レーザー増幅用Cr添加Mg_2SiO_4単結晶の育成

概要

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本研究は,レーザー増幅用結晶として高い増幅率を有するCr添加forsterite(Cr:Mg_2SiO_4)単結晶を合成することを目的として行われた.結晶中に取り込まれるCr^<4+>イオン種の濃度を高めるために,融液の初期Cr濃度を増やし,育成時の雰囲気中の酸素ガス分圧として文献値の0.01気圧よりも高い0.03気圧を採用することによって,Czochralski法により直径が35mm,長さが最大185mmの結晶を育成した.育成結晶から切り出した結晶片を1780℃において1気圧の酸素ガス雰囲気中で高温熱処理を施した.これらの手順の結果として,結晶中のCr^<4+>イオン種の濃度が著しく増加し,従来の標準結晶の2倍に達する高い増幅率を有する有望なレーザー増幅用結晶が見出された.また,結晶の光学顕微鏡観察,XRD測定,EPMA分析から,Cr:Mg_2SiO_4におけるCrの固溶限は約0.08wt.%と小さく,この固溶限を超えると包含物としてMgOおよびMgCr_2O_4の酸化物が含まれ,結晶引上げの途中で結晶に変形が生じることが分かった.
2005-09-30