JPH0789798A - 光学素子用スカンジウム添加ニオブ酸リチウム単結晶 - Google Patents
光学素子用スカンジウム添加ニオブ酸リチウム単結晶Info
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- JPH0789798A JPH0789798A JP26155693A JP26155693A JPH0789798A JP H0789798 A JPH0789798 A JP H0789798A JP 26155693 A JP26155693 A JP 26155693A JP 26155693 A JP26155693 A JP 26155693A JP H0789798 A JPH0789798 A JP H0789798A
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ニオブ酸リチウムが光学用単結晶材料として
応用される際に障害となる光誘起屈折率変化(光損傷)を
抑え、非線形光学材料又は電気光学材料として優れた光
学素子用ニオブ酸リチウムを提供する。 【構成】 この単結晶は、ニオブ酸リチウムに酸化スカ
ンジウム(Ｓc2Ｏ3)が０.０５〜０.５重量％添加されて
いることを特徴とする耐光損傷性に優れた光学素子用ニ
オブ酸リチウム単結晶である。引き上げ法、ブリッジマ
ン法又はフローティングゾーン法などの方法によって育
成される。レーザー光を利用した光情報処理、光加工技
術、光化学反応技術、光計測制御等の分野で利用する単
結晶材料に適している。
応用される際に障害となる光誘起屈折率変化(光損傷)を
抑え、非線形光学材料又は電気光学材料として優れた光
学素子用ニオブ酸リチウムを提供する。 【構成】 この単結晶は、ニオブ酸リチウムに酸化スカ
ンジウム(Ｓc2Ｏ3)が０.０５〜０.５重量％添加されて
いることを特徴とする耐光損傷性に優れた光学素子用ニ
オブ酸リチウム単結晶である。引き上げ法、ブリッジマ
ン法又はフローティングゾーン法などの方法によって育
成される。レーザー光を利用した光情報処理、光加工技
術、光化学反応技術、光計測制御等の分野で利用する単
結晶材料に適している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザー光を利用した
光情報処理、光加工技術、光化学反応技術、光計測制御
等の分野で利用する単結晶材料に関するものであり、よ
り詳しくは、スカンジウム成分を添加することにより光
誘起屈折率変化を制御、すなわち耐光損傷性を向上させ
た光学素子用ニオブ酸リチウム結晶に関する。
光情報処理、光加工技術、光化学反応技術、光計測制御
等の分野で利用する単結晶材料に関するものであり、よ
り詳しくは、スカンジウム成分を添加することにより光
誘起屈折率変化を制御、すなわち耐光損傷性を向上させ
た光学素子用ニオブ酸リチウム結晶に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ニオブ
酸リチウム単結晶を光学材料として応用する場合、強い
レーザー光を当てると光誘起屈折率変化(通称、光損傷
と呼んでいる)が現れ、高調波発生素子、光変調素子又
は電気光学用回路素子として使用する障害となってい
る。
酸リチウム単結晶を光学材料として応用する場合、強い
レーザー光を当てると光誘起屈折率変化(通称、光損傷
と呼んでいる)が現れ、高調波発生素子、光変調素子又
は電気光学用回路素子として使用する障害となってい
る。
【０００３】従来、ニオブ酸リチウムにＭgＯやＺnＯを
添加して光誘起屈折率変化(光損傷)を起こさない結晶が
利用されているが、ニオブ酸リチウム１モルに対してＭ
gＯでは０.０５モル、またＺnＯでは０.０９モルと高濃
度に添加しなくてはならず、高品質の単結晶育成には多
くの課題があった。
添加して光誘起屈折率変化(光損傷)を起こさない結晶が
利用されているが、ニオブ酸リチウム１モルに対してＭ
gＯでは０.０５モル、またＺnＯでは０.０９モルと高濃
度に添加しなくてはならず、高品質の単結晶育成には多
くの課題があった。
【０００４】また、光学素子としてニオブ酸リチウム結
晶に耐光損傷性のある導波路を形成する際にも、ＭgＯ
添加では屈折率が低くなるために導波路は形成されず、
ＭgＯを添加した結晶にＴiやプロトンを拡散させて導波
路を形成していた。しかし、Ｔi拡散では光透過率、耐
光損傷性を低下させ、また、プロトン拡散ではニオブ酸
リチウム結晶の非線形光学効果を低下させ、本来の特性
を発揮させる上で問題があった。
晶に耐光損傷性のある導波路を形成する際にも、ＭgＯ
添加では屈折率が低くなるために導波路は形成されず、
ＭgＯを添加した結晶にＴiやプロトンを拡散させて導波
路を形成していた。しかし、Ｔi拡散では光透過率、耐
光損傷性を低下させ、また、プロトン拡散ではニオブ酸
リチウム結晶の非線形光学効果を低下させ、本来の特性
を発揮させる上で問題があった。
【０００５】本発明は、ニオブ酸リチウムが光学用単結
晶材料として応用される際に障害となる光誘起屈折率変
化(光損傷)を抑え、非線形光学材料又は電気光学材料と
して優れた光学素子用ニオブ酸リチウムを提供すること
を目的とするものである。
晶材料として応用される際に障害となる光誘起屈折率変
化(光損傷)を抑え、非線形光学材料又は電気光学材料と
して優れた光学素子用ニオブ酸リチウムを提供すること
を目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成すべく鋭意研究の結果、酸化スカンジウムを添加
したニオブ酸リチウムが無添加のものに較べて著しく耐
光損傷性が向上すること、また酸化マグネシウムではニ
オブ酸リチウム１モルに対して０.０５モル、酸化亜鉛
では０.０９モル添加して耐光損傷性を向上させるのに
対し、酸化スカンジウムでは、それらよりもわずかの量
を添加することにより同等の効果を示すことを知見し、
ここに本発明をなしたものである。
を達成すべく鋭意研究の結果、酸化スカンジウムを添加
したニオブ酸リチウムが無添加のものに較べて著しく耐
光損傷性が向上すること、また酸化マグネシウムではニ
オブ酸リチウム１モルに対して０.０５モル、酸化亜鉛
では０.０９モル添加して耐光損傷性を向上させるのに
対し、酸化スカンジウムでは、それらよりもわずかの量
を添加することにより同等の効果を示すことを知見し、
ここに本発明をなしたものである。
【０００７】すなわち、本発明は、ニオブ酸リチウムに
酸化スカンジウム(Ｓc2Ｏ3)が０.０５〜０.５重量％添
加されていることを特徴とする耐光損傷性に優れた光学
素子用ニオブ酸リチウム単結晶を要旨としている。
酸化スカンジウム(Ｓc2Ｏ3)が０.０５〜０.５重量％添
加されていることを特徴とする耐光損傷性に優れた光学
素子用ニオブ酸リチウム単結晶を要旨としている。
【０００８】
【作用】以下に本発明を更に詳細に説明する。
【０００９】本発明のニオブ酸リチウム単結晶は、引上
げ法、ブリッジマン法、フローティングゾーン法などの
方法により、ニオブ酸リチウム融液に０.０５〜０.５重
量％の範囲でＳc2Ｏ3を加えて育成される。
げ法、ブリッジマン法、フローティングゾーン法などの
方法により、ニオブ酸リチウム融液に０.０５〜０.５重
量％の範囲でＳc2Ｏ3を加えて育成される。
【００１０】得られるニオブ酸リチウム単結晶の酸化ス
カンジウムの濃度が０.０５重量％未満では、酸化スカ
ンジウムの添加効果が全く現われないので好ましくな
い。また、０.５重量％を超えると、酸化スカンジウム
の原料が高価なためコスト高となり、組成変動も現われ
るので、実用上好ましくない。
カンジウムの濃度が０.０５重量％未満では、酸化スカ
ンジウムの添加効果が全く現われないので好ましくな
い。また、０.５重量％を超えると、酸化スカンジウム
の原料が高価なためコスト高となり、組成変動も現われ
るので、実用上好ましくない。
【００１１】なお、単結晶は従来と同様の条件で育成で
きるが、高純度(純度９９.９９％以上)の原料を使用
し、また結晶の育成速度は毎時１mm以下に抑えることが
好ましい。ニオブ酸リチウム結晶中に取り込まれるＳc2
Ｏ3成分濃度は、融液中に添加する濃度とほぼ同程度と
なる。
きるが、高純度(純度９９.９９％以上)の原料を使用
し、また結晶の育成速度は毎時１mm以下に抑えることが
好ましい。ニオブ酸リチウム結晶中に取り込まれるＳc2
Ｏ3成分濃度は、融液中に添加する濃度とほぼ同程度と
なる。
【００１２】本発明のスカンジウム添加ニオブ酸リチウ
ム単結晶は、ＭgＯやＺnＯよりもはるかに少量のＳc2Ｏ
3を添加しただけで、レーザー光を照射しても屈折率変
化(光損傷)を軽減することができる。この特性を利用す
ることにより、結晶の非線形光学効果から安定して高調
波を発振させることが可能である。
ム単結晶は、ＭgＯやＺnＯよりもはるかに少量のＳc2Ｏ
3を添加しただけで、レーザー光を照射しても屈折率変
化(光損傷)を軽減することができる。この特性を利用す
ることにより、結晶の非線形光学効果から安定して高調
波を発振させることが可能である。
【００１３】また、ＭgＯを添加したニオブ酸リチウム
単結晶は、無添加のニオブ酸リチウム単結晶よりも屈折
率が低くなるのに対し、Ｓc2Ｏ3を添加した場合には化
学量論組成のニオブ酸リチウム単結晶よりも屈折率が高
くなる。したがって、化学量論組成ニオブ酸リチウム単
結晶基板に、Ｓc2Ｏ3成分を拡散させて光損傷を起こさ
ない導波路を形成することが可能である。これらのこと
から、光誘起屈折率変化を抑えたスカンジウム添加ニオ
ブ酸リチウム単結晶は光応用技術に広く活用され得る。
単結晶は、無添加のニオブ酸リチウム単結晶よりも屈折
率が低くなるのに対し、Ｓc2Ｏ3を添加した場合には化
学量論組成のニオブ酸リチウム単結晶よりも屈折率が高
くなる。したがって、化学量論組成ニオブ酸リチウム単
結晶基板に、Ｓc2Ｏ3成分を拡散させて光損傷を起こさ
ない導波路を形成することが可能である。これらのこと
から、光誘起屈折率変化を抑えたスカンジウム添加ニオ
ブ酸リチウム単結晶は光応用技術に広く活用され得る。
【００１４】また、Ｓc2Ｏ3添加量が少量であるので、
従来より高品質の単結晶を容易に育成できる。
従来より高品質の単結晶を容易に育成できる。
【００１５】次に本発明の実施例を示す。
【００１６】市販の高純度Ｌi2ＣＯ3、Ｎｂ2Ｏ5(それぞ
れ純度９９.９９９％)とＳc2Ｏ3(純度９９.９９％)粉末
をＬi2ＣＯ3を４８.５モル％、Ｎｂ2Ｏ5を５１.５モル
％で混合した原料に、この原料に対しＳc2Ｏ3を０.４重
量％の割合で添加し、１ton／cm2の静水圧で棒状にラバ
ースプレー成形し、約１０５０℃の酸素中で焼結し原料
棒を作成した。
れ純度９９.９９９％)とＳc2Ｏ3(純度９９.９９％)粉末
をＬi2ＣＯ3を４８.５モル％、Ｎｂ2Ｏ5を５１.５モル
％で混合した原料に、この原料に対しＳc2Ｏ3を０.４重
量％の割合で添加し、１ton／cm2の静水圧で棒状にラバ
ースプレー成形し、約１０５０℃の酸素中で焼結し原料
棒を作成した。
【００１７】次に、得られた原料棒と、予め用意したニ
オブ酸リチウム種結晶を回転楕円鏡を用いた集光式フロ
ーティングゾーン法単結晶育成装置に装填した。雰囲気
ガスとして窒素ガスを毎分２リットルの割合で流しなが
ら、ランプ出力を上げ加熱し、原料棒の下端が融解した
ところで種結晶と接合させ、安定した溶融帯を形成した
ところで、フローティングゾーン法の常法に従って高結
晶育成操作を行った。育成条件は、原料棒及び種結晶の
回転速度が逆方向にそれぞれ３０回／分、結晶成長速度
は１mm／時であった。育成が終了してからは、雰囲気ガ
スとしての窒素ガスを酸素ガスに換え、徐冷し無色透明
な結晶体を得た。
オブ酸リチウム種結晶を回転楕円鏡を用いた集光式フロ
ーティングゾーン法単結晶育成装置に装填した。雰囲気
ガスとして窒素ガスを毎分２リットルの割合で流しなが
ら、ランプ出力を上げ加熱し、原料棒の下端が融解した
ところで種結晶と接合させ、安定した溶融帯を形成した
ところで、フローティングゾーン法の常法に従って高結
晶育成操作を行った。育成条件は、原料棒及び種結晶の
回転速度が逆方向にそれぞれ３０回／分、結晶成長速度
は１mm／時であった。育成が終了してからは、雰囲気ガ
スとしての窒素ガスを酸素ガスに換え、徐冷し無色透明
な結晶体を得た。
【００１８】育成されたスカンジウムを含んだニオブ酸
リチウム結晶は、化学分析により、単結晶中にもＳc2Ｏ
3成分が約０.４重量％含まれていることを確認した。単
分域化処理を施した試料片を評価したところ、光学的に
は短波長側の吸収端が無添加の市販ニオブ酸リチウム結
晶よりも短波長側にシフトしており、より透過率の高い
ことが確認された。また波長４８８nmのアルゴンレーザ
ーを試料結晶のＣ軸方位に垂直方向で照射密度２０w／c
m2で照射したところ、図１に示すように、無添加のニオ
ブ酸リチウム結晶よりも複屈折率の変化が減少してお
り、耐光損傷性に優れていることが確認された。
リチウム結晶は、化学分析により、単結晶中にもＳc2Ｏ
3成分が約０.４重量％含まれていることを確認した。単
分域化処理を施した試料片を評価したところ、光学的に
は短波長側の吸収端が無添加の市販ニオブ酸リチウム結
晶よりも短波長側にシフトしており、より透過率の高い
ことが確認された。また波長４８８nmのアルゴンレーザ
ーを試料結晶のＣ軸方位に垂直方向で照射密度２０w／c
m2で照射したところ、図１に示すように、無添加のニオ
ブ酸リチウム結晶よりも複屈折率の変化が減少してお
り、耐光損傷性に優れていることが確認された。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光誘起屈折率変化(光損傷)が少なく耐光損傷性に優れて
いるので、非線形光学材料又は電気光学材料として優れ
た光学素子用ニオブ酸リチウムを提供することができ
る。また、屈折率が高いので、光損傷を起こさない導波
路を形成することも可能である。バルク状、薄膜状、線
状のスカンジウム添加ニオブ酸リチウム結晶が光学用素
子材料として優れた機能を発揮する可能性もある。
光誘起屈折率変化(光損傷)が少なく耐光損傷性に優れて
いるので、非線形光学材料又は電気光学材料として優れ
た光学素子用ニオブ酸リチウムを提供することができ
る。また、屈折率が高いので、光損傷を起こさない導波
路を形成することも可能である。バルク状、薄膜状、線
状のスカンジウム添加ニオブ酸リチウム結晶が光学用素
子材料として優れた機能を発揮する可能性もある。
【図１】実施例で得られたスカンジウム添加ニオブ酸リ
チウム単結晶のアルゴンレーザー照射による照射時間と
光誘起複屈折変化を示す図であり、スカンジウム無添加
のＳＡＷ(表面弾性波素子用)ニオブ酸リチウム結晶並び
に光学用ニオブ酸リチウム結晶と比較して示している。
チウム単結晶のアルゴンレーザー照射による照射時間と
光誘起複屈折変化を示す図であり、スカンジウム無添加
のＳＡＷ(表面弾性波素子用)ニオブ酸リチウム結晶並び
に光学用ニオブ酸リチウム結晶と比較して示している。
Claims (2)
- 【請求項１】 ニオブ酸リチウムに酸化スカンジウム
(Ｓc2Ｏ3)が０.０５〜０.５重量％添加されていること
を特徴とする耐光損傷性に優れた光学素子用ニオブ酸リ
チウム単結晶。 - 【請求項２】 単結晶が引き上げ法、ブリッジマン法又
はフローティングゾーン法のいずれかの方法によって育
成されたものである請求項１に記載のニオブ酸リチウム
単結晶。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5261556A JP2507915B2 (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 光学素子用スカンジウム添加ニオブ酸リチウム単結晶 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5261556A JP2507915B2 (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 光学素子用スカンジウム添加ニオブ酸リチウム単結晶 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0789798A true JPH0789798A (ja) | 1995-04-04 |
| JP2507915B2 JP2507915B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=17363543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5261556A Expired - Lifetime JP2507915B2 (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 光学素子用スカンジウム添加ニオブ酸リチウム単結晶 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2507915B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6726765B2 (en) | 2001-04-12 | 2004-04-27 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Protein crystallization apparatus and protein crystallization method |
| US7112441B2 (en) | 2001-09-04 | 2006-09-26 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 3-dimensional klinostat for culture of cells |
| US7163821B2 (en) | 2001-09-04 | 2007-01-16 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Application apparatus of 3-dimensional klinostat and growing method using the same |
| US8034616B2 (en) | 2002-12-27 | 2011-10-11 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method and apparatus for cultivating multipotent stem cells |
| CN112899781A (zh) * | 2021-01-20 | 2021-06-04 | 南开大学 | 一种铋锌双掺铌酸锂晶体及其制备方法和用途 |
| CN113862774A (zh) * | 2021-09-29 | 2021-12-31 | 福州大学 | 一种铌钪酸镨锂磁光晶体及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06102596A (ja) * | 1992-09-18 | 1994-04-15 | Fuji Photo Film Co Ltd | 画像形成装置 |
| JPH0779046A (ja) * | 1993-09-06 | 1995-03-20 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | ニオブ酸リチウム単結晶および該単結晶を用いたレーザー発振器 |
-
1993
- 1993-09-24 JP JP5261556A patent/JP2507915B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06102596A (ja) * | 1992-09-18 | 1994-04-15 | Fuji Photo Film Co Ltd | 画像形成装置 |
| JPH0779046A (ja) * | 1993-09-06 | 1995-03-20 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | ニオブ酸リチウム単結晶および該単結晶を用いたレーザー発振器 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6726765B2 (en) | 2001-04-12 | 2004-04-27 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Protein crystallization apparatus and protein crystallization method |
| US7112441B2 (en) | 2001-09-04 | 2006-09-26 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 3-dimensional klinostat for culture of cells |
| US7163821B2 (en) | 2001-09-04 | 2007-01-16 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Application apparatus of 3-dimensional klinostat and growing method using the same |
| US7291500B2 (en) | 2001-09-04 | 2007-11-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 3-dimensional clinostat for cell culture |
| US8034616B2 (en) | 2002-12-27 | 2011-10-11 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method and apparatus for cultivating multipotent stem cells |
| CN112899781A (zh) * | 2021-01-20 | 2021-06-04 | 南开大学 | 一种铋锌双掺铌酸锂晶体及其制备方法和用途 |
| CN113862774A (zh) * | 2021-09-29 | 2021-12-31 | 福州大学 | 一种铌钪酸镨锂磁光晶体及其制备方法 |
| CN113862774B (zh) * | 2021-09-29 | 2023-10-27 | 福州大学 | 一种铌钪酸镨锂磁光晶体及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2507915B2 (ja) | 1996-06-19 |
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