JPS6262573A - フオルステライト固体レ−ザホスト - Google Patents
フオルステライト固体レ−ザホストInfo
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- JPS6262573A JPS6262573A JP60201493A JP20149385A JPS6262573A JP S6262573 A JPS6262573 A JP S6262573A JP 60201493 A JP60201493 A JP 60201493A JP 20149385 A JP20149385 A JP 20149385A JP S6262573 A JPS6262573 A JP S6262573A
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- JP
- Japan
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- ions
- valency
- state laser
- laser
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/16—Solid materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/34—Silicates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/16—Solid materials
- H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
- H01S3/162—Solid materials characterised by an active (lasing) ion transition metal
- H01S3/1623—Solid materials characterised by an active (lasing) ion transition metal chromium, e.g. Alexandrite
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/16—Solid materials
- H01S3/163—Solid materials characterised by a crystal matrix
- H01S3/1655—Solid materials characterised by a crystal matrix silicate
- H01S3/1658—Mg2SiO4 (Forsterite)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野J
本発明は発光イオンを含有したフォルステライト固体レ
ーザホストに関する。
ーザホストに関する。
し従来技術]
3価のクロムイオンを発光イオンとするフォノン終し位
レーイfが、発振波長可変レーザとして実用化が進んで
いる。アレキサンドライト(BeAi!204 :Cr
” )はその代表例で、700〜824nmまでの波
長範囲でレーザ動作する。アレキサンドライトにおいて
、Cr Z+イオンの始準位である+T2と基底単位で
ある4A2のエネルギー幅は、結晶場の大ぎさにより、
大きく変化するため、ホストクリスタルにより発振波長
が変わることになる。
レーイfが、発振波長可変レーザとして実用化が進んで
いる。アレキサンドライト(BeAi!204 :Cr
” )はその代表例で、700〜824nmまでの波
長範囲でレーザ動作する。アレキサンドライトにおいて
、Cr Z+イオンの始準位である+T2と基底単位で
ある4A2のエネルギー幅は、結晶場の大ぎさにより、
大きく変化するため、ホストクリスタルにより発振波長
が変わることになる。
例えば、ガドリニウム・スカンジウム・ガリウム・ガー
ネット(GSGG : Cr ” )T:は、742〜
842nm、またタングステン酸亜鉛(ZnWO4:C
r”)では、1μmを超える。
ネット(GSGG : Cr ” )T:は、742〜
842nm、またタングステン酸亜鉛(ZnWO4:C
r”)では、1μmを超える。
3価のクロムイオンを発光イオンとするフォルステライ
ト(MU z S ! 02 : Cr ” ) k
:J5イTは、既に特願+1#60〜81397号に4
5いて示されるように850〜950nn+の幅におい
て、その発振が認められているが、その螢光寿命は10
μsec以下であり、フラッシュランプによる励起が困
難であった。
ト(MU z S ! 02 : Cr ” ) k
:J5イTは、既に特願+1#60〜81397号に4
5いて示されるように850〜950nn+の幅におい
て、その発振が認められているが、その螢光寿命は10
μsec以下であり、フラッシュランプによる励起が困
難であった。
[発明の目的1
本発明の目的は、長い螢光寿命を持ち、しかもより可′
gl領!或に近い波長でのレーザ動作を可能とするフォ
ルステライト固体レーザホストを提供することにある。
gl領!或に近い波長でのレーザ動作を可能とするフォ
ルステライト固体レーザホストを提供することにある。
[問題点を解決するための手段および作用]本発明のこ
の目的は、フォルステライトに発光イオンである31i
tliのクロムイオンと 1価の陽イオンを共にドープ
することによって達成される。
の目的は、フォルステライトに発光イオンである31i
tliのクロムイオンと 1価の陽イオンを共にドープ
することによって達成される。
すなわち本発明は、発光イオンとして、3価のクロムイ
オンと共に、1価の陽イオンを含有することを特徴とす
るフォルステライト固体レーザホストにある。
オンと共に、1価の陽イオンを含有することを特徴とす
るフォルステライト固体レーザホストにある。
本発明に、11′3いて、発光イオンとして含有される
1価の陽イオンは、ホストクリスタルの2価のマグネシ
ウムイオンとイオン半径が大きく変わらないものが望ま
しく、1価のアルカリ金属イオンであるリチ・クムイオ
ンあるいはナトリウムイオンが好ましく含有される。以
下、1価の陽イオンとしてリチウムイオンの例を挙げて
本発明を説明する。
1価の陽イオンは、ホストクリスタルの2価のマグネシ
ウムイオンとイオン半径が大きく変わらないものが望ま
しく、1価のアルカリ金属イオンであるリチ・クムイオ
ンあるいはナトリウムイオンが好ましく含有される。以
下、1価の陽イオンとしてリチウムイオンの例を挙げて
本発明を説明する。
フォルステライl−は、例えば高周波加熱型チョクラル
スキー法で良質な結晶が育成される。しかし、もともと
3価のクロムイオンのみをドープしたフォルステライト
においては、3価のクロムイオンの置換するサイトであ
るマグネシウムイオンサイ1−は2価であるため、電気
的中性を保つため、点欠陥が発生する。
スキー法で良質な結晶が育成される。しかし、もともと
3価のクロムイオンのみをドープしたフォルステライト
においては、3価のクロムイオンの置換するサイトであ
るマグネシウムイオンサイ1−は2価であるため、電気
的中性を保つため、点欠陥が発生する。
発光イオンを種々のホストクリスタルにドープづるω1
究において、例えば3価のネオジウムを、シーライト構
造タングステン酸カルシウムでは、1価や5価の金属イ
オ゛ンをネオジウムと共にドープし、 (Ca +−2xNdx Nax )WO4(Ca
I−X NdyC) (W+−、(1’Jb:c
)04の組成式で示される結晶を合成することにより
、電気的中性を保ち、かつ点欠陥の発生を防いでいる。
究において、例えば3価のネオジウムを、シーライト構
造タングステン酸カルシウムでは、1価や5価の金属イ
オ゛ンをネオジウムと共にドープし、 (Ca +−2xNdx Nax )WO4(Ca
I−X NdyC) (W+−、(1’Jb:c
)04の組成式で示される結晶を合成することにより
、電気的中性を保ち、かつ点欠陥の発生を防いでいる。
本発明のフォルステライト固体レーザホス1へにおい−
C13価のクロムイオンに加えて、1価のリチウムイオ
ンをドープすることによって、より点欠陥を少なくすべ
く研究を進める段階において、新しい螢光スペクトルの
発見に至ったものである。
C13価のクロムイオンに加えて、1価のリチウムイオ
ンをドープすることによって、より点欠陥を少なくすべ
く研究を進める段階において、新しい螢光スペクトルの
発見に至ったものである。
すなわち、特願昭60−81397号にa3いては、8
50゛〜11000n付近において、在合が10μSe
c以下の螢光が発見されたのであるが、1gEのリチウ
ムイオンをドープすることにより、新たに650〜85
0nm(=J近に強い螢光が児い出され、さらにその寿
命は200μsecを超えるものであることが確認され
たのCある。
50゛〜11000n付近において、在合が10μSe
c以下の螢光が発見されたのであるが、1gEのリチウ
ムイオンをドープすることにより、新たに650〜85
0nm(=J近に強い螢光が児い出され、さらにその寿
命は200μsecを超えるものであることが確認され
たのCある。
本発明にJ5いでは、例えば高周波加熱型ヂョクラルス
キー単結晶育成炉により、3価のクロムイオンJ3よび
1価のリチウムイオンを含有するフォルステラーrト単
結晶を育成する。育成条件の選択により、バブル等の包
s物がなく、結晶内に3価のクロムイオンおよび1価の
リチウムイオンが含有される単結晶を製造することがで
きる。
キー単結晶育成炉により、3価のクロムイオンJ3よび
1価のリチウムイオンを含有するフォルステラーrト単
結晶を育成する。育成条件の選択により、バブル等の包
s物がなく、結晶内に3価のクロムイオンおよび1価の
リチウムイオンが含有される単結晶を製造することがで
きる。
本発明のフォルステライト固体レーザホストにおいCは
、その結晶内に3価のクロムイオンが0.00!l+〜
3.Om m %、好マL/ < 1.t O,05〜
i、O重量%の濃度を有することが望ましい。また、1
師のリチウムイオンは、0.0001〜0,5tffl
fd%の濃度を有することが望ましい。3価のクロム
イオンの濃度が0.05重量%未満では螢光が小さく、
実用的に耐えられず、3.0重母%を超えると均?臀な
結晶育成が困到である。また、 1価のリチウムイオン
の濃度が0.0001重M%未満では、650〜850
nm付近での螢光は見られず、0.5小母%を超えると
均質な結晶が得られない。
、その結晶内に3価のクロムイオンが0.00!l+〜
3.Om m %、好マL/ < 1.t O,05〜
i、O重量%の濃度を有することが望ましい。また、1
師のリチウムイオンは、0.0001〜0,5tffl
fd%の濃度を有することが望ましい。3価のクロム
イオンの濃度が0.05重量%未満では螢光が小さく、
実用的に耐えられず、3.0重母%を超えると均?臀な
結晶育成が困到である。また、 1価のリチウムイオン
の濃度が0.0001重M%未満では、650〜850
nm付近での螢光は見られず、0.5小母%を超えると
均質な結晶が得られない。
本発明のフォルステライト固体レーザホス1〜によって
、レーザ“発振を行なうためには、Q−スイッチYAG
:Nd”レーザ、クリプトンレーザ、アルゴンレーザ、
キセノンフラッシュランプ、クリプトンランプ等が考え
られる。これらの励起法のうら、波長l113i650
〜850nm付近での寿命200μsec以上の発振は
、キセノンフラッシュランプ、クラブ1ヘンランプでも
励起が可能と考えられ、また波長域850〜11000
n付近では、QスイッチYAG:Nd”レーザの第2高
調波、またはクリブトンレーザ、アルゴンレーザ等の気
体レーザ゛での励起が可能である。
、レーザ“発振を行なうためには、Q−スイッチYAG
:Nd”レーザ、クリプトンレーザ、アルゴンレーザ、
キセノンフラッシュランプ、クリプトンランプ等が考え
られる。これらの励起法のうら、波長l113i650
〜850nm付近での寿命200μsec以上の発振は
、キセノンフラッシュランプ、クラブ1ヘンランプでも
励起が可能と考えられ、また波長域850〜11000
n付近では、QスイッチYAG:Nd”レーザの第2高
調波、またはクリブトンレーザ、アルゴンレーザ等の気
体レーザ゛での励起が可能である。
いずれにせよ、850〜11000n付近に加えて、6
50〜850nm付近において、螢光寿命の長いレーザ
出力が期待できる。
50〜850nm付近において、螢光寿命の長いレーザ
出力が期待できる。
[実施例]
以下、実施例および比較例に基づぎ本発明を具体的に説
明する。
明する。
実施例1および比較例1
3価のクロムイオンおよび1価のリチウムイオンを含有
するフォルステライトを以下の方法で製造した。単結晶
の製造には、高周波加熱型チョクラルスキー法を用いて
行なった。使用原料およびその純度と秤量(直を第1表
に示す。
するフォルステライトを以下の方法で製造した。単結晶
の製造には、高周波加熱型チョクラルスキー法を用いて
行なった。使用原料およびその純度と秤量(直を第1表
に示す。
第1表
*1:Cr2O3として全量の0.1wt%、*2:
L! 2 CO3としてCr203に対し300モ/l
。
L! 2 CO3としてCr203に対し300モ/l
。
%0
原料は内径47mm、深さ48.5mmのイリジウムる
つぼに充填され、溶融された後単結晶が引きあげられた
。育成された結晶は、直径20rtaφ、長さ70mm
であり、包含物や光散乱体がない均質なものであった(
実施例1)。
つぼに充填され、溶融された後単結晶が引きあげられた
。育成された結晶は、直径20rtaφ、長さ70mm
であり、包含物や光散乱体がない均質なものであった(
実施例1)。
この結晶から、組成分析用サンプルを取り出し、化学分
析を行った。その結果、クロムイオン濃度が0.011
1ff1%、リチウムイオン濃度は0.0022重ω%
小部ることが判った。
析を行った。その結果、クロムイオン濃度が0.011
1ff1%、リチウムイオン濃度は0.0022重ω%
小部ることが判った。
また、比較としてクロムイオンのみを含有し、その濃度
が0.010i fi%である結晶を育成した。
が0.010i fi%である結晶を育成した。
このようにして育成された結晶からSmm角の立方体サ
ンプルを切り出し、6而に光学研磨を施こし、螢光スペ
クトルを観察した。励起光としてQ−スイッチYAG:
Nd”レーザの第2高調波(波長5321By、パルス
幅10nm)を用いた。励起光はり゛ンブルの b軸に
垂直に入射され、かつ励起光の電場はa軸に平行になる
ように、偏光フィルターを入れた。また、測定には分光
器を用い、空温で実施した。この螢光スペクトルを第1
〜3図に示す。
ンプルを切り出し、6而に光学研磨を施こし、螢光スペ
クトルを観察した。励起光としてQ−スイッチYAG:
Nd”レーザの第2高調波(波長5321By、パルス
幅10nm)を用いた。励起光はり゛ンブルの b軸に
垂直に入射され、かつ励起光の電場はa軸に平行になる
ように、偏光フィルターを入れた。また、測定には分光
器を用い、空温で実施した。この螢光スペクトルを第1
〜3図に示す。
第1図は、3g5のクロムイオンおよび1価のリチウム
イオンを含有する結晶(実施例1)の励起時の螢光スペ
クトルで、650〜11000nの間で螢光が観察され
、2つの強度ピークが明瞭に見い出される。
イオンを含有する結晶(実施例1)の励起時の螢光スペ
クトルで、650〜11000nの間で螢光が観察され
、2つの強度ピークが明瞭に見い出される。
第2図は、同じ濃度で3価のクロムイオンのみを含有し
た結晶(比較例1)の励起時の螢光スペクトルで、第1
図と比較すると、850nm付近のみの強度ピークしか
観察できない。
た結晶(比較例1)の励起時の螢光スペクトルで、第1
図と比較すると、850nm付近のみの強度ピークしか
観察できない。
第3図は、3画のり[]ムイAンと 11iTliのリ
チウムイオンを含有した結晶(実施例1)の励起から1
50μsec経過後の螢光スペクトルであるが、第1図
で見られた2つのピークのうち、長波長側のピークが消
滅している。このことから、長波長側のものは寿命の短
かい螢光スペクトルであり、短波長側のものは寿命が1
50μsec以上の螢光スペクトルであることが判る。
チウムイオンを含有した結晶(実施例1)の励起から1
50μsec経過後の螢光スペクトルであるが、第1図
で見られた2つのピークのうち、長波長側のピークが消
滅している。このことから、長波長側のものは寿命の短
かい螢光スペクトルであり、短波長側のものは寿命が1
50μsec以上の螢光スペクトルであることが判る。
それぞれの螢光寿命を独立に測定した結果、65(1〜
850nm付近の螢光寿命は、200/1sCcを珀え
、また850〜11000nの付近のそれは5μsec
程度であることが判った。
850nm付近の螢光寿命は、200/1sCcを珀え
、また850〜11000nの付近のそれは5μsec
程度であることが判った。
[発明の効果]
以上の説明のごとく、3価のクロムイオンと共に、1価
のリチウムイオンを含有する本発明のフォルステライト
固体レーザホストからは、従来から知られている850
〜11000nの発光の他に、650〜850nmで、
螢光Ij命の長い発光が認められることから、フラッシ
ュランプ励起も可能とするレーリ゛光振が可能である。
のリチウムイオンを含有する本発明のフォルステライト
固体レーザホストからは、従来から知られている850
〜11000nの発光の他に、650〜850nmで、
螢光Ij命の長い発光が認められることから、フラッシ
ュランプ励起も可能とするレーリ゛光振が可能である。
第1図は、Q−スイッチYAG:Nd”レーザ(波長5
32mm>で励起した3価のクロムイオンおよび1価の
リチウムイΔンを含有する結晶(実施例1)の励起時の
螢光スペクトル、 第2図は、Q−スイッチYAG:Nd”レーザ(波長5
32#)で励起した3価のクロムイオンのみを含有した
結晶(比較例1)の励起時の螢光スペクトル、および 第3図は、Q−スイッチYAG:Nd”レーザ(波長5
32m)で励起した3価のクロムイオンと1iiIIi
のリチークムイオンを含有した結晶(実施例1)の励起
後150μSeCの螢光スペクトル。
32mm>で励起した3価のクロムイオンおよび1価の
リチウムイΔンを含有する結晶(実施例1)の励起時の
螢光スペクトル、 第2図は、Q−スイッチYAG:Nd”レーザ(波長5
32#)で励起した3価のクロムイオンのみを含有した
結晶(比較例1)の励起時の螢光スペクトル、および 第3図は、Q−スイッチYAG:Nd”レーザ(波長5
32m)で励起した3価のクロムイオンと1iiIIi
のリチークムイオンを含有した結晶(実施例1)の励起
後150μSeCの螢光スペクトル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、発光イオンとして、3価のクロムイオンおよび1価
の陽イオンを含有することを特徴とするフォルステライ
ト固体レーザホスト。 2、前記陽イオンがリチウムイオンである前記特許請求
の範囲第1項記載のフォルステライト固体レーザホスト
。 3、前記リチウムイオン濃度が0.0001〜0.5重
量%である前記特許請求の範囲第2項記載のフォルステ
ライト固体レーザホスト。 4、前記固体レーザホスト中の3価のクロムイオン濃度
が0.005〜3.0重量%である前記特許請求の範囲
第1項記載のフォルステライト固体レーザホスト。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60201493A JPS6262573A (ja) | 1985-09-13 | 1985-09-13 | フオルステライト固体レ−ザホスト |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60201493A JPS6262573A (ja) | 1985-09-13 | 1985-09-13 | フオルステライト固体レ−ザホスト |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6262573A true JPS6262573A (ja) | 1987-03-19 |
JPH0566759B2 JPH0566759B2 (ja) | 1993-09-22 |
Family
ID=16441969
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60201493A Granted JPS6262573A (ja) | 1985-09-13 | 1985-09-13 | フオルステライト固体レ−ザホスト |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6262573A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0319332A2 (en) * | 1987-12-04 | 1989-06-07 | Robert R. Alfano | Chromium-doped forsterite laser system |
US4932031A (en) * | 1987-12-04 | 1990-06-05 | Alfano Robert R | Chromium-doped foresterite laser system |
-
1985
- 1985-09-13 JP JP60201493A patent/JPS6262573A/ja active Granted
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0319332A2 (en) * | 1987-12-04 | 1989-06-07 | Robert R. Alfano | Chromium-doped forsterite laser system |
US4932031A (en) * | 1987-12-04 | 1990-06-05 | Alfano Robert R | Chromium-doped foresterite laser system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0566759B2 (ja) | 1993-09-22 |
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