JPS631089A - ランタニドとマグネシウムとの混合したアルミン酸塩とこれらのアルミン酸塩の単結晶を使用したレ−ザ− - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は単結晶の形で得られるランタニドとマグネシウ
ムの混合型アルミン酸塩に関し、それは統合的光学や、
光学繊維による電気通信や医学（ミクロ外科や皮膚治療
）のためのマイクロレーザーの分野で使用されたり、成
る程度の調和性によシ赤外範囲や可視範囲で放出するパ
ワーレーザーの分野で使用され、そのパワーレーザーは
、％に材料の処理（溶接、トリル加工、マーキング、表
面処理）や、光化学的反応や、制御された熱による核ω
合や、ヘリウムのようなガスの原子の成極作用を行うこ
とができるように可視範囲で調和される。

本発明に従った慮る種のレーザーは、成る程度の調和性
をもって１０５４．１０８２及び１３２０ｎｍの波長で
放出し、他のレーザーは、１．５〜３マイクロメーター
の範囲で放出し、さらに他のレーザーは６８０〜ｓ　ｏ
　ｏ　ｎｍの間で調和可能である。

従来のランタニドとマグネシウムの混合型アルミン酸塩
は、特に、ＬＮＡと呼ばれるう／タニウムーネオダイミ
ウムーマグネシウムのアルミン酸塩であって、ＬａＩ、
ＮｄＸＭｇＡｔ１，０．９の公式を有し、その場合、０
くｘ〈１であって次の公式、即ち、”ａ０．９Ｎｄ０．
１〜ｒｇＡｊ、□０１．が好ましい。これらの混合型ア
ルミン酸塩については特に、本出血の出願人の名前で出
願したＦＲ−Ａ−２４４８１３号及びＥＰ−Ａ−００４
３７７６号に示されている。単結晶の形で得られるこれ
らの混合型アルミン酸塩は、省略形ＹＡＧｉＮｄ　とし
て知られているネオダイミウムに浸漬したアルミニウム
及びイツトリウムガーネットや、赤外範囲で放出するネ
オダイミウム、ウルトラ７オスフエート（ＮｄＰ５０□
４）の特性に比較できるようなレーデ−特性を有する。

特に、ＬＮＡは１０５４と１０８２　ｎｍの非常に興味
深いレーザー放出波長を有し、これは１０６４　ｎｍの
ＹＡＧのレーザー放出波長を包含している。このＬＮＡ
けさらＫもうひとつの約１３２Ｑｎｍという放出波長範
囲を有し、これはシリカの光学繊維による最少減衰に対
応するものであり、かくして、最少限の損失で最大の情
報伝達が可能となる。ＬＮＡの単結晶は、レーザー効果
を得るために、例えばバーノイル（Ｖｅｒｎｅｕｉｌ）
法やチョクラルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）法の
ような溶融パスを使った多くの結晶生成法によって得る
ことができる。

しかしながら、これらのアルミン酸塩はいわゆ調和のと
れた融合、又は溶融を有しない、即ち、この単結晶は溶
融パスと同じ成分を有しない。従って、これらのアルミ
ン酸塩の単結晶の製造は、特に、最も広く使用されてい
るチョクラルスキー法によって製造したものは、レーザ
ー業界が必要とするような大型のものＫする必要がある
場合、特［／ｅクワ−−ザー（棒、又は杆の直径が６．
３５朋で長さが］０Ｏｎｒｎ）に関連して使用すると、
不適切な品質（発泡や種々の欠陥）をもつ結晶となる。

さらに、ＬＮＡのレーザー放出波長の数字は小さいもの
ばかりである。

さらに１ランタニウムーネオダイミウムーマグネシウム
の混合型アルミン酸塩は、公式Ｌａ１−ＸＮｄ　ＸＭｇ
ｙＡｔ１□０１８＋アをもつものとして知られておシ、
上式において、Ｘと７ＶｉＯ＜ｘ＜０．２及び０くｙく
１となるような数字を表わし、ｏ、ｓ＜ｙ＜０．７の方
が好ましい。これらの混合型アルミン酸塩は特に、１９
８５年１０月２１日付で請出願人を代表して出願したフ
ランス特許出願２ｇ８５１５５７９号の要旨を構成する
。これらの混合型アルミン酸塩は、大型単結晶の製造に
関してＬＮＡに匹敵するような改善に結びつく。しかし
ながら、これらのレーザーによりカバーされる波長範囲
はまだ制限されている。

そこで本発明は特に１大型単結晶の形で製造される新規
で混合型のランタニドとマグネシウムで成るアルミン酸
塩に関し、これはレーザーが黄色から赤外範囲（３マイ
クロメーター）までの波長節、囲で放出する場合に、・
やワーレーデー業界で有用である。

本発明の主たる特徴によれば、これらのランタニドとマ
グネシウムによる混合型アルミン酸塩は、次の公式■、
即ち（Ｌａ１　ｘＴｒＸ）ｌ　ｙ　ＶＭｇｌ　ｚ　５Ａ
ｔｌ　１−ｕ＋ｙ＋２　Ｚ／３ＣｒｕＯ１９−ｔ−３ｖ
／２　　であることを特徴とし、上式において、Ｔｒけ
、 ａ）ランタニド、イツトリウム及びスカンジウムの中か
ら選んだ少くとも１個の単一三価物質を表わすか、ｂ）
アルミニウム又は酸素の空隙を、又は前記単一物質及び
対をなした物質の組合わせを付加することによって電気
的中立性を保ちながら二価の要素と三価の要素で形成さ
れた少くとも一対のランタニドを表わし、ＸはＱ　ｌ　
ｘ　＜　１となるような数字を表わし、ｙとＶはＱ　ｌ
　ｙ　＋　ｖ　ｌ　０．４となるような数字を表わし、
ｔはＯｚｘ＋ｔ＜１となるような数字を表わし、その場
合、ｚ＋ｔ＝０の時、ｙ＋ｖは〜０であるか、Ｔｒは単
一三価ランタニドを表わし、Ｕけ０〜２の数字であって
、その場合、ＴｒがＹ　又はＳｃ　　を表わす時、Ｕは
〜０であり、ｘ＝０の時、Ｕは〜０であジ、Ｕ＝０の時
、　Ｘ〜０となることを特徴とする。さらに、これらの
混合型アルミン酸塩は準位相であって、マグネットプラ
ムバイト型の結晶構造を有し、それは六角メツシュを有
する。特にそれらはアノシミナの特性に似た機械的特性
を有する。

本発明によれば、これらのアルミン酸塩は広い波長節回
でレーザーエミッターとして使用することができ、その
波長の囲はＴｒの性質や、クロミウムの存在又は不存在
によって決まる。さらに、多数のこれらのアルミン酸塩
ａ°いわゆる調和のとれた溶融を有し、チョクラルスキ
ー法によって製造された結晶は良好な品質を有する。そ
こでそれは、パーワーレーザー業界で必要とされるよう
に大型単結晶を準備することが可能となる。

さらに、単結晶が増大する間、これらの混合型アルミン
酸塩は、ＬＮＡの引つばシ率に比べて単結晶の引っばり
率を増大きせることのできるような成分の分離が生じな
い。この事は、単結晶の準備時間に関して、かつまた、
引っばりが生じる溶融パスを包含するるつぼ部材の寿命
に関してすぐれた効果（（つながる。

公式Ｉにおいて、Ｘ〜０の場合、Ｔｒは、例えば、ネオ
ダイミウム、ゾラセオｌ゛イミウム、エルビウム、ホル
ミウム、サリウム、二価のネオダイミウムーユーロビウ
ム対、二価のプラセオダイミウムーユーロビウム、プラ
セオダイミウム−サマリウム対、プラセオダイミウム−
ダイスプロジウム対、プラセオダイミウム−サリウム対
、Ａ−ネオグイミュウム、Ａ−プラセオグイミウム、Ａ
−エルビウム、Ａ−ホルミウム、八−サリウムの中から
選ばれ、前記Ａはイツトリウム、スカンノウム、ルテリ
ウム、セリウム及びガドリニウムの中から選んだ要素を
表わす。

Ｔｒはネオダイミウム、プラセオダイミウム、エルビウ
ム、ホルミウム、サリウム、二価のネオダイミウムーユ
ーロビウム対、二価のプラセオダイミウムーユーロビウ
ム対、セリウム−ネオダイミウム対、セリウムーゾラセ
オダイミウム対、プラセオダイミウム−サマリウム対、
プラセオダイミウムーダイスプロジウム対、プラセオダ
イミウム−サリウム対、セリウム−エルビウム対及びセ
リウム−ホルミウム対の中から選択するのが好ましい。

公式Ｉにおいて、Ｘ＝０で、Ｕ〜０の時、単結晶の形で
製造される対応する混合アルミン酸塩は、６８０〜８０
０　ｎｍの調和性をもって可視範囲及び赤外範囲に近い
範囲で放出する連続レーザー、又は・（ルス状レーザー
として使用され、そのレーザーの放出は、クロミウムに
よる。

現在、ＢｅＡｔ２０４．Ｃｒ　　の公式を有し、６８０
〜８００　ｎｍの間で放出するクロミウムに浸漬したア
レキサンドライトは、電子震動レーザーにとって実際に
１工業上の重要性を有する。その電子震動レーザーは調
和可能なレーザーであって、レーザー効果のために必要
なエネルギーレベルは基本的な電子状態の励起された震
動レベルである。

Ｔｒがプラセオダイミウム又はＤ−ブラセオダイミウム
対を表わし、Ｄがイツトリウム、スカンジウム、ルテチ
ウム、セリウム、サマリウム、ダイスプロジウム、三価
のサリウム、又は二価のユーロピウムの中から選ばれた
要素であって、Ｘ←０の場合、単結晶の形で製造される
、本発明に従ったそれに対応する混合型のアルミン酸塩
は、可視範囲、特に、黄色と赤色の範囲で放出するレー
ザーエミッターとして使用することができる。そのルミ
ネッセンスがプラセオダイミウムによるような、これら
のアルミン酸塩は、特に、連続式又は・マルス式・２ワ
ーレーザーに有用である。パワーレーザーという用語は
、少くとも数ワットの光ビームを出すレーザーを意味す
るものと理解してほしい。

公式Ｉにおいて、Ｔｒがネオダイミウム又はＥ−ネオダ
イミウム対を表わし、そのＥがイツトリウム、スカンジ
ウム、ルテリウム　、又はユーロピウム　　を表わし、
Ｘ〜Ｏの時、単結晶の形で製造される、それに対応する
混合型アルミン酸塩はＬＮＡと同様に、赤外範囲、特に
１０５４．１０８２、又は１３２０ｎｍで放出するパワ
ーレーザーの場合、レーザーエミッターとして使用する
ことができる。このレーザーの放出はこれらのアルミン
酸塩においては、ネオダイミウムによる。

公式Ｉにおいて、Ｔｒがホルミウム又は、Ｇ−ホルミウ
ム対を表わし、Ｇがイツトリウム、スカンジウム、ルテ
リウム又はセリウムを表わし、Ｘ恰０の時、単結晶の形
で製造される、それに対応する混合型アルミン酸塩は、
赤外範囲、特に１５００〜３０００　ｎｍの波長で放出
する）千ワーレーザーにおいては、レーザーエミッター
として使用することができる。

約３０００　ｎｍの波長は水によシ吸収されるという効
果を有する。さらに、１．５マイクロメーターの近くで
は、目はもはや、レーザーの放出に対して感じることが
ないので、これは目にとって安全である。

その他の波長は、Ｔｒがセリウム、イツトリウム、スカ
ンジウム又はルテリウム、又は池の希土類元素と組合っ
てか、或いは単独で取出されたサリウム又はエルビウム
を表わす時に放出される。

エルビウムの場合、このレーザーの放出は特に赤外範囲
にある。

従来、レーザー効果は成る種のパラメーター、特釦レー
ザー効果にとって必要なイオンのＥｌの励起状態の身命
にとって左右されることンま知られている。もしこの励
起状態の寿命が長いとすれば、励起状態のイオン数が通
常の状態のイオン数より多くなることに対応して、逆の
全体数が生じる。

ネオダイミウム、プラセオダイミウム、ホルミウム、サ
リウム、エルビウム及びクロミウムの場合の励起状態Ｅ
１と低エネルギーレベルどの間の推移については、１９
８５年物胛学スタチュート、ゾル、１１．８７、（ａｌ
の記事として、Ａ１　カミンスキー氏により［活性レー
ザー結晶の分光器の分野における実践」というテーマで
特に説明されている。

調査研究の結果、本発明に従った混合型複合物に含まれ
るランタニウムの量が多ければ多い程、励起状態Ｅ１の
寿命がそれだけ長くなることがわかった。しかしながら
、ルミネスセントインオンの濃度が上がるにつれて、螢
光度も上がる。しかし、ルミネスセントイオンの過剰Ａ
Ｈ螢光性を妨げるこれらのイオン間の相互作用を助ける
。

励起状態Ｅ１を集合させるために、ルミネスセントイオ
ンを、前記励起状態Ｅ１以上のエネルギーレベルＥ２１
で励起させる。励起状態Ｅ２を集合させるには、光の吸
収、即ち光学的ボンピングによって行う。エネルギーレ
ベルＥ２は非常如不安定なので、ルミネスセントイオン
は突発的に脱励起され、エネルギー状態Ｅ１となる。

ランタニド、特にネオグイミウムの吸収のピーク状態は
非常に狭いので、アルミニウムの一部をクロミウムに置
換することＫより、アルミン酸塩による光の吸収が促進
される。かくして、クロミウムは可視範囲において幅広
い吸収バンドを有する。即ち、第１バンドは４００〜５
００　ｎｍであり、第２バンドは６００〜７００　ｎｍ
である。

これらのスペクトルバンドの一方又は他方における光の
吸収によシ、励起状態に至ったのち、このクロミウムは
、そのエネルギーをネオダイミウムイオンへ移すので、
エネルギーレベルＥ１が集合することＫなる。このエネ
ルギーの伝達は、クロミウムイオンの正常の状態と励起
状態との間のエネルギー差がネオダイミウムイオンの正
常状態と超励起状態Ｅ２との間のエネルギー差に近いた
めに可能である。

プラセオダイミウムを含むアルミン酸塩〆こおける光学
的ポンピングは、ルミネスセント原子の一部を、サマリ
ウム、ディスプロシウム、セリウム、三価セシウム、又
は二価のユーロピウムに置換することＫよって促進する
。かくして、これらの要素の成るものは、クロミウムの
それと同じ位広い吸収ハンドを有する（これらのランタ
ニドとクロミウムの吸収バンドの幅は、レベルＤからレ
ベルＦまでのそれらの推移の性質に関連している）。

さらに、これらの要素の全ては、ある踵の螢光性の移動
とプラセオグイミウムの吸収との間の共振原則を充足す
る。

これらの要素（ランタニド又はクロミウム）はレーザー
放出センシタイザ−と呼ばれ、そのレーザー効果に必要
なルミネスセントイオンはレーザーアクチベイターと呼
ばれる。このセンシタイザ−とアクチベイターは、光学
的ボンピンピングのために使用される波長と、所望の伝
達波長との関数として選ばれる。ネオダイミウムの場合
、セリウムとクロミウムのコドーピングが考えられる。

ランタニウム、イツトリウム又はスカンジウム以外の希
土類元素がない場合、アクチベイタートシてクロミウム
を使用することができる。

アルミニウムの一部をクロミウムに置換したり、及び／
又はルミネスセント原子の一部を、アクチベイター型の
関数として、セリウム、ディスプロシウム、セリウム、
三価のサマリウム、二価のユーロピウムに置換すると、
本発明に従ったアルミン酸塩の単結晶を使ったレーザー
の効率を著しく上げることができる。

ルミネスセントイオンの情が増える時、励起状態Ｅ１の
寿命が短縮し、逆に、ルミネスセントイオンの量が増す
とき、螢光性の強度が増すという事実により、ネオダイ
ミウムの場合にＸが低くて、０１に近いような単結晶は
特に１連続作動するノワーレーザーの製造に適用され、
ネオダイミウムの場合にＸがより高くて、例えばＱ２１
＝　ｘ　ｌ　０．５であるような単結晶は、ノぞルス状
の・ぐワーレーザーの製造に適する。

これから本発明を非制限実施例と添付図面に関連しなが
ら詳述する。

以下、本発明に従い、公式Ｉに従ったランタニドとマグ
ネシウムを混合したアルミン酸塩の製法について説明す
る。これらのアルミン酸塩り寸、ランｐ　７　、Ｔ　Ｒ
ｓ　マグネシウム、アルミニウム及びクロミウムの高純
ｍ“の市販されている酸化物の粉末を十分に混合し、次
に約１５００″ＣのτＭｌ’Ｌ度でその混合物を暇焼す
ることによって得られる。そこで生じたものを粉砕しｆ
Ｃ後、粉末が得られ、これを微結晶を製造する目的で処
理される。

アルミン酸塩粉末はまた、ランタン、Ｔｒ％マグネシウ
ム、アルミニウム及びクロミウムの水酸化物を非結晶状
態で共沈させることによって得ることもできる。この共
沈は水溶液中にアンモニアを加えて、或いはアルミン酸
塩の種々の金属要素の窒化物又は塩化物の混合物を含む
無水アルコールのような非水溶液中にアンモニアを加え
て行われる。マグネシウム、アルミニウム及びクロミウ
ムの塩化物又は窒化物は市販されており、これに対して
その他の窒化物又は塩化物はそれぞれ、硝酸又は塩酸中
で対応する酸化物を融解させることによって得られる。

このようＫして得た混合物を通風設備の環境で脱水状態
となるまで４００℃で処理し、アンモニアの塩化物又は
窒化物を完全に除去し、１５００°Ｃの温度で暇焼する
。粉砕後に得られた粉末は単結晶を製造するために処理
される。

使用する種々の要素の粉末状酸化物はレーザー放出のた
めだ最大効率を得るように１粒子の大きさが１〜１０マ
イクロメーターで、純度は９９．９９チをこえるほどで
ある。

本発明に従ったアルミン酸塩の単結晶はチョクラルスキ
ー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）プーリングによって製造
される。しかしながら、溶解槽を使った他の結晶生成法
、例えば、フローティングゾーン法、ブリラグマン法、
ベルニュイル法、キロビニロス法又は自動るつぼ法、こ
れらを変形したり、変形しないで行う方法を使用するこ
ともできる。例えば、周知のチョクラルスキープーリン
グ法によって本発明に従ったアルミン酸塩から得られる
単結晶の製法をこれから説明するが、これもそのひとつ
である。

前述したように、共沈又は十分な混合及び熱処理によっ
て得られる混合アルミン酸塩粉末は、粉砕の後、イリジ
ウムるつぼに入れられ、１８１０°Ｃの融点まで温度を
上昇させ、溶融バスを形成するような方法で空気から保
護される。

その溶融バスと同じ成分を有し、結晶学的方法Ｃ１又は
化合物の六角メツシュの方向ａにカットされた単結晶核
を、液体バスに接触させ、それからそれ自身を回転させ
ながらゆっくりと持ち上げる。その単結晶はかくして、
その核の端部がその核にとって必要な方向へ斯道的に形
成される。このプロセスは寸法が大きくて、レーザー効
果を有するアルミン酸塩の単結晶を多数製造することを
可能にする。

特に、そのプロセスは公式（ａＨ，ａｌ、ＴｒＸＭｇｌ
−ｔＡｔ１１０１９−ｔ　の単結晶を製造することがで
き、上式のＴｒｉｊ、・壬うセオダイミウム、ホルミウ
ム、エルビウム、セリウム−ネオダイミウム、セリウム
ーノやラセオダイミウム、セリウム−ホルミウム、セリ
ウム−エルビウム、パラセオダイミウムーサマリウム、
パラセオグイミウムーデイスプロノウム又ハ、）Ｐラセ
オダイミウムーサリウムの対を衣わす。

公式■におけるｃ　＝　ｙ　＝　ｕ　＝　ｚ　＝　０に
対応するこれらのアルミン酸塩において、マグネシウム
の不足量は、酸素の空隙によって補充される。

公式ｆａｌに従って単結晶の形で製造される本発明に従
ったアルミン酸塩の例は下に列挙する通りである。即ち
、 Ｌａ０．９５Ｐｒ０．Ｏ５Ｍｇ０．７５Ａｔｌ　ｌＯｌ
　８．７５Ｌａ０．９５Ｈ０ｏ、ｏ　５Ｍｇ　０．７５
”Ｉ　１０１１７５Ｌａ０．９５Ｅｒ０．０５Ｍｇｏ、
７　ｓ”１１０１８．７５Ｌａ０９５Ｔｍ００５Ｍｇｏ
、７５Ａｔｌ　１０１　＆７５Ｌａ０．９０Ｃｅ０．０
０５Ｎｄ０．０９５Ｍｇ０．５Ａｔｌ　］Ｏ１８，５Ｌ
ａ０．９　ｏＣｅ　ｏ、ｏ　ＯｓＨｏ　ｏ、ｏ　９５Ｍ
ｇ０．７５Ａ’１１０１　＆７５Ｌａ０．９５Ｃｅ０．
００２５Ｅｒ０．００２５Ｍｇ０．７５Ａｔ１１０１８
．７５Ｌａｏ、ｓ　０Ｐｒ０．１ｓｓｍｏ、ｏ　５ｙＬ
ｇ０．７　ｓＡｔ＋　１０１１１．７５Ｌａ０．９０Ｐ
ｒ０．０５Ｓ”０．０５Ｍｇ０．７５Ａｌｌ　１０１　
＆７５Ｌａ０．９Ｑ”０．０５Ｄｙｏ、ｏ　５Ｍｇ０．
０５Ａｔ１１ｏｌ　＆７５”ａ０．８３Ｐｒ０．１５Ｄ
ｙｏ、ｏ　２Ｍｇ０．７５Ａｔ１１０１８．７５Ｌａ　
０．７３Ｐ　ｒ　０２５　Ｔ”０．０２Ｎｉｇ　０７５
Ａｔ１１０１＆７５Ｌａ０．９０Ｐｒ０．Ｏ８Ｔｍ０．
０２嵩０．７５Ａｔ１１０１１Ｌ７５本発明に従ったア
ルミン酸塩はまた、公式（ｂｌＬａｌ−ＸＴｒＸＭｇｌ
−２Ａｔ１１＋２Ｚ／３０１９　に従った′−ザー特性
をもつ単結晶の形で製造された。上式ニオいて、Ｔｒは
ノセラセオダイミウムを表わし、かつまた、セリウム−
ネオダイミウム、２価のパラセオダイミウムーユーロビ
ウム及び２価のネオダイミウムーユーロピウムの対を表
わす。

公式Ｉのｙ＝ｖ＝ｔ＝ｕ＝ｎに対応するこれらのアルミ
ン酸塩において、マグネシウムの不足量はアルミニウム
の過剰量によって補充される。同様へこれらの対、即ち
ｐｒ　　−Ｅｕ　　又けＮｄ３　＋−Ｅ　ｕ２＋を使用
する時の電気的中立状態の保持はアルミニウムを［ＥＬ
Ｉ”］の２／３に等しい量だけ加えるととＫよって確保
される。

公式（ｂｌを満足させ、単結晶の形で製造されるアルミ
ン酸塩の例は下記の如くである。

”０．９５　Ｐｒ０．０５Ｍｇ０．５Ａ　ｔｌ　　１．
３３３０＋　　９Ｌａ０．９０Ｃｅ０．００５Ｎｄ０．
０９５Ｍｇ０．５Ａｌｌ　１．３３３０１９Ｌａ０．９
０Ｐｒ０．０９５加０．００５Ｍｇ０．７５Ａｔ１１．
１６８０１９Ｌａ０．９ＯＮｄ０．０９５Ｅ””Ｏ５０
０５Ｍｇ０．７５Ａｔｌ　１．１６８０１９レーザー効
果を有し、公式（ｃ）（Ｌａ１−ｘＴｒｘ）１−ｖＭｇ
ｌ−ｊＡ’ｌ　ｔｏｌ　９−ｔ−３ｖ／２　　を満足さ
せるアルミン酸塩の単結晶もまた、製造きれた。上式に
おいて、Ｔｒは特に、ネオダイミウムを表わす。公式Ｉ
において、ｙ＝ｚ＝ｕ＝Ｑに対応するこれらのアルミン
酸塩において、ランタニドとマグネシウムの不足量は酸
素の空隙により補充される。公式（ｃ）に従ったアルミ
ン酸塩の例としては、下記の複合物がある。即ち （Ｌａ０．９０１”ｄ０．Ｉ　Ｏ）０．１３Ｍｇ０．８
Ａｔｌ　１　ｏｌｓ、５（Ｌａ０．９０Ｎｄ０．１０　
）　０．８Ｍｇ０．８Ａｔｌ　１　ｏ、　＆５レーザー
効果を有する他の単結晶として、公式％式％ を満足させるアルミン酸塩が製造された。上式において
、Ｔｒは特に、ネオダイミウム又はノクラセオダイミウ
ムを表わす。

ネオダイミウムの場合、Ｘは０．１〜０，５（限界を含
む）の間で有効に変化し、ｙは０〜０．４の全ての値を
とシ、２け０．０４５〜１の間が好ましい。

公式１　（７）　ｖ　＝　ｔ　＝　ｕ　＝　ＯＫ対応す
るこれらのアルミン酸塩において、ランタニドとマグネ
シウムの不足量はアルミニウムの過剰により補充される
。

公式ｆｄｌに対応し、単結晶の形で製造されるアルミン
酸塩の例としては次の如くである。即ち（Ｌａ０．９５
Ｐｒ０．０５　）０．９Ｍｇ０．５Ａｔ１１．４３３０
１９（Ｌａ０．９ＯＮｄ０．１０　）０．７Ｍｇ０．８
Ａｌｌ　１．４３３０１９（Ｌａ０．９ＯＮｄ０．１０
　）ｏ９Ｍｇｏ、５Ａｔｔ　１．４３３０１９最後の呑
金物が最適の成分を有する。それは単結晶の成分に非常
に近い成分を有するバスからチョクラルスキ法により得
られた。かくして、このアルミン酸塩はいわゆる≠和の
とれた溶融を有する。それば１０５４．１０８２又Ｈ１
３２０ｎｍで放出する連続的パワーレーザーを生じさせ
るためにも十分に適用される。

レーザー効果を有し、公式（ｅｌ　　（Ｌａ、　ｘＴｒ
ｘ）ｌ−ｖＭｇＡｔ］　１０１９−３　Ｖ／２　　に従
った本発明によるその他のアルミン酸塩の単結晶も製造
された。上式において、特にｒｐ　ｒはネオダイミウム
を表わす。公式Ｉのｙ＝ｚ＝ｔ＝ｕ＝ｏに対応するこれ
らのアルミ／酸塩において、ランタニドの不足量は酸素
の空隙の存在によって補充される。公式（ｅｌに対応す
るアルミン酸塩の１つの例としては、（Ｌａ　　　Ｎｄ
　　　）ＭｇＡｌ　　Ｏがある。

０．９０　　　０．ＩＱ　　　０．９　　　　　　１１
　　１８．８５公式ｆｆ）、即ち（Ｌａｉ、Ｔｒｘ）、
　　、ＭｇＡｔ、、＋ｖＯ１゜Ｋ従った複合物は、レー
ザー効果を有する他のアルミン酸塩の単結晶として製造
された。上式においては、Ｔｒは特にネオダイミウムを
衣わす。公式ｒのｖ＝ｚ＝ｔ＝ｏに対応するこれらの複
合物において、ランタニドの不足量はアルミニウムの過
剰によって補充される。公式ｆｆ）に対応するアルミン
酸塩は複合物’　”ａ０．９０Ｎｄ０．１０　）０．８
５ＭｇＡｌ１１，１５０．９によって表わされる。

レーザー特性を有し、公式ｆｇｌ、即ちＬａ１−ｘＴｒ
ｘＭｇＡｌ　１１０□９に従った単結晶が製造された。

上式において、ＴｒＶｉ２価のユーロピウム−プラセオ
ダイミウム対、又は２価のユーロピウムーネオダイミウ
ム対を表わし、電気的中立性ば１／２ｒＥｕ”）に等し
い酸素の空隙を付加することによって保持される。次に
、公式（ｇ）に従ったアルミン酸塩の例を示す。即ち、
”ａ０．９５Ｐｒ０．０９５Ｅｕ２＋。、００５ＭｇＡ
ｔ１１０１＆００７５　と、”ａ０．９０Ｎｄ０．０９
５Ｅｕ２＋ＭｇＡｔ１□０１８９，７５である。

公式ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ又はｇに従い、ネオダイミ
ウムを包含する全てのアルミン酸塩において、対応する
アルミン酸塩のレーザー効果の効率を上げるために、ア
ルミニウムの一部分をクロミウムに置換することもでき
る。

同様に１公式ａ、ｃ、ｄ、又はｆに従ったアルミン酸塩
において、アルミニウム又は酸素の空隙を付加すること
によって、電気的中立性を保持しながら、レーザー活性
材（Ｐｒ、Ｎｄ　）の−部分をＥｕ２＋に置きかえるこ
とができる。

レーザーのセンシタイザ−としてクロミウムを包含し、
かつ公式■に従ったアルミン酸塩の％ｊとしては次のも
のがある。即ち、（Ｌａ０．９ＱＣｅ０．。ｏ５Ｎｄ０
．０９５）０．９Ｍｇ０．５Ａｔ１１．３８３Ｃｒ０．
Ｑ５０１９　　と、（”ａｏ、９ＱＮｄ０．１０）０．
９Ｍｇ０．５Ａｔｌ　１．３８３Ｃｒ０．Ｑ５０１９で
ある。

後者の櫓合物は、いわゆる調和のとれた溶融を有する最
適の成分を有する。この材料はチヨクラスキー法により
大型単結晶の形で製造され、１０５４．１０８３、又は
１３２０ｎｍで連続・セワーレーザーを出すし°−ザー
エミツターとして有効に使用される。

更に、本発明に従ったアルミン酸塩の単結晶はランタニ
ドとしてランタンだけを含むものとして製造され、その
レーザー効果はアルミン酸塩に含まれるクロミウムによ
るものであった。ランタニドとしてランタニウムだけを
含むアルミ／酸塩の例としては、”ａｏ、９Ｍｇ０．５
Ａｔｌ　１．３８３Ｃｒ０．０５０１９がある。

この複合物は調和のある溶融を有する効果があり、それ
故に、大型単結晶の形で製造される。

このアルミン酸塩のレーザーの放出はクロミウムによる
ものであるので、それは６８０〜８００ｎｍの可視範囲
で放出するレーザーエミッターとして使用することもで
きる。クロミウムの放出帯体が広いために、そのような
複合物は連続的に又は・セルス的に作動する波長を調和
させるノワーレーザーに有効に使用される。

第１図は大発明に従ったアルミン酸塩の単結晶を使用し
た連続・セワーレーザーを概略的に示す。

このレーザーはレーザーの縦軸（３）に対して垂直に配
置された本発明に従ったアルミン酸塩杆、即ち棒（４）
を包含するレーザー空所（２）で成る。このアルミン酸
塩の杆（４）は、９１えは公式０式％ 式”ａ０．９０Ｎｄ０．１０）０．９Ｍｇ０．５Ａｔｌ
　１．３８３Ｃｒ０．０５０１９で作られていて、これ
らは赤外線で放射する。

イオンイ［クリプトン又はアルゴンレーザーのような、
単色光源（６）により、収斂レンズ（７）を通ってアル
ミン酸塩で成る杆（４）に投光することができ、かくし
て杆（４）の光学的ボンピングが確実となる。レーザー
空所（２）はまた、アルミン酸塩の杆（４）から出る光
を平行な光ビームに変えるために収斂レンズ（８）を有
し、前記平行な光ビームは出口ミラー（１０）へ導かれ
る。

この出口ミラーで反射した後、この光ビームは再び収斂
レンズ（８）を通り、増幅媒体、即ちアルミン酸塩杆（
４）を通って送られろ。増幅されたレーザービームは、
それから、杼（４）の位置する場所の近くで、二色性入
口ミラー（１２）により反射され、そのミラー（１２）
は単色光源（６）から出た光を透過させ、アルミン酸塩
の単結晶（４）から出た光は透さない。

空所（２）で適切に増幅されたレーザービームは、アル
ミン酸単結晶（・１）から出た光を一部しか透さないミ
ラー（１０）を通ってこのレーザーの外側へ送られる。

ネオダイミウムーマグネシウムで成るアルミン酸塩の杆
（４）を、例えば、公式、即ち（Ｌａｏ９ｓＰｒｏ、ｏ
ｓ　）ｏ９Ｍｇｏ、５Ａｔｔ　１．４３３０１９をもつ
本発明に従ったプラセオダイミウムーマグネシウムで成
るアルミン酸に置きかえると、可視範囲、特に黄色と赤
色で連続・ぐワーレーザーを出すことになる。

同様に、もつと広い波長範囲でノｅワーレーザーを出す
ように、ネオダイミウムの代わりに１ホリミウム、エル
ビウム、サリウムをセリウムと結合状態で或いは結合し
ないで包含しているようなアルミン酸塩杆を使用するこ
ともできる。特に、ホリミウムを包含するアルミン酸塩
を使用すると、選ばれた変移の関数として、その波長が
１，５〜３マイクロメーターの間で変化するようなレー
ザービームを出すことができる。

さらに、ランタニドとしてランタニウムだけを包含し・
例えば公式・即ち”８０．９Ｍｇ０．５Ａｔｌ　１．３
８３Ｃｒ０．０５０１９を有し、連続・ぞワーレーザー
を得るために、波長が６９０〜８００ｎｍの範囲で調整
できるような、アルミン酸塩の杆を使用することもでき
る。

この波長は、収斂レンズ（８）とレーザー空所（２）の
出口ミラー（１０）との間に置かれ、プリウスター角プ
リズム型か、或いは複屈折材のプレートで形成された干
渉フィルターで構成される波長選択システム（１４）に
より調整することができる。

本発明に従ったアルミン酸塩はまた、ノセワーレーデー
が・ぞルス状に出るような、単結晶形にも使用すること
ができる。この目的で、第２図は、赤外線で出る・ゼル
ス状・やワーレーザーを示す。このパルス状レーザーは
空所（１４）で成り、この空所には、レーザーの縦軸（
］７）に平行に配置された本発明によるアルミン酸塩の
単結晶杆（１６）が配置されている。このアルミン酸塩
は、例えば次のような公式を有する。即ち、”ａｌ−Ｘ
ＮｄＸＭｇ　１−２Ａｔ１１　＋２□／３０１９であっ
て、０．２＜ｘ＜０．５、０．＜ｚ、＜０．５５である
。

杆（１６）のいづれの側にも、レーザー軸（１７）に従
って方向づけられた伸長型の高強１８′のキセノンフラ
ーツシュランプ（１８）　（２０）ヲ侃１えている。

レーザー空所（１４）はまた、杆（］６）からの線型極
の入射光を円形極の光に変化させるクォーター波プレー
ト（２２）をも有する。このプレート（２２）の次に、
平面鏡（２４）と、拡散凸面鏡（２日）とが配設されて
いる。円形極をもった幅広の光ビームは、ミラー（２６
）に反射したのち、再びクォーター波プレート（２２）
を通るので、垂直極ビームを生じさせ、このビームは杆
（１６）から最大の光エネルギーを引出しながら、増幅
媒体、即ち杆（１６）を完全に一抱する。

もうひとつの反射力の強い凹面鏡（２８）の方向へ伝達
される増幅されたレーザービームば、成極プリズム（３
０）により中断され、このプリズムは垂直極ビーム（３
２）をレーザー空所から放出させる。収斂レンズ（３４
）により、平行な光ビームを得ることができる。

このノｅルス状レーザーは、凹面鏡（３８）と出口成極
部材（３０）との間に配置さｆ′Ｌｆｃ特にＱ１スイッ
チと呼ばれる電気光学的スイッチ（３６）ｋ　’ｆＡＩ
’えている。このスイッチが閉じると、即ち、そこへ１
ヒ圧が作用し、レーザーは椛・能しない。かくして、ラ
ンプ（１８）（２０）を備えた増幅媒体の“ポンピング
中、成極部材は水平極の光子を透し、光をスイッチ（３
６）へ通過させる。このスイッチを成極方向へ９０°だ
け回転させると、成極部材３０）は前記光を透でなくな
る。しかしながら、電気光学的スイッチ、即ち、Ｑ１ス
イッチ（３６）が開くと、そのスイッチはもはや、成極
部材により水平成極を変化をせることはなく、かくして
レーザー空所（］４）により杆（１６）からの光が増幅
されることになる。

スイッチ（３６）と成極部材との間にグイアフラム（３
８）を配設して、レーデ−光を連続させるようＫするこ
ともできる。

前述のように、ネオダイミウムを主にした杆（１６）は
、その他のノルス状パワーレーザーを得るために１　こ
れまでに示した諸公式を満足させるような、セリウムと
組合わせてゾラセオダイミウム、ホルミウム、エルビウ
ム、サリウムを主にした杆におきかえることもできる。

そうするには、ミラー（２ｆｉ）（２８）のコーティン
グを、必要なレーデ−の放出波長に適合させるだけでよ
い。

例えば、レーデ−活性材として、クロミウムを含む本発
明に従ったアルミン酸塩を使用することによって波長調
和レーザーを得るために前述のような波長選択装置（４
０）をプレート（２２）とミラー（２４）との間に配設
することもできる。

これまで説明したレーザーは明らかに例示の目的であっ
て、その他の型のレーザーにも、本発明に従い、公式■
に従ったアルミン酸塩の単結晶を備えることができる。

Ｔｒがネオダイミウムであるような、本発明に従ったア
ルミン酸塩の単結晶は、現在、ＹＡＧ型レーザーエミッ
ターを使用している全ての例に、使用することができる
。特に、これらの単結晶は、材料の切断や印づけ、かつ
また、溶接を作るために使用されるレーザー用として使
用することができる。月料の切断は、例えば、前述のよ
うに、ネオダイミウムで活性化される単結晶のアルミン
酸塩をレーザーの空所に配置し、そのレーデ−からの光
を材料の表面に方向づけてそこに焦点を合わせ、前記材
料をその溶融点まで局部的に到達させ、それによって移
動時、レーザービームで切断できるようにすることＫよ
って確実となる。ＹＡＧ型例とは別に、ネオダイミウム
を含む本発明に従ったアルミン酸塩はまた、特殊な用途
をも有する。

特に、本発明に従った、ネオダイミウムを主にした単結
晶は、放出光の波長を約１．０８２マイクロメーターに
調和させることができるような選択的フィルターを備え
たレーザーの空所に配置することができる。この光はそ
れからガス（ｆｌｌえばヘリウム■又は■）の原子に極
性を与えるために使用することができる。

熱による核融合の分野では、ヘリウム１１又は■のこの
成極けＤ　−３ｅの尊台反応の可峠性を著しく増大させ
ることができる。

その通常の放出波長が１０５４マイクロメーターである
ような、本発明にζ従ったネオダイミウムを主にしたア
ルミン酸塩の単結晶は、熱による核融合反応をトリツガ
−するために、ネオダイミウムで活性化される弗化燐酸
ガラス杆、又は燐酸ガラス杆を有するレーザービームに
あるオツシレーターとして有効に使用することができる
。

部分的加速分野では、例えばヘリウムのようなガスの原
子の成極は、部分的アクセラレータ−に使用される極性
化イオンのビームを発生させるために使用される。

磁気測定及びジャイロメトリーの分野では、本発明に従
ったネオダイミウムを主にした単結晶のアルミン酸塩を
含む・ヂワーレーザーを使用すると、現存の光学的ボン
ピングジャイロスコープ又は磁気測定器の性能特性を、
特にその消費量　寿命及び取扱いに関して改善すること
ができる。この場合、本発明に従ったレーザーエミッタ
ーもまた、新しい磁気測定装置やジャイロスコープ装置
の開発につながることになる。

本発明に従ったクロミウムで活性化されるアルミン酸塩
の１つの応用例をこれから示す。波長を６８０〜８００
　ｎ　ｍの間で連続的Ｋｍ和させうるような分散要素（
プリズム又はラチスのような）を有するレーザー空所に
、本発明のアルミン酸塩の単結晶を置く。この装置は地
球の大気中で成る要素を探知する際に使用することがで
きる。この目的で、波長を選ぶには、それが探知すべき
種の吸収バンドに対応するように選ばなければならない
。障害物によるレーザーの反射の減衰度は大気中に含ま
れる種の量と性質の関敬であって、これは例えば、遠隔
の気象学のために使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従ったアルミン酸塩の単結晶を使用し
た連続レーザーを概略的に示す。 第２図は本発明に従ったアルミン酸塩の単結晶を使用し
た・そルス状・ぐワーレーザーを概略的に示す。 〔図中符号〕 （２）・・・レーザー空所、（３）−・・レーザーの縦
中心軸、（４）・・・アルミン酸塩の杆、（６）・・単
色光源、（７）・・・収斂レンズ、（８）・・・収斂レ
ンズ、（１０）・・・出口ミラー、（１２）・・入口ミ
ラー、（１４）・・・空所、（１６）・・・単５結晶杆
、（１８）（２０）・−・キセノンフラッシュランプ、
（２２）・・・クォーター波プレート、（２４）・−平
面鏡、（２６）・・・拡散凸面鏡、（２８）−・・凹面
鏡、（３０）・・・成極プリズム、（４０）・−・波長
選択装置。 Ｒ６，１ ＦＩ６．２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アルミン酸塩は次の公式、即ち （Ｌａ＿１＿−＿ｘＴｒ＿ｘ）＿１＿−＿ｙ＿−＿ｖＭ
   ｇ＿１＿−＿ｚ＿−＿ｔＡｌ＿１＿１＿−＿ｕ＿＋＿ｙ
   ＿＋＿２＿ｚ＿／＿３Ｃｒ＿ｕＯ＿１＿９＿−＿ｔ＿−
   ＿３＿ｖ＿／＿２を有し、上式において、Ｔｒはａ）ラ
   ンタニド、イトリウム及びスキヤンジウムの中から選ん
   だ少くとも１個の単一三価物質か、又はｂ）二価要素と
   三価要素から形成される少くとも一対のランタニドを表
   わし、その時、アルミニウム又は酸素の不足を、又は前
   記単一物質及び対をなした物質の組合わせを付加するこ
   とによつて、電気的中立性を保持し、ｘは０≦ｘ＜１と
   なるような数を表わし、ｙとｖは０≦ｙ＋ｖ≦０．４と
   なるような数を表わし、ｚとｔは０≦ｚ＋ｔ＜１となる
   ような数を表わし、その時、ｚ＋ｔ＝０の時、ｙ＋ｖは
   ■０となり、又はＴｒは単一の三価ランタニドを表わし
   、ｕは０〜２の数を表わし、その場合、Ｔｒがｙ＾３＾
   ＋又はＳｃ＾３＾＋を表わす時ｕは■０であり、ｘ＝０
   の時、ｕは■０となり、ｙ＝０の時、ｘは■０となり、
   前記アルミン酸塩は単位相であつて、マグネツトプラム
   バイトの構造を有することを特徴とする、ランタニドと
   マグネシウムの混合型アルミン酸塩。 ２、ｘは■０であり、Ｔｒはネオダイミウム、プラセオ
   ダイミウム、エルビウム、ホルミウム、サリウム、二価
   のユーロピウム−ネオダイミウム対、二価のユーロピウ
   ム−プラセオダイミウム対、セリウム−ネオダイミウム
   対、セリウム−プラセオダイミウム対、プラセオダイミ
   ウム−サマリウム対、プラセオダイミウム−ダイスプロ
   ジウム対、プラセオダイミウム−サリウム対、セリウム
   −エルビウム対及びセリウム−ホルミウム対の中から選
   ばれることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載
   の混合型アルミン酸塩。 ３、ｘ＝０であることを特徴とする、特許請求の範囲第
   １項に記載の混合型アルミン酸塩。 ４、Ｔｒはネオダイミウムを表わし、ｘは０．２〜０．
   ５であることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記
   載の混合型アルミン酸塩。 ５、Ｔｒはネオダイミウムを表わし、ｘは０．１に近い
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の混合
   型アルミン酸塩。 ６、次の公式、即ち（Ｌａ＿０＿．＿９＿０Ｎｄ＿０＿
   ．＿１＿０）＿０＿．＿９Ｍｇ＿０＿．＿５Ａｔ＿１＿
   １＿．＿４＿３＿３Ｏ＿１＿９を有することを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１項に記載の混合型アルミン酸塩
   。 ７、次の公式、即ち（Ｌａ＿０＿．＿９＿０Ｎｄ＿０＿
   ．＿１＿０）＿０＿．＿９ＭｇＡｌ＿１＿１＿．＿３＿
   ８＿３Ｃｒ＿０＿．＿０＿５Ｏ＿１＿９を有することを
   特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の混合型アル
   ミン酸塩。 ８、次の公式、即ち（Ｌａ＿０＿．＿９＿０Ｃｅ＿０＿
   ．＿０＿０＿５Ｎｄ＿０＿．＿０＿９＿５）＿０＿．＿
   ９Ｍｇ＿０＿．＿５Ａｌ＿１＿１＿．＿３＿８＿３Ｃｒ
   ＿０＿．＿０＿５Ｏ＿１＿９を有することを特徴とする
   、特許請求の範囲第１項に記載の混合型アルミン酸塩。 ９、次の公式、即ちＬａ＿０＿．＿９Ｍｇ＿０＿．＿５
   Ａｌ＿１＿１＿．＿３＿８＿３Ｃｒ＿０＿．＿０＿５Ｏ
   ＿１＿９を有することを特徴とする、特許請求の範囲第
   １項に記載の混合型アルミン酸塩。 １０、特許請求の範囲第２項に記載の混合型アルミン酸
   塩の単結晶で成り、Ｔｒは少くとも一部がネオダイミウ
   ム、ホルミウム又はエルビウムを表わすことを特徴とす
   る、赤外範囲で放出するレーザー。 １１、特許請求の範囲第３又は９項に記載の混合型アル
   ミン酸塩の単結晶で成ることを特徴とする、６８０〜８
   ００ｎｍ間で調和できるレーザー。 １２、特許請求の範囲第１項又は２項に記載の混合型ア
   ルミン酸塩の単結晶で成り、Ｔｒは少くとも一部がプラ
   セオダイミウムを表わすことを特徴とする、可視範囲で
   放出するレーザー。