JP5844197B2 - Wavelength conversion member and solid-state laser device - Google Patents
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Description
本発明は、固体レーザ媒質を光で励起し、レーザ発振させる固体レーザ装置用の波長変換部材および固体レーザ装置に関する。 The present invention relates to a wavelength conversion member and a solid-state laser device for a solid-state laser device that excites a solid-state laser medium with light to cause laser oscillation.
現在、各種のレーザ装置が知られている。たとえば、固体レーザ装置の1つであるYAGレーザは、3価のネオジムイオン(Nd3+)をドープした固体レーザ媒質を含む光共振器と、この固体レーザ媒質を励起するための光源と、この光源および固体レーザ媒質に対向する反射面を有するリフレクタ(集光器)とから構成される。 Currently, various laser devices are known. For example, a YAG laser as one of solid-state laser devices includes an optical resonator including a solid-state laser medium doped with trivalent neodymium ions (Nd 3+ ), a light source for exciting the solid-state laser medium, and the light source And a reflector (condenser) having a reflecting surface facing the solid laser medium.
ここで、光源として用いられるキセノンフラッシュランプの発光スペクトルは、200nm〜1200nmの幅広い波長成分を含む。そのため、励起光に含まれる紫外線は、レーザ媒質の励起には寄与せず、かえってレーザ媒質に色中心(カラーセンター)などの欠陥を生じさせるおそれがある。 Here, the emission spectrum of a xenon flash lamp used as a light source includes a wide wavelength component of 200 nm to 1200 nm. For this reason, the ultraviolet rays contained in the excitation light do not contribute to the excitation of the laser medium and may cause defects such as a color center (color center) in the laser medium.
このようなレーザ媒質の欠陥を避けるために、リフレクタに、色ガラスフィルタなどの帯域フィルタを設け、励起光に含まれる紫外線を吸収するとともに、紫外線をレーザ媒質に適した波長に変換してレーザ媒質に照射することが提案されている。 In order to avoid such defects in the laser medium, the reflector is provided with a bandpass filter such as a colored glass filter to absorb the ultraviolet light contained in the excitation light and convert the ultraviolet light to a wavelength suitable for the laser medium. It has been proposed to irradiate.
たとえば、特許文献1には、リフレクタ内に設置された励起光源とNd3+をドープした固体レーザ媒質との間に、3価のクロムイオン(Cr3+)をドープした結晶またはガラスからなる波長変換フィルタを介在させることにより、励起光の波長分布をレーザ媒質の励起に適した分布に変換し、高効率で高ビーム品質の固体レーザ装置とすることが記載されている。この波長変換フィルタは、波長λが400〜650nmの励起光を吸収し、Nd3+の励起に適した波長λが810nm付近の蛍光を発光し、波長変換が不要な波長λが810nm付近の光はそのまま透過するため、波長変換された蛍光を含む励起光によるレーザの発光効率の向上が期待される。 For example, Patent Document 1 discloses a wavelength conversion filter made of a crystal or glass doped with trivalent chromium ions (Cr 3+ ) between an excitation light source installed in a reflector and a solid laser medium doped with Nd 3+. It is described that the wavelength distribution of the pumping light is converted into a distribution suitable for pumping the laser medium by interposing, thereby obtaining a solid laser device with high efficiency and high beam quality. This wavelength conversion filter absorbs excitation light with a wavelength λ of 400 to 650 nm, emits fluorescence with a wavelength λ suitable for excitation of Nd 3+ near 810 nm, and does not require wavelength conversion with light having a wavelength λ near 810 nm. Since the light is transmitted as it is, it is expected that the light emission efficiency of the laser is improved by the excitation light including the wavelength-converted fluorescence.
しかしながら、このような従来の構成では、実際には波長変換によるレーザの発光効率の向上はごく僅かである。波長変換フィルタ中に分散されている3価のクロムイオンの濃度は、一般に約1%程度と低い。また、光源であるキセノンフラッシュランプからの照射光は、直線状の光路で波長変換フィルタを通過してしまう。そのため、キセノンフラッシュランプからの照射光が、波長変換フィルタを通過する間に、波長変換フィルタ中に分散されている3価のクロムイオンに衝突する確率は極めて低い。従って、光源からの照射光のうち、3価のネオジムイオンの励起に関与しない波長の光が3価のクロムイオンに衝突して吸収され、さらに、3価のクロムイオンが発する蛍光がレーザ媒質方向に放射される確率は低いものに止まる。 However, in such a conventional configuration, actually, the improvement of the light emission efficiency of the laser by the wavelength conversion is negligible. The concentration of trivalent chromium ions dispersed in the wavelength conversion filter is generally as low as about 1%. In addition, irradiation light from a xenon flash lamp as a light source passes through the wavelength conversion filter through a linear optical path. Therefore, the probability that the irradiation light from the xenon flash lamp collides with trivalent chromium ions dispersed in the wavelength conversion filter while passing through the wavelength conversion filter is extremely low. Therefore, of the irradiation light from the light source, light having a wavelength that is not involved in the excitation of trivalent neodymium ions collides with the trivalent chromium ions and is absorbed, and further, the fluorescence emitted by the trivalent chromium ions is emitted toward the laser medium. The probability of radiation is low.
本発明の目的は、このような従来の問題点を解決し、波長変換によって実用的に、レーザ媒質の励起を高効率で行うことができる固体レーザ装置用の波長変換部材および固体レーザ装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a wavelength conversion member and a solid-state laser device for a solid-state laser device that can solve such conventional problems and can practically excite a laser medium by wavelength conversion with high efficiency. There is to do.
本発明は、光の波長変換に用いられ、クロムおよびチタンの少なくとも1種の金属元素を含有するアルミナ多結晶体を含んでなり、前記クロムおよび前記チタンの少なくとも1種の含有量が、前記アルミナ多結晶体の総量に対して酸化物換算で0.01〜1.0質量%であることを特徴とする波長変換部材である。 The present invention is used in the wavelength conversion of light, Ri Na comprise alumina polycrystalline body containing at least one metal element of chromium and titanium, at least one of the content of the chromium and the titanium, the a wavelength conversion member, wherein 0.01 to 1.0% by mass Rukoto in terms of oxide relative to the total amount of the alumina polycrystal.
本発明は、光の波長変換に用いられ、クロムおよびチタンの少なくとも1種の金属元素を含有するアルミナ−ジルコニア混合多結晶体を含んでなり、前記クロムおよび前記チタンの少なくとも1種の含有量が、前記アルミナ−ジルコニア混合多結晶体の総量に対して酸化物換算で0.01〜1.0質量%であることを特徴とする波長変換部材である。
本発明は、光の波長変換に用いられ、クロムおよびチタンの少なくとも1種の金属元素を含有するアルミナ−ジルコニア混合多結晶体を含んでなり、該アルミナ−ジルコニア混合多結晶体において、アルミナとジルコニアとの質量比率が20:80〜80:20であることを特徴とする波長変換部材である。
The present invention is used in the wavelength conversion of light, alumina containing at least one metal element of chromium and titanium - Ri Na comprise zirconia mixed polycrystalline, at least one of the content of the chromium and the titanium but the alumina - which is a wavelength converting member, wherein 0.01 to 1.0% by mass Rukoto in terms of oxide relative to the total amount of the zirconia mixed polycrystals.
The present invention includes an alumina-zirconia mixed polycrystal used for wavelength conversion of light and containing at least one metal element of chromium and titanium. In the alumina-zirconia mixed polycrystal, alumina and zirconia And a mass ratio of 20:80 to 80:20.
また、本発明は、光源と、上記いずれかの波長変換部材と、該波長変換部材により変換された光により光励起される固体レーザ媒質と、前記波長変換部材により変換された光を反射させて固体レーザ媒質に集光するリフレクタとを備えることを特徴とする固体レーザ装置である。 The present invention also provides a light source, any one of the above-described wavelength conversion members, a solid-state laser medium that is optically excited by light converted by the wavelength conversion member, and a solid that reflects light converted by the wavelength conversion member. A solid-state laser device comprising a reflector for focusing on a laser medium.
本発明によれば、固体レーザ装置に用いる波長変換部材が、クロムおよびチタンの少なくとも1種の金属元素を含有するアルミナ多結晶体を含み、前記クロムおよび前記チタンの少なくとも1種の含有量が、前記アルミナ多結晶体の総量に対して酸化物換算で0.01〜1.0質量%である。 According to the present invention, the wavelength converting member used for the solid-state laser device, viewed contains an alumina polycrystalline body containing at least one metal element of chromium and titanium, at least one of the content of the chromium and the titanium , And 0.01 to 1.0% by mass in terms of oxide with respect to the total amount of the alumina polycrystal .
波長変換部材としてアルミナ多結晶体を含むことで、波長変換部材内を透過する光が散乱されるので、従来のガラスに比べて透過光の光路長が長くなる。光路長が長くなると上記各金属元素と透過光との接触機会が増加するので、蛍光発光による固体レーザ媒質の励起光の放射光量が増加する。 By including an alumina polycrystal as the wavelength conversion member, light transmitted through the wavelength conversion member is scattered, so that the optical path length of transmitted light is longer than that of conventional glass. As the optical path length becomes longer, the chances of contact between the metal elements and the transmitted light increase, so that the amount of excitation light emitted from the solid-state laser medium by fluorescence emission increases.
これにより、波長変換によって実用的に、レーザ媒質の励起を高効率で行うことができる。 Thereby, the laser medium can be practically excited with high efficiency by wavelength conversion.
また本発明によれば、固体レーザ装置に用いる波長変換部材が、クロムおよびチタンの少なくとも1種の金属元素を含有するアルミナ−ジルコニア混合多結晶体を含み、前記クロムおよび前記チタンの少なくとも1種の含有量が、前記アルミナ−ジルコニア混合多結晶体の総量に対して酸化物換算で0.01〜1.0質量%である。また本発明によれば、固体レーザ装置に用いる波長変換部材が、クロムおよびチタンの少なくとも1種の金属元素を含有するアルミナ−ジルコニア混合多結晶体を含み、該アルミナ−ジルコニア混合多結晶体において、アルミナとジルコニアとの質量比率が20:80〜80:20である。
According to the present invention, the wavelength converting member used for the solid-state laser apparatus, chromium and alumina containing at least one metal element of titanium - see including zirconia mixed polycrystalline, at least one of said chromium and said titanium Is 0.01 to 1.0% by mass in terms of oxide with respect to the total amount of the alumina-zirconia mixed polycrystal . According to the invention, the wavelength conversion member used in the solid-state laser device includes an alumina-zirconia mixed polycrystal containing at least one metal element of chromium and titanium, and in the alumina-zirconia mixed polycrystal, The mass ratio of alumina to zirconia is 20:80 to 80:20.
波長変換部材としてアルミナ−ジルコニア混合多結晶体を用いることで、波長変換部材内を透過する光が散乱されるので、従来のガラスに比べて透過光の光路長が長くなる。光路長が長くなると上記各金属元素と透過光の接触機会が増加するので、蛍光発光による固体レーザ媒質の励起光の放射光量が増加する。 By using the alumina-zirconia mixed polycrystal as the wavelength conversion member, the light transmitted through the wavelength conversion member is scattered, so that the optical path length of the transmitted light is longer than that of the conventional glass. As the optical path length becomes longer, the chance of contact between each of the metal elements and the transmitted light increases, so that the amount of excitation light emitted from the solid-state laser medium by fluorescence emission increases.
これにより、波長変換によって実用的に、レーザ媒質の励起を高効率で行うことができる。 Thereby, the laser medium can be practically excited with high efficiency by wavelength conversion.
また、本発明によれば、上記の波長変換部材を用いることで、レーザ媒質の励起を高効率で行うことができ、発振強度の高い固体レーザ装置を実現できる。 In addition, according to the present invention, by using the wavelength conversion member described above, the laser medium can be excited with high efficiency, and a solid-state laser device with high oscillation intensity can be realized.
(第1の実施形態)
以下では、図面を用いて、本発明の第1の実施形態について説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、第1の実施形態である固体レーザ装置の構成を示す概略図である。図2は、リフレクタ4内部の構成を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the solid-state laser apparatus according to the first embodiment. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration inside the
固体レーザ装置100は、光源であるフラッシュランプ1、フラッシュランプ1から出射される光によって励起されてレーザ光を出射する固体レーザ媒質2、フラッシュランプ1から出射される光のうち、特定波長域の光については波長を変換して出射し、特定波長域以外の波長域の光については波長を変換せずそのまま出射する発光管3、発光管3から出射される光を反射してレーザ媒質に集光するリフレクタ4および反射鏡5,6を備える。なお、図1において、発光管3が本発明の波長変換部材に相当する。
The solid-
フラッシュランプ1は、円柱状の直管型ランプであり、出射する光の波長域に、固体レーザ媒質2を光励起させる波長が含まれるものが適宜選ばれる。たとえば、固体レーザ媒質2として、3価のネオジムイオン(Nd3+)をドープしたものを用いる場合、3価のネオジムイオンを励起させるために810nmの波長を含む波長域の光を出射するキセノンフラッシュランプを用いればよい。
The
固体レーザ媒質2は、フラッシュランプ1と同様に、円柱状に形成され特定の結晶中に光を吸収して励起する活性種がドーピングされたものである。たとえば、YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)結晶中に活性種としてネオジムをドープさせたNd:YAG媒質、YAG結晶中に活性種としてエルビウムをドープさせたEr:YAG媒質、YVO4(イットリウム・バナジウム・オキサイド)結晶中に活性種としてネオジムをドープさせたNd:YVO4媒質およびGdVO4(ガドリニウム・バナジウム・オキサイド)結晶中にネオジムをドープさせたNd:GdVO4媒質などを用いることができる。
Similar to the
波長変換部材である発光管3は、フラッシュランプ1の外周を取り囲むように、円筒状に設けられ、クロムおよびチタンの少なくとも1種の金属元素を含有するアルミナ多結晶体からなる。なお、アルミナ多結晶体において、クロムを含有するときは、クロムはアルミナ中に固溶し、チタンを含有するときは、チタンはアルミナ中に固溶またはアルミナ多結晶体の粒界に分散して存在する。
The
フラッシュランプ1から出射された光は、発光管3のアルミナ多結晶体内を透過して、発光管3の外部に出射される。このとき、一部の光は、クロムまたはチタンによって吸収され、蛍光発光によって波長の異なる光として出射されることになる。
The light emitted from the
ここで、アルミナ多結晶体は、アルミナ相の存在量が、アルミナ相以外の相を合計した存在量より大きいものを用いると、透過光の変換効率がより高くなる傾向があるので好ましい。これらの存在量の比較は、たとえば以下のようにして行う。 Here, it is preferable to use an alumina polycrystal having a larger amount of alumina phase than the total amount of phases other than the alumina phase because the conversion efficiency of transmitted light tends to be higher. These abundances are compared, for example, as follows.
まず、アルミナ多結晶体を構成する相をX線回折法またはTEMによる電子回折法等により同定する。次にアルミナ多結晶体を、ICP発光分析装置(島津製作所製:ICPS−8100)を用いて含有成分の各含有量を測定する。そして、同定したアルミナ多結晶体を構成する相に基づき、アルミナ相の存在量と、アルミナ相以外の相を合計した存在量とをそれぞれ算出して、算出した存在量同士を比較すればよい。 First, the phases constituting the alumina polycrystal are identified by X-ray diffraction or electron diffraction using TEM. Next, the content of each component of the alumina polycrystal is measured using an ICP emission analyzer (manufactured by Shimadzu Corporation: ICPS-8100). And based on the phase which comprises the identified alumina polycrystal, the abundance of an alumina phase and the abundance which totaled phases other than an alumina phase may each be calculated, and the computed abundance may be compared.
また、簡易的な比較方法としては、X線回折により同定したアルミナ多結晶体を構成する各相のうち、アルミナ相の最大ピーク強度の値と、アルミナ多結晶体を構成する各相の最大ピーク強度の値の合計とを比較してもよく、アルミナ相の最大ピーク強度の値が、アルミナ多結晶体を構成する各相の最大ピーク強度の値の合計に対して50%より大きければ、アルミナ相の存在量が大きいとみなせる。なお、最大ピーク強度とは、各相を示すピーク強度のうち、各相における最も大きいピーク強度を示す。 As a simple comparison method, among the phases constituting the alumina polycrystal identified by X-ray diffraction, the maximum peak intensity value of the alumina phase and the maximum peak of each phase constituting the alumina polycrystal If the value of the maximum peak intensity of the alumina phase is greater than 50% with respect to the total value of the maximum peak intensity of each phase constituting the alumina polycrystal, alumina may be compared with the sum of the intensity values. It can be considered that the abundance of the phase is large. The maximum peak intensity indicates the highest peak intensity in each phase among the peak intensity indicating each phase.
フラッシュランプ1の一例であるキセノンフラッシュランプから出射された光は、200nm〜1200nmの幅広い波長域の光を含む。この出射光に含まれる紫外光は、固体レーザ媒質2の励起には寄与せず、かえって固体レーザ媒質2に色中心(カラーセンター)などの欠陥を生じさせる。しかし、本実施形態の発光管3を用いた場合、キセノンフラッシュランプから出射される光は、発光管3を通過する際、固体レーザ媒質2の励起に寄与しない紫外光をクロムまたはチタンが吸収し、たとえば、クロムは696nm付近の波長、チタンは600〜1000nm付近の波長の蛍光を発光する。この波長696nm、600〜1000nmの光は、固体レーザ媒質2を励起させる励起光となる。このようにして、キセノンフラッシュランプから出射された光の内、固体レーザ媒質2の励起に寄与しない紫外光は、発光管3で吸収され、かつ、クロム、チタンの蛍光発光によって固体レーザ媒質2の励起に寄与する長波長の光に変換されるため、全体として光源から出射される光を、固体レーザ媒質2の励起に有効に使うことができる。なお、発光管3に含有させる金属元素は、固体レーザ媒質2の励起波長に併せて適宜選択すればよい。
Light emitted from a xenon flash lamp which is an example of the
フラッシュランプ1は、上記のように円柱状に形成され、発光管3は、フラッシュランプ1と中心軸が同軸の円筒状に形成され、フラッシュランプ1の外周を取り巻くように設けられる。固体レーザ媒質2は、フラッシュランプ1と同様に円柱状に形成され、フラッシュランプ1の中心軸と、固体レーザ媒質2の中心軸とが平行となるように、リフレクタ4内部に設けられる。リフレクタ4は、フラッシュランプ1、固体レーザ媒質2および発光管3を内包し、断面が楕円形状となる楕円管状に形成される。フラッシュランプ1および固体レーザ媒質2は、フラッシュランプ1の中心軸と、固体レーザ媒質2の中心軸とが、楕円形状の2つの焦点のそれぞれに位置するように、リフレクタ4の内部空間に設けられる。
The
楕円形状の一方の焦点位置において、フラッシュランプ1から出射され発光管3を透過した光は、リフレクタ4の内面で反射され、他方の焦点位置にある固体レーザ媒質2に集光される。固体レーザ媒質2は、集光された光により励起されレーザ光を出射する。固体レーザ媒質2から出射されたレーザ光は、反射鏡5と反射鏡6との間でレーザ発振する。反射鏡5,6のうち一方(本実施形態では反射鏡6)が、半透過鏡であり、発振したレーザ光は、この半透過鏡側、すなわち反射鏡6側からレーザ出力光となって出射される。
At one elliptical focal position, the light emitted from the
ここで、従来技術における波長変換フィルタと、第1の実施形態の発光管3との違いについて説明する。
Here, the difference between the wavelength conversion filter in the prior art and the
従来技術の波長変換フィルタは、透明な材質(たとえばガラス)などにクロムまたはチタンなどの金属元素を分散させた材料からなるものである。フラッシュランプ1から出射された光は、波長変換フィルタを透過する際に、クロムまたはチタンにより紫外線などの短波長の光が吸収され、励起されたクロムまたはチタンの蛍光発光によって波長696nmまたは600〜1000nmの光が全方位に放射される。ここで、クロムまたはチタンをドープしたガラスにおけるクロムまたはチタンの濃度は、0.01〜1.0質量%程度であるため、波長変換フィルタにより吸収され、固体レーザ媒質に向かって放射される波長696nmまたは600〜1000nmの光は、最大でもフラッシュランプ1から出射された光の1%以下になる。
A conventional wavelength conversion filter is made of a material in which a metal element such as chromium or titanium is dispersed in a transparent material (for example, glass). When the light emitted from the
第1の実施形態の発光管3は、平均結晶粒径が0.6〜10.0μmのアルミナ多結晶体に、クロムおよびチタンの少なくとも1種を、アルミナ多結晶体の総量に対して0.01〜1.0質量%含むものである。それにより、アルミナ多結晶体の透光性および透過光の変換効率をより高く維持できる傾向がある。
In the
発光管3を構成するアルミナ多結晶体の個々のアルミナ単結晶粒子は透明であり、光を透過する。しかし、アルミナ多結晶体に含まれるアルミナ単結晶粒子の結晶方位はランダムである。そして、個々のアルミナ単結晶粒子の結晶粒径は、透過する光の波長と同程度またはそれ以上の大きさであるため、アルミナ多結晶体内を透過する光は、アルミナ単結晶粒子によってミー散乱され、前方散乱が支配的となる。前方に散乱された光は、隣接するアルミナ単結晶粒子によって次々に前方に散乱されるため、全体としては、発光管3の内側から外側に向かって散乱され、発光管3内で複雑な経路を辿った後、発光管3の外周面からリフレクタ4に向かって放射される。このように、全体としては、透過光は発光管3内で乱反射されることになるが、単純な乱反射ではなく、ミー散乱によって、発光管3内の複雑な経路を辿り、その間にアルミナ多結晶体に含有されたクロムまたはチタンを励起しながら透過していくことになる。
The individual alumina single crystal particles of the alumina polycrystalline body constituting the
発光管3を透過する際の経路の長さが長いほどクロムまたはチタンとの接触機会が増えるので、アルミナ多結晶体を用いることで、従来のガラスよりも多くのクロムまたはチタンを励起し、励起されたクロムまたはチタンから波長696nmまたは600〜1000nmの蛍光が放射される。この波長696nmまたは600〜1000nmの蛍光は、固体レーザ媒質2に含まれるネオジムを励起させることが可能な励起光となる。より多くのクロムまたはチタンを励起させることで、クロムまたはチタンから放射される波長696nmまたは600〜1000nmの蛍光の放射量は増加する。
As the length of the path passing through the
ここで、アルミナ多結晶体において、アルミナ多結晶体を構成する各相の最大ピーク強度の値の合計に対して、アルミナ相の最大ピーク強度の値の比率が0.95以上であると、アルミナ多結晶体の機械的強度および透過光の変換効率がより高くなる傾向があるので好ましい。 Here, in the alumina polycrystal, the ratio of the maximum peak intensity value of the alumina phase to the total of the maximum peak intensity values of the phases constituting the alumina polycrystal is 0.95 or more, It is preferable because the mechanical strength of the polycrystalline body and the conversion efficiency of transmitted light tend to be higher.
また、フラッシュランプ1から出射された光のうち、クロムまたはチタンによって吸収されない光は、発光管3内の複雑な経路を辿り、波長が変換されずにそのまま発光管3の外部に放射される。したがって、フラッシュランプ1から出射された光のうち、波長696nmまたは600〜1000nmの固体レーザ媒質2の励起光は、そのまま発光管3の外部に放射される。
Of the light emitted from the
このように、本実施形態の発光管3は、アルミナ多結晶体からなることにより、フラッシュランプ1から出射され、発光管3を透過する光がアルミナ単結晶粒子により乱反射され、分散されたクロムまたはチタンとの接触機会が増加するので、クロムまたはチタンによる固体レーザ媒質2の励起光への波長変換効率が従来の波長変換フィルタに比べて大きく向上する。
As described above, the
クロムおよびチタンの少なくとも1種の金属元素を含有するアルミナ多結晶体からなる発光管3は、従来公知のセラミックスの製造方法によって作製することができる。
The
たとえば、アルミナ粒子をアルミナ原料とし、アルミナ原料に対して、酸化クロム(Cr2O3)を0.01〜1.0質量%添加して混合粉末を作製する。混合粉末と公知のバインダおよび溶媒とを混合して泥漿を作製し、泥漿を押出成形法や射出成形法等の公知の成形手段により管状に成形した後、酸素含有雰囲気中にて5〜10時間程度焼成することでクロムを含有するアルミナ多結晶体からなる発光管3を得られる。ここで、原料となるアルミナ粒子の粒径、焼成温度および焼成時間が、アルミナ多結晶体の結晶粒径に反映される。アルミナ原料の粒径が大きいほど、焼成温度が高いほど、焼成時間が長いほどアルミナ多結晶体の平均結晶粒径が大きくなる傾向がある。したがって、アルミナ多結晶体の平均結晶粒径と、アルミナ原料の粒径、焼成温度および焼成時間との関係を予め測定しておくことで、上記のような、0.6〜10.0μmの平均結晶粒径に制御することができる。また、チタンを添加するときは酸化クロムの代わりに酸化チタン(TiO2)を用いればよい。
For example, alumina powder is used as an alumina raw material, and chromium oxide (Cr 2 O 3 ) is added in an amount of 0.01 to 1.0 mass% to the alumina raw material to produce a mixed powder. A mixed powder is mixed with a known binder and solvent to prepare a slurry, and the slurry is formed into a tubular shape by a known molding means such as an extrusion molding method or an injection molding method, and then in an oxygen-containing atmosphere for 5 to 10 hours. The
なお、アルミナ多結晶体の平均結晶粒径は、多結晶体表面のSEM写真を撮影し、230個のアルミナ粒子を対象として、ソフトウエア Win Roof(商品名、三谷商事株式会社製)を用いて画像処理を行い、粒径毎の個数分布を得て、平均結晶粒径を算出する。具体的には、対象となる各アルミナ粒子の輪郭内の面積をそれぞれ求め、各アルミナ結晶粒子の円相当径をそれぞれ算出し、算出された円相当径の算術平均を平均結晶粒径とした。 The average crystal grain size of the alumina polycrystal was obtained by taking a SEM photograph of the surface of the polycrystal and using the software Win Roof (trade name, manufactured by Mitani Corporation) for 230 alumina particles. Image processing is performed to obtain a number distribution for each grain size, and an average crystal grain size is calculated. Specifically, the area within the contour of each target alumina particle was determined, the equivalent circle diameter of each alumina crystal particle was calculated, and the arithmetic average of the calculated equivalent circle diameter was defined as the average crystal grain size.
(第2の実施形態)
次に本発明の第2の実施形態について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
第2の実施形態が上記の第1の実施形態と異なる点は、発光管3の材質のみであり、他の構成については同様であるので、以下では、発光管3についてのみ説明し、他の構成についての説明は省略する。
Since the second embodiment is different from the first embodiment only in the material of the
第1の実施形態の発光管3は、アルミナ多結晶体にクロムおよびチタンの少なくとも1種を含有させたものであったが、第2の実施形態の発光管3は、アルミナ−ジルコニア混合多結晶体にクロムおよびチタンの少なくとも1種を含有させたものである。なお、アルミナ−ジルコニア混合多結晶体において、クロムを含有するときは、クロムはアルミナ中に固溶し、チタンを含有するときは、チタンはアルミナ中に固溶またはアルミナ相の粒界に分散して存在する。
The
ここで、アルミナ−ジルコニア混合多結晶体は、アルミナ相とジルコニア相とを合計した存在量が、アルミナ相およびジルコニア相のこれら2つの相以外の相を合計した存在量より大きいものを用いると、透過光の変換効率がより高くなる傾向があるので好ましい。これらの存在量の比較は、上記のアルミナ多結晶体の場合と同様の方法で、アルミナ相とジルコニア相とを合計した存在量を算出し、アルミナ相およびジルコニア相の2つの相以外の相を合計した存在量を算出して、これらを比較すればよい。 Here, when the alumina-zirconia mixed polycrystal is used in which the total amount of the alumina phase and the zirconia phase is larger than the total amount of the phases other than the two phases of the alumina phase and the zirconia phase, This is preferable because the conversion efficiency of transmitted light tends to be higher. The comparison of these abundances is performed by calculating the abundance of the alumina phase and the zirconia phase in the same manner as in the case of the above-mentioned alumina polycrystal, and adding a phase other than the two phases of the alumina phase and the zirconia phase. The total abundance may be calculated and compared.
第2実施形態の発光管3においては、アルミナの平均結晶粒径が0.3〜5.0μmであり、ジルコニアの平均結晶粒径が0.2〜2.0μmである。また、混合多結晶体において、アルミナとジルコニアとの質量比率(アルミナ:ジルコニア)が20:80〜80:20である。言い換えると、アルミナの含有量が20〜80質量%で、ジルコニアの含有量80〜20質量%である。
In the
第2実施形態の発光管3のアルミナ−ジルコニア混合多結晶体は、クロムおよびチタンの少なくとも1種を、アルミナ−ジルコニア混合多結晶体の総量に対して0.01〜1.0質量%含むものである。それにより、アルミナ−ジルコニア混合多結晶体の透過光の変換効率より高く維持できる。
The alumina-zirconia mixed polycrystal of the
発光管3を構成するアルミナ−ジルコニア混合多結晶体に含まれるアルミナおよびジルコニアの個々のアルミナ単結晶粒子およびジルコニア単結晶粒子は透明であり、光を透過する。しかし、アルミナに含まれるアルミナ単結晶粒子およびジルコニアに含まれるジルコニア単結晶粒子の結晶方位はいずれもランダムである。そして、個々のアルミナ単結晶粒子の結晶粒径およびジルコニア単結晶粒子の結晶粒径は、透過する光の波長と同程度またはそれ以上の大きさであるため、アルミナ−ジルコニア混合多結晶体内を透過する光は、アルミナ単結晶粒子およびジルコニア単結晶粒子によってミー散乱され、前方散乱が支配的となる。前方に散乱された光は、隣接するアルミナ単結晶粒子またはジルコニア単結晶粒子によって次々に前方に散乱されるため、全体としては、発光管3の内側から外側に向かって散乱され、発光管3内で複雑な経路を辿った後、発光管3の外周面からリフレクタ4に向かって放射される。このように、全体としては、透過光は発光管3内で乱反射されることになるが、単純な乱反射ではなく、ミー散乱によって、発光管3内の複雑な経路を辿り、その間にアルミナ−ジルコニア混合多結晶体に分散されたクロムまたはチタンを励起しながら透過していくことになる。
The individual alumina single crystal particles and zirconia single crystal particles of alumina and zirconia contained in the alumina-zirconia mixed polycrystal constituting the
発光管3を透過する際の経路の長さが長いほどクロムまたはチタンとの接触機会が増えるので、アルミナ−ジルコニア混合多結晶体を用いることで、従来のガラスよりも多くのクロムまたはチタンを励起し、励起されたクロムまたはチタンから波長696nmまたは600〜1000nmの蛍光が放射される。この波長696nmまたは600〜1000nmの蛍光は、固体レーザ媒質2に含まれるネオジムを励起させることが可能な励起光となる。より多くのクロムまたはチタンを励起させることで、クロムまたはチタンから放射される波長696nmまたは600〜1000nmの蛍光の放射量は増加する。なお、発光管3に含有させる金属元素は、固体レーザ媒質2の励起波長に併せて適宜選択すればよい。
The longer the length of the path through the
ここで、アルミナ−ジルコニア混合多結晶体において、アルミナ−ジルコニア混合多結晶体を構成する各相の最大ピーク強度の値の合計に対して、アルミナ相とジルコニア相の最大ピーク強度の値の合計の比率が0.95以上であると、アルミナ−ジルコニア混合多結晶体の機械的強度および透過光の変換効率がより高くなる傾向があるので好ましい。 Here, in the alumina-zirconia mixed polycrystal, the sum of the maximum peak intensity values of the phases constituting the alumina-zirconia mixed polycrystal is the sum of the maximum peak intensity values of the alumina phase and the zirconia phase. When the ratio is 0.95 or more, the mechanical strength of the alumina-zirconia mixed polycrystal and the conversion efficiency of transmitted light tend to be higher, which is preferable.
また、フラッシュランプ1から出射された光のうち、クロムまたはチタンによって吸収されない光は、発光管3内の複雑な経路を辿り、波長が変換されずにそのまま発光管3の外部に放射される。したがって、フラッシュランプ1から出射された光のうち、波長696nmまたは600〜1000nmの固体レーザ媒質2の励起光は、そのまま発光管3の外部に放射される。
Of the light emitted from the
このように、第2の実施形態の発光管3は、アルミナおよびジルコニアを含むことにより、フラッシュランプ1から出射され、発光管3を透過する光がアルミナ単結晶粒子により乱反射され、含有されたクロムまたはチタンとの接触機会が増加するので、クロムまたはチタンによる固体レーザ媒質2の励起光への波長変換効率が従来の波長変換フィルタに比べて大きく向上する。
As described above, the
さらに、第2の実施形態で用いるアルミナ−ジルコニア混合多結晶体は、第1の実施形態で用いるアルミナ多結晶体よりも透過する光の光路長が長くなる、すなわち、アルミナ−ジルコニア混合多結晶体を用いるほうが、アルミナ多結晶体を用いるよりもクロムまたはチタンとの接触機会が増加する。接触機会が増加すると、固体レーザ媒質2を光励起させるための波長696nmまたは600〜1000nmの蛍光の放射量が増加するので、波長変換効率がさらに向上する。
Further, the alumina-zirconia mixed polycrystal used in the second embodiment has a longer optical path length of transmitted light than the alumina polycrystal used in the first embodiment, that is, the alumina-zirconia mixed polycrystal. The use of C increases the chance of contact with chromium or titanium than the use of alumina polycrystal. When the contact opportunity increases, the amount of fluorescence emitted with a wavelength of 696 nm or 600 to 1000 nm for optically exciting the solid-
またさらに、本願発明者らの鋭意研究の結果により、アルミナ−ジルコニア混合多結晶体を透過する光の光路長は、アルミナ−ジルコニア混合多結晶体におけるアルミナの含有量によって変化することがわかった。 Furthermore, as a result of diligent research by the present inventors, it has been found that the optical path length of light passing through the alumina-zirconia mixed polycrystal varies depending on the content of alumina in the alumina-zirconia mixed polycrystal.
図3は、アルミナ−ジルコニア混合多結晶体においてアルミナの含有量を変化させたときの透過光の遅延時間の変化を示すグラフである。 FIG. 3 is a graph showing changes in the delay time of transmitted light when the alumina content is changed in the alumina-zirconia mixed polycrystal.
縦軸は、アルミナ−ジルコニア多結晶体を透過する透過光の遅延時間(psec:pico second)を示す。アルミナ−ジルコニア混合多結晶体にチタンサファイアレーザ光の2倍波を照射し、透過光をストリークカメラで撮影する。レーザ光をアルミナ−ジルコニア混合多結晶体に照射してから透過光が撮影されるまでの時間を遅延時間とした。 The vertical axis represents the delay time (psec: pico second) of transmitted light that passes through the alumina-zirconia polycrystal. The alumina-zirconia mixed polycrystal is irradiated with a second harmonic wave of a titanium sapphire laser beam, and the transmitted light is photographed with a streak camera. The time from when the laser beam was irradiated onto the alumina-zirconia mixed polycrystal to when the transmitted light was photographed was defined as the delay time.
グラフからわかるように、アルミナの含有量を20質量%〜80質量%としたときに透過光の遅延時間が、アルミナのみ(グラフでは100%Al2O3としてプロット)の遅延時間に比べて長くなっている。さらにアルミナの含有量が35質量%〜50質量%としたときに遅延時間が最も長くなることがわかった。 As can be seen from the graph, when the content of alumina is 20% by mass to 80% by mass, the delay time of transmitted light is longer than the delay time of only alumina (plotted as 100% Al 2 O 3 in the graph). It has become. Furthermore, it was found that the delay time was the longest when the content of alumina was 35% by mass to 50% by mass.
透過光の遅延時間が長いほど、アルミナ−ジルコニア混合多結晶体内を透過する光の光路長が長いものと考えられる。光路長が長いほどアルミナ−ジルコニア混合多結晶体を透過する光が、クロムまたはチタンなどのアルミナ−ジルコニア混合多結晶体に含有された金属元素と接触する機会が増加するので、クロムまたはチタンなどの金属元素の蛍光発光によって放射される固体レーザ媒質2の励起光の放射量が増加する。
It is considered that the longer the delay time of transmitted light, the longer the optical path length of light transmitted through the alumina-zirconia mixed polycrystal. The longer the optical path length, the greater the chance that light transmitted through the alumina-zirconia mixed polycrystal will come into contact with the metal element contained in the alumina-zirconia mixed polycrystal such as chromium or titanium. The amount of excitation light emitted from the solid-
したがって、第2の実施形態において、発光管3を構成するアルミナ−ジルコニア混合多結晶体は、アルミナとジルコニアとの質量比率が20:80〜80:20であることが好ましく、35:65〜50:50であることが特に好ましい。
Therefore, in the second embodiment, the alumina-zirconia mixed polycrystal constituting the
第1の実施形態のアルミナ多結晶体のみを用いる場合よりも、第2の実施形態のアルミナ−ジルコニア混合多結晶体を用いる場合のほうが、透過光の光路長が長くなる作用については、アルミナ単結晶よりもジルコニア単結晶のほうが、屈折率が高いため、第2の実施形態のアルミナ−ジルコニア混合多結晶体は、異なる屈折率を有する2種類の単結晶を有することから、透過光はより複雑に乱反射され、光路長が長くなるためと考えられる。 In the case of using the alumina-zirconia mixed polycrystal of the second embodiment as compared with the case of using only the alumina polycrystal of the first embodiment, the effect of increasing the optical path length of the transmitted light will be described. Since the refractive index of the zirconia single crystal is higher than that of the crystal, the alumina-zirconia mixed polycrystal of the second embodiment has two types of single crystals having different refractive indexes, so that the transmitted light is more complicated. This is thought to be due to irregular reflection and an increase in the optical path length.
クロムなどの金属元素を含有する混合多結晶体からなる発光管3は、第1の実施形態と同様に従来公知のセラミックスの製造方法によって作製することができる。
The
たとえば、アルミナ原料および公知の安定化剤を含むジルコニア原料を混合し、それに対して酸化クロム(Cr2O3)を0.01〜1.0質量%添加して混合粉末を作製する。この混合粉末と公知のバインダおよび溶媒とを混合して泥漿を作製し、泥漿を押出成形法や射出成形法等の公知の成形手段により管状に成形した後、酸素含有雰囲気中にて5〜10時間程度焼成することでクロムを含有するアルミナ−ジルコニア混合多結晶体からなる発光管3を得られる。ここで、原料となるアルミナ粒子およびジルコニア粒子の粒径、焼成温度および焼成時間が、アルミナ−ジルコニア混合多結晶体の結晶粒径に反映される。したがって、平均結晶粒径と、各原料の粒径、焼成温度および焼成時間との関係を予め測定しておくことで、上記のような、アルミナを0.3〜5.0μmの平均結晶粒径に、ジルコニアを0.2〜2.0μmの平均結晶粒径に制御することができる。またチタンを添加するときは、酸化クロムの代わりに酸化チタン(TiO2)を用いればよい。
For example, an alumina raw material and a zirconia raw material containing a known stabilizer are mixed, and 0.01 to 1.0 mass% of chromium oxide (Cr 2 O 3 ) is added thereto to produce a mixed powder. This mixed powder is mixed with a known binder and solvent to prepare a slurry, and the slurry is formed into a tubular shape by a known forming means such as an extrusion molding method or an injection molding method, and then 5 to 10 in an oxygen-containing atmosphere. By firing for about an hour, the
また、アルミナ−ジルコニア混合多結晶体におけるアルミナの含有量は、原料となるアルミナ粒子とジルコニア粒子の投入量に依存するので、原料の投入量は、アルミナが20〜80質量%となるように、好ましくは35〜50質量%となるようにすればよい。 Moreover, since the content of alumina in the alumina-zirconia mixed polycrystal depends on the input amount of alumina particles and zirconia particles as raw materials, the input amount of the raw materials is 20 to 80% by mass of alumina. Preferably, the content may be 35 to 50% by mass.
なお、アルミナの平均結晶粒径およびジルコニアの平均結晶粒径は、第1の実施形態と同様の方法で測定、算出することができる。 The average crystal grain size of alumina and the average crystal grain size of zirconia can be measured and calculated by the same method as in the first embodiment.
実施例1では、第1の実施形態と同様に、発光管3の材料として、総量に対してクロムを0.4質量%含有するアルミナ質焼結体からなるアルミナ多結晶体(試料1)を作製して用いた。なお、アルミナ単結晶の平均結晶粒径は、0.55μmであった。
In Example 1, as in the first embodiment, an alumina polycrystal (sample 1) made of an alumina sintered body containing 0.4% by mass of chromium with respect to the total amount is used as the material of the
蛍光光度計FP6600(日本分光株式会社製)を用いて試料1のPhoto Luminescence(PL)と、Photo Luminescence Excitation(PLE)の測定を行った。PLについては、波長566nmの光を照射してクロムを励起させて、波長590nm〜850nmの範囲でクロムの蛍光発光を測定した。PLEについては、波長696nmの蛍光発光を測定し、励起波長350nm〜650nmの範囲で蛍光が強くなる励起波長を測定した。
Photo Luminescence (PL) and Photo Luminescence Excitation (PLE) of
図4は、クロムを含有するアルミナ多結晶体のPL測定およびPLE測定の結果を示すグラフである。縦軸が、光の強度(任意単位 arb. unit)を示し、横軸が波長(nm)を示す。また、グラフAは、PL測定の結果を示し、グラフBはPLE測定の結果を示す。グラフAからわかるように、PL測定によって試料1は、波長696nmをピークとする蛍光発光特性を有することがわかった。また、グラフBからわかるように、PLE測定によって、波長566nm付近で励起吸収を有することがわかった。また波長420nm付近でも励起吸収を有することがわかった。
FIG. 4 is a graph showing the results of PL measurement and PLE measurement of an alumina polycrystal containing chromium. The vertical axis represents light intensity (arbitrary unit arb. Unit), and the horizontal axis represents wavelength (nm). Graph A shows the result of PL measurement, and graph B shows the result of PLE measurement. As can be seen from graph A, it was found by PL measurement that
また、発光管3の材料として、総量に対してチタンを0.4質量%含有するアルミナ多結晶体(試料2)を作製し、PL測定およびPLE測定を行なったところ、PL測定によって試料2は、波長830nmをピークとする蛍光発光特性を有することがわかった。また、PLE測定によって波長360nm付近で励起吸収を有することがわかった。
Moreover, when the alumina polycrystal body (sample 2) which contains 0.4 mass% of titanium with respect to the total amount was produced as a material of the arc_tube | light_emitting_tube 3, and PL measurement and PLE measurement were performed, the
これらの結果から、試料1または2を発光管材料として用いると、光源から出射される光のうち、Nd:YAG媒質に欠陥を生じさせるような紫外光を含む短波長の光は試料1または2に吸収され、その他ネオジムの励起に必要な波長の光は発光管を透過する。そして試料1または2で吸収された光は波長696nmまたは830nmにピークを有する蛍光として放射される。この波長の光は、Nd:YAG媒質のネオジムの励起に寄与するので、この蛍光によりさらに効率よくNd:YAG媒質を励起させることができる。
From these results, when
実施例2では、第2実施形態と同様に、発光管3の材料として、総量に対してクロムを0.4質量%含有するアルミナ−ジルコニア質焼結体からなるアルミナ−ジルコニア混合多結晶体(試料3)を作製して用いた。
In Example 2, as in the second embodiment, the material of the
試料3におけるアルミナ多結晶体の含有量を変化させたときのNd:YAG媒質の発光強度の変化について測定した。アルミナ単結晶の平均結晶粒径は、0.55μmであり、ジルコニア単結晶の平均結晶粒径は、0.27μmであった。
The change in the emission intensity of the Nd: YAG medium when the content of the polycrystalline alumina in
図5は、Nd:YAG媒質の発光強度を測定するための測定装置の構成を示す模式図である。発光強度を測定するために、YAGレーザの第2高調波(532nm)を、試料3(図5、番号11)に照射し、その散乱光をレンズ12で集光し、Nd:YAG媒質13に照射した。Nd:YAG媒質13からの発光をPINフォトダイオード15で測定した。なお、Nd:YAG媒質13とPINフォトダイオード15との間にIR85フィルタ14を配置し、さらにPINフォトダイオード15の近傍に遮光ブロック16を配置してノイズの影響を減らすようにした。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a measuring apparatus for measuring the emission intensity of the Nd: YAG medium. In order to measure the emission intensity, the second harmonic (532 nm) of the YAG laser is irradiated onto the sample 3 (FIG. 5, number 11), and the scattered light is collected by the lens 12 and applied to the Nd:
図6は、発光強度の測定結果を示すグラフである。横軸は、アルミナ−ジルコニア混合多結晶体におけるアルミナの含有量(質量%)を示し、縦軸は、1.06nm発光強度(−)を示す。グラフからわかるように、アルミナの含有量が35〜65質量%の範囲で発光強度が高く、特に35〜50質量%でより発光強度が高いことがわかった。 FIG. 6 is a graph showing the measurement results of the emission intensity. The horizontal axis represents the content (mass%) of alumina in the alumina-zirconia mixed polycrystal, and the vertical axis represents 1.06 nm emission intensity (-). As can be seen from the graph, it was found that the emission intensity was high when the alumina content was in the range of 35 to 65% by mass, and that the emission intensity was particularly high at 35 to 50% by mass.
この結果は、図3に示した透過光の遅延時間の結果と対応する結果であった。すなわち、遅延時間が長いほど、アルミナ−ジルコニア混合多結晶体に含有するクロムとの接触機会が増加し、Nd:YAG媒質を励起させる励起光の放射光量が増加し、その結果図6に示すような発光強度の増加に至ったものと考えられる。 This result corresponds to the result of the delay time of the transmitted light shown in FIG. That is, the longer the delay time, the greater the chance of contact with chromium contained in the alumina-zirconia mixed polycrystal, and the greater the amount of excitation light emitted to excite the Nd: YAG medium. As a result, as shown in FIG. This is thought to have led to a significant increase in emission intensity.
第1の実施形態の発光管として、アルミナ多結晶体のみからなり、クロムを0.4質量%含有する発光管を作製し、固体レーザ装置に用いてレーザ発振を起こして発振強度を測定した。さらに、第2の実施形態の発光管として、アルミナの含有量が50質量%であるアルミナ−ジルコニア混合多結晶体からなり、クロムを0.4質量%含有する発光管を作製した。さらにまた、比較例として、ガラスにクロムを0.4%含有する発光管を作製し、固体レーザ装置に用いてレーザ発振を起こして発振強度を測定した。なお、比較例のクロムを含有するガラスは、Al2O3を20.5モル%、CaOを60モル%、MgOを7モル%、BeOを1モル%、SiO2を9.5%モル、TiO2を2%モルとなるようにガラス原料を混合し、ガラス原料に対してCr2O3を0.4質量%添加して公知の方法で作製した。 As the arc tube of the first embodiment, an arc tube made of only alumina polycrystal and containing 0.4% by mass of chromium was produced, and the oscillation intensity was measured by causing laser oscillation in a solid-state laser device. Furthermore, as the arc tube of the second embodiment, an arc tube made of an alumina-zirconia mixed polycrystal having an alumina content of 50% by mass and containing 0.4% by mass of chromium was manufactured. Furthermore, as a comparative example, an arc tube containing 0.4% chromium in glass was prepared, and the oscillation intensity was measured by causing laser oscillation in a solid-state laser device. The glass containing chromium of the comparative example, the Al 2 O 3 20.5 mol%, 60 mol% of CaO, MgO and 7 mol%, 1 mol% of BeO, the SiO 2 9.5% mol, the glass raw material by mixing TiO 2 to be 2% moles, and the Cr 2 O 3 with respect to the glass raw material by adding 0.4 mass% was prepared by a known method.
比較例の固体レーザ装置の発振強度を100%とすると、第1の実施形態の固体レーザ装置の発振強度は約105%に向上した。さらに、第1の実施形態の固体レーザ装置の発振強度を100%とすると、第2の実施形態の固体レーザ装置の発振強度は約110%に向上した。 Assuming that the oscillation intensity of the solid state laser device of the comparative example is 100%, the oscillation intensity of the solid state laser device of the first embodiment is improved to about 105%. Furthermore, assuming that the oscillation intensity of the solid state laser device of the first embodiment is 100%, the oscillation intensity of the solid state laser device of the second embodiment is improved to about 110%.
また、第1の実施形態の発光管として、チタンを0.4質量%含有する発光管をそれぞれ上記の実験と同様に作製し、固体レーザ装置に用いてレーザ発振を起こして発振強度を測定した。さらに、第2の実施形態の発光管として、アルミナの含有量が50質量%であるアルミナ−ジルコニア混合多結晶体からなり、チタンを0.4質量%含有する発光管をそれぞれ上記の実験と同様に作製した。さらにまた、比較例として、上記のクロムを用いた比較例と同様のガラスにチタンを0.4質量%含有する発光管をそれぞれ上記の実験と同様に作製し、固体レーザ装置に用いてレーザ発振を起こして発振強度を測定した。 Further, as the arc tube of the first embodiment, arc tubes containing 0.4% by mass of titanium were respectively produced in the same manner as the above experiment, and the oscillation intensity was measured by causing laser oscillation in the solid-state laser device. . Further, as the arc tube of the second embodiment, an arc tube comprising an alumina-zirconia mixed polycrystal having an alumina content of 50% by mass and containing 0.4% by mass of titanium is the same as the above experiment. It was prepared. Furthermore, as a comparative example, arc tubes containing 0.4% by mass of titanium in the same glass as in the comparative example using chromium described above were prepared in the same manner as in the above experiment, and laser oscillation was performed using the solid state laser device. The oscillation intensity was measured.
このチタンを含有する発光管においては、比較例の固体レーザ装置の発振強度を100%とすると、第1の実施形態の固体レーザ装置の発振強度は約107%に向上した。さらに、第1の実施形態の固体レーザ装置の発振強度を100%とすると、第2の実施形態の固体レーザ装置の発振強度は約114%に向上した。 In the arc tube containing titanium, the oscillation intensity of the solid-state laser device of the first embodiment was improved to about 107% when the oscillation intensity of the solid-state laser device of the comparative example was 100%. Furthermore, assuming that the oscillation intensity of the solid state laser device of the first embodiment is 100%, the oscillation intensity of the solid state laser device of the second embodiment is improved to about 114%.
1 フラッシュランプ
2 固体レーザ媒質
3 発光管
4 リフレクタ
5,6 反射鏡
100 固体レーザ装置
DESCRIPTION OF
Claims (6)
請求項1〜5のいずれかに記載の波長変換部材と、
該波長変換部材により変換された光により光励起される固体レーザ媒質と、
前記波長変換部材により変換された光を反射させて固体レーザ媒質に集光するリフレクタとを備えることを特徴とする固体レーザ装置。 A light source;
The wavelength conversion member according to any one of claims 1 to 5 ,
A solid-state laser medium optically pumped by light converted by the wavelength conversion member;
A solid-state laser device comprising: a reflector that reflects the light converted by the wavelength conversion member and focuses the light on a solid-state laser medium.
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