JPH09202697A - Ｂｉ置換型ガーネットの製造方法 - Google Patents
Ｂｉ置換型ガーネットの製造方法Info
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- JPH09202697A JPH09202697A JP791496A JP791496A JPH09202697A JP H09202697 A JPH09202697 A JP H09202697A JP 791496 A JP791496 A JP 791496A JP 791496 A JP791496 A JP 791496A JP H09202697 A JPH09202697 A JP H09202697A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＬＰＥ法によってＢｉ2 Ｏ3 成分を多量に含
有する溶液からＢｉ2 Ｏ3 を主成分とするＢｉ置換型ガ
ーネットを析出させる方法において，材料特性に大きく
影響する組成のバラツキを抑制し挿入損失を低減するＢ
ｉ置換型ガーネットの製造方法を提供すること。 【解決手段】 ガーネット基板上に，液相成長法により
ＧｄＢｉ系ガーネット単結晶またはＴｂＢｉ系ガーネッ
ト単結晶からなるＢｉ置換型ガーネットを育成して光学
用ガーネット材料を製造する方法において，前記Ｂｉ置
換型ガーネットを育成後，熱処理によりＢｉ2 Ｏ3 組成
値を０．０５〜１．２５ｗｔ％減少させる。
有する溶液からＢｉ2 Ｏ3 を主成分とするＢｉ置換型ガ
ーネットを析出させる方法において，材料特性に大きく
影響する組成のバラツキを抑制し挿入損失を低減するＢ
ｉ置換型ガーネットの製造方法を提供すること。 【解決手段】 ガーネット基板上に，液相成長法により
ＧｄＢｉ系ガーネット単結晶またはＴｂＢｉ系ガーネッ
ト単結晶からなるＢｉ置換型ガーネットを育成して光学
用ガーネット材料を製造する方法において，前記Ｂｉ置
換型ガーネットを育成後，熱処理によりＢｉ2 Ｏ3 組成
値を０．０５〜１．２５ｗｔ％減少させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，ファラデー効果を
有する光学用ガーネット材料の中でも，特にビスマス
（Ｂｉ）置換型ガーネットの製造方法に関し，液相成長
法（ＬＰＥ法）にて育成したＧｄＢｉ系ガーネット及び
ＴｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜の製造方法の改良に関
する。
有する光学用ガーネット材料の中でも，特にビスマス
（Ｂｉ）置換型ガーネットの製造方法に関し，液相成長
法（ＬＰＥ法）にて育成したＧｄＢｉ系ガーネット及び
ＴｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜の製造方法の改良に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来，光通信において，ファラデー回転
を応用したデバイスが開発，実用化されている。また，
光通信の中でも半導体レーザを使用した光通信におい
て，光ファイバーケーブルやコネクタなどからの反射光
が半導体レーザ等に戻ると発信が不安定となる。この不
安定性を防止するために，光アイソレータが使用されて
いる。
を応用したデバイスが開発，実用化されている。また，
光通信の中でも半導体レーザを使用した光通信におい
て，光ファイバーケーブルやコネクタなどからの反射光
が半導体レーザ等に戻ると発信が不安定となる。この不
安定性を防止するために，光アイソレータが使用されて
いる。
【０００３】大きなファラデー回転を持つＢｉ置換型希
土類鉄ガーネットは，ＬＰＥ法，フラックス法等で育成
され，近赤外領域での光アイソレータに使用されてい
る。特にＬＰＥ法で育成されるガーネット厚膜は，生産
性に優れているので，低価格で光アイソレータ材料の供
給を可能としている。
土類鉄ガーネットは，ＬＰＥ法，フラックス法等で育成
され，近赤外領域での光アイソレータに使用されてい
る。特にＬＰＥ法で育成されるガーネット厚膜は，生産
性に優れているので，低価格で光アイソレータ材料の供
給を可能としている。
【０００４】ところで，光アイソレータは，順方向の光
に対してはより高い透過率を示し，逆方向の光に対して
はより低い透過率を示すことが望ましい。したがって，
それに使用されるガーネット材料は，ファラデー回転係
数が約１０００ｄｅｇ／ｃｍ2 以上と大きく，光透過率
の高い，即ち，光吸収損失が０．３ｄＢ以下であること
が要求される。このような光アイソレータ材料に用いら
れるＢｉ置換型ガーネット液相成長法は次のようにして
行われている。
に対してはより高い透過率を示し，逆方向の光に対して
はより低い透過率を示すことが望ましい。したがって，
それに使用されるガーネット材料は，ファラデー回転係
数が約１０００ｄｅｇ／ｃｍ2 以上と大きく，光透過率
の高い，即ち，光吸収損失が０．３ｄＢ以下であること
が要求される。このような光アイソレータ材料に用いら
れるＢｉ置換型ガーネット液相成長法は次のようにして
行われている。
【０００５】白金るつぼの中に，ＰｂＯ，Ｂｉ2 Ｏ3 ，
Ｂ2 Ｏ3 をフラックス成分とし，ガーネット育成成分
（Ｇｄ2 Ｏ3 ，Ｔｂ2 Ｏ3 ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，
Ｇａ2Ｏ3 等）を約１０００℃にて溶解して成長用溶液
を作製した後，降温して過飽和状態とする。その溶液中
に，ガーネット基板を浸漬し，長時間回転させながら，
Ｂｉ置換型ガーネット結晶厚膜を育成する。Ｂｉ置換型
ガーネットの中でも，ＧｄＢｉ系ガーネット，ＴｂＢｉ
系ガーネットは印加磁界が約１０００Ｏｅ以下と小さ
く，小型の永久磁石を印加磁場用として利用できる特徴
がある。
Ｂ2 Ｏ3 をフラックス成分とし，ガーネット育成成分
（Ｇｄ2 Ｏ3 ，Ｔｂ2 Ｏ3 ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，
Ｇａ2Ｏ3 等）を約１０００℃にて溶解して成長用溶液
を作製した後，降温して過飽和状態とする。その溶液中
に，ガーネット基板を浸漬し，長時間回転させながら，
Ｂｉ置換型ガーネット結晶厚膜を育成する。Ｂｉ置換型
ガーネットの中でも，ＧｄＢｉ系ガーネット，ＴｂＢｉ
系ガーネットは印加磁界が約１０００Ｏｅ以下と小さ
く，小型の永久磁石を印加磁場用として利用できる特徴
がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】光アイソレータに使用
されるＢｉ置換型ガーネットは，低い挿入損失であるこ
とが必須となり，一般には，０．３ｄＢ以下が必要とさ
れる。更に，高性能な光アイソレータには，挿入損失が
０．１ｄＢ以下のガーネット材料が要求される方向にあ
る。
されるＢｉ置換型ガーネットは，低い挿入損失であるこ
とが必須となり，一般には，０．３ｄＢ以下が必要とさ
れる。更に，高性能な光アイソレータには，挿入損失が
０．１ｄＢ以下のガーネット材料が要求される方向にあ
る。
【０００７】また，ＬＰＥ法によってＢｉ置換型ガーネ
ットを工業的に安価に安定して製造できるようになり，
光学用アイソレータ材料として使用されるに至ってい
る。
ットを工業的に安価に安定して製造できるようになり，
光学用アイソレータ材料として使用されるに至ってい
る。
【０００８】ところで，前述したＬＰＥ法は溶液中の過
飽和成分により，Ｂｉ置換型ガーネットを析出育成する
ものであり，過飽和成分の濃度管理が極めて重要とな
り，溶液の温度や流動状態によって育成ガーネットの組
成が変化し，材料特性も変化することになる。このＬＰ
Ｅ法の現状は，溶液の温度制御や基板の回転数制御等を
実施することにより，結晶育成状態を管理している。
飽和成分により，Ｂｉ置換型ガーネットを析出育成する
ものであり，過飽和成分の濃度管理が極めて重要とな
り，溶液の温度や流動状態によって育成ガーネットの組
成が変化し，材料特性も変化することになる。このＬＰ
Ｅ法の現状は，溶液の温度制御や基板の回転数制御等を
実施することにより，結晶育成状態を管理している。
【０００９】しかしながら，析出するガーネット組成を
十分に制御できる状態には至っていない。したがって，
特性のバラツキを生じ，光の透過率が小さくなったり，
バラツキが生じ，挿入損失を増大させることになる。
十分に制御できる状態には至っていない。したがって，
特性のバラツキを生じ，光の透過率が小さくなったり，
バラツキが生じ，挿入損失を増大させることになる。
【００１０】そこで，本発明の技術的課題は，ＬＰＥ法
によってＢｉ2 Ｏ3 成分を多量に含有する溶液からＢｉ
2 Ｏ3 を主成分とするＢｉ置換型ガーネットを析出させ
る方法において，材料特性に大きく影響する組成のバラ
ツキを抑制し挿入損失を低減するＢｉ置換型ガーネット
の製造方法を提供することにある。
によってＢｉ2 Ｏ3 成分を多量に含有する溶液からＢｉ
2 Ｏ3 を主成分とするＢｉ置換型ガーネットを析出させ
る方法において，材料特性に大きく影響する組成のバラ
ツキを抑制し挿入損失を低減するＢｉ置換型ガーネット
の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば，ガーネ
ット基板上に，液相成長法によりＧｄＢｉ系ガーネット
単結晶またはＴｂＢｉ系ガーネット単結晶からなるＢｉ
置換型ガーネットを育成して光学用ガーネット材料を製
造する方法において，前記Ｂｉ置換型ガーネットを育成
後，熱処理によりＢｉ2 Ｏ3 組成値を０．０５〜１．２
５ｗｔ％減少させることを特徴とするＢｉ置換型ガーネ
ットの製造方法が得られる。
ット基板上に，液相成長法によりＧｄＢｉ系ガーネット
単結晶またはＴｂＢｉ系ガーネット単結晶からなるＢｉ
置換型ガーネットを育成して光学用ガーネット材料を製
造する方法において，前記Ｂｉ置換型ガーネットを育成
後，熱処理によりＢｉ2 Ｏ3 組成値を０．０５〜１．２
５ｗｔ％減少させることを特徴とするＢｉ置換型ガーネ
ットの製造方法が得られる。
【００１２】ここで，本発明において，Ｂｉ置換型ガー
ネット材料に含有している局部的なＢｉ2 Ｏ3 過剰成分
を熱処理することにより除去し，熱的に平衡状態に組成
を近づけ，均質化を進行させ，同時に結晶格子の規則性
を向上させることにより，ガーネット材の挿入損失の低
減を実現するものである。本発明において，この熱処理
によるＢｉ2 Ｏ3 組成値の減少量０．０５〜１．２５ｗ
ｔ％の範囲と限定したのは，０．０５ｗｔ％以上で，挿
入損失の低減が顕著となり，１．２５ｗｔ％以上では，
挿入損失の増大が顕著となるからである。
ネット材料に含有している局部的なＢｉ2 Ｏ3 過剰成分
を熱処理することにより除去し，熱的に平衡状態に組成
を近づけ，均質化を進行させ，同時に結晶格子の規則性
を向上させることにより，ガーネット材の挿入損失の低
減を実現するものである。本発明において，この熱処理
によるＢｉ2 Ｏ3 組成値の減少量０．０５〜１．２５ｗ
ｔ％の範囲と限定したのは，０．０５ｗｔ％以上で，挿
入損失の低減が顕著となり，１．２５ｗｔ％以上では，
挿入損失の増大が顕著となるからである。
【００１３】また，本発明によれば，前記Ｂｉ置換型ガ
ーネットの製造方法において，前記熱処理温度が，１０
３０〜１１９０℃の範囲にあることを特徴とするＢｉ置
換型ガーネットの製造方法が得られる。
ーネットの製造方法において，前記熱処理温度が，１０
３０〜１１９０℃の範囲にあることを特徴とするＢｉ置
換型ガーネットの製造方法が得られる。
【００１４】ここで，本発明において，熱処理は，Ｂｉ
2 Ｏ3 の減少量と組成の均質化，結晶格子の規則性向上
させる。本発明において，この熱処理温度を１０３０〜
１１９０℃の範囲と限定したのは，１０３０℃以上で，
挿入損失の低減が顕著になると判断できるからであり，
また，１１９０℃以上で，挿入損失の増大が顕著になる
と判断できるからである。
2 Ｏ3 の減少量と組成の均質化，結晶格子の規則性向上
させる。本発明において，この熱処理温度を１０３０〜
１１９０℃の範囲と限定したのは，１０３０℃以上で，
挿入損失の低減が顕著になると判断できるからであり，
また，１１９０℃以上で，挿入損失の増大が顕著になる
と判断できるからである。
【００１５】また，本発明によれば，前記した内のいず
れかのＢｉ置換型ガーネットの製造方法において，前記
熱処理における保持時間が０．５〜４０時間の範囲内に
あることを特徴とするＢｉ置換型ガーネットの製造方法
が得られる。
れかのＢｉ置換型ガーネットの製造方法において，前記
熱処理における保持時間が０．５〜４０時間の範囲内に
あることを特徴とするＢｉ置換型ガーネットの製造方法
が得られる。
【００１６】ここで，本発明において，熱処理における
保持時間は，Ｂｉ2 Ｏ3 の減少量にも寄与するが，主に
組成の均質化，結晶格子規則性向上させる。本発明にお
いて，熱処理温度の保持時間０．５〜４０時間の範囲内
であると限定した理由は，０．５時間以上で，挿入損失
の低減が顕著になるからであり，４０時間以上は，長時
間となり，工業的に不利益となるからである。
保持時間は，Ｂｉ2 Ｏ3 の減少量にも寄与するが，主に
組成の均質化，結晶格子規則性向上させる。本発明にお
いて，熱処理温度の保持時間０．５〜４０時間の範囲内
であると限定した理由は，０．５時間以上で，挿入損失
の低減が顕著になるからであり，４０時間以上は，長時
間となり，工業的に不利益となるからである。
【００１７】また，本発明によれば，前記した内のいず
れかのＢｉ置換型ガーネットの製造方法において，前記
熱処理における雰囲気の酸素濃度が２〜１００％の範囲
にあることを特徴とするＢｉ置換型ガーネットの製造方
法が得られる。
れかのＢｉ置換型ガーネットの製造方法において，前記
熱処理における雰囲気の酸素濃度が２〜１００％の範囲
にあることを特徴とするＢｉ置換型ガーネットの製造方
法が得られる。
【００１８】ここで，本発明において，熱処理雰囲気は
主に酸素の空格子に関係し，主に結晶格子の規則性向上
させるのに効果がある。本発明において，熱処理雰囲気
の酸素濃度２〜１００％の範囲内と限定したのは，２％
以上で挿入損失の低減が顕著となるからである。
主に酸素の空格子に関係し，主に結晶格子の規則性向上
させるのに効果がある。本発明において，熱処理雰囲気
の酸素濃度２〜１００％の範囲内と限定したのは，２％
以上で挿入損失の低減が顕著となるからである。
【００１９】したがって，本発明においては，光アイソ
レータ等に使用されるＢｉ置換型ガーネットの挿入損失
の低減が，容易に実現できる。
レータ等に使用されるＢｉ置換型ガーネットの挿入損失
の低減が，容易に実現できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下，本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００２１】（第１の実施の形態）高純度（９９．９％
以上）の酸化ガドリニウム（Ｇｄ2 Ｏ3 ），酸化第２鉄
（Ｆｅ2 Ｏ3 ），酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ），酸
化ガリウム（Ｇａ2 Ｏ3 ），酸化ビスマス（Ｂｉ
2 Ｏ3 ），酸化鉛（ＰｂＯ）及び酸化ホウ素（Ｂ
2 Ｏ3 ）の粉末を原料として使用し，フラックスとして
ＰｂＯ−Ｂｉ2 Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 系を使用して，ＬＰＥ法
により（ＧｄＢｉ）3 （ＦｅＧａＡｌ）5 Ｏ12系ガーネ
ットを育成した。この時使用した基板はＮｄ3 Ｇａ5 Ｏ
12単結晶であり，格子定数は１２，５０９Å，基板の方
位は＜１１１＞である。また結晶育成は約７５０℃の融
液中で，上記基板を回転して行ない，厚さ約５００μｍ
のＧｄ2.1 Ｂｉ0.9Ｆｅ4.6 Ｇａ0.2 Ａｌ0.2 Ｏ12なる
組成を有するＧｄＢｉ系ガーネット厚膜単結晶を得た。
以上）の酸化ガドリニウム（Ｇｄ2 Ｏ3 ），酸化第２鉄
（Ｆｅ2 Ｏ3 ），酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ），酸
化ガリウム（Ｇａ2 Ｏ3 ），酸化ビスマス（Ｂｉ
2 Ｏ3 ），酸化鉛（ＰｂＯ）及び酸化ホウ素（Ｂ
2 Ｏ3 ）の粉末を原料として使用し，フラックスとして
ＰｂＯ−Ｂｉ2 Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 系を使用して，ＬＰＥ法
により（ＧｄＢｉ）3 （ＦｅＧａＡｌ）5 Ｏ12系ガーネ
ットを育成した。この時使用した基板はＮｄ3 Ｇａ5 Ｏ
12単結晶であり，格子定数は１２，５０９Å，基板の方
位は＜１１１＞である。また結晶育成は約７５０℃の融
液中で，上記基板を回転して行ない，厚さ約５００μｍ
のＧｄ2.1 Ｂｉ0.9Ｆｅ4.6 Ｇａ0.2 Ａｌ0.2 Ｏ12なる
組成を有するＧｄＢｉ系ガーネット厚膜単結晶を得た。
【００２２】次に，この試料の基板を除去した後，大気
中，１０５０〜１１５０℃で０〜１００時間保持した。
次に，これらＧｄＢｉ系ガーネット試料の両面を研磨
し，厚さ約３５０μｍの試料板とした。
中，１０５０〜１１５０℃で０〜１００時間保持した。
次に，これらＧｄＢｉ系ガーネット試料の両面を研磨
し，厚さ約３５０μｍの試料板とした。
【００２３】次に，これら試料板の両面について５点ず
つＥＰＭＡ分析を行ない計１０点の平均値をＢｉ2 Ｏ3
組成値とした。
つＥＰＭＡ分析を行ない計１０点の平均値をＢｉ2 Ｏ3
組成値とした。
【００２４】次に，これら試料板にＳｉＯ2 膜による無
反射被覆処理を行なった後，約１ＫＯｅの磁界を印加
し，波長１．３μｍにおける挿入損失を測定した。
反射被覆処理を行なった後，約１ＫＯｅの磁界を印加
し，波長１．３μｍにおける挿入損失を測定した。
【００２５】図１はガーネット厚膜結晶のＢｉ2 Ｏ3 組
成減少値と挿入損失の関係を示す図である。ここで，ガ
ーネット厚膜結晶のＢｉ2 Ｏ3 組成減少値とは，非熱処
理試料に対し，熱処理により変動したＢｉ2 Ｏ3 組成値
を表している。図１からわかるように，Ｂｉ2 Ｏ3 の組
成減少量が０．０５ｗｔ％以上では挿入損失が顕著に低
下し，一方１．２５ｗｔ％以上では挿入損失が顕著に増
大している。したがって，ＧｄＢｉ系ガーネット厚膜に
おいては，そのＢｉ2 Ｏ3 組成減少値が０．０５〜１．
２５ｗｔ％となる様に熱処理することにより，挿入損失
は著しく改善されることが分かる。
成減少値と挿入損失の関係を示す図である。ここで，ガ
ーネット厚膜結晶のＢｉ2 Ｏ3 組成減少値とは，非熱処
理試料に対し，熱処理により変動したＢｉ2 Ｏ3 組成値
を表している。図１からわかるように，Ｂｉ2 Ｏ3 の組
成減少量が０．０５ｗｔ％以上では挿入損失が顕著に低
下し，一方１．２５ｗｔ％以上では挿入損失が顕著に増
大している。したがって，ＧｄＢｉ系ガーネット厚膜に
おいては，そのＢｉ2 Ｏ3 組成減少値が０．０５〜１．
２５ｗｔ％となる様に熱処理することにより，挿入損失
は著しく改善されることが分かる。
【００２６】（第２の実施の形態）第１の実施の形態と
同様にして，ＧｄＢｉ系ガーネット厚膜単結晶を育成，
基板除去後，１０００〜１２００℃で１０時間熱処理，
研磨して試料を得た後，ＥＰＭＡ分析によりＧｄＢｉ系
ガーネットのＢｉ2 Ｏ3 組成を測定し，熱処理によるＢ
ｉ2 Ｏ3 組成減少値を求めた。
同様にして，ＧｄＢｉ系ガーネット厚膜単結晶を育成，
基板除去後，１０００〜１２００℃で１０時間熱処理，
研磨して試料を得た後，ＥＰＭＡ分析によりＧｄＢｉ系
ガーネットのＢｉ2 Ｏ3 組成を測定し，熱処理によるＢ
ｉ2 Ｏ3 組成減少値を求めた。
【００２７】図２は熱処理温度とＧｄＢｉ系ガーネット
のＢｉ2 Ｏ3 組成減少値を示す図である。熱処理温度が
１０３０℃以上でＢｉ2 Ｏ3 組成減少値が０．０５ｗｔ
％以上となり，１１９０℃以下で１．２５ｗｔ％以下と
なる。したがって，実施例１の結果と合わせて判断する
と，挿入損失が顕著に減少する熱処理温度は１０３０〜
１１９０℃となり，この温度範囲が有用となる。
のＢｉ2 Ｏ3 組成減少値を示す図である。熱処理温度が
１０３０℃以上でＢｉ2 Ｏ3 組成減少値が０．０５ｗｔ
％以上となり，１１９０℃以下で１．２５ｗｔ％以下と
なる。したがって，実施例１の結果と合わせて判断する
と，挿入損失が顕著に減少する熱処理温度は１０３０〜
１１９０℃となり，この温度範囲が有用となる。
【００２８】（第３の実施の形態）第１の実施の形態と
同様にして，ＧｄＢｉ系ガーネット厚膜単結晶を育成，
基板除去後，１１００℃で０〜４０時間熱処理，研磨し
た後，無反射被覆処理をした後，波長１．３μｍにおけ
る各試料の挿入損失を測定した。
同様にして，ＧｄＢｉ系ガーネット厚膜単結晶を育成，
基板除去後，１１００℃で０〜４０時間熱処理，研磨し
た後，無反射被覆処理をした後，波長１．３μｍにおけ
る各試料の挿入損失を測定した。
【００２９】図３は１１００℃における熱処理の保持温
度と挿入損失の関係を示す図である。保持時間が０．５
時間以上で，挿入損失の著しい減少が認められる。工業
上は，１１００℃で４０時間保持とすると，１回の熱処
理に約２日を要することになり，それ以上の長時間保持
は特策とはいえない。したがって，保持時間は０．５〜
４０時間が工業上有用な範囲とした。
度と挿入損失の関係を示す図である。保持時間が０．５
時間以上で，挿入損失の著しい減少が認められる。工業
上は，１１００℃で４０時間保持とすると，１回の熱処
理に約２日を要することになり，それ以上の長時間保持
は特策とはいえない。したがって，保持時間は０．５〜
４０時間が工業上有用な範囲とした。
【００３０】（第４の実施の形態）第１の実施の形態と
同様にして，ＧｄＢｉ系ガーネット厚膜単結晶を育成，
基板除去後，窒素中雰囲気，酸素混入雰囲気，酸素中雰
囲気にて，１１００℃で１０時間熱処理した後，研磨，
無反射被覆処理をした後，１．３μｍにおける各試料の
挿入損失を測定した。
同様にして，ＧｄＢｉ系ガーネット厚膜単結晶を育成，
基板除去後，窒素中雰囲気，酸素混入雰囲気，酸素中雰
囲気にて，１１００℃で１０時間熱処理した後，研磨，
無反射被覆処理をした後，１．３μｍにおける各試料の
挿入損失を測定した。
【００３１】図４は１１００℃における熱処理雰囲気の
酸素濃度と挿入損失の関係を示す図である。酸素濃度を
２％以上とすることで，挿入損失が著しく低減する。し
たがって，熱処理雰囲気の酸素濃度は２〜１００％が有
用となる。
酸素濃度と挿入損失の関係を示す図である。酸素濃度を
２％以上とすることで，挿入損失が著しく低減する。し
たがって，熱処理雰囲気の酸素濃度は２〜１００％が有
用となる。
【００３２】（第５の実施の形態）高純度（９９．９％
以上）の酸化テルビニウム（Ｔｂ2 Ｏ3 ），酸化ガドリ
ニウム（Ｇｄ2 Ｏ3 ），酸化第２鉄（Ｆｅ2 Ｏ3 ），酸
化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ），酸化ビスマス（Ｂｉ2
Ｏ3 ），酸化鉛（ＰｂＯ）及び酸化ホウ素（Ｂ2 Ｏ3 ）
の粉末を原料として使用し，（ＧｄＣａ）3 （ＧａＭｇ
Ｚｒ）5 Ｏ15基板（格子定数１２，４９０Å，基板方位
＜１１１＞）上に，第１の実施の形態と同様にして，Ｔ
ｂ2.1 Ｂｉ0.9 Ｆｅ5 Ｏ12なる組成のＴｂＢｉ系ガーネ
ット厚膜（約５００μｍ厚）と，Ｔｂ2.0 Ｇｄ0.1 Ｂｉ
0.9 Ｆｅ4.6 Ｇａ0.2 Ａｌ0.2 Ｏ12なる組成のＴｂＢｉ
ガーネット厚膜（約４５０μｍ厚）を，第１の実施の形
態と同様にして，ＬＰＥ法にて作製した。
以上）の酸化テルビニウム（Ｔｂ2 Ｏ3 ），酸化ガドリ
ニウム（Ｇｄ2 Ｏ3 ），酸化第２鉄（Ｆｅ2 Ｏ3 ），酸
化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ），酸化ビスマス（Ｂｉ2
Ｏ3 ），酸化鉛（ＰｂＯ）及び酸化ホウ素（Ｂ2 Ｏ3 ）
の粉末を原料として使用し，（ＧｄＣａ）3 （ＧａＭｇ
Ｚｒ）5 Ｏ15基板（格子定数１２，４９０Å，基板方位
＜１１１＞）上に，第１の実施の形態と同様にして，Ｔ
ｂ2.1 Ｂｉ0.9 Ｆｅ5 Ｏ12なる組成のＴｂＢｉ系ガーネ
ット厚膜（約５００μｍ厚）と，Ｔｂ2.0 Ｇｄ0.1 Ｂｉ
0.9 Ｆｅ4.6 Ｇａ0.2 Ａｌ0.2 Ｏ12なる組成のＴｂＢｉ
ガーネット厚膜（約４５０μｍ厚）を，第１の実施の形
態と同様にして，ＬＰＥ法にて作製した。
【００３３】次に，第１の実施の形態と同様にして基板
除去後，空気中１１００℃で５時間熱処理した後，研
磨，無反射被覆処理した後，波長１．３μｍにおける各
試料の挿入損失を測定した。その結果を下記表１に示
す。
除去後，空気中１１００℃で５時間熱処理した後，研
磨，無反射被覆処理した後，波長１．３μｍにおける各
試料の挿入損失を測定した。その結果を下記表１に示
す。
【００３４】
【表１】
【００３５】尚，熱処理によるＢｉ2 Ｏ3 組成減少値は
０．１５〜０．２ｗｔ％の範囲であった。熱処理によ
り，挿入損失が著しく低減し，熱処理はＴｂＢｉガーネ
ットにおいても，ＧａＢｉ系ガーネットと同様に有用で
あることがわかる。
０．１５〜０．２ｗｔ％の範囲であった。熱処理によ
り，挿入損失が著しく低減し，熱処理はＴｂＢｉガーネ
ットにおいても，ＧａＢｉ系ガーネットと同様に有用で
あることがわかる。
【００３６】また，本発明は上記実施の形態の組成，波
長にとどまるものではなく，ＬＰＥ法で作製されたＧｄ
Ｂｉ系ガーネット，ＴｂＢｉ系ガーネットに適用するこ
とができる。測定波長がガーネットの吸収スペクトルに
対応していない。
長にとどまるものではなく，ＬＰＥ法で作製されたＧｄ
Ｂｉ系ガーネット，ＴｂＢｉ系ガーネットに適用するこ
とができる。測定波長がガーネットの吸収スペクトルに
対応していない。
【００３７】上記実施の形態に示したガーネットのその
他の特性は，波長１．３μｍにおけるファラデー回転係
数は約１３００ｄｅｇ／ｃｍ以上であり，飽和磁化は，
ＧｄＢｉ系ガーネットが約２００Ｇ，ＴｂＢｉ系ガーネ
ットが約６００〜８００Ｇであり，ファラデー回転素子
例えば光アイソレータ用としては実用できる特性を示し
ている。
他の特性は，波長１．３μｍにおけるファラデー回転係
数は約１３００ｄｅｇ／ｃｍ以上であり，飽和磁化は，
ＧｄＢｉ系ガーネットが約２００Ｇ，ＴｂＢｉ系ガーネ
ットが約６００〜８００Ｇであり，ファラデー回転素子
例えば光アイソレータ用としては実用できる特性を示し
ている。
【００３８】
【発明の効果】以上，説明したように，本発明によれ
ば，ＬＰＥ法によってＢｉ2 Ｏ3 成分を多量に含有する
溶液からＢｉ2 Ｏ3 を主成分とするＢｉ置換型ガーネッ
トを析出させる方法において，材料特性に大きく影響す
る組成のバラツキを抑制し挿入損失を低減するＢｉ置換
型ガーネット材料の製造方法を提供することにある。
ば，ＬＰＥ法によってＢｉ2 Ｏ3 成分を多量に含有する
溶液からＢｉ2 Ｏ3 を主成分とするＢｉ置換型ガーネッ
トを析出させる方法において，材料特性に大きく影響す
る組成のバラツキを抑制し挿入損失を低減するＢｉ置換
型ガーネット材料の製造方法を提供することにある。
【図１】第１の実施の形態において，ＧｄＢｉ系ガーネ
ット材の熱処理におけるＢｉ2Ｏ3 組成減少値と波長
１．３μｍにおける挿入損失の関係を示す図である。
ット材の熱処理におけるＢｉ2Ｏ3 組成減少値と波長
１．３μｍにおける挿入損失の関係を示す図である。
【図２】第２の実施の形態において，ＧｄＢｉ系ガーネ
ット材の熱処理におけるＢｉ2Ｏ3 組成減少値と熱処理
温度との関係を示す図である。
ット材の熱処理におけるＢｉ2Ｏ3 組成減少値と熱処理
温度との関係を示す図である。
【図３】第３の実施の形態において，ＧｄＢｉ系ガーネ
ット材の熱処理における保持時間と挿入損失の関係を示
す図である。
ット材の熱処理における保持時間と挿入損失の関係を示
す図である。
【図４】第４の実施の形態において，ＧｄＢｉ系ガーネ
ット材の熱処理における雰囲気の酸素濃度と挿入損失の
関係を示す図である。
ット材の熱処理における雰囲気の酸素濃度と挿入損失の
関係を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 ガーネット基板上に，液相成長法により
ＧｄＢｉ系ガーネット単結晶またはＴｂＢｉ系ガーネッ
ト単結晶からなるＢｉ置換型ガーネットを育成して光学
用ガーネット材料を製造する方法において，前記Ｂｉ置
換型ガーネットを育成後，熱処理によりＢｉ2 Ｏ3 組成
値を０．０５〜１．２５ｗｔ％減少させることを特徴と
するＢｉ置換型ガーネットの製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載のＢｉ置換型ガーネットの
製造方法において，前記熱処理温度が，１０３０〜１１
９０℃の範囲にあることを特徴とするＢｉ置換型ガーネ
ットの製造方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載のＢｉ置換型ガーネ
ットの製造方法において，前記熱処理における保持時間
が０．５〜４０時間の範囲内にあることを特徴とするＢ
ｉ置換型ガーネットの製造方法。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のうちのいずれかに記載
のＢｉ置換型ガーネットの製造方法において，前記熱処
理における雰囲気の酸素濃度が２〜１００％の範囲にあ
ることを特徴とするＢｉ置換型ガーネットの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP791496A JPH09202697A (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | Ｂｉ置換型ガーネットの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP791496A JPH09202697A (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | Ｂｉ置換型ガーネットの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09202697A true JPH09202697A (ja) | 1997-08-05 |
Family
ID=11678816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP791496A Withdrawn JPH09202697A (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | Ｂｉ置換型ガーネットの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09202697A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7133189B2 (en) * | 2002-02-22 | 2006-11-07 | Tdk Corporation | Magnetic garnet material, faraday rotator, optical device, bismuth-substituted rare earth-iron-garnet single-crystal film and method for producing the same and crucible for producing the same |
| US7695562B2 (en) | 2006-01-10 | 2010-04-13 | Tdk Corporation | Magnetic garnet single crystal and method for producing the same as well as optical element using the same |
| US7758766B2 (en) | 2007-09-17 | 2010-07-20 | Tdk Corporation | Magnetic garnet single crystal and Faraday rotator using the same |
| US7811465B2 (en) | 2004-11-19 | 2010-10-12 | Tdk Corporation | Magnetic garnet single crystal and optical element using same as well as method of producing single crystal |
| US7828895B2 (en) | 2006-01-27 | 2010-11-09 | Tdk Corporation | Method of producing optical element |
| US8142676B2 (en) | 2006-02-20 | 2012-03-27 | Tdk Corporation | Magnetic garnet single crystal and optical element using the same |
-
1996
- 1996-01-19 JP JP791496A patent/JPH09202697A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7133189B2 (en) * | 2002-02-22 | 2006-11-07 | Tdk Corporation | Magnetic garnet material, faraday rotator, optical device, bismuth-substituted rare earth-iron-garnet single-crystal film and method for producing the same and crucible for producing the same |
| US7333261B2 (en) | 2002-02-22 | 2008-02-19 | Tdk Corporation | Magnetic garnet material, faraday rotator, optical device, bismuth-substituted rare earth-iron-garnet single-crystal film and method for producing the same crucible for producing the same |
| US7517406B2 (en) | 2002-02-22 | 2009-04-14 | Tdk Corporation | Magnetic garnet material, faraday rotator, optical device, bismuth-substituted rare earth-iron-garnet single-crystal film and method for producing the same and crucible for producing the same |
| US7811465B2 (en) | 2004-11-19 | 2010-10-12 | Tdk Corporation | Magnetic garnet single crystal and optical element using same as well as method of producing single crystal |
| US8815011B2 (en) | 2004-11-19 | 2014-08-26 | Tdk Corporation | Magnetic garnet single crystal and optical element using same as well as method of producing single crystal |
| US7695562B2 (en) | 2006-01-10 | 2010-04-13 | Tdk Corporation | Magnetic garnet single crystal and method for producing the same as well as optical element using the same |
| US7828895B2 (en) | 2006-01-27 | 2010-11-09 | Tdk Corporation | Method of producing optical element |
| US8142676B2 (en) | 2006-02-20 | 2012-03-27 | Tdk Corporation | Magnetic garnet single crystal and optical element using the same |
| US7758766B2 (en) | 2007-09-17 | 2010-07-20 | Tdk Corporation | Magnetic garnet single crystal and Faraday rotator using the same |
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|---|---|---|---|
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