JPH05319856A - 0.55mum emission ho fluoride laser glass sensitized with yb - Google Patents

0.55mum emission ho fluoride laser glass sensitized with yb

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JPH05319856A
JPH05319856A JP14852192A JP14852192A JPH05319856A JP H05319856 A JPH05319856 A JP H05319856A JP 14852192 A JP14852192 A JP 14852192A JP 14852192 A JP14852192 A JP 14852192A JP H05319856 A JPH05319856 A JP H05319856A
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JP
Japan
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ions
glass
ion
emission
laser
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JP14852192A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Izumitani
徹郎 泉谷
Nami Hou
波 彭
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Hoya Corp
Original Assignee
Hoya Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a green light emitting laser glass having large green light emission intensity and containing fluorine which gives high up-conversion efficiency. CONSTITUTION:The fluoride glass contains 5-16cat% Yb<3+> and 0.03-1cat% Ho<3+>. This laser glass contains cations except for Yb and Ho, for example, Zr, Hf, Al, Mg, Ca, Sr Ba, etc., and at least fluorine as anion. When this glass is irradiated with 0.98mum wavelength semiconductor laser light, the glass produces 0.55mum wavelength green laser light.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、Ybにより増感された
0.55μmのレーザーを発光するHoフッ化物レーザ
ーガラスに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Ho fluoride laser glass which emits a Yb-sensitized 0.55 μm laser.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、波長0.98μm付近のレーザー
ダイオード(LD)による励起により、Erイオン(E
3+)を発光中心としてYb3+により増感された波長
0.55μmの緑色光のガラスは知られている。このガ
ラス中のYbイオンは赤外光を吸収してより高いエネル
ギー状態に励起され、この高いエネルギーによりErイ
オンが励起され、励起されたErイオンが発光遷移する
ことにより励起光よりも短波長の光を発光する。この現
象は、アップコンバージョン現象とよばれている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a laser diode (LD) having a wavelength near 0.98 μm excites Er ions (E
A glass of green light having a wavelength of 0.55 μm sensitized by Yb 3+ with r 3+ ) as an emission center is known. The Yb ion in this glass absorbs infrared light and is excited to a higher energy state, the Er ion is excited by this higher energy, and the excited Er ion undergoes luminescence transition to generate a shorter wavelength light than the excitation light. Emits light. This phenomenon is called the up-conversion phenomenon.

【0003】このアップコンバージョン現象の応用の一
つとして、アップコンバージョン現象を生じる材料に赤
外光を照射し、照射された箇所のみ緑色光を発光させる
ことにより表示材料として用いることができる。このよ
うな表示材料として用いる場合は、緑色光の発光強度が
大きいことが必要である。また、緑色光の発光強度が大
きくなれば、この材料自体を緑色レーザーの発光光源と
することも可能である。
As one of applications of the up-conversion phenomenon, a material which causes the up-conversion phenomenon can be used as a display material by irradiating infrared light to emit green light only at the irradiated portion. When used as such a display material, it is necessary that the emission intensity of green light is high. Further, if the emission intensity of green light is increased, this material itself can be used as a light emission source of green laser.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Erイ
オンによる緑色光ではレーザーとして動作しうるには不
十分である。
However, green light due to Er ions is not sufficient to operate as a laser.

【0005】そこで、本発明の目的は、アップコンバー
ジョン効率が高いフッ素を含有するガラスで、緑色光発
光強度の大きな緑色発光レーザーガラスを提供すること
にある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a green light emitting laser glass which has a high upconversion efficiency and contains fluorine and which has a high green light emission intensity.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、Yb3+を5〜
16cat%及びHo3+を0.03〜1cat%含有す
ることを特徴とするフッ化物レーザーガラスに関する。
尚、本明細書においてcat%は陽イオン%(カチオニ
ック%)を意味する。
The present invention provides Yb 3+ of 5 to 5
The present invention relates to a fluoride laser glass containing 16 cat% and Ho3 + of 0.03 to 1 cat%.
In the present specification, cat% means cation% (cationic%).

【0007】本発明のYb3+及びHo3+を含有するフッ
化物ガラスの発光機構について説明する。図1にYb3+
とHo3+のエネルギー準位図を示す。0.55μmの発
光はHo3+ 52 から5I8 への基底遷移により生ず
る。LDの0.97μmを照射すると、Yb3+は基底状
2F7/2 から2F5/2 に励起され、励起されたYb3+のエ
ネルギーはHo3+ 56 へ遷移される。 56 のHo
3+イオンはYb3+の0.98μmのエネルギーをもらっ
5S2(5F4)に励起され、この準位から基底状態に移る際
に0.55μmを発光すると考えられる。
The light emission mechanism of the fluoride glass containing Yb 3+ and Ho 3+ of the present invention will be described. In Figure 1, Yb 3+
And the energy level diagram of Ho 3+ are shown. The emission at 0.55 μm is caused by the ground transition of Ho 3+ from 5 S 2 to 5 I 8 . When 0.97 μm of LD is irradiated, Yb 3+ is excited from the ground state 2 F 7/2 to 2 F 5/2, and the excited energy of Yb 3+ is transited to Ho 3+ 5 I 6 . .. 5 I 6 Ho
It is considered that the 3+ ion is excited by 5 S 2 ( 5 F 4 ) with the energy of 0.98 μm of Yb 3+ and emits 0.55 μm when moving from this level to the ground state.

【0008】Hoイオンは、緑色光の発光中心として作
用するが、図2に示すように、その量が0.03cat
%未満では充分な発光強度が得られず、1%を超えると
発光強度が低下する。そのためHo3+は、0.03〜1
cat%に限定される。一方、Ybイオンは、Hoイオ
ンによる緑色発光を増感する作用を有するが、図3に示
すように、その量が5cat%未満では充分な増感効果
が得られず、16cat%を超えると増感効果が低下す
る。そのためYb3+は5〜16cat%に限定される。
Ho ions, which act as the emission center of green light, have an amount of 0.03 cat, as shown in FIG.
If it is less than%, sufficient emission intensity cannot be obtained, and if it exceeds 1%, the emission intensity decreases. Therefore, Ho 3+ is 0.03-1
Limited to cat%. On the other hand, Yb ions have a function of sensitizing green light emission due to Ho ions, but as shown in FIG. 3, if the amount is less than 5 cat%, a sufficient sensitizing effect cannot be obtained, and if it exceeds 16 cat%, the sensitization is increased. The feeling effect decreases. Therefore, Yb 3+ is limited to 5 to 16 cat%.

【0009】本発明のレーザーガラスは、Ybイオン及
びHoイオン以外に、例えばガラスを構成する陽イオン
として、Zrイオン、Hfイオン、Alイオン、Mgイ
オン、Caイオン、Srイオン、Baイオンとを含み、
前記陽イオン中の各イオンの割合がモル%表示で、Zr
イオンとHfイオンとの合量が1〜25%、Alイオン
が20〜45%、MaイオンとCaイオンとSrイオン
とBaイオンとの合量が20〜70%であり、かつガラ
スを構成する陰イオンとして、少なくともFイオンを含
み、陰イオン中のFイオンの割合がモル%表示で80〜
100%であるフッ化物ガラスであることができる。
The laser glass of the present invention contains, in addition to Yb ions and Ho ions, Zr ions, Hf ions, Al ions, Mg ions, Ca ions, Sr ions and Ba ions as cations constituting the glass. ,
The ratio of each ion in the above cations is expressed in mol%, and Zr
The total amount of ions and Hf ions is 1 to 25%, the amount of Al ions is 20 to 45%, the total amount of Ma ions, Ca ions, Sr ions and Ba ions is 20 to 70%, and the glass is formed. As an anion, at least F ion is contained, and the ratio of F ion in the anion is from 80 to 80 in mol%
It can be 100% fluoride glass.

【0010】Ybイオン、Hoイオン以外の陽イオンと
しては、Zrイオン、Hfイオン、Alイオン、Mgイ
オン、Caイオン、Sraイオン、Baイオンを用いる
ことができる。これらのうち、Zrイオン、Hfイオ
ン、Alイオンは、ガラス骨格を形成する成分であり、
これらの量は上記限定内でガラスの結晶化に対する安定
性を高くするので好ましい。また、Mgイオン、Caイ
オン、Srイオン、Baイオンは、ガラス修飾成分であ
り、これらの量は上記限定内でガラスの結晶化に対する
安定性を高め、化学的耐久性を良くするので好ましい。
As cations other than Yb ions and Ho ions, Zr ions, Hf ions, Al ions, Mg ions, Ca ions, Sra ions, and Ba ions can be used. Of these, Zr ions, Hf ions, and Al ions are components that form the glass skeleton,
These amounts are preferable because they increase the stability of the glass against crystallization within the above limits. Further, Mg ion, Ca ion, Sr ion, and Ba ion are glass modifying components, and the amounts thereof are preferable because the stability against crystallization of glass is improved and the chemical durability is improved within the above limits.

【0011】さらに、Liイオン、Naイオン、Kイオ
ン、Csイオン等のアルカリ金属イオン、Yイオン、S
cイオン、Gdイオン、Znイオン、Pbイオン、Cd
イオン、Inイオン、Gaイオン等もガラスの結晶化に
対する安定性を高めるのでガラスの陽イオン成分として
用いることができる。アルカリ金属イオンは、その量が
多いとガラスの化学的耐久性を低下させるので20モル
%以下が好ましく、Yイオン、Scイオン、Gdイオ
ン、Znイオン、Pbイオン、Cdイオンは、その量が
多いと逆にガラスの結晶化に対する安定性を劣化させる
ので20モル%以下が好ましく、Scイオン、Inイオ
ン、Gaイオンも同様に、5モル%以下が好ましい。
Further, alkali metal ions such as Li ion, Na ion, K ion and Cs ion, Y ion, S
c ion, Gd ion, Zn ion, Pb ion, Cd
Ions, In ions, Ga ions and the like enhance the stability of the glass against crystallization and can be used as the cation component of the glass. If the amount of the alkali metal ion is large, the chemical durability of the glass is deteriorated, so 20 mol% or less is preferable, and the amount of Y ion, Sc ion, Gd ion, Zn ion, Pb ion, and Cd ion is large. On the contrary, since the stability of the glass against crystallization is deteriorated, 20 mol% or less is preferable, and Sc ion, In ion, and Ga ion are also preferably 5 mol% or less.

【0012】次に、陰イオンについて説明する。Fイオ
ンはガラスの基本成分である。さらに、Fイオンとの置
換でClイオン、Brイオン及びIイオンを含有するこ
ともできる。その量がClイオンについて20%、Br
イオン及びIイオンについてそれぞれ10%を超えると
ガラスが結晶化し易く、化学的耐久性が低下するので、
Clイオンは0〜20モル%、Brイオンは0〜10モ
ル%、Iイオンは0〜10モル%に限定される。そし
て、Fイオンの量が80%未満では結晶化に対する安定
性の高いガラスが得られ難くなるので、ClイオンとB
rイオンとIイオンとの合量は20モル%以下に限定さ
れる。
Next, the anion will be described. F ions are the basic component of glass. Further, Cl ions, Br ions, and I ions can be contained by substituting with F ions. The amount is 20% for Cl ions, Br
If the content of each of the ions and I ions exceeds 10%, the glass tends to crystallize and the chemical durability decreases,
Cl ions are limited to 0 to 20 mol%, Br ions to 0 to 10 mol%, and I ions to 0 to 10 mol%. If the amount of F ions is less than 80%, it becomes difficult to obtain a glass having high stability against crystallization.
The total amount of r ions and I ions is limited to 20 mol% or less.

【0013】本発明のレーザーガラスは、所定の組成に
なるように混合調製したHoF3 、YbF3 等を含むガ
ラス原料を常法により加熱溶融し、次いで冷却すること
により得ることができる。
The laser glass of the present invention can be obtained by heating and melting a glass raw material containing HoF 3 , YbF 3 and the like prepared by mixing so as to have a predetermined composition, followed by cooling.

【0014】本発明のレーザーガラスは、0.97μm
の半導体レーザーを照射することにより、0.55μm
の緑色レーザー光を与える。
The laser glass of the present invention is 0.97 μm
0.55 μm by irradiating the semiconductor laser of
Gives a green laser light.

【0015】[0015]

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。 (実施例1)出発原料としてZrF4 、AlF3 、Mg
2 、CaF2 、SrF2 、YF3、NaF、Ho
3 、YbF3 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モル%表示で、Zrイオン12.8
%、Alイオン25.1%、Mgイオン3.7%、Ca
イオン15.4%、Srイオン13.6%、Yイオン
1.0%、Naイオン5.6%、Ybイオン12%、H
oイオン0.1%、かつ陰イオン成分がモル%表示でF
イオン100%となるように秤量混合して、バッチを得
た。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. (Example 1) ZrF 4 , AlF 3 and Mg as starting materials
F 2 , CaF 2 , SrF 2 , YF 3 , NaF, Ho
Using F 3 and YbF 3 , the cation component constituting the glass finally obtained is expressed in mol% and Zr ion is 12.8.
%, Al ion 25.1%, Mg ion 3.7%, Ca
Ion 15.4%, Sr ion 13.6%, Y ion 1.0%, Na ion 5.6%, Yb ion 12%, H
O ion 0.1% and anion component is mol% display F
Batches were obtained by weighing and mixing so that the ions were 100%.

【0016】次いで、得られたバッチをカーボン製のル
ツボにいれて加熱炉内に配置し、炉内にアルゴンガスを
供給しながらこの雰囲気下で950℃で45分間、上記
バッチを加熱して溶融させて、ガラス融液を得た。この
後、得られたガラス融液を急冷し、そのまま除冷をおこ
なって、フッアルミノジルコン酸塩ガラス(AZF)を
得た。
Next, the obtained batch is placed in a crucible made of carbon and placed in a heating furnace, and the above batch is heated and melted at 950 ° C. for 45 minutes under this atmosphere while supplying argon gas into the furnace. Then, a glass melt was obtained. Then, the obtained glass melt was rapidly cooled and then cooled as it was to obtain fluoroalumino zirconate glass (AZF).

【0017】(実施例2)AZFにおいてYb3+を19
cat%に固定しHo3+の量を図2に示す量に変動させ
た割合となるように原料を秤量混合し、実施例1と同様
にして、ガラスを得た。
Example 2 Yb 3+ was added to 19 in AZF.
The raw materials were weighed and mixed so that the ratio was fixed to cat% and the amount of Ho 3+ was changed to the amount shown in FIG. 2, and glass was obtained in the same manner as in Example 1.

【0018】(実施例3)AZFにおいて、Ho3+量を
0.1cat%に固定し、Yb3+量を図3に示す量に変
動させた割合となるように原料を秤量混合し、実施例1
と同様にして、ガラスを得た。
(Example 3) In AZF, the amount of Ho 3+ was fixed at 0.1 cat% and the raw materials were weighed and mixed so that the amount of Yb 3+ was varied to the amount shown in FIG. Example 1
A glass was obtained in the same manner as in.

【0019】(比較例1)実施例1のガラス組成におい
て、Ybイオンを含まないガラスを実施例1と同様にし
て得た。
Comparative Example 1 A glass containing no Yb ion in the glass composition of Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1.

【0020】(発光スペクトルの測定)実施例1、2、
3及び比較例1のガラスを切断して6面研磨した後、こ
れらのガラスを0.98μmの発振波長を有する半導体
レーザーで励起したときに発光スペクトルを測定した。
(Measurement of Emission Spectra) Examples 1 and 2,
After cutting the glass of Example 3 and Comparative Example 1 and polishing the six sides, the emission spectrum was measured when these glasses were excited by a semiconductor laser having an oscillation wavelength of 0.98 μm.

【0021】励起光の吸収量は、Ybイオン濃度に比例
して増加することから、波長0.55μmの緑色発光強
度を励起光の吸収量で規格化し、HoイオンのみでYb
イオンを含有しないガラス(比較例1)の発光強度を1
としたときの相対強度を実施例1、実施例2及び実施例
3について求めた。この結果を図2及び3に示す。
Since the absorption amount of the excitation light increases in proportion to the Yb ion concentration, the green emission intensity at a wavelength of 0.55 μm is standardized by the absorption amount of the excitation light, and only the Ho ions are added to Yb.
The emission intensity of the glass containing no ions (Comparative Example 1) was 1
Then, the relative intensity was calculated for Example 1, Example 2 and Example 3. The results are shown in FIGS.

【0022】図2からHo3+が0.03〜1cat%の
範囲で発光強度が著と高いことがわかる。又、図3から
Yb3+が5〜16cat%で発光強度が著しく高いこと
がわかる。
It can be seen from FIG. 2 that the emission intensity is remarkably high in the range of Ho 3+ of 0.03 to 1 cat%. Further, it can be seen from FIG. 3 that the emission intensity is remarkably high when Yb 3+ is 5 to 16 cat%.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明によれば、陰イオンとしてフッ素
を含有するガラスに陽イオンとしてYbイオン及びHo
イオンを同時に含有するので、波長0.55μmの緑色
光の発光強度が大きな、レーザーガラスが得られる。し
たがって、本発明のレーザーガラスは、緑色レーザー光
源等として好ましく用いることができる。
According to the present invention, in a glass containing fluorine as an anion, Yb ions and Ho as cations are added.
Since it contains ions at the same time, a laser glass having a large emission intensity of green light having a wavelength of 0.55 μm can be obtained. Therefore, the laser glass of the present invention can be preferably used as a green laser light source and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】Yb3+とHo2+のエネルギー準位図である。FIG. 1 is an energy level diagram of Yb 3+ and Ho 2+ .

【図2】Hoイオン濃度と発光強度との関係を示す。FIG. 2 shows the relationship between Ho ion concentration and emission intensity.

【図3】Ybイオン濃度と発光強度との関係を示す。FIG. 3 shows the relationship between Yb ion concentration and emission intensity.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Yb3+を5〜16cat%及びHo3+
0.03〜1cat%含有することを特徴とするフッ化
物レーザーガラス。
1. A fluoride laser glass containing 5 to 16 cat% of Yb 3+ and 0.03 to 1 cat% of Ho 3+ .
【請求項2】 ガラスを構成する陽イオンとして、Zr
イオン、Hfイオン、Alイオン、Mgイオン、Caイ
オン、Srイオン、Baイオン、Ybイオン及びHoイ
オンを含み、前記陽イオン中の各イオンの割合がモル%
表示で、ZrイオンとHfイオンとの合量が1〜25
%、Alイオンが20〜45%、MgイオンとCaイオ
ンとSrイオンとBaイオンとの合量が20〜70%、
Ybイオンが5〜16%、Hoイオンが0.03〜1%
であり、かつガラスを構成する陰イオンとして少なくと
もFイオンを含み、陰イオン中のFイオンの割合がモル
%表示で80〜100%であることを特徴とするフッ化
物レーザーガラス。
2. Zr is used as a cation constituting glass.
Ions, Hf ions, Al ions, Mg ions, Ca ions, Sr ions, Ba ions, Yb ions and Ho ions, and the ratio of each ion in the cations is mol%.
The total amount of Zr ions and Hf ions is 1 to 25 on the display.
%, Al ions are 20 to 45%, the total amount of Mg ions, Ca ions, Sr ions and Ba ions is 20 to 70%,
Yb ions 5 to 16%, Ho ions 0.03 to 1%
And at least F ions as anions forming the glass, and the proportion of F ions in the anions is 80 to 100% in terms of mol%.
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