JPS595559B2 - ド−ピングしたベリリウムランタネ−ト結晶を使用するレ−ザ− - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は単結晶に関し更に特定的には「ドーピングした
ベリリウムランタネート」（以下ＤＢＬと書く）単結晶
およびこの単結晶のレーザー主体（ｈｏｓを）としての
使用に関する。

科学および工業におけるレーザーの使用はたえず増加す
る種々な用途において広い採用を受けている。

レーザーは方向発見装置、光学的外科および金属穿孔の
様な広い分野に用途を見出している。簡単にいえば、レ
ーザーは励起された放射線の発振による光増巾の原理に
基ずいて作動し極めて強い濃度の光を創造することがで
きる。レーザー空洞に発生した光束はレーザー主体材料
内で増巾される。レーザー主体として使用されてきた材
料にはガス、液体、ガラス及び単結晶性固体がある。単
結晶性固体がレーザー主体として利用される時にはその
結晶は一般に長い棒の形をなしている。単結晶性材料の
構造は非常に殆ど完全でなければならない、というのは
どんな光学的不均一もレーザー光線のひずみと拡散を起
しそれによつて放射線の強度と干渉性を減じをだろうか
らである。レーザー性能に悪影響を与える結晶の不完全
性には劣配向性、化学的濃度の勾配、転位、介在物およ
び泡がある。、 稀土イオンレーザー主体として潜在的
にまたは実現された商業的重要性をもつ材料にはふつ素
燐灰石（ＦＡＰ）およびオキシ燐灰石珪酸塩（ＳＯＡＰ
）系材料はもち論Ｙ３Ａｌ５Ｏ２：Ｎｄ（ＹＡＧ：Ｎｄ
）およびＹ２Ａｌ２０６：Ｎｄ（ＹＡＬＯ）およびこれ
らのＪ いくつかの変種がある。

ＹＡＧ：Ｎｄはその分光学的、熱搬送的および応力光学
的性質の好ましい組合せの故に令息上記材料の中で最大
の商業的応用を実現して来た。然しこれは、高いドーピ
ング水準において特に、成長が困難でありまた費用がか
かる。 ．本発明は新規な有利な性質をもつＤＢＬ単結
晶に関する。

本発明のＤＢＬ結晶ではランタン位置の５０原子％より
多くないものがドーピング材によつて占められ、従つて
本発明のＤＢＬ結晶はランタンの代りに５０原子％まで
のドーピング材を含んでよ（／）。

好ましい組成物は一般式Ｂｅ２Ｌａ２−２Ｘｚ２Ｘ０５
をもつもので（ここにＺはプラセオジン、ネオジン、サ
マリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、
ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、
イツテルビウム及びこれらの混合物からなる群から選ば
れたドーピング材であり、またＸは約０．２より大でな
い正の値で好ましくは約０．００１〜０．２である）こ
れはレーザーの主体として使える。レーザーの主体とし
て特に好ましいのはドーピング材がネオジムである本発
明のベリリウムランタネート結晶である。本発明の結晶
はチヨクラスキ一法、ベルヌーイ法またはブリツジマン
ーストクバーガ一法を含む溶融体成長技法などの任意の
標準的な結晶成長技術によつて成長する。

この中ツアイトシユリフト・フユール・フイジカリツシ
エ・ヘミ一、９２巻、２１９−２２１ページ（１９１８
）のＪ．チヨクラスキ一の報文に書かれ、またもつと近
年ではジヤーナル・オブ・アプライド・フイジクス、３
１巻、１５０８ページ（１９６０）のＫ．ナツサウ及び
Ｌ．Ｇ．バアン・ユイタートの報文に書かれたチヨクラ
スキ一法が好適である。この方法によれば溶融体は当初
成分の混合物から形成され、溶融体の組成が成長する結
晶の組成を支配する。核結晶が溶融体中に挿入され同時
に回転されそしてゆつくりと引出されこうして核結晶の
上に結晶成長が促進される。レーザー主体材料の単結晶
はまたベルヌーイ法によつても得られており、この方法
は焔でとかした粉状材料を核棒の溶融したキヤツプ上に
滴下させそこで核材料は溶融キヤツプの底部に沿うて固
化しこの核棒の長さを増すようになつている。

この核棒をゆつくり降してキヤツプの溶融表面が熱源か
ら殆ど一定間隔に維持されるようにする。ブリジマン・
ストツクバーガ一法など他の成長方法は当技術の熟練者
にはよく知られている。本発明のベリリウムランタネー
ト結晶によつて達成される利点はレーザー主体として広
く使用されるＹＡＧ：Ｎｄを参照することにより例示的
に比較できる。

この様なベリリウムランタネート結晶では従来ＹＡＧ：
Ｎｄで得られているよりも高いドーピング材（上式中Ｚ
で示される）の濃度が得られる。

本発明のベリリウムランタネート結晶は伝統的なＹＡＧ
：Ｎｄ結晶よりも軟かく、これは所望の結晶製品を造る
ためにより容易なかつより速い結晶の機械加工を可能に
する。更に本発明のベリリウムランタネート結晶は光学
的に二軸性であり、結晶構造は単斜系であり、その上レ
ーザー主体として使つた場合線型偏光した放射線を発振
することのできることが見出された。

従つて偏光放射線が望まれる場合には、本発明のベリリ
ウムランタネート結晶からは追加の制限的光学器具例え
ば偏光器の必要なくして線型偏光放射線を取出すことが
でき、これによつてこの様な製限的光学器具を用いる場
合に伴う勢力の少しの損失も避けられる。その上室温に
おけるパルス及び連続波（Ｃ．Ｗ．）の両方の操作が本
発明のＤＢＬ結晶をレーザー主体として使うことによつ
て達成されこれによりこの結晶の利用性が広められる。

高い光学的性質をもつベリリウムランタネート単結晶は
ＹＡＧ：Ｎｄ結晶の溶融成長で可能な成長速度より相当
大きな速度で溶融体から成長できる。

より速い成長速度は成長装置とその補助装置とのより能
率的な使用に対応するよら前記の事実は経済的に最も意
義あることである。更にＤＢＬ結晶はＹＡＧ：Ｎｄの場
合に要する温度より低い温度で成長でき従つて電力費は
減少しかつるつぼの損失も少い。最後に、ＹＡＧ：Ｎｄ
結晶の成長で伝統的に得られる材料の望ましくない芯が
本発明の結晶の成長では無いかまたは比較的に最少であ
りそれによつて廃棄材料の実質的な減少をもたらす。本
発明によれば、ランタンの代りに５０原子％までのドー
ピング材イオンをもつたＤＢＬ単結晶が提供される。本
発明の好ましい結晶は式Ｂｅ２Ｌａ２−２Ｘｚ２ｘ０５
をもつものであり、ここにＺはプラセオジム、ネオジム
、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウ
ム、ジスプロジウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウ
ム、イツテルビウム及びそれらの混合物よりなる群から
選ばれたドーピング材で、またＸは結晶構造中のＺイオ
ンで占められたランタン位置の部分を示すもので約０．
２より大でない正の値で好ましくは約０．００１から０
．２、最も好ましくは約０．００７ないし０．０１５で
ある。

他の可能なドーピング材には超ウラン元素即ちアクチニ
ウム、トリウム及び類似元素の様なアクチニド族がある
。本発明のＤＢＬ結晶は次表に掲げる。ベリリウムラン
タネートの「単結晶］という用語はここでは最小直線横
断面寸法約０．２５７ｎ７ｆＬ（０．０１インチ）で最
小直線縦寸法約５．０龍（０．２インチ）の結晶を定義
することを意味する。

レーザー主体として商業的に使用される結晶は普通少く
とも２．５Ｘ２５．４ｍｍの寸法であるがこれは制限的
に考えてはならない。従つてレーザー主体として使われ
る本発明の結晶はここで用語を定義した様にそれは単結
晶でなければならないだけの寸法で限定する。本発明の
ＤＢＬ単結晶をレーザー主体として使用する場合にはこ
の結晶は光学的品質の高いものであることが望ましく、
即ちこの結晶は泡、ひずみ、金属または非金属酸化物の
第２相介在物および低角度の粒子境界の様な欠陥が殆ど
全く無いものでなければならずかつ一般に重量で約１０
ｐＩｎより多い不純物を含んではならず最も好ましくは
約５ＰＦ１より多くあつてはいけない。その上レーザー
主体として好ましく使用される高い光学的品質のＤＢＬ
単結晶は一般にこの様な欠陥および不純物によつて起さ
れる光学的損失が約０．００５／ＣＴｎより大でなく、
好ましくは約０．００３／Ｃｍより大でない程度に欠陥
および不純物の無いものとして特徴づけてよいだろう。
避けることが望ましい不純物にはランタンイオンに類似
したイオン半径をもつがランタンイオンの＋３状態とは
違う原子価をもつストロンチウムの水銀の様な金属イオ
ンがある。

この様な不純物の比較的無いことが重要であつて、とい
うのはこれらはポンプエネルギーを熱として浪費するこ
とによつて或はエネルギーをレーザーの波長でない所で
放射することによつてレーザー作用と干渉する着色中芯
を創成することがあるからである。先に述べた様に本発
明のＤＢＬ単結晶を得るのに種々の方法が使えるがチヨ
クラルスキ一溶融成長法が好ましい。然しチヨクラルス
キ一法を使う高光学的品質の結晶の成長で重要であると
見出されている下に掲げるパラメーター（出発物質の純
度および綿密な温度制御などの様な）の多くはこの様な
結晶を得るのに別の方法を使う時にもまた重要であるこ
とを認めねばならない。本発明のＤＢＬ単結晶の成長で
は出発物質即ちＬａ２Ｏ３，ＢｅＯおよびドーピング材
は適当な耐火容器またはるつぼの中に入れられてこの混
合物が容融するまで加熱される。

所望のドーピング材（Ｚ）はＺ３Ｏ３，Ｚ２（ＣＯ３）
３及びＺ（ＮＯ３）３またはこれらの混合物よりなる群
から選ばれたドーピング材配合物として加えられる。高
品質のＤＢＬ結晶を得るためには勿論高純度の出発材料
を使うことが必要である。従つて本発明の高品質の結晶
を得るためには出発物質は、出発物質の重量部で示して
、次の不純物の最高濃度より多くを含有してはならない
、即ちＬａ２Ｏ３（不純物５０ＰＦ１１好ましくは１０
ＰＦ）、ＢｅＯ（不純物１００ＰＰＩ１１好ましくは１
０ＰＦ１）、ドーピング材（不純物２０ＰＦ１１好まし
くは１０ｐＩ１ｎ）。多くの結晶、例えばＹＡＧ：Ｎｄ
、の溶融成長においてはその結果に望ましいドーピング
材の量以上の選択されたドーピング材の過剰が所望のド
ーピング材濃度の結晶を得るために溶融物中に使われね
ばならぬことがよく知られている。勿論要求される過剰
のドーピング材は使用のために選ばれるドーピング材に
よつて変わる。例えばＢｅ２Ｌａ２−２Ｘｚ２Ｘ０５で
ＺがＮｄであるものの溶融成長の分配係数は約０．６６
であるから成長した結晶における所望のドーピング材濃
度を得るためには結晶中の所望のドーピング材濃度の約
１．５２倍を溶融体中で使わねばならぬ。

勿論溶融体はそれから結晶が成長する間ドーピング材が
豊富になるから成長した結晶はその長さにわたつてドー
ピング材の原子％組成が変るだろうし、与えられた結晶
についてはこのドーピング材の原子％組成の変動の量は
成長した結晶に配合されるであろう溶融体の％における
増加と共に増加する。従つて本発明のＤＢＬの与えられ
た単結晶についてはその中に含まれるドーピング材の原
子％とはここではその結晶の平均ドーピング材組成を定
義することを意味する。容器またはるつぼは出発材料混
合物の融点より高い融点をもつ耐火材料で造られる。

更にるつぼは熱的衝撃に耐えかつ溶融した出発材料に実
質的に化学的不活性でなければならぬ。るつぼ材料とし
て多くの物質が使用できるだろうがタングステン及びイ
リジウムが好ましくしかもイリジウムが最も好ましい。
不活性雰囲気をるつぼの周囲に維持するのが好ましく、
それはるつぼ材料の酸化とその結果の成長した結晶内で
光学的散乱中心として作用する溶融体中への金属性介在
物のエントレインメントとの気配を最小にし、それによ
つてレーザー主体としての有用性を減じることを最小に
するためである。この様な雰囲気は不活性ガス、例えば
アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン又は窒素を含
むことができる。ドーピング材化合物としてＺ２（ＣＯ
３）３および／又はＺ（ＮＯ３）３を出発材料混合物中
に使う場合には混合物を溶融するに充分な熱の適用が炭
酸塩および／又は硝酸塩ドーピング材化合物の対応する
ドーピング材酸化物（Ｚ２Ｏ３）への分解とそれに伴う
二酸化炭素および／又は酸化窒素の発生を生じる。

溶融物の表面上の二酸化炭素および／又は酸化窒素ガス
の存在は高品質のＤＢＬ結晶の成長を阻害しないが兎に
角炭酸塩または硝酸塩ドｚ］ −ピング材化合物の分解は、固体出発材料から溶融物を
得るために要する時間の長さのために実質的に結晶成長
の開始よりは完全に先である。

従つてこの様なガスの溶融物からの実質的に完全な発生
が起りそれによつて結晶成長の開始の際に成長する結晶
内に形成されるかも知れぬ泡の数を最小にする。固体出
発材料を溶融体にするために加熱すべき温度は勿論使用
される個々のドーピング材化合物の選択に依存するが一
般には約１３７０材〜１４５０℃である。

出発材料の所望の溶融温度までの加熱は好ましくは誘導
電気加熱によつて行われる。他の加熱方法ももしそれが
容易に制御できかつ結晶の成長環境を汚染しないのであ
れば使用できる。誘導加熱技術ではるつぼは交流電場内
の感応体として使用される。電流が感応体たるるつぼに
誘導されこうしてるつぼを高温に加熱しそれによつて入
れられている出発材料が伝導と輻射とによつて加熱され
る。誘導加熱は大気圧でも大気圧以上または以下の圧力
でも使うことができる。また別にるつぼは電圧を直接適
用することによつて加熱することができこうしてるつぼ
を通る抵抗電流を生じる。るつぼはまたＳｉＣグロバ一
或は貴金属または耐火金属の抵抗線の様な抵抗加熱要素
からの輻射によつて加熱してもよい。これらすべての加
熱方法において結晶生長の環境を汚染しないよう保護す
ることが極めて重要であり、溶融体上に所望の雰囲気を
導入し維持するための手段が同様に設けられねばならな
い。一旦出発材料が溶融すると溶融体内の対流が溶融体
を攪拌し溶融物の組成を均一にする様になる。そこで所
望の組成と所望の結晶配向性とをもつ単結晶核が溶融体
の表面に接触して置かれる。

適当な核にはベリリウムランタネート及び白金またはイ
リジウムの針金があるが、所望の単結晶製品と同じ組成
をもつ核が好ましい。この核の小部分がとけそして核の
固体部分と溶融物との間に温度勾配が成立する。そこで
核をゆつくり廻して溶融体から引出し一方溶融体からの
材料は固体結晶と溶融体との間の境界面で固化する。こ
の境界面にすぐ隣接する固相の温度勾配は所望の成長条
件を得させる値に維持される。核力句１出されるに従つ
て長い単結晶が成長する。チヨクラスキ一法による本発
明のＤＢＬ結晶の成長はこの方法を使う結晶の溶融成長
用に使われる任意の標準的な装置で行われる。

この様な装置の代表的なものは第１図に示す水冷式誘導
加熱装置である。例えばＢｅＯ，Ｌａ２Ｏ３及びＮｄ２
Ｏ３よりなる溶融出発材料２がるつぼ１に導入され、こ
のるつぼは例えばイリジウムで造られそして絶縁された
支持具５によつて支えられた絶縁板３上に置かれる。る
つぼ１は絶縁円筒体４で取囲まれこの円筒体は鉛直方向
の熱勾配を減じ従つて溶融体２からの熱損失を減じるよ
うにるつぼ１の縁より上方に延びている。絶縁板３、絶
縁円筒体４および絶縁された支持具５はすべて例えばジ
ルコニアの様な耐火性絶縁材料から造られる。るつぼ１
が絶縁要素３，４，５と共に円筒体６の中に収められ、
この円筒体は例えば石英ガラスかまたはバイコール管か
であり端板７及び１６があつてこれにより空洞１８を限
定する。

端板７および１６は光学的パイロメータ一ののぞき孔１
０および１１を夫々備えて操作中溶融体２の観察を可能
にする。孔１０を使うことによる溶融体２の観察は絶縁
板３中の開口１９を設けることによつて可能にされる。
端板７および１６はまた夫々ガス管８および９を備えて
ガスを空洞１８に通しかつ固体が孔１０および１１に沈
積してそれによりこれらの孔を通して観察するのを妨げ
ることを防ぐ。操作に当つては溶融体２の所望の温度は
水冷式加熱コイル１５によつて維持される。

核１３が付着されている核用の棒１２が端板１６の孔１
７を通つて核１３が溶融体の表面に接触するまで下げら
れる。ネオジムをドーピングしたベリリウムランタネー
ト単結晶１４の以後の成長は核用棒１２および核１３を
ゆつくり同時に回転しかつ引上げてその上に成長する結
晶１４を成長するようにすることによつて行われる。核
用の棒１２は好ましくはＡｌ２Ｏ３またはＢｅＯの様な
熱的シヨツクに耐える耐火材料から造られる。核用の棒
１２は普通の親ねじ型引張り機構により回転されかつ鉛
直に移動させられる。不活性ガス、例えば窒素がガス管
８または９を通つて空洞１８内に導入され他のガス管は
新しい不活性ガスを所望の場所へ連続的に通過させる出
口として役立つ。高品質の結晶を得るためには溶融体の
温度を結晶の成長中所定温度の±０．５℃以内に精密に
制御して、後に冷却中に結晶の破砕を生ぜしめることも
ある応力の集中した表面傷や泡の様な、成長した結晶の
不均質性の形成を避けることが好ましい。

この温度制御は精密な三段階温度制御器で発熱装置の出
力を匍卿するなどの既知の手段により完遂さるべく、熱
の入力はけい素光学的パイロメータ一で測られる溶融体
またはるつぼの温度である。完全に溶融した装入物が得
られた後は温度は所望の初期成長温度に調節され、この
温度は勿論使用される個々のドーピング材によつて変る
が一般には１３７０のないし１４５０℃である。例えば
ネオジムをドーピングしたベリリウムランタネート単結
晶の成長のための初期成長温度は１４００℃である。核
はそれからゆつくり溶融体表面内に下される。それから
結晶の引出しが始まりそして初期成長期中に溶融体の温
度は初期成長温度から徐々に約２０℃だけ下されて結晶
の直径が段々と増すようにされる。所望の結晶の直径に
達した後は結晶と溶融体との界面の溶融温度は残りの成
長のために実質的に一定に保たれる。選択されたベリリ
ウムランタネート結晶の成長のためには最大引上速度は
結晶中の泡、小孔または介在物の様な欠陥の結晶内での
形成の始まりによつて決定できる。従つて例えばネオジ
ムでドーピングした高品質のベリリウムランタネートの
単結晶が望まれる時には引上げ速度は一般に毎時約１２
．７ｍｍ（０．５インチ）以下でなければならない。核
用の棒および成長中の結晶の回転速度は一般に１０〜６
０準で好ましくは２０〜５０ｒｐ１である。

）与へられた直径とドーピング水準の結晶の成長のため
の回転速度は一般に平滑な結晶一溶融体間の界面を生じ
るように選ばれる。この選ばれた回転速度は結晶の直径
が減じまたドーピング水準が減じると共に増大するだろ
う。例えば結晶回転速度； ４０ｒｐ？はＬａ＋３位置
の代りにＮｄ＋３０．７原子％を含有する直径２０ｍ７
１の結晶上にほぼ平滑な界面を生じることが見出される
。当技術の熟練者には周知の様に、固体のレーザーは放
射線の励起された放射による光増巾の原理Ｏに基いて作
動する。

本発明のレーザーで利用される活性イオンはプラセオジ
ム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウ
ム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルビウム、エルビ
ウム、ツリウム、イツテルビウム、及びこれらの混合物
よりなる群から選ばれた三価（＋３）の状態のドーピン
グ材である。レーザーの成分の精密な構成は広く変化す
るが、本発明のＤＢＬがレーザー主体として使われる代
表的なレーザーは第２図に例示する。第２図に例示した
光学的ポンピングのレーザーを参照すれば、本発明のＤ
ＢＬ結晶からなるレーザー主体２１とポンピング源２２
、例えばキセノンガス放電ポンピング源は高反射性内面
２３をもつ容器２０に収められそしてこの容器は楕円形
空洞を限定しておつて前記二者は夫々容器２０で形成さ
れる楕円の焦点にある。

レーザー主体２１は被覆された端部２４および２５を備
えこれは普通の誘電性非反射性被覆をもつている。完全
反射鏡２７と部分反射鏡２８とが棒２１の円筒軸２９の
周で容器２０の外側に位置している。レーザー作用は矢
２６で示した様に放射で示されこれは部分反射鏡２８か
ら放射する。この代りに端部２４および２５を普通の反
射体被覆で被覆して部分的反射端２５と完全反射端２４
とを設けてもよい。第３図は平坦平行の磨かれた両端を
もつ本発明のＤＢＬ単結晶から造つた棒３０を示す。第
３図の装置は棒内でコヒーレント放射線３１を増巾する
作用をし放射線は棒の他端から放出されて放射線３２と
して出て行く。本発明のＤＢＬ単結晶をレーザー主体と
して使用する光学的にポンピングされるレーザーはパル
スまたは連続モードの任意の適当な光学的ポンピング源
を利用できる。

適当な光学的ポンピング源の例にはキセノン、クリプト
ンまたはこれらの混合物を使うガス放電ポンピング源の
様なガス放電ポンピング源、ひ化ガリウム及びりん化ガ
リウムの様な干渉性および非干渉性半導体ダイオード放
射体、及びセシウム、ルビジウム、カリウム及びこれら
の組合せの様な金属蒸気源がある。第４図は厚さ３ｍｍ
（７）Ｂｅ２Ｌａｌ．，８７ＮｄＯ．Ｏｌ３Ｏ５のｂ軸
単結晶についての室温（３０００Ｋ）光学的吸収スペク
トルである。

第４図の測定は光学密度単位の出力記録図をもつＣａｒ
ｙｌ４ダブルビーム分光光度計で行つた。この測定に使
つた結晶は０．８原子％のドーピング材を含んだ。０．
８原子％のドーピング材を含有する本発明のＢＬ結晶で
の連続レーザー作用がｂ軸棒について１，０７０ナノメ
ートルの出力波長で観察されたとノいうこと（ま注目す
べきことである。

ｂ軸配向をもつ結晶の使用について参照したが、レーザ
ー主体として使用される本発明の結晶はその様に制限す
る必要はなく他の配向で使用してもよい。

本発明は更に次の実施例を参照して例示するがそこでは
他に特記しない限り部は重量による。

実施例 １Ｂｅ０５０．０２部、Ｌａ２Ｏ３３２２．５
部、Ｎｄ２Ｏ３３．３６部よりなる出発材料をイリジウ
ム製るつぼ中に入れそれをそれから第１図に例示した様
な封鎖した水冷式誘導加熱装置内に置いた。

出発材料を１４００℃に加熱して溶融体を造りその表面
上には窒素雰囲気を用いた。Ａｌ２Ｏ３よりなり核とし
てｂ軸のベリリウムランタネートの結晶をもつ核用の棒
を溶融体の表面と接触さしゆつくり回転して同時に引上
げた。毎時２．５４ｍ１Ｌ（０．１０インチ）の引上速
度と４０ｒｐ！ｌの回転速度を５０時間維持した。この
時間の終りに平均組成りＥ２Ｌａｌ．９８５ＮｄＯ．。

ｌ５Ｏ５で直線寸法５．７５インチ、横断面寸法２０．
３ｍｍ（０．８インチ）をもつネオジムＤＢＬ単結晶を
得る。得た単結晶の分析はそれが金属性介在物や他の光
学的欠陥の実質的に無いものであることが散乱や泡や亀
裂が視覚的に観察されないことによつて証拠づけられた
と同様に示された。実施例 ２ ５×５０ｍｍの寸法の棒が実施例１の溶融体から成長し
たＢｅ２Ｌａｌ．９８５ＮｄＯ．Ｏｌ，Ｏ５のｂ軸単結
晶から造られた。

この棒を、第２図で示した様な高反射性の内面と寸法約
５×５０７Ｉｔ７１ｔのパルス型キセノンフラツシユラ
ンプと棒の円筒軸に沿つて鏡間に３０？の間隔をもつて
一列に置かれた高反射性の外部の平面鏡とをもつた光学
的ポンピングレーザー内に置いた。ランプはフラツシユ
当り約１０ジユールの入力で点火されその際レーザー作
用がすぐ観察される。それから９０％反射出力鏡を出力
側に置き一連の出力測定を種々の入力エネルギー設定で
行う。１２ジユールのしきい値が記録されまた０．３０
／）の線型傾斜効率が観察される。

パルス型キセノン操作下での最高出力は２００ジユール
の入力に対し４３１ミリジュールである。１ＣＴＩＬ当
り約０．００５の一回通過挿入損失値が観察される。

実施例 ３ 実施例１に述べた方法に従つてＢｅＯ５Ｏ．Ｏ２部、Ｌ
ａ２Ｏ３３２３．５部、Ｎｄ２Ｏ３３．３６部を含む溶
融体からＢｅ２Ｌａｌ．，８５ＮｄＯ．。

ｌ５Ｏ５のｂ軸単結晶を成長さした。得た単結晶の分析
はそれが、散乱、泡および亀裂が視覚的に観察されない
ことによつて証拠づけられた様に、他の光学的欠陥や金
属性介在物の実質的に無いことを示す。５×５０ｍｍの
寸法の棒を上記のＢｅ２Ｌａｌ．９８５ＮｄＯ．Ｏｌ５
Ｏ５の単結晶から造つた。

この棒を実施例２で使つた光学的ポンピングのレーザー
に置いた。パルス型キセノンフラツシユランプをフラツ
シユ当り約１０ジユールの入力で点火し、その際レーザ
ー作用が直ちに観察される。それから６６％反射出力鏡
を出力側に置き一連の出力測定を種々の入力エネルギー
設定で行う。９．５ジユールのしきい値が記録されまた
０．３６％の線型傾斜効率が観察される。

パルス型キセノン操作下での最高出力は９０ジユールの
入力に対し２６０ミリジュールである。出力放射は線型
偏光されていることが観察される。実施例 ４ 実施例３で使０たＢｅ２Ｌａｌ．９８５ＮｄＯ．Ｏｌ５
Ｏ５のｂ軸の棒を１対のタングステンフイラメントラン
プを使つた二重楕円形反射ランプ室内に置く。

棒は３キロワツトの入力で作動するその室内でポンピン
グされ公称１．１％透過出力鏡を使つて６．２ワツトの
発生パワーが記録される。しきい値測定の外挿は？当り
０．００２５の挿入損失値を得る。実施例 ５〜１６実
施例５〜１６の夫々においては下記の第２表に示したＬ
ａ２Ｏ３の量と選ばれたドーピング材化合物とが実施例
１で使つたＬａ２Ｏ３の量とＮｄ２Ｏ３とに取替つてい
る外は実施例１の溶融成長法に従つた。

この時間の終りにその選ばれたドーピング材元素を含有
したＤＢＬ単結晶が実施例５〜１６の夫々において得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の新規なＤＢＬ単結晶を造るに好適な溶
融成長法を実施するための装置の正面図で、一部は断面
で示す。 第２図は本発明のＢＬ結晶をレーザー主体として使用す
る代表的なレーザー装置の正面の模式的例示である。第
３図は本発明のＤＢＬ単結晶から造つたレーザー主体と
して有用な棒の見取図である。第４図は本発明の特定な
Ｎｄ＋３のＤＢＬ結晶、即ちＢｅ２Ｌａｌ．９８７Ｎｄ
Ｏ．Ｏｌ３Ｏ５の光学的吸収スペクトルである。１・・
・・・・るつぼ、２・・・・・・溶融体、１３・・・・
・・結晶核、２１・・・・・・レーザー主体、２２・・
・・・・ポンピング源、２７，２８・・・・・・反射鏡
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 式 Ｂｅ＿２Ｌａ＿２＿−＿２＿ＸＺ＿２＿ＸＯ＿５（こゝ
   にＺはプラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピ
   ウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホ
   ルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及び
   これらの混合物からなる群から選ばれたドーピング材で
   あり、Ｘは０．２より大でない正の値である）をもつ単
   結晶の少くも１個よりなるレーザー主体と、該結晶中に
   含まれる該ドーピング原子を励起して該原子に放射線を
   発せしめる手段とよりなる、室温で作動するレーザー。