JPH0954347A - 光学素子用ｋｌｔｎ単結晶および光素子 - Google Patents
光学素子用ｋｌｔｎ単結晶および光素子Info
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- JPH0954347A JPH0954347A JP8278796A JP8278796A JPH0954347A JP H0954347 A JPH0954347 A JP H0954347A JP 8278796 A JP8278796 A JP 8278796A JP 8278796 A JP8278796 A JP 8278796A JP H0954347 A JPH0954347 A JP H0954347A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のＫＬＮ単結晶の光吸収の問題を解決し
て、青色光の光透過特性に優れた単結晶を提供し、これ
を用いたＳＨＧ素子を安定に動作するようにする。 【解決手段】 一般式：Ｋ3Ｌｉ2（ＴａxＮｂ1-x）5Ｏ
15（０＜ｘ＜１）で表されることを特徴とする光学素子
用ＫＬＴＮ単結晶である。
て、青色光の光透過特性に優れた単結晶を提供し、これ
を用いたＳＨＧ素子を安定に動作するようにする。 【解決手段】 一般式：Ｋ3Ｌｉ2（ＴａxＮｂ1-x）5Ｏ
15（０＜ｘ＜１）で表されることを特徴とする光学素子
用ＫＬＴＮ単結晶である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を使用す
る情報処理分野あるいは光応用計測制御および通信分野
に利用する単結晶に関するものであり、特には光透過特
性及び結晶均一性に優れたＫ3Ｌｉ2（ＴａxＮｂ1-x）5
Ｏ15（０＜ｘ＜１）（以下「ＫＬＴＮ単結晶」という）
およびそれを用いたＳＨＧ素子等の光素子に係わる。
る情報処理分野あるいは光応用計測制御および通信分野
に利用する単結晶に関するものであり、特には光透過特
性及び結晶均一性に優れたＫ3Ｌｉ2（ＴａxＮｂ1-x）5
Ｏ15（０＜ｘ＜１）（以下「ＫＬＴＮ単結晶」という）
およびそれを用いたＳＨＧ素子等の光素子に係わる。
【０００２】
【従来の技術】Ｋ3Ｌｉ2Ｎｂ5Ｏ15単結晶（以下「ＫＬ
Ｎ単結晶」という）はタングステンブロンズ構造を持つ
負の一軸性結晶で、融点約１０３９℃、転移点（キュリ
ー温度）約４３０℃の強誘電体結晶である。この単結晶
は負の一軸性結晶としての使いやすさや、構造が正方晶
のため双晶が発生せず、機械的特性に優れるなどの特徴
を持っている。また、３５０ｎｍ程度の波長範囲まで透
明で、結晶中のＬｉの組成比を変えることにより、広い
波長範囲（７９０〜９２０ｎｍ）で位相整合波長が選択
できる。そして温度許容幅が大きいうえ、室温で非臨界
位相整合するので、非常に大きな角度許容幅と波長許容
幅が得られる。さらに、レーザー光に対する耐損傷性は
ＬｉＮｂＯ3単結晶（以下「ＬＮ単結晶」という）やＫ
ＮｂＯ3単結晶（以下「ＫＮ単結晶」という）と比較し
て一桁以上も大きく、極めて安定であるため、高出力レ
ーザー光源として期待できる。また、光損失も小さく性
能指数もＫＮ単結晶のほぼ４倍と見積もられる優れた結
晶である。通常、大気雰囲気中で育成され、白金坩堝を
用い、フラックス融液からトップシーディング法でバル
ク単結晶が、引き下げ法によりファイバー単結晶が育成
されている。この後、結晶は加工され第二高調波発生素
子（以下「ＳＨＧ素子」という）などに用いられてい
る。
Ｎ単結晶」という）はタングステンブロンズ構造を持つ
負の一軸性結晶で、融点約１０３９℃、転移点（キュリ
ー温度）約４３０℃の強誘電体結晶である。この単結晶
は負の一軸性結晶としての使いやすさや、構造が正方晶
のため双晶が発生せず、機械的特性に優れるなどの特徴
を持っている。また、３５０ｎｍ程度の波長範囲まで透
明で、結晶中のＬｉの組成比を変えることにより、広い
波長範囲（７９０〜９２０ｎｍ）で位相整合波長が選択
できる。そして温度許容幅が大きいうえ、室温で非臨界
位相整合するので、非常に大きな角度許容幅と波長許容
幅が得られる。さらに、レーザー光に対する耐損傷性は
ＬｉＮｂＯ3単結晶（以下「ＬＮ単結晶」という）やＫ
ＮｂＯ3単結晶（以下「ＫＮ単結晶」という）と比較し
て一桁以上も大きく、極めて安定であるため、高出力レ
ーザー光源として期待できる。また、光損失も小さく性
能指数もＫＮ単結晶のほぼ４倍と見積もられる優れた結
晶である。通常、大気雰囲気中で育成され、白金坩堝を
用い、フラックス融液からトップシーディング法でバル
ク単結晶が、引き下げ法によりファイバー単結晶が育成
されている。この後、結晶は加工され第二高調波発生素
子（以下「ＳＨＧ素子」という）などに用いられてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記のＫＬＮ単
結晶は、その基礎吸収端が約３７６ｎｍと現在実用化が
進んでいる青色ＳＨＧ光の波長に近く、青色光の吸収係
数が大きく、特に可視光領域での光透過率が理想値より
も大幅に小さいために、実際に光素子として実用化され
ていなかった。本発明は、上述した如き従来のＫＬＮ単
結晶の光吸収の問題を解決すべくなされたものであっ
て、青色光の光透過特性に優れた単結晶を提供し、これ
を用いたＳＨＧ素子を安定に動作させんとするものであ
る。
結晶は、その基礎吸収端が約３７６ｎｍと現在実用化が
進んでいる青色ＳＨＧ光の波長に近く、青色光の吸収係
数が大きく、特に可視光領域での光透過率が理想値より
も大幅に小さいために、実際に光素子として実用化され
ていなかった。本発明は、上述した如き従来のＫＬＮ単
結晶の光吸収の問題を解決すべくなされたものであっ
て、青色光の光透過特性に優れた単結晶を提供し、これ
を用いたＳＨＧ素子を安定に動作させんとするものであ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述した
ような従来のＫＬＮ単結晶の光吸収の問題について検討
を行った。そこで、まずＫＬＮ単結晶の波長による光透
過率の変化を測定した。この結果を図１に示す。ここで
光透過率とは、長さ１ｃｍの単結晶に入射した特定波長
の光が反対側に透過する率のことである。Ｋ3Ｌｉ2Ｎｂ
5Ｏ15単結晶は４００ｎｍ付近で光透過率の大幅な減少
があることが分かる。そこで次にＮｂと同族のＴａを用
いたＫ3Ｌｉ2Ｔａ5Ｏ15単結晶（以下「ＫＬＴ単結晶」
という）について、同様に波長による光透過率の変化を
測定した結果を図１に併せて示す。ＫＬＴ単結晶は４０
０ｎｍ付近でも６０％以上の光透過率を示していること
が分かる。しかし、ＫＬＴ単結晶は育成温度が高く、し
かもフラックス法を用いた育成中に結晶と融液の組成が
徐々に変わるために大型単結晶の育成が困難であり、さ
らに室温では、材料の複屈折性を用いた位相整合条件を
満たさないために室温においてＳＨＧ光の発生が出来な
いという問題があり、実際には使用されていない。そこ
で、本発明者らはＮｂの一部をＴａに置換することによ
り、基礎吸収端を現在実用化が進んでいる青色領域から
遠ざけることにより、光吸収の問題点は解決出来ること
を見い出し本発明に想到した。
ような従来のＫＬＮ単結晶の光吸収の問題について検討
を行った。そこで、まずＫＬＮ単結晶の波長による光透
過率の変化を測定した。この結果を図１に示す。ここで
光透過率とは、長さ１ｃｍの単結晶に入射した特定波長
の光が反対側に透過する率のことである。Ｋ3Ｌｉ2Ｎｂ
5Ｏ15単結晶は４００ｎｍ付近で光透過率の大幅な減少
があることが分かる。そこで次にＮｂと同族のＴａを用
いたＫ3Ｌｉ2Ｔａ5Ｏ15単結晶（以下「ＫＬＴ単結晶」
という）について、同様に波長による光透過率の変化を
測定した結果を図１に併せて示す。ＫＬＴ単結晶は４０
０ｎｍ付近でも６０％以上の光透過率を示していること
が分かる。しかし、ＫＬＴ単結晶は育成温度が高く、し
かもフラックス法を用いた育成中に結晶と融液の組成が
徐々に変わるために大型単結晶の育成が困難であり、さ
らに室温では、材料の複屈折性を用いた位相整合条件を
満たさないために室温においてＳＨＧ光の発生が出来な
いという問題があり、実際には使用されていない。そこ
で、本発明者らはＮｂの一部をＴａに置換することによ
り、基礎吸収端を現在実用化が進んでいる青色領域から
遠ざけることにより、光吸収の問題点は解決出来ること
を見い出し本発明に想到した。
【０００５】すなわち本発明は一般式：Ｋ3Ｌｉ2（Ｔａ
xＮｂ1-x）5Ｏ15（０＜ｘ＜１）で表されることを特徴
とする光学素子用ＫＬＴＮ単結晶である。さらに一般
式：Ｋ3Ｌｉ2（ＴａxＮｂ1-x）5Ｏ15（０．０１＜ｘ＜
１）で表され、４００ｎｍにおける光透過率が６０％以
上である光学素子用ＫＬＴＮ単結晶であり、一般式：Ｋ
3Ｌｉ2（ＴａxＮｂ1-x）5Ｏ15（０．０１＜ｘ＜０．
４）で表される光学素子用ＫＬＴＮ単結晶である。ま
た、上記の組成とすることにより、光学素子用ＫＬＴＮ
単結晶の基礎吸収端が３７６ｎｍより小さくなる。また
上記の単結晶をレーザー光源からの出射光を基本波とし
て非線形光学結晶への通過により高調波を発生する光学
素子において、非線形光学結晶として用いたり、レーザ
ー光源からの出射光を光学結晶へ入射し電気光学効果あ
るいは音響光学効果により光の強度、位相を制御する光
素子において、前記光学結晶として用いると好適であ
る。
xＮｂ1-x）5Ｏ15（０＜ｘ＜１）で表されることを特徴
とする光学素子用ＫＬＴＮ単結晶である。さらに一般
式：Ｋ3Ｌｉ2（ＴａxＮｂ1-x）5Ｏ15（０．０１＜ｘ＜
１）で表され、４００ｎｍにおける光透過率が６０％以
上である光学素子用ＫＬＴＮ単結晶であり、一般式：Ｋ
3Ｌｉ2（ＴａxＮｂ1-x）5Ｏ15（０．０１＜ｘ＜０．
４）で表される光学素子用ＫＬＴＮ単結晶である。ま
た、上記の組成とすることにより、光学素子用ＫＬＴＮ
単結晶の基礎吸収端が３７６ｎｍより小さくなる。また
上記の単結晶をレーザー光源からの出射光を基本波とし
て非線形光学結晶への通過により高調波を発生する光学
素子において、非線形光学結晶として用いたり、レーザ
ー光源からの出射光を光学結晶へ入射し電気光学効果あ
るいは音響光学効果により光の強度、位相を制御する光
素子において、前記光学結晶として用いると好適であ
る。
【０００６】ＴａによるＮｂの置換効果について説明す
る。Ｎｂの一部をＴａで置換すると、図２に示すように
基礎吸収端の波長が減少していく。Ｔａ置換が１％未満
では置換による波長シフトの効果が少なく、Ｔａ置換量
の増加に伴い結晶の屈折率が変化していくが、４０％を
越えて置換すると室温での位相整合条件を満たさなくな
ると考えられる。このことからＴａの置換量は４０％未
満であることが良い。好適な置換範囲は１〜４０％であ
る。
る。Ｎｂの一部をＴａで置換すると、図２に示すように
基礎吸収端の波長が減少していく。Ｔａ置換が１％未満
では置換による波長シフトの効果が少なく、Ｔａ置換量
の増加に伴い結晶の屈折率が変化していくが、４０％を
越えて置換すると室温での位相整合条件を満たさなくな
ると考えられる。このことからＴａの置換量は４０％未
満であることが良い。好適な置換範囲は１〜４０％であ
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、実施例に基づいて本発明を
より詳細に説明する。 （実施例１）試料を次の作製法により作成した。まずフ
ラックス融液からトップシーディング法により、Ｋ3Ｌ
ｉ2（ＴａxＮｂ1-x）5Ｏ15単結晶（Ｘ＝０〜１）を育成
した。直径５０ｍｍ深さ５０ｍｍの白金坩堝に各組成の
原料粉をいれ抵抗加熱によりこれを溶かし、融液を作
り、その後シード付けを行い、所定の方位に約１０日間
で、１ｃｍ角の大きさの単結晶を育成した。この時、結
晶の引き上げは速度０．２ｍｍ／ｈ、回転速度は３０ｒ
ｐｍ一定とした。育成に用いた原料は純度９９．９９％
のＫ2ＣＯ3，Ｌｉ2ＣＯ3，Ｌｉ2Ｏ，Ｔａ2Ｏ5である。
このようにしてＫ3Ｌｉ2（ＴａxＮｂ1-x）5Ｏ15単結晶
（Ｘ＝０〜１）を準備し、それぞれに対しキュリー温度
以上でアニール処理および単一分域化処理を実施した。
結晶のｃ軸方向に対向するようにＰｔ電極板を設け、電
気炉内で、結晶温度をキュリー温度より高温に加熱し電
圧を印加して単一分域化処理を行った。その後、それぞ
れの結晶から各稜がａ軸方位，ｃ軸方位に平行な５×５
×５mm3の正方形ブロックを切り出し、その各面をコロ
イダルシリカを用いて鏡面研磨し、Ｔａ置換率をいろい
ろと変えたＫ3Ｌｉ2（ＴａxＮｂ1-x）5Ｏ15単結晶（Ｘ
＝０〜１）を作成した。
より詳細に説明する。 （実施例１）試料を次の作製法により作成した。まずフ
ラックス融液からトップシーディング法により、Ｋ3Ｌ
ｉ2（ＴａxＮｂ1-x）5Ｏ15単結晶（Ｘ＝０〜１）を育成
した。直径５０ｍｍ深さ５０ｍｍの白金坩堝に各組成の
原料粉をいれ抵抗加熱によりこれを溶かし、融液を作
り、その後シード付けを行い、所定の方位に約１０日間
で、１ｃｍ角の大きさの単結晶を育成した。この時、結
晶の引き上げは速度０．２ｍｍ／ｈ、回転速度は３０ｒ
ｐｍ一定とした。育成に用いた原料は純度９９．９９％
のＫ2ＣＯ3，Ｌｉ2ＣＯ3，Ｌｉ2Ｏ，Ｔａ2Ｏ5である。
このようにしてＫ3Ｌｉ2（ＴａxＮｂ1-x）5Ｏ15単結晶
（Ｘ＝０〜１）を準備し、それぞれに対しキュリー温度
以上でアニール処理および単一分域化処理を実施した。
結晶のｃ軸方向に対向するようにＰｔ電極板を設け、電
気炉内で、結晶温度をキュリー温度より高温に加熱し電
圧を印加して単一分域化処理を行った。その後、それぞ
れの結晶から各稜がａ軸方位，ｃ軸方位に平行な５×５
×５mm3の正方形ブロックを切り出し、その各面をコロ
イダルシリカを用いて鏡面研磨し、Ｔａ置換率をいろい
ろと変えたＫ3Ｌｉ2（ＴａxＮｂ1-x）5Ｏ15単結晶（Ｘ
＝０〜１）を作成した。
【０００８】次に、本発明のＴａ置換効果について以下
の特性を評価した。この結果の例を図１に示す。ｘ＝０
つまりＴａを置換しないＫ3Ｌｉ2Ｎｂ5Ｏ15単結晶は、
４００ｎｍ付近の 広い波長範囲に大きな光吸収があ
る。このため４００ｎｍ帯の青色ＳＨＧ光が結晶内で吸
収され結晶の温度が上昇し、位相整合温度条件から外れ
てしまうために青色のＳＨＧ発生用基板としては光透過
性は不十分である。一方、ｘ＝１つまりＮｂの全てをＴ
ａで置換したＫ3Ｌｉ2Ｔａ5Ｏ15単結晶は４００ｎｍで
の光透過率は６０％以上に向上している。さらに図２に
はＴａの置換量を変化させた場合の各単結晶の基礎吸収
端の変化の様子を示す。図２から明らかなようにＴａ置
換量を増やすと基礎吸収端は短波長側に移行していくこ
とが判る。１００％Ｔａで置換した単結晶はその基礎吸
収端は約６０ｎｍ短波長側へシフトし、基礎吸収端３１
６ｎｍが得られた。Ｔａ置換により波長３５０〜４５０
ｎｍでの光透過率が向上し、このＳＨＧ素子を用いるこ
とにより、基本光として波長が９００ｎｍ以下の基本波
を用いたＳＨＧ素子が実現可能になる。
の特性を評価した。この結果の例を図１に示す。ｘ＝０
つまりＴａを置換しないＫ3Ｌｉ2Ｎｂ5Ｏ15単結晶は、
４００ｎｍ付近の 広い波長範囲に大きな光吸収があ
る。このため４００ｎｍ帯の青色ＳＨＧ光が結晶内で吸
収され結晶の温度が上昇し、位相整合温度条件から外れ
てしまうために青色のＳＨＧ発生用基板としては光透過
性は不十分である。一方、ｘ＝１つまりＮｂの全てをＴ
ａで置換したＫ3Ｌｉ2Ｔａ5Ｏ15単結晶は４００ｎｍで
の光透過率は６０％以上に向上している。さらに図２に
はＴａの置換量を変化させた場合の各単結晶の基礎吸収
端の変化の様子を示す。図２から明らかなようにＴａ置
換量を増やすと基礎吸収端は短波長側に移行していくこ
とが判る。１００％Ｔａで置換した単結晶はその基礎吸
収端は約６０ｎｍ短波長側へシフトし、基礎吸収端３１
６ｎｍが得られた。Ｔａ置換により波長３５０〜４５０
ｎｍでの光透過率が向上し、このＳＨＧ素子を用いるこ
とにより、基本光として波長が９００ｎｍ以下の基本波
を用いたＳＨＧ素子が実現可能になる。
【０００９】（実施例２）次にファイバー単結晶を以下
の方法により育成した。Ｋ3Ｌｉ2（ＴａxＮｂ1-x）5Ｏ
15単結晶（Ｘ＝０〜１）の組成の原料を抵抗加熱により
これを溶かし、融液を作成した。抵抗加熱型の育成坩堝
の底部にノズルを設け、ノズル下端に下から種結晶をつ
けて、急温度勾配下で結晶を引き下げた。原料はトップ
シーディング法と同様に調製した。結晶育成温度は約１
０００℃、育成速度は約０．６ｍｍ／ｈでａ軸およびｃ
軸方位に育成を行った。ファイバーの直径は約５００μ
ｍとした。得られた結晶は単一分域状態でクラックがな
かった。育成結晶のａ面とｃ面をコロイダルシリカを用
いて鏡面研磨し、Ｔａ置換率をいろいろと変えたＫ3Ｌ
ｉ2（ＴａxＮｂ1-x）5Ｏ15単結晶（Ｘ＝０〜１）を作成
した。
の方法により育成した。Ｋ3Ｌｉ2（ＴａxＮｂ1-x）5Ｏ
15単結晶（Ｘ＝０〜１）の組成の原料を抵抗加熱により
これを溶かし、融液を作成した。抵抗加熱型の育成坩堝
の底部にノズルを設け、ノズル下端に下から種結晶をつ
けて、急温度勾配下で結晶を引き下げた。原料はトップ
シーディング法と同様に調製した。結晶育成温度は約１
０００℃、育成速度は約０．６ｍｍ／ｈでａ軸およびｃ
軸方位に育成を行った。ファイバーの直径は約５００μ
ｍとした。得られた結晶は単一分域状態でクラックがな
かった。育成結晶のａ面とｃ面をコロイダルシリカを用
いて鏡面研磨し、Ｔａ置換率をいろいろと変えたＫ3Ｌ
ｉ2（ＴａxＮｂ1-x）5Ｏ15単結晶（Ｘ＝０〜１）を作成
した。
【００１０】（実施例３）図３に入力波長を変化させた
場合のＳＨＧ出力を示す。Ｋ3Ｌｉ2（Ｔａ0.1Ｎｂ0.9）
5Ｏ15単結晶の入力波長を３６６ｎｍ〜３８０ｎｍまで
変化させた場合のＳＨＧ出力を示す。比較例としてＮｂ
を全くＴａで置換していないＫ3Ｌｉ2Ｎｂ5Ｏ15単結晶
を同様に入力波長を変化させた場合のＳＨＧ出力を図３
に示す。単結晶の組成によってＳＨＧ出力の波長は異な
るので、図３ではＳＨＧ出力波形のみを比較できるよう
に記載している。図３に示すようにＴａで１０％置換し
て光学的特性が向上した単結晶では、ＳＨＧ位相整合は
安定でＳＨＧ変換効率は従来のＫＬＮ単結晶に比べて約
１．５倍大きく向上することが可能となった。一方、Ｔ
ａの置換量を増やしていくと位相整合波長はシフトし、
４０％置換した結晶では波長が７００〜９００ｎｍの範
囲の基本波を発生するチタンサファイアレーザーに対し
てＳＨ光の発生はみられなかった。これは、Ｔａ置換量
の増加に伴い結晶の屈折率が変化し室温での位相整合条
件を満たさなくなるためであると考えられる。このこと
からＴａの置換量は４０％未満であると好適である。
場合のＳＨＧ出力を示す。Ｋ3Ｌｉ2（Ｔａ0.1Ｎｂ0.9）
5Ｏ15単結晶の入力波長を３６６ｎｍ〜３８０ｎｍまで
変化させた場合のＳＨＧ出力を示す。比較例としてＮｂ
を全くＴａで置換していないＫ3Ｌｉ2Ｎｂ5Ｏ15単結晶
を同様に入力波長を変化させた場合のＳＨＧ出力を図３
に示す。単結晶の組成によってＳＨＧ出力の波長は異な
るので、図３ではＳＨＧ出力波形のみを比較できるよう
に記載している。図３に示すようにＴａで１０％置換し
て光学的特性が向上した単結晶では、ＳＨＧ位相整合は
安定でＳＨＧ変換効率は従来のＫＬＮ単結晶に比べて約
１．５倍大きく向上することが可能となった。一方、Ｔ
ａの置換量を増やしていくと位相整合波長はシフトし、
４０％置換した結晶では波長が７００〜９００ｎｍの範
囲の基本波を発生するチタンサファイアレーザーに対し
てＳＨ光の発生はみられなかった。これは、Ｔａ置換量
の増加に伴い結晶の屈折率が変化し室温での位相整合条
件を満たさなくなるためであると考えられる。このこと
からＴａの置換量は４０％未満であると好適である。
【００１１】（実施例４）図４は本発明の一実施例を説
明するための図である。半導体レーザ１から出射された
励起ビーム１１は集光光学系２により集光され、固体レ
ーザ結晶４を励起する。半導体レーザ１はＳＤＬ（Spec
tra Diode Lab.）社製AlGaInP系半導体レーザを用い、
出力６５０ｍＷ、発振波長６７０ｎｍである。また、集
光光学系２は２枚のシリンドリカルレンズと単レンズ
（ｆ＝３０ｍｍ）を用いた。
明するための図である。半導体レーザ１から出射された
励起ビーム１１は集光光学系２により集光され、固体レ
ーザ結晶４を励起する。半導体レーザ１はＳＤＬ（Spec
tra Diode Lab.）社製AlGaInP系半導体レーザを用い、
出力６５０ｍＷ、発振波長６７０ｎｍである。また、集
光光学系２は２枚のシリンドリカルレンズと単レンズ
（ｆ＝３０ｍｍ）を用いた。
【００１２】励起される固体レーザ結晶４は基本波であ
る第１発振波を発生し、曲率ミラーである入射側の第一
のレーザミラー３とＳＨＧ結晶６の出射端面に形成され
た第１の発振波を反射する第二のレーザミラー７からな
るレーザ共振器で第１の発振波である基本波を発生す
る。レーザ共振器中にはレーザ結晶４と波長制御素子５
とＳＨＧ結晶６が配置されている。第一のレーザミラー
３は半導体レーザからの励起光波長に対して８５％以上
を透過し、基本波波長に対しては反射率９９％以上の全
反射（以下単にＨＲという；High-Reflection）コーテ
ィングを施してある。このとき共振器構造は凹平式共振
器であり、第一のレーザミラー３の曲率半径は２５ｍ
ｍ、共振器長は２０ｍｍとした。レーザ結晶４にはＣｒ
添加量１．５ｍｏｌ％のＬｉＳＡＦ結晶(φ３×５ｍｍ)
を用い、結晶端面には励起光波長と基本波波長に対して
反射率２％以下の無反射（以下単にＡＲという；Anti-R
eflection）コーティングを施してある。ＳＨＧ結晶６
は３×３×５ｍｍのＮｂを１０％Ｔａで置換したＫ3Ｌ
ｉ2（Ｔａ0.1Ｎｂ0.9）5Ｏ15単結晶である。
る第１発振波を発生し、曲率ミラーである入射側の第一
のレーザミラー３とＳＨＧ結晶６の出射端面に形成され
た第１の発振波を反射する第二のレーザミラー７からな
るレーザ共振器で第１の発振波である基本波を発生す
る。レーザ共振器中にはレーザ結晶４と波長制御素子５
とＳＨＧ結晶６が配置されている。第一のレーザミラー
３は半導体レーザからの励起光波長に対して８５％以上
を透過し、基本波波長に対しては反射率９９％以上の全
反射（以下単にＨＲという；High-Reflection）コーテ
ィングを施してある。このとき共振器構造は凹平式共振
器であり、第一のレーザミラー３の曲率半径は２５ｍ
ｍ、共振器長は２０ｍｍとした。レーザ結晶４にはＣｒ
添加量１．５ｍｏｌ％のＬｉＳＡＦ結晶(φ３×５ｍｍ)
を用い、結晶端面には励起光波長と基本波波長に対して
反射率２％以下の無反射（以下単にＡＲという；Anti-R
eflection）コーティングを施してある。ＳＨＧ結晶６
は３×３×５ｍｍのＮｂを１０％Ｔａで置換したＫ3Ｌ
ｉ2（Ｔａ0.1Ｎｂ0.9）5Ｏ15単結晶である。
【００１３】単結晶の出射側つまり後方端面には基本波
波長に対して反射率９９％以上のＨＲコーティングとＳ
ＨＧ波長に対して反射率１％以下のＡＲコーティングを
施し、第二のレーザミラー７とした。また、単結晶の入
射側つまり前方端面には基本波波長に対して反射率０．
２％以下のＡＲコーティングを施した。波長制御素子５
には厚さ０．５ｍｍの１枚の水晶板からなる複屈折フィ
ルタを用い、光軸に対してブリュースター角に配置して
光軸の回りを回転させることで波長制御し、ＳＨＧ結晶
６であるＫ3Ｌｉ2（Ｔａ0.1Ｎｂ0.9）5Ｏ15単結晶の変
換効率が最大となる基本波の波長に調整することでＳＨ
Ｇ出力１０ｍＷを得た。さらに、第一のレーザミラー
３、レーザ結晶４と波長制御素子５を同一の構造部材８
に設置し、ＳＨＧ結晶６は構造部材９に設置し、それら
を温度制御素子であるペルチェ素子１０上に固定して、
共振器全体を温度制御した。
波長に対して反射率９９％以上のＨＲコーティングとＳ
ＨＧ波長に対して反射率１％以下のＡＲコーティングを
施し、第二のレーザミラー７とした。また、単結晶の入
射側つまり前方端面には基本波波長に対して反射率０．
２％以下のＡＲコーティングを施した。波長制御素子５
には厚さ０．５ｍｍの１枚の水晶板からなる複屈折フィ
ルタを用い、光軸に対してブリュースター角に配置して
光軸の回りを回転させることで波長制御し、ＳＨＧ結晶
６であるＫ3Ｌｉ2（Ｔａ0.1Ｎｂ0.9）5Ｏ15単結晶の変
換効率が最大となる基本波の波長に調整することでＳＨ
Ｇ出力１０ｍＷを得た。さらに、第一のレーザミラー
３、レーザ結晶４と波長制御素子５を同一の構造部材８
に設置し、ＳＨＧ結晶６は構造部材９に設置し、それら
を温度制御素子であるペルチェ素子１０上に固定して、
共振器全体を温度制御した。
【００１４】
【発明の効果】本発明によりはじめて波長４００ｎｍ帯
の青色波長帯での光透過特性および基礎吸収端特性に優
れたＫＬＴＮ単結晶を得ることができた。これにより４
００ｎｍ帯の短波長光を用いる光素子用にＫＬＴＮ単結
晶を用いることができ、ＫＬＴＮ単結晶の持つ大きな非
線形光学定数を生かした光素子の安定性と高出力化の特
性向上ができる。
の青色波長帯での光透過特性および基礎吸収端特性に優
れたＫＬＴＮ単結晶を得ることができた。これにより４
００ｎｍ帯の短波長光を用いる光素子用にＫＬＴＮ単結
晶を用いることができ、ＫＬＴＮ単結晶の持つ大きな非
線形光学定数を生かした光素子の安定性と高出力化の特
性向上ができる。
【図１】各種Ｋ3Ｌｉ2（ＴａxＮｂ1-x）5Ｏ15単結晶の
光透過特性を測定した図である。
光透過特性を測定した図である。
【図２】Ｋ3Ｌｉ2（ＴａxＮｂ1-x）5Ｏ15単結晶の基礎
吸収端特性を示す図である。
吸収端特性を示す図である。
【図３】Ｋ3Ｌｉ2（ＴａxＮｂ1-x）5Ｏ15単結晶を用い
たＳＨＧ出力を示す図である。
たＳＨＧ出力を示す図である。
【図４】本発明の一実施例を説明するための図である。
１ 半導体レーザ、２ 集光光学系、３ 第一のレーザ
ミラー、４ レーザ結晶、５ 波長制御素子、６ ＳＨ
Ｇ結晶、７ 第二のレーザミラー、８ 構造部材、９
構造部材、１０ 温度制御素子、１１ 励起ビーム、１
２ ＳＨＧ光。
ミラー、４ レーザ結晶、５ 波長制御素子、６ ＳＨ
Ｇ結晶、７ 第二のレーザミラー、８ 構造部材、９
構造部材、１０ 温度制御素子、１１ 励起ビーム、１
２ ＳＨＧ光。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮井 剛 東京都千代田区丸の内二丁目１番２号日立 金属株式会社内 (72)発明者 谷内 哲夫 宮城県仙台市片平２丁目１番地１号東北大 学金属材料研究所内 (72)発明者 福田 承生 宮城県仙台市片平２丁目１番地１号東北大 学金属材料研究所内
Claims (6)
- 【請求項１】 一般式：Ｋ3Ｌｉ2（ＴａxＮｂ1-x）5Ｏ
15（０＜ｘ＜１）で表されることを特徴とする光学素子
用ＫＬＴＮ単結晶。 - 【請求項２】 一般式：Ｋ3Ｌｉ2（ＴａxＮｂ1-x）5Ｏ
15（０．０１＜ｘ＜１）で表され、４００ｎｍにおける
光透過率が６０％以上であることを特徴とする光学素子
用ＫＬＴＮ単結晶。 - 【請求項３】 一般式：Ｋ3Ｌｉ2（ＴａxＮｂ1-x）5Ｏ
15（０．０１＜ｘ＜０．４）で表されることを特徴とす
る請求項２に記載の光学素子用ＫＬＴＮ単結晶。 - 【請求項４】 基礎吸収端が３７６ｎｍより小さいこと
を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の
光学素子用ＫＬＴＮ単結晶。 - 【請求項５】 レーザー光源からの出射光を基本波とし
て非線形光学結晶への通過により高調波を発生する光学
素子において、前記非線形光学結晶として請求項１乃至
４項のいずれかに記載のＫＬＴＮ単結晶を用いたことを
特徴とする光素子。 - 【請求項６】 レーザー光源からの出射光を光学結晶へ
入射し電気光学効果あるいは音響光学効果により光の強
度、位相を制御する光素子において、前記光学結晶とし
て請求項１乃至４項のいずれかに記載のＫＬＴＮ単結晶
を用いたことを特徴とする光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8278796A JPH0954347A (ja) | 1995-06-05 | 1996-04-04 | 光学素子用ｋｌｔｎ単結晶および光素子 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-137607 | 1995-06-05 | ||
| JP13760795 | 1995-06-05 | ||
| JP8278796A JPH0954347A (ja) | 1995-06-05 | 1996-04-04 | 光学素子用ｋｌｔｎ単結晶および光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0954347A true JPH0954347A (ja) | 1997-02-25 |
Family
ID=26423799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8278796A Pending JPH0954347A (ja) | 1995-06-05 | 1996-04-04 | 光学素子用ｋｌｔｎ単結晶および光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0954347A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0962558A1 (en) * | 1998-05-27 | 1999-12-08 | Ngk Insulators, Ltd. | A method for producing a single-crystalline film |
| US7693206B2 (en) | 2003-05-09 | 2010-04-06 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor laser device including laser array or stack first collimator, path rotator, and an optical element |
-
1996
- 1996-04-04 JP JP8278796A patent/JPH0954347A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0962558A1 (en) * | 1998-05-27 | 1999-12-08 | Ngk Insulators, Ltd. | A method for producing a single-crystalline film |
| US6447606B2 (en) | 1998-05-27 | 2002-09-10 | Ngk Insulators, Ltd. | Method for producing a single-crystalline film of KLN or KLNT |
| US7693206B2 (en) | 2003-05-09 | 2010-04-06 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor laser device including laser array or stack first collimator, path rotator, and an optical element |
| US8477824B2 (en) | 2003-05-09 | 2013-07-02 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor laser apparatus having collimator lens and path rotator |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20050616 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
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|
| A02 | Decision of refusal |
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