JPS6367347B2 - - Google Patents
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- JPS6367347B2 JPS6367347B2 JP19832484A JP19832484A JPS6367347B2 JP S6367347 B2 JPS6367347 B2 JP S6367347B2 JP 19832484 A JP19832484 A JP 19832484A JP 19832484 A JP19832484 A JP 19832484A JP S6367347 B2 JPS6367347 B2 JP S6367347B2
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は波長可変レーザー用ガーネツト結晶に
関する。
関する。
従来技術
従来、Cr3+を活性イオンとする波長可変レーザ
ー用のガーネツト結晶としては、数種のものが知
られているが、なかでもGd3Sc2Ga3O12は高いレ
ーザー性能を有するものとして期待されている。
ー用のガーネツト結晶としては、数種のものが知
られているが、なかでもGd3Sc2Ga3O12は高いレ
ーザー性能を有するものとして期待されている。
しかしながら、この結晶は構成成分として極め
て高価で、且つ資源的にも限られているスカンジ
ウム（Sc）を含んでいる。そのため、結晶が高
価になると言う欠点を有している。
て高価で、且つ資源的にも限られているスカンジ
ウム（Sc）を含んでいる。そのため、結晶が高
価になると言う欠点を有している。
発明の目的
本発明はGd3Sc2Ga3O12の結晶における構成成
分であるScの１部を置換元素の導入によりScの
使用量を少くし、比較的低廉な波長可変レーザー
用ガーネツト結晶を提供せんとするにある。
分であるScの１部を置換元素の導入によりScの
使用量を少くし、比較的低廉な波長可変レーザー
用ガーネツト結晶を提供せんとするにある。
発明の構成
本発明者は前記目的を達成すべく研究の結果、
その結晶において、Scが占める結晶格子は、８
個の酸素イオンに囲まれた格子であり、イオン半
径の類似した金属イオンで、しかも安価な金属イ
オンにより置換できる可能性があることを知り得
た。そしてScは３価の陽イオンであるから、置
換金属イオンはScの価数を過不足なく補うもの
でなければならないとの考察から置換可能な陽イ
オンについて検討を加えた。
その結晶において、Scが占める結晶格子は、８
個の酸素イオンに囲まれた格子であり、イオン半
径の類似した金属イオンで、しかも安価な金属イ
オンにより置換できる可能性があることを知り得
た。そしてScは３価の陽イオンであるから、置
換金属イオンはScの価数を過不足なく補うもの
でなければならないとの考察から置換可能な陽イ
オンについて検討を加えた。
実験的に調べた結果、Li+またはMg2+とTi4+、
Zr4+、Hf4+の４価金属イオンまたはNb5+、Ta5+
の５価金属との組合せにより、Scイオンの格子
点を過不足なく埋め、かつ価数を過不足なく補う
とよいこと、また、完全にScが存在しない組成
まで置換できないことが分つた。この知見に基い
て本発明を完成した。
Zr4+、Hf4+の４価金属イオンまたはNb5+、Ta5+
の５価金属との組合せにより、Scイオンの格子
点を過不足なく埋め、かつ価数を過不足なく補う
とよいこと、また、完全にScが存在しない組成
まで置換できないことが分つた。この知見に基い
て本発明を完成した。
本発明の要旨は、
Cr3+を活性イオンとする波長可変レーザー用媒
質結晶として用いるGd3Sc2Ga3O12の結晶におい
て、Scイオンの１部を、Li+またはMg2+とTi4+、
Zr4+、Hf4+、Nb5+及びTa5+から選ばれた単独ま
たは２種以上の金属イオンとの組合せにより、結
晶内の電価が中和に保たれるように置換したこと
を特徴とする波長可変レーザー用ガーネツト結晶
にある。
質結晶として用いるGd3Sc2Ga3O12の結晶におい
て、Scイオンの１部を、Li+またはMg2+とTi4+、
Zr4+、Hf4+、Nb5+及びTa5+から選ばれた単独ま
たは２種以上の金属イオンとの組合せにより、結
晶内の電価が中和に保たれるように置換したこと
を特徴とする波長可変レーザー用ガーネツト結晶
にある。
本発明において言う、Cr3+を活性イオンとする
波長可変レーザー用媒質とは、フオノンを介在し
たレーザー発光過程が可能になり、広いスペクト
ル領域での蛍光が可能になるような電子構造が
Cr3+イオンに内部において実現されるために必要
となる結晶場を備えた固体媒質を言う。
Gd3Sc2Ga3O12はこのような固体媒質であり、結
晶構造はガーネツト型であることは知られてい
る。
波長可変レーザー用媒質とは、フオノンを介在し
たレーザー発光過程が可能になり、広いスペクト
ル領域での蛍光が可能になるような電子構造が
Cr3+イオンに内部において実現されるために必要
となる結晶場を備えた固体媒質を言う。
Gd3Sc2Ga3O12はこのような固体媒質であり、結
晶構造はガーネツト型であることは知られてい
る。
本発明における置換後の組成は、
Gd3Sc2-xAxGa3O12（ただし、ｘ＜２である）で
示される。
示される。
Ａは1/2（B4+＋Mg2+）（ただし、ＢはZr4+、
Ti4+またはHf4+を表わす）、これは１モルのSc+3
を1/2モルのB4+と1/2モルのMg2+で置換し、モ
ル数のバランスが置換前後で保たれることを示
す。また、1/2（C5+＋Li）（ただし、ＣはNb5+ま
たはTa5+を表わす）、1/3（B4+＋B′4+＋Li+）、ま
たは1/3（C′5+＋2Mg2+）、ただし、B′はＢと同じ
陽イオン、C′はＣと同じ５価陽イオンを表わす）
で表わすことができる。すなわち、価数を過不足
なく補うことが必要である。
Ti4+またはHf4+を表わす）、これは１モルのSc+3
を1/2モルのB4+と1/2モルのMg2+で置換し、モ
ル数のバランスが置換前後で保たれることを示
す。また、1/2（C5+＋Li）（ただし、ＣはNb5+ま
たはTa5+を表わす）、1/3（B4+＋B′4+＋Li+）、ま
たは1/3（C′5+＋2Mg2+）、ただし、B′はＢと同じ
陽イオン、C′はＣと同じ５価陽イオンを表わす）
で表わすことができる。すなわち、価数を過不足
なく補うことが必要である。
このような組成を有する単結晶を育成する方法
は、均質な結晶を育成する方法であればその方法
を問わない。好ましくは融液からの育成技術、例
えば引上げ法、フローテイングゾーン法である。
特に引上げ法は大型結晶の育成に好都合である
が、この方法の適用に際しては、置換組成のガー
ネツト結晶が一致溶融（結晶と融液とが同じ組成
になる）することが望ましい。
は、均質な結晶を育成する方法であればその方法
を問わない。好ましくは融液からの育成技術、例
えば引上げ法、フローテイングゾーン法である。
特に引上げ法は大型結晶の育成に好都合である
が、この方法の適用に際しては、置換組成のガー
ネツト結晶が一致溶融（結晶と融液とが同じ組成
になる）することが望ましい。
本発明における結晶組成を利用して単結晶を育
成するにあたり、必要に応じてCa、Sr、Ba、
Na、Ｋ、Al、Fe、Ｖ、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、
SiまたはGeの微量成分を配合することによつて、
単結晶の特性を向上させることができる。
成するにあたり、必要に応じてCa、Sr、Ba、
Na、Ｋ、Al、Fe、Ｖ、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、
SiまたはGeの微量成分を配合することによつて、
単結晶の特性を向上させることができる。
発明の効果
本発明のガーネツト結晶は従来波長可変レーザ
ー結晶として利用が進められている
Gd3Sc2Ga3O12結晶と比べて、格段に安価で、且
つ性能的に劣らぬ結晶であり、その結晶の用途で
あるCr3の波長可変レーザーの媒質結晶としての
機能を代替し得られる優れた効果を有する。
ー結晶として利用が進められている
Gd3Sc2Ga3O12結晶と比べて、格段に安価で、且
つ性能的に劣らぬ結晶であり、その結晶の用途で
あるCr3の波長可変レーザーの媒質結晶としての
機能を代替し得られる優れた効果を有する。
実施例
実施例 １
Gd3Sc2-xZr1/2xMg1/2xGa3O12において、ｘ値が
最大1.90までの組成の試料を用いて、集光式フロ
ーテイングゾーン法により、不純物相の混入のな
い無色透明の単結晶を得た。結晶構造はＸ線によ
りガーネツト型であることが確認された。
最大1.90までの組成の試料を用いて、集光式フロ
ーテイングゾーン法により、不純物相の混入のな
い無色透明の単結晶を得た。結晶構造はＸ線によ
りガーネツト型であることが確認された。
この組成の試料に0.1原子％のCr3+を導入し、
集光式フローテイングゾーン法により淡緑色透明
の単結晶を得た。得られた結晶に水銀ランプの光
を照射したところ、波長700〜900nmの範囲にわ
たる強い蛍光が見られた。これにより
Gd3Sc2Ga3O12と同様に、波長可変レーザー用結
晶として利用されることが明らかとなつた。
集光式フローテイングゾーン法により淡緑色透明
の単結晶を得た。得られた結晶に水銀ランプの光
を照射したところ、波長700〜900nmの範囲にわ
たる強い蛍光が見られた。これにより
Gd3Sc2Ga3O12と同様に、波長可変レーザー用結
晶として利用されることが明らかとなつた。
実施例 ２
Gd3Sc2-xTi1/2xMg1/2xGa3O12において、ｘ値が
最大1.90までの組成について、以下実施例１と同
様に単結晶を作り、これらの組成の試料に0.1原
子％のCr3+を導入し、単結晶を作つた。その結
果、実施例１と同様に強い蛍光が見られた。
最大1.90までの組成について、以下実施例１と同
様に単結晶を作り、これらの組成の試料に0.1原
子％のCr3+を導入し、単結晶を作つた。その結
果、実施例１と同様に強い蛍光が見られた。
実施例 ３
Gd3Sc2-xHf1/2xMg1/2xGa3O12において、ｘ値が
最大1.85までの組成について、以下実施例１と同
様に単結晶を作り、これらの組成の試料に0.1原
子％のCr3+を導入し、単結晶を作つた。その結
果、実施例１と同様に強い蛍光が見られた。
最大1.85までの組成について、以下実施例１と同
様に単結晶を作り、これらの組成の試料に0.1原
子％のCr3+を導入し、単結晶を作つた。その結
果、実施例１と同様に強い蛍光が見られた。
実施例 ４
Gd3Sc2-xNb1/2xLi1/2xGa3O12において、ｘ値が
最大1.70までの組成について、以下実施例１と同
様に単結晶を作り、これらの組成の試料に0.1原
子％のCr3+を導入し、単結晶を作つた。その結
果、実施例１と同様に強い蛍光が見られた。
最大1.70までの組成について、以下実施例１と同
様に単結晶を作り、これらの組成の試料に0.1原
子％のCr3+を導入し、単結晶を作つた。その結
果、実施例１と同様に強い蛍光が見られた。
実施例 ５
Gd3Sc2-xTa1/2xLi1/2xGa3O12において、ｘ値が
最大1.70までの組成について、以下実施例１と同
様に単結晶を作り、これらの組成の試料に0.1原
子％のCr3+を導入し、単結晶を作つた。その結
果、実施例１と同様に強い蛍光が見られた。
最大1.70までの組成について、以下実施例１と同
様に単結晶を作り、これらの組成の試料に0.1原
子％のCr3+を導入し、単結晶を作つた。その結
果、実施例１と同様に強い蛍光が見られた。
実施例 ６
Gd3Sc2-xZr2/3xLi1/3xGa3O12において、ｘ値が
最大1.60までの組成について、以下実施例１と同
様に単結晶を作り、これらの組成の試料に0.1原
子％のCr3+を導入し、単結晶を作つた。その結
果、実施例１と同様に強い蛍光が見られた。
最大1.60までの組成について、以下実施例１と同
様に単結晶を作り、これらの組成の試料に0.1原
子％のCr3+を導入し、単結晶を作つた。その結
果、実施例１と同様に強い蛍光が見られた。
実施例 ７
Gd3Sc2-xTi2/3xLi1/3xGa3O12において、ｘ値が
最大1.65までの組成について、以下実施例１と同
様に単結晶を作り、これらの組成の試料に0.1原
子％のCr3 +を導入し、単結晶を作つた。その結
果、実施例１と同様に強い蛍光が見られた。
最大1.65までの組成について、以下実施例１と同
様に単結晶を作り、これらの組成の試料に0.1原
子％のCr3 +を導入し、単結晶を作つた。その結
果、実施例１と同様に強い蛍光が見られた。
実施例 ８
Gd3Sc2-xHf2/3xLi1/3xGa3O12において、ｘ値が
最大1.55までの組成について、以下実施例１と同
様に単結晶を作り、これらの組成の試料に0.1原
子％のCr3+を導入し、単結晶を作つた。その結
果、実施例１と同様に強い蛍光が見られた。
最大1.55までの組成について、以下実施例１と同
様に単結晶を作り、これらの組成の試料に0.1原
子％のCr3+を導入し、単結晶を作つた。その結
果、実施例１と同様に強い蛍光が見られた。
実施例 ９
Gd3Sc2-xNb1/3xMg2/3xGa3O12において、ｘ値
が最大1.50までの組成について、以下実施例１と
同様に単結晶を作り、これらの組成の試料に0.1
原子％のCr3+を導入し、単結晶を作つた。その結
果、実施例１と同様に強い蛍光が見られた。
が最大1.50までの組成について、以下実施例１と
同様に単結晶を作り、これらの組成の試料に0.1
原子％のCr3+を導入し、単結晶を作つた。その結
果、実施例１と同様に強い蛍光が見られた。
実施例 10
Gd3Sc2-xTa1/3xMg2/3xGa3O12において、ｘ値が
最大1.50までの組成について、以下実施例１と同
様に単結晶を作り、これらの組成の試料に0.1原
子％のCr3+を導入し、単結晶を作つた。その結
果、実施例１と同様に強い蛍光が見られた。
最大1.50までの組成について、以下実施例１と同
様に単結晶を作り、これらの組成の試料に0.1原
子％のCr3+を導入し、単結晶を作つた。その結
果、実施例１と同様に強い蛍光が見られた。
実施例 11
Gd3Sc2-xNb1/2xLi1/2xZr1/2yMg1/2yGa3O12におい
て、ｘ＋ｙ値が最大1.50まで組成について、以下
実施例１と同様に単結晶を作り、これらの組成の
試料に0.1原子％のCr3+を導入し、単結晶を作つ
た。その結晶、実施例１と同様に強い蛍光が見ら
れた。
て、ｘ＋ｙ値が最大1.50まで組成について、以下
実施例１と同様に単結晶を作り、これらの組成の
試料に0.1原子％のCr3+を導入し、単結晶を作つ
た。その結晶、実施例１と同様に強い蛍光が見ら
れた。
実施例 12
Gd3Sc2-x-yTa1/3xTi1/2yMg2/3x+1/2yGa3O12にお
いて、ｘ＋ｙ値が最大1.50までの組成について、
以下実施例１と同様に単結晶を作り、これらの組
成の試料に0.1原子％のCr3+を導入し、単結晶を
作つた。その結果、実施例１と同様に強い蛍光が
見られた。
いて、ｘ＋ｙ値が最大1.50までの組成について、
以下実施例１と同様に単結晶を作り、これらの組
成の試料に0.1原子％のCr3+を導入し、単結晶を
作つた。その結果、実施例１と同様に強い蛍光が
見られた。
Claims (1)
- １ Cr3+を活性イオンとする波長可変レーザー用
媒質結晶として用いるGd3Sc2Ga3O12の結晶にお
いて、Scイオンの１部を、Li+またはMg2+と
Ti4+、Zr4+、Hf4+、Nb5+及びTa5+から選ばれた
単独または２種以上の金属イオンとの組合せによ
り、結晶内の電価が中和に保たれるように置換し
たことを特徴とする波長可変レーザー用ガーネツ
ト結晶。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19832484A JPS6177380A (ja) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | 波長可変レ−ザ−用ガ−ネツト結晶１ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19832484A JPS6177380A (ja) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | 波長可変レ−ザ−用ガ−ネツト結晶１ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6177380A JPS6177380A (ja) | 1986-04-19 |
| JPS6367347B2 true JPS6367347B2 (ja) | 1988-12-26 |
Family
ID=16389212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19832484A Granted JPS6177380A (ja) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | 波長可変レ−ザ−用ガ−ネツト結晶１ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6177380A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63501854A (ja) * | 1985-12-24 | 1988-07-28 | トレスト“ユジボドプロボド” | 流体のバッチ式濾過装置 |
| IL82361A (en) * | 1986-04-30 | 1990-11-05 | American Telephone & Telegraph | Device comprising congruently melting complex oxides |
-
1984
- 1984-09-21 JP JP19832484A patent/JPS6177380A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6177380A (ja) | 1986-04-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |