JPH0794820A - 単結晶薄膜および固体レーザ素子 - Google Patents
単結晶薄膜および固体レーザ素子Info
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- JPH0794820A JPH0794820A JP23804193A JP23804193A JPH0794820A JP H0794820 A JPH0794820 A JP H0794820A JP 23804193 A JP23804193 A JP 23804193A JP 23804193 A JP23804193 A JP 23804193A JP H0794820 A JPH0794820 A JP H0794820A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 LiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単結晶基板
内またはその基板上に形成された少なくとも１種の活性
イオンを含有する LiNbxTa(1-x)O3 （０≦ｘ≦１）単結
晶薄膜からなり、かつ上記単結晶基板と上記単結晶薄膜
との格子定数が互いに整合している単結晶薄膜、ならび
にその両端面に誘電体多層膜をコーティングするか、ま
たは一対の外部ミラーを配置して共振構造を形成してな
る。 【効果】 安定したコヒーレント光を確実に発生させる
ことができ、さらには、電気光学効果、音響光学効果、
非線形光学効果に優れることから集積化の可能な単結晶
薄膜ならびに固体レーザ素子が得られる。
内またはその基板上に形成された少なくとも１種の活性
イオンを含有する LiNbxTa(1-x)O3 （０≦ｘ≦１）単結
晶薄膜からなり、かつ上記単結晶基板と上記単結晶薄膜
との格子定数が互いに整合している単結晶薄膜、ならび
にその両端面に誘電体多層膜をコーティングするか、ま
たは一対の外部ミラーを配置して共振構造を形成してな
る。 【効果】 安定したコヒーレント光を確実に発生させる
ことができ、さらには、電気光学効果、音響光学効果、
非線形光学効果に優れることから集積化の可能な単結晶
薄膜ならびに固体レーザ素子が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、コヒーレント光源を
利用した光ファイバー通信、光情報処理、光計測システ
ム等において、固体レーザや半導体レーザ等を励起源と
し、新たなコヒーレント光（第２高調波）を発生させる
ために用いられる、小型の優れた電気光学的効果を有す
る単結晶薄膜とこの単結晶薄膜を用いた固体レーザ素子
に関するものである。
利用した光ファイバー通信、光情報処理、光計測システ
ム等において、固体レーザや半導体レーザ等を励起源と
し、新たなコヒーレント光（第２高調波）を発生させる
ために用いられる、小型の優れた電気光学的効果を有す
る単結晶薄膜とこの単結晶薄膜を用いた固体レーザ素子
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ＩＣ技術の発展に伴い、この技
術に利用される光学素子の研究・開発も進んでいる。こ
のなかでも固体レーザ素子は、光通信、光記録、光計測
システムにおいて、小型で安定したコヒーレント光源を
提供できるものとして注目されているものの１つであ
る。
術に利用される光学素子の研究・開発も進んでいる。こ
のなかでも固体レーザ素子は、光通信、光記録、光計測
システムにおいて、小型で安定したコヒーレント光源を
提供できるものとして注目されているものの１つであ
る。
【０００３】かかる固体レーザとは、Nd3+、Er3+、H
o3+、Tm3+、Cr3+、Sm2+等の活性イオンを含有するＹＡ
Ｇ、ＹＶＯ4 、ＫＴＰ、ＫＮ、LiNbO3、LiTaO3等の単結
晶（ホスト結晶）に、Xeフラッシュランプや、半導体レ
ーザ等により、そのイオン種が励起される波長の発光源
を結合することにより蛍光を発生させ、その蛍光を外部
ミラーや端面に形成したミラーによって共振させること
により、レーザ発振をさせるものである。
o3+、Tm3+、Cr3+、Sm2+等の活性イオンを含有するＹＡ
Ｇ、ＹＶＯ4 、ＫＴＰ、ＫＮ、LiNbO3、LiTaO3等の単結
晶（ホスト結晶）に、Xeフラッシュランプや、半導体レ
ーザ等により、そのイオン種が励起される波長の発光源
を結合することにより蛍光を発生させ、その蛍光を外部
ミラーや端面に形成したミラーによって共振させること
により、レーザ発振をさせるものである。
【０００４】このような固体レーザとしては、例えば、
I.P.Kaminow らが、「IEEE. J. Quantum. Electron. 」
Vol. QE−11, P.306 (1975)にて詳細に紹介したNd：Li
NbO3レーザがある。また、このような固体レーザ結晶に
高効率発振を目的として導波路を形成した例が、E. Lal
lierらが、「IEEE. J. Quantum. Electron. 」 Vol.27,
No.3 P.618 (1991) で紹介したNd：MgO ：LiNbO3導波
路レーザや、Ｉ. Chartierらが、「Opt. Lett.」 Vol.1
7, No.11, P.810 (1992)で紹介したNd：ＹＡＧ導波路レ
ーザ等がある。
I.P.Kaminow らが、「IEEE. J. Quantum. Electron. 」
Vol. QE−11, P.306 (1975)にて詳細に紹介したNd：Li
NbO3レーザがある。また、このような固体レーザ結晶に
高効率発振を目的として導波路を形成した例が、E. Lal
lierらが、「IEEE. J. Quantum. Electron. 」 Vol.27,
No.3 P.618 (1991) で紹介したNd：MgO ：LiNbO3導波
路レーザや、Ｉ. Chartierらが、「Opt. Lett.」 Vol.1
7, No.11, P.810 (1992)で紹介したNd：ＹＡＧ導波路レ
ーザ等がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、上記
各刊行物に記載された固体レーザ材料（導波路）につい
ては、なお次のような解決を必要とする課題を抱えてい
た。まず、I.P.Kaminow らが、「IEEE. J. Quantum. El
ectron」で提案しているNd：LiNbO3レーザーについて
は、導波路構造でないため発振効率が低く、結晶性に優
れたNd添加LiNbO3バルクが得られない、等の問題があっ
た。E. Lallierらが、「IEEE. J. Quantum. Electron」
で提案したNd：MgO ：LiNbO3固体レーザは、耐光損傷性
を向上させるためにMgO を添加しているが、上記と同様
に、結晶性の良い不純物添加LiNbO3バルクが得られない
という問題があった。I. Chartier らが、「Opt. Lette
r 」で提案したNd：ＹＡＧレーザは、工業的に成功して
いるバルク固体レーザを導波路化し、発振の効率向上を
狙ったが、低損失なチャンネル導波路が得られていな
い。以上説明したように、上記の各従来技術の下では、
良好な結晶性を有し、かつ損失の少ない不純物添加結晶
を得るまでには至っていない。そこで、この発明は、上
述したような問題点のない、良好な結晶性を有し、かつ
損失の少ない不純物添加LiNbO3薄膜を用いた高効率な単
結晶薄膜と固体レーザ素子とを提供することを目的とす
る。
各刊行物に記載された固体レーザ材料（導波路）につい
ては、なお次のような解決を必要とする課題を抱えてい
た。まず、I.P.Kaminow らが、「IEEE. J. Quantum. El
ectron」で提案しているNd：LiNbO3レーザーについて
は、導波路構造でないため発振効率が低く、結晶性に優
れたNd添加LiNbO3バルクが得られない、等の問題があっ
た。E. Lallierらが、「IEEE. J. Quantum. Electron」
で提案したNd：MgO ：LiNbO3固体レーザは、耐光損傷性
を向上させるためにMgO を添加しているが、上記と同様
に、結晶性の良い不純物添加LiNbO3バルクが得られない
という問題があった。I. Chartier らが、「Opt. Lette
r 」で提案したNd：ＹＡＧレーザは、工業的に成功して
いるバルク固体レーザを導波路化し、発振の効率向上を
狙ったが、低損失なチャンネル導波路が得られていな
い。以上説明したように、上記の各従来技術の下では、
良好な結晶性を有し、かつ損失の少ない不純物添加結晶
を得るまでには至っていない。そこで、この発明は、上
述したような問題点のない、良好な結晶性を有し、かつ
損失の少ない不純物添加LiNbO3薄膜を用いた高効率な単
結晶薄膜と固体レーザ素子とを提供することを目的とす
る。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】この発明は、従来技術
が抱えている上述した問題点を解決することを課題とし
て検討した結果なされたものであり、それは、結晶性の
良好な不純物添加単結晶が得られない原因が、単結晶基
板と単結晶薄膜を構成する各結晶材料の格子定数が整合
していないためであることを見出した。従って、従来技
術の問題点は、単結晶基板と単結晶薄膜の各結晶格子の
格子定数を整合させれば解決することができ、このこと
により、結晶性に優れた活性イオンを含有する固体レー
ザ素子を得ることができる。
が抱えている上述した問題点を解決することを課題とし
て検討した結果なされたものであり、それは、結晶性の
良好な不純物添加単結晶が得られない原因が、単結晶基
板と単結晶薄膜を構成する各結晶材料の格子定数が整合
していないためであることを見出した。従って、従来技
術の問題点は、単結晶基板と単結晶薄膜の各結晶格子の
格子定数を整合させれば解決することができ、このこと
により、結晶性に優れた活性イオンを含有する固体レー
ザ素子を得ることができる。
【０００７】すなわち、本発明は、 LiNbx Ta(1-x)
O3（０≦ｘ≦１）単結晶基板内またはその基板上に形成
された少なくとも１種の活性イオンを含有するLiNbx Ta
(1-x) O3（０≦ｘ≦１）の単結晶薄膜であって、上記単
結晶基板と上記単結晶薄膜との格子定数が互いに整合し
ていることを特徴とする単結晶薄膜、 LiNbx Ta
(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単結晶基板内またはその基板上
に、少なくとも１種の活性イオンを含有するLiNbx Ta
(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単結晶薄膜を形成し、かつ上記
単結晶基板と上記単結晶薄膜との格子定数が互いに整合
していて、その入・出射端面にはそれぞれ、誘電体多層
膜をコーティングして共振構造を付与したことを特徴と
する固体レーザ素子、 LiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦
１）単結晶基板内またはその基板上に、少なくとも１種
の活性イオンを含有するLiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦
１）単結晶薄膜を形成し、かつ上記単結晶基板と上記単
結晶薄膜との格子定数が互いに整合していて、その入・
出射の光軸上に外部ミラーの組合わせからなる共振構造
を付与したことを特徴とする固体レーザ素子、である。
O3（０≦ｘ≦１）単結晶基板内またはその基板上に形成
された少なくとも１種の活性イオンを含有するLiNbx Ta
(1-x) O3（０≦ｘ≦１）の単結晶薄膜であって、上記単
結晶基板と上記単結晶薄膜との格子定数が互いに整合し
ていることを特徴とする単結晶薄膜、 LiNbx Ta
(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単結晶基板内またはその基板上
に、少なくとも１種の活性イオンを含有するLiNbx Ta
(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単結晶薄膜を形成し、かつ上記
単結晶基板と上記単結晶薄膜との格子定数が互いに整合
していて、その入・出射端面にはそれぞれ、誘電体多層
膜をコーティングして共振構造を付与したことを特徴と
する固体レーザ素子、 LiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦
１）単結晶基板内またはその基板上に、少なくとも１種
の活性イオンを含有するLiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦
１）単結晶薄膜を形成し、かつ上記単結晶基板と上記単
結晶薄膜との格子定数が互いに整合していて、その入・
出射の光軸上に外部ミラーの組合わせからなる共振構造
を付与したことを特徴とする固体レーザ素子、である。
【０００８】
【作用】本発明にかかる単結晶薄膜の特徴は、特に、前
記LiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単結晶基板と活性イ
オンを含有するLiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単結晶
薄膜との格子定数を整合させた点の構成にある。なお、
基板上に形成するLiNbx Ta(1-x) O3単結晶薄膜は、前記
LiNbx Ta(1-x)O3（０≦ｘ≦１）単結晶基板１の（００
０１）面上に、少なくとも１種の活性イオンが添加され
たLiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単結晶薄膜の（００
０１）面が積層されるように形成されなければいけな
い。また、LiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単結晶基板
１のａ軸の格子定数と、少なくとも１種の活性イオンが
添加されたLiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単結晶薄膜
２のａ軸の格子定数とが整合するものでなければならな
い。ここで、単結晶の格子定数が整合することとは、前
記LiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦１）基板単結晶の格子定
数が、後述する活性イオンのいずれか少なくとも１種を
含有するLiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単結晶薄膜の
格子定数の 99.81〜100.07％の範囲、より好ましくは 9
9.92〜100.03％の範囲に収まるように、調整することを
意味する。
記LiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単結晶基板と活性イ
オンを含有するLiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単結晶
薄膜との格子定数を整合させた点の構成にある。なお、
基板上に形成するLiNbx Ta(1-x) O3単結晶薄膜は、前記
LiNbx Ta(1-x)O3（０≦ｘ≦１）単結晶基板１の（００
０１）面上に、少なくとも１種の活性イオンが添加され
たLiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単結晶薄膜の（００
０１）面が積層されるように形成されなければいけな
い。また、LiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単結晶基板
１のａ軸の格子定数と、少なくとも１種の活性イオンが
添加されたLiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単結晶薄膜
２のａ軸の格子定数とが整合するものでなければならな
い。ここで、単結晶の格子定数が整合することとは、前
記LiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦１）基板単結晶の格子定
数が、後述する活性イオンのいずれか少なくとも１種を
含有するLiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単結晶薄膜の
格子定数の 99.81〜100.07％の範囲、より好ましくは 9
9.92〜100.03％の範囲に収まるように、調整することを
意味する。
【０００９】このような構成とすることにより、LiNbx
Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦１）基板単結晶基板上に、活性イ
オンのいずれか少なくとも１種を含有するLiNbx Ta
(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単結晶薄膜を液相エピタキシャ
ル成長させる際に発生する結晶歪みを防止することがで
き、それ故に、LiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦１）バルク
単結晶と同等の光学特性を有する活性イオン含有単結晶
が得られる。このような単結晶薄膜にて導波路を形成
し、固体レーザ素子を構成すると、小型で、安定した周
波数特性を有する導波路型固体レーザ素子を得ることが
できるようになり、とくに、その非線形光学効果を利用
した優れた第二高調波発生素子を得ることが容易にな
る。
Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦１）基板単結晶基板上に、活性イ
オンのいずれか少なくとも１種を含有するLiNbx Ta
(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単結晶薄膜を液相エピタキシャ
ル成長させる際に発生する結晶歪みを防止することがで
き、それ故に、LiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦１）バルク
単結晶と同等の光学特性を有する活性イオン含有単結晶
が得られる。このような単結晶薄膜にて導波路を形成
し、固体レーザ素子を構成すると、小型で、安定した周
波数特性を有する導波路型固体レーザ素子を得ることが
できるようになり、とくに、その非線形光学効果を利用
した優れた第二高調波発生素子を得ることが容易にな
る。
【００１０】本発明において、前記単結晶基板と前記単
結晶薄膜との格子整合を図る方法としては、(1) Naや M
g を LiNbO3 単結晶薄膜中に含有させる方法、(2) Li／
Nbの比率を４１／５９〜５６／４４の間で変える方法、
(3) LiTaO3単結晶基板中Tiなどを含有させて格子定数を
小さくする方法、などの各種の方法あるが、なかでも
(1) の方法が最も望ましい。というのは、LiTaO3単結晶
基板の格子定数は、LiNbO3単結晶のそれより大きいこと
から、LiNbO3単結晶にNaやMgを含有させることにより、
LiNbO3単結晶の格子定数を大きくできるから、比較的容
易に格子整合をとることができる。
結晶薄膜との格子整合を図る方法としては、(1) Naや M
g を LiNbO3 単結晶薄膜中に含有させる方法、(2) Li／
Nbの比率を４１／５９〜５６／４４の間で変える方法、
(3) LiTaO3単結晶基板中Tiなどを含有させて格子定数を
小さくする方法、などの各種の方法あるが、なかでも
(1) の方法が最も望ましい。というのは、LiTaO3単結晶
基板の格子定数は、LiNbO3単結晶のそれより大きいこと
から、LiNbO3単結晶にNaやMgを含有させることにより、
LiNbO3単結晶の格子定数を大きくできるから、比較的容
易に格子整合をとることができる。
【００１１】なお、NaやMgを単結晶薄膜中に含有させる
場合、その含有量は、Naについては0.1〜14.3モル％、M
gについては、0.8 〜10.8モル％が望ましい。それぞれ
の上限, 下限の量は、前述した格子整合の範囲（99.81%
％〜100.07％) に限定される。
場合、その含有量は、Naについては0.1〜14.3モル％、M
gについては、0.8 〜10.8モル％が望ましい。それぞれ
の上限, 下限の量は、前述した格子整合の範囲（99.81%
％〜100.07％) に限定される。
【００１２】単結晶薄膜中にドープする活性イオンと
は、レーザ媒質中に含有され、励起光源により蛍光を発
する元素であればよく、例えば、Ce、Pr、Nd、Tb、Dy、
Ho、Er、Tm、Yb、Sm、Ｕ、Ｖ、Co、Ni、Crがあり、この
中でも特にNd、Er、Ho、Tmが有望である。Ndの添加量
は、0.5 〜10at％が望ましい。
は、レーザ媒質中に含有され、励起光源により蛍光を発
する元素であればよく、例えば、Ce、Pr、Nd、Tb、Dy、
Ho、Er、Tm、Yb、Sm、Ｕ、Ｖ、Co、Ni、Crがあり、この
中でも特にNd、Er、Ho、Tmが有望である。Ndの添加量
は、0.5 〜10at％が望ましい。
【００１３】次に、本発明にかかる上述した単結晶薄膜
導波路を用いて作製した固体レーザ素子の構成につい
て、図２, 図３を用いて説明する。ここに示す固体レー
ザ素子は、LiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単結晶基板
１の表面の（０００１）面近傍に、少なくとも１種の活
性イオンを添加したLiNbxTa(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単
結晶薄膜２を液相エピタキシャル成長技術などの薄膜育
成技術によって育成し、半導体回路作製等に用いられる
プラナ技術により作製した導波路に対し、さらに図２に
示すように、その両端面に誘電体多層膜４,４´をコー
ティングするか、または、図３に示すように外部ミラー
５, ５´を配置した共振器構造を組合わせてなる端面励
起型固体レーザ素子が得られる。このようにして構成さ
れた固体レーザ素子は、励起光源３を、レンズ６によ
り、当該導波路の、とくに前記LiNbO3単結晶薄膜２に結
合させ、これによって結合させた励起光が活性イオンを
吸収して蛍光を発生するようになっている。そして、こ
の蛍光を、上記共振器により共振させることにより、レ
ーザ発振が可能となる。
導波路を用いて作製した固体レーザ素子の構成につい
て、図２, 図３を用いて説明する。ここに示す固体レー
ザ素子は、LiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単結晶基板
１の表面の（０００１）面近傍に、少なくとも１種の活
性イオンを添加したLiNbxTa(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単
結晶薄膜２を液相エピタキシャル成長技術などの薄膜育
成技術によって育成し、半導体回路作製等に用いられる
プラナ技術により作製した導波路に対し、さらに図２に
示すように、その両端面に誘電体多層膜４,４´をコー
ティングするか、または、図３に示すように外部ミラー
５, ５´を配置した共振器構造を組合わせてなる端面励
起型固体レーザ素子が得られる。このようにして構成さ
れた固体レーザ素子は、励起光源３を、レンズ６によ
り、当該導波路の、とくに前記LiNbO3単結晶薄膜２に結
合させ、これによって結合させた励起光が活性イオンを
吸収して蛍光を発生するようになっている。そして、こ
の蛍光を、上記共振器により共振させることにより、レ
ーザ発振が可能となる。
【００１４】次に、本発明にかかる固体レーザ素子の下
となる単結晶薄膜導波路の作製方法について述べる。か
かる固体レーザ素子の主要部を構成する導波路は、LiTa
O3単結晶基板１の導波路形成部に溝を形成し、LiNbO3単
結晶薄膜を格子整合させながら形成したのち、不要部分
を取り除き、溝の中にのみLiNbO3単結晶薄膜２を残して
導波路２を形成する。また、LiTaO3単結晶基板１上にLi
NbO3単結晶薄膜を格子整合させながら育成した後、導波
路形成部にTiなどでマスクし、その他の部分をドライエ
ッチングすることにより不要部を除去し、導波路２を形
成する方法などが有利に適合する。また、LiNbO3単結晶
薄膜を格子整合させながら形成する方法としては、酸化
リチウム−五酸化バナジウム−五酸化ニオブ−酸化ナト
リウム−酸化マグネシウムからなる溶融体中に、LiTaO3
単結晶基板１を接触させることにより行う直接引き上げ
法などが有利に適合する。なお、本願では、薄膜を厚く
形成することにより、単結晶バルクとして取り扱うこと
ができ、バルク型の固体レーザとしても使用できる。
となる単結晶薄膜導波路の作製方法について述べる。か
かる固体レーザ素子の主要部を構成する導波路は、LiTa
O3単結晶基板１の導波路形成部に溝を形成し、LiNbO3単
結晶薄膜を格子整合させながら形成したのち、不要部分
を取り除き、溝の中にのみLiNbO3単結晶薄膜２を残して
導波路２を形成する。また、LiTaO3単結晶基板１上にLi
NbO3単結晶薄膜を格子整合させながら育成した後、導波
路形成部にTiなどでマスクし、その他の部分をドライエ
ッチングすることにより不要部を除去し、導波路２を形
成する方法などが有利に適合する。また、LiNbO3単結晶
薄膜を格子整合させながら形成する方法としては、酸化
リチウム−五酸化バナジウム−五酸化ニオブ−酸化ナト
リウム−酸化マグネシウムからなる溶融体中に、LiTaO3
単結晶基板１を接触させることにより行う直接引き上げ
法などが有利に適合する。なお、本願では、薄膜を厚く
形成することにより、単結晶バルクとして取り扱うこと
ができ、バルク型の固体レーザとしても使用できる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明す
る。 実施例１ （１）Na2CO3 16モル％、Li2CO3 34 モル％、V2O5 40
モル％、Nb2O5 10モル％、溶融体組成から析出可能なLi
NbO3の理論量に対して５モル％に当たるMgO 、６at％の
Ndを添加した混合物を白金るつぼに入れ、そのるつぼ内
混合物をエピタキシャル成長育成装置中の空気雰囲気下
で、1100℃まで加熱して溶解した。さらに、その溶融体
はプロペラを用い、100 rpm の回転速度で12時間撹拌し
た。 （２）一方、厚さ１mmのLiNbO3単結晶の（０００１）面
を光学研磨して基板１を調整した後、この単結晶基板１
を白金のホルダーに取付けた。 （３）るつぼ内の前記溶融体を、１時間当り60℃の冷却
速度で 915℃まで徐冷した後、前記単結晶基板１を915
℃で30分予備加熱して、上記溶融体中に100 rpmで回転
させながら 200分間浸漬した。この処理でのLiNbO3単結
晶薄膜の成長速度は、１μｍ／分であった。 （４）前記溶融体から単結晶薄膜が育成された基板１を
引き上げ、回転数1000rpm で30秒間、溶融体上にて余分
の溶融体を振り切った後、１℃／分の速度で室温まで徐
冷し、単結晶基板１上に200 μｍ厚のNa、Mg、Nd含有の
LiNbO3単結晶薄膜２を育成した。 （５）得られたLiNbO3単結晶薄膜２中に含有されていた
Na、Mg、Ndの量は、それぞれ１モル％，３モル％、２at
％であった。 （６）さらに、このLiNbO3単結晶薄膜２の表面を、コロ
イダルシリカによりメカノケミカルポリッシュ処理を施
した後、長さ10mm、幅１mm、高さ１mmにカットし、両端
面を研磨した。 （７）研磨した端面に、蒸着装置により、誘電体多層膜
４, ４´をコートした。このときの誘電体多層膜４, ４
´の特性は、波長 0.814μｍの透過率＝0.99、波長1.08
μｍの反射率＝0.998 であった。 （８）このようにして形成した固体レーザ素子に、波長
0.814μｍの半導体レーザをレンズにより結合させたと
ころ、出射端面より、1.08μｍのレーザ光が発振した。
この時の、発振しきい値は、１ｍＷ、発振のスロープ効
率は40％であった。その発振線の半値幅は、 0.2ｎｍで
あり、レーザ発振をした状態で24時間経過後も特性に変
化はみられなかった。
る。 実施例１ （１）Na2CO3 16モル％、Li2CO3 34 モル％、V2O5 40
モル％、Nb2O5 10モル％、溶融体組成から析出可能なLi
NbO3の理論量に対して５モル％に当たるMgO 、６at％の
Ndを添加した混合物を白金るつぼに入れ、そのるつぼ内
混合物をエピタキシャル成長育成装置中の空気雰囲気下
で、1100℃まで加熱して溶解した。さらに、その溶融体
はプロペラを用い、100 rpm の回転速度で12時間撹拌し
た。 （２）一方、厚さ１mmのLiNbO3単結晶の（０００１）面
を光学研磨して基板１を調整した後、この単結晶基板１
を白金のホルダーに取付けた。 （３）るつぼ内の前記溶融体を、１時間当り60℃の冷却
速度で 915℃まで徐冷した後、前記単結晶基板１を915
℃で30分予備加熱して、上記溶融体中に100 rpmで回転
させながら 200分間浸漬した。この処理でのLiNbO3単結
晶薄膜の成長速度は、１μｍ／分であった。 （４）前記溶融体から単結晶薄膜が育成された基板１を
引き上げ、回転数1000rpm で30秒間、溶融体上にて余分
の溶融体を振り切った後、１℃／分の速度で室温まで徐
冷し、単結晶基板１上に200 μｍ厚のNa、Mg、Nd含有の
LiNbO3単結晶薄膜２を育成した。 （５）得られたLiNbO3単結晶薄膜２中に含有されていた
Na、Mg、Ndの量は、それぞれ１モル％，３モル％、２at
％であった。 （６）さらに、このLiNbO3単結晶薄膜２の表面を、コロ
イダルシリカによりメカノケミカルポリッシュ処理を施
した後、長さ10mm、幅１mm、高さ１mmにカットし、両端
面を研磨した。 （７）研磨した端面に、蒸着装置により、誘電体多層膜
４, ４´をコートした。このときの誘電体多層膜４, ４
´の特性は、波長 0.814μｍの透過率＝0.99、波長1.08
μｍの反射率＝0.998 であった。 （８）このようにして形成した固体レーザ素子に、波長
0.814μｍの半導体レーザをレンズにより結合させたと
ころ、出射端面より、1.08μｍのレーザ光が発振した。
この時の、発振しきい値は、１ｍＷ、発振のスロープ効
率は40％であった。その発振線の半値幅は、 0.2ｎｍで
あり、レーザ発振をした状態で24時間経過後も特性に変
化はみられなかった。
【００１６】実施例２ （１）Na2CO3 16 モル％、 Li2CO3 34モル％、 V2O5 40
モル％、Nb2O5 10モル％、溶融体組成から析出可能なLi
NbO3の理論量に対して２モル％に当たるMgO 、および６
at％のNdを添加した混合物を白金るつぼに入れ、そのる
つぼ内混合物をエピタキシャル成長育成装置中の空気雰
囲気下で、1100℃まで加熱して溶解した。さらに、その
溶融体はプロペラを用い、100rpmの回転速度で12時間撹
拌した。 （２）一方、厚さ１mmのLiTaO3単結晶の（０００１）面
を光学研磨して基板１を調整した後、この単結晶基板１
を白金のホルダーに取付けた。 （３）るつぼ内前記溶融体を、１時間当り60℃の冷却速
度で 915℃まで徐冷した後、前記単結晶基板１を 915℃
で30分予備加熱して上記溶融体中に100 rpm で回転させ
ながら６分間浸漬した。この処理でのLiNbO3単結晶薄膜
の成長速度は、１μｍ／分であった。 （４）前記溶融体から単結晶薄膜が育成された基板１を
引き上げ、回転数1000rpm で30秒間溶融体上にて余分の
溶融体を振り切った後、１℃／分の速度で室温まで徐冷
し、単結晶基板１上に約６μｍ厚のNa、Mg、Nd含有のLi
NbO3単結晶薄膜２を得た。 （５）得られたLiNbO3単結晶薄膜２中に含有されていた
Na、Mg、Ndの量は、それぞれ１モル％，３モル％、２at
％であった。 （６）さらに、このLiNbO3単結晶薄膜２の表面をコロイ
ダルシリカにより、メカノケミカルポリッシュを施し、
その厚さを 5.5μｍとした後、フォトリソグラフィーに
よりパターニングし、Arプラズマによりエッチングする
ことにより、幅10μｍ、段差１μｍのリッジ型チャンネ
ル導波路を形成した。そして、このリッジ型チャンネル
導波路を、長さ10mm、幅１mmにカットし、両端面を研磨
した。 （７）研磨した両端面に、蒸着装置により、誘電体多層
膜4 , 4 ´をコートした。このときの誘電体多層膜4 ,
4 ´の特性は、波長 0.814μｍの透過率＝0.99、波長1.
08μｍの反射率＝0.998 であった。 （８）このようにして形成した導波路型固体レーザ素子
に、波長0.814 μｍの半導体レーザをレンズにより結合
させたところ、出射端面より、1.08μｍのレーザ光が発
振した。この時の、発振しきい値は、0.1 ｍＷ、発振の
スロープ効率は60％であった。発振線の半値幅は、0.2
ｎｍであり、レーザ発振をした状態で24時間経過後も特
性に変化はみられなかった。
モル％、Nb2O5 10モル％、溶融体組成から析出可能なLi
NbO3の理論量に対して２モル％に当たるMgO 、および６
at％のNdを添加した混合物を白金るつぼに入れ、そのる
つぼ内混合物をエピタキシャル成長育成装置中の空気雰
囲気下で、1100℃まで加熱して溶解した。さらに、その
溶融体はプロペラを用い、100rpmの回転速度で12時間撹
拌した。 （２）一方、厚さ１mmのLiTaO3単結晶の（０００１）面
を光学研磨して基板１を調整した後、この単結晶基板１
を白金のホルダーに取付けた。 （３）るつぼ内前記溶融体を、１時間当り60℃の冷却速
度で 915℃まで徐冷した後、前記単結晶基板１を 915℃
で30分予備加熱して上記溶融体中に100 rpm で回転させ
ながら６分間浸漬した。この処理でのLiNbO3単結晶薄膜
の成長速度は、１μｍ／分であった。 （４）前記溶融体から単結晶薄膜が育成された基板１を
引き上げ、回転数1000rpm で30秒間溶融体上にて余分の
溶融体を振り切った後、１℃／分の速度で室温まで徐冷
し、単結晶基板１上に約６μｍ厚のNa、Mg、Nd含有のLi
NbO3単結晶薄膜２を得た。 （５）得られたLiNbO3単結晶薄膜２中に含有されていた
Na、Mg、Ndの量は、それぞれ１モル％，３モル％、２at
％であった。 （６）さらに、このLiNbO3単結晶薄膜２の表面をコロイ
ダルシリカにより、メカノケミカルポリッシュを施し、
その厚さを 5.5μｍとした後、フォトリソグラフィーに
よりパターニングし、Arプラズマによりエッチングする
ことにより、幅10μｍ、段差１μｍのリッジ型チャンネ
ル導波路を形成した。そして、このリッジ型チャンネル
導波路を、長さ10mm、幅１mmにカットし、両端面を研磨
した。 （７）研磨した両端面に、蒸着装置により、誘電体多層
膜4 , 4 ´をコートした。このときの誘電体多層膜4 ,
4 ´の特性は、波長 0.814μｍの透過率＝0.99、波長1.
08μｍの反射率＝0.998 であった。 （８）このようにして形成した導波路型固体レーザ素子
に、波長0.814 μｍの半導体レーザをレンズにより結合
させたところ、出射端面より、1.08μｍのレーザ光が発
振した。この時の、発振しきい値は、0.1 ｍＷ、発振の
スロープ効率は60％であった。発振線の半値幅は、0.2
ｎｍであり、レーザ発振をした状態で24時間経過後も特
性に変化はみられなかった。
【００１７】実施例３ （１） K2CO3 14 モル％、Na2CO3 ２モル％、 Li2CO3
34モル％、 B2O3 40モル％、Nb2O5 10モル％、溶融体組
成から析出可能なLiNbO3の理論量に対して５モル％に当
たる量のMgO 、および６at％のNdを添加した混合物を白
金るつぼに入れ、そのるつぼ内混合物をエピタキシャル
成長育成装置中の空気雰囲気下で、1050℃まで加熱して
溶解した。さらに、その溶融体はプロペラを用い、100
rpm の回転速度で12時間撹拌した。 （２）一方、厚さ１mmのLiTaO3単結晶の（０００１）面
を光学研磨して基板１を調整した後、この単結晶基板１
を白金のホルダーに取付けた。 （３）るつぼ内前記溶融体を、１時間当り60℃の冷却速
度で 850℃まで徐冷した後、前記単結晶基板１を850 ℃
で30分予備加熱して前記溶融体中に20rpm で回転させな
がら６分間浸漬した。この処理でのLiNbO3単結晶薄膜の
成長速度は、１μｍ／分であった。 （４）前記溶融体から単結晶薄膜が育成された基板１を
引き上げ、回転数 1000rpm で30秒間溶融体上にて余分
の溶融体を振り切った後、１℃／分の速度で室温まで徐
冷し、単結晶基板１上に約６μｍ厚のNa、Mg、Nd含有の
LiNbO3単結晶薄膜２を形成した。 （５）得られたLiNbO3単結晶薄膜２中に含有されていた
Na、Mg、Ndの量は、それぞれ１モル％，３モル％、２at
％であった。 （６）さらに、このLiNbO3単結晶薄膜２の表面をコロイ
ダルシリカにより、メカノケミカルポリッシュ処理を施
し、その厚さを 5.5μｍとした後、フォトリソグラフィ
ーにより、パターニングし、Arプラズマによりエッチン
グすることにより、幅10μｍ、段差１μｍのリッジ型チ
ャンネル導波路を形成した。そして、このリッジ型チャ
ンネル導波路導波路を、長さ10mm、幅１mmにカットし、
両端面を研磨した。 （７）研磨した両端面に、蒸着装置により、誘電体多層
膜４, ４´をコートした。このときの誘電体多層膜４,
４´の特性は、波長 0.814μｍの透過率＝0.99、波長1.
08μｍの反射率＝0.998 であった。 （８）このようにして形成した固体レーザ素子に、波長
0.814μｍの半導体レーザをレンズにより結合させたと
ころ、出射端面より、1.08μｍのレーザ光が発振した。
この時の、発振しきい値は、0.1 ｍＷ、発振のスロープ
効率は60％であった。発振線の半値幅は 0.2ｎｍであ
り、レーザ発振をした状態で24時間経過後も特性に変化
はみられなかった。
34モル％、 B2O3 40モル％、Nb2O5 10モル％、溶融体組
成から析出可能なLiNbO3の理論量に対して５モル％に当
たる量のMgO 、および６at％のNdを添加した混合物を白
金るつぼに入れ、そのるつぼ内混合物をエピタキシャル
成長育成装置中の空気雰囲気下で、1050℃まで加熱して
溶解した。さらに、その溶融体はプロペラを用い、100
rpm の回転速度で12時間撹拌した。 （２）一方、厚さ１mmのLiTaO3単結晶の（０００１）面
を光学研磨して基板１を調整した後、この単結晶基板１
を白金のホルダーに取付けた。 （３）るつぼ内前記溶融体を、１時間当り60℃の冷却速
度で 850℃まで徐冷した後、前記単結晶基板１を850 ℃
で30分予備加熱して前記溶融体中に20rpm で回転させな
がら６分間浸漬した。この処理でのLiNbO3単結晶薄膜の
成長速度は、１μｍ／分であった。 （４）前記溶融体から単結晶薄膜が育成された基板１を
引き上げ、回転数 1000rpm で30秒間溶融体上にて余分
の溶融体を振り切った後、１℃／分の速度で室温まで徐
冷し、単結晶基板１上に約６μｍ厚のNa、Mg、Nd含有の
LiNbO3単結晶薄膜２を形成した。 （５）得られたLiNbO3単結晶薄膜２中に含有されていた
Na、Mg、Ndの量は、それぞれ１モル％，３モル％、２at
％であった。 （６）さらに、このLiNbO3単結晶薄膜２の表面をコロイ
ダルシリカにより、メカノケミカルポリッシュ処理を施
し、その厚さを 5.5μｍとした後、フォトリソグラフィ
ーにより、パターニングし、Arプラズマによりエッチン
グすることにより、幅10μｍ、段差１μｍのリッジ型チ
ャンネル導波路を形成した。そして、このリッジ型チャ
ンネル導波路導波路を、長さ10mm、幅１mmにカットし、
両端面を研磨した。 （７）研磨した両端面に、蒸着装置により、誘電体多層
膜４, ４´をコートした。このときの誘電体多層膜４,
４´の特性は、波長 0.814μｍの透過率＝0.99、波長1.
08μｍの反射率＝0.998 であった。 （８）このようにして形成した固体レーザ素子に、波長
0.814μｍの半導体レーザをレンズにより結合させたと
ころ、出射端面より、1.08μｍのレーザ光が発振した。
この時の、発振しきい値は、0.1 ｍＷ、発振のスロープ
効率は60％であった。発振線の半値幅は 0.2ｎｍであ
り、レーザ発振をした状態で24時間経過後も特性に変化
はみられなかった。
【００１８】実施例４ （１）実施例３と同様の方法にて、 LiTaO3 単結晶基板
１上に、約６μｍ厚のNa、Mg、Nd含有LiNbO3単結晶薄膜
２を形成した。 （２）上記LiNbO3単結晶薄膜２の表面をメカノケミカル
ポリッシュ処理し、厚さ5.5μｍの単結晶薄膜とした
後、フォトリソグラフィーによりパターニングし、蒸着
装置によりTa層を形成し、リフトオフ法により周期２μ
ｍ, 長さ５mmのTaマスクを形成した。 （３）上記単結晶薄膜２を、260 ℃のピロリン酸に20分
間浸積し、プロトン交換した後、Taを除去し、560 ℃,
１分間の熱処理を行うことによって分極反転層を形成し
た。 （４）さらに、フォトリソグラフィーによりパターニン
グし、Arプラズマによりエッチングすることにより、幅
10μｍ, 段差１μｍのリッジ型チャンネル導波路を形成
した。 （５）前記チャンネル導波路を、長さ10mm, 幅１mmにカ
ットし、両端面を研磨した。 （６）研磨した端面に、蒸着装置により、誘電体多層膜
４, ４´をコートした。このときの誘電体多層膜４, ４
´の特性は、波長 0.814μｍの透過率＝0.99、波長1.08
μｍの反射率＝0.998 であった。 （７）このようにして形成した導波路型固体レーザ素子
に、波長 0.814μｍの半導体レーザをレンズにより結合
させたところ、出射端面より、0.54μｍの青色レーザ光
が発振した。この時の青色レーザの出力は、半導体レー
ザ出力50ｍＷの時、20ｍＷであった。発振線の半値幅は
0.1ｎｍであり、レーザ発振をした状態で24時間経過後
も特性に変化はみられなかった。
１上に、約６μｍ厚のNa、Mg、Nd含有LiNbO3単結晶薄膜
２を形成した。 （２）上記LiNbO3単結晶薄膜２の表面をメカノケミカル
ポリッシュ処理し、厚さ5.5μｍの単結晶薄膜とした
後、フォトリソグラフィーによりパターニングし、蒸着
装置によりTa層を形成し、リフトオフ法により周期２μ
ｍ, 長さ５mmのTaマスクを形成した。 （３）上記単結晶薄膜２を、260 ℃のピロリン酸に20分
間浸積し、プロトン交換した後、Taを除去し、560 ℃,
１分間の熱処理を行うことによって分極反転層を形成し
た。 （４）さらに、フォトリソグラフィーによりパターニン
グし、Arプラズマによりエッチングすることにより、幅
10μｍ, 段差１μｍのリッジ型チャンネル導波路を形成
した。 （５）前記チャンネル導波路を、長さ10mm, 幅１mmにカ
ットし、両端面を研磨した。 （６）研磨した端面に、蒸着装置により、誘電体多層膜
４, ４´をコートした。このときの誘電体多層膜４, ４
´の特性は、波長 0.814μｍの透過率＝0.99、波長1.08
μｍの反射率＝0.998 であった。 （７）このようにして形成した導波路型固体レーザ素子
に、波長 0.814μｍの半導体レーザをレンズにより結合
させたところ、出射端面より、0.54μｍの青色レーザ光
が発振した。この時の青色レーザの出力は、半導体レー
ザ出力50ｍＷの時、20ｍＷであった。発振線の半値幅は
0.1ｎｍであり、レーザ発振をした状態で24時間経過後
も特性に変化はみられなかった。
【００１９】実施例５ （１）上記実施例１と同様にLiTaO3単結晶基板１を準備
すると同時に、この基板１上に育成したLiNbO3単結晶薄
膜２中にNa, Mg, Crを、それぞれ１モル％, ３モル％,
２at％含有させた。Cr添加LiNbO3膜は、膜厚11μｍに調
整し、さらにメカノケミカルポリッシュ処理を施し、最
終的に膜厚を10μｍとした。 （２）次に、上記の単結晶薄膜を、フォトリソグラフィ
ーによりパターニングし、スパッタリングにより、幅４
μｍ、厚さ 0.1μｍのスリットとしてTaマスクを形成し
た。これを、260 ℃のピロリン酸に20分間浸漬し、Taマ
スクを剥離し、プロトン交換導波路を得た。 （３）このプロトン交換導波路を、長さ10mm, 幅１mmに
カットし、その両端面を研磨し、端面をSiO2によりコー
トした。 （４）このようにして形成した導波路型固体レーザ素子
に、波長1.48μｍのTi：Al2O3 レーザをレンズにより結
合させたところ、出射端面より、1.56μｍのレーザ光が
発信した。この時の、発信しきい値は 0.1ｍＷ、発振の
スロープ効率は60％であった。レーザ発振をした状態で
５時間経過後も特性に変化はみられなかった。
すると同時に、この基板１上に育成したLiNbO3単結晶薄
膜２中にNa, Mg, Crを、それぞれ１モル％, ３モル％,
２at％含有させた。Cr添加LiNbO3膜は、膜厚11μｍに調
整し、さらにメカノケミカルポリッシュ処理を施し、最
終的に膜厚を10μｍとした。 （２）次に、上記の単結晶薄膜を、フォトリソグラフィ
ーによりパターニングし、スパッタリングにより、幅４
μｍ、厚さ 0.1μｍのスリットとしてTaマスクを形成し
た。これを、260 ℃のピロリン酸に20分間浸漬し、Taマ
スクを剥離し、プロトン交換導波路を得た。 （３）このプロトン交換導波路を、長さ10mm, 幅１mmに
カットし、その両端面を研磨し、端面をSiO2によりコー
トした。 （４）このようにして形成した導波路型固体レーザ素子
に、波長1.48μｍのTi：Al2O3 レーザをレンズにより結
合させたところ、出射端面より、1.56μｍのレーザ光が
発信した。この時の、発信しきい値は 0.1ｍＷ、発振の
スロープ効率は60％であった。レーザ発振をした状態で
５時間経過後も特性に変化はみられなかった。
【００２０】実施例６ （１）上記実施例２と同様に厚さ１mmのLiTaO3単結晶基
板１上に作製した膜厚11μｍのNd添加LiNbO3単結晶薄膜
２を、メカノケミカルポリッシュ処理し、膜厚を10μｍ
とした。 （２）この単結晶薄膜２をフォトリソグラフィーにより
パターニングし、スパッタリングにより、幅４μｍ、厚
さ0.1 μｍのスリットとしてTaマスクを形成した。これ
を、260 ℃のピロリン酸に20分浸漬し、Taマスクを剥離
し、380 ℃で10分間アニールし、プロトン交換導波路を
得た。 （３）このプロトン交換導波路を、長さ10mm、幅１mmに
カットし、その両端面を研磨した。 （４）研磨したその端面に、蒸着装置により、誘電体多
層膜４, ４´をコートした。このときの誘電体多層膜
４, ４´の特性は、波長0.814 μｍの透過率＝0.99、波
長1.08μｍの反射率＝0.998 であった。 （５）このようにして形成した導波路型固体レーザ素子
に、波長0.814 μｍの半導体レーザをレンズにより結合
させたところ、出射端面より、1.08μｍのレーザ光が発
振した。この時の、発振しきい値は 0.1ｍＷ、発振のス
ロープ効率は60％であった。発振線の半値幅は、0.2 ｎ
ｍであり、レーザ発振をした状態で24時間経過後も特性
に変化はみられなかった。
板１上に作製した膜厚11μｍのNd添加LiNbO3単結晶薄膜
２を、メカノケミカルポリッシュ処理し、膜厚を10μｍ
とした。 （２）この単結晶薄膜２をフォトリソグラフィーにより
パターニングし、スパッタリングにより、幅４μｍ、厚
さ0.1 μｍのスリットとしてTaマスクを形成した。これ
を、260 ℃のピロリン酸に20分浸漬し、Taマスクを剥離
し、380 ℃で10分間アニールし、プロトン交換導波路を
得た。 （３）このプロトン交換導波路を、長さ10mm、幅１mmに
カットし、その両端面を研磨した。 （４）研磨したその端面に、蒸着装置により、誘電体多
層膜４, ４´をコートした。このときの誘電体多層膜
４, ４´の特性は、波長0.814 μｍの透過率＝0.99、波
長1.08μｍの反射率＝0.998 であった。 （５）このようにして形成した導波路型固体レーザ素子
に、波長0.814 μｍの半導体レーザをレンズにより結合
させたところ、出射端面より、1.08μｍのレーザ光が発
振した。この時の、発振しきい値は 0.1ｍＷ、発振のス
ロープ効率は60％であった。発振線の半値幅は、0.2 ｎ
ｍであり、レーザ発振をした状態で24時間経過後も特性
に変化はみられなかった。
【００２１】実施例７ （１）上記実施例１と同様にしてLiTaO3単結晶基板１を
準備すると同時に、この基板１上に育成したLiNbO3単結
晶薄膜中に、Na, Mg, Erを、それぞれ１モル％,３モル
％, ２at％含有させた。Er添加LiNbO3薄膜は、膜厚11μ
ｍに調整し、さらにメカノケミカルポリッシュ処理を施
し、最終的に膜厚を10μｍとした。 （２）次に、上記の単結晶薄膜を、フォトリソグラフィ
ーによりパターニングし、スパッタリングにより幅４μ
ｍ、厚さ 0.1μｍのスリットとしてTaマスクを形成し
た。これを、260 ℃のピロリン酸に20分浸漬し、Taマス
クを剥離し、380 ℃で10分間アニールし、プロトン交換
導波路を得た。 （３）この導波路２を、長さ10mm, 幅１mmにカットし、
その両端面を研磨した。研磨した端面に、蒸着装置によ
り、誘電体多層膜, ４´をコートした。このときの誘電
体多層膜４, ４´の特性は、波長0.814 μｍの透過率＝
0.99、波長1.08μｍの反射率＝0.998 であった。 （４）このようにして形成した導波路型固体レーザ素子
に、波長1.48μｍのTi：Al2O3 レーザをレンズにより結
合させたところ、出射端面より、1.56μｍのレーザ光が
発振した。この時の、発振しきい値は 0.1ｍＷ、発振の
スロープ効率は60％であった。発振線の半値幅は 0.2ｎ
ｍであり、レーザ発振をした状態で24時間経過後も特性
に変化はみられなかった。
準備すると同時に、この基板１上に育成したLiNbO3単結
晶薄膜中に、Na, Mg, Erを、それぞれ１モル％,３モル
％, ２at％含有させた。Er添加LiNbO3薄膜は、膜厚11μ
ｍに調整し、さらにメカノケミカルポリッシュ処理を施
し、最終的に膜厚を10μｍとした。 （２）次に、上記の単結晶薄膜を、フォトリソグラフィ
ーによりパターニングし、スパッタリングにより幅４μ
ｍ、厚さ 0.1μｍのスリットとしてTaマスクを形成し
た。これを、260 ℃のピロリン酸に20分浸漬し、Taマス
クを剥離し、380 ℃で10分間アニールし、プロトン交換
導波路を得た。 （３）この導波路２を、長さ10mm, 幅１mmにカットし、
その両端面を研磨した。研磨した端面に、蒸着装置によ
り、誘電体多層膜, ４´をコートした。このときの誘電
体多層膜４, ４´の特性は、波長0.814 μｍの透過率＝
0.99、波長1.08μｍの反射率＝0.998 であった。 （４）このようにして形成した導波路型固体レーザ素子
に、波長1.48μｍのTi：Al2O3 レーザをレンズにより結
合させたところ、出射端面より、1.56μｍのレーザ光が
発振した。この時の、発振しきい値は 0.1ｍＷ、発振の
スロープ効率は60％であった。発振線の半値幅は 0.2ｎ
ｍであり、レーザ発振をした状態で24時間経過後も特性
に変化はみられなかった。
【００２２】比較例１ （１）Na2CO3 22モル％、 Li2CO3 28モル％、 V2O5 40
モル％、Nb2O5 10モル％、溶融体組成から析出可能なLi
NbO3の理論量に対して２モル％のMgO および 0.2at％の
Ndを添加した混合物を白金るつぼに入れ、そのるつぼ内
混合物をエピタキシャル成長育成装置中の空気雰囲気下
で、1100℃まで加熱して溶解した。さらにその溶融体
は、プロペラを用い、100rpmの回転速度で12時間撹拌し
た。 （２）一方、厚さ１mmのLiNbO3単結晶の（０００１）面
を光学研磨して基板１を得た後、この単結晶基板１を化
学エッチングした。これを、白金のホルダーに取付け
た。 （３）るつぼ内の前記溶融体を、１時間当り60℃の冷却
速度で 915℃まで徐冷した後、前記単結晶基板１を915
℃で30分予備加熱して前記溶融体中に100 rpm で回転さ
せながら200 分間浸漬した。この処理でのLiNbO3単結晶
薄膜２の成長速度は、１μｍ／分であった。 （４）前記溶融体から単結晶薄膜を形成した基板１を引
き上げ、回転数 1000 rpm で30秒間溶融体上にて余分の
溶融体を振り切った後、１℃／分の速度で室温まで徐冷
し、単結晶基板１上に200 μｍ厚のNa、Mg、Nd含有のLi
NbO3単結晶薄膜２を得た。 （５）得られたLiNbO3単結晶薄膜２中に含有されていた
Na、Mg、Ndの量は、それぞれ３モル％，３モル％、0.06
at％であった。 （６）さらに、このLiNbO3単結晶薄膜２の表面を、コロ
イダルシリカによりメカノケミカルポリッシュ処理した
後、長さ10mm、幅１mmにカットし、両端面を研磨した。 （７）研磨した端面に、蒸着装置により、誘電体多層膜
４, ４´をコートした。このときの誘電体多層膜４, ４
´の特性は、波長0.814 μｍの透過率＝0.99、波長1.08
μｍの反射率＝0.998 であった。 （８）このようにして形成した固体レーザ素子に、波長
0.814 μｍの半導体レーザをレンズにより結合させたと
ころ、1.08μｍのレーザ光は確認できなかった。
モル％、Nb2O5 10モル％、溶融体組成から析出可能なLi
NbO3の理論量に対して２モル％のMgO および 0.2at％の
Ndを添加した混合物を白金るつぼに入れ、そのるつぼ内
混合物をエピタキシャル成長育成装置中の空気雰囲気下
で、1100℃まで加熱して溶解した。さらにその溶融体
は、プロペラを用い、100rpmの回転速度で12時間撹拌し
た。 （２）一方、厚さ１mmのLiNbO3単結晶の（０００１）面
を光学研磨して基板１を得た後、この単結晶基板１を化
学エッチングした。これを、白金のホルダーに取付け
た。 （３）るつぼ内の前記溶融体を、１時間当り60℃の冷却
速度で 915℃まで徐冷した後、前記単結晶基板１を915
℃で30分予備加熱して前記溶融体中に100 rpm で回転さ
せながら200 分間浸漬した。この処理でのLiNbO3単結晶
薄膜２の成長速度は、１μｍ／分であった。 （４）前記溶融体から単結晶薄膜を形成した基板１を引
き上げ、回転数 1000 rpm で30秒間溶融体上にて余分の
溶融体を振り切った後、１℃／分の速度で室温まで徐冷
し、単結晶基板１上に200 μｍ厚のNa、Mg、Nd含有のLi
NbO3単結晶薄膜２を得た。 （５）得られたLiNbO3単結晶薄膜２中に含有されていた
Na、Mg、Ndの量は、それぞれ３モル％，３モル％、0.06
at％であった。 （６）さらに、このLiNbO3単結晶薄膜２の表面を、コロ
イダルシリカによりメカノケミカルポリッシュ処理した
後、長さ10mm、幅１mmにカットし、両端面を研磨した。 （７）研磨した端面に、蒸着装置により、誘電体多層膜
４, ４´をコートした。このときの誘電体多層膜４, ４
´の特性は、波長0.814 μｍの透過率＝0.99、波長1.08
μｍの反射率＝0.998 であった。 （８）このようにして形成した固体レーザ素子に、波長
0.814 μｍの半導体レーザをレンズにより結合させたと
ころ、1.08μｍのレーザ光は確認できなかった。
【００２３】比較例２ （１）寸法５×15mm程度、厚さ0.5 mmで、Ｃ軸を厚さ方
向とするLiNbO3単結晶基板１のＺ面に、フォトリソグラ
フィーによりパターニングし、Tiを厚さ100 ｎｍ程度蒸
着し、幅10μｍのTiパターンを得た。これを1050℃で12
時間熱処理し、Tiを熱拡散させ、導波路を形成した。 （２）ついで導波路の直上にNdを蒸着し、1050℃で熱拡
散した。 （３）この導波路２を、長さ10mmにカットし、両端面を
研磨し、その端面にSiO2をコートした。 （４）このようにして形成した導波路型固体レーザ素子
に、波長0.814 μｍの半導体レーザをレンズにより結合
させたところ、出射端面より、1.08μｍのレーザ光が発
振した。この時の、発振しきい値は10ｍＷ、発振のスロ
ープ効率は10％であった。周波数の半値幅は、0.3 ｎｍ
であり、レーザ発振をした状態で24時間経過後も特性に
変化はみられなかった。
向とするLiNbO3単結晶基板１のＺ面に、フォトリソグラ
フィーによりパターニングし、Tiを厚さ100 ｎｍ程度蒸
着し、幅10μｍのTiパターンを得た。これを1050℃で12
時間熱処理し、Tiを熱拡散させ、導波路を形成した。 （２）ついで導波路の直上にNdを蒸着し、1050℃で熱拡
散した。 （３）この導波路２を、長さ10mmにカットし、両端面を
研磨し、その端面にSiO2をコートした。 （４）このようにして形成した導波路型固体レーザ素子
に、波長0.814 μｍの半導体レーザをレンズにより結合
させたところ、出射端面より、1.08μｍのレーザ光が発
振した。この時の、発振しきい値は10ｍＷ、発振のスロ
ープ効率は10％であった。周波数の半値幅は、0.3 ｎｍ
であり、レーザ発振をした状態で24時間経過後も特性に
変化はみられなかった。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる単
結晶薄膜およびその固体レーザ素子は、小型で、安定し
たコヒーレント光を確実に発生させることができ、さら
には、電気光学効果、音響光学効果、非線形光学効果に
優れていることから集積化も可能であり、光ファイバー
通信、光情報処理、光計測システムなどの広い分野で有
利に用いられる。
結晶薄膜およびその固体レーザ素子は、小型で、安定し
たコヒーレント光を確実に発生させることができ、さら
には、電気光学効果、音響光学効果、非線形光学効果に
優れていることから集積化も可能であり、光ファイバー
通信、光情報処理、光計測システムなどの広い分野で有
利に用いられる。
【図１】図１は、本発明にかかる単結晶薄膜。
【図２】図２は、本発明にかかる、反射膜付き固体レー
ザ素子の略線図。
ザ素子の略線図。
【図３】図３は、本発明にかかる、外部ミラー付き固体
レーザ素子の略線図。
レーザ素子の略線図。
【符号の説明】 １ LiNbx Ta(1-x) O3単結晶基板 ２ 活性イオン含有LiNbx Ta(1-x) O3単結晶薄膜 ３ 励起光源 ４, ４´誘電体多層膜 ５, ５´反射ミラー ６ レンズ
Claims (3)
- 【請求項１】 LiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単結晶
基板内またはその基板上に形成された少なくとも１種の
活性イオンを含有するLiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦１）
の単結晶薄膜であって、上記単結晶基板と上記単結晶薄
膜との格子定数が互いに整合していることを特徴とする
単結晶薄膜。 - 【請求項２】 LiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単結晶
基板内またはその基板上に、少なくとも１種の活性イオ
ンを含有するLiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単結晶薄
膜を形成し、かつ上記単結晶基板と上記単結晶薄膜との
格子定数が互いに整合していて、その入・出射端面には
それぞれ、誘電体多層膜をコーティングして共振構造を
付与したことを特徴とする固体レーザ素子。 - 【請求項３】 LiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単結晶
基板内またはその基板上に、少なくとも１種の活性イオ
ンを含有するLiNbx Ta(1-x) O3（０≦ｘ≦１）単結晶薄
膜を形成し、かつ上記単結晶基板と上記単結晶薄膜との
格子定数が互いに整合していて、その入・出射の光軸上
に外部ミラーの組合わせからなる共振構造を付与したこ
とを特徴とする固体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23804193A JPH0794820A (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 単結晶薄膜および固体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23804193A JPH0794820A (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 単結晶薄膜および固体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0794820A true JPH0794820A (ja) | 1995-04-07 |
Family
ID=17024294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23804193A Pending JPH0794820A (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 単結晶薄膜および固体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0794820A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003104533A1 (ja) * | 2002-06-11 | 2003-12-18 | 株式会社コイケ | Ｙｂを含む混晶酸化物単結晶、それを含む発光材料、γ線検出装置及びポジトロン断層撮影装置 |
| JP2008270344A (ja) * | 2007-04-17 | 2008-11-06 | Fujifilm Corp | 固体レーザ装置 |
-
1993
- 1993-09-24 JP JP23804193A patent/JPH0794820A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003104533A1 (ja) * | 2002-06-11 | 2003-12-18 | 株式会社コイケ | Ｙｂを含む混晶酸化物単結晶、それを含む発光材料、γ線検出装置及びポジトロン断層撮影装置 |
| JP2008270344A (ja) * | 2007-04-17 | 2008-11-06 | Fujifilm Corp | 固体レーザ装置 |
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