超短波長紫外光発生用新ボレート系結晶の開発に関する研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08455038
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 佐々木 孝友 大阪大学, 工学部, 教授 (50029237)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森 勇介 大阪大学, 工学部, 助手 (90252618) ; 武居 文彦 大阪大学, 理学部, 教授 (60005981)
• Keywords: CsLiB_6O_<10> / 不純物ド-ピング / 紫外光発生 / 波長変換 / ビッカース硬度 / ボレート結晶

Research Abstract

(1)不純物ド-ピングによるCLBO結晶の機械的特性向上
CLBO結晶へどのような元素がド-ピング可能であるかを調べた。ド-ピング効率を育成原料中での添加量と実際に結晶へ取り込まれた量との割合によって定義し、アルカリ金属、アルカリ土類金属、III族のAl元素について測定した。ド-ピング効率が最も大きかったのはアルカリ金属で、ド-ピング効率はRb(〜90%)>K(〜30%)>Na(〜20%)の順で大きくなることが分かった。一方、アルカリ土類金属は一様にド-ピング効率が低く、CLBO結晶中には多くても数百ppmのオーダーでしか取り込まれない。III族のAlはアルカリ土類金属よりも高効率(〜5%)でCLBO結晶中にド-ピングできる。これは、3価のAlが3価のBサイトに置換していると考えられる。
アルカリ金属をド-ピングしたCLBO結晶では、結晶がかえって脆くなり割れやすくなったが、Alド-ピングした場合はCLBO結晶は非常に割れにくくなっていることが見い出された。このAlド-ピングしたCLBO結晶の機械的特性を調べるためにヴィッカース硬度を測定したところ、(100)方向では7%アップ、また(001)方向では22%アップしていることが分かった。
(2)CLBO結晶による紫外発生
CLBO結晶によるNd:YAGレーザーの4倍、5倍高調波発生特性を調べた。基本波には、繰り返し10Hz、パルス幅7ns、ビーム径12mmのNd:YAGレーザー、第2高調波にはタイプII位相整合のDKDP結晶、4倍高調波発生には長さ10mmのCLBO結晶、5倍高調波発生には長さ6mmのCLBO結晶を用いた。基本波入力が2200mJにおいては4倍高調波出力500mJ、5倍高調波出力230mJが得られた。基本波からの5倍高調波への変換効率は10%以上で、これは同程度の入力エネルギーにおいてBBOで報告されている値よりも2倍以上優れていることが分かった。

Research Products

• [Publications] Humihiko Takei: "Thermal Epansions of pure and Al-doped CLBO crystals for NLO applications" Japanese Journal of Applied Physics. 36. 126-128 (1997)
• [Publications] Yusuke Mori: "High power 4H and 5HG of a Nd : YAG laser by means of a CLBO" Optics Letters. 21. 1348-1350 (1996)
• [Publications] Yusuke Mori: "Effects of the moisture on CLBO" Proceedings of Advanced Solid-State Lasers '97. (in press). (1997)
• [Publications] Yusuke Mori: "High power all-solid-state UV laser by CLBO crystal" Proceedings of Advanced Solid-State Lasers '97. (in press). (1997)