レーザー結晶の直接接合法に関する研究; 接合型YVOイットリウムオルソバナデートレーザー結晶の評価

Feasibility study of a direct bonding method for laser crystals; Evaluations of YVO yttrium orthovanadate bonded laser crystals

杉山 僚; 奈良 康永

Sugiyama, Akira; Nara, Yasunaga

高ピーク出力レーザーに用いられているNd:YVO結晶に母結晶のYVOを接合して、熱除去特性の優れた集積型レーザー結晶の作成を行った。YVO結晶の接合法において、これまでの化学処理に代わる新たなドライエッチング処理を適用した。さらに、熱化学反応によって析出するバナジウム酸化物を抑制するための熱処理温度の最適化が必要であった。接合後の結晶については、光学特性並びにレーザー発振特性を評価するとともに、TEM(透過型電子顕微鏡)による拡大観察を行った。その結果、集積化型Nd:YVO結晶は良好な熱伝達特性を有し、通常の結晶で引き起こされるような熱破壊を生じることなく、出力増加できることを明らかにした。

We succeeded in fabrication of an integrated laser crystal with good heat conductivity by bonding two kinds of crystals; one is neodymium-doped YVO crystal (Nd: YVO) which is used for high peak power lasers and another is its host crystal YVO. Instead of conventional chemical etching, dry etching technique using an argon ion beam has been newly developed for the bonding of these crystals. It is essential for the heat treatment of this bonding to optimize the processing temperature for preventing vanadic acid precipitation due to thermo-chemical reaction. Optical characteristics of the bonded crystals were investigated. Bonded interface of the crystal was also observed with a transmission electron microscope (TEM). Through this experimental study, we made it clear that thermal conductivity of the integrated Nd: YVO/YVO crystal is much improved and the crystal possesses good lasing capability of increasing laser output without destruction of crystals due to thermal stress.