JPH06316498A - Production of potassium niobate single crystal - Google Patents

Production of potassium niobate single crystal

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JPH06316498A
JPH06316498A JP16166293A JP16166293A JPH06316498A JP H06316498 A JPH06316498 A JP H06316498A JP 16166293 A JP16166293 A JP 16166293A JP 16166293 A JP16166293 A JP 16166293A JP H06316498 A JPH06316498 A JP H06316498A
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single crystal
knbo
heat treatment
sample
crystal
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Katsuhiko Shimomura
村 克 彦 下
Kazuhiro Yamada
田 一 博 山
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Mitsui Petrochemical Industries Ltd
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Abstract

PURPOSE:To reduce the optical loss of a KNbO3 single crystal by heat-treating a potassium niobate single crystal converted to a single domain at a specified temp. CONSTITUTION:A potassium niobate single crystal converted to a single domain is heat-treated below the orthochromic-to-tetragonal phase transition temp. In this case, a conductive film 2 is formed on the faces 3 and 4 of a potassium niobate single crystal 1 to be heat-treated on which positive and negative surface charges are generated, and the films 2 are electrically short-circuited by a lead wire 15.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の技術分野】本発明は、波長変換あるいは光変調
などに用いられるニオブ酸カリウム(以下単に、KNb
3という) 単結晶体の製造方法に関し、さらに詳しく
は光学的損失を小さくすることができるようなKNbO
3 単結晶体の製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to potassium niobate (hereinafter simply referred to as KNb) used for wavelength conversion or optical modulation.
Called O 3 ) More specifically, it relates to a method for producing a single crystal, and more specifically, KNbO capable of reducing optical loss.
3 A method for producing a single crystal body.

【0002】[0002]

【発明の技術的背景】KNbO3 単結晶は、非線形光学
材料として、特に860nmまたは980nm近傍の単
色光である半導体レーザー光をそれぞれ1/2波長の高
調波に変換する性質を有するために注目されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION KNbO 3 single crystals have been noted as a non-linear optical material because they have the property of converting semiconductor laser light, which is monochromatic light in the vicinity of 860 nm or 980 nm, into harmonics of ½ wavelength, respectively. ing.

【0003】従来このKNbO3 単結晶は、T.FUK
UDA、Y.UEMATU J.J.A.P.11(1
973)163に記載されているように、K2 CO3
Nb 2 5 との粉状混合物を1050℃以上の温度で加
熱融解し、得られた融液に種結晶を浸し、融液の温度を
徐々に下げて成長させることにより製造されている。
Conventionally, this KNbO3The single crystal is manufactured by T.W. FUK
UDA, Y. UEMATU J. J. A. P. 11 (1
973) 163, K2CO3When
Nb 2OFiveAdd a powder mixture of and at temperatures above 1050 ° C.
Heat-melt, immerse the seed crystal in the melt, and adjust the melt temperature.
It is manufactured by gradually lowering and growing.

【0004】このようにして得られたKNbO3 単結晶
は、融点から室温までの冷却過程において立方晶−正方
晶間相転移および正方晶−斜方晶間相転移が伴っている
ため、得られたKNbO3 単結晶は、さまざまな方向を
有する双極子を含んだマルチドメイン状態となってい
る。
The KNbO 3 single crystal thus obtained is obtained because it involves a cubic-tetragonal phase transition and a tetragonal-orthorhombic phase transition in the cooling process from the melting point to room temperature. The KNbO 3 single crystal is in a multi-domain state including dipoles having various directions.

【0005】このようなマルチドメイン状態のKNbO
3 単結晶からシングルドメイン部分を切り出して非線形
光学材料として用いようとすると、所望の光学的開口径
および光路長を有する光学素子を大量に得ることは困難
であるという問題点があった。
KNbO in such a multi-domain state
When a single domain portion is cut out from 3 single crystals and used as a nonlinear optical material, there is a problem that it is difficult to obtain a large number of optical elements having a desired optical aperture diameter and optical path length.

【0006】このため従来、上記のようなマルチドメイ
ン状態のKNbO3 単結晶を200℃程度の温度に加熱
して1KV/cm以上の電界をKNbO3 単結晶のc軸
方向に印加してシングルドメイン化処理を行うことによ
りKNbO3 単結晶を作製している。このようにして得
られたシングルドメイン化処理されたKNbO3 単結晶
は光学的素子として用いられる。
Therefore, conventionally, a KNbO 3 single crystal in a multi-domain state as described above is heated to a temperature of about 200 ° C. and an electric field of 1 KV / cm or more is applied in the c-axis direction of the KNbO 3 single crystal to form a single domain. A KNbO 3 single crystal is produced by performing a chemical treatment. The single domain-processed KNbO 3 single crystal thus obtained is used as an optical element.

【0007】しかしながら、上記のようにしてシングル
ドメイン化処理されたKNbO3 単結晶を光学的素子と
して用いると、この結晶中を光が通過する際の光学的損
失が大きく、このためこの光学的損失に起因して結晶内
部の温度が上昇し、波長変換効率が低下してしまうとい
う問題点があった。
However, when the KNbO 3 single crystal subjected to the single domain treatment as described above is used as an optical element, the optical loss when light passes through the crystal is large, and therefore this optical loss is caused. However, there is a problem in that the temperature inside the crystal rises and the wavelength conversion efficiency decreases.

【0008】また結晶内部の温度の上昇によって、この
KNbO3 単結晶がマルチドメイン状態に再び戻り、さ
らに光学的損失が増加する虞があった。
Further, there is a possibility that the KNbO 3 single crystal may return to the multi-domain state again due to the rise of the temperature inside the crystal, and the optical loss may further increase.

【0009】[0009]

【発明の目的】本発明は、上記のような従来技術におけ
る問題点を解決しようとするものであって、シングルド
メイン化処理されたKNbO3 単結晶の光学的損失を少
なくしうるようなKNbO3 単結晶の製造方法を提供す
ることを目的としている。
THE INVENTION An object of the present invention has been made to try to solve the problems in the prior art as described above, KNbO 3, such as to be able to reduce an optical loss of a single domain of treated KNbO 3 single crystal It is intended to provide a method for producing a single crystal.

【0010】[0010]

【発明の概要】本発明に係るKNbO3 単結晶の製造方
法は、シングルドメイン化処理されたKNbO3 単結晶
を、斜方晶−正方晶間の相転移温度以下の温度で熱処理
することを特徴としている。特に熱処理されるKNbO
3 単結晶は、KNbO3 単結晶上の正および負の表面電
荷が発生する両面に導電性膜が設けられており、この導
電性膜が電気的に短絡された状態にあることが好まし
い。
SUMMARY OF THE INVENTION The method for producing a KNbO 3 single crystal according to the present invention is characterized in that a single domain-processed KNbO 3 single crystal is heat-treated at a temperature not higher than a phase transition temperature between an orthorhombic crystal and a tetragonal crystal. I am trying. Especially heat treated KNbO
The 3 single crystal has a conductive film provided on both surfaces of the KNbO 3 single crystal where positive and negative surface charges are generated, and it is preferable that the conductive film is electrically short-circuited.

【0011】本発明によれば、KNbO3 単結晶の光学
的損失を小さくすることができる。
According to the present invention, the optical loss of the KNbO 3 single crystal can be reduced.

【0012】[0012]

【発明の具体的説明】以下、本発明に係るKNbO3
結晶の製造方法について、具体的に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The method for producing a KNbO 3 single crystal according to the present invention will be specifically described below.

【0013】本発明では、シングルドメイン化処理され
たKNbO3 単結晶を、KNbO3単結晶の斜方晶・正
方晶間の相転移温度以下の温度で熱処理している。シン
グルドメイン状態を有するKNbO3 単結晶は、従来公
知の方法によって得ることができるが、たとえば従来公
知の方法によって作製されたマルチドメイン状態の単結
晶をシングルドメイン化処理(ポーリング処理)して得
ることができる。このようなシングルドメイン化処理
は、たとえばマルチドメイン状態のKNbO3 単結晶に
200℃程度の温度で1KV/cm以上の電界を印加す
ることにより行うことができる。上記のようなシングル
ドメイン化処理は、KNbO3単結晶のc軸方向に電界
を印加することにより行うことが好ましい。
In the present invention, the single domain KNbO 3 single crystal is heat-treated at a temperature not higher than the phase transition temperature between the orthorhombic and tetragonal KNbO 3 single crystals. The KNbO 3 single crystal having a single domain state can be obtained by a conventionally known method. For example, a KNbO 3 single crystal obtained by a conventionally known method is subjected to a single domain conversion treatment (poling treatment). You can Such a single domain treatment can be performed, for example, by applying an electric field of 1 KV / cm or more to a KNbO 3 single crystal in a multi-domain state at a temperature of about 200 ° C. The single domain treatment as described above is preferably performed by applying an electric field in the c-axis direction of the KNbO 3 single crystal.

【0014】図1にシングルドメイン化したKNbO3
単結晶の概略を示す。はシングルドメイン化処理され
たKNbO3 単結晶である。単結晶の結晶軸a軸に垂直
な面5,6がa面であり、b軸に垂直な面7,8がb面
であり、c軸に垂直な3,4がc面である。マルチドメ
イン状態のKNbO3 単結晶のc軸方向に所定の電界が
印加されると、マルチドメイン状態のKNbO3 単結晶
は結晶内の双極子がほぼ一定の方向に並んでシングルド
メイン状態となる。
FIG. 1 shows a single domain KNbO 3
The outline of a single crystal is shown. Reference numeral 1 is a single domain-processed KNbO 3 single crystal. The planes 5 and 6 perpendicular to the a-axis of the single crystal are a-planes, the planes 7 and 8 perpendicular to the b-axis are b-planes, and the planes 3 and 4 perpendicular to the c-axis are c-planes. When a predetermined electric field in the c-axis direction of the KNbO 3 single crystal multi-domain state is applied, KNbO 3 single crystal multi-domain state is the single domain state aligned in a substantially constant direction dipoles in the crystal.

【0015】上記のような熱処理されるKNbO3 単結
晶は図2(a)および図2(b)に示されるように正および負
の表面電荷が発生する両面に導電性膜が設けられてお
り、これらの導電性膜は電気的に短絡されていることが
好ましい。上記のようなKNbO3 単結晶の表面電荷
は、結晶全体の温度変化または結晶内の温度分布、歪分
布などの偏りに起因して発生するものと考えられる。こ
れらの導電性膜は単結晶のc軸に垂直な面(すなわちc
面)に設けられていることが好ましい。
As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the heat-treated KNbO 3 single crystal is provided with conductive films on both sides where positive and negative surface charges are generated. It is preferable that these conductive films are electrically short-circuited. It is considered that the surface charge of the KNbO 3 single crystal as described above occurs due to the temperature change of the entire crystal or the deviation of the temperature distribution, the strain distribution, etc. in the crystal. These conductive films have a plane (that is, c
It is preferably provided on the surface).

【0016】導電性膜2としては、表面電荷を除去しう
る程度の導電性を有していれば特に制限はなく、たとえ
ば、銀、カーボン、金、銀−パラジウムなどの無機導電
材料、ポリアニリンなどの有機導電材料を例示すること
ができる。
The conductive film 2 is not particularly limited as long as it has conductivity sufficient to remove surface charges, and examples thereof include inorganic conductive materials such as silver, carbon, gold and silver-palladium, and polyaniline. The organic conductive material can be exemplified.

【0017】このような材料を導電性膜として形成する
方法としては、たとえば、導電性ペーストを塗布して形
成する方法、導電性物質を蒸着して形成する方法、スパ
ッタリングによって形成する方法を挙げることができ
る。
As a method of forming such a material as a conductive film, for example, a method of applying a conductive paste, a method of depositing a conductive substance, and a method of forming by sputtering are listed. You can

【0018】また短絡手段としては前記の導電性膜が電
気的に短絡しうる程度に導電性を有していれば特に制限
されない。このような短絡手段として図2に示す導線1
5を例示することができる。
The short-circuit means is not particularly limited as long as the conductive film has conductivity to the extent that it can be electrically short-circuited. As such a short-circuit means, the conductor 1 shown in FIG.
5 can be illustrated.

【0019】上記した導電性膜、短絡手段の構造および
配置等は特に制限はなく、要するに結晶表面に発生する
電荷を除去しうるようにすればよい。またこれら導線等
は、光路を妨げずに正および負の電荷が発生する面に導
通が確保されるように設けられ、結晶の切出し角、形状
等に対応して設けられる。
The structures and arrangements of the above-mentioned conductive film and short-circuit means are not particularly limited, and in short, it is sufficient to remove charges generated on the crystal surface. Further, these conducting wires and the like are provided so as to ensure conduction on the surface where positive and negative charges are generated without obstructing the optical path, and are provided corresponding to the cut-out angle, shape, etc. of the crystal.

【0020】本発明では、上記のようなシングルドメイ
ン化処理されたKNbO3 単結晶は、斜方晶−正方晶間
の相転移温度以下の温度で熱処理される。分析の結果か
らKNbO3 単結晶の斜方晶−正方晶間の相転移温度
は、215±5℃にあることが判っている。
In the present invention, the single domain KNbO 3 single crystal as described above is heat-treated at a temperature not higher than the phase transition temperature between the orthorhombic system and the tetragonal system. From the analysis results, it is known that the orthorhombic-tetragonal phase transition temperature of the KNbO 3 single crystal is 215 ± 5 ° C.

【0021】したがって本発明では、KNbO3 単結晶
の熱処理は、220℃以下、好ましくは180〜220
℃、さらに好ましくは190〜210℃の温度で行うこ
とが望ましい。
Therefore, in the present invention, the heat treatment of the KNbO 3 single crystal is 220 ° C. or lower, preferably 180 to 220.
C., more preferably 190 to 210.degree. C.

【0022】このようなKNbO3 単結晶の熱処理は、
60時間以上、好ましくは120時間以上、さらに好ま
しくは240時間以上行うことが望ましい。熱処理温度
を高めにすると、一般に熱処理時間を短くすることがで
きる。
The heat treatment of such KNbO 3 single crystal is
It is desirable to perform the treatment for 60 hours or longer, preferably 120 hours or longer, and more preferably 240 hours or longer. Generally, increasing the heat treatment temperature can shorten the heat treatment time.

【0023】しかしながら相転移温度を越えて熱処理を
行うと、KNbO3 単結晶がマルチドメイン化される可
能性が極めて高い。また、KNbO3 単結晶の電荷が生
ずる表面上に導電性膜が設けられており、この導電性膜
が電気的に短絡されていると、熱処理に際して生じた表
面電荷が除去され、この熱処理によるKNbO3 単結晶
のマルチドメイン化を抑止することができる。これによ
って、結晶のシングルドメイン状態を維持したままで光
学的損失の少ないKNbO3 単結晶を得ることができ
る。
However, if the heat treatment is performed above the phase transition temperature, the KNbO 3 single crystal is highly likely to be multi-domained. Further, a conductive film is provided on the surface of the KNbO 3 single crystal where charges are generated. If this conductive film is electrically short-circuited, the surface charges generated during the heat treatment are removed, and KNbO by this heat treatment is removed. 3 It is possible to suppress multi-domain formation of a single crystal. This makes it possible to obtain a KNbO 3 single crystal with little optical loss while maintaining the single domain state of the crystal.

【0024】またKNbO3 単結晶に熱処理を行う際
に、振動、衝撃などの機械的衝撃あるいは急加熱、急冷
却などの熱的衝撃を加えないようにすることが好まし
い。このような機械的、熱的衝撃によって、シングルド
メイン状態のKNbO3 単結晶がマルチドメイン化さ
れ、また、該単結晶にクラックが生じることがある。
Further, when the KNbO 3 single crystal is heat-treated, it is preferable not to apply mechanical shock such as vibration and shock, or thermal shock such as rapid heating and rapid cooling. Due to such mechanical and thermal shocks, the single domain KNbO 3 single crystal may be multi-domained, and cracks may occur in the single crystal.

【0025】このうち熱的衝撃を少なくするには、たと
えばKNbO3 単結晶の昇温および降温は500℃/時
以下で、好ましくは200℃/時以下で行うことが望ま
しい。
In order to reduce the thermal shock, it is desirable to raise and lower the temperature of the KNbO 3 single crystal at 500 ° C./hour or less, preferably 200 ° C./hour or less.

【0026】このようにして得られた本発明に係るKN
bO3 単結晶は、波長変換素子などの光学素子として用
いられる。
The KN according to the present invention thus obtained
The bO 3 single crystal is used as an optical element such as a wavelength conversion element.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明では、シングルドメイン化処理さ
れたKNbO3 単結晶を、斜方晶−正方晶間の相転移温
度以下の温度で熱処理を行っているため、得られるKN
bO3単結晶の光学的損失を少なくすることができる。
According to the present invention, the KNbO 3 single crystal subjected to the single domain treatment is heat-treated at a temperature not higher than the phase transition temperature between the orthorhombic crystal and the tetragonal crystal.
The optical loss of the bO 3 single crystal can be reduced.

【0028】特に、KNbO3 単結晶上の表面電荷が発
生する両面に導電性膜が設けられ、この導電性膜が電気
的に短絡された状態で熱処理が行われると、シングルド
メイン状態を維持したままで光学的損失の少ないKNb
3 単結晶体が得られる。このようなKNbO3 単結晶
体は光学的損失が少ないため、高品質の光学素子とし
て、特に光変調および非線形光学素子などとして有用で
ある。
In particular, when a conductive film is provided on both surfaces of the KNbO 3 single crystal where surface charges are generated, and the heat treatment is performed while the conductive film is electrically short-circuited, the single domain state is maintained. KNb with minimal optical loss
An O 3 single crystal is obtained. Since such a KNbO 3 single crystal body has little optical loss, it is useful as a high-quality optical element, particularly as an optical modulation and nonlinear optical element.

【0029】[0029]

【実施例】以下に実施例によって本発明を具体的に説明
するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものでは
ない。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.

【0030】[0030]

【実施例1】シングルドメイン化処理2 CO3 とNb2 5 との混合物を1050℃以上の
温度で加熱融解し、得られた融液に種結晶を浸し、融液
の温度を徐々に下げることによりKNbO3 単結晶を作
製した。このようにして得られたマルチドメイン状態の
KNbO3 単結晶から試料(以下試料1という)を切出
し、そのc軸方向に、200℃で1KV/cmの電界を
印加し、シングルドメイン化した。
Example 1 Single domain treatment K 2 CO 3 and Nb 2 O 5 mixture was heated and melted at a temperature of 1050 ° C. or higher, a seed crystal was immersed in the obtained melt, and the temperature of the melt was gradually increased. A KNbO 3 single crystal was prepared by lowering. A sample (hereinafter referred to as sample 1) was cut out from the multi-domain KNbO 3 single crystal thus obtained, and an electric field of 1 KV / cm was applied at 200 ° C. in the c-axis direction to form a single domain.

【0031】単結晶の作製 シングルドメイン化された単結晶の概略を図3に示す。
表面5および表面6は試料のa軸にほぼ垂直な面(a
面)である。このa面は光透過率測定における光入射お
よび光出射面として使用するため鏡面研磨した。
Production of Single Crystal FIG. 3 shows an outline of a single domain single crystal.
Surfaces 5 and 6 are planes (a
Surface). This a-face was mirror-polished for use as a light-incident and light-exiting face in light transmittance measurement.

【0032】図3の10は本結晶体の光透過率を測定す
る際の光軸であり、本結晶体のa軸とほぼ平行にした。
光軸10に沿う結晶体の厚みを0.5cmとした。表面
7および表面8は試料のb軸にほぼ垂直な面(b面)で
あり、融液からの単結晶の成長直後すでにこれらの面は
鏡面となっており、そのまま光透過率測定における光入
射および光出射面として用いた。9はこの光透過率測定
の際の光軸であり、試料のb軸とほぼ平行にした。光軸
9に沿う結晶体の厚みを約2.8cmとした。
Reference numeral 10 in FIG. 3 denotes an optical axis when measuring the light transmittance of the present crystal, which is set substantially parallel to the a-axis of the present crystal.
The thickness of the crystal body along the optical axis 10 was 0.5 cm. Surfaces 7 and 8 are surfaces (b surfaces) substantially perpendicular to the b-axis of the sample, and these surfaces have already become mirror surfaces immediately after the growth of the single crystal from the melt, and the light incidence in the light transmittance measurement is as it is. And used as a light emitting surface. Reference numeral 9 denotes an optical axis at the time of measuring the light transmittance, which is set substantially parallel to the b axis of the sample. The thickness of the crystal body along the optical axis 9 was set to about 2.8 cm.

【0033】光軸9および光軸10に平行に所望の光を
用いることによって、a軸、b軸およびc軸偏光につい
ての光透過率を測定し、その結果を用いて光学的損失の
評価を行った。
By using desired light parallel to the optical axis 9 and the optical axis 10, the light transmittance for a-axis, b-axis and c-axis polarized light was measured, and the result was used to evaluate the optical loss. went.

【0034】図3中の3および4は試料のc軸にほぼ垂
直な面(c面)であり、この面に正負の表面電荷が発生
する。このため、表面3および4上にカーボンペースト
を塗布して導電性膜2を形成した。
3 and 4 in FIG. 3 are planes (c-plane) substantially perpendicular to the c-axis of the sample, and positive and negative surface charges are generated on this plane. Therefore, carbon paste was applied on the surfaces 3 and 4 to form the conductive film 2.

【0035】また表面3および4上に形成された導電性
膜を、導線15によって電気的に短絡した。熱処理 上記のようにして作製した試料1を、1時間かけて20
0℃まで昇温し、この温度で60時間保持した後、1時
間かけて室温まで冷却する工程を5回繰り返して、熱処
理を行った。
Further, the conductive films formed on the surfaces 3 and 4 were electrically short-circuited by the conductive wire 15. Heat treatment Sample 1 produced as described above was heated to 20 for 1 hour.
The process of raising the temperature to 0 ° C., maintaining at this temperature for 60 hours, and then cooling to room temperature over 1 hour was repeated 5 times to perform heat treatment.

【0036】光学素子の評価 熱処理前の光透過率スペクトル(c軸偏光)と、熱処理
(通算の熱処理時間300hr)後の光透過率スペクト
ル(c軸偏光)とを、それぞれ図4(a)および図4
(b)に示す。また図4(c)は試料表面での反射のみ
を考慮して求めた光透過率の計算値をプロットした。
Evaluation of Optical Element A light transmittance spectrum (c-axis polarized light) before heat treatment and a light transmittance spectrum (c-axis polarized light) after heat treatment (total heat treatment time 300 hr) are shown in FIG. 4 (a) and FIG. Figure 4
It shows in (b). Further, FIG. 4C plots the calculated values of the light transmittance obtained by considering only the reflection on the sample surface.

【0037】光吸収、光散乱等の光学的損失が存在しな
い場合には、KNbO3 結晶の光透過率は図4(c)に
一致すると考えられる。したがって、図4中の(c)と
(a)との差および(c)と(b)との差は、それぞ
れ、試料1の熱処理前および熱処理後の光学的損失を示
している。
When there is no optical loss such as light absorption or light scattering, it is considered that the light transmittance of the KNbO 3 crystal is in agreement with FIG. 4 (c). Therefore, the difference between (c) and (a) and the difference between (c) and (b) in FIG. 4 indicate the optical loss of Sample 1 before and after the heat treatment, respectively.

【0038】両者を比較すると、熱処理によって試料1
の光学的損失が低減されたことがわかる。c軸偏光の光
透過率の測定結果から、波長430nm、473nmお
よび532nmにおける試料長1cmあたりの光学的損
失を計算し、通算の熱処理時間に対してプロットした。
Comparing the two, sample 1 was subjected to heat treatment.
It can be seen that the optical loss of 1 was reduced. The optical loss per 1 cm of the sample length at wavelengths of 430 nm, 473 nm and 532 nm was calculated from the measurement result of the light transmittance of the c-axis polarized light and plotted against the total heat treatment time.

【0039】結果を図5に示す。図5の(a)、(b)
および(c)は、それぞれ波長430nm、473nm
および532nmにおける光学的損失を示している。各
波長とも、熱処理の通算時間が120時間程度になるま
でに光学的損失が大きく減少し、通算時間240時間程
度でほぼ一定の値になっている。
The results are shown in FIG. 5A and 5B
And (c) show wavelengths of 430 nm and 473 nm, respectively.
And optical loss at 532 nm. With respect to each wavelength, the optical loss significantly decreases by the total heat treatment time of about 120 hours, and becomes a substantially constant value at the total heat treatment time of about 240 hours.

【0040】次にa軸偏光、b軸偏光およびc軸偏光
の、波長473nmにおける試料長1cmあたりの光学
的損失を、通算の熱処理時間に対してプロットした。結
果を図6に示す。
Next, the optical loss per a sample length of 1 cm at a wavelength of 473 nm of a-axis polarized light, b-axis polarized light and c-axis polarized light was plotted against the total heat treatment time. Results are shown in FIG.

【0041】a、bおよびcいずれの偏光方向において
も、熱処理によって光学的損失が低減されたことがわか
った。
It was found that the optical loss was reduced by the heat treatment in all the polarization directions of a, b and c.

【0042】[0042]

【実施例2】シングルドメイン化処理 実施例1の試料1を切出したのと同一のKNbO3 単結
晶から試料を切出し、そのc軸方向に、200℃で1K
V/cmの電界を印加し、シングルドメイン化した。こ
の試料を切り分け、試料2、3および4を得た。
[Example 2] Single domain conversion treatment A sample was cut out from the same KNbO 3 single crystal as the sample 1 of Example 1 was cut out, and 1 K at 200 ° C in the c-axis direction.
An electric field of V / cm was applied to form a single domain. This sample was cut into pieces to obtain samples 2, 3 and 4.

【0043】単結晶の作製 試料2、3および4の概略を図3に示す。これらの表面
7および表面8は試料のb軸にほぼ垂直な面(b面)で
あり、鏡面となっているため光透過率測定における光出
入射面として利用した。9はこの光透過率測定の際の光
軸であり、試料のb軸とほぼ平行であった。表面3およ
び4は試料のc軸にほぼ垂直な面(c面)であり、正ま
たは負の表面電荷が発生する。このため、表面3および
4上にカーボンペーストを塗布して導電性膜2を形成し
た。また表面3および4上に形成された導電性膜を、銅
線15によって電気的に短絡した。光軸9に沿う結晶体
の厚みは試料2、3、4ともに約2.8cmであった。
Preparation of Single Crystals Samples 2, 3 and 4 are schematically shown in FIG. These surfaces 7 and 8 are surfaces (b surfaces) substantially perpendicular to the b-axis of the sample, and since they are mirror surfaces, they were used as light emitting / incident surfaces in light transmittance measurement. Reference numeral 9 is an optical axis at the time of measuring the light transmittance, which was substantially parallel to the b axis of the sample. Surfaces 3 and 4 are planes (c-plane) substantially perpendicular to the c-axis of the sample, and positive or negative surface charges are generated. Therefore, carbon paste was applied on the surfaces 3 and 4 to form the conductive film 2. In addition, the conductive films formed on the surfaces 3 and 4 were electrically short-circuited by the copper wire 15. The thickness of the crystal body along the optical axis 9 was about 2.8 cm for each of Samples 2, 3, and 4.

【0044】熱処理 上記のようにして作製した試料2を、1時間かけて20
0℃まで昇温し、この温度で60時間保持した後、1時
間かけて室温まで冷却する工程を5回繰り返して、熱処
理を行った。また試料3および4については昇温温度を
それぞれ180℃および150℃にした以外は試料2の
熱処理と同様に処理をおこなった。
Heat Treatment Sample 2 produced as described above was heated to 20 for 1 hour.
The process of raising the temperature to 0 ° C., maintaining at this temperature for 60 hours, and then cooling to room temperature over 1 hour was repeated 5 times to perform heat treatment. Further, the samples 3 and 4 were treated in the same manner as the heat treatment of the sample 2 except that the temperature rising temperatures were 180 ° C. and 150 ° C., respectively.

【0045】試料2、3および4のすべてについて、工
程1回ごとにc軸偏光の光透過率を測定した。得られた
各試料の光透過率から、波長473nmにおける試料長
1cmあたりの光学的損失を計算し、通算の熱処理時間
に対してプロットした。
With respect to all of Samples 2, 3 and 4, the light transmittance of the c-axis polarized light was measured every one step. The optical loss per 1 cm of sample length at a wavelength of 473 nm was calculated from the obtained light transmittance of each sample and plotted against the total heat treatment time.

【0046】結果を図7に示す。図7において(a)、
(b)および(c)は、それぞれ試料2、3および4の
光学的損失を示す。これらの結果から熱処理の温度が高
いほど、光学的損失が低減されることがわかった。
The results are shown in FIG. In FIG. 7, (a),
(B) and (c) show the optical loss of samples 2, 3 and 4, respectively. From these results, it was found that the higher the heat treatment temperature, the smaller the optical loss.

【0047】[0047]

【実施例3】シングルドメイン化処理 実施例1と同様にして単結晶を作製した。その一部を切
り出して上記のようにしてシングルドメイン化処理を行
った後、再び切り分けて合計6個の試料を作成した。こ
れらを試料5〜10とした。
Example 3 Single Domain Processing Single crystal was prepared in the same manner as in Example 1. A part of the sample was cut out, subjected to the single domain treatment as described above, and then cut again to prepare a total of 6 samples. These were designated as Samples 5-10.

【0048】単結晶の作製 試料5、6および7の概略を図1に示す。図1中の7お
よび8は試料のb軸にほぼ垂直な面(b面)であり、融
液からの単結晶の成長直後すでにこれらの面は鏡面とな
っているため、そのまま光透過率測定における光入射お
よび光出射面として用いた。図1中の9はこの光透過率
測定の際の光軸であり、試料のb軸とほぼ平行にした。
光軸9に沿う結晶体の厚みは、試料5、6および7とも
に約2.8cmであった。試料5、6および7には導電
性膜は形成しなかった。一方、試料8、9および10は
試料2、3および4と同様にして作製し、その概略を図
3に示す。
Preparation of Single Crystals Samples 5, 6 and 7 are schematically shown in FIG. In FIG. 1, 7 and 8 are planes (b-planes) substantially perpendicular to the b-axis of the sample. Since these planes are already mirror surfaces immediately after the growth of the single crystal from the melt, the light transmittance is measured directly. It was used as a light incident surface and a light emitting surface. Reference numeral 9 in FIG. 1 denotes an optical axis at the time of measuring the light transmittance, which is substantially parallel to the b axis of the sample.
The thickness of the crystal along the optical axis 9 was about 2.8 cm in all of Samples 5, 6 and 7. No conductive film was formed on Samples 5, 6 and 7. On the other hand, Samples 8, 9 and 10 were prepared in the same manner as Samples 2, 3 and 4, and the outline thereof is shown in FIG.

【0049】熱処理 この様にして作製した試料5および8を同一のセッター
上に配置し、1時間かけて200℃まで昇温し、この温
度に100時間保持した後、1時間かけて室温まで冷却
した。
Heat Treatment Samples 5 and 8 thus produced were placed on the same setter, heated to 200 ° C. over 1 hour, held at this temperature for 100 hours, and then cooled down to room temperature over 1 hour. did.

【0050】この熱処理の結果、試料5はマルチドメイ
ン化したが、試料8はシングルドメイン状態を維持して
いた。また試料5中に一部残ったシングルドメイン状態
の部分を用いて光透過率を測定した。
As a result of this heat treatment, sample 5 was made multi-domain, but sample 8 maintained the single domain state. In addition, the light transmittance was measured using a part of the single domain state that remained in the sample 5.

【0051】試料8の光透過率測定結果と比較したとこ
ろ、熱処理による光学的損失の低減の効果はほぼ同程度
であった。結果を表1に示す。
As compared with the results of measuring the light transmittance of Sample 8, the effect of reducing the optical loss by the heat treatment was almost the same. The results are shown in Table 1.

【0052】同様に、試料6および9を同一のセッター
上に配置し、1時間かけて180℃まで昇温し、この温
度で100時間保持した後、1時間かけて室温まで冷却
した。
Similarly, Samples 6 and 9 were placed on the same setter, heated to 180 ° C. over 1 hour, held at this temperature for 100 hours, and then cooled down to room temperature over 1 hour.

【0053】この熱処理の結果、試料6はマルチドメイ
ン化したが試料9はシングルドメイン状態を維持してい
た。両試料を比較したところ、熱処理による光学的損失
の低減の効果はほぼ同程度であった。
As a result of this heat treatment, sample 6 was multi-domained but sample 9 maintained the single domain state. When the two samples were compared, the effect of reducing the optical loss due to the heat treatment was about the same.

【0054】結果を表1に示す。さらに、試料7および
10を同一のセッター上に配置し、1時間で150℃ま
で昇温し、この温度に100時間保持した後、1時間か
けて室温まで冷却した。
The results are shown in Table 1. Further, Samples 7 and 10 were placed on the same setter, heated to 150 ° C. in 1 hour, held at this temperature for 100 hours, and then cooled to room temperature over 1 hour.

【0055】この熱処理の結果、試料7はマルチドメイ
ン化したが、試料10はシングルドメイン状態を維持し
ていた。両試料を比較したところ、熱処理による光学的
損失の低減の効果はほぼ同程度であった。
As a result of this heat treatment, the sample 7 was multi-domained, but the sample 10 maintained the single domain state. When the two samples were compared, the effect of reducing the optical loss due to the heat treatment was about the same.

【0056】結果を表1に示す。表1中、〇は熱処理後
もシングルドメイン状態が維持されていることを示し、
×は熱処理によって試料がマルチドメイン化したことを
示す。
The results are shown in Table 1. In Table 1, ◯ indicates that the single domain state is maintained after the heat treatment,
X indicates that the sample was multi-domained by the heat treatment.

【0057】試料表面のうち正および負の表面電荷が発
生する両面に導電性膜を形成してこれらを短絡すること
によって、マルチドメイン化を抑制しながらより高温で
の処理ができることがわかった。
It was found that by forming a conductive film on both surfaces of the sample surface where positive and negative surface charges are generated and short-circuiting them, it is possible to perform processing at a higher temperature while suppressing multi-domain formation.

【0058】また、導電性膜の存在によって、光学的損
失の低減の効果に対して悪影響は見られなかった。導線
のかわりにAl箔を用いて導電性膜間を短絡させた場合
にも、同様なマルチドメイン化抑制の効果が認められ
た。
The presence of the conductive film did not have any adverse effect on the effect of reducing the optical loss. Even when the conductive films were short-circuited by using an Al foil instead of the conductive wire, the similar effect of suppressing the multi-domain was recognized.

【0059】[0059]

【表1】 [Table 1]

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

【図1】シングルドメイン化処理後のKNbO3 単結晶
の概略図である。
FIG. 1 is a schematic view of a KNbO 3 single crystal after a single domain treatment.

【図2】図2(a)は導電性膜形成後のKNbO3 単結
晶の概略図であり、図2(b)は図2(a)中のa−a
面で切断した概略断面図である。
2 (a) is a schematic view of a KNbO 3 single crystal after forming a conductive film, and FIG. 2 (b) is a-a in FIG. 2 (a).
It is a schematic sectional drawing cut | disconnected by the surface.

【図3】実施例1において用いた試料1の概略図であ
る。
3 is a schematic diagram of Sample 1 used in Example 1. FIG.

【図4】KNbO3 単結晶の光透過率スペクトルのデー
タである。
FIG. 4 is data of light transmittance spectrum of KNbO 3 single crystal.

【図5】KNbO3 単結晶の光学的損失と熱処理時間と
の関係を波長別に示す図である。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the optical loss of KNbO 3 single crystal and the heat treatment time for each wavelength.

【図6】波長473nmにおけるKNbO3 単結晶の光
学的損失と熱処理時間との関係を偏光方向別に示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the optical loss of KNbO 3 single crystal at a wavelength of 473 nm and the heat treatment time for each polarization direction.

【図7】波長473nmにおけるKNbO3 単結晶の光
学的損失と熱処理時間との関係を熱処理温度別に示す図
である。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the optical loss of KNbO 3 single crystal at a wavelength of 473 nm and the heat treatment time for each heat treatment temperature.

【符号の説明】 … KNbO3 単結晶 2…導電性膜 3,4…単結晶のc面 15…導線[Explanation of symbols] 1 ... KNbO 3 single crystal 2 ... Conductive film 3, 4 ... Single crystal c-plane 15 ... Conductor wire

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シングルドメイン化処理されたニオブ酸
カリウム単結晶を、斜方晶−正方晶間の相転移温度以下
の温度で熱処理することを特徴とするニオブ酸カリウム
単結晶の製造方法。
1. A method for producing a potassium niobate single crystal, which comprises subjecting a single domain-processed potassium niobate single crystal to a heat treatment at a temperature not higher than a phase transition temperature between an orthorhombic system and a tetragonal system.
【請求項2】 熱処理されるニオブ酸カリウム単結晶上
の正および負の表面電荷が発生する面に導電性膜が設け
られており、この導電性膜が電気的に短絡された状態に
あることを特徴とする請求項1に記載のニオブ酸カリウ
ム単結晶の製造方法。
2. A conductive film is provided on the surface of the potassium niobate single crystal to be heat-treated, where positive and negative surface charges are generated, and the conductive film is electrically short-circuited. The method for producing a potassium niobate single crystal according to claim 1.
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