JPH0769523B2 - 磁気光学アイソレータ装置 - Google Patents
磁気光学アイソレータ装置Info
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- JPH0769523B2 JPH0769523B2 JP2180757A JP18075790A JPH0769523B2 JP H0769523 B2 JPH0769523 B2 JP H0769523B2 JP 2180757 A JP2180757 A JP 2180757A JP 18075790 A JP18075790 A JP 18075790A JP H0769523 B2 JPH0769523 B2 JP H0769523B2
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
- G02F1/093—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect used as non-reciprocal devices, e.g. optical isolators, circulators
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/0009—Materials therefor
- G02F1/0036—Magneto-optical materials
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- Power Engineering (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
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。
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
距離の高ビット速度通信がある。
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
距離の高ビット速度通信がある。
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。イットリウム鉄ガー
ネット（YIG）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0.8−1.6μｍ）において比旋光
度（specific rotation）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。
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。イットリウム鉄ガー
ネット（YIG）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0.8−1.6μｍ）において比旋光
度（specific rotation）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。
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接偏光され、偏光面
は45°±θの角度だけ磁気光学部材により施光し、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＝０）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。
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接偏光され、偏光面
は45°±θの角度だけ磁気光学部材により施光し、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＝０）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、sin2θ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。
（“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、sin2θ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）＝−10log（P2／P0）である。P0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＝−10log（sin2θ）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。
で、示されることが多く、ここで、 ER（デシベル）＝−10log（P2／P0）である。P0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＝−10log（sin2θ）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（例として光ファイバ通信の装置におい
て例えば０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の比旋光度温度依
存性は、大きな欠点である。
的広い温度範囲（例として光ファイバ通信の装置におい
て例えば０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の比旋光度温度依
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（エス・タケダ（S.Ta
keda）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（Conference on Lase
rs and Electro−Optics）」、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。互いに反対のファ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.Machida）ら、「オプトエレクトロニクス デバイ
シス アンド テクノロジース」、第３（１）巻、99−
105頁；エッチ・ミネモト（H.Minemoto）ら、「プロシ
ーディングス オブ 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
オブ ザ マグネティックス ソサェティ オブ ジ
ャパン（Proceedings of the International Symposium
on Magneto−Optics;Journal of the Magnetics Socie
ty of Japan）」、第11巻、サプルメント Sl、357−36
0頁；ケイ・マツダ（K.Matsuda）ら、「アプライド オ
プティックス（Applied Optics）ｓ」第27（７）巻、13
29−1333頁参照）。この方法は正確に調節した組成と厚
さを有する２種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。
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（エス・タケダ（S.Ta
keda）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（Conference on Lase
rs and Electro−Optics）」、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。互いに反対のファ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.Machida）ら、「オプトエレクトロニクス デバイ
シス アンド テクノロジース」、第３（１）巻、99−
105頁；エッチ・ミネモト（H.Minemoto）ら、「プロシ
ーディングス オブ 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
オブ ザ マグネティックス ソサェティ オブ ジ
ャパン（Proceedings of the International Symposium
on Magneto−Optics;Journal of the Magnetics Socie
ty of Japan）」、第11巻、サプルメント Sl、357−36
0頁；ケイ・マツダ（K.Matsuda）ら、「アプライド オ
プティックス（Applied Optics）ｓ」第27（７）巻、13
29−1333頁参照）。この方法は正確に調節した組成と厚
さを有する２種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。
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Tcompは、材料のネット磁化がゼロを通過する温度
である。一般的には材料のファラデー比旋光度はTcomp
においてゼロクロシングを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Tcompの下の温度では負とな
り、Tcomp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.Umezaw
a）、「ジャーナル オブ アプライド フィジックス
（Journal of Applied Physics）」、第63（８）巻、31
13−3115頁の特に第３図を参照。
温度Tcompは、材料のネット磁化がゼロを通過する温度
である。一般的には材料のファラデー比旋光度はTcomp
においてゼロクロシングを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Tcompの下の温度では負とな
り、Tcomp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.Umezaw
a）、「ジャーナル オブ アプライド フィジックス
（Journal of Applied Physics）」、第63（８）巻、31
13−3115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。
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。
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。
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Tcompを有しないように選
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Tcompを有するが、これは必要条件ではな
く、作動範囲より高いTcompを有することも可能であ
り、又は補償点を有しない第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。
作動温度範囲内に補償温度にTcompを有しないように選
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Tcompを有するが、これは必要条件ではな
く、作動範囲より高いTcompを有することも可能であ
り、又は補償点を有しない第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′compを有するように選択さ
れる。Ｔ′compは、アイソレータ手段の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
つのデバ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。
範囲内にある補償点温度Ｔ′compを有するように選択さ
れる。Ｔ′compは、アイソレータ手段の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
つのデバ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。
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-xB′x)(Fe5-yC′y)O12の公称組成を有し、但しこ
こでＡは、Gd、Tb、Dy、Ho、Erから選択された１種以上
の元素で、Ｂ′は、Ｙ、Bi、Pb、La、Nd、Sm、Eu、Tm、
Yb、Lu、Caから選択された１種以上の元素で、Ｃ′は、
Ga、Al、Ge、Si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、Ｂ′、Ｃ′にいずれを選択した場合でも、重要
な温度範囲内に、Ｔ′compを保持するためには、ｘの値
を増加すると同時に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
磁気モーメントを有する元素（例:Ho、Er）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:Gd、Tb）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′compがその範囲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。
こでＡは、Gd、Tb、Dy、Ho、Erから選択された１種以上
の元素で、Ｂ′は、Ｙ、Bi、Pb、La、Nd、Sm、Eu、Tm、
Yb、Lu、Caから選択された１種以上の元素で、Ｃ′は、
Ga、Al、Ge、Si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、Ｂ′、Ｃ′にいずれを選択した場合でも、重要
な温度範囲内に、Ｔ′compを保持するためには、ｘの値
を増加すると同時に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
磁気モーメントを有する元素（例:Ho、Er）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:Gd、Tb）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′compがその範囲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CaMgZr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 (Bi0.8Gd1.1Tb1.1)(Fe4.6Ga0.4)O12の材料の約９μｍが
成長される。この材料は約43℃のＴ′compを有し、この
２層は1.31μｍ放射の偏光面を22℃で約1.3°旋光でき
る。例として、各補償点層上に公称組成 (Bi1.2Tb1.8)(Fe4.7Ga0.3)O12の第１の材料の180μｍの
厚さの層が成長され、約−70℃のTcompを有するもので
ある。
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 (Bi0.8Gd1.1Tb1.1)(Fe4.6Ga0.4)O12の材料の約９μｍが
成長される。この材料は約43℃のＴ′compを有し、この
２層は1.31μｍ放射の偏光面を22℃で約1.3°旋光でき
る。例として、各補償点層上に公称組成 (Bi1.2Tb1.8)(Fe4.7Ga0.3)O12の第１の材料の180μｍの
厚さの層が成長され、約−70℃のTcompを有するもので
ある。
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（ほぼ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
ドウイ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
可能な組合わせを企意することができる。
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（ほぼ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
ドウイ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
可能な組合わせを企意することができる。
（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。
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（dB）を示す。イットリウム鉄ガー
ネット（YIG）を用いる45°ファラデー・アイソレータ
の温度に関する微分係数は約0.04°／℃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°／℃の範囲である。アイソレータ
が、温度係数0.06°／℃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＝０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。
イソレータの消光比（dB）を示す。イットリウム鉄ガー
ネット（YIG）を用いる45°ファラデー・アイソレータ
の温度に関する微分係数は約0.04°／℃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°／℃の範囲である。アイソレータ
が、温度係数0.06°／℃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＝０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、一例として鉄サブ格子（sublatti
ce）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、A
l、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。
的に示す。曲線20は、一例として鉄サブ格子（sublatti
ce）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、A
l、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Bi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。一例
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。
は第１の材料、例えば第２図の説明に引用のBi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。一例
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。
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図の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、
これはただ一例に過ぎず、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。
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、
これはただ一例に過ぎず、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II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。
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。
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、Tb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Ga、Al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 Aulock）、監修、「ハンドブック
オブ マイクロウェーブ フェラィト マティリアル
ス（Handbook of Microwave Ferrite Materials）」196
5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。
モーメントの実質量を含み、Tb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Ga、Al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 Aulock）、監修、「ハンドブック
オブ マイクロウェーブ フェラィト マティリアル
ス（Handbook of Microwave Ferrite Materials）」196
5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１個以上の第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。
キシャル成長した１個以上の第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、 (Bi0.8Gd2.2)(Fe4.6Ga0.2Al0.2)O12と、 (Bi0.8Gd1.1Tb1.1)(Fe4.6Ga0.4)O12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′comp
を有する。これらの組成物は、1.31μｍの波長で約70−
80°/mm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５μ
ｍ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。
て、 (Bi0.8Gd2.2)(Fe4.6Ga0.2Al0.2)O12と、 (Bi0.8Gd1.1Tb1.1)(Fe4.6Ga0.4)O12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′comp
を有する。これらの組成物は、1.31μｍの波長で約70−
80°/mm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５μ
ｍ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（LPE）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
ンスが企意される。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。
造法に液相エピタキシャル法（LPE）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
ンスが企意される。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。
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 (BixB3-x)(Fe5-zCz)O12であって、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≦ｚ≦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、 (BixTbyRE3-x-y)(Fe5-zGaz)O12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、０
＜ｙ≦２で、ｘ＋ｙ≦３である。しかしながら、本発明
は特定の第１ガーネット材料及び／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。
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 (BixB3-x)(Fe5-zCz)O12であって、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≦ｚ≦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、 (BixTbyRE3-x-y)(Fe5-zGaz)O12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、０
＜ｙ≦２で、ｘ＋ｙ≦３である。しかしながら、本発明
は特定の第１ガーネット材料及び／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、このことが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
ることができる。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。
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、このことが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
ることができる。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 wedge）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。
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 wedge）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°だけ傾いており、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。
に対し方位角45°だけ傾いており、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
には選択エッチング法を用いる）を含む。
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
には選択エッチング法を用いる）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60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、光ファイバ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。
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60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、光ファイバ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、 Tb2O3、Gd2O3、Ga2O3、B2O3、PbOを融解した。融液組成は下
記の成長条件のもとで、 (Bi0.8Tb1.1Gd1.1)(Fe4.6Ga0.4)O12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、 Bi1.2Tb1.8Ga0.4Fe4.6O12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360μｍを有する二面第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E
Rより、高い最小ERを与える磁気光学アイソレータを得
た。
記の成長条件のもとで、 (Bi0.8Tb1.1Gd1.1)(Fe4.6Ga0.4)O12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、 Bi1.2Tb1.8Ga0.4Fe4.6O12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360μｍを有する二面第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E
R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。
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。
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 (Bi0.8Gd1.1Tb1.1)(Fe4.6Ga0.4)O12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
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 (Bi0.8Gd1.1Tb1.1)(Fe4.6Ga0.4)O12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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ビンセント ジェローム フラテロ アメリカ合衆国，07974 ニュージャージ ィ ニュープロビデンス，マグノリア ド ライブ 36 (72)発明者 スティーブン ジョイ リクト アメリカ合衆国，08807 ニュージャージ ィ ブリッジウォーター，キャサリン レ ーン 92 (56)参考文献 特開 昭59−29222（ＪＰ，Ａ)
Claims (10)
- 【請求項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′comp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′comp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。 - 【請求項２】第１の層材料は、−20℃未満の補償温度T
compを有し、Ｔ′compは、０−85℃の範囲にあることを
特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項３】第１の層材料は、 (BixB3-x)(Fe5-zCz)O12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 (A3-xB′x)(Fe5-yC′y)O12の組成を有し、ここで、Ａ
は、Gd、Tb、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、L
a、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。 - 【請求項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、Al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。 - 【請求項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。 - 【請求項６】基板は、CMZ:GGGであり、 第１の層材料は、公称組成 （BixTbyRE3-x-y)(Fe5-zGaz)O12を有し、ここで、RE
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(A3-xBix)(Fe5-yC′y)O12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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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 （BixTb3-x)(Fe5-zGaz)O12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(A3-xBix)(Fe5-yC′y)O12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。
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