JPH0618949A - セリウム‐ドープされた光学デバイス - Google Patents

セリウム‐ドープされた光学デバイス

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JPH0618949A
JPH0618949A JP5050167A JP5016793A JPH0618949A JP H0618949 A JPH0618949 A JP H0618949A JP 5050167 A JP5050167 A JP 5050167A JP 5016793 A JP5016793 A JP 5016793A JP H0618949 A JPH0618949 A JP H0618949A
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cerium
ktiopo
radiation
doped
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JP5050167A
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English (en)
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Peter F Bordui
フランク ボルデユイ ペーター
Richard G Norwood
グレゴリー ノアウツド リチヤード
Ronald Blachman
ブラツクマン ロナルド
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KURISUTARU TECHNOL Inc
Crystal Technology Inc
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KURISUTARU TECHNOL Inc
Crystal Technology Inc
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    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/355—Non-linear optics characterised by the materials used
    • G02F1/3551—Crystals
    • G02F1/3553—Crystals having the formula MTiOYO4, where M=K, Rb, TI, NH4 or Cs and Y=P or As, e.g. KTP

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 リン酸カリウムチタニル（ＫＴＰ）の光学的
透過性を全体にわたり、また可視および近ＵＶスペクト
ル領域の波長を有する放射線に対して改善する。また、
可視および近ＵＶ放射応用に対する光学要素としてＫＴ
Ｐ結晶を使用するレーザーおよび他の光学デバイスの全
体にわたる光学的周波数変換の効率を大きくする。また
結晶加熱を減じ、光学要素としてＫＴＰ結晶を使用する
レーザーおよび他の光学デバイスのレーザーにより生ず
る結晶損傷のしきいを大きくする。 【構成】 式ＫＴｉＯＰＯ4 により表され、またセリウ
ムによりドープされているリン酸カリウムチタニル（Ｋ
ＴＰ）の単結晶を含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般的に、リン酸カリウ
ムチタニル（ＫＴｉＯＰＯ4 、以下ＫＴＰと呼ぶ）に関
する。詳細には本発明は、光学的透過性を改善するため
セリウムでドープされたＫＴＰおよび光学要素としてセ
リウム‐ドープされたＫＴＰ結晶を利用する光学デバイ
スに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＫＴＰは式ＭＴｉＯＸ4 を有する化合物
の族に属する非線形の光学材料であり、ここでＭはＫ、
Ｒｂ、Ｔｌ、ＮＨ4 またはＣｓ（部分）であってよく、
またＸはＰまたはＡｓであってよい。単結晶形態で、Ｋ
ＴＰはレーザー放射の変調および周波数変換のための広
い応用範囲で有用であることが示されてきた。ＫＴＰ
は、１μｍの放射線を放射するＮｄレーザーのような基
本周波数を有するレーザーから種々の周波数の放射線を
得るのにレーザーシステムに対する“ダブラー”として
特に有用であることが示されてきた。これは米国特許第
3949323 号明細書に記載されている。
【０００３】ＫＴＰは、材料が独特の特性の組み合わせ
を有するので、このようなレーザーシステムにおいて価
値がある。特性は大きい温度帯域幅、比較的良好な熱的
特性、フェーズマッチ可能である大きい非線形光学係
数、広い受け入れ角度および大きい光学的損傷への比較
的良好な耐性を含んでいる。ＫＴＰは、可視の長い波長
および近赤外（ＩＲ）および中間ＩＲスペクトル領域の
波長を有する放射線に対して高い光学的透過性（低い光
学的吸収性）を有する。このような低い周波数の放射線
に対して、ＫＴＰは著しく透過性である。ＫＴＰがレー
ザーまたは他の光学デバイスに対するダブラーまたは変
調器として優れた作動特性を有することを許すのはこの
特性である。ＫＴＰの基本特性および応用は１９８９年
４月の「Journal of Optical Society of America B 」
第６巻、第４号、第６２２〜６３３頁のJohn D.Bierlei
n およびHermann Vanherzeele の論文「リン酸カリウム
チタニル：特性および新しい応用」に記載されている。
【０００４】しかし、可視および近紫外（ＵＶ）スペク
トル領域の波長を有する放射線に対するＫＴＰの光学的
透過性は実質的に減ぜられていることが見い出されてき
た。さらに、このような減少はＵＶカットオフの開始か
らかなり離れた放射線波長において生起する。この特性
はレーザーまたは他の光学応用での光学要素としてのＫ
ＴＰの使用を制限する。たとえば可視および近ＵＶ放射
応用に対するＫＴＰ結晶を使用するレーザーは減ぜられ
た光学的周波数変換効率を経験する。さらにこのような
応用では、ＫＴＰ結晶を使用するレーザーは過剰な結晶
加熱を受け、またレーザーにより生ずる結晶損傷に関し
て減ぜられたしきいを有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従ってＫＴＰの光学的
透過性を全体にわたり、また可視および近ＵＶスペクト
ル領域の波長を有する放射線に対して改善する必要があ
る。また可視および近ＵＶ放射応用に対する光学要素と
してＫＴＰ結晶を使用するレーザーおよび他の光学デバ
イスの全体にわたる光学的周波数変換の効率を大きくす
る必要がある。また、結晶加熱を減じ、また光学要素と
してＫＴＰ結晶を使用するレーザーおよび他の光学デバ
イスのレーザーにより生ずる結晶損傷のしきいを大きく
する必要がある。
【０００６】簡単に言うと本発明の課題は、ドーパント
としてセリウムを含んでいる単結晶ＫＴＰを提供するこ
とにある。セリウム‐ドープされたＫＴＰ結晶は高めら
れた光学的透過性を有し得る。さらに、セリウムの量は
近似的に５ｐｐｍであってよい。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、電磁放射源
と、これにより発生される放射線を指向させるための手
段と、指向手段からの入射放射線を受け、また入射放射
線の周波数と異なる少なくとも１つの周波数を有する電
磁放射線を放射するセリウム‐ドープされた結晶とを含
んでいる光学的周波数変換器を提供する。変換器はさら
に、結晶により放射される放射線をコリメートするため
の手段と、結晶により放射される放射線を受け、また予
め定められた周波数を有する放射線のみの通過を許すフ
ィルタとを含んでいる。
【０００８】本発明は、電磁放射源と、これにより発生
される放射線を指向させるための手段と、指向手段から
の入射放射線を受け、また予め定められた偏光の放射線
を放射するセリウム‐ドープされたＫＴＰ結晶と、複屈
折を変えるべく結晶に電界を与えるための手段とを有
し、それにより結晶により放射される放射線の偏光が変
えられる電気‐光学変調器を提供する。この変調器は、
電界を与えるための手段により変えられている偏光を有
する結晶により放射された放射線のみの通過を許す偏光
子をも含んでいる。
【０００９】本発明はさらに、セリウムで結晶をドープ
することによりＫＴＰ結晶の光学的透過性を高める方法
を提供する。セリウム‐ドーピングはセリウム酸化物お
よびＫＴＰの溶液の混合物を調製する過程と、徐々に冷
却する融剤成長法または水熱プロセスを使用して前記混
合物からＫＴＰ結晶を成長させる過程とにより行われ、
これにより成長したＫＴＰ結晶はセリウムでドープされ
る。ＫＴＰ溶液はＫ6Ｐ4 ０13の有効組成を有する液体
のなかに溶解されたＫＴＰを含んでいてよい。混合物は
少なくとも１モル％濃度のセリウム酸化物を有していて
よい。さらにセリウムの濃度は近似的に５ｐｐｍであっ
てよい。
【００１０】本発明はさらに、ＫＴＰ溶液およびＣｅＯ
2 の混合物を調製し、その融成物を生成するべく前記混
合物を加熱し、前記融成物の温度を徐々に減じ、それに
より前記融成物からセリウム‐ドープされたＫＴＰの結
晶を自発的に結晶させることにより、溶液からセリウム
‐ドープされたＫＴＰの結晶を成長させる方法を提供す
る。ＫＴＰ溶液はＫ6 Ｐ4 Ｏ13の有効組成を有する液体
のなかに溶解されたＫＴＰを含んでいてよい。混合物は
少なくとも１モル％濃度のＣｅＯ2 を有してよい。
【００１１】加えて、本発明は、式ＭＴｉＯＸＯ4 の組
成を有し、ここでＭはＫ、Ｒｂ、Ｔｌ、ＮＨ4 、および
Ｃｓから成る群から選択されており、またＸはＰおよび
Ａｓから成る群から選択されており、またセリウムでド
ープされている単結晶を提供する。本発明はさらに、式
ＭＴｉＯＸＯ4 の組成を有し、ここでＭはＫ、Ｒｂ、Ｔ
ｌ、ＮＨ4 、およびＣｓから成る群から選択されてお
り、またＸはＰおよびＡｓから成る群から選択されてい
る結晶の光学的透過性を高めるための方法であって、セ
リウムで結晶をドープする過程を含んでいる方法を提供
する。
【００１２】有利にはセリウム‐ドープされたＫＴＰ
は、特に可視および近ＵＶスペクトル領域内の波長を有
する放射線に対するＫＴＰの光学的透過性を有意義に高
める。さらに、光学要素としてセリウム‐ドープされた
ＫＴＰ結晶を利用するレーザーおよび他の光学デバイス
は減ぜられた結晶加熱およびレーザーにより生ずる損傷
に対する大きくされたしきいを有する。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の一層良好な理解のために典型
的な実施例および添付図面により本発明を一層詳細に説
明する。
【００１４】図１はＫＴＰの光学的透過性とＫＴＰによ
り透過される放射線の波長との関係を示すグラフであ
る。図示されているように、近似的に５５０ｎｍ以上の
波長（すなわち可視および近および中間ＩＲスペクトル
領域の長い波長）を有する放射に対して、ＫＴＰは高い
光学的透過性（近似的に９９％以上）を有し、また著し
く透明である。しかし、近似的に５５０ｎｍ以下の波長
（すなわち可視および近ＵＶスペクトル領域の波長）を
有する放射線に対して、ＫＴＰの光学的透過性はかなり
減ぜられている。さらに光学的透過性の減少は（近似的
に３５０ｎｍの）ＵＶカットオフからかなり離れた可視
光波長（近似的に５５０ｎｍ）で生起する。こうして、
可視および近ＵＶ放射応用に対しては、ＫＴＰは著しく
透明ではなく、また光学デバイスに対する光学要素とし
て有用性に乏しい。
【００１５】この制限的な特性を克服するべく、減ぜら
れた光学的透過性を補償する機構が光学要素してＫＴＰ
結晶を使用する光学デバイスに対して開発されなければ
ならず、もしくはＫＴＰ結晶が光学的透過性を改善する
べく変えられなければならない。ＫＴＰのいくつかの特
性を変更かつ強化するために元素または他の添加物でＫ
ＴＰ結晶をドープすることは知られている。たとえばガ
リウムでＫＴＰ結晶をドープすることによりＫＴＰの電
気伝導性が有意義に減ぜられる。同様の結果がアルミニ
ウムでＫＴＰ結晶をドープすることによっても得られ
る。
【００１６】図２および図３はいずれも、ドープされて
いないＫＴＰ結晶および本発明のセリウム‐ドープされ
たＫＴＰ結晶の光学的透過性と、ドープされていないＫ
ＴＰ結晶およびセリウム‐ドープされたＫＴＰ結晶によ
り透過される放射線の波長との関係を組み合わせて示す
グラフである。図面に示されているように、セリウムで
ＫＴＰ結晶をドープすることにより、ＫＴＰ結晶の全体
的な光学的透過性が改善されることが発見された。さら
に、セリウム‐ドーピングにより可視および近ＵＶスペ
クトル領域内の波長を有する放射線に対するＫＴＰ結晶
の光学的透過性が改善される。たとえば、ドープされて
いないＫＴＰ結晶は５８０ｎｍの可視波長での放射線に
対して著しく透明（近似的に９７．５％の光学的透過
性）であり、同一の放射線に対してセリウム‐ドープさ
れたＫＴＰ結晶は近似的に９８．５％の大きな光学的透
過性を有する。さらに、ドープされていないＫＴＰ結晶
は４２０ｎｍの可視波長での放射線に対してかなり減ぜ
られた光学的透過性（近似的に９３％）を有する。対照
的に、セリウム‐ドープされたＫＴＰ結晶は同一の波長
に対して比較的高い光学的透過性（近似的に９６．５
％）を有する。実際図面から明らかなように、セリウム
‐ドープされたＫＴＰ結晶は（近似的に６００ｎｍから
４２０ｎｍまでの）全可視スペクトル領域を通じての放
射線に対して比較的高い光学的透過性を維持する。
【００１７】さらに、セリウム‐ドープされたＫＴＰ結
晶に対する光学的透過性の減少は近似的に４２０ｎｍの
可視光波長において生起する。これは近似的に５３０ｎ
ｍで開始するドープされていないＫＴＰ結晶の減少特性
と強く対照的である。特記すべきこととして、セリウム
‐ドープされたＫＴＰ結晶は、４２０ｎｍよりも短い波
長を有する放射線に対して、かなり減ぜられてはいるけ
れども、ドープされていないＫＴＰ結晶より高い光学的
透過性を呈する。
【００１８】本発明のセリウム‐ドープされたＫＴＰ結
晶は、水熱プロセス（たとえば高圧の水性溶液成長を含
む）、融剤成長法などのようなドープされていないＫＴ
Ｐ結晶を製造するために使用されるプロセスと同一また
は周知のプロセスのいずれによっても製造され得る。下
記の融剤成長法は代表的であり、また本発明のセリウム
‐ドープされたＫＴＰ結晶を製造するのに使用される。
一般に本方法では、セリウム‐ドープされたＫＴＰ結晶
は、最初に測定された量のセリウム酸化物（ＣｅＯ2 )
をＫＴＰ溶液に加えることにより製造された。ＫＴＰ溶
液はたとえばＫＴＰ／Ｋ6 Ｐ4 Ｏ13溶液（またはＫ6 Ｐ
4 Ｏ13融剤）であってよく、ここでＫＴＰは有効な組成
式Ｋ6 Ｐ4 Ｏ13を有する液体のなかに溶解されている。
溶液は混合され、すべての固体が溶液中にある温度に加
熱され、また次いでかなり低い温度に日の単位の時間に
わたり徐々に冷却された。セリウム‐ドープされたＫＴ
Ｐ結晶が続いて回収された。
【００１９】一層詳細には、８２６ｇの粉末ＫＨ2 ＰＯ
4 、２２０ｇの粉末ＴｉＯ2 、５６８ｇの粉末Ｋ2 ＨＰ
Ｏ4 、９．８ｇの粉末ＣｅＯ2 の混合物が１時間にわた
りボールミルされた。粉末混合物は次いでマッフル炉の
なかに置かれた１２７ｍｍ直径、６４．５ｍｍ高さの円
筒状の２つの白金るつぼのなかに注がれた。炉の内部温
度は１０５０℃であった。２４時間後に、両るつぼがマ
ッフル炉から取り出され、またるつぼ内の液体が他のる
つぼのなかに注がれた。液体は次いでマッフル炉に戻さ
れた。
【００２０】１時間後に、回転可能な軸の端部に取り付
けられた中空白金攪拌パドルが液体のなかに導入され
た。パドルは液体のなかで２０時間にわたり４時間ごと
に方向を反転して７２ｒｐｍで回転され、その間に温度
は１０００℃に維持された。パドルは毎時４立方フィー
トのレートでパドルの中心を通じて窒素ガスを流すこと
により５℃抑制された。炉温度が次いで４時間の周期に
わたり９６８℃に下げられた。炉の温度は４℃／日のレ
ートで連続的に減ずるべく設定された。４８時間後に、
温度減少レートは２℃／日に変更された。
【００２１】２０日後に、パドルは９ｃｍ引き抜かれ、
また炉温度は３６時間の周期にわたり３０℃に下げられ
た。自発的に核生成した多数のセリウム‐ドープされた
ＫＴＰ結晶がパドルおよびるつぼから回収され、その最
大のものは約１．５×３．０×５．０ｃｍ3 であった。
さらに、セリウム‐ドープされたＫＴＰ結晶は標準的な
ドープされていないＫＴＰ結晶よりも着色が少なかっ
た。
【００２２】セリウム酸化物の１および２モル％のドー
ピング濃度が上記の方法で利用され、またセリウム‐ド
ープされたＫＴＰ結晶に関する図２および図３のデータ
がセリウム酸化物の２モル％のドーピング濃度を使用し
て製造されたこのような結晶から導かれた。セリウム酸
化物の１モル％のドーピング濃度を使用して製造された
セリウム‐ドープされたＫＴＰ結晶中のセリウムの量
は、半定量的スパーク源マススペクトロメトリを使用し
て、近似的に５ｐｐｍであることが見い出された。セリ
ウム酸化物の２モル％のドーピング濃度を使用して製造
されたセリウム‐ドープされたＫＴＰ結晶中のセリウム
の量も近似的に５ｐｐｍであることが見い出された。用
語“ｐｐｍ”は、特記しないかぎり、重量ｐｐｍであ
る。セリウム酸化物のドーピング濃度の増大と共にセリ
ウム量が増大することが予期されるであろうが、２モル
％のドーピング濃度を使用してのセリウム量は標準的誤
差範囲内にある。比較として、ドープされていないＫＴ
Ｐ結晶中の不純物としてのセリウムの量は０．５ｐｐｍ
以下であることが見い出された。
【００２３】本発明のセリウム‐ドープされたＫＴＰ結
晶はセリウム以外の不可避の不純物または汚染物を含み
得る。
【００２４】図４は、第２調波の放射を発生するべく本
発明のセリウム‐ドープされたＫＴＰ結晶を利用する光
学デバイス１０の概要図である。光学デバイス１０は本
発明のセリウム‐ドープされたＫＴＰ結晶１２にこの結
晶を通る光路に沿って入射する第１の予め定められた波
長の偏光された光を発生するレーザーのような光源１１
を含んでいる。結晶１２は、そのｚ軸が光路に垂直であ
り、またそのｘ軸が第１の予め定められた角度θ1 であ
るように向けられており、また入射光の偏光面はｚ方向
から第２の予め定められた角度θ2 に向けられている。
また光学デバイス１０は光源１１からの光を結晶１２の
なかに焦点を結ばせる予め定められた焦点距離を有する
第１のレンズ１４と、結晶１２から出る光をコリメート
する予め定められた焦点距離を有する第２のレンズ１６
とを有する。また光学デバイスは、第２のレンズ１６か
らのコリメートされた光を受け、第１の予め定められた
波長の光を遮断し、他方において第２の予め定められた
波長の光を通過させるフィルタ１８を有する。
【００２５】作動中、光源１１は結晶１２を通過する光
を発生する。通過時に結晶１２から出る光は第１の予め
定められた波長の光および第２調波の光を含んでいる。
フィルタ１８は、第２の予め定められた波長が入射光の
第２調波であるように構成されている。従って、フィル
タ１８から出る光は入射光のｚ方向に垂直な偏光面を有
する第２調波の光である。臨界的および非臨界的な位相
マッチング条件はいくつかの光学的条件の選定により満
足されている。こうして、光学デバイス１０は第２調波
の光を発生し得る。
【００２６】図５は、放射線のビームの強さを変調する
べく本発明のセリウム‐ドープされたＫＴＰ結晶を利用
する光学デバイス３０の概要図である。光学デバイス３
０は本発明のセリウム‐ドープされたＫＴＰ結晶３２に
この結晶を通る光路に沿って入射する第１の予め定めら
れた波長の偏光された光を発生するレーザーのような光
源３１を含んでいる。結晶３２はｘ、ｙおよびｚ軸に垂
直な面を有する立方体としてカットされている。光の偏
光面はｚ方向から予め定められた角度θに向けられてお
り、また結晶３２はそのｘ軸を光路に沿って向けられて
いる。また光学デバイス３０は、ｚ軸に垂直にカットさ
れた結晶３２の２つの反対側の面に置かれており、また
予め定められた間隔ｄをおいて置かれている２つの電極
３４、３５を有する。また光学デバイスは、２つの電極
３４、３５の両端に電圧Ｖを与える電圧源３７を有す
る。さらに光学デバイスは、結晶３２から出る光を受け
る偏光子３９を有する。
【００２７】作動中、光源３１は結晶３２を通過する光
を発生する。通過時に、光のｙ成分は結晶３２を通る光
の距離、すなわち光路に関係する定められた大きさだけ
ｚ成分に関して遅らされる。いくつかの条件を満たすべ
く光路の長さを選定することにより、結晶３２から出る
光は入射光に関して９０°偏光され得る。偏光子３９は
結晶３２から出るこの光を遮断するべく設定されてい
る。しかし、電圧源３７により光学デバイス３０は、特
定の大きさの光が偏光子３９を通過するのを許すべく、
結晶３２の両端に（２つの電極３４、３５を介して）遅
延の大きさ、従ってまた出射光の偏光を変更する電圧Ｖ
を与え得る。こうして、光学デバイス３０は光ビームの
強さを変調し得る。
【００２８】ここに説明した実施例は単に本発明の原理
の例示である。種々の変更が本発明の範囲内で当業者に
より行われ得る。たとえば、セリウム酸化物の他のドー
ピング濃度が本発明のセリウム‐ドープされたＫＴＰ結
晶を製造するのに使用され得る。また種結晶が、特に成
長方法の一層良好な制御および一層大きい寸法の結晶を
得るべく、セリウム‐ドープされたＫＴＰ結晶を製造す
る成長方法に使用され得る。また、セリウム‐ドープさ
れたＫＴＰ結晶を製造する成長方法は、特定の熱場条件
が維持されることを保証するべく、特に成長を助成し、
また一層大きい寸法の結晶を得るべく、変更され得る。
【００２９】さらに、本発明はＫＴＰの類似物、たとえ
ば上記の式ＭＴｉＯＸＯ4 を有する材料または化合物の
セリウム‐ドープされた結晶を製造し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＫＴＰの光学的透過性とＫＴＰにより透過され
る放射線の波長との関係を示すグラフ。
【図２】第１の波長範囲にわたり、ドープされていない
ＫＴＰ結晶および本発明のセリウム‐ドープされたＫＴ
Ｐ結晶の光学的透過性と、ドープされていないＫＴＰ結
晶およびセリウム‐ドープされたＫＴＰ結晶により透過
される放射線の波長との関係を組み合わせて示すグラ
フ。
【図３】第２の波長範囲にわたり、ドープされていない
ＫＴＰ結晶および本発明のセリウム‐ドープされたＫＴ
Ｐ結晶の光学的透過性と、ドープされていないＫＴＰ結
晶およびセリウム‐ドープされたＫＴＰ結晶により透過
される放射線の波長との関係を組み合わせて示すグラ
フ。
【図４】第２調波の放射線を発生するべく本発明のセリ
ウム‐ドープされたＫＴＰ結晶を利用する光学デバイス
の概要図。
【図５】放射線のビームの強さを変調するべく本発明の
セリウム‐ドープされたＫＴＰ結晶を利用する光学デバ
イスの概要図。
【符号の説明】
１０ 光学デバイス １１ 光源 １２ ＫＴＰ結晶 １４、１６ レンズ １８ フィルタ ３０ 光学デバイス ３１ 光源 ３２ ＫＴＰ結晶 ３４、３５ 電極 ３９ 偏光子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチヤード グレゴリー ノアウツド アメリカ合衆国 95138 カリフオルニア サンホセ パインウエルコート 5621 (72)発明者 ロナルド ブラツクマン アメリカ合衆国 94086 カリフオルニア サニーヴエイル カークアヴニユー 590

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 式ＫＴｉＯＰＯ4 により表され、またセ
    リウムによりドープされているリン酸カリウムチタニル
    の単結晶を含んでいることを特徴とする光学デバイス。
  2. 【請求項２】 セリウムの量が近似的に５ｐｐｍである
    ことを特徴とする請求項１記載の光学デバイス。
  3. 【請求項３】 高い光学的透過性を有することを特徴と
    する請求項１記載の光学デバイス。
  4. 【請求項４】 ａ）電磁放射源と、 ｂ）放射源により発生される放射線を指向させるための
    手段と、 ｃ）指向手段からの入射放射線を受け、また入射放射線
    の周波数と異なる少なくとも１つの周波数を有する電磁
    放射線を放射する結晶とを含んでおり、結晶が主として
    式ＫＴｉＯＰＯ4 により表され、またセリウムによりド
    ープされているリン酸カリウムチタニルから成っている ことを特徴とする光学的周波数変換器。
  5. 【請求項５】 ａ）結晶により放射される放射線をコリ
    メートするための手段と、 ｂ）結晶により放射される放射線を受け、また予め定め
    られた周波数を有する放射線のみの通過を許すフィルタ
    とを含んでいる ことを特徴とする請求項４記載の変換器。
  6. 【請求項６】 結晶が高い光学的透過性を有することを
    特徴とする請求項４記載の変換器。
  7. 【請求項７】 ａ）電磁放射源と、 ｂ）放射源により発生される放射線を指向させるための
    手段と、 ｃ）指向手段からの入射放射線を受け、また予め定めら
    れた偏光の電磁放射線を放射する複屈折結晶とを含んで
    おり、結晶が主として式ＫＴｉＯＰＯ4 により表され、
    またセリウムによりドープされているリン酸カリウムチ
    タニルから成っており、 ｄ）複屈折を変えるべく結晶に電界を与えるための手段
    を含んでおり、それにより結晶により放射される放射線
    の偏光が変えられる ことを特徴とする電気‐光学変調器。
  8. 【請求項８】 電界を与えるための手段により変えられ
    ている偏光を有する結晶により放射された放射線のみの
    通過を許す偏光子を含んでいることを特徴とする請求項
    ７記載の変調器。
  9. 【請求項９】 結晶が高い光学的透過性を有することを
    特徴とする請求項７記載の変調器。
  10. 【請求項１０】 ドーパントとしてセリウムを含んでい
    ることを特徴とするＫＴｉＯＰＯ4 単結晶。
  11. 【請求項１１】 ＫＴｉＯＰＯ4 が高められた光学的透
    過性を有することを特徴とする請求項１０記載の単結
    晶。
  12. 【請求項１２】 セリウムの濃度が近似的に５ｐｐｍで
    あることを特徴とする請求項１０記載の単結晶。
  13. 【請求項１３】 溶液からセリウム‐ドープされたＫＴ
    ｉＯＰＯ4 の結晶を成長させるための方法において、 ａ）ＫＴｉＯＰＯ4 溶液およびＣｅＯ4 の混合物を調製
    する過程と、 ｂ）前記混合物をその融成物を生成させるべく加熱する
    過程と、 ｃ）前記融成物の温度を徐々に減じ、それにより前記融
    成物からセリウム‐ドープされたＫＴｉＯＰＯ4 を自発
    的に結晶させる過程と を含んでいることを特徴とするＫＴｉＯＰＯ4 の結晶成
    長方法。
  14. 【請求項１４】 ＫＴｉＯＰＯ4 溶液がＫ6 Ｐ4 Ｏ13の
    有効組成を有する液体のなかに溶解されたＫＴｉＯＰＯ
    4 を含んでいることを特徴とする請求項１３記載の方
    法。
  15. 【請求項１５】 前記混合物が少なくとも１モル％濃度
    のＣｅＯ4 を有することを特徴とする請求項１３記載の
    方法。
  16. 【請求項１６】 セリウムで結晶をドープする過程を含
    んでいることを特徴とするＫＴｉＯＰＯ4 結晶の光学的
    透過性を高める方法。
  17. 【請求項１７】 ドーピング過程が、 ａ）セリウム酸化物およびＫＴｉＯＰＯ4 の溶液の混合
    物を調製する過程と、 ｂ）徐々に冷却する融剤成長法を使用して前記混合物か
    らＫＴｉＯＰＯ4 結晶を成長させる過程とを含んでお
    り、結果として成長したＫＴｉＯＰＯ4 結晶がセリウム
    酸化物でドープされる ことを特徴とする請求項１６記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記混合物が少なくとも１モル％濃度
    のセリウム酸化物を有することを特徴とする請求項１３
    記載の方法。
  19. 【請求項１９】 ＫＴｉＯＰＯ4 溶液がＫ6 Ｐ4 Ｏ13の
    有効組成を有する液体のなかに溶解されたＫＴｉＯＰＯ
    4 を有することを特徴とする請求項１７記載の方法。
  20. 【請求項２０】 ドーピング過程が、 ａ）セリウム酸化物およびＫＴｉＯＰＯ4 の溶液の混合
    物を調製する過程と、 ｂ）前記混合物から水熱プロセスを使用してＫＴｉＯＰ
    Ｏ4 結晶を成長させる過程とを含んでおり、これにより
    成長したＫＴｉＯＰＯ4 結晶がセリウム酸化物でドープ
    される ことを特徴とする請求項１６記載の方法。
  21. 【請求項２１】 セリウムの濃度が近似的に５ｐｐｍで
    あることを特徴とする請求項１６記載の方法。
  22. 【請求項２２】 式ＭＴｉＯＸＯ4 の組成の単結晶を含
    んでおり、ここでＭはＫ、Ｒｂ、Ｔｌ、ＮＨ4 およびＣ
    ｓから成る群から選択されており、またＸはＰおよびＡ
    ｓから成る群から選択されており、またセリウムでドー
    プされていることを特徴とする光学デバイス。
  23. 【請求項２３】 高い光学的透過性を有することを特徴
    とする請求項２２記載のデバイス。
  24. 【請求項２４】 式ＭＴｉＯＸＯ4 の組成の単結晶を含
    んでおり、ここでＭはＫ、Ｒｂ、Ｔｌ、ＮＨ4 およびＣ
    ｓから成る群から選択されており、またＸはＰおよびＡ
    ｓから成る群から選択されており、またドーパントとし
    てセリウムを含んでいることを特徴とする単結晶。
  25. 【請求項２５】 結晶が高められた光学的透過性を有す
    ることを特徴とする請求項２４記載の単結晶。
  26. 【請求項２６】 ＭはＫ、Ｒｂ、Ｔｌ、ＮＨ4 およびＣ
    ｓから成る群から選択されており、またＸはＰおよびＡ
    ｓから成る群から選択されており、またセリウムで結晶
    をドープする過程を含んでいることを特徴とする式ＭＴ
    ｉＯＸＯ4 の組成の結晶の光学的透過性を高める方法。
JP5050167A 1992-02-19 1993-02-15 セリウム‐ドープされた光学デバイス Pending JPH0618949A (ja)

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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5315433A (en) * 1991-02-28 1994-05-24 Fuji Photo Film Co., Ltd. Optical wavelength converting apparatus
US5311352A (en) * 1992-12-23 1994-05-10 E. I. Du Pont De Nemours And Company Increasing the birefringence of KTP and its isomorphs for type II phase matching
US5592325A (en) * 1994-07-29 1997-01-07 Litton Systems, Inc. Method and apparatus for laser beam management with frequency converting compounds
US5659561A (en) * 1995-06-06 1997-08-19 University Of Central Florida Spatial solitary waves in bulk quadratic nonlinear materials and their applications
GB0017516D0 (en) * 2000-07-17 2000-08-30 Isis Innovation Nonlinear optical materials
US6505948B2 (en) 2001-03-28 2003-01-14 Fusion Uv Systems, Inc. Method of modifying the spectral distribution of high-intensity ultraviolet lamps

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3949323A (en) * 1974-03-14 1976-04-06 E. I. Du Pont De Nemours & Company Crystals of (K, Rb, NH4)TiO(P, As)O4 and their use in electrooptic devices
US4231838A (en) * 1978-04-20 1980-11-04 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method for flux growth of KTiOPO4 and its analogues
US4305778A (en) * 1979-06-18 1981-12-15 E. I. Du Pont De Nemours And Company Hydrothermal process for growing a single crystal with an aqueous mineralizer
US4761202A (en) * 1986-05-30 1988-08-02 U.S. Philips Corporation Process for crystal growth of KTiOPO4 from solution
JPH01257802A (ja) * 1988-04-08 1989-10-13 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 単結晶光ファイバとその製造方法
US5084206A (en) * 1990-02-02 1992-01-28 E. I. Du Pont De Nemours And Company Doped crystalline compositions and a method for preparation thereof
US5879590A (en) * 1990-07-13 1999-03-09 North American Philips Corporation Low conductivity, doped KTIOPO4 and devices based thereon

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