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論文

Interfacial properties of a direct bonded Nd-doped YVO$$_{4}$$ and YVO$$_{4}$$ single crystal

杉山 僚; 奈良 康永; 和田 謙吾*; 福山 裕康

Journal of Materials Science; Materials in Electronics, 15(9), p.607 - 612, 2004/09

Nd:YVO$$_{4}$$レーザー結晶に放熱板として作用するYVO$$_{4}$$母結晶の接合を試みた。接合面の処理法には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研磨後の結晶表面に適用した。接合のための熱処理プロセスにおいて、析出物の抑制には873Kの熱処理が必要であった。3$$times$$3mmの接合面を評価するために光学散乱測定及び波面歪み測定を行った。この結果、接合面での光学散乱密度は4.6$$times$$10$$^{6}$$/cm$$^{3}$$以下であり、また光学歪みは633nmにおいて0.04波長程度と推測された。さらに拡大観察試験では、接合界面においても結晶内部と同様に原子が規則正しく整列した状態を確認した。また、YVO$$_{4}$$結晶中のNd$$^{3+}$$イオンの拡散定数は873Kにおいて2.3$$times$$10$$^{-23}$$m$$^{2}$$/secと推測された。

論文

Nd:YVO$$_{4}$$ and YVO$$_{4}$$ laser crystal integration by a direct bonding technique

杉山 僚; 福山 裕康; 勝間田 正基*; 岡田 幸勝*

Integrated Optical Devices: Fabrication and Testing (Proceedings of SPIE Vol.4944), p.361 - 368, 2003/00

高ピーク出力レーザーに用いられているNd:YVO$$_{4}$$結晶に母結晶のYVO$$_{4}$$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なった。われわれの接合法は、光学研磨後の結晶表面をドライエッチング処理した後に、結晶の融点以下の熱処理によって、接合界面の水素結合を酸素を架橋とした直接接合に転嫁させる方法である。光学研磨の表面粗さは、633nmにおいて0.2波長であった。アルゴンイオンビームによる約30nmのエッチング後、サンプルを清浄雰囲気下でコンタクトし、真空加熱炉内で50時間の熱処理を行なった。接合部の評価については、界面で生じる散乱光の測定を行なった後に出力20Wの半導体レーザー励起によるレーザー発振試験を行なった。この実験の結果、接合界面の散乱光強度は結晶内部の欠陥部から生じる散乱光強度よりも小さいことがわかった。さらに、熱伝達特性が改善された集積化型の接合結晶は、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、レーザー出力を約2倍増加できることが明らかとなった。

論文

Study of a new ytterbium doped phosphate laser glass

Dai, S.*; Hu, L.*; 杉山 僚; 井澤 靖和*; Liu, Z.*; Jiang, Z.*

Chinese Science Bulletin, 47(3), p.255 - 259, 2002/02

 被引用回数:7 パーセンタイル:52.85(Multidisciplinary Sciences)

新イッテルビウムリン酸レーザーガラスを作成し、熱-機械特性,非線形性,微結晶化,微少欠陥及び分光スペクトル測定の物理・光学特性について評価試験を行なった。ガラスの作成プロセスにおいて、OH基濃度を減少させるために、開発した新たな除去法を適用した結果、上準位蛍光寿命は2.2msに達した。さらに,光路長の熱による変化を示すアサーマル特性は、0.42$$times$$10E$$^{-6}$$/Kであり、これはQX/Ybガラスの約1/10と極端に小さい値を示すことがわかった。

論文

Feasibility study of a direct bonding technique for laser crystals

杉山 僚; 福山 裕康*; 片岡 洋平*; 西村 昭彦; 岡田 幸勝*

Advanced Optical Manufacturing and Testing Technology 2000 (Proceedings of SPIE Vol.4231), p.261 - 268, 2000/11

直接接合法によって接合したチタンサファイア結晶について、その接合部の様子をマクロからミクロの領域で評価した。ザイゴ干渉計による接合部の透過波面歪み測定を行ったところ、10$$times$$5mmの範囲で0.031$$lambda$$(633nm)と極めて小さい結果を得た。レーザートモグラフィー装置による接合部の欠陥状態の観測では、微少欠陥が存在するもののその数は、結晶育成中に生じたチタンサファイア結晶固有の欠陥よりも少なく、光学ロスは少ないことが予見された。また、TEMを用いた観察では、接合部においても原子配列は揃っていることを確認した。さらにEDX分析から、接合面において約4倍のTiの濃度増加を見つけた。この理由としては、熱処理による原子の拡散と、ゴルスキー効果によるTiの析出について推察した。以上の結果から、直接接合したレーザー結晶は、レーザー素子として十分利用できることを明らかにした。

論文

Optics developments for CPA lasers in JAERI

杉山 僚; 福山 裕康*; 桂山 政道*; 安斎 裕*

電気学会光・量子デバイス研究会OQD-00-50, p.23 - 28, 2000/10

ペタワット級CPAレーザーには、従来になく大型かつ光学的品質の優れたNd:YAG及びチタンサファイア結晶が不可欠である。われわれは、これらの結晶を作成するために、2つの全く異なる方法について研究を行っている。第一の方法である2重るつぼ法により、全長185mmのNd:YAG結晶の育成に成功した。育成方向に現れるNdのドープ濃度変化量は、4%と、従来比の1/4の均一な結晶を得ることができた。また、第二の直接接合法により、石英ガラスや各種レーザー結晶の接合を行った。接合したチタンサファイア結晶について3種類の測定方法により評価した結果、接合部は光学的に良好であり、レーザー素子として使用できることを明らかにした。

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