JPH03174339A

JPH03174339A - ハライドレーザーガラス及びそれを用いたレーザー装置

Info

Publication number: JPH03174339A
Application number: JP22053490A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Yanagida; 裕昭柳田; Keiko Okada; 恵子岡田
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1990-08-22
Publication date: 1991-07-29
Anticipated expiration: 2011-06-05
Also published as: JP2503102B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、ハライドレーザーガラス及びそれを用いたレ
ーザー装置に関する。本発明のハライドレーザーガラス
及びそのガラスを使用したレーザー装置は、特に、医療
用レーザー、光通信・光計測光源用レーザー等に利用さ
れる。

［従来の技術］３μｍ帯の波長の光は水の吸収帯と一致するため、近年
、レーザーメス等医療用レーザーとじて用いられつつあ
る。又、波長が３μｍと長いので、低損失が要求される
光通信・光計測光源用レーザー等にも用いられつつある
。

３μｍ付近に発振波長を有するレーザーとしては、Ｅｒ
−ＣａＦ２　レーザー（発振波長２．８μｍ）、Ｅｒ−
ＹＬｉＦ４レーザー（発振波長２．８μｍ）　、Ｅｒ−
ＹＡＧレーザ−（発振波長２．９４μｍ）等の結晶レー
ザーがある。又、近年、フッ化ジルコニウムを主成分と
するフッ化物ガラスにＥｒイオンをドープしたレーザー
ガラス（発振波長２．７８μｍ）が見出だされている［
エレクトロニクス　レターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｔｃｓ
Ｌｅｔｔ、　）　、第２４巻第３２０頁、１９８８年〕
。

なお、Ｔｈを含むフッ化物ガラスにＥｒイオン及びＨｏ
イオンをドープして、２μｍ帯のＨＯレーザーに応用す
ることも検討されている［ＩＥＥジャーナル　オブ　ク
オンタム　エレクトロニクス（ＩＥＥ　Ｊ、　Ｑｕａｎ
ｔｕｍ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）　、第２５巻第８８
頁、１９８９年］。

これらのレーザーのうち上述のＥｒイオンをドープした
フッ化物ガラスは、結晶レーザよりも均質で大きなサイ
ズの材料を容易に得ることができるという利点を有して
いる。又、一般に母材ガラス中にドープするＥｒイオン
の濃度を高めることにより発振閾値を下げることができ
るものであるので、このフッ化物ガラスにおけるＥｒイ
オンの高濃度化は、一定範囲以内であれば、原料として
用いるＥｒ化合物（ＥｒＦａ）の割合を増加させること
により容易に行うことができるという利点も有している
。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、フッ化ジルコニウムを主成分とするフッ
化物ガラスにＥｒイオンをドープした従来のレーザーガ
ラスでは、母材ガラス中にドープするＥｒイオンの原料
としてのＥｒＦ３を約６ｍｏｌ％までしか添加できない
。これは、ＥｒＦ３の割合が５　ｍｏｌ％以上であると
ガラスが非常に結晶化し易くなり、良好なレーザー媒質
としてのガラスが得られなくなるからである。このため
、上記レーザーガラスの発振閾値を、ドープするＥｒイ
オンの濃度を高めることにより更に下げることは困難で
あった。

さらに、上述のレーザーガラスはフッ化ジルコニウムを
主成分とするフッ化物ガラスを母材とするため、機械的
強度や化学的耐久性が低く、実用性に乏しいという問題
点もあった。

なお、Ｔｈを含むフッ化物ガラスにＥｒイオン及びＨｏ
イオンをドープしたガラスは、ガラスを構成する必須成
分としてＴｈを含有し、このＴｈは放射性物質であるた
め、人体に対して危険であるという問題点がある。

したがって本発明の第１の目的は、人体に対して安全で
、機械的強度及び化学的耐久性に優れ、かつ発振閾値の
低いＥｒイオンドープハライドレーザーガラスを提供す
ることにある。

又、本発明の第２の目的は、人体に対して安全で、機械
的強度及び化学的耐久性に優れ、発振閾値が低く、かつ
安定したレーザー出力が得られるＥ「イオンドープハラ
イドレーザーガラスを提供することにある。

さらに本発明の第３の目的は、前記Ｅｒイオンドープハ
ライドレーザーガラスをレーザー媒質として備えたレー
ザー装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］本発明は、上記目的を達成するためになされたものであ
り、第１の目的は、ガラスを構成する陽イオンとして、
ｌイオンと、Ｚｒイオン及び／又はＨｆイオンと、Ｃａ
イオン、Ｓｒイオン及びＢａイオンからなる第１群より
選択される少なくとも１種と、Ｍｇイオン、Ｙイオン及
びアルカリ金属イオンからなる第２群より選択される少
なくとも１種と、Ｅｒイオンとを含み、前記陽イオン中
の各陽イオンの割合がｍｏｌ％表示でＡｌイオン２０〜
４５％、Ｚｒイオン及び／又はＨｆイオン０．５〜２５
％、Ｃａイオン０〜４２％、Ｓｒイオン０〜２５％、Ｂ
ａイオン０〜２５％、前記第１群の陽イオンの合量２０
〜７０％、Ｍｇイオン０〜１５％、Ｙイオン０〜２０％
、アルカリ金属イオン０〜２０％、前記第２群の陽イオ
ンの合量２〜５０％、Ｅｒイオン６〜２５％であり、か
つガラスを構成する陰イオンとしてＦイオン又はＦイオ
ンとＣ２イオンとを含み、前記陰イオン中の各陰イオン
の割合がｍｏｌ％表示でＦイオン９０〜１００％、Ｃｌ
イオン０〜１０％であることを特徴とする、本発明（以
下、第１の発明という）のハライドレーザーガラスによ
り達成された。

又、第２の目的は、ガラスを構成する陽イオンとして、
Ａｎイオンと、Ｚｒイオン及び／又はＨｆイオンと、Ｃ
ａイオン、Ｓｒイオン及びＢａイオンからなる第１群よ
り選択される少なくとも１種と、Ｍｇイオン、Ｙイオン
及びアルカリ金属イオンからなる第２群より選択される
少なくとも１種と、Ｅｒイオンと、Ｈｏイオンとを含み
、前記陽イオン中の各陽イオンの割合がｍｏｌ％表示で
Ａｌイオン２０〜４５％、Ｚｒイオン及び／又はＨｆイ
オン０．５〜２５％、Ｃａイオン０〜４２％、Ｓｒイオ
ン０〜２５％、Ｂａイオン０〜２５％、前記第１群の陽
イオンの合量２０〜７０％、Ｍｇイオン０〜１５％、Ｙ
イオン０〜２０％、アルカリ金属イオン０〜２０％、前
記第２群の陽イオンの合量２〜５０％、Ｅｒイオン６〜
２５％、Ｈｏイオン０．　１〜５％であり、かつガラス
を構成する陰イオンとしてＦイオン又はＦイオンと１イ
オンとを含み、前記陰イオン中の各陰イオンの割合がｍ
ｏｌ％表示でＦイオン９０〜１００％、Ｃｌイオン０〜
１０％であることを特徴とする、本発明（以下、第２の
発明という）のハライドレーザーガラスにより達成され
た。

さらに第３の目的は、前記第１の発明又は第２の発明の
レーザーガラスをレーザー媒質として備えた本発明（以
下、第３の発明という）のレーザー装置により達成され
た。

以下、本発明の詳細な説明する。

第１及び第２の発明のハライドレーザーガラスにおいて
は、陽イオン成分及び陰イオン成分の割合を前述のよう
に限定する。その理由は、以下の通りである。

すなわち、これらのハライドレーザーガラスを構成する
Ｅｒイオン及びＨｏイオンを除く各陽イオンが限定量に
満たない場合、或は超える場合には、結晶化しやすくな
り、安定したガラスを得ることが困難となるからである
。又同時に、機械的強度及び化学的耐久性の低下を招く
からでもある。

又、これらのハライドレーザーガラスを構成するＥｒイ
オンが限定量に満たない場合には、発振閾値を従来のも
のより下げることができず、限定量を超える場合にはガ
ラスが結晶化し易くなり、さらに濃度消光により効率的
な発振が得られなくなるため、好ましくないからである
。

第２の発明のハライドレーザーガラスにおいてＨｏイオ
ンの割合を前述のように限定する理由は、Ｈｏイオンが
限定量に満たない場合には、Ｅｒレーザーの出力の安定
性を向上させる効果に乏しく、限定量を超えた場合には
、Ｅｒのレーザー遷移の始準位を消光する効果が大きく
なり過ぎて入出力特性を劣化させるため、好ましくない
からである。

Ｈｏイオンを０．８〜５ｍ０１％の範囲内でＥｒイオン
と共存させることにより、Ｅｒのレーザー遷移の始準位
・終準位の蛍光寿命を逆転させることができ、これによ
り更に安定したレーザー出力を得ることができるハライ
ドレーザーガラスが得られる。

第１の発明及び第２の発明のハライドレーザーガラスを
構成する陽イオン中の好ましい各陽イオンの割合は、ａ
＋ｏ１％表示で１イオン２６〜４０％、Ｚｒイオン及び
／又はＨｆイオン３〜２０％、Ｃａイオン１０〜３８％
、Ｓｒイオン３〜２０％、Ｂａイオン３〜２２％、Ｃａ
イオンとＳｒイオンとＢａイオンとの合量３０〜５０％
、Ｍｇイオン０〜１０％、Ｙイオン０〜１５％ミアルカ
リ金属イオン０〜１５％、ＭｇイオンとＹイオンとアル
カリ金属イオンとの合量５〜２５％、Ｅｒイオン６〜２
０％、Ｈｏイオンを含ませる場合にはＨ。

イオン０．　８〜１．５％である。

又、ガラスを構成する陰イオン中のＣｌイオンの割合を
０〜ｌＱｍｏｌ％とする理由は、ガラス中にｃｊ２イオ
ンを含ませることにより耐失透性を向上させることが可
能であるが、限定量（１０ｍｏｌ％）を越えた場合には
、ガラス内部に結晶が析出したり、或は分相が起こり易
くなり安定なガラスを得ることが困難となるため、好ま
しくないからである。陰イオン中の好ましいＣ２イオン
の割合は０〜８Ｉ０１％である。

第３の発明のレーザー装置は、上記で詳述した第１又は
第２の発明のハライドレーザーガラスをレーザー媒質と
して用いることにより構成され、このレーザー装置は、
レーザー発振器単独であっても、レーザー増幅器単独で
あっても、又レーザー発振器とレーザー増幅器とを組み
合わせた装置であってもよい。

第３の発明のレーザー装置の一形態であるレーザー発振
器としては、例えば、モード同期発振器、繰返しパルス
発振器、連続発振器等があり、第３の発明に係るレーザ
ー発振器は、目的とするレーザー発振器の種類に応じて
、第１又は第２の発明のハライドレーザーガラスを板状
、ロッド状、ディスク状、光学繊維状等の形状にして、
これらのレーザー発振器にレーザー媒質として組み込む
ことにより達成される。これらのレーザー発振器によれ
ば、２．７〜２．８μｍの波長のレーザー光を得ること
ができる。

又、第３の発明のレーザー装置の他の一形態であるレー
ザー増幅器としては、例えば、ロッド増幅器、ディスク
増幅器、反射銃形増幅器等があり、第３の発明に係るレ
ーザー増幅器は、目的とするレーザー増幅器の種類に応
じて、第１又は第２の発明のハライドレーザーガラスを
ロッド状、ディスク状、板状、光学繊維状等の形状にし
て、これらのレーザー増幅器にレーザー媒質（増幅媒質
）として組み込むことにより達成される。これらのレー
ザー増幅器によれば、２．７〜２．８μｍの波長のレー
ザー光を増幅することができる。増幅される側のレーザ
ー光である２、７〜２．８μｍの波長のレーザー光とし
ては、例えば、２．７〜２．８μｍに発振波長を持つＨ
Ｆレーザーからのレーザー光、Ｅｒ−′ＣａＦ２レーザ
ーからのレーザー光、Ｅｒ−ＹＬｉＦ４レーザーからの
レーザー光、上述した第３の発明のレーザー発振器から
のレーザー光等が挙げられる。

上述したレーザー発振器又はレーザー増幅器は、他のレ
ーザー発振器又はレーザー増幅器と組合わせてもよい。

なお、第３の発明のレーザー装置において、レーザー媒
質である第１又は第２の発明のハライドレーザーガラス
を励起するための光源としては、キセノンランプ、クリ
プトンランプ等が使用できる。また、Ｅｒ”による吸収
が、３６０ｒ＋ｍ付近、３８０　ｎｗ付近、４０５ｎｗ
付近、４５０ｎｍ付近、４８５０■付近、５２０ｎ讃付
近、５４０ｎｍ付近、６７０ｎｍ付近、８００ｎｍ付近
、９８０ｒｖ付近に存在することから、発振波長がこれ
らの波長と一致するレーザーダイオードも、励起用光源
として使用することができる。これらの励起用光源は、
目的とするレーザー装置の特性に応じて適宜選択可能で
ある。

［実施例］以下、実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明
はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例１（第１の発明のハライドレーザーガラス）出発
原料としてＡ　Ｉｌ　Ｆ　３　、Ｚ　ｒ　Ｆ　４　、Ｃ
ａ　Ｆ　２　ｓＳ　ｒＦ２　、ＢａＦ２　、ＭｇＦ２５
ＹＦ３　、ＮａＦ及びＥｒＦ３の各フッ化物原料を用い
、最終的に得られるガラスを構成する陽イオン成分がａ
＋ｏ１％表示でＡ℃イオン２５．１０％、Ｚｒイオン１
２゜８０％、Ｃａイオン１５．４０％、Ｓｒイオン１３
．６０％、Ｂａイオン１２．６０％、ＣａイオンとＳｒ
イオンとＢａイオンとの合量４１．６０％、Ｍｇイオン
３．７０％、Ｙイオン５．１０％、Ｎａイオン５．７０
％、ＭｇイオンとＹイオンとＮａイオンとの合量１４．
５０％、Ｅｒイオン６゜００％の割合となり、かつ陰イ
オン成分がｍｏｌ％表示でＦイオン１００．００％とな
るように秤量混合して、バッチ４０ｇを得た。

次いで、得られたバッチをカーボン製ルツボに入れて加
熱炉内に配置し、炉内にアルゴンガスを２ｊ！／ｓｉｎ
の割合で、又、三フッ化窒素を５０ｃｃ／ｗｉｎで供給
しながらこの雰囲気下で９７５℃で２時間、上記バッチ
を加熱して熔解させて、ガラス融液を得た。

この後、得られたガラス融液を３９Ｃｌまで急冷し、そ
のまま徐冷を行って、３０１１１ＩＩφＸ１０ｍｍの円
盤状ハライドレーザーガラスを得た。

このハライドレーザーガラスを２０Ｘ１０Ｘ５關に切断
して大面研磨した後、顕微鏡観察を行ったが、内部に結
晶の発生は認められなかった。

又、得られたハライドレーザーガラスのヌープ硬さ及び
、沸騰水に１時間浸漬した後の耐水重量減を、日本光学
硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ−１９７５に基づいて測定し
たところ、ヌープ硬さが３１７ｋｇ／ａｍ２．耐水重量
減が０．２４ｖｔ％であり、このハライドレーザーガラ
スは機械的強度及び化学的耐久性に優れていることが確
認された。

さらに、得られたハライドレーザーガラスのレーザー媒
質としての特性を調べるために、このハライドレーザー
ガラスを１０１０Ｘ１０Ｘ２に切断し、大きさが１０×
１０１１１の２面を研摩して試料とし、この試料の４０
０ｎｍ〜２μｍまでの光透過スペクトルを測定した。こ
の結果から、ジャドーオフエルト（Ｊｕｄｄ−Ｏｆｅｌ
ｔ　）理論によりＥｒイオンの’Ｉｌｌ／□準位から’
１１３／□準位への遷移のブランチ比、’　Ｉ　１１／
２準位の輻射の寿命を算出した。

さらに、前述の２０Ｘ１０Ｘｂを用いて、得られたハライドレーザーガラス中のＥｒイ
オンの’　Ｉ　１１／２準位及び’Ｉ１３／□準位の蛍
光寿命を測定した。この際、約１００μｓｅｃの発光幅
をもつキセノンフラッシュランプを励起光源とし、’Ｉ
ｌｌ／２準位の蛍光寿命の測定には８３０ｒｕｓ以短の
波長の光を通さない赤外透過フィルターを用い、’１１
３／２準位の蛍光寿命の測定には約３０ｎｎ＋の幅で１
．５３５μｍ帯の光を通すフィルターを用いて、各準位
の励起を行った。

そして、上述の輻射の寿命の算出結果と蛍光寿命の実測
値との比からこの遷移の量子効率を求め、さらに、前述
のブランチ比と上記量子効率との積からこのハライドレ
ーザーガラスにおける’１１３／２→’Ｉｌｌ／□遷移
の発光の効率を求めた。

この結果を表−１に示す。

表−１表−１から明らかなように、本実施例１のハライドレー
ザーガラスは、優れた発光効率を有するレーザーガラス
である。

実施例２〜１６（第１の発明のハライドレーザーガラス
）出発原料としてＡ、ｊＦ３　、ＺｒＦ４　、ＨｆＦ４、
ＣａＦ２　、Ｓ　ｒＦ２　、ＢａＦ２　％ＭｇＦ２　。

Ｙ　Ｆ　３　、Ｌ　ｔ　Ｆ　ｓ　Ｎ　ａ　Ｆ　ＳＣｓ　
Ｆ及びＥｒＦ３の各フッ化物原料と、ＢａＣ，ｇ２％Ｎ
ａＣ１及びＫＣｌの各塩化物原料とを用い、最終的に得
られるガラスを構成する陽イオン成分及び陰イオン成分
の割合が、−０１％表示で表−２に示す割合となるよう
にこれらの原料を秤量混合し、実施例１と同様にして、
３０ｍｍφＸ１０ｍｍの円盤状ハライドレーザーガラス
を得た。

得られた各ハライドレーザーガラスを実施例１と同様に
して観察したところ、いずれのハライドレーザーガラス
についても、ガラス内部及び表面に結晶の析出は認めら
れなかった。

又、各ハライドレーザーガラスの発光効率、機械的強度
、化学的耐久性を実施例１と同様にして測定したところ
、いずれのハライドレーザーガラスも、実施例１で得ら
れたハライドレーザーガラスと同様に、発光効率、機械
的強度及び化学的耐久性に優れたものであった。

なお、表−２には実施例１で得られたハライドレーザー
ガラスを構成する陽イオン及び陰イオンの割合も示す。

比較例１出発原料としてＡｊｇＦ３、ＺｒＦ４、ＢａＦ２、Ｎａ
Ｆ及びＥｒＦ３の各フッ化物原料を用い、最終的に得ら
れるガラスを構成する陽イオン及び陰イオンの割合が、
ｍｏｌ％表示で表−２に示す割合となるようにこれらの
原料を秤量混合して、バッチ４０ｇを得た。このときの
各原料の混合割合は、表−２から明らかなように、フッ
化ジルコニウムを主成分とするフッ化物ガラスにおいて
Ｅｒイオンのドープ量を５　ｍｏｌ％と高い割合にした
ものである。

次いで、得られたバッチをカーボン製ルツボに入れて加
熱炉内に配置し、炉内にアルゴンガスを２１／ｍｉｎの
割合で、又、三フッ化窒素を５０ｃｃ／ｒｔｉ　ｉ　ｎ
で供給しながらこの雰囲気下で８７５°Ｃで２時間、上
記バッチを加熱して熔解させて、ガラス融液を得た。

この後、得られたガラス融液を２７Ｃｌまで急冷し、そ
のまま徐冷を行って、３０ｍｍφＸ１０ｍｍの円盤状の
、フッ化ジルコニウムを主成分とするフッ化物ガラスを
得た。

得られたガラスの表面及び内部には、肉眼により観察で
きる結晶が析出していた。

実施例１７〜３３（第２の発明のハライドレーザーガラ
ス）出発原料としてＡｌＦ３、ＺｒＦ４、ＨｆＦ４、ＣａＦ
２　、Ｓ　ｒＦ２　、ＢａＦ２　ＳＭｇＦ２、ＹＦ３、
ＬｉＦ、ＮａＦ、Ｃ５ＦＳＥｒＦ３及びＮａＦ３の各フ
ッ化物原料と、ＢａＣ，ｇ２　、ＮａＣｌ及びＫ（ｌの
各塩化物原料とを用い、最終的に得られるガラスを構成
する陽イオン成分及び陰イオン成分の割合が、ｍｏｌ％
表示で表−３に示す割合となるようにこれらの原料を秤
量混合し、実施例１と同様にして、３０１１１φＸ１０
＋ａｍの円盤状ハライドレーザーガラスを得た。

（以下余白）表−３（つづき）又、実施例６で得られたハライドレーザーガラスと実施
例１９〜２２で得られた各ハライドレーザーガラスにつ
いて、２０Ｘ１０Ｘ５ｍ＋ｉに切断して入面研磨した試
料をそれぞれ用い、Ｈｏイオンの量が冒０１％表示で０
％（実施例６）、０．５０％（実施例１９）　、１．０
０％（実施例２０）、２．００％（実施例２１）及び５
．００％（実施例２２）であるときの、Ｅｒイオンの’
１１１／□準位及び’　Ｉ　１３／□準位の蛍光寿命を
実施例１と同様にして測定したところ、第１図に示す結
果が得られた。第１図において実線１は’　Ｉ　１３／
２準位（終準位）の蛍光寿命を示し、実線２は’Ｉｌｌ
／’□準位（始準位）の蛍光寿命を示す。

第１図から明らかなように、Ｈｏイオンの量がＱ、　８
ｍｏｌ％付近以上で、両準位の蛍光寿命の逆転が観察さ
れた。このことから、Ｈｏイオンの割合を０．８−０１
％以上とすることにより、安定な反転分布を作ることが
でき、非常に安定したレーザー出力が得られることが確
認された。

なお、実施例１〜３３で用いたフッ化物原料及び塩化物
原料とそれらの割合を一覧にして、表−４に示す。

（以下余白）実施例３４（第３の発明のレーザー装置）実施例１で得
られたハライドレーザーガラスを２５Ｘ５Ｘ５ｍｍに切
断し、大きさが５×５ＷＩ１１の両端面を平面に、かつ
互いに平行になるように研摩して研摩物を得、この研摩
物をレーザー媒質とし用いて第２図に示すレーザー発振
器を得た。

第２図に示すレーザー発振器１１は、８００ｎｍ帯の光
を８０％透過しかつ２，７μｍ帯の光に対する反射率が
９９．８％以上であるミラー１２と、２．７μｍ帯の光
に対する反射率が９９％であるミラー１３とを有し、上
述の研摩されたハライドレーザーガラスからなるレーザ
ー媒質１４は、これらのミラー１２．１３の間に、研摩
された面１５．１６がミラー１２．１３と対向するよう
に配置されている。レーザー媒質１４の研摩面１５に対
向するミラー１２の面の反対側には、レーザーダイオー
ド駆動装置１７により駆動されるレーザーダイオード１
８からの光（８０２ｒｖ）を集束させて、ミラー１２を
介してレーザー媒質１４の研摩面１５に集光させる集光
系１９が配置されている。又、レーザー媒質１４の研摩
面１６に対向するミラー１３の面の反対側には、レーザ
ーダイオード１８からの光を吸収するとともに２．７μ
ｍ帯の光を透過する赤外フィルター２０が配置されてい
る。レーザー媒質１４は、集光系１９により研摩面１５
上に集光されたレーザーダイオード１８からの光により
励起される。

このレーザー発振器１１により、レーザーダイオード１
８への入力パワーを種々変えてレーザー発振試験を行っ
た。このときのレーザー媒質１４の人出力特性を、第３
図に示す。

第３図から明らかなように、このレーザー発振器１１に
おいては、１６５■Ｗという低閾値からレーザー発振が
観察された。

実施例３５（第３の発明のレーザー装置）実施例２３で
得られたハライドレーザーガラスをレーザー媒質の材料
とした以外は実施例３４と同様にしてレーザー発振器を
得、実施例３４と同様にしてレーザー発振試験を行った
。

この結果、レーザーダイオード１８の入力パワ−２５０
■Ｗ以上でレーザー発振が確認された。

又、レーザーダイオード１８の入力パワーが３５Ｃ）＋
＋Ｗの時のレーザー発振光をＩｎＡｓ検出器で検出して
観察したところ、第４図に示すように、スパイク状の強
度変化がない、安定した出力であった。

実施例３６（第３の発明のレーザー装置）まず、実施例
１と同様にして、３０ｍｍφ×１０關の円盤状ハライド
レーザーガラスを得た。

又、出発原料としてＡ、９Ｆ３、ＺｒＦ４、ＹＦ３　、
ＭｇＦ２　、ＣａＦ２　、ＳｒＦ２　、ＢａＦ２及びＮ
ａＦの各フッ化物原料を用い、最終的に得られるガラス
を構成する陽イオン成分がｍｏｌ％表示で、Ａｊフイオ
ン２５．００％、Ｚｒイオン１３゜００％、Ｃａイオン
１５．００％、Ｓｒイオン１３．００％、Ｂ）ａイオン
１３．００％、Ｍｇイオン４．００％、Ｙイオン１１．
００％、Ｎａイオン６．００％の割合となり、かつ陰イ
オン成分がｍｏｌ％表示でＦイオン１００．００％にな
るように秤量混合して、バッチ４０ｇを得、このバッチ
から実施例１と同様にして３０１Ｉｌｌφ×１０Ｉｌ１
１１の円盤状透明ハライドガラスを得た。

次いで、前述した円盤状ハライドレーザーガラスをコア
用ガラスとし、上述した円盤状透明ハライドガラスをク
ラッド用ガラスとして、プリフォームを得た。

プリフォームの作製は、第５図及び第６図に示すような
押し出し成形装置により行った。まずクラッド用ガラス
（円盤状透明ハライドガラス）２１とコア用ガラス（円
盤状ハライドレーザーガラス）２２のそれぞれ一面（片
面）をλ／２以上の面精度で研磨し、クリーンブース内
で二つのガラスの研磨面をオプティカルコンタクトさせ
た後、内径約３５ｍｍのシリンダー２３内にコア用ガラ
ス２２が押し出しパンチ２４側に位置するように両ガラ
ス２１．２２を入れ、４１５℃まで加熱した。

そして、第６図に示すように押し出しパンチ２４に５Ｑ
ｂａｒの圧力を加え成形部２５の直径７＋ａ＋＊φの成
形穴２５ａから二層構造のロッド状ガラスをライナ一部
２６に沿って押し出し、プリフォームを作製した。

得られたプリフォームは、クラッド径７．　３ｎ＋ｎφ
、コア径５．８ａ＋ｍφ、長さ３００＋＋ｕａであった
。

次に、得られたプリフォームにテフロンＦＥＰ（商品名
、デュポン社製）を被覆した後線引きし、クラツド径１
４０μｍ１コア径１１０μｍのハライドレーザーガラス
ファイバーを作製した。

この後、このハライドレーザーガラスファイバーを内径
２００μｍ１外径１．８＋＋ｕａのガラス毛細管中にエ
ポキシ樹脂によって固定し、さらにこれを内径２關、外
径７關のガラス管中に同様にエポキシ樹脂により固定し
た後、ガラス管中のハライドレーザーガラスファイバー
をガラス管ごと２０關の長さに切断し、切断物の両端面
を平面に、かつ互いに平行になるように研磨して、実施
例１と同一組成のハライドレーザーガラスをレーザー媒
質とするロッド状のハライドレーザーガラス素子を得た
。

そして、このロッド状のハライドレーザーレーザー素子
を用いて、第７図に示すレーザー発振器を得た。

第７図に示すレーザー発振器３１は、８００ｎｍ帯の光
を８０％透過し、かつ２．７μｍ帯の光に対する反射率
が９９．８％以上であるミラー３２と、２．７μｍ帯の
光に対する反射率が９９％であるミラー３３を有してい
る。ガラス管３４ａ、３４ｂの中に固定されたハライド
レーザーガラスファイバー３４ｃを有する、ハライドレ
ーザーガラス素子３４は、これらのミラー３２．３３の
間に研磨された面３５．３６がミラー３２．３３に直接
接触するように配置されている。ハライドレーザーガラ
ス素子３４の研磨面３５に接するミラー３２の面の反対
側には、レーザーダイオード駆動装置３７により駆動さ
れるレーザーダイオード３８からの光（８０２ｎｍ）を
集光させて、ミラー３２を介してハライドレーザーガラ
ス素子３４中のハライドレーザーガラス（レーザー媒質
）の研磨面に集光させる集光系３９が配置されている。

又、ハライドレーザーガラス素子３４におけるもう一つ
の研磨面３６に接するミラー３３の面の反対側には、レ
ーザーダイオード３８からの光を吸収すると共に２．７
μｍ帯の光を透過する赤外フィルター４０が配置されて
いる。ハライドレーザーガラス素子３４中のハライドレ
ーザーガラス（レーザー媒質）は、集光系３９により集
光されたレーザーダイオード３８からの光により励起さ
れる。

このレーザー発振器３１により、レーザーダイオード３
８への入力パワーを種々変えてレーザー発振試験を行っ
た。このときのハライドレーザーガラス素子３４の入出
力特性を、第８図に示す。

第８図から明らかなように、このレーザー発振器３１で
は、２００ａ＋Ｗという低閾値からレーザー発振が観察
された。

実施例３７（第３の発明のレーザー装置）まず、実施例
２３と同様にして、３０開φ×１０ｍｍの円盤状ハライ
ドレーザーガラスを得た。

又、実施例３６と同様にして円盤状透明ハライドガラス
を得た。

次いで、前述した円盤状ハライドレーザーガラスをコア
用ガラスとし、上述した円盤状透明ハライドガラスをク
ラッド用ガラスとして、実施例３６と同様にしてプリフ
ォームを得、さらに実施例３６と同様にしてロッド状の
ハライドレーザーガラス素子を得た。

そして、ロッド状のハライドレーザーレーザーガラス素
子として上記ハライドレーザーレーザーガラス素子を用
いた以外は実施例３６と同様にして、レーザー発振器を
得た。

このレーザー発振器により実施例３６と同様にしてレー
ザー発振試験を行ったところ、レーザーダイオードの入
力パワー２８０＋ａＷ以上でレーザー発振が確認された
。このレーザー発振器におけるハライドレーザーガラス
素子の入出力特性を、第９図に示す。

又、レーザーダイオードの入力パワーが３００ｍＷの時
のレーザー発振光をＩｎＡｓ検出器で観察したところ、
第１０図に示すように、スパイク状の強度変化がない、
非常に安定した出力であった。

実施例３８（第３の発明のレーザー装置）まず、実施例
３６と同様にしてロッド状のハライドレーザーガラス素
子を得た。

そして、このロッド状のハライドレーザーレーザーガラ
ス素子を用いて、第１１図に示すレーザー増幅器を得た
。

第１１図に示すレーザー増幅器４１は、レーザーダイオ
ード駆動装置４２により駆動されるレーザーダイオード
４３と、このレーザーダイオード４３からの光（波長８
０２　ｎｉ）を成形するコリメーターレンズ４４と、コ
リメーターレンズ４４により成形されたレーザーダイオ
ード４３からの光を反射し、２．７〜２．８μｍの波長
の光は透過するダイクロイックミラー４５と、ダイクロ
イックミラー４５で反射したレーザーダイオード４３か
らの光を集光する集光系４６とを有している。

ガラス管４７ａ、４７ｂの中に固定されたハライドレー
ザーガラスファイバー４７ｃを有する、ハライドレーザ
ーガラス素子４７は、その先軸が集光系４６の光軸と一
致するように配置されており、集光系４６により集光さ
れた光は、ハライドレーザーガラス素子４７の研磨面４
８に入射する。又、ハライドレーザーガラス素子４７に
おけるもう一つの研磨面４つ側には、レーザーダイオー
ド４３からの光を吸収すると共に２．７〜２．８μｍの
光を透過する赤外フィルター５０が配置されている。ハ
ライドレーザーガラス素子４７中のハライドレーザーガ
ラス（増幅媒質）は、集光系４６により集光されたレー
ザーダイオード４３からの光により励起される。

このレーザー増幅器４１によるレーザー光の増幅は、信
号用（被増幅用）レーザー光（波長２．７〜２．８μｍ
）５１を、ダイクロイックミラー４５を介して集光系４
６により集光してハライドレーザーガラス素子４７に入
射させると共に、レーザーダイオード４３からの光によ
りハライドレーザーガラス素子４７中のハライドレーザ
ーガラス（増幅媒質）を励起させることにより行うこと
ができる。

このレーザー増幅器４１により、実施例３６と同様のレ
ーザー発振器から発振された波長２．７２μｍ、出力５
００μＷの信号用レーザー光の増幅を、ハライドレーザ
ーガラス（増幅媒質）を励起させるためのレーザーダイ
オード４３の出力３５Ｃ１ｍＷの条件で行ったところ、
３．２倍の増幅率が得られた。

［発明の効果］以上説明したように、本発明のハライドレーザーガラス
を用いることにより、人体に対して安全で、機械的強度
及び化学的耐久性に優れ、かつ発振閾値の低いレーザー
媒質を得ることができる。

又、ＥｒイオンとＨｏイオンとを含有する本発明のハラ
イドレーザーガラスを用いることにより、安定した出力
が得られるという特性も備えたレーザー媒質を得ること
ができるさらに、本発明のレーザーガラスを用いたレーザー装置
により人体に対して安全なレーザー装置を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例６．１９．２０．２１及び２２で得られ
たハライドレーザーガラスに含まれるＨｏイオンの量と
、Ｅｒイオンの’　Ｉ　１１／□準位及び’１１３／２
準位の蛍光寿命との関係を示す図、第２図は実施例３４
．３５で得られたレーザー発振器の模式図、第３図は実
施例３４で得られたレーザー発振器におけるレーザー媒
質の人出力特性を示す図、第４図は実施例３５で得られ
たレーザー発振器におけるレーザー媒質の出力の経時変
化を示す図、第５図はクラッド用ガラスとコア用ガラス
をセットした状態のブリフォ！ム押出し成形装置を示す
縦断面図、第６図はプリフォームを底形している状態を
示す縦断面図、第７図は実施例３６．３７で得られたレ
ーザー発振器の模式図、第８図は実施例３６で得られた
レーザー発振器におけるハライドレーザーガラス素子の
入出力特性を示す図、第９図は実施例３７で得られたレ
ーザー発振器におけるハライドレーザーガラス素子の入
出力特性を示す図、第１０図は実施例３７で得られたレ
ーザー発振器におけるハライドレーザーガラス素子の出
力の経時変化を示す図、第１１図は実施例３８で得られ
たレーザー増幅器の模式図である。１１．３１・・・レーザー発振器、　１２．３２・・・
ミラー　　１３．３３・・・ミラー、　　１４、・・・
ハライドレーザーガラス（レーザー媒質）、　１７．３
７．４２・・・レーザーダイオード駆動装置、１８．３
８．４３・・・レーザーダイオード、　　１９．３９．
４６・・・集光系、　２０．４０．５０・・・赤外フィ
ルター　　３４．４７・・・ハライドレーザーガラス素
子　３４ｃ１４７ｃ・・・ハライドレーザーガラスファ
イバー　　４１・・・レーザー増幅器。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ガラスを構成する陽イオンとして、Ａｌイオンと
、Ｚｒイオン及び／又はＨｆイオンと、Ｃａイオン、Ｓ
ｒイオン及びＢａイオンからなる第１群より選択される
少なくとも１種と、Ｍｇイオン、Ｙイオン及びアルカリ
金属イオンからなる第２群より選択される少なくとも１
種と、Ｅｒイオンとを含み、前記陽イオン中の各陽イオ
ンの割合がｍｏｌ％表示でＡｌイオン２０〜４５％、Ｚ
ｒイオン及び／又はＨｆイオン０．５〜２５％、Ｃａイ
オン０〜４２％、Ｓｒイオン０〜２５％、Ｂａイオン０
〜２５％、前記第１群の陽イオンの合量２０〜７０％、
Ｍｇイオン０〜１５％、Ｙイオン０〜２０％、アルカリ
金属イオン０〜２０％、前記第２群の陽イオンの合量２
〜５０％、Ｅｒイオン６〜２５％であり、かつガラスを
構成する陰イオンとしてＦイオン又はＦイオンとＣｌイ
オンとを含み、前記陰イオン中の各陰イオンの割合がｍ
ｏｌ％表示でＦイオン９０〜１００％、Ｃｌイオン０〜
１０％であることを特徴とするハライドレーザーガラス
。
（２）ガラスを構成する陽イオンとして、Ａｌイオンと
、Ｚｒイオン及び／又はＨｆイオンと、Ｃａイオン、Ｓ
ｒイオン及びＢａイオンからなる第１群より選択される
少なくとも１種と、Ｍｇイオン、Ｙイオン及びアルカリ
金属イオンからなる第２群より選択される少なくとも１
種と、Ｅｒイオンと、Ｈｏイオンとを含み、前記陽イオ
ン中の各陽イオンの割合がｍｏｌ％表示でＡｌイオン２
０〜４５％、Ｚｒイオン及び／又はＨｆイオン０．５〜
２５％、Ｃａイオン０〜４２％、Ｓｒイオン０〜２５％
、Ｂａイオン０〜２５％、前記第１群の陽イオンの合量
２０〜７０％、Ｍｇイオン０〜１５％、Ｙイオン０〜２
０％、アルカリ金属イオン０〜２０％、前記第２群の陽
イオンの合量２〜５０％、Ｅｒイオン６〜２５％、Ｈｏ
イオン０．１〜５％であり、かつガラスを構成する陰イ
オンとしてＦイオン又はＦイオンとＣｌイオンとを含み
、前記陰イオン中の各陰イオンの割合がｍｏｌ％表示で
Ｆイオン９０〜１００％、Ｃｌイオン０〜１０％である
ことを特徴とするハライドレーザーガラス。
（３）請求項（１）又は請求項（２）記載のハライドレ
ーザーガラスをレーザー媒質として備えたレーザー装置
。