| 研究概要 |
ニオブ酸カリウムリチウムK_3Li_<2-x>Nb_<5+x>O_<15-2x>(KLN)は、大きい電気光学効果、非線形光学効果を示し、青色発生用波長変換素子として期待される強誘電体材料である。特に化学量論組成(x=0)を有するKLNは、強誘電性が高く、光機能デバイスに適している。しかし、現段階では大型のKLN単結晶の育成は、非常に困難である。特に、チョクラルスキー法等による通常の育成手段では、熱平衡状態での育成であり、KLNのようなコングルエントメルト(完全溶融)組成を持たない結晶は溶液からの育成となり、育成した結晶の内部に於ける組成変動が大きい問題となり、更に均一かつ大型単結晶の育成を困難にしている、本レーザー加熱溶融法(LHPG)は、非熱平衡状態からの育成法であり、非コングルエントメルトであっても、化学量論比組成(KLNの場合、x=0、すなわち、K_3Li_2Nb_5O_<15>)の均一なKLN結晶が容易に得られる可能性がある。
本研究では、LHPG法によるKLN単結晶ファイバーの育成として、x=0,0.15,0.3組成のファイバーを育成した。育成条件は,レーザーパワー3.40W、ハローゲンランプのパワー500W、引き上げ速度11.0mm/h、原料供給速度8.0mm/hである。この条件で得られたファイバーは、径も均一で無色透明である。直径0.72mm、長さ15mm、380nmから透過しはじめ、可視光領域で透明である。380nmのファイバーの吸収端はバルクの値とも一致する。X線ラウエ透過法により、育成したKLNファイバーは単結晶であり、4回対称性を示すことによりc軸に沿って成長していることが明らかになった。一方、これよりも引き上げ速度が早くなると径の不均一が目立ち、得られたファイバーも多結晶となる。今後は任意に方位制御されたKLN単結晶ロッドを用いて任意の方向をもつ化学量論組成を持つKLN単結晶ファイバーを育成することである。
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