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本研究では、多様な中赤外波長域レーザー実現のための波長変換技術に適した新たな非線形光学材料である、マグネシウム添加コングルエント組成タンタル酸リチウム(Mg:LiTaO_3)結晶の基礎特性評価と、これを用いた高出力中赤外波長域レーザー発振を主たる目的としている。研究初年度である平成19年度は、以下に示すように、主に各物性値評価と、波長変換用素子作製のための周期分極反転条件の検討およびそのための装置作製を実施した。
1.基礎的物性値評価として、紫外域から中赤外域における光学透過特性、熱伝導率の評価を実施した。それぞれの評価は、方位の異なる結晶材料を用いることで、各方位の特性を個別に評価した。従来の無添加結晶に比較して、光学透過域は拡大し、熱伝導率は向上するなど、特性が改善されていることが確認できた。
2.強誘電体の周期分極反転において重要な物性値である分極反転抗電界値に関して、Mg:LiTaO_3ではこれが結晶温度やマグネシウム添加濃度に対して大きな依存性をもつことを確認し、実際の周期分極反転に適した条件を検討した。この分極反転抗電界値は、特にマグネシウム添加濃度に対して反転抗電界値の依存性が大きく、無添加結晶と比較して数分の一にまで低下することを明らかとした。
初年度の結果を元に、次年度ではMg:LiTaO_3を用いた実際の大口径波長変換素子を作製し、これを用いた中赤外域光パラメトリック発振実験を実施する予定である。
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