新しい真空紫外光発生用波長変換結晶BABFの研究開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14350034
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 佐々木 孝友 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50029237)
• 研究分担者: 吉村 政志 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (60314382) ; 森 勇介 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90252618)
• キーワード: 非線形光学結晶 / BABF / 結晶構造 / 結晶育成 / 波長変換 / 紫外光発生 / ホウ酸化合物 / 溶液成長

研究概要

・4軸X線構造解析の結果と非線形光学応答の対称性を元に、これまで誤った認識をされていたBABFの真の結晶構造を明らかにした。得られた結晶は空間群P6_3、点群は-6であった。構造解析の信頼性を示すR因子は0.024であった。
・NaFをフラックス成分として、新しく開発したModified Middle-Seeded Solution Growth (MSSG)法により単結晶育成を試みた。通常、層状構造を持つため厚み方向に成長しにくい傾向があるが、この方法によって厚さ13mmのバルク結晶を得ることができた。透明な結晶育成例としては、15×15×3.5mm^3のものが得られた。
・得られた結晶をc軸方向に研磨し、その紫外域の透過率を測定した。紫外の吸収端波長は165nmであった。
・屈折率測定用のプリズムを作製し、波長230nmから1.547μmまでの領域の23の波長に関して屈折率を測定した。この結果に基づき、波長変換の特性を予測する際に最も重要となるセルマイヤー方程式(屈折率分散式)を導出した。
・この式を用い、Nd : YAGレーザーの第2高調波発生(type1)の位相整合角が、実験値34.1°(計算値34.2°)と非常に良い一致をしていることが明らかになった。一方、計算により第2高調波発生(type1)で得られる最短波長は273nmと、他のホウ酸系非線形光学結晶に比べて長い波長の紫外までしか発生できないことも明らかになった。
・陰イオングループ理論により非線形光学定数を計算したところ、d_<22>=1.32pm/V、d_<11>=0.165pm/Vであることがわかった。以上の結果、BABFはNd : YAGレーザーの第3高調波発生(type1)において、大きな実効非線形光学定数0.90pm/Vを持つことが予測される。

研究成果

• [文献書誌] Z.G.Hu, K.Muramatsu, N.Kanehisa, M.Yoshimura, Y.Mori, T.Sasaki: "Reinvestigation of the crystal structure of barium aluminum borate diflouride, BaAlBO_3F_2, a new nonlinear optical material"Zeitschrift fur Kristallographie-New Crystal Structures. 218(in press). (2003)
• [文献書誌] Z.G.Hu, M.Yoshimura, K.Muramatsu, Y.Mori, T.Sasaki: "A new nonlinear optical crystal-BaAlBO_3F_2 (BABF)"Japanese Journal of Applied Physics. 41. L1131-L1133 (2002)
• [文献書誌] Z.G.Hu, M.Yoshimura, K.Muramatsu, Y.Mori, T.Sasaki: "A new nonlinear borate crystal, BaAlBO_3F_2 for UV light generation"OSA Technical Digest, Advanced Solid-State Photonics. 345-349 (2003)