JPH0351812A - 磁気光学アイソレータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、磁気光学アイソレータからなる装置に関し、
特に、磁気光学ガーネットフィルムからなるアイソレー
タに関する。

（従来の技術） レーザまたは他の放射ソースを用いる多くの応用におい
て、反射する放射がソースと相互作用すると例えばノイ
ズや望ましくないフィードバックを生成する可能性があ
るため、反射する放射のソースとの相互作用を防止する
ことは重要である。

しばしば反射する放射からソースを分離する必要性のあ
る応用例に、光通信、特に比較的長距離の高ビツト速度
通信がある。

磁気光学材料におけるファラデー効果は、アイソレータ
として使用できる非相反素子、即ち光を一方向にのみ通
過させるデバイスを与えるのに用いることができ、この
ことは以前からよく知られている。イツトリウム鉄ガー
ネット（Ｙ　Ｉ　Ｇ）はアイソレータ用途に使われてき
た磁気光学材料である。しかし、ＹＩＧは最近かなり高
価になってきている。それはさらに光波通信に対して重
要である近赤外波長領域（例えば０１８−１．６μｍ）
において比旋光度（ｓｐｅｃｌｆ’ｌｃ　ｒｏｔａｔｉ
ｏｎ）が比較的小さく、アイソレータに必要な偏光面の
４５°回転を与えるのに長い光路長（λ−１゜３１μｍ
放射に対し約２．７ｍｍ）を必要とする。それはまた高
い飽和磁化を有し、高い飽和磁化は、高い界磁石（例え
ばＳｍＣｏ）の使用を一般的に必要とし、これは、一般
的に高価であり、近傍要素に大きく影響し、また影響さ
れる。

稀土類鉄ガーネットにおいてＢｉの置換を行うとこれら
の材料のファラデー比旋光度が大きく増加することはよ
く知られている。ここで重要なガーネットのファラデー
比旋光度は一般的に温度の関数であって、温度の上昇と
共に減少する。

磁気光学アイソレータは、一般的に第１と第２の偏光手
段、偏光手段間の磁気光学部材、磁気光学部材の適切な
部分の飽和磁化を惹起するのに適合する磁石手段からな
る。放射ソース（例えば半導体レーザまたはＬＥＤ）か
らの放射は、第１の偏光手段により直線偏光され、偏光
面は４５＠±θの角度だけ磁気光学部材により旋光し、
第２の偏光面に平行な偏光放射のみが、第２の偏光手段
を通過し利用可能となって適当な利用手段により使用さ
れる。一般的には第２の偏光手段の偏光面は第１の偏光
手段の偏光面に対し４５°　（即ちθ−〇）つまり第１
の偏光手段を通過したほとんど全ての放射が第２の偏光
手段を通過するように設定される。

アイソレータに向かって反射された放射は、まず第２の
（“出口“）偏光手段に入射し、その偏光方向に平行成
分の放射のみが通過する。この放射は磁気光学手段によ
り４５″±θだけ旋光を受け、第１の（“入口°）偏光
手段の偏光の方位角とは９０＠±θだけずれることにな
る。このようなアイソレータを通過する反射する放射の
強度は、ｓｉｎ　２θに比例し、θ−０の場合、アイソ
レータは反射する放射を全て阻止する。しかし、ここで
、ガーネット材料の比旋光度は温度依存性があり、アイ
ソレータの動作温度範囲内のある１つの特定温度のみ、
θは一般的にゼロとなる。

アイソレータの反射放射の阻止能力は“消光比”（ＥＲ
）で、示されることが多く、ここで、ＥＲ（デシベル）
−−１０１ｏｇ　　（Ｐ２／Ｐｏ）である。Ｐｏは第２
の偏光手段に平行に入射する強度であり、Ｐ２は第１の
偏光手段から放射ソースに向って戻る強度である。理想
的偏光手段を想定すると、ＥＲ−−１０１ｏｇ　　（ｓ
ｌｎ　２θ）で、第１図にこれを示す。ＥＲはθに鋭敏
な関数であり、さらに温度の関数である。

多くの重要な光アイソレータ応用において、ＥＲは、比
較的広い温度範囲（例として光フアイバ通信の装置にお
いて例えばＯないし８５℃）にわたり、特定値より小さ
くはない。磁気光学活性のガーネット材料Φ比旋光度温
度依存性は、大きな欠点である。

この分野における研究者はこの欠点を削減する方法を幾
つか提案している。しかし、従来技術の方法は未だ十分
に満足すべきものではない。例えば、若干異なる特徴を
有するものであるが、従来のアイソレータを２つ直列に
接続して使用する提案がなされた（ニス・タケダ（Ｓ、
Ｔａｋｅｄａ）ら、「コンファレンス　オン　レーザー
ス　アンドエレクトロ　オプティックス（Ｃｏｎｆｅｒ
ｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｌａ５ｅｒｓ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒ
ｏ−Ｏｐｔｌｃｓ）Ｊ　、アナハイム、カリフォルニア
、１９８８年４月２５−２９日、ペーパーＷＹ−０２）
。この方法はコストがかかり、比較的複雑で大きいアイ
ソレータパケッジとなる。

互いに反対のフｒラデー回転を有する２種類のＢｉ置換
の稀土類鉄ガーネット厚膜からなり、この２種類の合計
の回転が比較的温度に依存しないようにした複合構造体
を用いる提案もなされた（ケイ・マチダ（Ｋ、Ｍａｃｈ
ｌｆａ）ら、「オプトエレクトロニクス　デバイシス　
アンド　チクノロシース」、第３（１）巻、９９−１０
５頁；エッチ・ミネモト（Ｈ，Ｍｌｎｅｍｏｔｏ）ら、
「プロシーデインゲス　オン　ザ　インターナショナル
　シンポシアム　オン　マグネト　オプティックス；ジ
ャーナル　オン　ザ　マグネティックス　ソサエティオ
ン　ジャパンＣＰｒｏｃｅｅｄｌｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ
　Ｉｎｔｅｒｎａｔｌｏｎａｌ　Ｓｙｇｐｏｓｉｕｍ　
ｏｎ　Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｏｐｔｉｃｓ；Ｊｏｕｒｎａｌ
　ｏｆ’ｔｈｅ　Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ　５ｏｃｉｅｔｙ
　ｏｆ　Ｊａｐａｎ）　Ｊ　、第１１巻、サブルメント
　Ｓｌ、３５７−３６０頁；ケイ・マツダ（Ｋ、Ｍａｔ
ｓｕｄａ　）ら、「アプライド　オプティックス（Ａｐ
ｌ）ｆｌｅｄ　０ｐｔｉｃｓ）ｓＪ第２７　（７）巻、
１３２９−１３３３頁参照）。この方法は正確に調節し
た組成と厚さを有する２ｔＴｉ類の比較的厚いガーネッ
トフィルムを使用する必要がある。このようなフィルム
の製造は難しい。さらに、このようなアイソレータはガ
ーネットフィルムにおいて、比較的長い光路長に起因す
る比較的高い挿入損失を有することが考えられうる。

［発明が解決しようとする課題］ 磁気光学アイソレータの技術的重要性に鑑み、従来技術
の欠点を有しないようなアイソレータで温度補償する方
法が可能であれば、非常に望ましいことである。特に、
比較的簡単に安価に製造できる磁気光学部材であって、
ガーネット材料において比較的短い光路長を有するアイ
ソレータを与えることができ、比較的大きい温度範囲に
わたって比較的大きいＥＲを有する磁気光学部材が入手
できれば望ましいことである。本出願はそのような部材
からなる装置を開示するものである。

ここで用語について説明すると、ガーネット材料の補償
温度Ｔ　　は、材料のネット磁化がゼロｏｉｐ を通過する温度である。一般的には材料のファラデー比
旋光度はＴ　　においてゼロクロシングを０Ｉｉｐ 有するものではないが、その温度において符号が変わり
“ステップ・ファンクション“となる。例えば丁度Ｔｃ
ｏｉｐの下の温度では負となり、Ｔ　ｃｏｉｐにおいて
有限の大きさの“ジャンプがある。これには、例えばエ
ッチ・ウメザワ（Ｈ，Ｕｍｅｚａｖａ）、「ジャーナル
　オン　アプライド　フィジックス（Ｊｏｕｒｎａｌ　
ｏｒ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ）　Ｊ　、第６
３（８）巻、３１１３−３１１５頁の特に第３図を参照
。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、温度補償が新規原理である補償点層または層
類の使用により達成されることを特徴とする温度補償磁
気光学アイソレータ手段を提供するものである。先行技
術の温度補償技術に付随する欠点が新規原理を使うこと
により解決することができるものである。

本発明は特許請求の請求項１により規定するものである
。本発明の特徴の１つの好ましい例として本発明の装置
は、電磁放射ソース（例：半導体放射ソース、例えばレ
ーザ・ダイオードまたはＬＥＤ）、放射利用手段（例：
光ファイバ）、ソースと利用手段との間の磁気光学アイ
ソレータ手段からなるものである。このアイソレータ手
段は偏光手段、磁石手段、磁気光学部材を含む。

磁気光学部材は少なくとも第１の層と第２の層を含み、
後者は“補償点”層と呼ばれるものであり、第２の層は
、組成が第１の層と異なるものである。現時点における
好ましい本発明の実施例において、少なくとも２つの層
は互いの上および、基板上にエピタキシャル成長するも
のである。

第１の層の組成は、材料が磁気光学アイソレータ手段の
作動温度範囲内に補償温度にＴ　　を有ｏＩＩｐ しないように選択される。現時点における本発明の好ま
しい実施例において、第１の層材料は作動温度範囲にお
けるいずれの温度より低いＴ　　をｃｏｉｐ 有するが、これは必要条件ではなく、作動範囲より高い
Ｔ　　を有することも可能であり、又は補ｏＩＩｐ 償点を有しない第１の層材料を使うことにすら可能であ
る。例えばＹＩＧはそのような材料である。

補償点層の組成は、材料がアイソレータ手段の作動温度
範囲内にある補償点温度Ｔ′　　を有すｃｏｉｐ るように選択される。Ｔ′　　は、アイソレータｃｏ＋
Ｉｐ 手段のＥＲの最小値が補償点層を有していないが、他の
全ての点では本発明のアイソレータ手段と同一である比
較アイソレータ手段のそれより大きいように選択される
。この“同一°とは、２つのデノくイスの作動温度範囲
内の同一温度で、θ−０を達成するのに必要な２つのデ
バイスにおける第１の層または層類（若しくは何か他の
磁気光学活性層）の厚さの小さな差さえも除外するとい
う意味ではない。

本発明によるアイソレータは、１つの補償点層を有する
磁気光学部材に限定されず、その代わりに複数のこのよ
うな層からなり、それぞれがアイソレータの作動温度範
囲内に補償温度（例えば０ないし８５℃）を有するもの
である。各補償点層の組成は、ＥＲの最小値が比較アイ
ソレータ手段に比べさらに改善されるように選択される
。このプロセスは、連続的に変化する組成を補償点層が
有し、第２の層材料の所定部がアイソレータ手段の作動
温度範囲内に補償温度を有する。

補償点層材料は、 （Ａ３−ｘ　３−ｘＢ′ｘ　ｘ　）（Ｆｅ５−ｙ　”　
ｙ　）０１２の公称組成を有し、但しここでＡは、Ｇｄ
、Ｔｂ、ＤＹ。

Ｈｏ％Ｅ「から選択された１種以上の元素で、Ｂ′は、
Ｙ、Ｂ　ｔ、ｐｂ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ。

ｉ：　ｕ　ｓ　Ｔ　ｍ　ｓ　Ｙ　ｂ　％　Ｌ　ｕ　％　
Ｃａから選択された１種以上の元素で、Ｃ′は、Ｇａ、
Ａｌ、Ｇｅ５Ｓｉから選択された１種以上の元素である
。好ましいＡは、ＧｄとＴｂであり、好ましいＢ′は、
Ｂｉであり、好ましいＣ′は、ＧａとＡｌである。

Ｘの値は０−２の範囲にあり、ｙの値は０．１−１の範
囲にある。一般的に、Ａ、３−ｘＢ′ｘ　、Ｃ’　にい
ずれを選択した場合でも、重要な温度範囲内に、Ｔ′　
　を保持するためには、Ｘの値を増加するｏｍｐ と同時にｙの値を増加する必要がある。さらに、所定の
Ｘに対し、その効果は、Ｂ′が比較的小さい磁気モーメ
ントををする元素（例：ＨＯｌＥｒ）である場合よりＢ
′が比較的大きい磁気モーメントを有する元素（例：Ｇ
ｄ５Ｔｂ）である場合の方が、より大きい。一般に、組
成は材料のキュリ温度が作動温度範囲を越え、Ｔ′　　
がその範囲０ＩＩｉｐ 内にあるように調節される。上記の範囲外のＸ及び／ま
たはｙに対してはこれらの基準を満たすことは一般的に
不可能である。

本発明による磁気光学部材は、例えば、単結晶ＣａＭｇ
Ｚｒ置換ＧｄＧａガーネット（ＣＭＺ−ＧＧＧ）基板を
あげることができる。例として、基板の各面上に公称組
成 （Ｂ　ｌ　ｏ、ｓ　Ｇ　ｄｔ、ｔ　Ｔｂｔ、ｔ　）（Ｆ
　ｅ４．ｅ　Ｇ　ａｏ、４）ｏ１２の材料の約９μｍが
成長される。この材料は約４３℃のＴ′　　を有し、こ
の２層は１６３１０Ｉｌｐ μｍ放射の偏光面を２２℃で約１，３６旋光できる。例
として、各補償点層上に公称組成（Ｂｉｌ、２Ｔｂ１．
８）（Ｆｅ４．７Ｇａ０．３）０１２′）第１の材料の
１８０μｍの厚さの層が成長され、約−７０℃のＴ　　
を有するものである。

０ＩＩｐ 現時点における本発明の好ましい実施例において、磁気
光学部材は基板の２主要面のそれぞれの上に複合磁気光
学ガーネット層（少なくとも１個補償点層と少なくとも
１個の第１材料を含む）を有するウェハ状単結晶ガーネ
ット基板（はぼ０゜８−１．６μｍの範囲の１種以上の
波長でほぼ透明である）からなるものであるが、これは
必要条件ではない、例えば補償点層は、基板の一方の面
上に成長され、第１材料層を他方の面上に成長させるこ
とができ、または２つの層が分離した基板上に成長され
、サンドウィッチ状に挾まれることも基板のある場合ま
たはない場合についてできる。

第１材料層と補償点層の全ての可能な組合わせを余念す
ることができる。

（実施例の説明） 以下図面を参照し本発明をさらに詳しく説明するが、類
似部材は異なる図面においても同一符号で示し、図面は
必ずしも真の比率及び／または寸法を示すものではない
。

第１図は、ファラデー回転偏差θを関数とする理想化ア
イソレータの消光比（ｄ　Ｂ）を示す。イツトリウム鉄
ガーネット（Ｙ　Ｉ　Ｇ）を用いる４５０フアラデー・
アイソレータの温度に関する微分係数は約０．０４’　
／”Ｃであることが知られ、例えば、ビスマス置換稀土
類鉄ガーネットを用いるものは０．０６−０．０７”　
／”Ｃの範囲である。

アイソレータが、温度係数０．０６’／’Ｃを有するビ
スマス置換ガーネット材料を用い、アイソレータの意図
する作動温度範囲は０−８５℃で、またアイソレータは
、２２℃でθ−〇を有するよう設計すると、最大回転偏
差は、８５℃で約３．７８°となる。第１図で示すと、
わずか２３ｄＢのＥＲに相当する。このような比較的低
いＥＲは、多くの用途に受入れられず、温度補償を必要
とする。

第２図は、上に説明した従来技術の温度補償機構を模式
的に示す。曲線２０は、−例として鉄サブ格子（ｓｕｂ
ｌａｔｔｉｃｅ）に全く　（又は殆ど）置換のないＢｉ
系鉄ガーネット層のファラデー回転に対応する。この材
料は負のファラデー回転を有する。

曲線２１は鉄サブ格子に置換（例：Ｇａ、Ａｌ、または
両者）する程度の大きい異なるＢｉ系鉄ガーネット層を
示す。この材料は材料のキュリー温度でゼロとなる正の
ファラデー回転を有する。所定厚さの第１の材料と所定
厚さの第２の（減算される）材料からなる複合要素を形
成することにより、複合曲線２２で示すように、かなり
の温度範囲にわたって実質上温度に独立となる全ファラ
デー回転を得ることができる。減算される層のキュリー
温度を超えると、複合要素のファラデー回転は第１の層
のそれと同一になる。このように実施しうるが、温度補
償に対するこの方法は、上記したように大きく不都合で
ある。

第３図は模式的に本発明の原理を示す図である。

曲線３０は第１の材料、例えば第２図の説明に引用のＢ
ｉ系鉄ガーネットの種類の材料の層のファラデー回転を
示す。−例として層の厚さは約２２℃においてファラデ
ー回転が４５″になるように調節される。曲線３１は第
２のガーネット材料で、その組成は材料の補償温度がア
イソレータの作動温度範囲内（例；その温度範囲の中点
）にあるように選択された第２のガーネット材料の比較
的薄い層によるファラデー回転を示す。曲線３１に見る
ことができるように、補償点層によるファラデー回転は
補償点未満と超過の両者で有限であるがその温度で符号
を変える。曲線３０と３１の両者は若干理想化されてい
る。例えば、第１の層のファラデー回転曲線は一般的に
は真の直線ではなく少し非線形成分を有するものである
。

曲線３２は補償点層と第１の層の厚さのものからなる複
合要素の全ファラデー回転を示す。直ちに判ることであ
るが、曲線３２の理想的なファラデー回転値４５°から
の最大ずれは、曲線３０のそれより小さく、従って本発
明による複合要素を用いるファラデー回転子は作動温度
範囲におけるＥＲの最大値が補償点層を用いない比較デ
バイスのそれより大きいＥＲを有する。

第４のＡないしＥは、本発明の他の特徴即ち複数の補償
点層を使用する効果を模式的に示す図である。組成を適
当に選択することにより、アイソレータの補償点層が単
一の場合に比べ、さらに、４５″の理想値からのファラ
デー回転の最大のずれを削減できる。補償点層が単一の
場合に最大ずれは約１．　３”　　（第４６図参照）に
なるのに対し、４つの補償点層が使用される場合（第４
図のＥ）最大ずれは、ただ約０．　５”である。この比
較を考えると、これはただ−例に過ぎず、補償温度をあ
る特定のところに選択した理想の場合であって、あくま
で本発明を説明する一助に過ぎないものである。

表Ｉと表■は、補償点層の数の増加と共に、θの最大の
ずれが減少するかを示し、本発明の原理をさらに説明す
るものである。これらの表は特に複数の補償点層で最適
化温度を選択すると、θの最大のずれがどう影響される
かを示す。このことは、補償点層が２つの場合に特に注
目すべきで、２２℃での最適化の場合に１．３２＠の最
大θとなるのに対し、その温度で最適化されなかった場
合には最大θは、ただの０．８５’である。

表Ｉ：２２℃での最適化されてない場合表■：２２℃で
の最適化されている場合必要な比較的高い補償温度を得
るために、組成は高磁気モーメントの実質量を含み、Ｔ
ｂまたはＧｄのような補償点原子種が使用される。Ｂｉ
の実質量があると補償温度は低下し、従って、組成にＧ
ａ５Ａｌまたは両者をさらに挿入することが望ましい。

例えば、ダフリュ・エッチ・ホン　オーロック（Ｗ、Ｈ
，Ｖｏｎ　Ａｕ１ｏｃｋ）　、監修、「ハンドブック　
オン　マイクロウェーブ　フェライト　マティリアルス
（ｔｌａｎｄｂｏｏｋ　ｏｆ’　Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　
ＦｅｒｒｉｔｅＭａｔｅｒｉａｌｓ）Ｊ　１９６５年、
特に１６７−１９４頁、は所望の物性を有する組成の推
定に有用なデータを提供する。さらに組成は比較的密接
に基板の格子パラメータに適合しなければならない。比
較的高い比旋光度を保持し、補償点層の必要とする厚さ
を限定するために、かなり大きいＢｉ含有量が望ましい
。

以下の説明は、基板と基板の２主要面の各面上にエピタ
キシャル成長した１ｇ以上の第１の材料層と１個以上の
補償点層とからなる磁気光学部材を含む実施例を中心に
行うものであるが、本発明はこれに限定するものではな
い。

ＣＭＺ　：　ＧＧＧ基板と組合わせ使用できる２種の組
成例として、 （Ｂ　１　ｏ、ｇ　Ｇｄ２．２）（Ｆ　ｅ４．［ｉ　ｃ
　ａ　ｏ、２Ａ１ｏ、２＞０１２　　と、 （Ｂ　ｌ　ｏ、ａ　Ｇ　ｄｔ、ｔ　Ｔ　ｂｔ、ｔ　）（
Ｆ　ｅ４．６Ｇ　ａｏ、４）０１２　をあげることがで
きる。これらの組成物は両者とも０−８５℃範囲のＴ′
　　を有する。こｏｌｌｐ れらの組成物は、１．３１μｍの波長で約７０−８０”
７ｍｍの比旋光度を有する。このように、約１８μｍの
材料（１面当たり９μｍ）が所望の１．３°の回転を得
るために必要である。例えば、第１の材料層は、例とし
て使用する補償点層による減算を補償するために、４５
°回転を与えるのに要するより多少厚く　（例：１面当
たり５μｍを加える）成長させる。本発明によるデバイ
ス例においては１．３１μｍデバイスに対し、第１の層
の全厚さは約３６０ミクロンであるので、本発明による
デバイスにおいて磁気光学ガーネット材料の付加する全
厚さはその全体の約８％のみである。

本発明による磁気光学部材の現時点における好ましい製
造法に液相エピタキシャル法（Ｌ　Ｐ　Ｅ）がある。ガ
ーネット層成長のためのこの方法は周智であり、詳しい
説明は省く。基板上に直接補償点層を成長させ、次にそ
の上に所定の厚さの第１の材料を成長させる方法が、多
くの場合好都合である。しかし、幾つかの状況の下では
別の層シーケンスがさらに好都合であり、全ての可能な
シーケンスが余念される。補償点層は均一組成を有する
ことができ、異なる組成は２個以上のサブ層を含むこが
でき、若しくは連続的に傾斜する組成を有することがで
きる。さらにまた、複数の補償点層もありうる。

試料を一方の融液から他方の融液に移動することは一般
的に必要であるので、ウェハと試料ホルダの間の接触を
最小にするような試料ホルダを用いることが好都合であ
る。また補償点層面上に第１の材料を成長させる前に、
この面を機械的または化学的に研磨することは好都合で
ある。このことは良好な表面品質を与え、所望の回転を
与えるのに層の厚さを微調節するのにも役立つ。

本願と同時出願の米国特許出願第３８０，５８０号に記
載の応力軽減層を本発明による磁気光学部材は所望なら
ば任意に含むことができる。また上記出願明細書に第１
の層の組成例が開示されている。これらの組成は （Ｂ　ｉ　　Ｂ　　　）（Ｆｅ、２Ｃ２）Ｏ１２であっ
て、　　３−ｘ ここで、Ｂは、１種以上の稀土類元素または元素類（原
子番号５７−７１）であり、Ｃは、Ｇａ。

Ａｌ、またはその組合わせであり、 １≦ｘ≦２．５で、０≦２≦１である。現時点において
好ましい幾つかの実施例は、第１の層材料は、 （ＢｉＴ　ｂ　　ＲＥ　　　　）　（Ｆ　ｅ　５−ｚ　
Ｇ　ａ　ｚ　）Ｘ　　　　ｙ　　　　３−ｘ−ｙ Ｏ１□の組成を有するが、ここで、ＲＥは、任意でＴｂ
以外の１種以上の稀土類であり、ｏ＜ｙ≦２で、ｘ＋ｙ
≦３である。しかしながら、本発明は特定の第１ガーネ
ツト材料及び／または補償点ガーネット材料の使用に限
定するものではない。

補償点層の組成を、特に成長中に融液温度を変えること
により連続的に変えることができる。しかしながら、第
５図に例示のように、組成が変化すると一般的に格子パ
ラメータが変化し、このことかしばしば所定の融液で達
成できる組成変動量を限定する。例えば上記に引用した
補償点組成において約０．００５オングストロームの格
子パラメータの変動を受容することは一般的に可能であ
る。これは約２５℃の補償点変動を与えることができる
。１例として、もし融液温度が補償点層の（一般的な）
半時間成長の間に７℃だけ低下されると、組成のこの変
動をうろことができる。他のフィルムと融液の組成はも
っと大きい変動となりうるものである。

第６図は基板６１、その上にエピタキシャル成長した補
償点層６２と６２′、及びさらにその上にエピタキシャ
ル成長した第１の層６３と６３′とからなるアセンブリ
６０例を模式的に示す。アセンブリは、さらに屈折率適
合接着手段（６４と６４′）によりガーネット要素に接
着された偏光手段（６５と６５′）とからなる。反射防
止コーティングは一般的に磁気光学部材と偏光手段上に
塗布される。このようなコーティングは当業者には周知
であってここでは説明しない。本発明の実施にあたり使
用する偏光手段と屈折率適合接着手段は既知である。偏
光手段は例えばルチル　ウェッジ（ｒｕｔｉｌｅ　ｗｅ
ｄｇｅ）であり、また市販の偏光ガラスである。屈折率
適合接着手段は、例えば市販の赤外透過屈折率適合のエ
ポキシである。

当業者は周知のように、偏光子６５′は一般的に偏光子
６５に対し方位角４５＠たけ傾いており、磁気光学部材
は、設計波長（例：約１．３１μｍ）の放射の偏光面を
４５＠だけ回転するように設計されている。この場合、
偏光子６５を通過したほぼ全ての放射は、偏光子６５′
　もまた通過する。

さらにまた、偏光子６５′を通過した全ての反射した放
射は、偏光子６５の方位角と９０″ずれて偏光すること
により阻止され戻らない。

磁気光学アイソレータにおける補償点層の存在は、種々
の方法により検定され得るが、それらはファラデー回転
の温度変動の試験（本発明のアイソレータに付随する鋸
歯状または円い鋸歯状の温度変動の存在）、磁気試験（
飽和磁化及び／またはｇ因子）、及び物理試験（任意に
は選択エツチング法を用いる）を含む。

第７図は本発明による装置に７０例を模式的に示す図で
ある。この装置は放射ソース７１（即ち一般的には半導
体レーザまたはＬＥＤ）を含み、その出力は外部信号に
よる適切な手段（図示せず）で変調できる。ここで用い
た集束手段７２は、第６図に示す種類のアッセンブリ６
０上に発せられた放射を導く。アッセンブリ６０を通り
送られた放射は、所定の集束手段７３により、光フアイ
バ７５上に向けられる。トロイド状の永久磁石７４は、
アセンブリ６０におけるガーネット層の飽和磁化を惹起
するのに十分な強度を有する磁場を与える。本発明によ
る装置に使用する集束手段は既知であり、それは球面と
ＧＲＩＮロッドを含む。

当業者により知られているように、本発明のアイソレー
タ手段は、レーザまたはＬＥＤパッケージに組込むこと
ができまたセパレーツのインラインデバイスの形で提供
できる。

（実施例１） 白金坩堝中に、適切量のＢｉ２Ｏ３、 Ｔｂ　Ｏ１Ｇｄ　Ｏ１Ｇａ２０３、Ｂ２Ｏ３，２３２３ ＰｂＯを融解した。融液組成は下記の成長条件のもとで
、 （Ｂｉ　　　Ｔｂ　　　Ｇｄ　　　）（Ｆｅ、６Ｇａ、
４）０．８　　　　１．１　　　　１．１ ０１□の組成を有する補償点層材料を与えるように調節
された。融液の飽和温度は、約８１５℃であった。直径
２インチの（１１１）方位ＭＣＺ：ＧＧＧウェハを上に
引用した米国特許出願明細書にほぼ記載の通りに調整し
、融液を７９０℃にして、ウェハを融液中に横に浸漬し
た。ウェハを６０ｒｐｍで回転し、サイクルの度ごとに
回転方向を反転させた。これらの条件での結果、約 ０．４μｍ／分の速度でエピタキシャル成長し、３０分
でウェハの各面上に１２μｍのフィルム化得られた。ウ
ェハは融液から取出され、余分のフラックスは回転除去
され、ウェハは室温に徐冷され、稀硝酸で洗浄された。

機械的及び化学的研磨の組合わせを行って、表面の傷を
除去し、フィルム厚さを調節して、波長１．３μｍでフ
ァラデー回転１．３°を得た。このように調整した複合
ウェハを基板として用い、上記引用の米国特許出願明細
書にほぼ記載の通りにして、 Ｂｉｌ、２　Ｔｂ１．８　ＧａＯ，４Ｆｅ４．８０１２
の組成を有する第１の層の材料を二面上にエピタキシャ
ル成長させた。初めの融液温度は７９９℃にして、ウェ
ハを上記のように回転させた。成長は各第１の材料層が
約１８３μｍの厚さになるまで継続された。その結果得
られた複合ウェハを融液から取出した後、ウェハはほぼ
上記のように処理され、第１の層材料の厚さが調節され
た結果、２２℃における合計ファラデー回転が４５℃と
なった。このように製造したウェハからダイシングした
チップを磁気光学アイソレータに組込み、所望のように
作動させ、その結果、補償点層のない全厚さ約３６０μ
ｍを有する二面節１の層材料を含む磁気光学部材（２２
℃で４５°回転を与えるように調節された）を有する比
較アイソレータの波長１゜３μｍにおける最小ＥＲより
、高い最小ＥＲを与える磁気光学アイソレータを得た。

上記の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この
技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例が考
え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲の包含
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、４５°からのファラデー回転θの偏差を関数
とする理想化アイソレータの消光比の変動を示す図、 第２図は先行技術で公知のように、“減算°層による温
度補償を説明する図、 第３図は本発明による補償点層による温度補償を模式的
に示す図、 第４図は複数の補償点層の効果を模式的に示す図、 第５図は （Ｂｉ　　　Ｇｄ　　　Ｔｂ　　　）（Ｆｅ、６０ａ、
４）０．８　　　　１．１　　　　１．１ ０．２を公称組成とする補償点層例に対する補償温度対
格子パラメータのずれに関するデータ例を示す図、 第６図は本発明による磁気光学部材を含むアセンブリを
模式的に示す図、 第７図は本発明による装置の例を示す図である。 ６０・・・アセンブリ ６１・・・基板 ６２．６２′・・・補償点層 ６３．６３′・・・第１の層 ６４．６４′・・・接着手段 ６５．６５′・・・偏光手段 ７０・・・装置 ７１・・・放射ソース ７２及び７３・・・集束手段 ７４・・・永久磁石 ７５・・・光ファイバ ＦＴｏ、　　１ 出　願　人：アメリカン　テレフォン　アンドＦＩＧ、
　２ 温度（’Ｃ） ＦＩＧ。 ３ ＦＴＧ。 格子パラメータ不整合（Ａ） ＦＩＧ、　４ ＦＩＧ。 ＦＩＧ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）電磁放射ソース、放射利用手段、及び前記ソース
   と利用手段との間の磁気光学アイソレータ手段とからな
   る磁気光学アイソレータ装置であって、該アイソレータ
   手段が磁石手段、偏光手段、磁気光学部材を含み、該ア
   イソレータ手段は作動温度範囲と温度の関数である消光
   比を有する前記装置において、 磁気光学部材は、第１の単結晶磁気光学ガーネット層と
   単結晶ガーネット補償点層とからなり、材料が作動温度
   範囲において補償点を有しないように第１の層材料の組
   成は選択され、材料が作動温度範囲内にある補償温度Ｔ
   ′＿ｃ＿ｏ＿ｍ＿ｐを有するように補償点層材料の組成
   は選択され、作動温度範囲における消光比の最小値が補
   償点層を含まないが他の全ての点では同一である比較ア
   イソレータ手段のそれより大きいようにＴ′＿ｃ＿ｏ＿
   ｍ＿ｐを選択することを特徴とする磁気光学アイソレー
   タ装置。 （２）第１の層材料は、−２０℃未満の補償温度Ｔ＿ｃ
   ＿ｏ＿ｍ＿ｐを有し、Ｔ′＿ｃ＿ｏ＿ｍ＿ｐは、０−８
   ５℃の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の装置
   。 （３）第１の層材料は、 （Ｂｉ＿ｘＢ＿３＿−＿ｘ）（Ｆｅ＿５＿−＿ｚＣ＿ｚ
   ）Ｏ＿１＿２の組成を有し、ここで、Ｂは、１種以上の
   稀土類元素であり、Ｃは、Ｇａ、Ａｌ、及びその組合わ
   せからなる群から選択され、１≦ｘ≦２．５、０≦ｚ≦
   １であり； 補償点層材料は （Ａ＿３＿−＿ｘＢ′＿ｘ）（Ｆｅ＿５＿−＿ｙＣ′＿
   ｙ）Ｏ＿１＿２の組成を有し、ここで、Ａは、Ｇｄ、Ｔ
   ｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、及びそれらの組合わせよりなる
   群から選択され、Ｂ′は、選択的で、Ｙ、Ｂｉ、Ｐｂ、
   Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｃａ、及
   びそれらの組合わせよりなる群から選択され、Ｃ′は、
   Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｓｉ、及びその組合わせよりなる群
   から選択され、０＜ｘ≦２で、０．１≦ｙ≦１であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の装置。 （４）Ａは、Ｇｄ、Ｔｂ、及びその組合わせよりなる群
   から選択され、Ｂ′は、Ｂｉであり、Ｃ′は、Ｇａ、Ａ
   ｌ及びその組合わせよりなる群から選択されることを特
   徴とする請求項３記載の装置。 （５）磁気光学部材は、０．８−１．６μｍの範囲にお
   ける１種以上の波長においてほぼ透明である単結晶ガー
   ネット基板からなることを特徴とする請求項１記載の装
   置。 （６）基板は、ＣＭＺ：ＧＧＧであり、 第１の層材料は、公称組成 （Ｂｉ＿ｘＴｂ＿ｙＲＥ＿３＿−＿ｘ＿−＿ｙ）（Ｆｅ
   ＿５＿−＿ｚＧａ＿ｚ）Ｏ＿１＿２を有し、ここで、Ｒ
   Ｅは、Ｔｂ以外の１種以上の稀土類であり、０＜ｙ≦２
   ．０、ｘ＋ｙ≦３であり、補償点層材料は、 公称組成（Ａ＿３＿−＿ｘＢｉ＿ｘ）（Ｆｅ＿５＿−＿
   ｙＣ′＿ｙ）Ｏ＿１＿２の材料からなり、Ａは、Ｇｄ、
   Ｔｂ及びその組合わせよりなる群から選択され、Ｃ′は
   、Ｇａ、Ａｌ及びその組合わせよりなる群から選択され
   、０＜ｘ≦２、０．１≦ｙ≦１であることを特徴とする
   請求項５記載の装置。 （７）磁気光学部材は、第１と第２の主要面を有する単
   結晶ガーネット基板からなり、第１と第２の両面上に少
   なくとも１個の補償点層と少なくとも１個の第１の層を
   有することを特徴とする請求項１記載の装置。 （８）磁気光学アイソレータからなる装置は、複数の補
   償点層からなり、少なくとも２個の補償点層が組成上か
   つ補償温度上互いに異なることを特徴とする請求項１記
   載の装置。（９）磁気光学アイソレータからなる装置は
   、連続的に変化する組成の領域を含む補償点層からなる
   ことを特徴とする請求項１記載の装置。 （１０）ソースは、半導体放射ソースであり、利用手段
   は光ファイバからなり、磁気光学部材は、飽和磁化を含
   み、磁石手段は、ガーネット層に飽和磁化を示させるの
   に十分な強度を有する永久磁石を含み、第１の層は、公
   称組成 （Ｂｉ＿ｘＴｂ＿３＿−＿ｘ）（Ｆｅ＿５＿−＿ｚＧａ
   ＿ｚ）Ｏ＿１＿２を有し、但しここで１≦ｘ≦２、０≦
   ｚ≦１であり、及び補償点層は、 公称組成（Ａ＿３＿−＿ｘＢｉ＿ｘ）（Ｆｅ＿５＿−＿
   ｙＣ′＿ｙ）Ｏ＿１＿２の材料からなり、ここで、Ａは
   、Ｇｄ、Ｔｂ及びその組合わせよりなる群から選択され
   、Ｃ′は、Ｇａ、Ａｌ及びその組合わせよりなる群から
   選択され、０＜ｘ≦２、０．１≦ｙ≦１であることを特
   徴とする請求項１記載の装置。