JPH0656595A - Production of optical fiber made of barium titanate single crystal - Google Patents

Production of optical fiber made of barium titanate single crystal

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JPH0656595A
JPH0656595A JP4216028A JP21602892A JPH0656595A JP H0656595 A JPH0656595 A JP H0656595A JP 4216028 A JP4216028 A JP 4216028A JP 21602892 A JP21602892 A JP 21602892A JP H0656595 A JPH0656595 A JP H0656595A
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JP
Japan
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single crystal
fiber
barium titanate
crystal
raw material
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Application number
JP4216028A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiko Tomomatsu
和彦 友松
Haruo Tominaga
晴夫 冨永
Akito Kurosaka
昭人 黒坂
Shoji Mimura
彰治 味村
Satoru Nakao
知 中尾
Kenichi Kitayama
研一 北山
Fumihiko Ito
文彦 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Fujikura Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide the process for production of a BaTiO3 single crystal of a tetragonal crystal system which can produce the fiber made of the BaTiO3 single crystal of the tetragonal crystal system by preventing the intrusion of impurities therein. CONSTITUTION:A raw material wire 1 having a compsn. composed of Ba-Ti-O is locally melted to obtain a molten part 2 having >=1.01 molar ratio of TiO2/BaO. The fiber of the barium titanate single crystal is then pulled up from this molten part 2 by using a seed crystal 3 consisting of the BaTiO3 single crystal of the tetragonal crystal system and is solidified. The cross-sectional area of the optical fiber of the barium titanate single crystal is <=1mm<2> in such a case. The raw material wire 1 is supplied to the molten part 2 at a speed at which the pulling up and solidifying amt. in the molten part 2 is replenished.

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、光屈折性(フォトリフ
ラクティブ効果)を有し、光コンピュータ等に適用する
のに好適の正方晶系チタン酸バリウム光学単結晶ファイ
バの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a tetragonal barium titanate optical single crystal fiber having a photorefractive property (photorefractive effect) and suitable for application to an optical computer or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術及びその問題点】正方晶系BaTiO3
結晶は大きなフォトリフラクティブ効果を有し、近年、
光コンピューティングなどの種々の分野への応用が盛ん
になってきている。これらの光学分野において、最近フ
ァイバ状のBaTiO3単結晶細線材が応用されはじめ
ている[K. Kitayama, F. Ito, K. Tomomatsu; Optical
fiber Communication Conference Technical Digest W
L8,Page 161 (1992)]。しかしながら、実用上十分なフ
ォトリフラクティブ効果を有する正方晶系のBaTiO
3単結晶ファイバについては、未だに作製されていない
のが現状である。
2. Description of the Related Art Tetragonal BaTiO 3 single crystals have a large photorefractive effect, and in recent years,
Applications to various fields such as optical computing have become popular. In these optical fields, fiber-shaped BaTiO 3 single crystal fine wire has recently been applied [K. Kitayama, F. Ito, K. Tomomatsu; Optical.
fiber Communication Conference Technical Digest W
L8, Page 161 (1992)]. However, tetragonal BaTiO 3 having a practically sufficient photorefractive effect
The current situation is that 3 single crystal fibers have not yet been manufactured.

【0003】良質で大型のBaTiO3単結晶を得る場
合、TSSG法(Top Seeded Solution Growth)法[A.
Linz, V. Belruss and C. S. Nailman; J. Electro. C
hem.Soc. 60C(1965)112]を用いて作製するのが一般的
である。このTSSG法で育成され、加工された角状の
BaTiO3単結晶を切削加工により線材とすることも
可能である[F. Ito, K. Kitayama and O. Nakao; App
l. Phys. Lett.60(1992)793]。しかしながら、この作
製方法においては、横断面積が1mm2以下のファイバ状細
線材を作製することは困難であるという問題点がある。
In order to obtain a good quality and large BaTiO 3 single crystal, the TSSG method (Top Seeded Solution Growth) method [A.
Linz, V. Belruss and CS Nailman; J. Electro. C
hem.Soc. 60C (1965) 112] is generally used. The square BaTiO 3 single crystal grown and processed by the TSSG method can also be cut into a wire rod [F. Ito, K. Kitayama and O. Nakao; App.
l. Phys. Lett. 60 (1992) 793]. However, this manufacturing method has a problem that it is difficult to manufacture a fibrous thin wire having a cross-sectional area of 1 mm 2 or less.

【0004】また、Turnerらは、TSFZ(Traveling Solve
nt Floating Zone)法を使用してTiO2を溶媒(Solven
t)とすることにより、正方晶系のBaTiO3単結晶ロ
ッドの作製に成功している[C. E. Turner, N. H. Maso
n and A. W. Morris; J. Cryst. Growth 56(1982)13
7]。しかしながら、この方法においても横断面積が1mm
2以下のファイバ状細線材を作製することは困難であ
る。更に、Turnerらは溶融帯の形成のためにPt-Rh線を
抵抗線とするヒータを使用しているので、このヒータが
融液と接触しているため、得られるBaTiO3単結晶
ロッドがRh又はPtによって汚染されやすいという問題点
もある。
Turner et al. Also reported that TSFZ (Traveling Solve)
nt 2 is used as a solvent (Solven
t), a tetragonal BaTiO 3 single crystal rod has been successfully prepared [CE Turner, NH Maso
n and AW Morris; J. Cryst. Growth 56 (1982) 13
7]. However, even with this method, the cross-sectional area is 1 mm.
It is difficult to fabricate fine fibrous wire rods of 2 or less. Furthermore, Turner et al. Uses a heater with a Pt-Rh wire as a resistance wire to form a melting zone, and since this heater is in contact with the melt, the resulting BaTiO 3 single crystal rod is Rh. There is also a problem that it is easily polluted by Pt.

【0005】正方晶系のBaTiO3単結晶からなる横
断面積1mm2以下のファイバ状細線材の作製に関しては、
SaifiらがLHPG(Laser Heated Pedestal Growth)法を用
いることにより成功している[M. Saifi, B. Dubois,
E. M. Vogel and F. A. Thiel, J.Mater. Res. 1(1986)
452]。しかしながら、Saifiらの作製法においては、種
結晶にSrTiO3を用いているために、得られるBa
TiO3単結晶ファイバはSrによる汚染が回避できな
いという問題点がある。
Regarding the production of a fibrous thin wire having a cross-sectional area of 1 mm 2 or less, which is made of a tetragonal BaTiO 3 single crystal,
Saifi et al. Have succeeded by using the LHPG (Laser Heated Pedestal Growth) method [M. Saifi, B. Dubois,
EM Vogel and FA Thiel, J. Mater. Res. 1 (1986)
452]. However, in the production method of Saifi et al., Since SrTiO 3 is used for the seed crystal, the Ba
The TiO 3 single crystal fiber has a problem that contamination by Sr cannot be avoided.

【0006】Sr等の特定不純物元素によって汚染され
ることが問題点となる理由について以下に説明する。バ
ルク状のBaTiO3単結晶についてはRytzら又は黒坂
等によって遷移金属元素のドーピング[D. Rytz, B. A.
Wechsler, M. H. Garret, C. C. Nelson and R. N. Sc
hwartz; J. Opt. Soc. Am. B7(1990)2245]又は不活性
雰囲気中での育成(特願平3-289076号)により、BaT
iO3単結晶に酸素欠損などの結晶欠陥が導入され、そ
のフォトリフラクティブ効果が大きくなることが報告さ
れている。従って、特定の不純物元素による汚染度が低
いBaTiO3単結晶ファイバにおいては、これらの技
術を適用することにより、そのフォトリフラクティブ効
果を所望の大きさに設計することが可能になる。
The reason why contamination by a specific impurity element such as Sr becomes a problem will be described below. For bulk BaTiO 3 single crystals, doping of transition metal elements [D. Rytz, BA
Wechsler, MH Garret, CC Nelson and RN Sc
hwartz; J. Opt. Soc. Am. B7 (1990) 2245] or by growing in an inert atmosphere (Japanese Patent Application No. 3-289076).
It has been reported that crystal defects such as oxygen vacancies are introduced into the iO 3 single crystal, and the photorefractive effect thereof is increased. Therefore, in a BaTiO 3 single crystal fiber having a low degree of contamination with a specific impurity element, it is possible to design the photorefractive effect to a desired size by applying these techniques.

【0007】逆に、特定の不純物元素による汚染度が高
い場合には、これらの技術を適用してフォトリフラクテ
ィブ効果を所望の大きさに設計することができなくな
る。以上のことから、現状では、特定の不純物元素に汚
染されていない正方晶BaTiO3単結晶を製造するこ
とが要望されている。
On the contrary, when the degree of contamination by a specific impurity element is high, it is impossible to apply these techniques to design the photorefractive effect to a desired size. From the above, at present, it is desired to produce a tetragonal BaTiO 3 single crystal which is not contaminated with a specific impurity element.

【0008】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、正方晶系のBaTiO3単結晶ファイバを
不純物の混入を防止して製造することができる正方晶系
BaTiO3単結晶の製造方法を提供することを目的と
する。
The present invention was made in view of the above problems, production of tetragonal BaTiO 3 single crystal of BaTiO 3 single crystal fiber tetragonal can be produced by preventing entry of impurities The purpose is to provide a method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係る正方晶系B
aTiO3単結晶ファイバの製造方法は、Ba−Ti−
O組成の原料線材を局部的に溶融させ、TiO2/Ba
Oのモル比が1.01以上である溶融部を得る工程と、
この溶融部から種結晶を使用してチタン酸バリウム単結
晶ファイバを引き上げ凝固させる工程と、前記溶融部に
おける引き上げ凝固量を補充する速度で前記原料線材を
前記溶融部に供給することを特徴とする。
Means for Solving the Problems Tetragonal system B according to the present invention
The manufacturing method of the aTiO 3 single crystal fiber is Ba-Ti-
The raw material wire rod of O composition is locally melted and TiO 2 / Ba
A step of obtaining a molten part having a molar ratio of O of 1.01 or more,
A step of pulling up and solidifying the barium titanate single crystal fiber by using a seed crystal from the melting part, and supplying the raw material wire rod to the melting part at a rate of supplementing the amount of pulling and solidifying in the melting part .

【0010】[0010]

【作用】本発明においては、原料線材にレーザー光又は
赤外光等を集光させて、Ba−Ti−O組成の原料線材
を局部的に溶融させ、この溶融部の上端から種結晶を使
用して単結晶を引き上げ、凝固させることによって、B
aTiO3光学単結晶を得る。このように、原料線材を
局部的に加熱することによって得られる微小な溶融部か
ら結晶を育成するため、ファイバ状の小径の細線材を得
ることができる。また、この引き上げ凝固量を補充する
量の原料線材を前記溶融部に補給するため、溶融部の融
液量は常に一定に保持され、連続的にファイバ状細線材
を製造することができる。
In the present invention, the raw material wire rod having a Ba—Ti—O composition is locally melted by condensing laser light or infrared light onto the raw material wire rod, and a seed crystal is used from the upper end of the melted portion. And pulling the single crystal to solidify
An aTiO 3 optical single crystal is obtained. As described above, since the crystal is grown from the minute molten portion obtained by locally heating the raw material wire rod, it is possible to obtain a fiber-shaped thin wire rod having a small diameter. Further, since the raw material wire material of the amount for replenishing the amount of pull-up and solidification is supplied to the melting portion, the amount of melt in the melting portion is always kept constant, and the fiber thin wire material can be continuously manufactured.

【0011】なお、本発明において、溶融部を形成する
ための加熱手段としてレーザー光及び赤外光を使用する
のは、加熱源と融液とを非接触とすることによって、溶
融部への汚染を防ぐためである。
In the present invention, laser light and infrared light are used as the heating means for forming the melted portion because the heat source and the melt are not in contact with each other to contaminate the melted portion. This is to prevent

【0012】また、本発明方法においては、溶融部の組
成をTiO2/BaOのモル比が1.01以上(TiO2
が50モル%を超えるもの)になるようにする。図2
は、BaO−TiO2系の平衡状態図(Raseらの報告に
よる)を示す。BaTiO3は5〜10℃以下で斜方
晶、130℃以下で正方晶、1460℃以下で立方晶、
1460℃以上で六方晶の結晶構造を持つ。そして、B
aTiO3は正方晶においてのみ優れたフォトリフラク
ティブ効果を示す。
Further, in the method of the present invention, the composition of the melted portion is such that the molar ratio of TiO 2 / BaO is 1.01 or more (TiO 2
Is more than 50 mol%). Figure 2
Shows an equilibrium phase diagram of BaO-TiO 2 system (reported by Rase et al.). BaTiO 3 is orthorhombic at 5 to 10 ° C. or lower, tetragonal at 130 ° C. or lower, and cubic at 1460 ° C. or lower,
It has a hexagonal crystal structure at 1460 ° C or higher. And B
aTiO 3 exhibits an excellent photorefractive effect only in the tetragonal system.

【0013】この場合に、前記図2からわかるように、
BaO/TiO2のモル比が1.0(TiO2が50モル
%)である融液から凝固によって単結晶を晶出させる
と、六方晶の結晶が晶出してしまう[D. E. Rase amd
R. Roy:J. Am. Ceram. Soc. 38(1955)110]。この六方
晶の結晶は、1460℃においても結晶変態を起こさ
ず、室温まで降温しても正方晶の単結晶は得られない。
In this case, as can be seen from FIG.
When a single crystal is crystallized from a melt having a BaO / TiO 2 molar ratio of 1.0 (TiO 2 is 50 mol%), a hexagonal crystal is crystallized [DE Rase amd
R. Roy: J. Am. Ceram. Soc. 38 (1955) 110]. This hexagonal crystal does not undergo crystal transformation even at 1460 ° C., and a tetragonal single crystal cannot be obtained even when the temperature is lowered to room temperature.

【0014】立方晶と正方晶との間の変動は可逆的であ
り、130℃近傍のキューリー点温度以上で立方晶であ
るBaTiO3は、そのキューリー点温度以下では正方
晶となる。従って、光学用途としてのBaTiO3単結
晶は正方晶であることが必要であり、この正方晶の単結
晶を製造するためには、六方晶の単結晶を晶出させず
に、立方晶の単結晶を融液から直接晶出させることが必
要である。
The variation between cubic and tetragonal is reversible, and BaTiO 3 which is cubic above the Curie point temperature around 130 ° C. becomes tetragonal below the Curie point temperature. Therefore, the BaTiO 3 single crystal for optical use needs to be a tetragonal crystal, and in order to produce this tetragonal single crystal, a hexagonal single crystal is not crystallized but a cubic single crystal is produced. It is necessary to crystallize the crystals directly from the melt.

【0015】バルク形状のBaTiO3単結晶は以下に
述べるTSSG法により主として製造される。TSSG
法は、CZ(Chochralski)法と同様に、引き上げによる
結晶育成法の一つであり、所望の単結晶がその組成と同
一の組成の一致組成融液(Congruent Melt)から育成で
きず、しかもその融点が高い場合は、所望の単結晶組成
と異なる組成の融液に種結晶を浸漬し、その融液の組成
の溶質成分濃度を徐々に低下させることにより、種結晶
に所望組成の単結晶を晶出させ、成長させるものであ
る。
The bulk BaTiO 3 single crystal is mainly produced by the TSSG method described below. TSSG
Like the CZ (Chochralski) method, this method is one of the crystal growth methods by pulling up, and a desired single crystal cannot be grown from a congruent composition melt (Congruent Melt) having the same composition as that of the desired single crystal, and If the melting point is high, the seed crystal is immersed in a melt having a composition different from the desired single crystal composition, and the concentration of solute components in the composition of the melt is gradually reduced to form a single crystal having the desired composition in the seed crystal. It is crystallized and grown.

【0016】そこで、本願発明者らは、融液におけるT
iO2/BaOのモル比を変えることにより、結晶の晶
出温度を制御でき、正方晶系のBaTiO3単結晶を育
成できることに着目し、前述の方法における溶融部の組
成を種々変化させて単結晶ファイバの育成を試みた。そ
の結果、溶融部の組成がTiO2/BaOのモル比で
1.01以上であれば、正方晶系のBaTiO3単結晶
ファイバが晶出することを見いだした。そこで、本発明
においては、このTiO2/BaOのモル比を1.01
以上に設定する。
Therefore, the inventors of the present invention have T
Focusing on the fact that the crystallization temperature of the crystal can be controlled and the tetragonal BaTiO 3 single crystal can be grown by changing the molar ratio of iO 2 / BaO, the composition of the melted portion in the above-mentioned method is variously changed to obtain a single crystal. An attempt was made to grow a crystal fiber. As a result, it was found that a tetragonal BaTiO 3 single crystal fiber was crystallized when the composition of the melted portion was 1.01 or more in terms of the molar ratio of TiO 2 / BaO. Therefore, in the present invention, the molar ratio of TiO 2 / BaO is 1.01.
Set above.

【0017】本発明方法においては、六方晶のBaTi
3単結晶の晶出を防止するため、種結晶として正方晶
系のBaTiO3単結晶を使用することが望ましい。こ
の場合、種結晶もBa−Ti−O組成であるから不純物
元素による汚染を回避することができる。
In the method of the present invention, hexagonal BaTi is used.
In order to prevent crystallization of O 3 single crystal, it is desirable to use tetragonal BaTiO 3 single crystal as a seed crystal. In this case, since the seed crystal also has a Ba-Ti-O composition, it is possible to avoid contamination by the impurity element.

【0018】更に、本発明方法においては、溶融部を原
料線材の先端に形成し、その形状は融液の表面張力によ
り保持される。また、ファイバーの径のばらつきは、溶
融部形状に大きく依存する。このため、線径が太いファ
イバーを製造せんとすると、溶融部全体を大きくする必
要が生じ、溶融部を大きくすると、その形状を良好な状
態に保持することが困難になり、育成されたファイバに
おいては、線径のばらつきが大きくなる。本願発明者ら
はBaTiO3単結晶について、この溶融部の大きさと
線径のばらつきとの関係を種々の実験により求めた結
果、ファイバの横断面積が1mm2以下の場合に、ファイバ
の線径のばらつきを光学用途として十分な範囲に低減す
ることができた。従って、本発明における単結晶ファイ
バの横断面積は1mm2以下であることが好ましい。
Further, in the method of the present invention, the melting portion is formed at the tip of the raw material wire, and its shape is maintained by the surface tension of the melt. Further, the variation in fiber diameter greatly depends on the shape of the fusion zone. Therefore, when trying to produce a fiber with a large wire diameter, it is necessary to enlarge the entire fusion zone, and if the fusion zone is enlarged, it becomes difficult to maintain its shape in a good state, and in the grown fiber Has a large variation in wire diameter. The inventors of the present invention obtained the relationship between the size of the fused part and the variation in the wire diameter of the BaTiO 3 single crystal by various experiments, and as a result, when the cross-sectional area of the fiber was 1 mm 2 or less, the wire diameter of the fiber was The variation could be reduced to a range sufficient for optical applications. Therefore, the cross-sectional area of the single crystal fiber in the present invention is preferably 1 mm 2 or less.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の実施例について、その比較例
と比較して具体的に説明する。
EXAMPLES Examples of the present invention will be specifically described below in comparison with comparative examples.

【0020】図1は本発明の実施例方法における単結晶
ファイバの育成部分を示す。図1(a)に示すように、
原料線材1をその先端部を上方に向け、垂直に配置す
る。そして、この原料線材1の先端にレーザ光線を照射
して加熱し、この部分を局部的に溶融させる。これによ
り、原料線材1の先端に溶融部2が形成される。
FIG. 1 shows a growing portion of a single crystal fiber in the method of the embodiment of the present invention. As shown in FIG.
The raw material wire rod 1 is arranged vertically with its tip end facing upward. Then, the tip of the raw material wire rod 1 is irradiated with a laser beam to be heated to locally melt this portion. As a result, the fusion zone 2 is formed at the tip of the raw material wire rod 1.

【0021】その後、図1(b)に示すように、種結晶
3を下降させ、種結晶3の下端を溶融部に浸漬する。次
いで、ピンチロール(図示せず)により種結晶3を所定
の速度で上方に移動させると、種結晶3に溶融部2の融
液の一部が引き上げられ、この引き上げられた部分が凝
固して単結晶が成長する。
Thereafter, as shown in FIG. 1 (b), the seed crystal 3 is lowered, and the lower end of the seed crystal 3 is immersed in the molten portion. Next, when the seed crystal 3 is moved upward at a predetermined speed by a pinch roll (not shown), a part of the melt of the melting part 2 is pulled up by the seed crystal 3 and the pulled up portion is solidified. Single crystal grows.

【0022】一方、原料線材1も種結晶3の引き上げに
連動して上昇させる。これにより、溶融部2に原料線材
1が連続的に供給され、レーザ光による照射を受けて加
熱され、溶融する。このようにして、単結晶の引き上げ
にともなう溶融部の融液の減少量が補給され、溶融部2
の液面は常に一定に保持される。従って、単結晶ファイ
バは連続して成長する。
On the other hand, the raw material wire 1 is also raised in association with the pulling of the seed crystal 3. As a result, the raw material wire rod 1 is continuously supplied to the melting portion 2 and is irradiated with laser light to be heated and melted. In this way, the reduced amount of the melt in the melting portion accompanying the pulling of the single crystal is replenished, and the melting portion 2
The liquid surface of is always kept constant. Therefore, the single crystal fiber grows continuously.

【0023】次に、上述の本実施例方法により、前述の
本発明にて規定した条件で正方晶BaTiO3を製造し
た場合と、この規定条件から外れる条件で製造した場合
とで、その特性等を比較した結果について説明する。
Next, according to the above-mentioned method of this embodiment, characteristics of tetragonal BaTiO 3 produced under the conditions specified in the present invention and conditions deviating from the specified conditions are shown. The result of comparison will be described.

【0024】実施例1 本例では、BaCO3粉末及びTiO2粉末を、Ti/B
a=1.85のモル比になるように混合した粉末を、成
形し、焼結させて線径が1.5mmの原料線材を得た。
そして、この原料線材の上端部分に、CO2レーザ光を
集光させて溶融部を形成した。その後、種結晶として、
1辺の長さが0.5mmの正方形の断面をもつ5mm長
の正方晶(室温状態)のBaTiO3単結晶を用い、こ
れを溶融部に降下して浸漬した後、2mm/分の速度で
種結晶を上昇させ、直径が0.5mmの単結晶ファイバ
を育成した。
Example 1 In this example, BaCO 3 powder and TiO 2 powder were mixed with Ti / B.
The powder mixed so as to have a molar ratio of a = 1.85 was molded and sintered to obtain a raw material wire rod having a wire diameter of 1.5 mm.
Then, a CO 2 laser beam was focused on the upper end portion of this raw material wire rod to form a fused portion. After that, as a seed crystal,
A 5 mm long tetragonal (room temperature) BaTiO 3 single crystal having a square cross section with a side length of 0.5 mm was used. The seed crystal was raised to grow a single crystal fiber having a diameter of 0.5 mm.

【0025】実施例2 原料線材の線径を3mm、育成したファイバの平均線径
を1mmとしたこと以外は実施例1と同じ方法で単結晶
ファイバを育成した。
Example 2 A single crystal fiber was grown in the same manner as in Example 1 except that the raw material wire rod had a wire diameter of 3 mm and the grown fiber had an average wire diameter of 1 mm.

【0026】実施例3 溶融部をハロゲンランプから発せられた赤外線を集光さ
せることにより形成した。その他の条件は実施例1と同
様にしてファイバーを育成した。
Example 3 A fusion zone was formed by condensing infrared rays emitted from a halogen lamp. Other conditions were the same as in Example 1 to grow fibers.

【0027】実施例4 原料線材の組成をTi/Ba=1.01としたこと以外
は実施例1と同じ方法で単結晶ファイバを育成した。
Example 4 A single crystal fiber was grown in the same manner as in Example 1 except that the composition of the raw material wire rod was Ti / Ba = 1.01.

【0028】比較例1 種結晶として、1辺が0.5mmの正方形断面をもつ5
mm長の六方晶のBaTiO3単結晶を使用したこと以
外は、実施例1と同じ方法で単結晶ファイバを作製し
た。
Comparative Example 1 As a seed crystal, 5 having a square cross section of 0.5 mm on each side.
A single crystal fiber was produced in the same manner as in Example 1 except that a hexagonal BaTiO 3 single crystal having a length of mm was used.

【0029】比較例2 BaCO3粉末及びTiO2粉末を、Ti/Ba=1.0
0のモル比で混合した粉末を成形し、焼結させて、線径
が1mmの原料線材を得、この原料線材を使用したこと
以外は実施例1と同様の方法で単結晶ファイバを作製し
た。
Comparative Example 2 BaCO 3 powder and TiO 2 powder were mixed with Ti / Ba = 1.0.
A powder mixed with a molar ratio of 0 was molded and sintered to obtain a raw material wire rod having a wire diameter of 1 mm, and a single crystal fiber was produced by the same method as in Example 1 except that this raw material wire rod was used. .

【0030】比較例3 線径が5mmの原料線材から、1辺長が2mmで長さが5mmの
正方晶系BaTiO3単結晶を種結晶として使用して単
結晶を育成した。その他の条件は、実施例1と同じ方法
によって、平均線径2mmφの単結晶ファイバを作製し
た。
Comparative Example 3 A single crystal was grown from a raw material wire having a wire diameter of 5 mm using a tetragonal BaTiO 3 single crystal having a side length of 2 mm and a length of 5 mm as a seed crystal. Other conditions were the same as in Example 1 to produce a single crystal fiber having an average wire diameter of 2 mmφ.

【0031】実施例及び比較例で作製された単結晶ファ
イバについて、粉末X線回折によって確認された結晶構
造並びに50mmの長さの間でファイバ径の最小値及び最大
値を下記表1に示す。
Regarding the single crystal fibers produced in the examples and the comparative examples, the crystal structure confirmed by powder X-ray diffraction and the minimum and maximum values of the fiber diameter within the length of 50 mm are shown in Table 1 below.

【0032】[0032]

【表1】 [Table 1]

【0033】実施例1乃至4には正方晶系のBaTiO
3単結晶ファイバが育成され、その線径のばらつきも長
さ50mmにおいて0.03〜0.08mmと小さく、十分に線径の均
一なファイバが得られた。これに対し、比較例1及び比
較例2では、ファイバの線径は実施例1,2と同様十分
に均一であったものの、得られたファイバの結晶構造は
六方晶であった。また、比較例3は結晶構造が正方晶系
であるものの、線径が2mmのファイバを得ようとしたと
ころ、育成後のファイバの線径は最小で1.64mm、最大で
2.31mmとばらつきが大きかった。
In Examples 1 to 4, tetragonal BaTiO 3 was used.
Three single crystal fibers were grown, and the variation in the wire diameter was as small as 0.03 to 0.08 mm at a length of 50 mm, and fibers with a sufficiently uniform wire diameter were obtained. On the other hand, in Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the fiber diameter was sufficiently uniform as in Examples 1 and 2, but the crystal structure of the obtained fiber was hexagonal. Further, in Comparative Example 3, although the crystal structure was tetragonal, an attempt was made to obtain a fiber having a wire diameter of 2 mm. The fiber diameter after growth was 1.64 mm at the minimum and at the maximum.
There was a large variation of 2.31 mm.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように、本発明方法によれ
ば、ファイバ状の単結晶を製造することが可能であり、
種結晶として正方晶系のBaTiO3単結晶を用い、溶
融部の組成をTiO2/BaOのモル比で1.01以上とす
ることにより、フォトリフラクティブ効果が優れた正方
晶系のBaTiO3単結晶ファイバを確実に作製するこ
とができる。また、本方法では種結晶としてBaTiO
3を使用し、原料線材としてBa−Ti−O組成のもの
を使用し、更に溶融部の形成をレーザー光又は赤外光の
集光による非接触の方法により行っているため、作製過
程での不純物の混入を防止することができ、フォトリフ
ラクティブ効果をもたらす微量不純物の制御が容易であ
り、フォトリフラクティブ効果が優れたBaTiO3
学単結晶ファイバを得ることができる。このため、本発
明は光コンピューティング等の分野に多大の貢献をな
す。
As described above, according to the method of the present invention, it is possible to produce a fiber-shaped single crystal,
A tetragonal BaTiO 3 single crystal fiber having an excellent photorefractive effect is obtained by using a tetragonal BaTiO 3 single crystal as a seed crystal and setting the composition of the melted portion at a molar ratio of TiO 2 / BaO of 1.01 or more. It can be reliably manufactured. Further, in this method, BaTiO 3 is used as a seed crystal.
3 is used, a raw material wire having a composition of Ba-Ti-O is used, and a fused part is formed by a non-contact method by condensing laser light or infrared light. It is possible to prevent impurities from being mixed in, it is easy to control trace impurities that bring about a photorefractive effect, and it is possible to obtain a BaTiO 3 optical single crystal fiber having an excellent photorefractive effect. Therefore, the present invention makes a great contribution to the field of optical computing and the like.

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

【図1】本発明の実施例方法を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment method of the present invention.

【図2】BaO−TiO2系の状態図である。FIG. 2 is a phase diagram of a BaO—TiO 2 system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1;原料線材 2;溶融部 3;種結晶 1; Raw material wire 2; Melting part 3; Seed crystal

フロントページの続き (72)発明者 黒坂 昭人 東京都江東区木場1丁目5番1号 藤倉電 線株式会社内 (72)発明者 味村 彰治 東京都江東区木場1丁目5番1号 藤倉電 線株式会社内 (72)発明者 中尾 知 東京都江東区木場1丁目5番1号 藤倉電 線株式会社内 (72)発明者 北山 研一 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 伊藤 文彦 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内Front page continuation (72) Inventor Akito Kurosaka 1-5-1 Kiba, Koto-ku, Tokyo Fujikura Densen Co., Ltd. (72) Inventor Shoji Ajimura 1-1-5 Kiba, Koto-ku, Tokyo Fujikura Den Line Co., Ltd. (72) Inventor Satoshi Nakao 1-5-1, Kiba, Koto-ku, Tokyo Fujikura Electric Line Co., Ltd. (72) Inventor Kenichi Kitayama 1-6, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Japan Telegraph and Telephone Incorporated (72) Inventor Fumihiko Ito 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Ba−Ti−O組成の原料線材を局部的
に溶融させ、TiO2/BaOのモル比が1.01以上
である溶融部を得る工程と、この溶融部から種結晶を使
用してチタン酸バリウム単結晶ファイバを引き上げ凝固
させる工程と、前記溶融部における引き上げ凝固量を補
充する速度で前記原料線材を前記溶融部に供給すること
を特徴とするチタン酸バリウム光学単結晶ファイバの製
造方法。
1. A step of locally melting a raw material wire rod having a Ba—Ti—O composition to obtain a melted part having a TiO 2 / BaO molar ratio of 1.01 or more, and using a seed crystal from the melted part. A step of pulling and solidifying the barium titanate single crystal fiber, and a barium titanate optical single crystal fiber characterized in that the raw material wire is supplied to the melting portion at a rate of supplementing the amount of pulling and solidifying in the melting portion. Production method.
【請求項2】 前記種結晶は、正方晶系BaTiO3
結晶であることを特徴とする請求項1に記載のチタン酸
バリウム光学単結晶ファイバの製造方法。
2. The method for producing a barium titanate optical single crystal fiber according to claim 1, wherein the seed crystal is a tetragonal BaTiO 3 single crystal.
【請求項3】 前記チタン酸バリウム光学単結晶ファイ
バの横断面積は、1mm2以下であることを特徴とする請
求項1又は2に記載のチタン酸バリウム光学単結晶ファ
イバの製造方法。
3. The method for producing a barium titanate optical single crystal fiber according to claim 1, wherein a cross-sectional area of the barium titanate optical single crystal fiber is 1 mm 2 or less.
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