Abstract
Congruent $LiNbO_3$ single crystals and $LiNbO_3$ : Mg single crystals, having high resistance to optical damage, doped with MgO to the levels of 2.0, 5.0 and 7.0 mol% were grown successfully by CZ method and optical damage of each crystal was measured by compen. sation method. With doping level reaching about 5 mol%, there was an abrupt change in the features of optical absorption edge and $OH^-$ absorption band. From these data, we confirmed indirectly the threshold in MgO doping level. When the MgO doping amount reaches about 5 mol% in the melt, $Mg^{2+}$ occupies Nb site and becomes $Mg_{Nb}^{2+}$, resulting in the sharp increase of optical damage resistance. The optical damage resistance of $LiNbO_3$ : Mg was improved more than three times when MgO amount in the melt reaches 5 mol%.
CZ법을 이용하여 합치용융조성(congruent) $LiNbO_3$ 및 광손상에 큰 저항성을 보이는 $LiNbO_3$ : Mg 단결정에 MgO 첨가량을 2, 5 및 7 mol%로 변화시키면서 육성하여, 보상 방법으로 광손상을 측정하였다. 5 mol% 이상의 MgO 첨가시 광흡수단 및 $OH^-$ 흡수밴드의 특성이 크게 변화함을 관찰함으로써 MgO 첨가량에 일정한 역치(threshold)가 존재함을 확인하였다. $LiNbO_3$ : Mg 단결정에서는 5 mol% 이상의 MgO 첨가시 Mg가 Nb 자리를 차지하여$Mg_{Nb}^{2+}$를 형성함에 따라 광손상에 대한 저항이 크게 향상될 수 있다. 실제로 융액에 5 mol% 이상의 MgO 첨가시)$LiNbO_3$ : Mg 단결정의 광손상 저항이 3배 이상 향상되었다.