高品質希土類添加透光性アルミナ多結晶体の開発と特性評価

• 研究課題/領域番号: 15K18207
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 北見工業大学
• 研究代表者: 古瀬 裕章 北見工業大学, 工学部, 助教 (50506946)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 透明セラミックス / 高出力レーザー / パルス通電加圧焼結 / 放電プラズマ焼結 / アルミナ / イッテルビウム / 透光性アルミナ / レーザー / セラミックス / 透光性セラミック / 蛍光体

研究成果の概要

次世代の高出力光デバイスへの展開を目的に、希土類（Yb)添加透光性アルミナ多結晶体の開発を行った。パルス通電加圧焼結装置を用いて短時間、低温焼結を行い、その光学特性、結晶構造、組織観察を行った。その結果、Yb0.2%において他相の析出が無く、直線透過率55%の高品質Yb:Al2O3が得られた。平均粒径は200nm程度であり、Ybイオンはアルミナ粒界に偏析していることがわかった。今後は粉体プロセスと焼結条件を最適化し、添加濃度と光学品質のさらなる向上を実現してく予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Transparent ultrafine Yb3+:Y2O3 laser ceramics fabricated by spark plasma sintering (2017)
  • 著者名/発表者名: Furuse Hiroaki、Nakasawa Shunsuke、Yoshida Hidehiro、Morita Koji、Suzuki Tohru S.、Kim Byung-Nam、Sakka Yoshio、Hiraga Keijiro
  • 雑誌名: Journal of the American Ceramic Society 巻: 101 号: 2 ページ: 694-702
  • DOI: 10.1111/jace.15232
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magneto-optical characteristics of holmium oxide (Ho2O3) ceramics (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Furuse and Ryo Yasuhara
  • 雑誌名: Optical Materials Express 巻: 7 号: 3 ページ: 827-833
  • DOI: 10.1364/ome.7.000827
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High Verdet constant of Ti-doped terbium aluminum garnet (TAG) ceramics (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Furuse, Ryo Yasuhara, Keijiro Hiraga, and Shengming Zhou
  • 雑誌名: OPTICAL MATERIALS EXPRESS 巻: 6 号: 1 ページ: 191-196
  • DOI: 10.1364/ome.6.000191
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 透光性Yb3+:YAG微結晶セラミックスの開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 根津優樹，古瀬裕章，藤岡加奈，宮永憲明，川村みどり，吉田英弘，森田孝治，鈴木達，金炳男，目義雄，平賀啓二郎
  • 学会等名: 第65回応用物理学会 春季学術講演会
• [学会発表] Yb添加透光性アルミナ多結晶セラミックスの開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 古瀬裕章，中沢俊亮，森田孝治，吉田英弘，鈴木達，金炳男，目義雄，平賀啓二郎
  • 学会等名: 第65回応用物理学会 春季学術講演会
• [学会発表] Luminescent properties of (Yb,Y)2O3 transparent ceramics prepared by spark plasma sintering method (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Kurosawa, H. Furuse, K. Fujioka, A. Yamaji, K. Harata, P. Jan, S. Yamato, S. Kodama, Y. Ohashi, K. Kamada, Y. Yokota, A. Yoshikawa, A. Onishi, and M. Kitaura
  • 学会等名: Joint conference Phosphor Safari and The SIXTH International Workshop on Advanced Spectroscopy and Optical Materials
  • 国際学会
• [学会発表] 放電プラズマ焼結法を用いた透光性Yb:Y2O3セラミックレーザーの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 古瀬裕章、中沢俊亮、吉田英弘、森田孝治、鈴木達、金炳男、目義雄、平賀啓二郎
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] 放電プラズマ焼結法を用いた透光性YAG セラミックスの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 厳佳月，根津優樹，古瀬裕章，藤岡加奈，宮永憲明，川村みどり，吉田英弘，森田孝治，鈴木達，金炳男，目義雄，平賀啓二郎
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] パルス通電加圧焼結による透光性Yb:Y2O3レーザーの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 古瀬裕章，中沢俊亮，吉田英弘，森田孝治，鈴木達，金炳男，目義雄，平賀啓二郎
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 2017年年会
• [学会発表] パルス通電加圧焼結による共沈法YAG粉体の緻密化および透明化 (2017)
  • 著者名/発表者名: YAN JIAYUE，根津優樹，古瀬裕章，川村みどり，平賀啓二郎，藤岡加奈，宮永憲明，吉田英弘，森田孝治，鈴木達，金炳男，目義雄
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 2017年年会
• [学会発表] パルス通電加圧焼結法で合成した透光性Yb3+:YAGレーザーセラミックス (2017)
  • 著者名/発表者名: 根津優樹，古瀬 裕章，川村みどり，藤岡加奈，宮永憲明，吉田英弘，森田孝治，鈴木達，金炳男，目義雄，平賀啓二郎
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 第30回秋季シンポジウム
• [学会発表] Fabrication of Yb:Y2O3 ceramics by spark plasma sintering (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Furuse, S. Nakasawa, H. Yoshida, K. Morita, T.S. Suzuki, B.N. Kim, M. Kawamura, Y. Sakka, and K. Hiraga
  • 学会等名: 12th Laser Ceramics Symposium 2016
  • 発表場所: Saint-Louis, France
  • 年月日: 2016-11-28
  • 国際学会
• [学会発表] Thermo-optic properties of ceramic YAG and TGG for high-average power lasers (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Furuse, K. Umetsu, R. Yasuhara, and K. Hiraga
  • 学会等名: 11th Laser Ceramics Symposium
  • 発表場所: Xuzhou, China
  • 年月日: 2015-11-30
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Temperature dependence of magneto-optic effect in a Ti-doped terbium aluminum garnet (TAG) ceramic (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Furuse, R. Yasuhara, K. Hiraga, and S. Zhou
  • 学会等名: Advanced Solid-State Lasers (ASSL) 2015
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2015-10-04
  • 国際学会