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接合体、レーザ発振器、レーザ増幅器及び接合体の製造方法

国内特許コード P210017867
整理番号 (S2018-0537-N0)
掲載日 2021年8月23日
出願番号 特願2020-515541
登録番号 特許第6933349号
出願日 平成31年4月24日(2019.4.24)
登録日 令和3年8月23日(2021.8.23)
国際出願番号 JP2019017503
国際公開番号 WO2019208658
国際出願日 平成31年4月24日(2019.4.24)
国際公開日 令和元年10月31日(2019.10.31)
優先権データ
  • 特願2018-083878 (2018.4.25) JP
発明者
  • 古瀬 裕章
  • 小池 悠貴
  • 安原 亮
出願人
  • 国立大学法人北見工業大学
  • 大学共同利用機関法人自然科学研究機構
発明の名称 接合体、レーザ発振器、レーザ増幅器及び接合体の製造方法
発明の概要 接合体(10)は、光を透過可能な光学材料(11)と冷却材料(12)とが接合されている。光学材料(11)と冷却材料(12)との接合界面では、接合体(10)が光を透過可能であると共に、接合体(10)に干渉縞が発生しない程度に、光学材料(11)に含まれる原子が冷却材料(12)へ拡散侵入している。光学材料(11)に含まれる原子の冷却材料(12)への拡散侵入長は、約1.0nm~約10μmの範囲内であってもよい。
従来技術、競合技術の概要

近年、レーザ発振器の高出力化に伴い、レーザ発振器に使用される光学材料の冷却が問題となっている。光学材料内で発生した温度勾配は、熱レンズ効果、熱収差、熱複屈折等を引き起こしてレーザ光の品質を悪化させるため、光学材料内の温度勾配をなるべく緩やかにすることが要望されている。このため、レーザ発振器において光学材料を効率的に冷却するための手法の開発が進められている。例えば、非特許文献1には、Yb:YAG(光学材料)の両端面に、熱伝導性が良好であって透明なサファイア(冷却材料)を接着した接着体が開示されている。

産業上の利用分野

本発明は、接合体、レーザ発振器、レーザ増幅器及び接合体の製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
光を透過可能な第1の材料と第2の材料とが接合された接合体であって、
前記第1の材料と前記第2の材料との接合界面では、前記接合体が光を透過可能であると共に、前記接合体に干渉縞が発生しない程度に、前記第1の材料に含まれる原子が前記第2の材料へ拡散侵入している接合体。

【請求項2】
前記第1の材料に含まれる原子の前記第2の材料への拡散侵入長は、約1.0nm~約10μmの範囲内である、
請求項1に記載の接合体。

【請求項3】
透過波面精度の測定に用いられるレーザ干渉計から放射されるレーザ光の波長λを633nmとした場合、前記第1の材料及び前記第2の材料の透過波面精度は、約λ以下である、
請求項1又は2に記載の接合体。

【請求項4】
前記第1の材料は、多結晶であり、前記第2の材料は、単結晶である、
請求項1から3のいずれか1項に記載の接合体。

【請求項5】
前記多結晶は、YAG又は希土類イオンが添加されたYAGであり、
前記単結晶は、サファイア、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、シリコンカーバイト又はダイヤモンドである、
請求項4に記載の接合体。

【請求項6】
前記第1の材料は、蛍光体又は磁気光学材料であり、前記第2の材料は、前記第1の材料よりも熱伝導性が高い材料である、
請求項1から5のいずれか1項に記載の接合体。

【請求項7】
請求項1から6のいずれか1項に記載の接合体と、
前記接合体を挟み込んで配置され、前記接合体で励起された光を共振させる共振器と、
前記接合体を励起させるように前記接合体に光を放射する励起用光源と、
を備えるレーザ発振器。

【請求項8】
請求項1から6のいずれか1項に記載の接合体と、
前記接合体を励起させるように前記接合体に光を放射する励起用光源と、
前記接合体で増幅されるように前記接合体に光を導入する被増幅光源と、
を備えるレーザ増幅器。

【請求項9】
光を透過可能な第1の材料と第2の材料とが接合された接合体の製造方法であって、
前記第1の材料と前記第2の材料とを重ね合わせるステップと、
前記第1の材料と前記第2の材料とが密着するように所定圧力で加圧するステップと、
加圧された前記第1の材料及び前記第2の材料にパルス電流を供給することで、前記第1の材料及び前記第2の材料を所定温度に加熱するステップと、
所定時間の間、前記第1の材料及び前記第2の材料に印加される圧力を所定圧力に維持すると共に、前記第1の材料及び前記第2の材料の温度を所定温度に維持するステップと、
前記第1の材料及び前記第2の材料に印加される圧力と前記第1の材料及び前記第2の材料の温度とを徐々に低下させるステップと、
を含む接合体の製造方法。

【請求項10】
前記所定圧力は、約1MPa~約10GPの範囲内である、
請求項9に記載の接合体の製造方法。

【請求項11】
前記所定温度は、約900℃~約1500℃の範囲内である、
請求項9又は10に記載の接合体の製造方法。

【請求項12】
前記所定時間は、約5分~約20時間の範囲内である、
請求項9から11のいずれか1項に記載の接合体の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2020515541thum.jpg
出願権利状態 登録


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