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波長変換結晶 実績あり

国内特許コード P110004557
整理番号 Y97-P44
掲載日 2011年7月20日
出願番号 特願平10-082309
公開番号 特開平11-282035
登録番号 特許第3936466号
出願日 平成10年3月27日(1998.3.27)
公開日 平成11年10月15日(1999.10.15)
登録日 平成19年3月30日(2007.3.30)
発明者
  • 佐々木 孝友
  • 森 勇介
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 波長変換結晶 実績あり
発明の概要 【課題】 複屈折率の制御可能な波長変換結晶を提供する。
【解決手段】 次式
【化1】
で表わされる結晶とする。
従来技術、競合技術の概要


近年、レーザー技術の急速の発展にともなって、近赤外の固体レーザー光を非線形光学結晶を用いて波長変換することが大きな技術課題になってきている。
固体レーザーは、スペクトル幅が狭く、出力が安定しており、メンテナンスが容易で小型化が可能であることから、レーザー加工やレーザー医療の手段として、そして表面改質、光情報処理への応用として注目されているものであり、このような固体レーザーの長所を生かすためにも波長変換技術が重要になっている。



このような波長変換のための理想的な非線形結晶については、▲1▼大きな非線形光学定数、▲2▼短い吸収端、▲3▼適度な複屈折率、を持つことがその要件となる。また、結晶としては、▲4▼機械的な特性に優れていることが実用上の観点より必要となる。
なお、▲3▼の適度な複屈折率とは、発生させたい波長に対して、最も波長変換が高効率で行われる非臨界位相整合条件を満たすような複屈折率のことである。複屈折率が理想値よりも小さいと波長変換が不可能になり、大きいと非臨界位相整合条件から離れるため変換効率が低下する。



非線形光学結晶についてはこれまでにも様々な試みがなされてきているが、その一つとしてカルシウムオキシボレート(COB)系の結晶が注目されるものとしてある。
たとえば、AkaらによってGdCa4 (BO3 3 :GdCOBの非線形性が見出されており、その単結晶の育成と光学特性についての報告がなされている(1996年)。このGdCOBについては、
・Cz法により育成可能であって、非水溶性であること
・ビッカース硬度:600程度(水晶程度)であること
・deff (at1064nm):1.3pm/V(KDPの約3.4倍)
・位相整合限界波長840nmであって、
Nd:YAGの第三高調波発生が不可能であること
が明らかにされている。



しかしながら、このGdCOBについては、複屈折率が0.033と小さいことが大きな問題であった。
すなわち、GdCa4 O(BO3 3 (GdCOB)結晶は育成が容易で機械的特性に優れているが、複屈折率が小さいため波長変換で発生できる波長が長くなる。そこで、この出願の発明者らは、複屈折率を大きくするための手段について検討を行い、GdCa4 O(BO3 3 (GdCOB)結晶のGdをYと置換させると複屈折率が大きくなることを見い出した。その結果、GdCOB結晶はNd:YAGレーザーの第2高調波しか発生できないが、GdをYと置換したYCOBではNd:YAGレーザーの第3高調波発生が可能になった。



この新たに見出されたYCOB結晶については、この出願の発明者らによってすでに具体的に提案がなされているところである。
ただ、これまでのCOB結晶については、複屈折率について自在に制御することは可能とされていないことから、この出願の発明者らは、波長変換のための非線形光学結晶としてのCOBについてさらに検討を進め、機械的性質とともに光学特性、特に波長変換のための重要な要件としての複屈折率について最適化制御を可能とする新しい技術手段を提供することを課題としてきた。

産業上の利用分野


この出願の発明は、波長変換結晶に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、非線形光学結晶として有用な、新しい波長変換結晶に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
次式
【化1】


(Mは、各々、Gd、Y、LaおよびLuから選択されるいずれか1種の希土類元素を示し、かつ、MとMとは互いに異なる希土類元素を示す。0<x<1を示す
で表わされ二次非線形光学結晶であることを特徴とする波長変換結晶。

【請求項2】
請求項1の結晶を備えていることを特徴とする第2高調波又は第3高調波への波長変換装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP1998082309thum.jpg
出願権利状態 登録
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