JPH07199136A - Magneto-optic garnet - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 波長1.55μm用光アイソレータ用ファラ
デー回転子として、透過率が99%以上で、ファラデー
回転の温度依存および飽和磁化が小さく、かつ、液相エ
ピタキシャル法により育成できる生産性の高い磁気光学
ガーネットを提供する。
【構成】 光アイソレータや光スイッチ等のファラデー
回転子に用いられる磁気光学ガーネットであって、組成
の化学式が、TbxYyGdzBi3-X-Y-Z Fe5 O12
(ただし、0.5≦X<1.8,0≦Y<1.5,0≦
Z<1.6,0.3≦3−X−Y−Z<2.4)で示さ
れる。(57) [Summary] [Objective] As a Faraday rotator for optical isolator for wavelength 1.55μm, transmittance is 99% or more, temperature dependence of Faraday rotation and saturation magnetization are small, and it can be grown by liquid phase epitaxial method. Provide a highly productive magneto-optical garnet. [Composition] A magneto-optical garnet used for a Faraday rotator such as an optical isolator and an optical switch, the chemical formula of which is TbxYyGdzBi 3-XYZ Fe 5 O 12
(However, 0.5 ≦ X <1.8, 0 ≦ Y <1.5, 0 ≦
Z <1.6, 0.3 ≦ 3-XYZ <2.4).
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光アイソレータや光ス
イッチ等のファラデー回転子に用いられる磁気光学ガー
ネットに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magneto-optical garnet used for Faraday rotators such as optical isolators and optical switches.
【0002】[0002]
【従来の技術】光ファイバ通信における反射雑音除去の
ため、飽和磁界下における磁気光学ガーネット単結晶の
ファラデー効果を利用した光アイソレータの実用化が進
んでいる。光アイソレータ中のファラデー回転子として
は、当初、赤外線集中加熱法等で育成されたバルク状の
Y3 Fe5 O12 単結晶が用いられていたが、近年で
は、生産性に優れる液相エピタキシャル法で育成される
厚膜タイプの単結晶が最も広く普及している。これら厚
膜タイプの磁気光学ガーネット単結晶の化学式は、R
3-X BiX Fe5 O12(RはY及びGd,Lu等の希土
類元素)で示される。単結晶中に固容するBi(ビスマ
ス)はファラデー効果を飛躍的に増大させる効果があ
る。そして、Bi量とファラデー回転能は、ほぼ比例す
る。2. Description of the Related Art In order to eliminate reflection noise in optical fiber communication, an optical isolator utilizing the Faraday effect of a magneto-optical garnet single crystal under a saturated magnetic field has been put into practical use. As the Faraday rotator in the optical isolator, initially, a bulk Y 3 Fe 5 O 12 single crystal grown by an infrared concentrated heating method or the like was used, but in recent years, a liquid phase epitaxial method having excellent productivity Thick film type single crystals grown in the most popular way. The chemical formulas of these thick film type magneto-optical garnet single crystals are R
3-X Bi X Fe 5 O 12 (R is Y and Gd, rare earth elements Lu, etc.) represented by. Bi (bismuth) solidified in a single crystal has the effect of dramatically increasing the Faraday effect. The Bi amount and the Faraday rotation capability are almost proportional.
【0003】ところで、光アイソレータ用磁気光学ガー
ネットに要求される特性としては、(1)光ファイバ通
信で使用される波長 1.3μmおよび1.55μmの
光に対して光吸収が小さいこと、(2)ファラデー回転
能が大きく、しかもファラデー回転の環境温度依存が小
さいこと、(3)飽和磁化が小さいこと、などが挙げら
れる。 バルク状のY3 Fe5 O12単結晶は、ファラデ
ー回転能が小さく、飽和磁化が大きく、更に、製造コス
トが高く、高額であるため、液相エピタキシャル法で育
成される厚膜タイプの単結晶にとって替わられたのであ
る。By the way, the characteristics required for the magneto-optical garnet for optical isolators are: (1) small absorption of light having wavelengths of 1.3 μm and 1.55 μm used in optical fiber communication; ) The Faraday rotation capability is large, the Faraday rotation is less dependent on the ambient temperature, and (3) the saturation magnetization is small. Bulk Y 3 Fe 5 O 12 single crystal is a thick film type single crystal grown by a liquid phase epitaxial method because it has a low Faraday rotation ability, a large saturation magnetization, and a high manufacturing cost. It was replaced by.
【0004】一方、厚膜タイプの、R3-X BiX Fe5
O12の問題点は、Y3 Fe5 O12単結晶に比べ、ファラ
デー回転の環境温度依存性が大きいという点であった。On the other hand, thick-film type R 3-X Bi X Fe 5
Problems O 12 is compared to Y 3 Fe 5 O 12 single crystal was that a large environmental temperature dependence of the Faraday rotation.
【0005】例えば、RがGdの場合、波長 1.55
μmの光に対して、ファラデー回転の20℃付近の温度
変化率は1.8×10-3/℃であり、これに対して、Y
3 Fe5 O12単結晶ではファラデー回転の20℃付近の
温度変化率は9.0×10-4/℃であった。For example, when R is Gd, the wavelength is 1.55
With respect to the light of μm, the temperature change rate of Faraday rotation near 20 ° C. is 1.8 × 10 −3 / ° C.
In the 3 Fe 5 O 12 single crystal, the temperature change rate of Faraday rotation near 20 ° C. was 9.0 × 10 −4 / ° C.
【0006】厚膜タイプの磁気光学ガーネット単結晶
(R3-X BiX Fe5 O12)において、この問題を解決
する組成として、本発明者らは、日本応用磁気学会誌、
Vol.11,No.2,1987,157〜160ペ
ージに、Tb3-X BiX Fe5O12(0.68≦X≦
1.18)を示している。この組成においては、Tbの
効果により、ファラデー回転の温度変化率は、Y3 Fe
5 O12単結晶と同等となっている。そして、この組成
は、前記特性(1),(2),(3)を高いレベルで満
足している。In a thick film type magneto-optical garnet single crystal (R 3-X Bi X Fe 5 O 12 ), as a composition that solves this problem, the inventors of the present invention have reported that
Vol. 11, No. 2, 1987, pp. 157-160, Tb 3-X Bi X Fe 5 O 12 (0.68 ≦ X ≦
1.18) is shown. In this composition, the temperature change rate of the Faraday rotation is Y 3 Fe due to the effect of Tb.
It is equivalent to 5 O 12 single crystal. And this composition satisfies the above-mentioned characteristics (1), (2) and (3) at a high level.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、光アイソレ
ータ用磁気光学ガーネット単結晶の透過率は、場合によ
ってはかなり高い値が要求される。例えば、光アイソレ
ータを2段重ねて用いる場合に、1個当たりの透過率
は、99%以上であることが望まれる。By the way, the transmissivity of the magneto-optical garnet single crystal for an optical isolator is required to have a considerably high value in some cases. For example, when two optical isolators are used in a stacked manner, it is desired that the transmittance of each one is 99% or more.
【0008】しかしながら、本発明者らが、上述の T
b3-X BiX Fe5 O12(0.68≦X≦1.18)に
よって、波長 1.3μm および 1.55μm 用
のファラデー回転子を測定したところ、波長 1.3μ
mでは、100%であったが、波長 1.55μmで
は、98%であった。However, the present inventors have found that the above-mentioned T
A Faraday rotator for wavelengths of 1.3 μm and 1.55 μm was measured with b 3-X Bi X Fe 5 O 12 (0.68 ≦ X ≦ 1.18).
m was 100%, but it was 98% at a wavelength of 1.55 μm.
【0009】本発明の目的は、波長1.55μm用光ア
イソレータ用ファラデー回転子として、透過率が99%
以上で、ファラデー回転の温度依存および飽和磁化が小
さ、かつ、液相エピタキシャル法により育成できる生産
性の高い磁気光学ガーネットを提供することにある。An object of the present invention is a Faraday rotator for an optical isolator for a wavelength of 1.55 μm, which has a transmittance of 99%.
As described above, it is an object of the present invention to provide a magneto-optical garnet which has a small temperature dependence of Faraday rotation and a saturation magnetization and which can be grown by a liquid phase epitaxial method with high productivity.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ファラ
デー回転子に用いられる磁気光学ガーネットであって、
組成の化学式が、TbxYyGdzBi3-X-Y-Z Fe5
O12(ただし、0.5≦X<1.8,0≦Y<1.5,
0≦Z<1.6,0.3≦3−X−Y−Z<2.4)で
示されることを特徴とする磁気光学ガーネットが得られ
る。According to the present invention, a magneto-optical garnet used in a Faraday rotator, comprising:
The chemical formula of the composition is Tb x Y y Gd z Bi 3-XYZ Fe 5
O 12 (however, 0.5 ≦ X <1.8, 0 ≦ Y <1.5,
It is possible to obtain a magneto-optical garnet characterized by satisfying 0 ≦ Z <1.6, 0.3 ≦ 3-XYZ <2.4).
【0011】[0011]
【実施例】ところで、Tb3-X BiX Fe5 O12(0.
68≦X≦1.18)の、波長1.55μmでの透過率
が100%にならず低いのは、波長 1.7μmにピー
クを持つTbの光吸収が原因である。従って、Tbを用
いなければ、波長 1.55μmでの透過率を向上でき
るが、このTbは、ファラデー回転角の温度依存を小さ
くする効果を持っているので、これを完全に取り除くこ
とはできない。そこで、このTbの一部を他の希土類元
素、もしくは、希土類元素と同様にTbを置換しうるY
で置換することが考えられる。しかし、実用上、希土類
元素もしくはYのうちの使用できる元素は限られてい
る。EXAMPLES By the way, Tb 3-X Bi X Fe 5 O 12 (0.
The fact that the transmittance of 68 ≦ X ≦ 1.18) at a wavelength of 1.55 μm is not 100% and is low is due to the optical absorption of Tb having a peak at a wavelength of 1.7 μm. Therefore, if Tb is not used, the transmittance at the wavelength of 1.55 μm can be improved, but this Tb has the effect of reducing the temperature dependence of the Faraday rotation angle, so this cannot be completely eliminated. Therefore, a part of this Tb can be replaced with another rare earth element, or Y which can replace Tb like other rare earth elements.
It is possible to replace with. However, in practice, the usable rare earth elements or Y elements are limited.
【0012】すなわち、使用する元素に求められる条件
としては、(1)波長 1.55μmで光吸収が全くな
いこと、(2)R3-X BiX Fe5 O12に含まれた場合
に飽和磁化を小さくできること、が挙げられる。That is, the conditions required for the element to be used are (1) no light absorption at a wavelength of 1.55 μm, and (2) saturation when contained in R 3−x Bi x Fe 5 O 12. It is possible to reduce the magnetization.
【0013】そして、更に以下の理由により、(3)T
bよりもイオン半径が小さいことも望まれる。Further, for the following reason, (3) T
It is also desired that the ion radius be smaller than b.
【0014】透過率の向上には、Tb3-X BiX Fe5
O12中に、ファラデー効果を増大させるBiを多量に固
容させ、ファラデー回転子の厚さを薄くするのも効果的
である。To improve the transmittance, Tb 3-X Bi X Fe 5
It is also effective to incorporate a large amount of Bi, which increases the Faraday effect, into O 12 to reduce the thickness of the Faraday rotator.
【0015】しかし、液相エピタキシャル法において、
Biを多量に固容させると、Biのイオン半径がTbよ
りもかなり大きいために、厚膜の格子定数が大きくな
り、基板となる非磁性ガーネット単結晶との格子定数不
整合による応力が発生し、割れが生じる。そのため、育
成できるTb3-X BiX Fe5 O12単結晶厚膜中のBi
量には制限がある。そこで、更に、Biを多量に固容す
る場合には、イオン半径がTbより小さい元素をTbの
一部と置換しなければならない。However, in the liquid phase epitaxial method,
When a large amount of Bi is dissolved, since the ionic radius of Bi is considerably larger than Tb, the lattice constant of the thick film becomes large, and stress is generated due to the lattice constant mismatch with the non-magnetic garnet single crystal as the substrate. , Cracks occur. Therefore, Bi in the Tb 3-X Bi X Fe 5 O 12 single crystal thick film that can be grown is grown.
There is a limit to the amount. Therefore, when a large amount of Bi is dissolved, an element having an ionic radius smaller than Tb must be replaced with a part of Tb.
【0016】しかしながら、これらの3項目(1),
(2),(3)を同時に満たす元素はない。However, these three items (1),
There is no element that simultaneously satisfies (2) and (3).
【0017】そこで、本発明者は、上述の3項目のうち
の2項目を満たす2種の元素、YおよびGdの少なくと
も一方を置換することにした。Therefore, the present inventor has decided to replace at least one of two elements, Y and Gd, which satisfy two of the above-mentioned three items.
【0018】すなわち、Yは、波長 1.55μmで光
吸収がなく、Tbよりもイオン半径が小さい。一方、G
dは、やはり波長 1.55μmで光吸収がなく、R
3-X BiX Fe5 O12に含まれた場合に飽和磁化を小さ
くできるという特徴がある。That is, Y does not absorb light at a wavelength of 1.55 μm and has an ionic radius smaller than that of Tb. On the other hand, G
d is a wavelength of 1.55 μm and there is no light absorption.
Is characterized in that 3-X Bi X Fe 5 O when included in 12 can be reduced saturation magnetization.
【0019】これにより、本発明者は、組成の化学式
が、TbX YY GdZ Bi3-X-Y-Z Fe5 O12(ただ
し、0.5≦X<1.8,0≦Y<1.5,0≦Z<
1.6,0.3≦3−X−Y−Z<2.4)で示される
ことを特徴とする磁気光学ガーネットにより、波長1.
55μm用の光アイソレータ用ファラデー回転子を作成
した場合に、その透過率は99%以上であり、しかも、
ファラデー回転角の温度依存および飽和磁化が小さいこ
とを見出し、本発明をなすに至った。Accordingly, the present inventors have found that the chemical formula of the composition is Tb X Y Y Gd Z Bi 3-XYZ Fe 5 O 12 (where 0.5≤X <1.8, 0≤Y <1.5 , 0 ≦ Z <
1.6, 0.3 ≦ 3-XYZ <2.4), a wavelength of 1.
When a Faraday rotator for an optical isolator for 55 μm is produced, its transmittance is 99% or more, and
The present invention has been completed by finding that the temperature dependence of the Faraday rotation angle and the saturation magnetization are small.
【0020】以下に、実施例を用いて本発明を説明す
る。The present invention will be described below with reference to examples.
【0021】実施例(1)〜(5)における組成を次の
表1に示した。The compositions of Examples (1) to (5) are shown in Table 1 below.
【0022】[0022]
【表1】 [Table 1]
【0023】実施例(1)〜(5)、Y3 Fe5O12、G
d2.00Bi1.00Fe5O12および実施例6−〜6−に
おける測定値を次の表2に示した。Examples (1) to (5), Y 3 Fe 5 O 12 , G
The measured values of d 2.00 Bi 1.00 Fe 5 O 12 and Examples 6- to 6- are shown in Table 2 below.
【0024】[0024]
【表2】 [Table 2]
【0025】(実施例1)表1の実施例1の欄に示した
組成の融液(総重量5Kg)を用い、組成(GdCa)
3 (GaMgZr)5 O12で示される非磁性ガーネット
単結晶基板上に、育成温度800℃で、Tb0.72Y0.98
Gd0.10Bi1.20Fe5 O12なる組成の磁気光学ガーネ
ットを液相エピタキシャル法により育成した。この磁気
光学ガーネットの波長1.55μmにおけるファラデー
回転係数(飽和磁界下での単位長さ当たりのファラデー
回転角)絶対値、およびファラデー回転の温度変化率、
飽和磁化を測定した。更に、この磁気光学ガーネットを
波長1.55μm用光アイソレータ用ファラデー回転子
に加工し、波長1.55μmでの透過率を測定した。こ
れらの測定値を、バルク状のY3 Fe5 O12単結晶、液
相エピタキシャル法により育成したGd2.0 Bi1.0 F
e5 O12の測定値と共に表2に示した。(Example 1) Using a melt having a composition shown in the column of Example 1 in Table 1 (total weight 5 kg), composition (GdCa)
On a non-magnetic garnet single crystal substrate represented by 3 (GaMgZr) 5 O 12 at a growth temperature of 800 ° C., Tb 0.72 Y 0.98
A magneto-optical garnet having a composition of Gd 0.10 Bi 1.20 Fe 5 O 12 was grown by a liquid phase epitaxial method. The Faraday rotation coefficient (Faraday rotation angle per unit length under a saturated magnetic field) absolute value at a wavelength of 1.55 μm of this magneto-optical garnet, and the temperature change rate of Faraday rotation,
The saturation magnetization was measured. Further, this magneto-optical garnet was processed into a Faraday rotator for an optical isolator for a wavelength of 1.55 μm, and the transmittance at a wavelength of 1.55 μm was measured. These measured values were used as a bulk Y 3 Fe 5 O 12 single crystal and Gd 2.0 Bi 1.0 F grown by a liquid phase epitaxial method.
The results are shown in Table 2 together with the measured values of e 5 O 12 .
【0026】すなわち、Tb0.72Y0.98Gd0.10Bi
1.20Fe5 O12は、Y3 Fe5 O12単結晶に比べ、ファ
ラデー回転絶対値、飽和磁化が遥かに優れており、ファ
ラデー回転温度変化率もGd2.0 Bi1.0 Fe5 O12よ
りも小さく、Y3 Fe5 O12単結晶に近い値であった。
また、Tb0.72Y0.98Gd0.10Bi1.20Fe5 O12によ
り作られた波長1.55μm用光アイソレータ用ファラ
デー回転子の透過率は、99.5%であり、非常に高い
値であった。That is, Tb 0.72 Y 0.98 Gd 0.10 Bi
1.20 Fe 5 O 12 is far superior to the Y 3 Fe 5 O 12 single crystal in faraday rotation absolute value and saturation magnetization, and the Faraday rotation temperature change rate is smaller than that of Gd 2.0 Bi 1.0 Fe 5 O 12 . The value was close to that of a Y 3 Fe 5 O 12 single crystal.
Further, the transmittance of the Faraday rotator for optical isolator for wavelength 1.55 μm made of Tb 0.72 Y 0.98 Gd 0.10 Bi 1.20 Fe 5 O 12 was 99.5%, which was a very high value.
【0027】(実施例2)表1の実施例2の欄に示した
組成の融液(総重量5Kg)を用い、組成(GdCa)
3 (GaMgZr)5 O12で示される非磁性ガーネット
単結晶基板上に、育成温度780℃で、Tb1.39Y0.41
Gd0.20Bi1.00Fe5 O12なる組成の磁気光学ガーネ
ットを液相エピタキシャル法により育成した。この磁気
光学ガーネットの波長1.55μmにおけるファラデー
回転係数(飽和磁界下での単位長さ当たりのファラデー
回転角)絶対値、およびファラデー回転の温度変化率、
飽和磁化を測定した。更に、この磁気光学ガーネットを
波長1.55μm用光アイソレータ用ファラデー回転子
に加工し、波長1.55μmでの透過率を測定した。こ
れらの測定値を表2に示した。(Example 2) A composition (GdCa) was obtained by using a melt having a composition shown in the column of Example 2 in Table 1 (total weight: 5 kg).
Tb 1.39 Y 0.41 at a growth temperature of 780 ° C. on a nonmagnetic garnet single crystal substrate represented by 3 (GaMgZr) 5 O 12.
A magneto-optical garnet having a composition of Gd 0.20 Bi 1.00 Fe 5 O 12 was grown by a liquid phase epitaxial method. The Faraday rotation coefficient (Faraday rotation angle per unit length under a saturated magnetic field) absolute value at a wavelength of 1.55 μm of this magneto-optical garnet, and the temperature change rate of Faraday rotation,
The saturation magnetization was measured. Further, this magneto-optical garnet was processed into a Faraday rotator for an optical isolator for a wavelength of 1.55 μm, and the transmittance at a wavelength of 1.55 μm was measured. These measured values are shown in Table 2.
【0028】すなわち、Tb1.39Y0.41Gd0.20Bi
1.00Fe5 O12は、Y3 Fe5 O12単結晶に比べ、ファ
ラデー回転絶対値、飽和磁化が遥かに優れており、ファ
ラデー回転温度変化率もGd2.0 Bi1.0 Fe5 O12よ
りも小さく、Y3 Fe5 O12単結晶に近い値であった。
また、Tb1.39Y0.41Gd0.20Bi1.00Fe5 O12によ
り作られた波長1.55μm用光アイソレータ用ファラ
デー回転子の透過率は、99.0%であり、非常に高い
値であった。That is, Tb 1.39 Y 0.41 Gd 0.20 Bi
1.00 Fe 5 O 12 is far superior to the Y 3 Fe 5 O 12 single crystal in faraday rotation absolute value and saturation magnetization, and the Faraday rotation temperature change rate is also smaller than Gd 2.0 Bi 1.0 Fe 5 O 12 , The value was close to that of a Y 3 Fe 5 O 12 single crystal.
Further, the transmittance of the Faraday rotator for an optical isolator for wavelength 1.55 μm made of Tb 1.39 Y 0.41 Gd 0.20 Bi 1.00 Fe 5 O 12 was 99.0%, which was a very high value.
【0029】(実施例3)表1の実施例3の欄に示した
組成の融液(総重量5Kg)を用い、組成(GdCa)
3 (GaMgZr)5 O12で示される非磁性ガーネット
単結晶基板上に、育成温度830℃で、Tb0.50Y0.50
Gd1.40Bi0.60Fe5 O12なる組成の磁気光学ガーネ
ットを液相エピタキシャル法により育成した。この磁気
光学ガーネットの波長1.55μmにおけるファラデー
回転係数(飽和磁界下での単位長さ当たりのファラデー
回転角)絶対値、およびファラデー回転の温度変化率、
飽和磁化を測定した。更に、この磁気光学ガーネットを
波長1.55μm用光アイソレータ用ファラデー回転子
に加工し、波長1.55μmでの透過率を測定した。こ
れらの測定値を表2に示した。(Example 3) A composition (GdCa) was obtained by using a melt having a composition shown in the column of Example 3 in Table 1 (total weight: 5 kg).
On a non-magnetic garnet single crystal substrate represented by 3 (GaMgZr) 5 O 12 at a growth temperature of 830 ° C., Tb 0.50 Y 0.50
A magneto-optical garnet having a composition of Gd 1.40 Bi 0.60 Fe 5 O 12 was grown by a liquid phase epitaxial method. The Faraday rotation coefficient (Faraday rotation angle per unit length under a saturated magnetic field) absolute value at a wavelength of 1.55 μm of this magneto-optical garnet, and the temperature change rate of Faraday rotation,
The saturation magnetization was measured. Further, this magneto-optical garnet was processed into a Faraday rotator for an optical isolator for a wavelength of 1.55 μm, and the transmittance at a wavelength of 1.55 μm was measured. These measured values are shown in Table 2.
【0030】すなわち、Tb0.50Y0.50Gd1.40Bi
0.60Fe5 O12は、Y3 Fe5 O12単結晶に比べ、ファ
ラデー回転絶対値、飽和磁化が遥かに優れており、ファ
ラデー回転温度変化率もGd2.0 Bi1.0 Fe5 O12よ
りも小さく、Y3 Fe5 O12単結晶に近い値であった。
また、Tb0.50Y0.50Gd1.40Bi0.60Fe5 O12によ
り作られた波長1.55μm用光アイソレータ用ファラ
デー回転子の透過率は、99.0%であり、非常に高い
値であった。That is, Tb 0.50 Y 0.50 Gd 1.40 Bi
Compared with Y 3 Fe 5 O 12 single crystal, 0.60 Fe 5 O 12 is far superior in Faraday rotation absolute value and saturation magnetization, and the Faraday rotation temperature change rate is also smaller than Gd 2.0 Bi 1.0 Fe 5 O 12 , The value was close to that of a Y 3 Fe 5 O 12 single crystal.
Further, the transmittance of the Faraday rotator for optical isolator for wavelength 1.55 μm made of Tb 0.50 Y 0.50 Gd 1.40 Bi 0.60 Fe 5 O 12 was 99.0%, which was a very high value.
【0031】(実施例4)表1の実施例4の欄に示した
組成の融液(総重量5Kg)を用い、組成(GdCa)
3 (GaMgZr)5 O12で示される非磁性ガーネット
単結晶基板上に、育成温度800℃で、Tb0.87Y0.93
Bi1.20Fe5 O12なる組成の磁気光学ガーネットを液
相エピタキシャル法により育成した。この磁気光学ガー
ネットの波長1.55μmにおけるファラデー回転係数
(飽和磁界下での単位長さ当たりのファラデー回転角)
絶対値、およびファラデー回転の温度変化率、飽和磁化
を測定した。更に、この磁気光学ガーネットを波長1.
55μm用光アイソレータ用ファラデー回転子に加工
し、波長1.55μmでの透過率を測定した。これらの
測定値を表2に示した。Example 4 A composition (GdCa) was obtained by using a melt (total weight: 5 kg) having the composition shown in the column of Example 4 in Table 1.
On a non-magnetic garnet single crystal substrate represented by 3 (GaMgZr) 5 O 12 at a growth temperature of 800 ° C., Tb 0.87 Y 0.93
A magneto-optical garnet having a composition of Bi 1.20 Fe 5 O 12 was grown by a liquid phase epitaxial method. Faraday rotation coefficient (Faraday rotation angle per unit length under a saturated magnetic field) of this magneto-optical garnet at a wavelength of 1.55 μm
The absolute value, the temperature change rate of Faraday rotation, and the saturation magnetization were measured. Furthermore, this magneto-optical garnet has a wavelength of 1.
It was processed into a Faraday rotator for an optical isolator for 55 μm, and the transmittance at a wavelength of 1.55 μm was measured. These measured values are shown in Table 2.
【0032】すなわち、Tb0.87Y0.93Bi1.20Fe5
O12は、Y3 Fe5 O12単結晶に比べ、ファラデー回転
絶対値、飽和磁化が遥かに優れており、ファラデー回転
温度変化率もGd2.0 Bi1.0 Fe5 O12よりも小さ
く、Y3 Fe5 O12単結晶に近い値であった。また、T
b0.87Y0.93Bi1.20Fe5 O12により作られた波長
1.55μm用光アイソレータ用ファラデー回転子の透
過率は、99.5%であり、非常に高い値であった。That is, Tb 0.87 Y 0.93 Bi 1.20 Fe 5
O 12 is compared to Y 3 Fe 5 O 12 single crystal, the Faraday rotation absolute value, the saturation magnetization has much better, Faraday rotation temperature change rate Gd 2.0 Bi 1.0 Fe 5 O 12 smaller than, Y 3 Fe The value was close to that of a 5 O 12 single crystal. Also, T
The transmittance of the Faraday rotator for an optical isolator for wavelength 1.55 μm made of b 0.87 Y 0.93 Bi 1.20 Fe 5 O 12 was 99.5%, which was a very high value.
【0033】(実施例5)表1の実施例5の欄に示した
組成の融液(総重量5Kg)を用い、組成(GdCa)
3 (GaMgZr)5 O12で示される非磁性ガーネット
単結晶基板上に、育成温度830℃で、Tb1.20Gd
1.00Bi0.80Fe5 O12なる組成の磁気光学ガーネット
を液相エピタキシャル法により育成した。この磁気光学
ガーネットの波長1.55μmにおけるファラデー回転
係数(飽和磁界下での単位長さ当たりのファラデー回転
角)絶対値、およびファラデー回転の温度変化率、飽和
磁化を測定した。更に、この磁気光学ガーネットを波長
1.55μm用光アイソレータ用ファラデー回転子に加
工し、波長1.55μmでの透過率を測定した。これら
の測定値を表2に示した。Example 5 A composition (GdCa) was prepared by using a melt having a composition shown in the column of Example 5 in Table 1 (total weight: 5 kg).
Tb 1.20 Gd at a growth temperature of 830 ° C. on a non-magnetic garnet single crystal substrate represented by 3 (GaMgZr) 5 O 12.
A magneto-optical garnet having a composition of 1.00 Bi 0.80 Fe 5 O 12 was grown by a liquid phase epitaxial method. The Faraday rotation coefficient (Faraday rotation angle per unit length under a saturated magnetic field) absolute value, the temperature change rate of Faraday rotation, and the saturation magnetization at a wavelength of 1.55 μm of this magneto-optical garnet were measured. Further, this magneto-optical garnet was processed into a Faraday rotator for an optical isolator for a wavelength of 1.55 μm, and the transmittance at a wavelength of 1.55 μm was measured. These measured values are shown in Table 2.
【0034】すなわち、Tb1.20Gd1.00Bi0.80Fe
5 O12は、Y3 Fe5 O12単結晶に比べ、ファラデー回
転絶対値、飽和磁化が遥かに優れており、ファラデー回
転温度変化率もGd2.0 Bi1.0 Fe5 O12よりも小さ
く、Y3 Fe5 O12単結晶に近い値であった。また、T
b1.20Gd1.00Bi0.80Fe5 O12により作られた波長
1.55μm用光アイソレータ用ファラデー回転子の透
過率は、99.0%であり、非常に高い値であった。That is, Tb 1.20 Gd 1.00 Bi 0.80 Fe
5 O 12 has far more excellent Faraday rotation absolute value and saturation magnetization than the Y 3 Fe 5 O 12 single crystal, and the Faraday rotation temperature change rate is smaller than that of Gd 2.0 Bi 1.0 Fe 5 O 12 , and Y 3 The value was close to that of a Fe 5 O 12 single crystal. Also, T
The transmittance of the Faraday rotator for an optical isolator for wavelength 1.55 μm made of b 1.20 Gd 1.00 Bi 0.80 Fe 5 O 12 was 99.0%, which was a very high value.
【0035】(実施例6)非磁性ガーネット単結晶基板
上に、表2中、実施例6−〜の欄に示される組成の
磁気光学ガーネットを液相エピタキシャル法により育成
した。これらの磁気光学ガーネットの波長1.55μm
におけるファラデー回転係数(飽和磁界下での単位長さ
当たりのファラデー回転角)絶対値、およびファラデー
回転の温度変化率、飽和磁化を測定した。更に、この磁
気光学ガーネットを波長1.55μm用光アイソレータ
用ファラデー回転子に加工し、波長1.55μmでの透
過率を測定した。これらの測定値を表2に示した。Example 6 A magneto-optical garnet having the composition shown in the column of Example 6- to Table 2 in Table 2 was grown on a non-magnetic garnet single crystal substrate by a liquid phase epitaxial method. The wavelength of these magneto-optical garnets is 1.55 μm
The Faraday rotation coefficient (Faraday rotation angle per unit length under a saturated magnetic field) absolute value, the temperature change rate of Faraday rotation, and the saturation magnetization were measured. Further, this magneto-optical garnet was processed into a Faraday rotator for an optical isolator for a wavelength of 1.55 μm, and the transmittance at a wavelength of 1.55 μm was measured. These measured values are shown in Table 2.
【0036】表2の実施例6−の欄に示されるTb
0.30Y1.00Gd1.00Bi0.70Fe5 O12は、ファラデー
回転温度変化率が、1.6×10-3/℃と、実施例1〜
5に比べて大きく、光アイソレータ用ファラデー回転子
としては問題があった。Tb shown in the column of Example 6 in Table 2
0.30 Y 1.00 Gd 1.00 Bi 0.70 Fe 5 O 12 has a Faraday rotation temperature change rate of 1.6 × 10 −3 / ° C., and
It is larger than that of No. 5 and has a problem as a Faraday rotator for an optical isolator.
【0037】表2の実施例6−の欄に示されるTb
1.90Bi1.90Fe5 O12は、波長1.55μm用光アイ
ソレータ用ファラデー回転子としての透過率が98%
と、実施例1〜5に比べて小さく、光アイソレータ用フ
ァラデー回転子としては問題があった。Tb shown in the column of Example 6 in Table 2
1.90 Bi 1.90 Fe 5 O 12 has a transmittance of 98% as a Faraday rotator for an optical isolator for a wavelength of 1.55 μm.
As compared with Examples 1 to 5, the size was small and there was a problem as a Faraday rotator for an optical isolator.
【0038】表2の実施例6−の欄に示されるTb
0.50Y1.60Bi0.90Fe5 O12は、飽和磁化が、160
0Gと、実施例1〜5に比べて大きく、光アイソレータ
用ファラデー回転子としては問題があった。Tb shown in the column of Example 6 in Table 2
0.50 Y 1.60 Bi 0.90 Fe 5 O 12 has a saturation magnetization of 160
This is 0 G, which is larger than those of Examples 1 to 5, and there was a problem as a Faraday rotator for an optical isolator.
【0039】表2の実施例6−の欄に示されるTb
0.50Gd1.70Bi0.80Fe5 O12は、ファラデー回転温
度変化率が、1.6×10-3/℃と、実施例1〜5に比
べて大きく、光アイソレータ用ファラデー回転子として
は問題があった。Tb shown in the column of Example 6 in Table 2
0.50 Gd 1.70 Bi 0.80 Fe 5 O 12 has a Faraday rotation temperature change rate of 1.6 × 10 −3 / ° C., which is larger than those of Examples 1 to 5, and is problematic as a Faraday rotator for optical isolators. It was
【0040】表2の実施例6−の欄に示されるTb
1.00Y0.80Gd1.00Bi0.20Fe5 O12は、波長1.5
5μmにおけるファラデー回転係数絶対値が、150d
eg./cmと、実施例1〜5に比べて小さく、また、
波長1.55μm用光アイソレータ用ファラデー回転子
としての透過率も、85%と、実施例1〜5に比べて小
さく、光アイソレータ用ファラデー回転子としては問題
があった。Tb shown in the column of Example 6 in Table 2
1.00 Y 0.80 Gd 1.00 Bi 0.20 Fe 5 O 12 has a wavelength of 1.5
The absolute value of the Faraday rotation coefficient at 5 μm is 150d.
eg. / Cm, which is smaller than those of Examples 1 to 5, and
The transmittance as a Faraday rotator for an optical isolator for a wavelength of 1.55 μm was also 85%, which was smaller than that of Examples 1 to 5, and there was a problem as a Faraday rotator for an optical isolator.
【0041】表2の実施例6−の欄に示されるTb
0.50Y0.05Gd0.05Bi2.50Fe5 O12は、波長1.5
5μm用光アイソレータ用ファラデー回転子としての透
過率が、70.0%と、実施例1〜5に比べて小さく、
光アイソレータ用ファラデー回転子としては問題があっ
た。Tb shown in the column of Example 6 in Table 2
0.50 Y 0.05 Gd 0.05 Bi 2.50 Fe 5 O 12 has a wavelength of 1.5
The transmittance as a Faraday rotator for an optical isolator for 5 μm is 70.0%, which is smaller than those in Examples 1 to 5,
There was a problem as a Faraday rotator for optical isolators.
【0042】[0042]
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、波長
1.55μm用の光アイソレータ用ファラデー回転子と
して、透過率が99%以上で、ファラデー回転の温度依
存および飽和磁化が小さい磁気光学ガーネットが、生産
性の高い液相エピタキシャル法により育成でき、その工
業的利用価値が大となる。As described above, according to the present invention, as a Faraday rotator for an optical isolator for a wavelength of 1.55 μm, a magneto-optical device having a transmittance of 99% or more and a temperature dependence of Faraday rotation and a small saturation magnetization. Garnet can be grown by a highly productive liquid phase epitaxial method, and its industrial utility value becomes great.
Claims (1)
ーネットであって、組成の化学式が、TbX YY GdZ
Bi3-X-Y-Z Fe5 O12(ただし、0.5≦X<1.
8,0≦Y<1.5,0≦Z<1.6,0.3≦3−X
−Y−Z<2.4)で示されることを特徴とする磁気光
学ガーネット。1. A magneto-optical garnet for use in a Faraday rotator, the chemical formula of which is Tb X Y Y Gd Z.
Bi 3-XYZ Fe 5 O 12 (where 0.5 ≦ X <1.
8,0 ≦ Y <1.5, 0 ≦ Z <1.6, 0.3 ≦ 3-X
-Y-Z <2.4).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25194A JPH07199136A (en) | 1994-01-06 | 1994-01-06 | Magneto-optic garnet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25194A JPH07199136A (en) | 1994-01-06 | 1994-01-06 | Magneto-optic garnet |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07199136A true JPH07199136A (en) | 1995-08-04 |
Family
ID=11468729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25194A Pending JPH07199136A (en) | 1994-01-06 | 1994-01-06 | Magneto-optic garnet |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07199136A (en) |
-
1994
- 1994-01-06 JP JP25194A patent/JPH07199136A/en active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040107 |