Ruby single crystal growth by the xenon-arc type floating zone method

Xenon-arc type floating zone법에 의한 루비 단결정 성장

Ruby single crystals of 6-7 mm in dialneter and 20-25 mm in length were grown by the xenon-arc type floating zone method using a self-designed FZHY1, Calcination and sintering conditions were investigated and optimum growth conditions were established for controlling the factors such as growth rates, rotation speeds and cooling rates. Also the available energy levels of $Cr^{3+}$ were calculated from transmission data. The growth direction of the crystals was [1010] direction identified by Laue back reflection pattern. The distribution of refractive indices on the wafer of the grown crystals was homogeneous except for the edges of the wafer. The crystals could be used as a laser material with a wavelength of 693 nm and a metastate level.

직경 6-7 mm, 길이 20-25 mm인 루비 단결정을 자체 제작한 FZHY1을 이용하여 xenon-arc type floating zone법으로 성장시켰다. 결정성장을 위한 하소 및 소결조건에 대해 조사했으며, 성장시에 성장속도와 회전속도 및 냉각속도를 제어 함으로써 최적 성장조건을 확립하였다. 측정한 투과율 데이터에서 $Cr^{3+}$의 available energy를 계산하였고, Laue 사진으로부터 결정의 성장방향이 [1010]방향임을 확인하였다. 성장된 결정의 wafer의 굴절율은 1.714, ${\Delta} n \le 0.003 으로써 광학적으로 균일하였다. 이 결정들은 693 nm의 파장과 중간상태의 에너지준위를 갖는 레이저 재료로 사용될 수 있었다.