JPH0891999A - レーザー用バナジウム酸イットリウム単結晶およびその製造方法 - Google Patents
レーザー用バナジウム酸イットリウム単結晶およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH0891999A JPH0891999A JP25607694A JP25607694A JPH0891999A JP H0891999 A JPH0891999 A JP H0891999A JP 25607694 A JP25607694 A JP 25607694A JP 25607694 A JP25607694 A JP 25607694A JP H0891999 A JPH0891999 A JP H0891999A
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- laser
- single crystal
- mol
- ions
- rare earth
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザー結晶としての性能を低下させること
なく、発光強度の強い高品質な希土類元素を含有するバ
ナジウム酸イットリウム単結晶およびその製造方法を提
供する。 【構成】 バナジウムイオンが単結晶中の全陽イオンに
対してモル比で４７．０〜４９．５モル％であることを
特徴とする希土類元素を含有するレーザー用バナジウム
酸イットリウム単結晶。
なく、発光強度の強い高品質な希土類元素を含有するバ
ナジウム酸イットリウム単結晶およびその製造方法を提
供する。 【構成】 バナジウムイオンが単結晶中の全陽イオンに
対してモル比で４７．０〜４９．５モル％であることを
特徴とする希土類元素を含有するレーザー用バナジウム
酸イットリウム単結晶。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザー用バナジウム酸
イットリウム単結晶およびその製造方法に関し、特に半
導体レーザー（ＬＤ）励起固体レーザー用ホストとして
用いられる希土類元素を含有するレーザー用バナジウム
酸イットリウム単結晶およびその製造方法に関する。
イットリウム単結晶およびその製造方法に関し、特に半
導体レーザー（ＬＤ）励起固体レーザー用ホストとして
用いられる希土類元素を含有するレーザー用バナジウム
酸イットリウム単結晶およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高密度光記録のための高品質で安定した
光源として、半導体レーザー（ＬＤ）を励起光源とした
レーザー結晶と非線形結晶の組合せによる青−緑色レー
ザーが有望視されている。酸化物固体レーザー結晶では
ネオジウム（Ｎｄ）イオンを添加したバナジウム酸イッ
トリウム（ＹＶＯ4）単結晶がその特性から特に有望で
ある。Ｎｄイオンを添加した結晶の中では、ＹＡＧ（Ｙ
3Ａｌ5Ｏ12）結晶が有名で加工用等に利用されている。
しかしこのＮｄ：ＹＡＧ結晶はＮｄイオンの吸収断面積
が小さいために励起光源の閾値が高く、ＬＤ励起による
小型レーザーを構成するには適していない。
光源として、半導体レーザー（ＬＤ）を励起光源とした
レーザー結晶と非線形結晶の組合せによる青−緑色レー
ザーが有望視されている。酸化物固体レーザー結晶では
ネオジウム（Ｎｄ）イオンを添加したバナジウム酸イッ
トリウム（ＹＶＯ4）単結晶がその特性から特に有望で
ある。Ｎｄイオンを添加した結晶の中では、ＹＡＧ（Ｙ
3Ａｌ5Ｏ12）結晶が有名で加工用等に利用されている。
しかしこのＮｄ：ＹＡＧ結晶はＮｄイオンの吸収断面積
が小さいために励起光源の閾値が高く、ＬＤ励起による
小型レーザーを構成するには適していない。
【０００３】Ｎｄ：ＹＶＯ4単結晶はＮｄ：ＹＡＧ結晶
の２．７倍もの吸収断面積を持ち、また８００ｎｍ付近
にＮｄイオンによるブロードな吸収を持つことが知られ
ている（Ｒ．Ａ Ｆｉｅｌｄｓ，ｅｔ ａｌ，Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１，１８８５（１９８
７））。このように８００ｎｍ付近にブロードな吸収を
持つことは、ＬＤの温度変化に伴う波長変動に対して大
きな影響を受けず、レーザー発振することができる。こ
のような利点を持つＮｄ：ＹＶＯ4結晶であっても、高
い発振出力を維持するためにはＮｄイオンの添加量を増
やすことが必要である。
の２．７倍もの吸収断面積を持ち、また８００ｎｍ付近
にＮｄイオンによるブロードな吸収を持つことが知られ
ている（Ｒ．Ａ Ｆｉｅｌｄｓ，ｅｔ ａｌ，Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１，１８８５（１９８
７））。このように８００ｎｍ付近にブロードな吸収を
持つことは、ＬＤの温度変化に伴う波長変動に対して大
きな影響を受けず、レーザー発振することができる。こ
のような利点を持つＮｄ：ＹＶＯ4結晶であっても、高
い発振出力を維持するためにはＮｄイオンの添加量を増
やすことが必要である。
【０００４】しかしながら、高いレーザー発振出力を得
るためのＹＶＯ4単結晶へのネオジウム（Ｎｄ）イオン
の最高添加量は、イットリウム（Ｙ）イオンに対しＮｄ
イオンが３ａｔｍ％であった。添加量が３ａｔｍ％を超
えると濃度消光によるＮｄイオンの発光寿命が早くな
り、レーザー特性を低下させる結果となる。このことか
らＮｄ：ＹＶＯ4単結晶レーザー出力はＮｄイオンの添
加量に依存し、添加量はＮｄ３ａｔｍ％が限界であっ
た。
るためのＹＶＯ4単結晶へのネオジウム（Ｎｄ）イオン
の最高添加量は、イットリウム（Ｙ）イオンに対しＮｄ
イオンが３ａｔｍ％であった。添加量が３ａｔｍ％を超
えると濃度消光によるＮｄイオンの発光寿命が早くな
り、レーザー特性を低下させる結果となる。このことか
らＮｄ：ＹＶＯ4単結晶レーザー出力はＮｄイオンの添
加量に依存し、添加量はＮｄ３ａｔｍ％が限界であっ
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、レー
ザー結晶としての性能を低下させることなく、発光強度
の強い高品質な希土類元素を含有するバナジウム酸イッ
トリウム単結晶およびその製造方法を提供することにあ
る。
ザー結晶としての性能を低下させることなく、発光強度
の強い高品質な希土類元素を含有するバナジウム酸イッ
トリウム単結晶およびその製造方法を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、バ
ナジウムイオンが育成された単結晶中の全陽イオンに対
して一定範囲にあることによって達成される。
ナジウムイオンが育成された単結晶中の全陽イオンに対
して一定範囲にあることによって達成される。
【０００７】すなわち、本発明は、バナジウムイオンが
単結晶中の全陽イオンに対してモル比で４７．０〜４
９．５モル％であることを特徴とする希土類元素を含有
するレーザー用バナジウム酸イットリウム単結晶にあ
る。
単結晶中の全陽イオンに対してモル比で４７．０〜４
９．５モル％であることを特徴とする希土類元素を含有
するレーザー用バナジウム酸イットリウム単結晶にあ
る。
【０００８】本発明では、五酸化二バナジウム、三酸化
二イットリウム、希土類元素酸化物、例えば三酸化二ネ
オジム原料として用いる。そして、バナジウムイオンが
原料中の全陽イオンに対してモル比で４７．０〜４９．
５モル％となるように原料を調整して混合する。例えば
Ｎｄ添加の場合には、バナジウムイオンの原料中の全陽
イオンに対するモル比は下記式で示される。
二イットリウム、希土類元素酸化物、例えば三酸化二ネ
オジム原料として用いる。そして、バナジウムイオンが
原料中の全陽イオンに対してモル比で４７．０〜４９．
５モル％となるように原料を調整して混合する。例えば
Ｎｄ添加の場合には、バナジウムイオンの原料中の全陽
イオンに対するモル比は下記式で示される。
【０００９】
【数１】 このときのＮｄ2Ｏ3の添加量はＹ2Ｏ3に対して１〜３モ
ル％とする。
ル％とする。
【００１０】このような原料を用いて育成した単結晶中
のバナジウム（Ｖ）イオンが全陽イオンに対し、モル比
で４７．０〜４９．５モル％の組成範囲の希土類元素を
含有するＹＶＯ4単結晶か得られる。
のバナジウム（Ｖ）イオンが全陽イオンに対し、モル比
で４７．０〜４９．５モル％の組成範囲の希土類元素を
含有するＹＶＯ4単結晶か得られる。
【００１１】ＹＶＯ4単結晶中の全陽イオンに対するバ
ナジウムイオンは、上述のようにモル比で４７．０〜４
９．５モル％である。このモル比が４７．０モル％未満
および４９．５モル％超では、発光強度が弱くなるだけ
でなく、ＹＶＯ4単一組成であることが難しく、結晶中
に欠陥が多く存在してしまうため、レーザー結晶として
の品質を損なう結果となる。
ナジウムイオンは、上述のようにモル比で４７．０〜４
９．５モル％である。このモル比が４７．０モル％未満
および４９．５モル％超では、発光強度が弱くなるだけ
でなく、ＹＶＯ4単一組成であることが難しく、結晶中
に欠陥が多く存在してしまうため、レーザー結晶として
の品質を損なう結果となる。
【００１２】この結果はＹ2Ｏ3とＶ2Ｏ5のノンストイキ
オメトリーによる効果であって、本質的に希土類元素の
違いには依存しない。従って、Ｎｄのみならず、Ｅｒ、
Ｔｍ、Ｈｏ等の他の希土類元素を添加した場合にも同じ
効果が得られる。
オメトリーによる効果であって、本質的に希土類元素の
違いには依存しない。従って、Ｎｄのみならず、Ｅｒ、
Ｔｍ、Ｈｏ等の他の希土類元素を添加した場合にも同じ
効果が得られる。
【００１３】このように上記で表した組成範囲を限定し
た原料を用いて、Ｖイオンが４７．０〜４９．５モル％
の単結晶より、Ｎｄイオンの添加量を増やすことなく強
い発光強度を持つレーザー結晶を提供することができ
る。この結果、ＬＤの温度変化に伴う励起光の波長シフ
トに対して、Ｎｄイオンの高い発光強度を保てることが
できる。組成範囲を限定したＹＶＯ4単結晶は、例えば
チョクラルスキー（Ｃｚ）法、ブリッジマン法、フラッ
クス法等の従来の酸化物結晶の成長方法で育成すること
ができる。
た原料を用いて、Ｖイオンが４７．０〜４９．５モル％
の単結晶より、Ｎｄイオンの添加量を増やすことなく強
い発光強度を持つレーザー結晶を提供することができ
る。この結果、ＬＤの温度変化に伴う励起光の波長シフ
トに対して、Ｎｄイオンの高い発光強度を保てることが
できる。組成範囲を限定したＹＶＯ4単結晶は、例えば
チョクラルスキー（Ｃｚ）法、ブリッジマン法、フラッ
クス法等の従来の酸化物結晶の成長方法で育成すること
ができる。
【００１４】
【実施例】以下、実施例および比較例を用いて本発明を
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１５】実施例および比較例 Ｙ2Ｏ3を一定量として、バナジウムイオンの原料中の全
陽イオンに対するモル比Ｘ（Ｖ5+ ／Ｖ5+ ＋Ｙ3+ ＋Ｎ
ｄ3+）×１００がモル比で４８．０モル％、４９．０モ
ル％、５０．０モル％、５１．０モル％となるようにＹ
2Ｏ3とＶ2Ｏ5およびＮｄ2Ｏ3調整し、混合した試料約５
ｇ（このときＮｄ2Ｏ3はＹ2Ｏ3に対し１モル％添加）を
１２００℃で１２時間焼成し、再度混合した。この粉体
試料をガラスホルダーにセットして図１に示すような光
学系でＮｄイオンの発光強度を測定した。この時の励起
用光はＡｒレーザー励起のＴｉ：Ａｌ2Ｏ3レーザーを用
いた。Ｔｉ：Ａｌ2Ｏ3レーザーの出力は２０ｍＷとし
て、波長は７８０〜８５０ｎｍの間で変化させた。検出
器にはＧｅを用いた。Ｘ＝４８．０モル％、４９．０モ
ル％および比較として５０．０モル％、５１．０モル％
における発光強度の励起波長依存性を図２に示す。この
結果、４８モル％、４９モル％の発光強度が５０モル％
および５１モル％に比べて強いことが明瞭に示された。
陽イオンに対するモル比Ｘ（Ｖ5+ ／Ｖ5+ ＋Ｙ3+ ＋Ｎ
ｄ3+）×１００がモル比で４８．０モル％、４９．０モ
ル％、５０．０モル％、５１．０モル％となるようにＹ
2Ｏ3とＶ2Ｏ5およびＮｄ2Ｏ3調整し、混合した試料約５
ｇ（このときＮｄ2Ｏ3はＹ2Ｏ3に対し１モル％添加）を
１２００℃で１２時間焼成し、再度混合した。この粉体
試料をガラスホルダーにセットして図１に示すような光
学系でＮｄイオンの発光強度を測定した。この時の励起
用光はＡｒレーザー励起のＴｉ：Ａｌ2Ｏ3レーザーを用
いた。Ｔｉ：Ａｌ2Ｏ3レーザーの出力は２０ｍＷとし
て、波長は７８０〜８５０ｎｍの間で変化させた。検出
器にはＧｅを用いた。Ｘ＝４８．０モル％、４９．０モ
ル％および比較として５０．０モル％、５１．０モル％
における発光強度の励起波長依存性を図２に示す。この
結果、４８モル％、４９モル％の発光強度が５０モル％
および５１モル％に比べて強いことが明瞭に示された。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によって、
レーザー結晶としての性能を低下させることなく、発光
強度の強い高品質な希土類元素を含有するバナジウム酸
イットリウム単結晶が得られる。
レーザー結晶としての性能を低下させることなく、発光
強度の強い高品質な希土類元素を含有するバナジウム酸
イットリウム単結晶が得られる。
【図１】 発光スペクトル測定用光学系を示す概略図。
【図２】 発光強度（λ＝１９６５ｎｍ）の励起波長依
存性（図中のＸは（Ｖ5+ ／Ｖ5+ ＋Ｙ3+ ＋Ｎｄ3+ ）×１０
０で示されるモル％比）を示すグラフ。
存性（図中のＸは（Ｖ5+ ／Ｖ5+ ＋Ｙ3+ ＋Ｎｄ3+ ）×１０
０で示されるモル％比）を示すグラフ。
Claims (2)
- 【請求項１】 バナジウムイオンが単結晶中の全陽イオ
ンに対してモル比で４７．０〜４９．５モル％であるこ
とを特徴とする希土類元素を含有するレーザー用バナジ
ウム酸イットリウム単結晶。 - 【請求項２】 バナジウムイオンが原料中の全陽イオン
に対してモル比で４７．０〜４９．５モル％となるよう
に原料を調整して混合することを特徴とする希土類元素
を含有するレーザー用バナジウム酸イットリウム単結晶
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25607694A JPH0891999A (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | レーザー用バナジウム酸イットリウム単結晶およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25607694A JPH0891999A (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | レーザー用バナジウム酸イットリウム単結晶およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0891999A true JPH0891999A (ja) | 1996-04-09 |
Family
ID=17287560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25607694A Pending JPH0891999A (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | レーザー用バナジウム酸イットリウム単結晶およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0891999A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1065289C (zh) * | 1996-07-22 | 2001-05-02 | 中国科学院物理研究所 | 一种制备掺杂钒酸盐单晶的水热生长方法 |
-
1994
- 1994-09-27 JP JP25607694A patent/JPH0891999A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1065289C (zh) * | 1996-07-22 | 2001-05-02 | 中国科学院物理研究所 | 一种制备掺杂钒酸盐单晶的水热生长方法 |
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