JPH05294723A - 固体レーザ用多結晶透明ｙａｇセラミックスの製造方法 - Google Patents
固体レーザ用多結晶透明ｙａｇセラミックスの製造方法Info
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- JPH05294723A JPH05294723A JP4091157A JP9115792A JPH05294723A JP H05294723 A JPH05294723 A JP H05294723A JP 4091157 A JP4091157 A JP 4091157A JP 9115792 A JP9115792 A JP 9115792A JP H05294723 A JPH05294723 A JP H05294723A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 各種レーザ発光元素を添加し、良質な光学的
特性を有する透明ＹＡＧセラミックスを比較的簡単に製
造する手段を見出す。 【構成】 純度９９．９重量％以上でそれぞれの一次粒
径が０．１〜５μｍ及び０．０１〜２μｍのＡｌ2 Ｏ3
及びＹ2 Ｏ3 粉末に、ランタニド元素及びＣｒ、Ｔｉ元
素を１種以上添加し、さらに焼結助剤としてＬｉ2 Ｏ，
Ｎａ2 Ｏ，ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｉＯ2 の酸化物成分を、
１種の場合には５０〜１００００ｐｐｍ、又２種以上の
場合には５０〜２００００ｐｐｍの範囲で添加して混練
成形し、その後１６００〜１８５０°Ｃの温度により焼
成する。
特性を有する透明ＹＡＧセラミックスを比較的簡単に製
造する手段を見出す。 【構成】 純度９９．９重量％以上でそれぞれの一次粒
径が０．１〜５μｍ及び０．０１〜２μｍのＡｌ2 Ｏ3
及びＹ2 Ｏ3 粉末に、ランタニド元素及びＣｒ、Ｔｉ元
素を１種以上添加し、さらに焼結助剤としてＬｉ2 Ｏ，
Ｎａ2 Ｏ，ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｉＯ2 の酸化物成分を、
１種の場合には５０〜１００００ｐｐｍ、又２種以上の
場合には５０〜２００００ｐｐｍの範囲で添加して混練
成形し、その後１６００〜１８５０°Ｃの温度により焼
成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ発振素子として
好適に使用されるガーネット構造を有し、化学式がＹ3
Ａｌ5 Ｏ12として表される透明化したイットリウム・ア
ルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）セラミックスの製造
に関する。
好適に使用されるガーネット構造を有し、化学式がＹ3
Ａｌ5 Ｏ12として表される透明化したイットリウム・ア
ルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）セラミックスの製造
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＹＡＧは、発光に関与する元素として、
Ｎｄ、Ｈｏ等のランタニド元素を添加し、チョコラルス
キー法、フローティングゾーン法あるいはブリッジマン
法にて単結晶化することによってレーザ光を発振するこ
とが可能となる。
Ｎｄ、Ｈｏ等のランタニド元素を添加し、チョコラルス
キー法、フローティングゾーン法あるいはブリッジマン
法にて単結晶化することによってレーザ光を発振するこ
とが可能となる。
【０００３】ＹＡＧレーザは、添加元素により発振波長
が異なり、特にＮｄは発光波長が１．０６μｍと短く高
出力なレーザ光が得られることから、ファイバー分岐用
光源や各種材料の切断、溶接、アニール、また近年ＳＨ
Ｇ素子を用い波長変換して微細加工及びレーザメス等に
利用されている。
が異なり、特にＮｄは発光波長が１．０６μｍと短く高
出力なレーザ光が得られることから、ファイバー分岐用
光源や各種材料の切断、溶接、アニール、また近年ＳＨ
Ｇ素子を用い波長変換して微細加工及びレーザメス等に
利用されている。
【０００４】またＮｄ以外の発光元素の添加、例えばＴ
ｍは発光波長が約２μｍであることから、医療用、特に
眼科用として応用され、Ｅｒ、Ｈｏ等も長波長発振がで
きることから、通信用やレーザレーダ等への応用が進み
つつある。
ｍは発光波長が約２μｍであることから、医療用、特に
眼科用として応用され、Ｅｒ、Ｈｏ等も長波長発振がで
きることから、通信用やレーザレーダ等への応用が進み
つつある。
【０００５】この単結晶を合成する場合に、単結晶を育
成する装置や育成に用いるイリジウム坩堝が極めて高価
であること、育成温度が約２０００℃を必要とし、かつ
育成速度が０．２〜０．３ｍｍ／ｈｒと極めて遅く、製
造コスト及び製造時間がかかりすぎること、装置１基に
対し１本の単結晶ロッドしか得られず生産性が低いこ
と、単結晶ロッドの径が５０ｍｍ前後の小さなものしか
得られない等、様々な問題が存在している。
成する装置や育成に用いるイリジウム坩堝が極めて高価
であること、育成温度が約２０００℃を必要とし、かつ
育成速度が０．２〜０．３ｍｍ／ｈｒと極めて遅く、製
造コスト及び製造時間がかかりすぎること、装置１基に
対し１本の単結晶ロッドしか得られず生産性が低いこ
と、単結晶ロッドの径が５０ｍｍ前後の小さなものしか
得られない等、様々な問題が存在している。
【０００６】近年、透明ＹＡＧセラミックスの合成法と
して、たとえば、特開平１−２６４９６３号公報、特開
平２−２８３６６３号公報に記載されているが、これら
は複雑な湿式法により複合粉末を合成しなくてはなら
ず、製造コストの面で問題がある。
して、たとえば、特開平１−２６４９６３号公報、特開
平２−２８３６６３号公報に記載されているが、これら
は複雑な湿式法により複合粉末を合成しなくてはなら
ず、製造コストの面で問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決すべき課
題は、レーザ発振素子として好適に使用されるガーネッ
ト構造を有し、化学式がＹ3 Ａｌ5 Ｏ12で現される透明
化したＹＡＧセラミックス及び、各種レーザ発光元素を
添加した透明ＹＡＧセラミックスを比較的簡単に製造す
る手段を見出すことにある。
題は、レーザ発振素子として好適に使用されるガーネッ
ト構造を有し、化学式がＹ3 Ａｌ5 Ｏ12で現される透明
化したＹＡＧセラミックス及び、各種レーザ発光元素を
添加した透明ＹＡＧセラミックスを比較的簡単に製造す
る手段を見出すことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の透明ＹＡＧセラ
ミックスの合成法は、９９．９重量％以上の純度を有
し、かつそれぞれの一次粒子径が０．１〜５μｍ及び
０．０１〜２μｍであるＡｌ2 Ｏ3 及びＹ2 Ｏ3 粉末を
ＹＡＧ組成近傍となるよう秤量し、これにランタニド元
素及びＣｒ、Ｔｉ元素成分を添加し、さらに焼結助剤と
してＬｉ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ2 の
ｄ、ｆ電子を含まない酸化物成分を少なくとも１種以上
添加し、１種の場合には５０〜１００００ｐｐｍ、又２
種以上の場合には５０〜２００００ｐｐｍの範囲で添加
し、これをポットミル等により混合後、一軸又は等方圧
プレス等によって目的となるように成型し、さらにこの
成型体を１６００〜１８５０°Ｃの酸素ガス、水素ガス
中、または１０-1Ｔｏｒｒ以上の真空下において焼成す
ることによって前記目的を達成した。
ミックスの合成法は、９９．９重量％以上の純度を有
し、かつそれぞれの一次粒子径が０．１〜５μｍ及び
０．０１〜２μｍであるＡｌ2 Ｏ3 及びＹ2 Ｏ3 粉末を
ＹＡＧ組成近傍となるよう秤量し、これにランタニド元
素及びＣｒ、Ｔｉ元素成分を添加し、さらに焼結助剤と
してＬｉ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ2 の
ｄ、ｆ電子を含まない酸化物成分を少なくとも１種以上
添加し、１種の場合には５０〜１００００ｐｐｍ、又２
種以上の場合には５０〜２００００ｐｐｍの範囲で添加
し、これをポットミル等により混合後、一軸又は等方圧
プレス等によって目的となるように成型し、さらにこの
成型体を１６００〜１８５０°Ｃの酸素ガス、水素ガス
中、または１０-1Ｔｏｒｒ以上の真空下において焼成す
ることによって前記目的を達成した。
【０００９】
【作用】本発明は、適正な純度及び粒径のＡｌ2 Ｏ3 、
Ｙ2 Ｏ3 粉末を用い、これにランタニド元素及びＣｒ、
Ｔｉ元素成分を添加し、さらに焼結助剤としてＬｉ
2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ2 のｄ、ｆ電
子を含まない酸化物成分を１種以上添加し、適性な条件
下で合成を行なうことによって、レーザ発振機能が付加
された透明な高密度焼結体を得ることができ、この高密
度焼結体は従来の単結晶材料に匹敵する性能を示すとい
う知見に基づいて完成した。
Ｙ2 Ｏ3 粉末を用い、これにランタニド元素及びＣｒ、
Ｔｉ元素成分を添加し、さらに焼結助剤としてＬｉ
2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ2 のｄ、ｆ電
子を含まない酸化物成分を１種以上添加し、適性な条件
下で合成を行なうことによって、レーザ発振機能が付加
された透明な高密度焼結体を得ることができ、この高密
度焼結体は従来の単結晶材料に匹敵する性能を示すとい
う知見に基づいて完成した。
【００１０】本発明で使用するＡｌ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 の
それぞれの原料粉末の合成プロセスは特に限定されない
が、焼結性すなわち、低温焼結の観点からいえば、易焼
結性で、且つ粒径も小さい方が望ましい。
それぞれの原料粉末の合成プロセスは特に限定されない
が、焼結性すなわち、低温焼結の観点からいえば、易焼
結性で、且つ粒径も小さい方が望ましい。
【００１１】Ａｌ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 粉末をＹＡＧ組成に
秤量するとき、ランタニド元素成分を添加する場合はＹ
2 Ｏ3 の一部を、またＣｒ、Ｔｉ元素成分を添加する場
合にはＡｌ2 Ｏ3 の一部を置換する。添加に際しては、
硫酸塩，硝酸塩等の塩類、アルコキシド、酸化物粉末を
使用できるが、適用する添加方法について特に限定され
るものではない。
秤量するとき、ランタニド元素成分を添加する場合はＹ
2 Ｏ3 の一部を、またＣｒ、Ｔｉ元素成分を添加する場
合にはＡｌ2 Ｏ3 の一部を置換する。添加に際しては、
硫酸塩，硝酸塩等の塩類、アルコキシド、酸化物粉末を
使用できるが、適用する添加方法について特に限定され
るものではない。
【００１２】この配合にアルコール等の有機溶媒又は蒸
留水を加え、ポットミル中で混合する。この混合された
粉末を減圧下又は常圧下で乾燥させる。この時、Ａｌ2
Ｏ3及びＹ2 Ｏ3 粉末は真密度がそれぞれ３．９９ｇ／
ｃｍ3 及び５．０３ｇ／ｃｍ3 と異なり、同じ粒子径の
粉末を用いた場合には、溶媒蒸発中（乾燥中）の沈降速
度の差を生じ、不均一な混合状態となる。このため粒子
径を異ならせて沈降速度を均一にするため、適用するＡ
ｌ2 Ｏ3 及びＹ2 Ｏ3 粉末の粒径はそれぞれ０．１〜５
μｍ及び０．０１〜２μｍの範囲が好ましい。得られた
均一な混合粉末は、一軸プレスまたは冷間等方圧プレス
等によって所定形状に成形する。次いで１６００〜１８
５０℃の温度で５〜１００時間、酸素ガス，水素ガス
中、または真空中で焼成することによって、場合によっ
てはＨＰやＨＩＰで処理することによっても透明度の高
い高密度ＹＡＧセラミックスが得られる。
留水を加え、ポットミル中で混合する。この混合された
粉末を減圧下又は常圧下で乾燥させる。この時、Ａｌ2
Ｏ3及びＹ2 Ｏ3 粉末は真密度がそれぞれ３．９９ｇ／
ｃｍ3 及び５．０３ｇ／ｃｍ3 と異なり、同じ粒子径の
粉末を用いた場合には、溶媒蒸発中（乾燥中）の沈降速
度の差を生じ、不均一な混合状態となる。このため粒子
径を異ならせて沈降速度を均一にするため、適用するＡ
ｌ2 Ｏ3 及びＹ2 Ｏ3 粉末の粒径はそれぞれ０．１〜５
μｍ及び０．０１〜２μｍの範囲が好ましい。得られた
均一な混合粉末は、一軸プレスまたは冷間等方圧プレス
等によって所定形状に成形する。次いで１６００〜１８
５０℃の温度で５〜１００時間、酸素ガス，水素ガス
中、または真空中で焼成することによって、場合によっ
てはＨＰやＨＩＰで処理することによっても透明度の高
い高密度ＹＡＧセラミックスが得られる。
【００１３】また、焼結助剤としてＬｉ2 Ｏ、Ｎａ
2 Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ及びＳｉＯ2 成分を添加する際に
は、硫酸塩，硝酸塩等の塩類、アルコキシド、酸化物粉
末そのものを使用できるが、適用する添加方法について
特に限定されるものではない。これらの焼結助剤は、焼
結体中の粒子を若干粒成長させると同時に、焼結過程で
生成される光学的異方性を示す物質の除去を促進させる
効果があり、これら焼結助剤の添加により焼成時間を短
縮できる。Ｎａ、Ｃａ、ＳｉイオンはＡｌイオンと、Ｌ
ｉイオンはＹイオンと、Ｍｇイオンは両者と置換できる
ことから、焼結体中に異物として存在することはなく、
したがって光学的特性を低下させる要因にはならない。
しかし、電荷の異なるイオンをＡｌやＹと置換すれば、
結晶内部のチャージバランスが崩れてくるので、そのバ
ランスを保つために結晶内部に格子欠陥が発生する。こ
の欠陥は、光の波長レベルより遙に小さい欠陥であるの
で、粒界や気孔などのマクロ的欠陥に比べ、光学的特性
に及ぼす影響はかなり小さいが、ある領域を超えれば結
晶への着色やレーザ発光する結晶場（母材：ホスト）へ
の影響がでる。また、この焼結助剤は、Ａｌ、Ｙが原子
価が３価であるのに対し、Ｌｉ、Ｎａは１価、Ｍｇ、Ｃ
ａは２価、Ｓｉは４価であるので、それぞれ添加する量
を調製して、チャージバランスをとれば、前記のような
問題は殆どなくなる。具体的には、２種以上の場合１価
と４価、２価と４価、１価と２価及び４価の組合せが望
ましい。以上より、１種の焼結助剤を用いる場合５０〜
１００００ｐｐｍ、また２種類以上の場合５０〜２００
００ｐｐｍの範囲の添加量とし、適当なチャージバラン
スとなるようにすれば良い。但し、焼結助剤として指定
した元素は、レーザ発振の際発光元素に悪影響を及ぼさ
ないように、ｄ及びｆ電子を含まず、Ａｌ、Ｙと置換で
きるものに限られる。所定量以上を添加した場合には、
粒界中に添加物質が析出したり、また異常粒成長を起こ
して不均一な組織となり、光学的性質を低下させる要因
となり、また添加量が少ない場合にはその効果を充分に
発揮できず、添加量は上記範囲に限定される。
2 Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ及びＳｉＯ2 成分を添加する際に
は、硫酸塩，硝酸塩等の塩類、アルコキシド、酸化物粉
末そのものを使用できるが、適用する添加方法について
特に限定されるものではない。これらの焼結助剤は、焼
結体中の粒子を若干粒成長させると同時に、焼結過程で
生成される光学的異方性を示す物質の除去を促進させる
効果があり、これら焼結助剤の添加により焼成時間を短
縮できる。Ｎａ、Ｃａ、ＳｉイオンはＡｌイオンと、Ｌ
ｉイオンはＹイオンと、Ｍｇイオンは両者と置換できる
ことから、焼結体中に異物として存在することはなく、
したがって光学的特性を低下させる要因にはならない。
しかし、電荷の異なるイオンをＡｌやＹと置換すれば、
結晶内部のチャージバランスが崩れてくるので、そのバ
ランスを保つために結晶内部に格子欠陥が発生する。こ
の欠陥は、光の波長レベルより遙に小さい欠陥であるの
で、粒界や気孔などのマクロ的欠陥に比べ、光学的特性
に及ぼす影響はかなり小さいが、ある領域を超えれば結
晶への着色やレーザ発光する結晶場（母材：ホスト）へ
の影響がでる。また、この焼結助剤は、Ａｌ、Ｙが原子
価が３価であるのに対し、Ｌｉ、Ｎａは１価、Ｍｇ、Ｃ
ａは２価、Ｓｉは４価であるので、それぞれ添加する量
を調製して、チャージバランスをとれば、前記のような
問題は殆どなくなる。具体的には、２種以上の場合１価
と４価、２価と４価、１価と２価及び４価の組合せが望
ましい。以上より、１種の焼結助剤を用いる場合５０〜
１００００ｐｐｍ、また２種類以上の場合５０〜２００
００ｐｐｍの範囲の添加量とし、適当なチャージバラン
スとなるようにすれば良い。但し、焼結助剤として指定
した元素は、レーザ発振の際発光元素に悪影響を及ぼさ
ないように、ｄ及びｆ電子を含まず、Ａｌ、Ｙと置換で
きるものに限られる。所定量以上を添加した場合には、
粒界中に添加物質が析出したり、また異常粒成長を起こ
して不均一な組織となり、光学的性質を低下させる要因
となり、また添加量が少ない場合にはその効果を充分に
発揮できず、添加量は上記範囲に限定される。
【００１４】
【実施例】Ａｌ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 それぞれの粉末を合量
１００ｇ秤量し、ポットミル中へそれぞれの粉末とエチ
ルアルコール３００ｃｃ、さらにアルミナボール５００
ｇを入れ、これにランタニド元素及びＣｒ、Ｔｉ元素成
分を添加し、さらに焼結助剤としてＬｉ2 Ｏ、Ｎａ
2 Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ2 を添加し、２４時間混
合した。混合した粉末を５００ｍｍＨｇの減圧下で乾燥
し、乾燥した粉末を乳鉢で軽く再混合した。
１００ｇ秤量し、ポットミル中へそれぞれの粉末とエチ
ルアルコール３００ｃｃ、さらにアルミナボール５００
ｇを入れ、これにランタニド元素及びＣｒ、Ｔｉ元素成
分を添加し、さらに焼結助剤としてＬｉ2 Ｏ、Ｎａ
2 Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ2 を添加し、２４時間混
合した。混合した粉末を５００ｍｍＨｇの減圧下で乾燥
し、乾燥した粉末を乳鉢で軽く再混合した。
【００１５】この粉末を直径５０ｍｍ、高さ１５ｍｍの
タブレットに仮成形後、ラバープレスにより成形圧１０
００ｋｇ／ｃｍ2 で成形した。
タブレットに仮成形後、ラバープレスにより成形圧１０
００ｋｇ／ｃｍ2 で成形した。
【００１６】この成形体を電気炉に入れ、１００℃／ｈ
ｒで昇温し、所定温度にて５時間焼成後、１００℃／ｈ
ｒで冷却した。得られた焼結体は直径１５ｍｍ、厚さ１
ｍｍの試料に加工した。試料の両面は１μｍのダイヤモ
ンドペーストにより鏡面仕上げした。
ｒで昇温し、所定温度にて５時間焼成後、１００℃／ｈ
ｒで冷却した。得られた焼結体は直径１５ｍｍ、厚さ１
ｍｍの試料に加工した。試料の両面は１μｍのダイヤモ
ンドペーストにより鏡面仕上げした。
【００１７】表１に示す実施例１〜１８は、純度９９．
９９重量％のＡｌ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3粉末の組成比を４
２．９：５７．１（すなわちモル比で５：３）とするこ
とを基準とし、ランタニド元素またはＣｒ、Ｔｉ元素成
分を添加したものに、焼結助剤として、Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ
2 Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ2 の少なくとも一種以上
を添加し、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 粉末の粒径をそれぞれ
０．５〜５μｍ及び０．０１〜２μｍの範囲で変動させ
たもの、また、焼結温度を１６００〜１８００℃まで変
化させたもの、さらには焼成雰囲気を酸素中、水素中、
真空中と変化させて焼結温度において５時間保持した結
果を示す。なお、ここでは、ランタニド元素及びＣｒ、
Ｔｉ元素としてＮｄ，Ｔｍ，Ｃｒ等を記載しているが、
他の添加物質においても同等の結果が得られた。
９９重量％のＡｌ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3粉末の組成比を４
２．９：５７．１（すなわちモル比で５：３）とするこ
とを基準とし、ランタニド元素またはＣｒ、Ｔｉ元素成
分を添加したものに、焼結助剤として、Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ
2 Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ2 の少なくとも一種以上
を添加し、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 粉末の粒径をそれぞれ
０．５〜５μｍ及び０．０１〜２μｍの範囲で変動させ
たもの、また、焼結温度を１６００〜１８００℃まで変
化させたもの、さらには焼成雰囲気を酸素中、水素中、
真空中と変化させて焼結温度において５時間保持した結
果を示す。なお、ここでは、ランタニド元素及びＣｒ、
Ｔｉ元素としてＮｄ，Ｔｍ，Ｃｒ等を記載しているが、
他の添加物質においても同等の結果が得られた。
【００１８】
【表１】 比較例 市販されているＹＡＧ単結晶を同じ試料サイズに切り出
し、両面研磨後、透過率を測定したところ、波長７００
ｎｍでの透過率が８０％であった。
し、両面研磨後、透過率を測定したところ、波長７００
ｎｍでの透過率が８０％であった。
【００１９】表２に示す比較例１〜１４は、市販のＡｌ
2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 粉末（粒径１０μｍ、３μｍ）を使用
した場合、または、Ａｌ2 Ｏ3 あるいはＹ2 Ｏ3 のどち
らかの粉末が特許請求範囲外であるもの、また、これに
特許請求範囲内のＬｉ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、ＭｇＯ、Ｃａ
Ｏ、ＳｉＯ2 を添加した場合を、また特許請求範囲内の
Ａｌ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 粉末にＬｉ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、Ｍｇ
Ｏ、ＣａＯ、ＳｉＯ2 を請求範囲外の添加量加えた場合
の結果を示す。比較例１〜１３は、焼結温度において５
時間、比較例１４は１００時間保持したデータであり、
焼結助剤として添加した各成分の効果が透過率の相違と
なって示されている。
2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 粉末（粒径１０μｍ、３μｍ）を使用
した場合、または、Ａｌ2 Ｏ3 あるいはＹ2 Ｏ3 のどち
らかの粉末が特許請求範囲外であるもの、また、これに
特許請求範囲内のＬｉ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、ＭｇＯ、Ｃａ
Ｏ、ＳｉＯ2 を添加した場合を、また特許請求範囲内の
Ａｌ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 粉末にＬｉ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、Ｍｇ
Ｏ、ＣａＯ、ＳｉＯ2 を請求範囲外の添加量加えた場合
の結果を示す。比較例１〜１３は、焼結温度において５
時間、比較例１４は１００時間保持したデータであり、
焼結助剤として添加した各成分の効果が透過率の相違と
なって示されている。
【００２０】
【表２】 表１に示す実施例品は、市販のＹＡＧ単結晶と略同等の
透過率が現出でき、粒子径の大きな粉末を使用した場
合、あるいはどちらかの粉末が特許請求範囲外の粒子径
の粉末を用いた場合は、粉末の反応性が低いために焼結
体中に光学的異方性を示す相が多く存在し、このため透
過率が低い。さらに、この配合に特許請求範囲内のＬｉ
2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ2 を添加して
も透過率の向上は見られない。また、Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ2
Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ2 の添加量が特許請求範囲
以下の場合には、焼結促進の効果は見られず、逆に添加
量が多い場合には、添加物質の粒界への析出や異常粒成
長が起こり透過率が低くなった。
透過率が現出でき、粒子径の大きな粉末を使用した場
合、あるいはどちらかの粉末が特許請求範囲外の粒子径
の粉末を用いた場合は、粉末の反応性が低いために焼結
体中に光学的異方性を示す相が多く存在し、このため透
過率が低い。さらに、この配合に特許請求範囲内のＬｉ
2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ2 を添加して
も透過率の向上は見られない。また、Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ2
Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ2 の添加量が特許請求範囲
以下の場合には、焼結促進の効果は見られず、逆に添加
量が多い場合には、添加物質の粒界への析出や異常粒成
長が起こり透過率が低くなった。
【００２１】
【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏すること
ができる。
ができる。
【００２２】（１）アルコキシドや共沈法等の複雑でか
つコスト的に高価な湿式法による粉末合成も必要とせ
ず、比較的簡単なプロセスによって単結晶とほぼ同等の
光学的特性を有する透明なＹＡＧセラミックスの合成が
可能となる。
つコスト的に高価な湿式法による粉末合成も必要とせ
ず、比較的簡単なプロセスによって単結晶とほぼ同等の
光学的特性を有する透明なＹＡＧセラミックスの合成が
可能となる。
【００２３】（２）得られた各種元素を添加した透明な
ＹＡＧセラミックスは、レーザ発振小ロッドとして好適
に使用される。
ＹＡＧセラミックスは、レーザ発振小ロッドとして好適
に使用される。
【００２４】（３）得られた各種元素を添加した透明な
ＹＡＧセラミックスは、従来の単結晶に比較してレーザ
発振に寄与する元素を高濃度にすることが可能であるの
で、高出力のレーザが発振でき、従来の単結晶より小型
化できる。
ＹＡＧセラミックスは、従来の単結晶に比較してレーザ
発振に寄与する元素を高濃度にすることが可能であるの
で、高出力のレーザが発振でき、従来の単結晶より小型
化できる。
【００２５】（４）製造法自体が従来とは異なるセラミ
ックス技術により、合成が可能であるので、製造コスト
の大幅低下、製造工程の大幅短縮、さらには大型ロッド
やスラブの作成が可能である。
ックス技術により、合成が可能であるので、製造コスト
の大幅低下、製造工程の大幅短縮、さらには大型ロッド
やスラブの作成が可能である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年６月３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決すべき課
題は、レーザ発振素子として好適に使用されるＹＡＧ単
結晶と同等またはそれ以上の光学的特性を有する多結晶
透明ＹＡＧセラミックスを製造する手段を提供すること
にある。
題は、レーザ発振素子として好適に使用されるＹＡＧ単
結晶と同等またはそれ以上の光学的特性を有する多結晶
透明ＹＡＧセラミックスを製造する手段を提供すること
にある。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】表１に示す実施例１〜１８は、純度９９．
９９重量％のＡｌ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3粉末の組成比を４
２．９：５７．１（すなわちモル比で５：３）とするこ
とを基準とし、ランタニド元素またはＣｒ、Ｔｉ元素成
分を添加したものに、焼結助剤として、Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ
2 Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ2 の少なくとも一種以上
を添加し、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 粉末の粒径をそれぞれ
０．５〜５μｍ及び０．０１〜２μｍの範囲で変動させ
たもの、また、焼結温度を１６００〜１８００℃まで変
化させたもの、さらには焼成雰囲気を酸素中、水素中、
真空中と変化させて焼結温度において５時間保持した結
果を示す。なお、ここでは、ランタニド元素及びＣｒ、
Ｔｉ元素としてＮｄ，Ｔｍ，Ｈｏ，Ｃｒを記載している
が、他の添加物質においても同等の結果が得られた。
９９重量％のＡｌ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3粉末の組成比を４
２．９：５７．１（すなわちモル比で５：３）とするこ
とを基準とし、ランタニド元素またはＣｒ、Ｔｉ元素成
分を添加したものに、焼結助剤として、Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ
2 Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ2 の少なくとも一種以上
を添加し、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 粉末の粒径をそれぞれ
０．５〜５μｍ及び０．０１〜２μｍの範囲で変動させ
たもの、また、焼結温度を１６００〜１８００℃まで変
化させたもの、さらには焼成雰囲気を酸素中、水素中、
真空中と変化させて焼結温度において５時間保持した結
果を示す。なお、ここでは、ランタニド元素及びＣｒ、
Ｔｉ元素としてＮｄ，Ｔｍ，Ｈｏ，Ｃｒを記載している
が、他の添加物質においても同等の結果が得られた。
Claims (1)
- 【請求項１】 純度９９．９重量％以上でそれぞれの一
次粒径が０．１〜５μｍ及び０．０１〜２μｍのＡｌ2
Ｏ3 及びＹ2 Ｏ3 粉末に、ランタニド元素及びＣｒ、Ｔ
ｉ元素を１種以上添加し、さらに焼結助剤としてＬｉ2
Ｏ，Ｎａ2 Ｏ，ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｉＯ2 の酸化物成分
を、１種の場合には５０〜１００００ｐｐｍ、又２種以
上の場合には５０〜２００００ｐｐｍの範囲で添加して
混練成形し、その後１６００〜１８５０°Ｃの温度によ
り焼成することによる固体レーザ用多結晶透明イットリ
ウム・アルミニウム・ガーネット・セラミックスの製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4091157A JPH05294723A (ja) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | 固体レーザ用多結晶透明ｙａｇセラミックスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4091157A JPH05294723A (ja) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | 固体レーザ用多結晶透明ｙａｇセラミックスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05294723A true JPH05294723A (ja) | 1993-11-09 |
Family
ID=14018674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4091157A Pending JPH05294723A (ja) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | 固体レーザ用多結晶透明ｙａｇセラミックスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05294723A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004161839A (ja) * | 2002-11-12 | 2004-06-10 | Konoshima Chemical Co Ltd | 希土類バナジウム酸化物セラミックスを用いた蓄冷材とその製造方法及び蓄冷器 |
| US7158546B2 (en) | 2002-02-27 | 2007-01-02 | Nec Corporation | Composite laser rod, fabricating method thereof, and laser device therewith |
| WO2008012712A1 (en) * | 2006-07-26 | 2008-01-31 | Philips Intellectual Property & Standards Gmbh | Yag-based ceramic garnet material comprising at least one multi-site element |
| US7691765B2 (en) | 2005-03-31 | 2010-04-06 | Fujifilm Corporation | Translucent material and manufacturing method of the same |
| JP2010529940A (ja) * | 2007-06-15 | 2010-09-02 | サン−ゴベン・セントル・ドゥ・レシェルシェ・エ・デチュード・ユーロペアン | 立方構造を有する焼結製品 |
| US20110177323A1 (en) * | 2008-09-30 | 2011-07-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical material and optical element |
| CN105523753A (zh) * | 2016-01-06 | 2016-04-27 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 可见/短波红外/中波红外yag透明陶瓷及其制造方法 |
| CN112209710A (zh) * | 2020-10-17 | 2021-01-12 | 江苏师范大学 | 一种激光烧结制备Ce:YAG荧光陶瓷的方法 |
| CN112479728A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-03-12 | 河南通宇冶材集团有限公司 | 无铬环保型引流剂用助熔剂、引流剂和制备方法 |
-
1992
- 1992-04-10 JP JP4091157A patent/JPH05294723A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7158546B2 (en) | 2002-02-27 | 2007-01-02 | Nec Corporation | Composite laser rod, fabricating method thereof, and laser device therewith |
| US7496125B2 (en) | 2002-02-27 | 2009-02-24 | Konoshima Chemical Co. Ltd. | Composite laser rod, fabricating method thereof, and laser device therewith |
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| US8338003B2 (en) * | 2008-09-30 | 2012-12-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical material and optical element |
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