described above. The invention is not limited to the garnet-type single crystal fiber for a solid-state laser, but can be applied to a garnet-type single crystal fiber used for another optical element such as an isolator. Furthermore, when a YAG single crystal fiber (diameter: 500 μm) was grown by the Czochralski method using the manufacturing method of the present invention, no core was formed. Laser heating and melting method, by a pulling method other than the Czochralski method, to grow a garnet-type structure single crystal fiber, and also to grow other garnet-type structure single crystals, the manufacturing method of the present invention can also be used Of course.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for manufacturing a garnet-type structure single crystal of the present invention, the orientation of the seed crystal with respect to the growth direction is at least 10 degrees from the orientation equivalent to the <100> orientation, and from the orientation equivalent to the <110> orientation. Since the crystal was grown as an orientation having an angle of 20 degrees or more from the orientation equivalent to the <211> orientation or more, the produced garnet-type structure single crystal did not include a core formed by facet growth, and was excellent. It had optical homogeneity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view illustrating a method for manufacturing a garnet-type structure single crystal fiber using a laser heating and melting method according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing a growth orientation of a crystal pulled up in the present invention.
FIG. 3 is a view showing a growth orientation of a crystal pulled up in the present invention.
FIG. 4 is a view showing a method for manufacturing a garnet-type single crystal fiber using a conventional laser heating and melting method.
FIG. 5 is a drawing showing a cross-sectional polarizing microscope photograph of a garnet-type structure single crystal produced by a conventional method, in a crossed Nicol arrangement.
FIG. 6 is a diagram showing a cross-sectional polarizing microscopic photograph of a crystal prepared by the method of the present invention in a crossed Nicols arrangement.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 11 Base material 12 Fused portion 13 Growing single crystal fiber 14 Seed crystal 15 CO 2 laser beam for heating 16 Growing direction 17 Crystal axis direction 18 Crystal growth direction 19 to be studied Growth direction 20 of crystal grown in the present invention <100> direction Line 21 indicating a direction of 20 degrees from the <110> direction 22 Line indicating a direction of 20 degrees from the <23> facet Growing portions 101 to 107 Growing execution direction 201 in which no core was generated 206206 Development direction that produced the core

Claims (5)

ガーネット型構造を有する結晶の溶融液に、種結晶を接触させ、該種結晶を引き上げることによって単結晶を育成するガーネット型構造単結晶の製造方法において、
該種結晶を引き上げる方向に、該種結晶の<100>方向から10度以上、<110>方向から20度以上、および<211>方向から20度以上離れた範囲19にある一の方向、または該一の方向に結晶学的同価な方向を、一致させることを特徴とするガーネット型構造単結晶の製造方法。
In a method for producing a garnet-type structure single crystal, in which a seed crystal is brought into contact with a melt of a crystal having a garnet-type structure and a single crystal is grown by pulling up the seed crystal,
A direction in which the seed crystal is pulled in a range 19 which is at least 10 degrees from the <100> direction, at least 20 degrees from the <110> direction, and at least 20 degrees from the <211> direction of the seed crystal, or A method for producing a garnet-type structure single crystal, wherein a crystallographically equivalent direction is made coincident with the one direction.
ガーネット型構造を有する結晶からなる母材の先端部を溶融し、溶融された該先端部に種結晶を接触させ、該種結晶を引き上げることによってファイバ状の単結晶を育成するガーネット型構造単結晶の製造方法において、該種結晶を引き上げる方向に、該種結晶の<100>方向から10度以上、<110>方向から20度以上、および<211>方向から20度以上離れた範囲19にある一の方向、または該一の方向に結晶学的同価な方向を、一致させることを特徴とするガーネット型構造単結晶の製造方法。A garnet-type structure single crystal in which a tip of a base material made of a crystal having a garnet-type structure is melted, a seed crystal is brought into contact with the melted tip, and a fiber-like single crystal is grown by pulling up the seed crystal. The seed crystal is pulled out in a range 19 which is at least 10 degrees from the <100> direction, at least 20 degrees from the <110> direction, and at least 20 degrees from the <211> direction of the seed crystal. A method for producing a garnet-type structure single crystal, wherein one direction or a crystallographically equivalent direction is made coincident with the one direction. るつぼに収納されたガーネット型構造を有する結晶の溶融液に、種結晶を接触させ、回転しながら該種結晶を引き上げることによって棒状の単結晶を育成するガーネット型構造単結晶の製造方法において、
該種結晶を引き上げる方向に、該種結晶の<100>方向から10度以上、<110>方向から20度以上、および<211>方向から20度以上離れた範囲19にある一の方向、または該一の方向に結晶学的同価な方向を、一致させることを特徴とするガーネット型構造単結晶の製造方法。
In a method for producing a garnet-type structure single crystal in which a rod-shaped single crystal is grown by bringing a seed crystal into contact with a melt of a crystal having a garnet-type structure contained in a crucible and pulling up the seed crystal while rotating,
A direction in which the seed crystal is pulled in a range 19 which is at least 10 degrees from the <100> direction, at least 20 degrees from the <110> direction, and at least 20 degrees from the <211> direction of the seed crystal, or A method for producing a garnet-type structure single crystal, wherein a crystallographically equivalent direction is made coincident with the one direction.
前記ガーネット型構造を有する結晶が、イットリウム・アルミニウム・ガーネットであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のガーネット型構造単結晶の製造方法。4. The method according to claim 1, wherein the crystal having the garnet-type structure is yttrium aluminum garnet. 前記ガーネット型構造を有する結晶が、イットリウム・スカンジウム・アルミニウム・ガーネット(分子式:YScAl5−x 12)、イットリウム・ガリウム・アルミニウム・ガーネット(分子式:YGaAl5−x 12)、ルテチウム・アルミニウム・ガーネット(分子式:LuAl12)、イットリウム・鉄・ガーネット(分子式:YFe12)のいずれかであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のガーネット型構造単結晶の製造方法。Crystals having the garnet-type structure include yttrium scandium aluminum garnet (molecular formula: Y 3 Sc x Al 5-x O 12 ) and yttrium gallium aluminum garnet (molecular formula: Y 3 Ga x Al 5-x O). 12 ), lutetium aluminum garnet (molecular formula: Lu 3 Al 5 O 12 ), or yttrium iron garnet (molecular formula: Y 3 Fe 5 O 12 ). The method for producing a garnet-type structure single crystal according to any of the above.
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