JPH0768048B2 - Magneto-optical net - Google Patents
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- JPH0768048B2 JPH0768048B2 JP61180449A JP18044986A JPH0768048B2 JP H0768048 B2 JPH0768048 B2 JP H0768048B2 JP 61180449 A JP61180449 A JP 61180449A JP 18044986 A JP18044986 A JP 18044986A JP H0768048 B2 JPH0768048 B2 JP H0768048B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （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材料に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a magneto-optical garnet material used for a Faraday rotator such as an optical isolator and an optical switch.
（従来の技術） 光ファイバ通信における反射雑音の除去のために，電子
通信学会技術研究報告OQE78−133に開示される様に，光
アイソレータの使用が提案されている。また，光アイソ
レータのコストを低減するために1985年２月にアメリ
カ，サン・ディエゴで開僅されたコンファレンス，オ
ン，オプティカルファイバ，コミュニケーション（Comf
erence on Optical Fiber Communication）講演番号WK1
において開示される様に，液相エピタキシャル法で育成
した（GdBi）３（FeAlGa）5O12ガーネット厚膜をファラ
デー回転子として用いることが提案されている。(Prior Art) For removing reflection noise in optical fiber communication, use of an optical isolator has been proposed as disclosed in Technical Report OQE78-133 of the Institute of Electronics and Communication Engineers. Also, in order to reduce the cost of optical isolators, Conference, On, Optical Fiber, Communication (Comf) was opened in San Diego, USA in February 1985.
erence on Optical Fiber Communication) Presentation Number WK1
It has been proposed to use a (GdBi) 3 (FeAlGa) 5 O 12 garnet thick film grown by a liquid phase epitaxial method as a Faraday rotator, as disclosed in US Pat.
（発明が解決しようとまる問題点） しかしながら，ガーネットのファラデー回転係数は周囲
環境温度に対して著しい依存性を示すことから，アイソ
レータに必要な45度のファラデー回転が室温で保証され
ていたとしても，周囲環境温度の変化により回転角は低
減する。上記の（GdBi）３（FeAlGa）5O12の場合，波長
1.3μｍ帯での値を例にとるとファラデー回転角の温度
依存は第２図の様である。ファラデー回転角が温度の変
化に伴い変化すると，アイソレーションの値は第３図の
様に変化する。一方，周囲環境温度の変化に伴い，レー
ザ発振波長も変化するので，ファラデー回転角もまた変
動する。(Problems to be solved by the invention) However, since the Faraday rotation coefficient of garnet shows a remarkable dependence on the ambient temperature, even if the Faraday rotation of 45 degrees required for the isolator is guaranteed at room temperature, The rotation angle decreases due to changes in the ambient temperature. For the above (GdBi) 3 (FeAlGa) 5 O 12 , the wavelength
Taking the value in the 1.3 μm band as an example, the temperature dependence of the Faraday rotation angle is as shown in FIG. When the Faraday rotation angle changes with changes in temperature, the isolation value changes as shown in Fig. 3. On the other hand, the Faraday rotation angle also changes because the laser oscillation wavelength changes as the ambient temperature changes.
本発明の目的は，波長1.3μｍおよび1.5μｍ帯におい
て，ファラデー回転係数とレーザ発振波長双方の温度依
存に影響されることなく，安定なアイソレーションの値
を確保できる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 to provide a magneto-optical garnet that can secure a stable isolation value without being affected by the temperature dependence of both the Faraday rotation coefficient and the laser oscillation wavelength in the wavelength band of 1.3 μm and 1.5 μm. is there.
（問題点を解決するための手段） 本発明者らは，ガーネットのファラデー回転角の符号お
よびその温度係数がガーネット結晶の24c位置を占める
イオンの化学種に依存することに着目して実験を行い,2
4c位置にBiイオンおよび,Tbイオン，およびGdイオンを
含有するガーネットが波長1.3μｍおよび1.5μｍ帯にお
いて，周囲環境温度の変化とレーザ波長の温度変化にも
かかわらず，光アイソレータとして安定に動作すること
を実験的に見出し，本発明をなすに至った。すなわち,T
bXGdYBi3-X-YFe5O12（0.2≦Ｘ≦1.95,0.25≦Ｙ≦1.73）
なる化学式で示される組成を有することを特徴とする磁
気光学ガーネットである。(Means for Solving Problems) The present inventors have conducted experiments focusing on the fact that the sign of the Faraday rotation angle of garnet and its temperature coefficient depend on the chemical species of the ion occupying the 24c position of the garnet crystal. , 2
Garnet containing Bi, Tb, and Gd ions at position 4c operates stably as an optical isolator in the 1.3 μm and 1.5 μm wavelength bands, despite ambient temperature changes and laser wavelength changes. This has been experimentally found, and the present invention has been completed. That is, T
b X Gd Y Bi 3-XY Fe 5 O 12 (0.2 ≦ X ≦ 1.95, 0.25 ≦ Y ≦ 1.73)
A magneto-optical garnet having a composition represented by the following chemical formula.
（実施例） 以下に，本発明を実施例を用いて説明する。(Example) Below, this invention is demonstrated using an Example.
（実施例１） 白金るつぼに保持された酸化鉛−酸化ビスマス−酸化ほ
う素系融剤より790℃において，格子定数が12.490Aの非
磁性カルシウム・マグネシウム・ジルコニウム置換ガド
リニウム・ガリウム・ガーネット基板｛111｝上に，格
子定数ミスマッチのないTb1.75Gd0.50Bi0.75Fe5O12なる
化学式を有する磁性ガーネット単結晶膜を410μｍの厚
さに液相エピタキシャル法で形成した。このガーネット
膜のファラデー回転係数を，波長1.3μｍにおいて周囲
環境温度の函数として測定したところ，第１図および第
１表に示す様な結果が得られた。410μｍの厚さで45度
のファラデー回転を示した。０℃および50℃におけるフ
ァラデー回転係数は,25℃における値に対して0.5％の変
動を示すのみであった。この値は，（GdBi）３（FeAlG
a）5O12における４％と較べると極めて小さく,0℃から5
0℃の範囲において48dBのアイソレーションを確保する
ことができた。また，波長1.5μｍにおけるファラデー
回転係数の周囲環境温度依存は第２表に示す様であっ
た。620μｍの厚さで45度のファラデー回転を示した。
０℃および50℃におけるファラデー回転係数は25℃の値
に対して0.6％の変動を示すのみであった。尚，光ファ
イバ通信における光源レーザの発振波長の変化によるゆ
らぎに対しても，本材料を用いる場合にはアイソレーシ
ョンの劣化は見い出されず，反射雑音の除去に効果があ
った。(Example 1) A non-magnetic calcium-magnesium-zirconium-substituted gadolinium-gallium-garnet substrate having a lattice constant of 12.490 A at 790 ° C. from a lead oxide-bismuth oxide-boron oxide flux held on a platinum crucible {111 }, A magnetic garnet single crystal film having a chemical formula of Tb 1.75 Gd 0.50 Bi 0.75 Fe 5 O 12 having no lattice constant mismatch was formed by a liquid phase epitaxial method to a thickness of 410 μm. When the Faraday rotation coefficient of this garnet film was measured as a function of ambient temperature at a wavelength of 1.3 μm, the results shown in FIG. 1 and Table 1 were obtained. It showed a Faraday rotation of 45 degrees at a thickness of 410 μm. The Faraday rotation coefficient at 0 ° C and 50 ° C showed only 0.5% variation with respect to the value at 25 ° C. This value is (GdBi) 3 (FeAlG
a) It is extremely small compared to 4% in 5 O 12, and
It was possible to secure 48 dB isolation in the range of 0 ℃. Table 2 shows the ambient temperature dependence of the Faraday rotation coefficient at a wavelength of 1.5 μm. It showed a Faraday rotation of 45 degrees at a thickness of 620 μm.
The Faraday rotation coefficient at 0 ° C and 50 ° C showed only 0.6% variation with respect to the value at 25 ° C. In addition, in the case of fluctuations caused by changes in the oscillation wavelength of the light source laser in optical fiber communication, deterioration of isolation was not found when this material was used, and it was effective in eliminating reflection noise.
（実施例２） 白金るつぼに保持された酸化鉛−酸化ビスマス−酸化ほ
う素系融剤より780℃において，格子定数が12.490Aの非
磁性カルシウム・マグネシウム・ジルコニウム置換ガド
リニウム・ガリウム・ガーネット基板｛111｝上に，格
子定数ミスマッチのないTb1.95Gd0.25Bi0.8Fe5O12なる
化学式を有する磁性ガーネット単結晶膜を400μｍの厚
さに液相エピタキシャル法で形成した。このガーネット
膜のファラデー回転係数を，波長1.3μｍにおいて周囲
環境温度の函数として測定したところ，第１表に示す様
な結果が得られた。400μｍの厚さで45度のファラデー
回転を示した。０℃および50℃におけるファラデー回転
係数は,25℃における値に対して1.2％の変動を示すのみ
であった。この値は，（GdBi）３（FeAlGa）5O12におけ
る４％と較べると極めて小さく,0℃から50℃の範囲にお
いて41dBのアイソレーションを確保することができた。
また，波長1.5μｍにおけるファラデー回転係数の周囲
環境温度依存は第２表に示す様であった。600μｍの厚
さで45度のファラデー回転を示した。０℃および50℃に
おけるファラデー回転係数は25℃の値に対して1.5％の
変動を示すのみであった。(Example 2) A non-magnetic calcium-magnesium-zirconium-substituted gadolinium-gallium-garnet substrate having a lattice constant of 12.490 A at 780 ° C. from a lead oxide-bismuth oxide-boron oxide flux held on a platinum crucible {111 }, A magnetic garnet single crystal film having a chemical formula of Tb 1.95 Gd 0.25 Bi 0.8 Fe 5 O 12 having no lattice constant mismatch was formed to a thickness of 400 μm by the liquid phase epitaxial method. The Faraday rotation coefficient of this garnet film was measured as a function of the ambient environment temperature at a wavelength of 1.3 μm, and the results shown in Table 1 were obtained. It showed a Faraday rotation of 45 degrees at a thickness of 400 μm. The Faraday rotation coefficient at 0 ℃ and 50 ℃ showed only 1.2% variation with respect to the value at 25 ℃. This value was extremely small compared to 4% in (GdBi) 3 (FeAlGa) 5 O 12, and it was possible to secure 41 dB isolation in the range of 0 ° C to 50 ° C.
Table 2 shows the ambient temperature dependence of the Faraday rotation coefficient at a wavelength of 1.5 μm. It showed a Faraday rotation of 45 degrees at a thickness of 600 μm. The Faraday rotation coefficient at 0 ° C and 50 ° C showed only a 1.5% variation with respect to the value at 25 ° C.
（実施例３） 白金るつぼに保持された酸化鉛−酸化ビスマス−酸化ほ
う素系融剤より800℃において，格子定数が12.490Aの非
磁性カルシウム・マグネシウム・ジルコニウム置換ガド
リウム・ガリウム・ガーネット基板｛111｝上に，格子
定数ミスマッチのないTb0.74Gd1.73Bi0.53Fe5O12なる化
学式を有する磁性ガーネット単結晶膜を800μｍの厚さ
に液相エピタキシャル法で形成した。このガーネット膜
のファラデー回転係数を，波長1.3μｍにおいて周囲環
境温度の函数として測定したところ，第１表に示す様な
結果が得られた。800μｍの厚さで45度のファラデー回
転を示した。０℃および50℃におけるファラデー回転係
数は,25℃における値に対して1.2％の変動を示すのみで
あった。この値は，（GdBi）３（FeAlGa）5O12における
４％と較べると極めて小さく,0℃から50℃の範囲におい
て41dBのアイソレーションを確保することができた。ま
た，波長1.5μｍにおけるファラデー回転係数の周囲環
境温度依存は第２表に示す様であった。1200μｍの厚さ
で45度のファラデー回転を示した。０℃および50℃にお
けるファラデー回転係数は25℃の値に対して1.5％の変
動を示すのみであった。(Example 3) A non-magnetic calcium-magnesium-zirconium-substituted gadolinium-gallium-garnet substrate having a lattice constant of 12.490 A at 800 ° C. from a lead oxide-bismuth oxide-boron oxide flux held on a platinum crucible {111 }, A magnetic garnet single crystal film having a chemical formula of Tb 0.74 Gd 1.73 Bi 0.53 Fe 5 O 12 having no lattice constant mismatch was formed by a liquid phase epitaxial method to a thickness of 800 μm. The Faraday rotation coefficient of this garnet film was measured as a function of the ambient environment temperature at a wavelength of 1.3 μm, and the results shown in Table 1 were obtained. It showed a Faraday rotation of 45 degrees at a thickness of 800 μm. The Faraday rotation coefficient at 0 ℃ and 50 ℃ showed only 1.2% variation with respect to the value at 25 ℃. This value was extremely small compared to 4% in (GdBi) 3 (FeAlGa) 5 O 12, and it was possible to secure 41 dB isolation in the range of 0 ° C to 50 ° C. Table 2 shows the ambient temperature dependence of the Faraday rotation coefficient at a wavelength of 1.5 μm. It showed a Faraday rotation of 45 degrees at a thickness of 1200 μm. The Faraday rotation coefficient at 0 ° C and 50 ° C showed only a 1.5% variation with respect to the value at 25 ° C.
（実施例４） 白金ろつぼに保持された酸化鉛−酸化ビスマス−酸化ほ
う素系融剤より760℃において，格子定数が12.509Aの非
磁性ネオジウム・ガリウム・ガーネット基板｛111｝上
に，格子定数ミスマッチのないTb1.5Gd0.4Bi1.1Fe5O12
なる化学式を有する磁性ガーネット単結晶膜を250μｍ
の厚さに液相エピタキシャル法で形成した。このガーネ
ット膜のファラデー回転係数を，波長1.3μｍにおいて
周囲環境温度の函数として測定したところ，第１表に示
す様な結果が得られた。250μｍの厚さで45度のファラ
デー回転を示した。０℃および50℃におけるファラデー
回転係数は,25℃における値に対して2.9％の変動を示す
のみであった。この値は，（GdBi）３（FeAlGa）5O12に
おける４％と較べると極めて小さく,0℃から50℃の範囲
において33dBのアイソレーションを確保することができ
た。また，波長1.5μｍにおけるファラデー回転係数の
周囲環境濃度依存は第２表に示す様であった。375μｍ
の厚さで45度のファラデー回転を示した。０℃および50
℃におけるファラデー回転係数は25℃の値に対して3.0
％の変動を示すのみであった。Example 4 A non-magnetic neodymium gallium garnet substrate {111} having a lattice constant of 12.509A was formed on a non-magnetic neodymium gallium garnet substrate {111} at 760 ° C. by using a lead oxide-bismuth oxide-boron oxide-based flux held by a platinum crucible. Tb 1.5 Gd 0.4 Bi 1.1 Fe 5 O 12 without constant mismatch
250μm magnetic garnet single crystal film having the following chemical formula
Was formed by a liquid phase epitaxial method. The Faraday rotation coefficient of this garnet film was measured as a function of the ambient environment temperature at a wavelength of 1.3 μm, and the results shown in Table 1 were obtained. It showed a Faraday rotation of 45 degrees at a thickness of 250 μm. The Faraday rotation coefficient at 0 ° C and 50 ° C showed only 2.9% variation with respect to the value at 25 ° C. This value was extremely small compared to 4% in (GdBi) 3 (FeAlGa) 5 O 12, and it was possible to secure isolation of 33 dB in the range of 0 ° C to 50 ° C. Table 2 shows the dependence of the Faraday rotation coefficient at a wavelength of 1.5 µm on the ambient concentration. 375 μm
Showed a Faraday rotation of 45 degrees in the thickness of. 0 ° C and 50
Faraday rotation coefficient at ℃ is 3.0 against the value at 25 ℃
It only showed a% variation.
（実施例５） 白金るつぼに保持された酸化鉛−酸化ビスマス−酸化ほ
う素系融剤より700℃において，格子定数が12.570Aの非
磁性ガドリウニウム・ガリウム・スカンジウム・ガーネ
ット基板｛111｝上に，格子定数ミスマッチのないTb0.2
Gd0.6Bi2.2Fe5O12なる化学式を有する磁性ガーネット単
結晶膜を150μｍの厚さに液相エピタキシャル法で形成
した。このガーネット膜のファラデー回転係数を，波長
1.3μｍにおいて周囲環境温度の函数として測定したと
ころ，第１表に示す様な結果が得られた。150μｍの厚
さで45度のファラデー回転を示した。０℃および50℃に
おけるファラデー回転係数は,25℃における値に対して
3.0％の変動を示すのみであった。この値は，（GdBi）
３（FeAlG）5O12における４％と較べると小さく,0℃か
ら50℃の範囲において33dBのアイソレーションを確保す
ることができた。また，波長1.5μｍにおけるファラデ
ー回転係数の周囲環境温度依存は第２表に示す様であっ
た。225μｍの厚さで45度のファラデー回転を示した。
０℃および50℃におけるファラデー回転係数は25℃の値
に対して3.0％の変動を示すもみであった。(Example 5) On a non-magnetic gadolinium-gallium-scandium-garnet substrate {111} having a lattice constant of 12.570A at 700 ° C. from a lead oxide-bismuth oxide-boron oxide-based fluxing agent held in a platinum crucible, Tb 0.2 without lattice constant mismatch
A magnetic garnet single crystal film having a chemical formula of Gd 0.6 Bi 2.2 Fe 5 O 12 was formed in a thickness of 150 μm by a liquid phase epitaxial method. The Faraday rotation coefficient of this garnet film is
When measured as a function of ambient temperature at 1.3 μm, the results shown in Table 1 were obtained. It showed a Faraday rotation of 45 degrees at a thickness of 150 μm. The Faraday rotation coefficient at 0 ℃ and 50 ℃ is relative to the value at 25 ℃.
It only showed a variation of 3.0%. This value is (GdBi)
Compared to 4% in 3 (FeAlG) 5 O 12, it was small, and it was possible to secure 33 dB isolation in the range of 0 ° C to 50 ° C. Table 2 shows the ambient temperature dependence of the Faraday rotation coefficient at a wavelength of 1.5 μm. It showed a Faraday rotation of 45 degrees at a thickness of 225 μm.
The Faraday rotation coefficient at 0 ° C and 50 ° C showed a fluctuation of 3.0% with respect to the value at 25 ° C.
（発明の効果） 以上説明した如く，本発明をもちいることにより，周囲
環境温度の変化に対して影響を受けにくく，安定なアイ
ソレーションが得られる光アイソレータが実現可能とな
る。 (Effects of the Invention) As described above, by using the present invention, it is possible to realize an optical isolator that is not easily affected by changes in the ambient environment temperature and that can obtain stable isolation.
第１図はTbXGdYBi3-X-YFe5O12（Ｘ＝1.75Y＝0.5）ガー
ネット膜の波長1.3μｍにおけるファラデー回転係数の
温度依存を示す図，第２図は，（GdBi）３（FeAlGa）5O
12ガーネット膜の波長1.3μｍにおけるファラデー回転
係数の温度依存を示す図，第３図はファラデー回転角の
45度からのずれによるアイソレーション値の変化を示す
図。Figure 1 shows the temperature dependence of the Faraday rotation coefficient of Tb X Gd Y Bi 3-XY Fe 5 O 12 (X = 1.75Y = 0.5) garnet film at a wavelength of 1.3 μm, and Figure 2 shows (GdBi) 3 (FeAlGa) 5 O
Fig. 3 shows the temperature dependence of the Faraday rotation coefficient at a wavelength of 1.3 μm for a 12 garnet film. Fig. 3 shows the Faraday rotation angle.
The figure which shows the change of the isolation value by the deviation from 45 degrees.
Claims (1)
5≦Ｙ≦1.73）なる化学式で示される組成を有すること
を特徴とする磁気光学ガーネット。1. Tb X Gd Y Bi 3-XY Fe 5 O 12 (0.2 ≦ X ≦ 1.95,0.2
A magneto-optical garnet having a composition represented by the chemical formula: 5 ≦ Y ≦ 1.73).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61180449A JPH0768048B2 (en) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | Magneto-optical net |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61180449A JPH0768048B2 (en) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | Magneto-optical net |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6335421A JPS6335421A (en) | 1988-02-16 |
| JPH0768048B2 true JPH0768048B2 (en) | 1995-07-26 |
Family
ID=16083425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61180449A Expired - Lifetime JPH0768048B2 (en) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | Magneto-optical net |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0768048B2 (en) |
Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
| RU2138069C1 (en) * | 1996-04-23 | 1999-09-20 | Гарнетек Лтд. (Garnetec Ltd.) | Magnetooptical thin-film structure |
Family Cites Families (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS60147108A (en) * | 1984-01-11 | 1985-08-03 | Nec Corp | Orthorhombic anisotropic garnet material |
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-
1986
- 1986-07-31 JP JP61180449A patent/JPH0768048B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS6335421A (en) | 1988-02-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |