JPH0588127A - 磁気光学材料、その製造法およびそれを用いた光素子 - Google Patents
磁気光学材料、その製造法およびそれを用いた光素子Info
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- JPH0588127A JPH0588127A JP3117667A JP11766791A JPH0588127A JP H0588127 A JPH0588127 A JP H0588127A JP 3117667 A JP3117667 A JP 3117667A JP 11766791 A JP11766791 A JP 11766791A JP H0588127 A JPH0588127 A JP H0588127A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 主成分組成が、Ｔｂ3-x Ｂｉx Ｆｅ5-y Ｍy
Ｏ12（式中、Ｍはアルミニウム、クロムまたはインジウ
ムであり、ｘは０．２２≦ｘ≦０．５５であり、ｙは０
＜ｙ≦０．３である。）であることを特徴とする磁気光
学材料、その製造法およびそれを用いた光アイソレー
タ、光サーキュレータ、磁界センサ、光スイッチ等の光
素子。 【効果】 波長１．５５μｍ帯という光通信に使用する
実用的な波長においてファラデー回転係数の波長変化が
非常に小さい磁気光学素子が得られ、それを用いて半導
体レーザー等の光源の発振波長が変化しても性能の劣化
が小さい光アイソレータ、光スイッチ、光サーキュレー
タ、磁界センサー等の光素子を製造することができる。
Ｏ12（式中、Ｍはアルミニウム、クロムまたはインジウ
ムであり、ｘは０．２２≦ｘ≦０．５５であり、ｙは０
＜ｙ≦０．３である。）であることを特徴とする磁気光
学材料、その製造法およびそれを用いた光アイソレー
タ、光サーキュレータ、磁界センサ、光スイッチ等の光
素子。 【効果】 波長１．５５μｍ帯という光通信に使用する
実用的な波長においてファラデー回転係数の波長変化が
非常に小さい磁気光学素子が得られ、それを用いて半導
体レーザー等の光源の発振波長が変化しても性能の劣化
が小さい光アイソレータ、光スイッチ、光サーキュレー
タ、磁界センサー等の光素子を製造することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、波長特性が極めて良好
な磁気光学材料、その製造法およびそれを用いた光アイ
ソレータ、光サーキュレータ、磁界センサ、光スイッチ
等の光素子に関する。
な磁気光学材料、その製造法およびそれを用いた光アイ
ソレータ、光サーキュレータ、磁界センサ、光スイッチ
等の光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信においては１．３μｍ帯および
１．５５μｍ帯の長波長用の光アイソレータ等の光素子
には、フラックス法やフローティングゾーン法によって
製造されたファラデー効果の大きいビスマス置換ガドリ
ニウム鉄ガーネット（Ｇｄ3-x ＢｉX Ｆｅ5 Ｏ12；以
下、ＧｄＢｉＩＧと記載する。）やイットリウム鉄ガー
ネット( 以下、ＹＩＧと記載する。）単結晶を用いたフ
ァラデー回転子が使用されている。
１．５５μｍ帯の長波長用の光アイソレータ等の光素子
には、フラックス法やフローティングゾーン法によって
製造されたファラデー効果の大きいビスマス置換ガドリ
ニウム鉄ガーネット（Ｇｄ3-x ＢｉX Ｆｅ5 Ｏ12；以
下、ＧｄＢｉＩＧと記載する。）やイットリウム鉄ガー
ネット( 以下、ＹＩＧと記載する。）単結晶を用いたフ
ァラデー回転子が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＧｄＢ
ｉＩＧやＹＩＧはファラデー回転係数の波長変化が大き
いために、光源の波長が変わると光アイソレータ等の光
素子の特性が劣化したり、あるいは使用できないという
欠点があった。したがって、光源の波長が変化しても特
性の劣化の少ない光素子の開発が望まれている。
ｉＩＧやＹＩＧはファラデー回転係数の波長変化が大き
いために、光源の波長が変わると光アイソレータ等の光
素子の特性が劣化したり、あるいは使用できないという
欠点があった。したがって、光源の波長が変化しても特
性の劣化の少ない光素子の開発が望まれている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、光通信に
使用する波長においてファラデー回転係数の波長変化が
少ない磁気光学材料を開発することおよび広い波長帯域
で特性の良好な光アイソレータ等の光素子を開発するこ
とを目的として、種々の希土類鉄ガーネットを育成して
その磁気光学効果の測定を行った結果、ビスマス、およ
びアルミニウム、クロムまたはインジウムで置換したテ
ルビウム鉄ガーネット（Ｔｂ3 Ｆｅ5 Ｏ 12；以下、Ｔｂ
ＩＧと記載する。）およびそれを用いた光素子によって
上記の目的が達成できることを見出し、本発明に到達し
た。
使用する波長においてファラデー回転係数の波長変化が
少ない磁気光学材料を開発することおよび広い波長帯域
で特性の良好な光アイソレータ等の光素子を開発するこ
とを目的として、種々の希土類鉄ガーネットを育成して
その磁気光学効果の測定を行った結果、ビスマス、およ
びアルミニウム、クロムまたはインジウムで置換したテ
ルビウム鉄ガーネット（Ｔｂ3 Ｆｅ5 Ｏ 12；以下、Ｔｂ
ＩＧと記載する。）およびそれを用いた光素子によって
上記の目的が達成できることを見出し、本発明に到達し
た。
【０００５】即ち、本発明の要旨は、主成分組成が、Ｔ
ｂ3-x Ｂｉx Ｆｅ5-y Ｍy Ｏ12（式中、Ｍはアルミニウ
ム、クロムまたはインジウムであり、ｘは０．２２≦ｘ
≦０．５５であり、ｙは０＜ｙ≦０．３である。）であ
ることを特徴とする磁気光学材料、その製造法およびそ
れを用いた光素子に存する。
ｂ3-x Ｂｉx Ｆｅ5-y Ｍy Ｏ12（式中、Ｍはアルミニウ
ム、クロムまたはインジウムであり、ｘは０．２２≦ｘ
≦０．５５であり、ｙは０＜ｙ≦０．３である。）であ
ることを特徴とする磁気光学材料、その製造法およびそ
れを用いた光素子に存する。
【０００６】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おいては、ファラデー回転係数の波長変化率をＦＷＣと
略記した。また、１．５５μｍの波長におけるＦＷＣ
は、半導体レーザーの通常の使用条件下における波長変
化が０．０２μｍ以下であることを考慮して下記式で定
義した。式中、θF 1.55及びθF 1.57は、それぞれ１．
５５μｍ及び１．５７μｍにおけるファラデー回転係数
である。
おいては、ファラデー回転係数の波長変化率をＦＷＣと
略記した。また、１．５５μｍの波長におけるＦＷＣ
は、半導体レーザーの通常の使用条件下における波長変
化が０．０２μｍ以下であることを考慮して下記式で定
義した。式中、θF 1.55及びθF 1.57は、それぞれ１．
５５μｍ及び１．５７μｍにおけるファラデー回転係数
である。
【０００７】 ＦＷＣ＝｜（θF 1.55−θF 1.57）／θF 1.55×１００｜ 本発明の磁気光学材料は、主成分組成が、Ｔｂ3-x Ｂｉ
x Ｆｅ5-y Ｍy Ｏ12（式中、Ｍはアルミニウム、クロム
またはインジウムである。）で表されるビスマス、およ
びアルミニウム、クロムまたはインジウムで置換したＴ
ｂＩＧである。
x Ｆｅ5-y Ｍy Ｏ12（式中、Ｍはアルミニウム、クロム
またはインジウムである。）で表されるビスマス、およ
びアルミニウム、クロムまたはインジウムで置換したＴ
ｂＩＧである。
【０００８】ビスマス置換量は、１分子当り０．２２以
上０．５５以下の範囲である。また、アルミニウム、ク
ロムまたはインジウムの置換量は、１分子当り０．３以
下の範囲である。本発明のビスマス、およびアルミニウ
ム、クロムまたはインジウムで置換したＴｂＩＧは、単
結晶をフラックス法、液相エピタキシャル法、ブリッジ
マン法、チョクラルスキー法等によって育成することが
できる。また、焼結法により多結晶体として製造するこ
ともできる。特に、単結晶をフラックス法および液相エ
ピタキシャル法によって育成するのが好ましい。
上０．５５以下の範囲である。また、アルミニウム、ク
ロムまたはインジウムの置換量は、１分子当り０．３以
下の範囲である。本発明のビスマス、およびアルミニウ
ム、クロムまたはインジウムで置換したＴｂＩＧは、単
結晶をフラックス法、液相エピタキシャル法、ブリッジ
マン法、チョクラルスキー法等によって育成することが
できる。また、焼結法により多結晶体として製造するこ
ともできる。特に、単結晶をフラックス法および液相エ
ピタキシャル法によって育成するのが好ましい。
【０００９】フラックス法の場合は、酸化鉛（Ｐｂ
Ｏ）、酸化ホウ素（Ｂ2 Ｏ5 ）、フッ化鉛（Ｐｂ
Ｆ2 ）、酸化ビスマス（Ｂｉ2 Ｏ3 ）、フッ化カリウム
（ＫＦ）等の融剤（フラックス）に結晶原料を溶解し、
高温で飽和溶液を作り、この溶液を徐冷することによっ
て単結晶を析出、育成させる。液相エピタキシャル法の
場合は、Ｇｄ3 Ｇａ5 Ｏ12、(ＧｄＣａ)3 (ＧａＭｇＺ
ｒ)5Ｏ12、Ｓｍ3 Ｇａ5 Ｏ12等の非磁性ガーネット基板
に、フラックス法の場合と同様に調製した飽和溶液を接
触させることによって基板上に単結晶膜をエピタキシャ
ル成長させる。この場合、基板と単結晶膜の格子定数の
差が大きいと単結晶膜にクラックが発生するため、成長
させる単結晶膜の格子定数に合致した基板を選択する必
要がある。
Ｏ）、酸化ホウ素（Ｂ2 Ｏ5 ）、フッ化鉛（Ｐｂ
Ｆ2 ）、酸化ビスマス（Ｂｉ2 Ｏ3 ）、フッ化カリウム
（ＫＦ）等の融剤（フラックス）に結晶原料を溶解し、
高温で飽和溶液を作り、この溶液を徐冷することによっ
て単結晶を析出、育成させる。液相エピタキシャル法の
場合は、Ｇｄ3 Ｇａ5 Ｏ12、(ＧｄＣａ)3 (ＧａＭｇＺ
ｒ)5Ｏ12、Ｓｍ3 Ｇａ5 Ｏ12等の非磁性ガーネット基板
に、フラックス法の場合と同様に調製した飽和溶液を接
触させることによって基板上に単結晶膜をエピタキシャ
ル成長させる。この場合、基板と単結晶膜の格子定数の
差が大きいと単結晶膜にクラックが発生するため、成長
させる単結晶膜の格子定数に合致した基板を選択する必
要がある。
【００１０】このようにして得られたビスマス、および
アルミニウム、クロムまたはインジウムで置換したＴｂ
ＩＧを用いると、光源の波長が変化しても特性の劣化が
少なく、広い波長帯域で特性が良好な光素子を製造する
ことができる。このような光素子としては、光アイソレ
ータ、光サーキュレータ、光スイッチ及び磁界センサを
挙げることができる。
アルミニウム、クロムまたはインジウムで置換したＴｂ
ＩＧを用いると、光源の波長が変化しても特性の劣化が
少なく、広い波長帯域で特性が良好な光素子を製造する
ことができる。このような光素子としては、光アイソレ
ータ、光サーキュレータ、光スイッチ及び磁界センサを
挙げることができる。
【００１１】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明はその要旨を越えない限り実施例により限定
されるものではない。 実施例１ Ｔｂ2.64Ｂｉ0.36Ｆｅ4.95Ａｌ0.05Ｏ12の組成を有する
単結晶をフラックス法により育成した。得られた単結晶
の波長１．５５μｍにおけるファラデー回転係数は−３
６２ｄｅｇ／ｃｍ、ＦＷＣは１．２％であった。 実施例２ Ｔｂ2.46Ｂｉ0.54Ｆｅ4.85Ａｌ0.15Ｏ12の組成を有する
単結晶をフラックス法により育成した。得られた単結晶
の波長１．５５μｍにおけるファラデー回転係数は−６
００ｄｅｇ／ｃｍ、ＦＷＣは１．７％であった。
が、本発明はその要旨を越えない限り実施例により限定
されるものではない。 実施例１ Ｔｂ2.64Ｂｉ0.36Ｆｅ4.95Ａｌ0.05Ｏ12の組成を有する
単結晶をフラックス法により育成した。得られた単結晶
の波長１．５５μｍにおけるファラデー回転係数は−３
６２ｄｅｇ／ｃｍ、ＦＷＣは１．２％であった。 実施例２ Ｔｂ2.46Ｂｉ0.54Ｆｅ4.85Ａｌ0.15Ｏ12の組成を有する
単結晶をフラックス法により育成した。得られた単結晶
の波長１．５５μｍにおけるファラデー回転係数は−６
００ｄｅｇ／ｃｍ、ＦＷＣは１．７％であった。
【００１２】実施例３ Ｔｂ2.76Ｂｉ0.24Ｆｅ4.75Ａｌ0.25Ｏ12の組成を有する
単結晶をフラックス法により育成した。得られた単結晶
の波長１．５５μｍにおけるファラデー回転係数は−１
８０ｄｅｇ／ｃｍ、ＦＷＣは０．２％であった。 実施例４ Ｓｍ3 Ｇａ5 Ｏ12単結晶基板上に、ＰｂＯ−Ｂｉ2 Ｏ3
系融剤からＴｂ2.66Ｂｉ0.34Ｆｅ4.95Ｉｎ0.05Ｏ12の組
成を有する単結晶膜を液相エピタキシャル法により育成
した。得られた単結晶膜の波長１．５５μｍにおけるフ
ァラデー回転係数は−３３５ｄｅｇ／ｃｍ、ＦＷＣは
１．１％であった。
単結晶をフラックス法により育成した。得られた単結晶
の波長１．５５μｍにおけるファラデー回転係数は−１
８０ｄｅｇ／ｃｍ、ＦＷＣは０．２％であった。 実施例４ Ｓｍ3 Ｇａ5 Ｏ12単結晶基板上に、ＰｂＯ−Ｂｉ2 Ｏ3
系融剤からＴｂ2.66Ｂｉ0.34Ｆｅ4.95Ｉｎ0.05Ｏ12の組
成を有する単結晶膜を液相エピタキシャル法により育成
した。得られた単結晶膜の波長１．５５μｍにおけるフ
ァラデー回転係数は−３３５ｄｅｇ／ｃｍ、ＦＷＣは
１．１％であった。
【００１３】実施例５ Ｓｍ3 Ｇａ5 Ｏ12単結晶基板上に、ＰｂＯ−Ｂｉ2 Ｏ3
系融剤からＴｂ2.75Ｂｉ0.25Ｆｅ4.85Ｉｎ0.15Ｏ12の組
成を有する単結晶膜を液相エピタキシャル法により育成
した。得られた単結晶膜の波長１．５５μｍにおけるフ
ァラデー回転係数は−２０５ｄｅｇ／ｃｍ、ＦＷＣは
０．３％であった。 実施例６ Ｓｍ3 Ｇａ5 Ｏ12単結晶基板上に、ＰｂＯ−Ｂｉ2 Ｏ3
系融剤からＴｂ2.66Ｂｉ0.34Ｆｅ4.95Ｃｒ0.05Ｏ12の組
成を有する単結晶膜を液相エピタキシャル法により育成
した。得られた単結晶膜の波長１．５５μｍにおけるフ
ァラデー回転係数は−３３１ｄｅｇ／ｃｍ、ＦＷＣは
１．０％であった。
系融剤からＴｂ2.75Ｂｉ0.25Ｆｅ4.85Ｉｎ0.15Ｏ12の組
成を有する単結晶膜を液相エピタキシャル法により育成
した。得られた単結晶膜の波長１．５５μｍにおけるフ
ァラデー回転係数は−２０５ｄｅｇ／ｃｍ、ＦＷＣは
０．３％であった。 実施例６ Ｓｍ3 Ｇａ5 Ｏ12単結晶基板上に、ＰｂＯ−Ｂｉ2 Ｏ3
系融剤からＴｂ2.66Ｂｉ0.34Ｆｅ4.95Ｃｒ0.05Ｏ12の組
成を有する単結晶膜を液相エピタキシャル法により育成
した。得られた単結晶膜の波長１．５５μｍにおけるフ
ァラデー回転係数は−３３１ｄｅｇ／ｃｍ、ＦＷＣは
１．０％であった。
【００１４】比較例１ Ｙ3 Ｆｅ5 Ｏ12の組成を有する単結晶を（ＹＩＧ）フラ
ックス法により育成した。得られた単結晶の波長１．５
５μｍにおけるファラデー回転係数は１７６ｄｅｇ／ｃ
ｍ、ＦＷＣは１．９％であった。 比較例２ Ｓｍ3 Ｇａ5 Ｏ12単結晶基板上に、ＰｂＯ−Ｂｉ2 Ｏ3
系融剤からＴｂ2.82Ｂｉ0.18Ｆｅ5 Ｏ12の組成を有する
単結晶膜を液相エピタキシャル法により育成した。得ら
れた単結晶の波長１．５５μｍにおけるファラデー回転
係数は−１０４ｄｅｇ／ｃｍ、ＦＷＣは５．９％であっ
た。
ックス法により育成した。得られた単結晶の波長１．５
５μｍにおけるファラデー回転係数は１７６ｄｅｇ／ｃ
ｍ、ＦＷＣは１．９％であった。 比較例２ Ｓｍ3 Ｇａ5 Ｏ12単結晶基板上に、ＰｂＯ−Ｂｉ2 Ｏ3
系融剤からＴｂ2.82Ｂｉ0.18Ｆｅ5 Ｏ12の組成を有する
単結晶膜を液相エピタキシャル法により育成した。得ら
れた単結晶の波長１．５５μｍにおけるファラデー回転
係数は−１０４ｄｅｇ／ｃｍ、ＦＷＣは５．９％であっ
た。
【００１５】比較例３ Ｔｂ2.60Ｂｉ0.40Ｆｅ4.65Ａｌ0.35Ｏ12の組成を有する
単結晶をフラックス法により育成した。得られた単結晶
の波長１．５５μｍにおけるファラデー回転係数は−３
５２ｄｅｇ／ｃｍ、ＦＷＣは２．１％であった。 比較例４ Ｔｂ2.25Ｂｉ0.75Ｆｅ4.95Ａｌ0.05Ｏ12の組成を有する
単結晶をフラックス法により育成した。得られた単結晶
の波長１．５５μｍにおけるファラデー回転係数は−９
００ｄｅｇ／ｃｍ、ＦＷＣは２．０％であった。
単結晶をフラックス法により育成した。得られた単結晶
の波長１．５５μｍにおけるファラデー回転係数は−３
５２ｄｅｇ／ｃｍ、ＦＷＣは２．１％であった。 比較例４ Ｔｂ2.25Ｂｉ0.75Ｆｅ4.95Ａｌ0.05Ｏ12の組成を有する
単結晶をフラックス法により育成した。得られた単結晶
の波長１．５５μｍにおけるファラデー回転係数は−９
００ｄｅｇ／ｃｍ、ＦＷＣは２．０％であった。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、波長１．５５μｍ帯と
いう光通信に使用する実用的な波長においてファラデー
回転係数の波長変化が非常に小さい磁気光学素子が得ら
れるため、半導体レーザー等の光源の発振波長が変化し
ても性能の劣化が小さい光アイソレータ、光スイッチ、
光サーキュレータ、磁界センサー等の光素子を製造する
ことができ、工業上非常に有用である。
いう光通信に使用する実用的な波長においてファラデー
回転係数の波長変化が非常に小さい磁気光学素子が得ら
れるため、半導体レーザー等の光源の発振波長が変化し
ても性能の劣化が小さい光アイソレータ、光スイッチ、
光サーキュレータ、磁界センサー等の光素子を製造する
ことができ、工業上非常に有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玉城 孝彦 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会放送技術研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】 主成分組成が、Ｔｂ3-x Ｂｉx Ｆｅ5-y
Ｍy Ｏ12（式中、Ｍはアルミニウム、クロムまたはイン
ジウムであり、ｘは０．２２≦ｘ≦０．５５であり、ｙ
は０＜ｙ≦０．３である。）であることを特徴とする磁
気光学材料。 - 【請求項２】 主成分組成が、Ｔｂ3-x Ｂｉx Ｆｅ5-y
Ｍy Ｏ12（式中、Ｍはアルミニウム、クロムまたはイン
ジウムであり、ｘは０．２２≦ｘ≦０．５５であり、ｙ
は０＜ｙ≦０．３である。）である単結晶をフラックス
法で製造することを特徴とする磁気光学材料の製造法。 - 【請求項３】 主成分組成が、Ｔｂ3-x Ｂｉx Ｆｅ5-y
Ｍy Ｏ12（式中、Ｍはアルミニウム、クロムまたはイン
ジウムであり、ｘは０．２２≦ｘ≦０．５５であり、ｙ
は０＜ｙ≦０．３である。）である単結晶膜を液相エピ
タキシャル法で製造することを特徴とする磁気光学材料
の製造法。 - 【請求項４】 特許請求の範囲第１項記載の磁気光学材
料を用いることを特徴とする光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11766791A JP2867736B2 (ja) | 1990-05-22 | 1991-05-22 | 磁気光学材料、その製造法およびそれを用いた光素子 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-132385 | 1990-05-22 | ||
| JP13238590 | 1990-05-22 | ||
| JP11766791A JP2867736B2 (ja) | 1990-05-22 | 1991-05-22 | 磁気光学材料、その製造法およびそれを用いた光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0588127A true JPH0588127A (ja) | 1993-04-09 |
| JP2867736B2 JP2867736B2 (ja) | 1999-03-10 |
Family
ID=26455750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11766791A Expired - Fee Related JP2867736B2 (ja) | 1990-05-22 | 1991-05-22 | 磁気光学材料、その製造法およびそれを用いた光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2867736B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5566017A (en) * | 1994-08-04 | 1996-10-15 | Fdk Corporation | Material for magneto-optical element and faraday rotator using the same |
| US5965287A (en) * | 1996-10-29 | 1999-10-12 | Fdk Corporation | Magneto-optical element material and Faraday element using the same |
-
1991
- 1991-05-22 JP JP11766791A patent/JP2867736B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5566017A (en) * | 1994-08-04 | 1996-10-15 | Fdk Corporation | Material for magneto-optical element and faraday rotator using the same |
| US5965287A (en) * | 1996-10-29 | 1999-10-12 | Fdk Corporation | Magneto-optical element material and Faraday element using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2867736B2 (ja) | 1999-03-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |