集光式浮遊帯溶融法による酸化物ファイバー単結晶の育成

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650917
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 樋口 幹雄 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40198990)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小平 紘平 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60002002)
• Keywords: 集光式浮遊帯溶融法 / 酸化物 / ファイバー結晶 / レーザー材料 / バナジン酸イットリウム / 小傾角粒界 / 転位密度

Research Abstract

結晶径を微細化することによって、結晶内に光が閉じこめられ、高効率でのレーザー発振や波長変換などが実現されている。本研究では、これまでバルク結晶の作製法としてのみとらえらてきた集光式浮遊帯溶融法をファイバー結晶の育成に応用した。本年度は、レーザー結晶として注目されているNd:YVO_4モデル材料に選び、より微細な口径をもつ結晶を得るための条件を確立するとともに口径と品質との関係について検討した。
単結晶原料棒を使用することにより、焼結体原料棒で育成をおこなう際に問題となっていたメルトの浸み込みがなくなり、安定した口径をもつ結晶を再現性よく育成することができた。細口径化に伴って、溶融帯を安定に保つためには原料棒の口径もそれに応じて細くする必要があり、原料棒径/結晶径≦3.0がおおよその限界であった。現在のところ0.8mmが得られている最小の口径であるが、光源のフィラメントのサイズを小さくすることによって、さらに細口径の結晶も育成可能である。口径と品質との関係については偏光顕微鏡観察により、口径3mm以下の結晶中には歪み、小傾角粒界が存在しないことが明らかとなった。またこれと対応して口径3mmを境にして転位密度の急激な減少が認められた。口径3mmの結晶を詳細に検討したところ、育成の進行に伴い転位の自発的な現象が観察された。口径の減少に伴う熱応力の緩和が結晶の高品質化に大きく寄与しているものと考えられる。