温度勾配法を用いて10%Tb、x%Y∶CaF₂（x=0、3、5、10）系列の結晶を成長させた。X線回折により結晶構造を解析した結果、高濃度の希土類イオンドープにより格子定数が増加したが、CaF₂の蛍石型立方構造は維持されていることが示された。吸収スペクトル、発光スペクトルおよび蛍光減衰曲線などの測定データにより発光特性を検討した。J-O理論の計算により、Y³⁺イオン共添加後にスペクトル品質因子Ω₄/Ω₆が0.75から0.80に増加した。F‑L式の計算では、10%Tb∶CaF₂の緑色光545 nmおよび黄色光583 nmにおける発光断面積はそれぞれ0.89×10^-21 cm²および0.082×10^-21 cm²、10%Tb、10%Y∶CaF₂ではそれぞれ0.89×10^-21 cm²および0.077×10^-21 cm²であった。さらに、Tb³⁺イオンの⁵D₄準位の蛍光寿命は5 ms以上で、高濃度ドープによる蛍光寿命の低下は見られず、長い蛍光寿命はTb³⁺イオンの優れたエネルギー貯蔵能力を示している。実験結果は、Tb∶CaF₂およびTb、Y∶CaF₂結晶が可視レーザー出力を実現する大きな可能性を持つレーザー増幅媒体であることを示した。

Tb∶CaF₂;可視レーザー;スペクトル特性;J-O理論