JPH11243247A - ランタン・マグネシウムアルミナート（ｌｍａ）の単結晶層、それらの液相エピタキシャル成長による成長プロセス及びそれらの単結晶の層を含む光学的部品 - Google Patents

ランタン・マグネシウムアルミナート（ｌｍａ）の単結晶層、それらの液相エピタキシャル成長による成長プロセス及びそれらの単結晶の層を含む光学的部品

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JPH11243247A
JPH11243247A JP10328563A JP32856398A JPH11243247A JP H11243247 A JPH11243247 A JP H11243247A JP 10328563 A JP10328563 A JP 10328563A JP 32856398 A JP32856398 A JP 32856398A JP H11243247 A JPH11243247 A JP H11243247A
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ベルナール・フェラン
Bernard Chambaz
ベルナール・シャンバ
Gerard Basset
ジェラール・バセ
Claude Calvat
クロード・カルヴァ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】レーザーソース、可飽和吸収体及び増幅器のよ
うな光学的部品を形成するのに適した光学的特性を有
し、特に、ダイオードによってポンピングされるマイク
ロレーザー型の装置に適する装置を提供する。 【解決手段】 ランタン・マグネシウムアルミナート
（ＬａＭｇＡｌ11Ｏ19）（ＬＭＡ）の単結晶に関し、好
ましくはドーピングされ、かつ、液層エピタキシャル成
長による基板上への成長プロセスに関する。液層エピタ
キシャル成長は、溶媒と溶質とを含むエピタキシーバス
から始まる。その中では、前期溶媒はＢｉ2Ｏ3及びＢ2
Ｏ3であり、エピタキシャル成長は、９００℃から１１
００℃の範囲内の一定な温度で行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ランタン・マグネ
シウムアルミナート（ＬＭＡ）に関するとともに、単結
晶層の成長のためのプロセスに関し、かつ、詳細には、
ドーピングされていてもよいランタン・マグネシウムア
ルミナート ファミリー（属）ＬａＭｇＡｌ1 1Ｏ19（Ｌ
ＭＡ）の液相エピタキシャル成長による薄い層に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】上記の物質は、レーザーソースのような
可飽和吸収体・増幅器、特に、ダイオードによってポン
ピングされるマイクロレーザー型の装置に適する光学的
部品を製造するために適切な光学的特性を有している。
従って、本発明の技術的範囲は、概略、光学的素子のた
めの物質を形成するという範囲で画定される。
【０００３】目標とする応用物としては、通常は単結晶
であるこれらの物質は、ストリップ、薄膜、バーまたは
スラブ（平板）の形態で使用され、かつ、これらの物質
の特性及び品質は、用いられる成長プロセスに強く依存
する。
【０００４】従って、増幅器は、単結晶を用いる様々な
光学的部品のうちの１つである。様々な素子は、遠距離
通信の分野において、特に光ファイバーの形態で非常に
広く用いられる。現在、これらの素子は、例えばマイク
ロレーザーに関連し、マーキング又はマイクロカッティ
ングのような新しい応用目的に対してマイクロレーザー
のエネルギーを増加させることができる。
【０００５】励起された発光による光学的増幅プロセス
は、レーザー効果に基づく。光学的増幅プロセスには、
反転分布条件を満足するためにポンピングによって増幅
させることができる活性媒体が必要となる。
【０００６】従って、ポンピングは、増幅器の性能を決
めるのに非常に重要な役割を果たす。ポンピング出力に
加えて、他の２つの面についても考慮すべきである。第
１には、ポンピングの波長であり、もう一つは、ポンピ
ングの配置である。これらの配置の問題に対しては、幾
つかの可能な解決法がある。すなわち、横方向、縦方
向、及び側方向である。
【０００７】上記の要求の範囲内において、特に有用な
応用において、ポンピングは、ダイオードによって行わ
れ、より詳細には、ダイオードバーによって行われる。
さらに、必要とされる高エネルギー密度に対する材料の
冷却の問題を考慮する必要がある。
【０００８】上記のすべての制約は、増幅器の配置とそ
れによる物質の形状に重大な影響をもたらすであろう。
【０００９】ドーピングイオンの濃度の選択もまた、増
幅プロセスを最適化し、かつ、増幅率を増加させるため
に重要である。ドーピングイオン数が増加すると、より
多くのポンピングエネルギーが吸収され、従って、原理
的には、信号を増幅することが可能になる。しかしなが
ら、ある場合には、過剰なドーピングイオンの濃度によ
り、励起状態における再吸収のメカニズム又は隣接する
イオン間のエネルギー遷移による工程にマイナスの影響
を及ぼすかもしれない。
【００１０】従って、増幅器の性能は、物質のドーピン
グ及び均一性及び欠陥のような物質の性能に強く依存す
るであろうし、従って、この物質の成長に用いられるプ
ロセスに強く依存する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】多くの固体材料が、ド
ーピングイオンの濃度を増加させ、従って、高いゲイン
を得るのが難しいという欠点を有している。例えば、Ｙ
3Ａｌ5Ｏ12或いはＹＬｉＦ4中のＮｄの場合がそうであ
る。
【００１２】一方、この濃度の制約は、エピタキシー、
特に液相エピタキシー（ＥＰＬ）によって得られる、い
くつかの層において特に顕著である。不幸なことに、現
在までは、例えばＮｄをドープしたＬａＭｇＡｌ11Ｏ19
（ＬＭＡ）のような高い濃度のイオンをドーピングでき
るような、他の特に興味のある物質の成長プロセスへ、
このタイプの成長プロセスに適用することは不可能であ
った。
【００１３】上述の物質を用いた他の光学的素子には、
マイクロレーザーが含まれる。このマイクロレーザーに
は、例えば、現在、非常に開発が進んでいる、ダイオー
ドによってポンピングされるマイクロレーザーが含まれ
る。
【００１４】マイクロレーザーの利点のうちの１つは、
多層の積層を含む構造自体である。活性レーザー媒体
は、例えば、１５０〜１０００μｍの厚さの、小さな寸
法（数ｍｍ2）というような、薄い層によって構成され
ている。活性レーザー媒体の上には、絶縁体のキャビテ
ィーミラーが直接堆積される。この活性媒体は、ＩＩＩ
−Ｖレーザーダイオードによってポンピングされる。Ｉ
ＩＩ−Ｖレーザーダイオードは、マイクロレーザー上に
直接ハイブリッド化されるか、或いは、光ファイバーを
通してマイクロレーザーに連結される。マイクロエレク
トロニックな手段を用いて集積製造が可能なので、非常
に低コストでこれらのマイクロレーザーを大量生産でき
る。
【００１５】マイクロレーザーは、広くバライティーに
富んだ多くの応用が存在する。例えば、その応用の中に
は、自動車工業・環境器具及び科学的器具・遠隔測定法
などがある。
【００１６】一般的に、公知のマイクロレーザーは、数
十ｍＷの連続的な発光強度を有している。しかしなが
ら、上述の応用の多くは、数十ｍＷの平均出力を有し、
かつ、１０-6〜１０-9秒間に数ｋＷのピーク出力（瞬間
的な）を必要とするものである。
【００１７】これらのタイプの高いピーク出力は、１０
から１０4Ｈｚの間で周波数が変化するパルスモードで
動作するように形成された固体レーザーによって得られ
うる。このようなレーザーは、例えばＱスイッチのよう
な、周知のトリガープロセスを用いることによって行わ
れる。
【００１８】より詳細には、レーザーキャビティーのト
リガーは、レーザーキャビティー中への、時間により変
化しうる損失を付加することにより成っている。これ
は、ある一定時間レーザー効果を妨げ、その間に、ポン
ピングエネルギーは得られた物質を励起するレベルまで
蓄積される。これらの損失は、短い間に急激に減少し、
従って、非常に短い時間内に、蓄積されたエネルギーを
開放する（巨大なパルス）。従って、高いピーク出力が
達成できる。
【００１９】”アクティブ”トリガーの場合には、損失
の値は、外部から使用者によって制御される（例えば、
回転するキャビティー・ミラー、音響光学的又は電子光
学的な内部キャビティー、ビームのパス又はビームの分
極状態のいずれかを変えることによって、）。キャビテ
ィーが開いている瞬間である蓄積時間と、反復速度と
は、独立して選択できる。しかしながら、そのために
は、適切な電子部品と、複雑なレーザーシステムとが必
要となる。
【００２０】欧州特許公開第７２４ ３１６号公報に
は、アクティブにトリガーされたマイクロレーザーの一
例が記載されている。
【００２１】”パッシブ”なトリガーの場合には、様々
な損失が、物質（可飽和吸収体−Ａ.Ｓ.と呼ばれる）の
形態でキャビティー中に導入される。その物質は、レー
ザーの波長において低い出力密度で、強く吸収される
（透過率：Ｔｍｉｎ）。そして、その物質は、出力密度
があるしきい値を越えた時に、実際に透明となる（透過
率： Ｔｍａｘ）。このしきい値は、Ａ.Ｓ.の飽和強度
と呼ばれる。
【００２２】パッシブなトリガーの非常に大きな利点
は、いかなる制御電子部品をも必要としないということ
である。パッシブなトリガーリングと呼ばれるこのタイ
プの動作に対しては、使用者は、第１に、手に入るポン
ピングに適合するように最少の透過（Ｔｍｉｎ）になる
可飽和吸収体を選ぶことができ、第２に、出力ミラーの
形状とその透過とによって、レーザーキャビティーを選
ぶことができる。
【００２３】一旦、これらのパラメーターが固定された
ら、装置は、発光されるパルス時間、反復周波数、発光
出力、及びパルス当たりのエネルギーによって特定され
る動作ポイントを有するようになる。
【００２４】従って、置換体と物質の厚さとが非常に詳
細に制御されることによって可飽和吸収体（Ａ.Ｓ.）と
して用いられる単結晶に関して得られる特性も非常に詳
細に制御される。
【００２５】パッシブにトリガーされるマイクロレーザ
ーのように、最近製造されるマイクロレーザーでは、通
常は、固体の活性媒体又は活性物質を含んでいる。これ
らは、エルビウム（Ｅｒ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、
ネオジミウム（Ｎｄ）、ツリウム（Ｔｍ）、ホルミウム
（Ｈｏ），又はＥｒ、Ｙｂ、Ｎｄ、Ｔｍ、Ｈｏのような
これらの元素のうちのいくつかの混合物が一緒にドープ
（ｃｏｄｏｐｅ）された、例えば、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12、Ｌａ
ＭｇＡｌ11Ｏ9（ＬＭＡ）、ＹＶＯ4、Ｙ2ＳｉＯ5、ＹＬ
ｉＦ4及びＧｄＶＯ4がドープされる中から選ばれた基本
物質から構成されている。
【００２６】これらのマイクロレーザーは、置換物質に
依存して異なる波長で動作する。従って、それらの発光
波長は、活性物質として、Ｎｄ3+がドープされた場合に
は、約１.０６μｍであり、 Ｅｒ3+、 Ｙｂ3+がドープ
された場合には約１.５５μｍであり、 Ｔｍ3+及びＨｏ
3+がドープされた場合には、約２μｍである。
【００２７】さらに、公知の可飽和吸収体は、吸収に反
応できるように有機分子を含んでいる。これらの公知の
物質は、液状又は可塑性の形態をしており、光学的な特
性がしばしば非常に悪く、非常に早く劣化し、レーザー
フラックスの下で悪いふるまいをする。
【００２８】塊状の固体物質もまた、可飽和吸収体とし
て用いられる。例えば、 ＬｉＦ：Ｆ2結晶は、物質の可
飽和吸収体のふるまいに応答可能な発光中心を有してお
り、寿命が限られている。Ｃｒ4+をドープした、ある塊
状の結晶は、約１μｍでの可飽和吸収を有しており、約
１μｍで発光するレーザーに用いることができる。その
中の活性物質は、 Ｎｄ3+又はＹｂ3+の活性イオンを有
するＹＡＧから構成されている。
【００２９】塊状の可飽和吸収体の１つの重大な欠点
は、吸収体イオンの濃度が制限されるため、厚い物質が
必要になるということである。
【００３０】仏国特許公開第２７１２７４３号公報に
は、塊状の可飽和吸収体に伴って生じる問題が、可飽和
吸収体が薄い単結晶の層の形態で形成されている固体活
性媒体を備えたレーザーキャビティーを用いることによ
り、いかにして解決されるかについて説明されている。
【００３１】より詳細には、薄い層の形態は、従来の可
飽和吸収体の塊状の形状に起因するレーザーキャビティ
ーの内部での損失を最小にすることができる。
【００３２】さらに、前記薄い層は、様々な形状と寸法
でもって基板上に堆積させることができる。
【００３３】最後に、薄い層の形状は、レーザーキャビ
ティーの内部の空間を節約することができる。
【００３４】本明細書においては、前記薄い層は、好ま
しくは、液層エピタキシーによって形成される。特に、
本発明の堆積技術によれば、塊状の結晶の成長用の従来
のプロセスよりも、より高い濃度のドーピングイオンが
得られる。従来のプロセスとは、換言すれば、チョコラ
ルスキー法やブリッジマン法などのようなプロセスであ
る。
【００３５】上記の方法は、異なるイオンがドープされ
た単結晶層をより容易に形成することができる。さら
に、液相エピタキシー（ＥＰＬ）は、例えば１００μｍ
よりも厚いような厚い単結晶層を成長することが可能
な、唯一の従来プロセスである。
【００３６】この明細書及び欧州特許公開第０６５３８
２４号公報でも、液相エピタキシー法により、基板とし
て機能するレーザー活性物質上に、直接、薄い可飽和吸
収体層を堆積することについて記載されている。
【００３７】上記のような技術は、活性物質が、可飽和
吸収体材料と同じ構造を有していなければできない。さ
らに、この物質を液相エピタキシー法で成長可能でなけ
ればならない。
【００３８】現在までは、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12が、これらの条
件を満たす唯一の物質として実証されていた。
【００３９】従って、一般的に、現在においては、可飽
和吸収体と一緒に動作するトリガーされたマイクロレー
ザーが、レーザーキャビティー 中に付け加えられる。
【００４０】上述の物質及びＬａＭｇＡｌ11Ｏ19（ＬＭ
Ａ）族は、非常に興味深い。
【００４１】例えばＮｄ3+がドープされたＬＭＡは、低
い吸収係数と低い実効断面を有しており、かつ、その吸
収帯及び発光帯は広い。
【００４２】従って、希土類イオン（ＴＲ3+）によって
置換されたＬＭＡは、レーザーソース及びレーザー増幅
器として興味深い。
【００４３】Ｃｏ2+のような遷移金属によって置換され
たＬＭＡは、可飽和吸収帯として動作させることもでき
る。
【００４４】さらに、仏国特許公開第２５９９７３３号
公報に述べられているように、広い置換範囲にわたって
動作する固体アルミニウムガリウム溶液が存在する。
【００４５】特に、混合されたランタニド−マグネシウ
ムガラート（lanthanide-magnesiumgallates)が、特に
単結晶の形態で得られることは、上記明細書に記載され
ており、これは、レーザーのエミッタに用いられる。
【００４６】ＬＭＡの結晶成長学は、その構造上、特に
複雑である。
【００４７】ＬａＭｇＡｌ11Ｏ19は、六方晶形の構造で
あり（Ｐ６3／ｍｍｃ 種群）、かつ、その化学量論的
な化合物は、一致融点(congruent fusion)を持たない。
【００４８】一致融点を有する化学的組成は、実際に
は、ランタンとマグネシウムのわずかな欠損を有する化
合物、例えば、Ｌａ0.9Ｍｇ0.5Ａｌ11.433Ｏ19のような
ものが当てはまる。
【００４９】化学的濃度の制限という問題を生じさせず
に、Ｎｄ3+のような、ある種の希土類で置換するのは、
簡単である。
【００５０】ＬＭＡ：Ｎｄは、いくつかの非常に特殊な
応用に用いられる。その応用とは、レーザーを発射する
ためのマイクロレーザーや磁気測定、及びレーザー増幅
器である。
【００５１】上述のように、ＬＭＡ：Ｃｏもまた、１．
５５μｍにおける可飽和吸収体としてのポテンシャルを
有している。
【００５２】このタイプの応用に対しては、物質は、良
好な状態にされた単結晶の形態、好ましくは単結晶の薄
い層で用いられることがわかっている。従って、例え
ば、性能は最適化が可能であり、かつ、レーザーのサイ
ズは小さくできる。
【００５３】他の物質と同じように、単結晶層、特に、
ＬＭＡの薄い層を用いることができれば非常に興味深い
が、これらの薄い層は、かつて得られたためしがない。
【００５４】上記の物質を製造するための成長技術が存
在しない。
【００５５】従って、ＬａＭｇＡｌ11Ｏ19族中の物質の
うち、特に薄い単結晶層を製造するために必要なプロセ
スを満足させるようなものは、いままでは存在しなかっ
た。従って、本発明の１つの目的は、上記の要求を満た
すことである。
【００５６】本発明の他の目的は、上記の層を製造する
際の従来技術の不完全さ、欠点、及び制限を解消するこ
とにある。
【００５７】
【課題を解決するための手段】この目的、及び他の目的
は、ドーピングされていてもよいランタン・マグネシウ
ムアルミナート（ＬａＭｇＡｌ11Ｏ19；ＬＭＡ）を液相
エピタキシャル成長によって基板上に成長するプロセス
による本発明によって達成される。溶質と溶媒とを含む
エピタキシー・バスから成長が始まり、その中では、前
記溶媒は、Ｂｉ2Ｏ3とＢ2Ｏ3とが混合されている。次い
で、エピタキシャル成長が９００℃から１０００℃まで
の間の一定の温度において行われる。
【００５８】特にＬＭＡの結晶成長に起因する困難さか
ら、この物質の薄い単結晶層のような層が、液相エピタ
キシーによって成長させることができるということが発
見されたことは驚くべきことである。
【００５９】従来の技術によれば、この分野の専門家
は、ＬＭＡの薄い単結晶層のような層を成長するために
結晶性の成長を含むプロセスを用いることに対してしり
ごみするような傾向にあった。
【００６０】同様に、この特殊な物質のエピタキシャル
成長である点を考慮すると、エピタキシーバス及びエピ
タキシャル成長の条件を選択する困難さゆえに、他の成
長プロセスよりむしろ液相エピタキシーを選択したとい
うこともまた、驚くべきことであった。
【００６１】特定の物質を成長可能とするエピタキシー
バスの組成は、特に、用いられる溶媒によって決定さ
れ、完全には予測できないが、関連する物質にきわめて
特有なものであり、かつ、他の物質の成長のために知ら
れているエピタキシーバスの組成から推測する方法がな
かった。エピタキシャル成長の条件に対するエピタキシ
ャル条件、特に、エピタキシャル成長が生じる温度を選
択することに対しても同様であった。
【００６２】本発明は、Ｂｉ2Ｏ3とＢ2Ｏ3との混合物か
らなる特殊な溶媒を具備する特殊なエピタキシーバスを
選択することによって、ＬＭＡ成長が液相エピタキシー
によって可能であるということを実証したものである。
【００６３】このタイプの溶媒は、例えば、ＰｂＡｌ12
Ｏ19又はＢａＡｌ12Ｏ19 を形成するためのＰｂ又はＢ
ａをベースとするような他のタイプの溶媒とは異なり、
エピタキシーにおいて非常に安定な相を提供することが
出来る。
【００６４】Ｂ2Ｏ3を用いることにより、非常に低粘度
の液体バスを提供でき、かつ、広い過飽和ゾーンを提供
することができる。
【００６５】さらに、エピタキシャル成長が起こるよう
な特定の温度条件、換言すれば、９００℃から１０００
℃までの間の一定の温度範囲内において、ＬＭＡ中にお
いて溶媒をエピタキシャル成長させるようにするカチオ
ンの置換を制限する。
【００６６】特に、本発明での高温での使用が、大量の
Ｂｉ3+がＬａ3+の代わりにＬＭＡ中に導入されるのを制
限する。
【００６７】しかしながら、ＢｉＭｇＡｌ11Ｏ19化合物
が存在するため、電荷の補償無しに、かつ、レーザーの
特性に何らの劣化も無しに、Ｂｉ3+が単にＬａ3+と置換
される。
【００６８】本発明によるプロセスは、液相エピタキシ
ー（ＥＰＬ）成長プロセスに固有の全ての利点をも有し
ており、それらの利点のうちの多くは、上述のものであ
り、又は上述の従来技術の明細書中において、その詳細
が説明されている。
【００６９】特に、このＥＰＬプロセスを用いれば、均
一なドーピングを得ることが可能であり、そのドーピン
グは、例えば、希土類、遷移金属類又はガリウムであ
る。
【００７０】素子の光学的特性を最適化することが必要
な場合には、この均一化パラメータ(homogeneity param
eter)が、本質的なパラメータである。
【００７１】本発明による液相エピタキシー技術におい
ては、上述の温度範囲内における一定温度で層が形成さ
れ、従って、体積濃度の均一性が良い。
【００７２】層の界面及び表面のみが、ある状況におい
て乱れるが、この場合には、表面をわずかに研磨する(p
olishing)ことによってこの欠陥を取り除くことが出来
る。
【００７３】さらに、エピタキシーは、塊状の結晶に対
して、従来の成長工程よりも非常に高い濃度のドーピン
グを達成することができる。従って、非常に薄い層を、
エピタキシーの全ての利点を有したままで用いることが
できる。
【００７４】加えて、液相エピタキシーは、異なるイオ
ンを一緒にドーピング(codoping)することを可能とす
る。さらに、メッシュパラメータ、屈折率、吸収等のよ
うなエピタキシャル成長された層の特性を最適化するた
めに、しばしば、いくつかの置換(substitutions)を行
う必要がある。
【００７５】いくつかのカチオンを有する複雑な化合物
の層を、液相エピタキシー技術を用いて形成することが
できる。
【００７６】液相エピタキシー技術によれば、堆積され
た層にわたって厚さを容易に制御することができる。そ
の厚さは、一般的に１から５００μｍであり、好ましく
は、１から２００μｍである。更に好ましくは２０から
１５０μｍであり、より好ましくは、５０から１００μ
ｍである。
【００７７】「薄い層」という用語は、通常、１から１
５０μｍの厚さの層を意味するように用いられ、好まし
くは１から１００μｍの間の層を意味する。
【００７８】層の成長速度は、通常、１μｍ／分である
から、１００μｍの厚さの層は、比較的早く成長でき
る。言い換えれば、数時間以内に成長できる。
【００７９】ドープされていてもよいランタン・マグネ
シウムアルミナート（Lanthanum and Magnesium alumin
ate: LMA)の薄膜とは、化学量論的なＬＭＡ； ＬａＭ
ｇＡｌ11Ｏ19、及び、上述のように、例えばランタン又
はマグネシウムをわずかに欠いた化学量論的なＬＭＡに
近いＬＭＡ、又は例えば化学式Ｌａ0.9Ｍｇ0.5Ａｌ11 .4
33Ｏ19で表されるＬＭＡからなる層である。
【００８０】ドープされたＬＭＡとは、上述のＬＭＡを
意味する。言い換えれば、化学量論的な又は化学量論的
ではないもの（本質的な元素のうち、１又は数種を欠い
ている）であって、少なくとも１以上の置換が存在して
いる。
【００８１】例えば、置換元素又はドーピングイオン
は、ネオジミウム、ルテチウム、イットリウムのような
希土類又はコバルト、クロム、チタン、及びガリウムの
ような金属の中から選択される。
【００８２】本発明によれば、一緒にドープされた層が
成長される。換言すれば、ＬＭＡから構成され、いくつ
かの上述の置換元素から選ばれた元素又は上述のドーピ
ングイオンから選ばれたイオンを有している。
【００８３】一緒にドーピングする一例としては、Ｎｄ
とＣｒ、又は、ＮｄとＴｉがドープされたＬＭＡがあ
る。
【００８４】ドーピングイオンの濃度は、広い範囲にわ
たって変化し、希土類がほぼ１００モル％まで変化す
る。しかしながら、そのモル％は、好ましくは各ドーピ
ングイオンに対して０．１から１０モル％であり、特
に、希土類に対しては０．１から１０モル％であり、金
属類に対しては、０．１〜５モル％が好ましい。
【００８５】これらの層を成長させるためには、ＬＭＡ
の様々な本質的構成要素の酸化物、すなわち、Ａｌ
2Ｏ3、ＭｇＯ、Ｌａ2Ｏ3が、液相エピタキシーバス中に
おける本発明で特定する溶質を有する溶液中に入れられ
る。
【００８６】様々な酸化物のモル比は、化学量論的な値
の近くで調整される。
【００８７】もし必要であれば、異なる置換体が上述の
置換元素、ドーピングイオンの酸化物を溶質のバス中に
加えることによって形成される。溶媒は明らかに変化し
ない。
【００８８】エピタキシーバス中で用いられる溶質の性
質は、各々目的とする層の組成によって異なる。
【００８９】基板としては、ドーピングされていてもよ
い薄いＬＭＡ層のような層が、液相エピタキシー技術を
用いてその上に成長できるいかなる基板であってもよ
い。
【００９０】しかしながら、基板としては、一般的に
は、堆積されるベース材料と同じベース材料、すなわ
ち、ＬＭＡ又は堆積されるべきベース材料の構造と同じ
か類似の結晶構造を有する物質で構成されている。
【００９１】従って、基板と層とのメッシュパラメー
タ、（１００）成長の場合には“ａ”をしばしば調整
し、一方、パラメータ“ｃ”をあまり変化させないよう
にする必要があった。この調整は、後述の適切なドーピ
ングイオンを用いることによって行われる。ドーピング
イオンは、エピタキシーバス中に酸化物の形態で可能で
あれば加えられる。言い換えれば、基板と層とは、同じ
結晶構造を有しており、相違点は、ドーピングイオンに
関する点のみである。このドーピングイオンに関する点
は、例えば、層および／または基板、好ましくは層の方
の結晶的特性および／または光学的特性に影響する。
【００９２】従って、基板は、目的物質に依存して、ド
ーピングされているか、又は、ドーピングされていない
ＬＭＡを用いる。基板がドーピングされている場合に
は、ドーピングイオンは、上述のものと同じであり、か
つ、単結晶層に対しては、下記のものと同じである。好
ましくは、基板は、ドーピングされていない（活性化さ
れていない）ＬＭＡを含んでいる。
【００９３】ＬＭＡは、化学式ＬａＭｇＡｌ11Ｏ19で示
される化学量論的なＬＭＡであるか、又は、既に上で述
べた化学量論的なＬＭＡに近いものである。基板は、通
常は、（１００）面方向にチョコラルスキー引き上げ法
で得られた結晶から調整される。
【００９４】本発明は、液相エピタキシー成長によって
得られうる、ドーピングされていてもよいランタン・マ
グネシウムアルミナート（ＬＭＡ）の単結晶層にも関連
している。
【００９５】本発明により特定された構造は、単結晶層
から成っている。このことが、コンパクトな素子の製造
を可能にする。さらに、低いコストでこの素子を集積的
に製造することを可能とする。上記の構造は、物質の特
性を変えることはないが、しかしながら、一方で、ある
場合には、導波現象を用いることにより物質の特性を改
善する。
【００９６】同様に、本発明の層は、用いられる成長技
術（液相エピタキシー）に関する全ての利点をも有して
おり、その点に関しては上述した。
【００９７】層の厚さは、通常、既に上で述べた厚さで
ある。
【００９８】同様に、ＬＭＡは、化学量論的なＬＭＡ或
いは化学量論的なＬＭＡに近いＬＭＡから選ばれる。
【００９９】化学量論的な、又は、非化学量論的なＬＭ
Ａは、ドーピングされていてもよく、例えば、ネオジミ
ウム、ルテチウム、イットリウムのような希土類又はコ
バルト、クロム、チタン、及びガリウムのような金属類
の中から選ばれる。
【０１００】ドーピングイオンのタイプ、性質、数量及
び割合は、可変であり、かつ、要求された応用に依存す
る。
【０１０１】層、特に薄い層が、活性レーザー材料とし
て働く場合には、ＬＭＡは、１又は数種のイオンは、活
性レーザー材料の性質に適したものがドーピングされ
る。
【０１０２】ＬＭＡに関する活性レーザー材料の性質に
適した多くのイオンは、ＬＭＡを増幅するのにも用いら
れる。
【０１０３】従って、化学量論的又は非化学量論的なＬ
ＭＡは、約１.０６μｍでの発光に対してはＮｄ（ネオ
ジミウム）又はＣｒ（クロム）の活性イオンが、約１.
５μｍでの発光に対してはＥｒ（エルビウム）又はイッ
テルビウムイオンが、２μｍの発光に対してはＨｏ（ホ
ルミウム）又はＴｍ（ツリウム）の活性イオンがドーピ
ングされる。さらにまた、ＬＭＡには、１.５μｍでの
発光に対してはＥｒ及びＹｂ（エルビウム−イットリビ
ウム）イオンが、２μｍの発光に対してはＴｍ及びＨｏ
（ツリウム及びホロミウム）イオンが、約１.５μｍで
の発光に対してはＥｒ，Ｙｂ及びＣｅ（エルビウム、イ
ッテルビウム、及びセシウム）イオンが一緒ドーピング
される。
【０１０４】ドーピングイオンの割合は、通常、０.１
から１０モル％である。
【０１０５】エルビウム単独でのドーピングと比較し
て、エルビウムとイッテルビウムとを一緒にドーピング
することにより、より多くのポンピングエネルギーを吸
収することが可能となる。
【０１０６】化学量論的又は非化学量論的なＬＭＡに
も、その上の可飽和吸収体の特性に適するように、１又
は数種のイオンがドーピングされる。
【０１０７】従って、ＬＭＡは、クロム（Ｃｒ）、イッ
テルビウム（Ｙｂ）、エルビウム又はツリウムイオンが
ドープされていてもよい。
【０１０８】ＬＭＡは、好ましくは、コバルトイオンが
ドーピングされている。ＬＭＡは、通常は、０.１％以
上１％以下、例えば、０.１５；０.１３；又は０.４％
のコバルトイオンがドーピングされる。化学式Ｌａ0.9
Ｍｇ0.5Ａｌ11.433Ｏ19 の準化学量論的なＬＭＡ中に、
コバルトのＣｏ2+ イオンが０．３モル％ドーピングさ
れ、化学式は、Ｌａ0.9Ｍｇ0.4985Ｃｏ0.0015Ａｌ
11.433Ｏ19 となる。このコバルトがドーピングされた
準化学量論的なＬＭＡに対する一般的な化学式は、 Ｌ
ａ0.9Ｍｇ0.2-xＣｏxＡｌ11.433Ｏ19となる。
【０１０９】もし、化学式ＬａＭｇＡｌ11Ｏ19を有する
化学量論的ＬＭＡにコバルトがドーピングされると、そ
の後に得られる化合物は、 ＬａＭｇ1-XＣｏXＡｌ11Ｏ
19 となる。
【０１１０】これに関連して、ＬＭＡは、電荷の補償無
しにコバルトイオンによって置換可能なＭｇ2+イオンを
含むという利点がある。
【０１１１】本発明によるドーピングされた又はドーピ
ングされていない層は、等しく（同じく）少なくとも１
つの他のドーピングイオンを有しており、又は、１また
はそれ以上の特性を改善する。例えば、構造的および／
または吸収・反射率・および／またはメッシュパラメー
タのような光学的特性を改善する。
【０１１２】これらのドーピングイオンは、ガリウム又
はルテチウム、ガドリニウム及びイットリウムのような
不活性な希土類である。不活性な希土類という用語は、
通常は、上述の希土類ではなく、ＬＭＡ上のレーザーの
エミッター、増幅器、又はＡ.Ｓ.の特性に関係しないと
いう意味での呼び方である。
【０１１３】従って、ガリウム（Ｇａ）および／または
イットリウム（Ｙ）及び／またはルテチウム（Ｌｕ）及
び／またはガドリニウムのような、不活性希土元素を一
緒にドーピングすることも可能である。
【０１１４】追加の、ドーピングとしては、ガリウムと
ルテチウムとを一緒にドーピングすることが好ましい。
ここで、ガリウムは、屈折率を調整するのに用いられ、
かつ、結晶ネットワークのメッシュを広げる。この広が
りは、ルテチウムによって補償される。
【０１１５】本発明は、多層積層にも関連している。基
板上に本発明による１又は数層の連続層を有する多層構
造である。
【０１１６】これらの層の数は、可変であり、かつ、１
（基板が存在すれば）から１０までであるが、好ましく
は、層の数は、１から５までであり、さらに好ましく
は、１から３までであり、例えば２である。基板は、好
ましくは、上述のドープされているか又はドープされて
いない化学量論的な又は非化学量論的なＬＭＡである。
【０１１７】本発明の積層体は、異なる性質・組成・数
・又は層の順番についての全ての可能な組み合わせを含
んでいる。
【０１１８】本発明は、上述のように可能であれば上述
のようにドーピングされている、少なくとも１つのラン
タン・マウネシウムアルミナートの単結晶層を有する光
学的な構成部品に関するものでもある。
【０１１９】本発明は、上述の積層体のうちの少なくと
も１つを有する光学的部品にも関連している。
【０１２０】光学的構成部品の例としては、レーザーソ
ース、可飽和吸収体、増幅器、又は周波数逓倍器が含ま
れる。本発明は、また、特にマイクロレーザーのための
レーザーキャビティー、導波構造を備えたレーザーキャ
ビティー、導波増幅器等にも関係し、レーザーキャビテ
ィーは、これらの構成部品に含まれる可飽和吸収体を備
えている。
【０１２１】従って、本発明は、特に本発明によるエピ
タキシーで固体活性媒体の上に直接成長された固体活性
媒体と薄い可飽和吸収体層とを具備していることを特徴
とする。マイクロレーザーのためのレーザーキャビティ
ーにも関連している。
【０１２２】この固体活性媒体（基板）は、好ましく
は、上述のようにＬＭＡから形成されており、基板上の
活性レーザー材料の特性を授ける１又は数種のイオンが
ドーピングされている。
【０１２３】本発明は、また、レーザーキャビティーに
も関連するものであり、特に、ドープされていないＬＭ
Ａ基板を具備する導波レーザー又は導波増幅器、この基
板上にエピタキシャル成長された本発明によるドープさ
れたＬＭＡの薄い層、及びドープされたこの薄い層の上
にエピタキシャル成長された本発明によるドープされて
いないＬＭＡの薄い層に関するものである。
【０１２４】最後に、本発明は、ドープされていないＬ
ＭＡ基板上にエピタキシー成長され、キャビティーの内
側上部に加えられた可飽和吸収体の薄い層を具備するレ
ーザーキャビティーに関するものである。本発明は、エ
ピタキシー成長された可飽和吸収体の材料の吸収に対応
する波長で発光する活性レーザー材料に関するものであ
る。
【０１２５】例えば、活性材料はエルビウム／イッテル
ビウムガラスからなり、１.５５μｍで発光する。この
薄い可飽和吸収体層は、Ｃｏ2+がドープされたＬＭＡか
ら構成される。
【０１２６】本発明の特徴と利点は、単に例示的であ
り、制限する目的ではない添付図面を参照し、以下の明
細書を読むことにより、よく理解されるであろう。
【０１２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて説明する。
【０１２８】図１は、本発明によるドープされたＬＭＡ
の、エピタキシャル成長された活性層を具備する導波レ
ーザーの模式的な図である。図２は、本発明によるドー
プされたＬＭＡのエピタキシャル成長された活性層を具
備する導波増幅器の模式的な図である。図３は、本発明
によるドープされたＬＭＡのエピタキシャル成長された
層の上に加えられた可飽和吸収体を具備するレーザーキ
ャビティーの模式的な図である。
【０１２９】従って、より詳細には、本発明のプロセス
は、一般的に基板が選択され、かつ、調整されるという
第１の工程を具備している。
【０１３０】上述のように、基板は、ドーピングされて
いてもよいＬＭＡの薄い層がその上に液相エピタキシャ
ル成長法を用いて堆積できれば、いかなる基板であって
もよい。
【０１３１】そのような基板は、多くは上述したもので
ある。
【０１３２】レーザーの分野における応用の場合に、形
成すべきレーザーのタイプにより、堆積されたＬＭＡ層
中へのドーピングイオン又は複数のドーピングイオン及
び基板に用いられるＬＭＡのタイプが決定される。
【０１３３】レーザーの動作モードが、基板が活性な又
は不活性なレーザー材料で構成されるべきか、及び、そ
の形状と寸法を決める。
【０１３４】基板の寸法と形状は可変であり、液相エピ
タキシー技術の利点の１つは、形状にかかわりなく（形
状が複雑であっても）また基板のサイズに関わりなく、
優れた品質を有する層を成長することができるというこ
とである。
【０１３５】例えば、基板は、（１００）面方向であ
り、かつ、ドーピングされた、又はドーピングされてい
ないＬＭＡインゴットから調製することができ、その直
径は、例えば１インチから２インチ、すなわち、約２５
ｍｍ〜５０ｍｍである。
【０１３６】基板は、このインゴットから切り出され、
例えば、ダイヤモンドの刃を備えたノコギリのような適
切な切り出し装置を用いて、平行な面を有するプレート
の形状に切り出される。
【０１３７】次いで、この基板のうちの少なくとも１つ
の表面が、研磨される。研磨の目的は、第１に、切り出
しによって硬化された表面層を取り除くことである。第
２に、可能であれば、プレートの厚さを所望の厚さに調
節することである。例えば、レーザーへの応用の場合に
は、マイクロレーザーの仕様よりもわずかに厚く、通常
は１００から１０００μｍである。
【０１３８】活性媒体の厚さは、マイクロレーザーのい
くつかの特性に影響を与える１つのパラメーターであ
り、特に、スペクトルの幅と縦モードの数のような特性
に影響を与える。
【０１３９】基板は、例えば、削られたプレートであ
り、かつ、望ましくは所望の厚さに近くなっている。次
いで、基板は、光学的な品質へと磨かれる。
【０１４０】磨きは、基板のうちの少なくとも１つの表
面上で行われる。しかしながら、例えば導波レーザーの
タイプに対しては、この基板は、平行な両面とも磨かれ
た品質である。従って、我々は、上記の基板を片面研磨
又は両面研磨の表面と呼ぶ。
【０１４１】研磨は通常、研磨された表面がいかなる欠
陥（含有物、転位、ストレス、ひっかき傷など）をも持
たないように機械的−化学的工程を用いてなされる。欠
陥は、エピタキシーの間に層の厚さ方向にわたって成長
する。この研磨の品質が、適切な化学的エッチングによ
り制御される。用いるべきプロセスは、従来のエピタキ
シー技術において用いられる基板に対して開発されたプ
ロセスとほぼ同じである。
【０１４２】表面、例えば（００１）面と（０１０）面
との２つの表面は、各表面の端にマークされる。
【０１４３】基板が選択され、次いで調製されるこの第
１の工程の後に、第２の工程として、溶媒と溶質により
形成された過飽和溶液のエピタキシーバスが調製され
る。
【０１４４】本発明によるエピタキシーバスは、第１
に、例えばＢｉ2Ｏ3及びＢ2Ｏ3（これらの２つの酸化物
の混合物は溶媒を形成する）、Ｌａ2Ｏ3、ＭｇＯ、及び
Ａｌ2Ｏ3（これは溶質を形成する）などの数種の酸化物
の混合物を注意深く計量することによって調製される。
【０１４５】異なるドーピングイオンも酸化物の形態で
加えられる。例えば、Ｎｄ2Ｏ3、Ｇａ2Ｏ3である。必要
であれば電荷を補償するために、１又は数種の他の上述
の酸化物を加えることが必要になる。
【０１４６】ドープされていないＬＭＡを調製するため
には、エピタキシーバス中の様々な酸化物のモル濃度
は、例えば、Ｌａ2Ｏ3では０．５から１モル％であり、
ＭｇＯでは１から１．５モル％であり、Ａｌ2Ｏ3では、
０.５から１.５モル％であり、Ｂｉ2Ｏ3では、９０から
９５モル％であり、Ｂ2Ｏ3では５から１０モル％であ
る。
【０１４７】ドーピングイオンの酸化物は、もし存在す
るのであれば、各々に対して上に示された割合で存在す
る。
【０１４８】例えば、典型的な混合物は、Ｌａ2Ｏ3が
６.４ｇ、Ｎｄ2Ｏ3が１.２ｇ、ＭｇＯは１ｇ、Ａｌ2Ｏ3
が２７ｇ、Ｂｉ2Ｏ3が８１０ｇ、Ｂ2Ｏ3が９ｇである。
【０１４９】次いで、溶質と溶媒の混合物が適切な装置
中に溶融される。例えば、９００℃から１１００℃の間
の温度、例えば１０００℃で、エピタキシーバスをそれ
自身で形成するようなプラチナのるつぼのような装置中
である。このるつぼのような装置は、次いで、結晶の液
相エピタキシャル成長が可能な従来の装置中に設置され
る。
【０１５０】例えば、上記の装置は、エピタキシーオー
ブンであり、特に、２つの加熱領域と、１つの制御でき
る温度勾配とを備えた装置である。
【０１５１】好ましくは、均一な厚さの堆積物を得るた
めに、基板に対して単一の回転移動又は交代移動が行わ
れる。
【０１５２】同様に、エピタキシーバスは、プラチナの
スターラーのような適切な装置を用いて機械的に撹拌さ
れる。
【０１５３】スターラーを支持するピン又は基板−基板
支持アセンブリが、スターラー又は支持アセンブリのい
ずれかに対して必要な移動を行うために用いられる。
【０１５４】本プロセスの第３の工程は、エピタキシー
工程自身である。
【０１５５】本発明による液相エピタキシー処理は、層
の厚さ方向にわたってドーピングイオンの濃度を均一に
するために９００℃から１０００℃までの間の一定の温
度で行われる。
【０１５６】例えば、第１の段階は、既に述べた撹拌装
置を用いて、例えば約１０５０℃のような、エピタキシ
ー成長の温度よりもわずかに高い温度で液体混合物を機
械的に撹拌する段階である。次いで、オーブンの温度が
クエンチング温度、好ましくは９５０から９８０℃の温
度まで下げられる。
【０１５７】例えば、基板は水平に設けられ、エピタキ
シーバスに接触させられる。片方が研磨された表面を有
する基板は、バスの表面に浸され、両面研磨の基板はこ
のバスの中に漬けられる。
【０１５８】接触時間は、必要な厚さに依存する。この
厚さは、上述の範囲で変化する。言い換えれば、１から
５００μｍであり、例えば１００μｍである。成長速度
は、通常、０.５から１μｍ／ｍｉｎであり、一定時間
とは、従って、通常は、１０分から１０時間の間のオー
ダーである。
【０１５９】エピタキシーバスから出すにあたっては、
基板とエピタキシャル成長した１層（１つの表面を有す
る１つの基板に対して）又は２層（２つの表面を有する
１つの基板に対して）から、溶媒を取り除く処理が行わ
れる。例えば、残った溶媒を除去するために、被覆され
た溶媒が、加速回転動作にかけられる。
【０１６０】例えば、ＨＮＯ3のような酸を用いた化学
的クリーニングにより、エピタキシー工程が終了する。
【０１６１】例えば導波レーザーのための応用が必要な
場合には、同じ結晶構造を有しているが光学的特性の異
なる例えば２から５まで好ましくは３層の層からなる積
層構造を形成するために、異なるドーピングがされるか
又は全くドーピングされていないＬＭＡが、連続してエ
ピタキシャル成長される。
【０１６２】多層の積層構造が形成できるという事実
は、本発明で実施されるなさに液相エピタキシーのよう
な堆積プロセスの利点のうちの１つである。
【０１６３】各層が堆積された後、言い換えれば２つの
連続したエピタキシーの間に、又はプロセスの終わり
に、堆積された層（又は複数の層）は、必要であれば再
研磨される。再研磨の目的は、堆積によって生じたあら
ゆるラフネスを取り除き、堆積された層（複数の層）の
厚さを必要な応用に対して適した厚さに修正することで
ある。（２つの表面を有する）基板において、２つの堆
積層のうちの１つを取り除くことさえも可能である。
【０１６４】この再研磨又は厚さの再調節は、通常、化
学的エッチングにより、例えば、燐酸又は機械的−化学
的研磨によって行われる。
【０１６５】図１から図３までは、本発明の実施の形態
を示しており、その中では、本発明によるエピタキシー
で成長されたＬＭＡの層が用いられている。
【０１６６】図１は、導波レーザーを示しており、その
中で、レーザーキャビティー（１）が不活性なＬＭＡ
（２）の基板を含んでおり、その上には、ＬＭＡの活性
層（３）が本発明のプロセスを用いて堆積される。その
上には、ドーピングされていないＬＭＡ層（４）が本発
明のプロセスによって堆積されている。
【０１６７】より詳細には、活性な希土元素（例えば、
０から１００％まで変化し、好ましくは１〜２０％の）
ネオジミウムがドーピングされたＬａＭｇＡｌ11Ｏ
19（ＬＭＡ）の層（３）が、単結晶から切り出され、次
いで、研磨されることにより得られたドープされていな
いＬａＭｇＡｌ11Ｏ19（ＬＭＡ）の基板（２）の上にエ
ピタキシャル成長される。
【０１６８】エピタキシャル成長された層の厚さは、数
ミクロンから数十ミクロンの間、言い換えれば、５から
１００μｍの間で変化する。
【０１６９】層のメッシュパラメータ及びその屈折率
は、１又は数種の置換によって調製される。アルミニウ
ムの代わりにガリウムで置換するように、および／また
は、ランタンを、イットリウムのような不活性な希土類
又はルテチウム等により置換することによって調節され
る。
【０１７０】高性能かつ対称な導波路を形成するため
に、数十ミクロン、例えば２０から５０μｍの厚さで屈
折率がドープされた層（３）よりも低いドープされてい
ないＬａＭｇＡｌ11Ｏ19（４）の層は、活性層（３）の
上に直接、エピタキシャル成長される。
【０１７１】その層は、次いで、レーザーの導波路の入
力／出力表面（５、６）を形成するために、側部の寸法
が数ミリメートルで、かつ、２つの平行な磨かれた表面
を有している。レーザーのキャビティーが、それらの２
つの表面の上に絶縁体からなる入力及び出力ミラー
（７、８）を、その上に加えるか又は直接堆積すること
により形成される。これらの２つの表面の距離が、キャ
ビティーの長さを形成し、物質の吸収を決める。通常
は、ガイドは、その物質の吸収波長において、レーザー
ダイオードを用いてポンピングされる。
【０１７２】矢印（９）は、ダイオードのポンピングを
示している。また、矢印（１０）は、ガイド出口におけ
る連続的なレーザー発光を示している。
【０１７３】図２は、導波路増幅器を示している。この
図において、分離の原理は、図１に示される導波路のた
めに用いられる原理と同じである。
【０１７４】従って、図２の符号（１から６）は、図１
の符号と同じである。
【０１７５】しかしながら、この応用においては、第１
の２つの表面と（紙の面と）垂直なガイドの第３の表面
（１１）もまた磨かれている。この表面は、ポンピング
表面としても使うことができる。増幅器の場合には、ポ
ンプは、ダイオードストリップを用いて形成される。ダ
イオードポンピングは、矢印１４によって示される。活
性ガイド物質の波長と同じ波長において発光するレーザ
ー光が導入され（矢印１２）、次いで、ガイドの内側へ
ポンピング（１４）によって増幅される（矢印１３）。
【０１７６】図３は、可飽和吸収体（Ａ.Ｓ.）を具備す
るレーザーキャビティー（３１）を示している。可飽和
吸収体は、本発明によるプロセスでエピタキシャル成長
され、ドーピングされたＬＭＡ（３２）の活性層の形態
をしている。
【０１７７】もし、可飽和吸収体（Ａ.Ｓ.）として用い
られる場合には、エピタキシャル成長された層は、レー
ザー光の横方向に設けられる。エピタキシャル成長され
た層は、エピタキシャル成長された物質の吸収に対応す
る波長で発光するレーザーキャビティーの内部に加えら
れる。この場合には、レーザーは、パッシブにトリガー
され、パルスレーザーを形成する。 Ａ.Ｓ.は、ドーピ
ングされていないＬａＭｇＡｌ11Ｏ19基板（３３）の上
にエピタキシャル成長されたＬａＭｇＡｌ11Ｏ19の層
（３２）により構成される。レーザーエミッター（３
４）は、１.５５μｍで発光するエルビウム／イッテル
ビウムガラスのような活性な塊状の物質により構成され
る。この場合には、可飽和吸収体として働く層は、Ｃｏ
2+がドーピングされたＬａＭｇＡｌ11Ｏ19により構成さ
れる。層の厚さとコバルトの濃度は、レーザーに求めら
れる特性の関数として調節される。
【０１７８】レーザーキャビティーもまた、入力と出力
のミラー（３５、３６）を具備している。ダイオードポ
ンピングは、矢印（３７）によって表わされ、これに対
して、パルス状態の（“Ｑ−スイッチされた）レーザー
の発光は、矢印（３８）によって表わされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるドープされたＬＭＡのエピタキ
シャル成長された活性層を具備する導波路レーザーの模
式的な図である。
【図２】 本発明によるドープされたＬＭＡのエピタキ
シャル成長された活性層を具備する導波路増幅器の模式
的な図である。
【図３】 本発明によるドープされたＬＭＡのエピタキ
シャル成長された層の上に加えられた可飽和吸収体を具
備するレーザーキャビティー模式的な図である。
【符号の説明】
１ レーザーキャビティー ２ 不活性なＬＭＡ ３ ＬＭＡ活性層 ４ ドープされていないＬＭＡ ５ 入力表面 ６ 出力表面 ７ 入力ミラー ８ 出力キラー ９ ダイオードポンピング １０ 連続的なレーザー発光 １１ 第３の表面 １４ ダイオードポンピング ３１ レーザーキャビティー ３２ ドーピングされたＬＭＡ層 ３３ 基板 ３４ レーザーエミッター ３５ 入力ミラー ３６ 出力ミラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェラール・バセ フランス・38520・ブール・ドワサン・ ル・マ・デュ・プラン (72)発明者 クロード・カルヴァ フランス・26760・モンテレジェール・ レ・３・ベック・ロティスマン・７

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ドーピングされていてもよい、液相エピ
    タキシャル成長によって得られうるランタン・マグネシ
    ウムアルミナート（lanthanum and magnesium aliminat
    e; ＬＭＡ）の単結晶。
  2. 【請求項２】 前記層の厚さが１から５００μｍである
    ことを特徴とする請求項１に記載の層。
  3. 【請求項３】 前記層の厚さが１から１５０μｍである
    ことを特徴とする請求項２に記載の層。
  4. 【請求項４】 前記ランタン・マグネシウムアルミナー
    トが、ＬａＭｇＡｌ1 1Ｏ19の化学式を有する化学量論的
    なＬＭＡと、 Ｌａ0.9Ｍｇ0.5Ａｌ11.433Ｏ19の化学式
    を有する化学量論的なＬＭＡに近いＬＭＡと、から選ば
    れることを特徴とする請求項１に記載の層。
  5. 【請求項５】 前記ランタン・マグネシウムアルミナー
    トが、希土類又はコバルト、クロム、チタン、又はガリ
    ウムのような金属類の中から選ばれた少なくとも１つの
    ドーピングイオンがドーピングされていることを特徴と
    する請求項１に記載の単結晶層。
  6. 【請求項６】 レーザー又は増幅器の活性材料として働
    き、前記ＬＭＡは、それに対して活性レーザー又は増幅
    器の材料としての特性を与える１又は数種のイオンがド
    ーピングされていることを特徴とする請求項５に記載の
    層。
  7. 【請求項７】 可飽和吸収体として働き、かつ、前記Ｌ
    ＭＡには、可飽和吸収体としての特性を与える１又は数
    種のイオンがドーピングされていることを特徴とする請
    求項５に記載の層。
  8. 【請求項８】 Ｎｄ、Ｅｒ、Ｙｂ，Ｃｒ，Ｈｏ及びＴｍ
    から選ばれた活性イオン或いはＥｒとＹｂ又はＥｒ、Ｙ
    ｂとＣｅ或いはＴｍとＨｏの活性イオンが一緒にドープ
    されたＬＭＡであることを特徴とする請求項６に記載の
    層。
  9. 【請求項９】 ＬＭＡ には、Ｃｏ、Ｅｒ、Ｃｒ、Ｙｂ及
    びＴｍの中から選ばれたイオンがドーピングされている
    ことを特徴とする請求項７の層。
  10. 【請求項１０】 ＬＭＡには、その構造的な、および／
    または、光学的特性を改善するために、少なくとも１つ
    の他のドーピングイオン又は置換物もドーピングされて
    いることを特徴とする請求項６に記載の層。
  11. 【請求項１１】 前記他のドーピングイオンは、ガリウ
    ム又は不活性の希土類の中から選ばれることを特徴とす
    る請求項１０に記載の層。
  12. 【請求項１２】 基板上に、請求項１に記載された１又
    は数種の層が連続して形成されていることを特徴とする
    多層積層構造。
  13. 【請求項１３】 １０までの層を具備してなることを特
    徴とする請求項１２の積層構造。
  14. 【請求項１４】 前記基板は、化学量論的なＬＭＡ、化
    学量論的なＬＭＡに近いＬＭＡ、ドーピングされたラン
    タン・マグネシウムアルミナートであることを特徴とす
    る請求項１２の積層構造。
  15. 【請求項１５】 請求項１に記載されているドーピング
    されていてもよい、少なくとも１種のランタン・マグネ
    シウムアルミナートの結晶層を具備していることを特徴
    とする光学的部品。
  16. 【請求項１６】 請求項１２に記載された積層構造のう
    ちの少なくとも１つを具備していることを特徴とする光
    学的部品。
  17. 【請求項１７】 レーザーソース、可飽和吸収体、増幅
    器、又は周波数逓倍器であることを特徴とする請求項１
    ５に記載の光学的部品。
  18. 【請求項１８】 請求項７に記載された固体活性媒体と
    可飽和吸収体の薄い層とを具備し、前記固体活性媒体上
    に直接エピタキシー成長されているレーザーキャビティ
    ー。
  19. 【請求項１９】 前記固体活性媒体は、その上にレーザ
    ー材料の特性を決める１又は数種のイオンがドーピング
    されたＬＭＡであることを特徴とする請求項１８に記載
    のレーザーキャビティー。
  20. 【請求項２０】 ドーピングされていないＬＭＡと、請
    求項６に記載の、ドーピングされ、かつ、前記基板上に
    エピタキシャル成長された単結晶のＬＭＡの薄い層と、
    このドーピングされた薄いＬＭＡ層の上にエピタキシャ
    ル成長されたドーピングされていないＬＭＡの薄い層
    と、が具備されている導波レーザー又は導波増幅器。
  21. 【請求項２１】 請求項７に記載の可飽和吸収体の薄い
    層を具備し、ドーピングされていないＬＭＡ基板上にエ
    ピタキシー成長されるとともに、キャビティーの内側に
    付けられ、かつ、レーザー活性材料が可飽和吸収体の吸
    収に対応した波長で発光することを特徴とするレーザー
    キャビティー。
  22. 【請求項２２】 活性材料は、１．５５μｍで発光する
    ガラス、エルビウム／イッテルビウムであり、可飽和吸
    収体の薄い層は、コバルトがドーピングされたＬＭＡか
    ら成っていることを特徴とする請求項２１に記載のレー
    ザーキャビティー。
  23. 【請求項２３】 溶媒と溶質とを具備するエピタキシー
    バスを用いた液相エピタキシャル成長によって成長され
    るとともに、エピタキシーバス中の前記溶媒は、Ｂｉ2
    Ｏ3及びＢ2Ｏ3の混合物により構成され、かつ、エピタ
    キシャル成長は、９００℃から１１００℃の範囲内の一
    定の温度で行われることを特徴とする基板上に、ドーピ
    ングされていてもよいランタン・マグネシウムアルミナ
    ート（ＬａＭｇＡｌ11Ｏ19；ＬＭＡ）の単結晶を成長す
    るためのプロセス。
  24. 【請求項２４】 堆積された層の厚さは、１から５００
    μｍであることを特徴とする請求項２３に記載のプロセ
    ス。
  25. 【請求項２５】 堆積された層の厚さは、１から１５０
    μｍであることを特徴とする請求項２３に記載のプロセ
    ス。
  26. 【請求項２６】 堆積されたランタン・マグネシウムア
    ルミナートは、化学式ＬａＭｇＡｌ11Ｏ19で表わされる
    化学量論的なＬＭＡと、化学式Ｌａ0.9Ｍｇ0 .5Ａｌ
    11.433Ｏ19で表わされる化学量論的なＬＭＡに近いＬＭ
    Ａと、から選ばれることを特徴とする請求項２３に記載
    のプロセス。
  27. 【請求項２７】 堆積されたランタン・マグネシウムア
    ルミナートは、希土類、又はコバルト、クロム、チタン
    又はガリウムのような金属の中から選ばれた少なくとも
    １つのドーピングイオンを具備していることを特徴とす
    る請求項２３のプロセス。
  28. 【請求項２８】 堆積された層の各ドーピングイオンの
    濃度は、０．１から１０モル％であることを特徴とする
    請求項２７に記載のプロセス。
  29. 【請求項２９】 前記基板は、化学量論的なＬＭＡ、化
    学量論的なＬＭＡに近いＬＭＡ、ドーピングされたラン
    タン・マグネシウムアルミナートから選ばれることを特
    徴とする請求項２３に記載のプロセス。
  30. 【請求項３０】 前記基板は、希土類、又は、コバル
    ト、クロム、チタン、或いはガリウムのような金属類の
    中から選ばれる少なくとも１つのドーピングイオンを具
    備しているドーピングされたランタン・マグネシウムア
    ルミナートであることを特徴とする請求項２９に記載の
    プロセス。
JP10328563A 1997-11-18 1998-11-18 ランタン・マグネシウムアルミナート（ｌｍａ）の単結晶層、それらの液相エピタキシャル成長による成長プロセス及びそれらの単結晶の層を含む光学的部品 Withdrawn JPH11243247A (ja)

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