Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology (한국결정성장학회지)

The Korea Association of Crystal Growth (한국결정성장학회)
권호 표지

A study on the optical properties of $LiNbO_3$ single crystal grown by Floating zone method

Floating zone 법에 의한 $LiNbO_3$ 단결정의 광학적 특성에 관한 연구

  • Ko, J.M. (Department of Inorganic Materials Engineering, Hanyang University) ;
  • Cho, H. (Department of Inorganic Materials Engineering, Hanyang University) ;
  • Kim, S.H. (Department of Inorganic Materials Engineering, Hanyang University) ;
  • Choi, J.K. (Department of Inorganic Materials Engineering, Hanyang University) ;
  • Auh, K.H. (Department of Inorganic Materials Engineering, Hanyang University)
  • 고정민 (한양대학교 무기재료공학과) ;
  • 조현 (한양대학교 무기재료공학과) ;
  • 김세훈 (한양대학교 무기재료공학과) ;
  • 최종건 (한양대학교 무기재료공학과) ;
  • 오근호 (한양대학교 무기재료공학과)
  • Published : 1995.08.01
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Abstract

The c - axis oriented single crystal of $LiNbO_3$ and $LiNbO_3$ : 5mol%MgO was success-fully grown by Floating zone method using halogen lamp as a heat source. The effects of the sintering condition of the feed rod and the atmosphere gas during the crystal growth on the be havior of the feed rod/melt interface were studied for growing crystal with the high quality, and then, the optimum growth conditions were determined by studying the experimental param eters, such as gas flow rate, pulling rate, rotation speeds of the feed rod and the seed. The grown crystals were analyzed using the chemical etching to observe the tch pattern and the ICP (Inductively Coupled Plasma) to determine the composition uniformity and the impurity content of Fe. The effects of additive (5 mol % MgO) on the transmittance and refractive index was, also, analyzed. In order to compare the nonlinear optical oharacteristics of $LiNbO_3$ with those of the other optical materials, the nonlinear optical refractive index ($n_2$) was calcu l lated using the measured refractive index.

Hologen lamp를 열원으로 한 적외선 집중가열 방식의 Floating zone법을 이용하여 조화융해조성(48.6 mol% $Li_2O : 51.4 mol% LiNbO_3$)의 $LiNbO_3$ 단결정과 여기에 5 mol%의 MgO를 첨가한 $LiNbO_3$:5mod%MgO 단결정을 c-축으로 성장시켰다. 고품질의 광학용 $LiNbO_3$ 결정을 성장시키기 위해 원료봉의 최적 소결조건 및 성장 분위이게 따른 원료봉/융액 계면에 대한 고찰을 하였고, 이를 바탕으로 하여 ga s flow rate, pulling rate, 원료봉과 종자정의 회전속도 등에 대한 최적의 결정성장 조건을 확립하였다. 성장된 결정에 대해서 chemical etching을 통한 etch pattern과 ICP(Inductively Coupled Plasma) 분석을 통한 조성 변동 및 불순물 Fe 함량을 조사하였고, 5 mol% MgO의 첨가에 따른 투과율과 굴절율의 변화를 관찰하였다. 또한 $LiNbO_3$의 비선형 광학특성에 대해서는 측정한 굴절율 값을 data로 하여 비선형 광학 굴절율 $n_2$를 계산하여 다른 광학물질과 비교하였고, 이와 관련하여 비선형 광학특성에 대한 전반적인 고찰을 하였다.

Keywords