JPH085749B2 - 旋光性単結晶およびその製造方法 - Google Patents

旋光性単結晶およびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は施光性単結晶およびその製造方法に関し、一
層詳細には、左施光性を示す単結晶部分と右施光性を示
す単結晶部分とを有する施光性単結晶およびその製造方
法に関する。
［従来の技術］ 近年、物質の施光性を用いた光機能素子が種々製造さ
れている。例えば、ビスマスシリコンオキサイド結晶
（Bi12SiO20）（以下、BSOと略記する）、またはビスマ
スゲルマニウムオキサイド結晶（Bi12GeO20）（以下、B
GOと略記する）は施光性の他、電気光学効果、ファラデ
ー効果を有しており、これらを用いた光応用電圧センサ
および光応用磁界センサが種々提案されている。
例えば、特開昭第57−204023号に開示された従来技術
では、施光性と電気光学効果を有する結晶としてBSOま
たBGOを用い、左施光性を有するBSOまたはBGOと右施光
性を有するBSOまたはBGOとの光の進行方向に沿って配設
することにより、感度向上の効果が得られる光応用電圧
センサを提案している。また、特開昭第58−140716号に
開示された従来技術では、施光性とファラデー効果を有
する結晶としてBSOまたはBGOを用い、同一素子長の左施
光性を有するBSOまたはBGOと右施光性を有するBSOまた
はBGOとを光の進行方向に沿って配設することにより自
然施光性を打ち消し、センサの温度特性を改良する光応
用磁界センサを提案している。
このように施光性結晶の特製を改善するために、光機
能素子に左施光性結晶と右施光性結晶が用いられている
が、従来技術においては左施光性結晶と右施光性結晶と
を別々に製造して使用している。
［発明が解決しようとする課題］ 然しながら、このような電気光学素子およびファラデ
ー素子を作成するためには、左施光性を有する所定サイ
ズのBSOまたはBGOと右施光性を有する所定サイズのBSO
またはBGOを夫々製造しなければならない。従って、そ
の製造のために相当な時間を要すると共に、左施光性と
右施光性との間に結晶特性にばらつきが生じ易く、左施
光性結晶と右施光性結晶を組み合わせた電気光学素子お
よびファラデー素子は、高精度なものが得られないとい
う問題がある。
本発明は左施光性を示す第１の単結晶と右施光性を示
す第２の単結晶とを接合してなる種結晶を用いて結晶引
上げ法により施光性単結晶を育成することにより、左施
光性を有する部分と右施光性を有する部分とを同時に有
し、施光特性、電気光学定数、ファラデー定数等の物理
定数が均一である新規な施光性単結晶を提供すると共
に、左右の施光性を有する施光性単結晶を短時間で製造
し得る製造方法を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明は、自然施光性
を有する単結晶において、同一単結晶内に左施光性を示
す単結晶部分と右施光性を示す単結晶部分とが一体に構
成されることを特徴とする。
また、本発明は、自然施光性を有する単結晶の製造方
法において、左施光性を示す第１の単結晶と右施光性を
示す第２の単結晶とを接合することで種結晶を得、次い
で、前記各種結晶と同一組成からなる溶融液中より接合
された当該種結晶を引き上げ、同一単結晶内に左施光性
を示す単結晶部分と右施光性を示す単結晶部分とからな
る単結晶を育成することを特徴とする。
［作用］ 上記のようにして構成される単結晶に対し直線偏光光
を通過させた場合、左施光性を示す単結晶部分と右施光
性を示す単結晶部分とによって自然施光性および温度依
存性が正確に打ち消される。また、左施光性単結晶と右
施光性単結晶とから結晶引上げ法を用いて育成すること
で電気光学定数、ファラデー定数が均一な素子が得られ
る。さらに、左施光性結晶と右施光性結晶の境界面で光
が散乱せず、従って、光量は減衰しない効果がある。
［実施例］ 次に、本発明に係る施光性単結晶およびその製造方法
について好適な一実施例を挙げ、添付の図面を参照しな
がら以下詳細に説明する。
第１図において、参照符号10は本実施例に係る施光性
単結晶の製造装置を示す。この製造装置10は二重構造の
耐火物12a、12bによって囲繞される白金製のるつぼ14を
有し、このるつぼ14内には施光性単結晶の素材であるBS
O焼結体15が収容される。また、耐火物12aの外周部には
絶縁体からなる断熱材16を介して高周波コイル18が巻装
される。
一方、るつぼ14の上部開口部には上方向に指向して内
部空間が徐々に狭小となる円錐状を呈する白金製のアフ
ターヒータ20が配設される。このアフターヒータ20の外
周部は耐火物22によって囲繞される。前記アフターヒー
タ20の上端部には開口部23が画成され、この開口部23よ
りるつぼ14に指向して引上げ軸24が挿入される。
なお、引上げ軸24の下端部には、第２図または第３図
に示すように、左施光性を示す第１の単結晶である左施
光性BSO単結晶26と、右施光性を示す第２の単結晶であ
る右施光性BSO単結晶28とを接合してなる種結晶30また
は32が装着される。
本実施例に係る単結晶の製造装置10は基本的には以上
のように構成されるものであり、次に、この製造装置10
を用いた施光性単結晶の製造方法およびそれによって得
られる施光性単結晶について説明する。
先ず、左施光性BSO単結晶26と右施光性BSO単結晶28と
を接合することで種結晶30または32を形成する（第２
図、第３図参照）。この場合、第２図は左施光性BSO単
結晶26の（110）面と右施光性BSO単結晶28の（110）面
とを接合して得られる種結晶30を示す。また、第３図は
左施光性BSO単結晶26の（100）面と右施光性BSO単結晶2
8の（100）面として接合して得られる種結晶32を示す。
なお、これらの種結晶30または32を構成する左施光性BS
O単結晶26と右施光性BSO単結晶28との断面積比は の範囲にあることが望ましい。
一方、白金製のるつぼ14内には粉末状としたBSO焼結
体15を収容し、これを耐火物12a、12bおよび断熱材16を
介して高周波コイル18により所定温度まで加熱する。こ
の場合、BSO焼結体15はるつぼ14内において溶融状態と
なる。
次に、第２図または第３図に示す種結晶30または32を
引上げ軸24の下端部に接合面が引上げ軸24の軸線方向と
平行となるようにして装着し、白金製のアウターヒータ
20の開口部23を介してるつぼ14内に挿入する。
次いで、BSO焼結体15の溶融液を所定温度に保持した
状態で種結晶30または32を矢印方向に回転させながら上
方向に徐々に引き上げていく。なお、白金製のアフター
ヒータ20は種結晶30または32の周縁部における温度調整
を行う。
以上のようにして、種結晶30または32の下端部には左
施光性および右施光性を有するBSO単結晶34のインゴッ
トが育成される（第４図参照）。この場合、前記BSO単
結晶34は左施光性を示す単結晶部分36aと右施光性を示
す単結晶部分36bとから一体に構成される。そこで、こ
のBSO単結晶34から単結晶部分36a、36bが所望の割合で
配合される部分を切り出すことにより磁界に対する施光
特性の優れたファラデー素子38を得ることが出来る。な
お、単結晶部分36aと単結晶部分36bとの断面積比は の範囲にあることが望ましい。
第５図はこのようにして得られたファラデー素子38を
用いた光磁界センサ40の構成説明図である。すなわち、
光源42より射出されら光ビーム44は偏光子46によって直
線偏光光とされた後、ファラデー素子38に入射する。次
いで、ファラデー素子38を通過した前記光ビーム44は検
光子48を介して光検出器50に導かれる。そこで、この光
磁界センサ40を磁界中においた場合、偏光子46を通過し
た光ビーム44の直線偏光光はファラデー素子38によって
当該磁界の強さに比例して偏光面が回転し、検光子48を
介して光検出器50に導かれることになる。この場合、光
検出器50による出力によって磁界の強さを測定すること
が出来る。なお、ファラデー素子38は施光方向が反対で
施光特性の等しい単結晶部分36a、36bより構成されてい
るため、自然施光の影響および温度依存性が相殺され、
磁界の強さを高精度に測定することが出来る。
実施例１ 外径150mm、高さ150mmの白金製のるつぼ14にBSO焼結
体15を14kg入れ、高周波コイル18を用いて前記BSO焼結
体15を融液化し、融液温度を900℃に調整した。そし
て、この溶融液中に長手方向が〈100〉方向で左施光性B
SO単結晶26の（110）面と右施光性BSO単結晶28の（11
0）面とを接合した種結晶30を浸漬し、結晶引上げ法を
用いて回転速度8rpm、引上げ速度1mm/Hの条件で引上げ
軸24を引き上げることにより直径60mm、長さ100mmのBSO
単結晶34が育成された。
このBSO単結晶34を引上げ方向と垂直に（100）面で切
断研磨後、直交ニコル間に配置して観察したところ、左
施光性を示す単結晶部分36aと右施光性を示す単結晶部
分36bとの断面積比が であり、また、単結晶部分36a、36bの境界面は（110）
面であった。さらにＸ線により結晶方位を測定したとこ
ろ、単結晶部分36aと単結晶部分36bとの結晶方位のずれ
は0.1゜以内であった。
実施例２ 外径150mm、高さ150mmの白金製のるつぼ14にBSO焼結
体15を14kg入れ、高周波コイル18を用いて前記BSO焼結
体15を融液化し、融液温度を900℃に調整した。そし
て、この溶融液中に長手方向が〈100〉方向で左施光性B
SO単結晶26の（100）面と右施光性BSO単結晶28の（10
0）面とを接合した種結晶32を浸漬し、結晶引上げ法を
用いて回転速度8rpm、引上げ速度1mm/Hの条件で引上げ
軸24を引き上げることにより直径60mm、長さ100mmのBSO
単結晶34が育成された。
このBSO単結晶34を引上げ方向と垂直に（100）面で切
断研磨後、直交ニコル間に配置して観察したところ、左
施光性を示す単結晶部分36aと右施光性を示す単結晶部
分36bとの断面積比が であった。また、単結晶部分36a、36bの境界面は（10
0）面であった。さらにＸ線により結晶方位を測定した
ところ、単結晶部分36aと単結晶部分36bとの結晶方位の
ずれは0.1゜以内であった。
なお、上述した実施例では、施光性単結晶の素材とし
てBSOを用いた例を示したが、BSO以外にもBGO、あるい
はTeO2、Pb5Ge3O11の単結晶等を用いることも可能であ
る。
［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、左施光性を示す単結
晶部分と右施光性を示す単結晶部分とを有する単結晶で
施光性単結晶を構成することにより、結晶の施光特性が
均一となり、例えば、ファラデー素子として好適な施光
性単結晶を得ることが出来る。
また、前記施光性単結晶は左施光性を示す第１の単結
晶と右施光性を示す第２の単結晶とを接合してなる種結
晶をもとに結晶引上げ法を用いることで、左施光性を有
する結晶と右施光性を有する単結晶を短時間で、しかも
施光特性および電気光学定数、ファラデー定数等、物性
が均一な結晶を容易に得ること出来る。
以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明した
が、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、そ
の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計
の変更が可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例に係る施光性単結晶の製造装
置の構成説明図、 第2a図およびｂは本発明の一実施例である施光性単結晶
を得るための種結晶の斜視図および端面図、 第３図ａおよびｂは第２図に示す種結晶の他の実施例を
示す斜視図および端面図、 第４図は本発明方法の一実施例によって得られた施光性
単結晶の斜視説明図、 第５図は本発明の一実施例である施光性単結晶により得
られたファラデー素子を用いた光磁界センサの説明図で
ある。 10……製造装置、14……るつぼ 15……BSO焼結体、18……高周波コイル 24……引上げ軸 26……左施光性BSO単結晶 28……右施光性BSO単結晶 30、32……種結晶、34……BSO単結晶 36a……左施光性を示す単結晶部分 36b……右施光性を示す単結晶部分 38……ファラデー素子、40……光磁界センサ 42……光源、44……光ビーム 46……偏光子、48……検光子 50……光検出器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】自然施光性を有する単結晶において、同一
    単結晶内に左施光性を示す単結晶部分と右施光性を示す
    単結晶部分とが一体に構成されることを特徴とする施光
    性単結晶。
  2. 【請求項２】請求項１記載の単結晶において、単結晶は
    左施光性を示す単結晶部分と右施光性を示す単結晶部分
    との断面積比が であることを特徴とする施光性単結晶。
  3. 【請求項３】自然施光性を有する単結晶の製造方法にお
    いて、左施光性を示す第１の単結晶と右施光性を示す第
    ２の単結晶とを接合することで種結晶を得、次いで、前
    記各種結晶と同一組成からなる溶融液中より接合された
    当該種結晶を引き上げ、同一単結晶内に左施光性を示す
    単結晶部分と右施光性を示す単結晶部分とからなる単結
    晶を育成することを特徴とする施光性単結晶の製造方
    法。
  4. 【請求項４】請求項３記載の方法において、種結晶は第
    １単結晶と第２単結晶との断面積比が であることを特徴とする施光性単結晶の製造方法。
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