JPH0982523A - ファラデー回転子 - Google Patents
ファラデー回転子Info
- Publication number
- JPH0982523A JPH0982523A JP23538395A JP23538395A JPH0982523A JP H0982523 A JPH0982523 A JP H0982523A JP 23538395 A JP23538395 A JP 23538395A JP 23538395 A JP23538395 A JP 23538395A JP H0982523 A JPH0982523 A JP H0982523A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- magnetic
- faraday rotator
- faraday
- single crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/34—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites
- H01F1/342—Oxides
- H01F1/344—Ferrites, e.g. having a cubic spinel structure (X2+O)(Y23+O3), e.g. magnetite Fe3O4
- H01F1/346—[(TO4) 3] with T= Si, Al, Fe, Ga
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 飽和磁界が非常に低いが、磁気ヒステリシス
が大きいため光スイッチや磁界センサ用ファラデー回転
子としての利用が困難であったビスマス置換希土類鉄ガ
ーネット単結晶膜の磁気ヒステリシスの抑制法と磁気ヒ
ステリシスの大きさを簡便に見分ける方法を提供する。 【解決手段】 ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶
膜を切断してファラデー回転子としたとき、ファラデー
回転子中にピットが５個以上含まれるようなビスマス置
換希土類鉄ガーネット単結晶を育成する。 【効果】 飽和磁界が非常に低いが、磁気ヒステリシス
が大きいため光スイッチや磁界センサ用ファラデー回転
子としての利用が困難であったビスマス置換希土類鉄ガ
ーネット単結晶膜の磁気ヒステリシスを抑制し、さらに
磁気ヒステリシスの大きなファラデー回転子を簡単に識
別できる。その結果、ファラデー効果を利用した光磁界
センサ用のファラデー回転子として低飽和磁界ビスマス
置換希土類鉄ガーネット単結晶の応用が可能となった。
が大きいため光スイッチや磁界センサ用ファラデー回転
子としての利用が困難であったビスマス置換希土類鉄ガ
ーネット単結晶膜の磁気ヒステリシスの抑制法と磁気ヒ
ステリシスの大きさを簡便に見分ける方法を提供する。 【解決手段】 ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶
膜を切断してファラデー回転子としたとき、ファラデー
回転子中にピットが５個以上含まれるようなビスマス置
換希土類鉄ガーネット単結晶を育成する。 【効果】 飽和磁界が非常に低いが、磁気ヒステリシス
が大きいため光スイッチや磁界センサ用ファラデー回転
子としての利用が困難であったビスマス置換希土類鉄ガ
ーネット単結晶膜の磁気ヒステリシスを抑制し、さらに
磁気ヒステリシスの大きなファラデー回転子を簡単に識
別できる。その結果、ファラデー効果を利用した光磁界
センサ用のファラデー回転子として低飽和磁界ビスマス
置換希土類鉄ガーネット単結晶の応用が可能となった。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、飽和磁界が非常に
低いビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜からなる
ファラデー回転子に関する。詳しくは、飽和磁界が非常
に低いにもかかわらず磁気ヒステリシスが小さいビスマ
ス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜の製造法と、これを
用いた光磁界センサ用ファラデー回転子に関する。
低いビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜からなる
ファラデー回転子に関する。詳しくは、飽和磁界が非常
に低いにもかかわらず磁気ヒステリシスが小さいビスマ
ス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜の製造法と、これを
用いた光磁界センサ用ファラデー回転子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、大きなファラデー効果を有するビ
スマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜（以下「ＢＩＧ
膜」と記す）を利用した光スイッチ、また光電流センサ
や光回転センサとも呼ばれる光磁界センサと云ったデバ
イスが次々と実用化され、これら用途に合わせたＢＩＧ
膜の開発も盛んにおこなわれている。ファラデー効果は
磁気光学効果の一種で、ファラデー効果を示す材料、す
なわち希土類鉄ガーネット単結晶膜などのファラデー素
子〔ファラデー回転子〕を透過した光の偏波面が回転す
る現象を指す。
スマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜（以下「ＢＩＧ
膜」と記す）を利用した光スイッチ、また光電流センサ
や光回転センサとも呼ばれる光磁界センサと云ったデバ
イスが次々と実用化され、これら用途に合わせたＢＩＧ
膜の開発も盛んにおこなわれている。ファラデー効果は
磁気光学効果の一種で、ファラデー効果を示す材料、す
なわち希土類鉄ガーネット単結晶膜などのファラデー素
子〔ファラデー回転子〕を透過した光の偏波面が回転す
る現象を指す。
【０００３】一般に、ファラデー回転子における偏波面
の回転角をファラデー回転角と称するが、ファラデー素
子に加えられた外部磁界の強度に比例して大きくなる。
しかしながら、ファラデー回転角に関する上記の説明
は、鉛ガラスなどの弱磁性材料に当てはまるもので、強
磁性材料であるＢＩＧ膜のファラデー回転角の説明とし
ては必ずしも適当なものではない。その理由はＢＩＧ膜
がたくさんの磁区からなる多磁区材料であるからであ
る。以下、ＢＩＧ膜における、外部磁界強度に対するフ
ァラデー回転角や磁区構造の変化について説明する。
の回転角をファラデー回転角と称するが、ファラデー素
子に加えられた外部磁界の強度に比例して大きくなる。
しかしながら、ファラデー回転角に関する上記の説明
は、鉛ガラスなどの弱磁性材料に当てはまるもので、強
磁性材料であるＢＩＧ膜のファラデー回転角の説明とし
ては必ずしも適当なものではない。その理由はＢＩＧ膜
がたくさんの磁区からなる多磁区材料であるからであ
る。以下、ＢＩＧ膜における、外部磁界強度に対するフ
ァラデー回転角や磁区構造の変化について説明する。
【０００４】図１は、外部磁界に対応したＢＩＧ膜の磁
区構造の変化を示したものである。図１の状態１はＢＩ
Ｇ膜の膜断面を示したもので、幅数ミクロンから数十ミ
クロンの磁区で構成されている。そして磁区内の磁化方
向が上向きの磁区Ａと磁化方向が下向きの磁区Ｂとが交
互に並んでいる。それぞれの磁区は符号が異なるが絶対
値が同一のファラデー回転角を有する。すなわち、磁区
Ａの磁化を(+M)、ファラデー回転角(+θf)とすると、磁
区Ｂの磁化とファラデー回転角はそれぞれ -M, -θf で
ある。なお、便宜的に、ファラデー回転角のプラス符号
は偏波面の回転が右回りを示し、マイナス符号は左回り
を示すものとする。また、磁化とファラデー回転角とに
ついて、以下の説明では、材料全体(=ＢＩＧ膜) の磁化
を〔磁化〕及び符号(Mt)、ファラデー回転角を〔ファラ
デー回転角〕及び符号〔θt 〕として区別する。
区構造の変化を示したものである。図１の状態１はＢＩ
Ｇ膜の膜断面を示したもので、幅数ミクロンから数十ミ
クロンの磁区で構成されている。そして磁区内の磁化方
向が上向きの磁区Ａと磁化方向が下向きの磁区Ｂとが交
互に並んでいる。それぞれの磁区は符号が異なるが絶対
値が同一のファラデー回転角を有する。すなわち、磁区
Ａの磁化を(+M)、ファラデー回転角(+θf)とすると、磁
区Ｂの磁化とファラデー回転角はそれぞれ -M, -θf で
ある。なお、便宜的に、ファラデー回転角のプラス符号
は偏波面の回転が右回りを示し、マイナス符号は左回り
を示すものとする。また、磁化とファラデー回転角とに
ついて、以下の説明では、材料全体(=ＢＩＧ膜) の磁化
を〔磁化〕及び符号(Mt)、ファラデー回転角を〔ファラ
デー回転角〕及び符号〔θt 〕として区別する。
【０００５】図１において、状態１は外部磁界がまった
く加わっていない場合である。これに、上向きの外部磁
界を加えていくと、状態１から状態２へと磁区構造は変
化する。すなわち、外部磁界の向きと同一の磁化を有す
る磁区Ａの領域が増加する。そしてさらに外部磁界を強
めていくと最後に磁区Ｂが消失した状態３、すなわち、
単一の磁区となる。これが磁気的に飽和した状態であ
る。外部磁界を下向きにした場合も同様に、状態４を経
て状態５となって飽和する。
く加わっていない場合である。これに、上向きの外部磁
界を加えていくと、状態１から状態２へと磁区構造は変
化する。すなわち、外部磁界の向きと同一の磁化を有す
る磁区Ａの領域が増加する。そしてさらに外部磁界を強
めていくと最後に磁区Ｂが消失した状態３、すなわち、
単一の磁区となる。これが磁気的に飽和した状態であ
る。外部磁界を下向きにした場合も同様に、状態４を経
て状態５となって飽和する。
【０００６】状態３におけるＢＩＧ膜の〔磁化〕は Mt=
+M、〔ファラデー回転角〕は磁区Ａのファラデー回転角
+θf に等しく、θt =+θf となる。また、状態５で
は、Mt=-M,θt =-θf となる。磁区Ａ、磁区Ｂが混在し
た状態２あるいは状態４におけるＢＩＧ膜全体としての
〔磁化〕は磁区Ａの体積の割合（Va）から下式(1) のよ
うに表される。 Mt ＝ +M ×Va＋(-M)×(1-Va) (1)
+M、〔ファラデー回転角〕は磁区Ａのファラデー回転角
+θf に等しく、θt =+θf となる。また、状態５で
は、Mt=-M,θt =-θf となる。磁区Ａ、磁区Ｂが混在し
た状態２あるいは状態４におけるＢＩＧ膜全体としての
〔磁化〕は磁区Ａの体積の割合（Va）から下式(1) のよ
うに表される。 Mt ＝ +M ×Va＋(-M)×(1-Va) (1)
【０００７】一方、磁区Ａ、磁区Ｂが混在した状態１、
２あるいは状態４、いわゆる多磁区状態における、ＢＩ
Ｇ膜全体としての〔ファラデー回転角〕はどのような式
で与えられるのであろうか。詳細は、棚沢らの日本応用
磁気学会誌 14,648-652(1990)に譲るが、磁区Ａ、磁区
Ｂが混在した状態１、２あるいは状態４における〔ファ
ラデー回転角〕は一義的には決まらず、測定方法によっ
て異なるのである。
２あるいは状態４、いわゆる多磁区状態における、ＢＩ
Ｇ膜全体としての〔ファラデー回転角〕はどのような式
で与えられるのであろうか。詳細は、棚沢らの日本応用
磁気学会誌 14,648-652(1990)に譲るが、磁区Ａ、磁区
Ｂが混在した状態１、２あるいは状態４における〔ファ
ラデー回転角〕は一義的には決まらず、測定方法によっ
て異なるのである。
【０００８】通常のファラデー回転角の測定方法、すな
わち、直線偏光を照射して透過光を検光子で受け、検光
子を回転させながら検光子を透過した光強度が最低にな
るようにして検光子の回転位置を決める方法の場合は、
材料の飽和磁化を(Ms)として下式(2) で〔θt 〕が与え
られる。 θt ＝ Tan-1(Mt/Ms×tanθf) (2) 外部磁界強度に応じて Mt は変化する。θt と外部磁界
の関係は、例えば、図２のような挙動を示す。しかしな
がら、同じ素材であってもθf の大きさによって曲線の
形が変化することに注意する必要がある。すなわち、多
磁区構造体における真の意味のファラデー回転角は飽和
した状態以外には定義できず、単に見かけの値にすぎな
いのである。
わち、直線偏光を照射して透過光を検光子で受け、検光
子を回転させながら検光子を透過した光強度が最低にな
るようにして検光子の回転位置を決める方法の場合は、
材料の飽和磁化を(Ms)として下式(2) で〔θt 〕が与え
られる。 θt ＝ Tan-1(Mt/Ms×tanθf) (2) 外部磁界強度に応じて Mt は変化する。θt と外部磁界
の関係は、例えば、図２のような挙動を示す。しかしな
がら、同じ素材であってもθf の大きさによって曲線の
形が変化することに注意する必要がある。すなわち、多
磁区構造体における真の意味のファラデー回転角は飽和
した状態以外には定義できず、単に見かけの値にすぎな
いのである。
【０００９】ＢＩＧ膜のような多磁区構造体における
〔ファラデー回転角〕は、見かけの値として測定される
が、一応磁区構造を反映したものとして理解できるもの
ある。従って、図２をベースにして、外部磁界に対する
ＢＩＧ膜の見かけのファラデー回転角の変化、いわゆる
ファラデーループを説明する。図２において、外部磁界
〔強度〕を印加しない状態における、ファラデー回転子
のファラデー回転角は、ゼロ
〔ファラデー回転角〕は、見かけの値として測定される
が、一応磁区構造を反映したものとして理解できるもの
ある。従って、図２をベースにして、外部磁界に対する
ＢＩＧ膜の見かけのファラデー回転角の変化、いわゆる
ファラデーループを説明する。図２において、外部磁界
〔強度〕を印加しない状態における、ファラデー回転子
のファラデー回転角は、ゼロ
〔０〕、即ち、原点ｏに位
置する。この状態は図１の状態１である。
置する。この状態は図１の状態１である。
【００１０】外部磁界が徐々に強まると見かけのファラ
デー回転角は、経路ａ又は経路ｄを経て、次第に飽和し
たときの値に近づいて行く〔経路ｏ→ａ→ｂ、又は、経
路ｏ→ｄ→ｅ〕。この状態（経路ａ又は経路ｄ）は図１
の状態２もしくは状態４に相当する。外部磁界強度があ
る強度〔Hs〕に達するとファラデー回転角は、飽和した
値〔飽和磁界、点ｂ又は点ｅ〕となる。更に外部磁界強
度が強まっても、すでに飽和しているから、ｂからｃ、
または、ｄからｆへと移行するのみで、〔ファラデー回
転角〕は変化しない。この状態は図１における状態３又
は状態５に相当する。次に、外部磁界を徐々に弱めてい
くと、逆の経路、即ち、ｃ→ｂ→ａ→ｏ、或いは、ｆ→
ｅ→ｄ→ｏを辿り、最後には外部磁界の影響のない原点
ｏに戻る。
デー回転角は、経路ａ又は経路ｄを経て、次第に飽和し
たときの値に近づいて行く〔経路ｏ→ａ→ｂ、又は、経
路ｏ→ｄ→ｅ〕。この状態（経路ａ又は経路ｄ）は図１
の状態２もしくは状態４に相当する。外部磁界強度があ
る強度〔Hs〕に達するとファラデー回転角は、飽和した
値〔飽和磁界、点ｂ又は点ｅ〕となる。更に外部磁界強
度が強まっても、すでに飽和しているから、ｂからｃ、
または、ｄからｆへと移行するのみで、〔ファラデー回
転角〕は変化しない。この状態は図１における状態３又
は状態５に相当する。次に、外部磁界を徐々に弱めてい
くと、逆の経路、即ち、ｃ→ｂ→ａ→ｏ、或いは、ｆ→
ｅ→ｄ→ｏを辿り、最後には外部磁界の影響のない原点
ｏに戻る。
【００１１】以上述べたような磁区の状態変化の外部磁
界依存特性を利用したものとして、光スイッチや磁界セ
ンサがある。光スイッチは、図１の飽和点ｂと飽和点ｅ
以上の磁界を磁界発生装置によって発生、切り換えるこ
とで動作するものであり、また、光電流センサによる磁
界の検出は、この原点ｏと飽和点ｂ間の領域における見
かけのファラデー回転角の差異（或いは磁区構造の変
化）を光強度として検出するものである。そして、光磁
界センサによる磁界の強弱の検出、例えば回転センサと
しての利用は、この原点ｏと、飽和点ｂ或いは飽和点ｃ
とにおける見かけのファラデー回転角の差異（或いは磁
区構造の変化）を光強度として、又は原点ｏと、飽和点
ｂもしくはｃに達する点ａもしくは点ｄにおける見かけ
のファラデー回転角の差異（或いは磁区構造の変化）を
光強度として検出するものである。
界依存特性を利用したものとして、光スイッチや磁界セ
ンサがある。光スイッチは、図１の飽和点ｂと飽和点ｅ
以上の磁界を磁界発生装置によって発生、切り換えるこ
とで動作するものであり、また、光電流センサによる磁
界の検出は、この原点ｏと飽和点ｂ間の領域における見
かけのファラデー回転角の差異（或いは磁区構造の変
化）を光強度として検出するものである。そして、光磁
界センサによる磁界の強弱の検出、例えば回転センサと
しての利用は、この原点ｏと、飽和点ｂ或いは飽和点ｃ
とにおける見かけのファラデー回転角の差異（或いは磁
区構造の変化）を光強度として、又は原点ｏと、飽和点
ｂもしくはｃに達する点ａもしくは点ｄにおける見かけ
のファラデー回転角の差異（或いは磁区構造の変化）を
光強度として検出するものである。
【００１２】光磁界センサを用いる回転速度計、即ち、
光信号による回転速度計では、回転機器に永久磁石が取
り付けられており〔アプライド オプテイックス(Appli
edOptics) 、第28巻、第11号、1992頁(1989 年) 〕、こ
の永久磁石の形成する磁界の影響がおよぶ範囲にＢＩＧ
膜からなる光磁界センサが配置される。回転機器の回転
に伴い、光磁界センサと永久磁石が接近と離反を繰り返
すが、永久磁石が接近した場合と離反した場合とで、フ
ァラデー回転子に印加される磁界強度に差が生じる。す
なわち永久磁石の回転により、磁区構造が変化し、その
結果検光子と透過する光の強度が変化する。すなわち、
永久磁石の回転数・回転速度を光強度変化としてとらえ
ることによるものである。
光信号による回転速度計では、回転機器に永久磁石が取
り付けられており〔アプライド オプテイックス(Appli
edOptics) 、第28巻、第11号、1992頁(1989 年) 〕、こ
の永久磁石の形成する磁界の影響がおよぶ範囲にＢＩＧ
膜からなる光磁界センサが配置される。回転機器の回転
に伴い、光磁界センサと永久磁石が接近と離反を繰り返
すが、永久磁石が接近した場合と離反した場合とで、フ
ァラデー回転子に印加される磁界強度に差が生じる。す
なわち永久磁石の回転により、磁区構造が変化し、その
結果検光子と透過する光の強度が変化する。すなわち、
永久磁石の回転数・回転速度を光強度変化としてとらえ
ることによるものである。
【００１３】この場合、永久磁石と光磁界センサヘッド
との距離が長くなると、永久磁石の形成する磁界は弱ま
る。従って、ファラデー効果を利用した回転速度計の感
度と精度とをより高める手段には、より磁力の強い永久
磁石を用いるたと、弱い磁界においても充分な機能を発
揮する光磁界センサヘッドを選ぶこと、さらに、永久磁
石と光磁界センサヘッドとの距離をより短くすることな
どがある。
との距離が長くなると、永久磁石の形成する磁界は弱ま
る。従って、ファラデー効果を利用した回転速度計の感
度と精度とをより高める手段には、より磁力の強い永久
磁石を用いるたと、弱い磁界においても充分な機能を発
揮する光磁界センサヘッドを選ぶこと、さらに、永久磁
石と光磁界センサヘッドとの距離をより短くすることな
どがある。
【００１４】永久磁石をより磁力の強いものに替えるこ
とは、経済的に不利であるのみならず、時として、永久
磁石の形状が大きくなって設置場所に制約が生じ、ま
た、永久磁石と光磁界センサヘッドとの距離が長くな
り、実質的な改善効果が得られないなどの弊害が生じや
すい。これらから、より低い磁界で磁気的に飽和するビ
スマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜が必要となる。
以上のように、光磁界センサにおいては、性能面、ある
いは製造コストの面で、できるだけ低い磁界で飽和する
ＢＩＧ膜が切望されている。
とは、経済的に不利であるのみならず、時として、永久
磁石の形状が大きくなって設置場所に制約が生じ、ま
た、永久磁石と光磁界センサヘッドとの距離が長くな
り、実質的な改善効果が得られないなどの弊害が生じや
すい。これらから、より低い磁界で磁気的に飽和するビ
スマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜が必要となる。
以上のように、光磁界センサにおいては、性能面、ある
いは製造コストの面で、できるだけ低い磁界で飽和する
ＢＩＧ膜が切望されている。
【００１５】他方、化学式 R3(FeA)5O12〔但し、R はイ
ットリウム(Y) やビスマス(Bi)、或いはその他の希土類
元素を意味し、A はアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)な
どのことを意味する〕で表されるＢＩＧ膜は、液相エピ
タキシャル(LPE) 法で比較的容易に製造することができ
る。特に希土類の一部をビスマスで置換したビスマス置
換鉄ガーネット単結晶は、非常に大きなファラデー効果
を示すことが知られている。
ットリウム(Y) やビスマス(Bi)、或いはその他の希土類
元素を意味し、A はアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)な
どのことを意味する〕で表されるＢＩＧ膜は、液相エピ
タキシャル(LPE) 法で比較的容易に製造することができ
る。特に希土類の一部をビスマスで置換したビスマス置
換鉄ガーネット単結晶は、非常に大きなファラデー効果
を示すことが知られている。
【００１６】光磁界センサに用いられる希土類鉄ガーネ
ット単結晶は、感度の面、或いは製造コストの面で、で
きるだけ低い飽和磁界を有することが望ましいことか
ら、通常鉄をアルミニウムやガリウムなどの元素で置換
することが広く行われている。例えば、(GdBi)3(FeGaA
l)5O12 や (HoTbBi)3(FeGaAl)5O12など〔特開平61-2092
6、特願平5-55621 参照〕が報告されている。しかしな
がらＢＩＧ膜において、AlやGaとFeとの構成比を変え、
その飽和磁界を下げていくと、次第に磁気ヒステリシス
が大きくなるという、実用上極めて大きな問題がある。
ット単結晶は、感度の面、或いは製造コストの面で、で
きるだけ低い飽和磁界を有することが望ましいことか
ら、通常鉄をアルミニウムやガリウムなどの元素で置換
することが広く行われている。例えば、(GdBi)3(FeGaA
l)5O12 や (HoTbBi)3(FeGaAl)5O12など〔特開平61-2092
6、特願平5-55621 参照〕が報告されている。しかしな
がらＢＩＧ膜において、AlやGaとFeとの構成比を変え、
その飽和磁界を下げていくと、次第に磁気ヒステリシス
が大きくなるという、実用上極めて大きな問題がある。
【００１７】以下に磁気ヒステリシスを説明する。説明
に際しては、理解が容易であるという理由から、上記説
明と同様に図２のような外部磁界強度と見かけのファラ
デー回転角の関係を用いることとする。飽和磁界の比較
的大きな希土類鉄ガーネット単結晶、例えば(HoTbBi)3F
e5O12のファラデー回転子の外部磁界に対する磁化特
性、即ち、外部磁界強度と見かけのファラデー回転角と
の関係は、図２のように、外部磁界に対してほぼ１つの
曲線で表される。
に際しては、理解が容易であるという理由から、上記説
明と同様に図２のような外部磁界強度と見かけのファラ
デー回転角の関係を用いることとする。飽和磁界の比較
的大きな希土類鉄ガーネット単結晶、例えば(HoTbBi)3F
e5O12のファラデー回転子の外部磁界に対する磁化特
性、即ち、外部磁界強度と見かけのファラデー回転角と
の関係は、図２のように、外部磁界に対してほぼ１つの
曲線で表される。
【００１８】ところが、飽和磁界が小さな希土類置換鉄
ガーネット単結晶、例えば (GdBi)3(FeAlGa)5O12は、外
部磁界強度とファラデー回転角との関係において、図３
のように、経路 ｏ→ａ→ｂ→ｃ→ｂ→ｂ' →ａ→ｏ
のようなヒステリシスループを描く。すなわち、外部磁
界の強度を強めて行くとき〔経路 ｏ→ａ→ｂ→ｃ〕
と、弱めて行くとき〔経路ｃ→ｂ→ｂ' →ａ→ｏ〕と
で、その経路が異なるのである。外部磁界を弱めていく
ときに、本来ならば、飽和磁界以下の領域では、図１に
おける状態２もしくは状態４のように多磁区構造になる
べきものが、状態３あるいは状態５の構造（単磁区構
造）を一時的に維持するのである。
ガーネット単結晶、例えば (GdBi)3(FeAlGa)5O12は、外
部磁界強度とファラデー回転角との関係において、図３
のように、経路 ｏ→ａ→ｂ→ｃ→ｂ→ｂ' →ａ→ｏ
のようなヒステリシスループを描く。すなわち、外部磁
界の強度を強めて行くとき〔経路 ｏ→ａ→ｂ→ｃ〕
と、弱めて行くとき〔経路ｃ→ｂ→ｂ' →ａ→ｏ〕と
で、その経路が異なるのである。外部磁界を弱めていく
ときに、本来ならば、飽和磁界以下の領域では、図１に
おける状態２もしくは状態４のように多磁区構造になる
べきものが、状態３あるいは状態５の構造（単磁区構
造）を一時的に維持するのである。
【００１９】図３において、ｂ点およびｅ点における磁
界を飽和磁界Hs、磁化特性のヒステリシスによって生じ
たｂ' 点およびｅ' 点における磁界を核形成磁界Hnと称
し、飽和磁界Hsと核形成磁界Hnとの差(Hs-Hn) をヒステ
リシスの大きさと定義する。また、ｂ点における飽和磁
界Hsを Hs1、ｂ' 点における核形成磁界Hnを Hn1と表示
し、また、ｅ点における飽和磁界Hsを Hs2、ｅ' 点にお
ける核形成磁界HnをHn2と表示する。ここで、「核形
成」という用語は単磁区構造から、多磁区に移行するた
めの何らかの核が発生するという意味である。
界を飽和磁界Hs、磁化特性のヒステリシスによって生じ
たｂ' 点およびｅ' 点における磁界を核形成磁界Hnと称
し、飽和磁界Hsと核形成磁界Hnとの差(Hs-Hn) をヒステ
リシスの大きさと定義する。また、ｂ点における飽和磁
界Hsを Hs1、ｂ' 点における核形成磁界Hnを Hn1と表示
し、また、ｅ点における飽和磁界Hsを Hs2、ｅ' 点にお
ける核形成磁界HnをHn2と表示する。ここで、「核形
成」という用語は単磁区構造から、多磁区に移行するた
めの何らかの核が発生するという意味である。
【００２０】ＢＩＧ膜のヒステリシスが大きくなり、核
形成磁界Hnが原点ｏに近づくと、磁気的に一旦飽和され
た状態（図１の状態３あるいは状態５）が、外部磁界が
殆どゼロになるまで保持されることになる。従って、ヒ
ステリシスの大きなファラデ回転子で構成された光回転
センサでは、磁界強度の強弱を検知するためには、光磁
界センサの周囲・周辺の磁界強度を、ほぼゼロにしなけ
ればならない。ところが、回転センサは通常一般に、機
械装置内部に設置され、しかもその機械装置材料はわず
かではあるが磁力を帯びている。したがって、光磁界セ
ンサの周囲・周辺の磁界強度を、ほぼゼロにした状態で
使用するのはかなり困難である。
形成磁界Hnが原点ｏに近づくと、磁気的に一旦飽和され
た状態（図１の状態３あるいは状態５）が、外部磁界が
殆どゼロになるまで保持されることになる。従って、ヒ
ステリシスの大きなファラデ回転子で構成された光回転
センサでは、磁界強度の強弱を検知するためには、光磁
界センサの周囲・周辺の磁界強度を、ほぼゼロにしなけ
ればならない。ところが、回転センサは通常一般に、機
械装置内部に設置され、しかもその機械装置材料はわず
かではあるが磁力を帯びている。したがって、光磁界セ
ンサの周囲・周辺の磁界強度を、ほぼゼロにした状態で
使用するのはかなり困難である。
【００２１】また、ＢＩＧ膜のヒステリシスが更に大き
くなると、核形成磁界Hn1 が原点ｏを越えてマイナス側
に入り込むもの（図４）や核形成磁界Hn1 が飽和磁界Hs
2 よりも大きく、四角形のヒステリシスカーブを描き
（図５）、一旦飽和された後は、この四角形のループを
描くだけとなり、飽和に必要な磁界がＢＩＧ膜の本来の
飽和磁界Hsより大きくなるものもある。このようにヒス
テリシスの大きＢＩＧ膜は、その飽和に必要な磁界が大
きくなることから光磁界センサへの利用は非常に困難で
ある。
くなると、核形成磁界Hn1 が原点ｏを越えてマイナス側
に入り込むもの（図４）や核形成磁界Hn1 が飽和磁界Hs
2 よりも大きく、四角形のヒステリシスカーブを描き
（図５）、一旦飽和された後は、この四角形のループを
描くだけとなり、飽和に必要な磁界がＢＩＧ膜の本来の
飽和磁界Hsより大きくなるものもある。このようにヒス
テリシスの大きＢＩＧ膜は、その飽和に必要な磁界が大
きくなることから光磁界センサへの利用は非常に困難で
ある。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、磁気ヒ
ステリシスのないＢＩＧ膜を開発すべく鋭意検討した。
その結果、従来のＢＩＧ膜に比較して、飽和磁界が低い
にも関わらず磁気ヒステリシスが非常に小さいものとし
て (YLaBi)3(FeGa)5O12 を発見した。これは、非磁性ガ
ーネット単結晶基板上に、液相エピタキシャル法で育成
された一般式 Y3-x-y Lax Biy Fe5-z Gaz O12 〔但
し、x, y, z は、 0.1≦ｘ≦0.4, 1.0≦ｙ≦1.9, 1.0≦
ｚ≦1.6 である〕なる化学組成を有するビスマス置換希
土類鉄ガーネット単結晶膜である。
ステリシスのないＢＩＧ膜を開発すべく鋭意検討した。
その結果、従来のＢＩＧ膜に比較して、飽和磁界が低い
にも関わらず磁気ヒステリシスが非常に小さいものとし
て (YLaBi)3(FeGa)5O12 を発見した。これは、非磁性ガ
ーネット単結晶基板上に、液相エピタキシャル法で育成
された一般式 Y3-x-y Lax Biy Fe5-z Gaz O12 〔但
し、x, y, z は、 0.1≦ｘ≦0.4, 1.0≦ｙ≦1.9, 1.0≦
ｚ≦1.6 である〕なる化学組成を有するビスマス置換希
土類鉄ガーネット単結晶膜である。
【００２３】しかしながら、上記 (YLaBi)3(FeGa)5O12
を製造し、磁界センサ用ファラデー回転子として使用す
るための実際の大きさ (例えば 2mm×2mm)に細かく切断
して、個々の切断品の磁気ヒステリシスを測定した結
果、磁気ヒステリシスが大きいものがいくつか混在し
た。そして、その磁気ヒステリシスの大きなもの割合
が、製造した (YLaBi)3(FeGa)5O12 よって異なることが
判った。
を製造し、磁界センサ用ファラデー回転子として使用す
るための実際の大きさ (例えば 2mm×2mm)に細かく切断
して、個々の切断品の磁気ヒステリシスを測定した結
果、磁気ヒステリシスが大きいものがいくつか混在し
た。そして、その磁気ヒステリシスの大きなもの割合
が、製造した (YLaBi)3(FeGa)5O12 よって異なることが
判った。
【００２４】ファラデー回転子を製造する場合、磁気ヒ
ステリシスが大きい不良品は測定によって取り除くこと
は可能である。しかし、磁気ヒステリシスの測定時間が
長いため、量産性に問題を残している（実際には、ファ
ラデー回転子に加える磁界強度を次第に大きくし、つい
で磁界強度を弱めながら、そのファラデー回転角を測定
する必要がある）。また、装置も比較的大がかりである
ことから、製造コストアップにつながる。従って、磁気
ヒステリシスの測定に依らない、非常に簡便な方法で不
良品のチェックができることが望ましい。さらに、直接
的に磁気ヒステリシスをできるだけ小さくする手法の開
発が切望されている。
ステリシスが大きい不良品は測定によって取り除くこと
は可能である。しかし、磁気ヒステリシスの測定時間が
長いため、量産性に問題を残している（実際には、ファ
ラデー回転子に加える磁界強度を次第に大きくし、つい
で磁界強度を弱めながら、そのファラデー回転角を測定
する必要がある）。また、装置も比較的大がかりである
ことから、製造コストアップにつながる。従って、磁気
ヒステリシスの測定に依らない、非常に簡便な方法で不
良品のチェックができることが望ましい。さらに、直接
的に磁気ヒステリシスをできるだけ小さくする手法の開
発が切望されている。
【００２５】以上、詳細に説明したように飽和磁界の低
いＢＩＧ膜は、磁気ヒステリシスが大きいため、光磁界
センサ用のファラデー回転子に用いる場合、磁界を切り
換えるための磁界発生装置が大きくなるとか、回転体に
とりつける永久磁石強度を強くするとか、磁界測定範囲
が非常に狭い等の障害や制限があるのが現状である。
いＢＩＧ膜は、磁気ヒステリシスが大きいため、光磁界
センサ用のファラデー回転子に用いる場合、磁界を切り
換えるための磁界発生装置が大きくなるとか、回転体に
とりつける永久磁石強度を強くするとか、磁界測定範囲
が非常に狭い等の障害や制限があるのが現状である。
【００２６】
【課題を解決するための手段】本願発明者らは、ＢＩＧ
膜を切断して多数のファラデー回転子を製造し、個々の
ファラデー回転子の磁気ヒステリシスを詳細に測定した
結果、上述したように、同一のＢＩＧ膜から切り出した
ファラデー回転子間で磁気ヒステリシスの大きさが異な
る、或いはいくつかのＢＩＧ膜間で磁気ヒステリシスの
大きなものが出現する割合が異なるという興味深い事実
を得た。本願発明者らはこの結果を詳細に検討した結
果、ＢＩＧ膜から切り出された磁界センサ用ファラデー
回転子に見られるピット（欠陥の一種）が少ないか或い
は全く無いものは、磁気ヒステリシスが大きくなるとい
う極めて興味深い知見を得た。さらに、実験・測定を重
ねて、本発明を完成させた。
膜を切断して多数のファラデー回転子を製造し、個々の
ファラデー回転子の磁気ヒステリシスを詳細に測定した
結果、上述したように、同一のＢＩＧ膜から切り出した
ファラデー回転子間で磁気ヒステリシスの大きさが異な
る、或いはいくつかのＢＩＧ膜間で磁気ヒステリシスの
大きなものが出現する割合が異なるという興味深い事実
を得た。本願発明者らはこの結果を詳細に検討した結
果、ＢＩＧ膜から切り出された磁界センサ用ファラデー
回転子に見られるピット（欠陥の一種）が少ないか或い
は全く無いものは、磁気ヒステリシスが大きくなるとい
う極めて興味深い知見を得た。さらに、実験・測定を重
ねて、本発明を完成させた。
【００２７】すなわち、本発明は、非磁性ガーネット単
結晶基板上に液相エピタキシャル法で育成されたビスマ
ス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜から製造されたファ
ラデー回転子であって、該ファラデー回転子中に結晶欠
陥の一種であるピットを少なくとも５個以上含むことを
特徴とするファラデー回転子である。また、該ビスマス
置換希土類鉄ガーネット単結晶膜が、非磁性ガーネット
単結晶基板上に液相エピタキシャル法で育成された一般
式； R3-xBix Fe5-yAy O12 〔但し、Ｒは、Ｙ及び希土類元素から選ばれる少なくと
も一種であり、Ａは、Ga、Alから選ばれる少なくとも一
種である。x, yは、各々、 0.8≦ｘ≦1.9 、 0.5≦ｙ≦
1.6 の数である〕なる化学組成を有するものである。
結晶基板上に液相エピタキシャル法で育成されたビスマ
ス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜から製造されたファ
ラデー回転子であって、該ファラデー回転子中に結晶欠
陥の一種であるピットを少なくとも５個以上含むことを
特徴とするファラデー回転子である。また、該ビスマス
置換希土類鉄ガーネット単結晶膜が、非磁性ガーネット
単結晶基板上に液相エピタキシャル法で育成された一般
式； R3-xBix Fe5-yAy O12 〔但し、Ｒは、Ｙ及び希土類元素から選ばれる少なくと
も一種であり、Ａは、Ga、Alから選ばれる少なくとも一
種である。x, yは、各々、 0.8≦ｘ≦1.9 、 0.5≦ｙ≦
1.6 の数である〕なる化学組成を有するものである。
【００２８】以下、本発明を説明する。まず、ピットの
有無によって磁気ヒステリシスの大きさが異なるという
現象の背景は未だ明確ではなく、今後の研究実験結果・
成果を待たなければならない。しかし、いずれにせよ、
ピットの多寡で磁気ヒステリシスの大きさを推定でき
る、という知見は工業生産上非常に有意義である。すな
わち、ピット個数によるファラデー回転子の良品と不良
品の判別が可能となり、かつ磁気ヒステリシスの少ない
ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜（ＢＩＧ膜）
の製造指標が得られたことになる。
有無によって磁気ヒステリシスの大きさが異なるという
現象の背景は未だ明確ではなく、今後の研究実験結果・
成果を待たなければならない。しかし、いずれにせよ、
ピットの多寡で磁気ヒステリシスの大きさを推定でき
る、という知見は工業生産上非常に有意義である。すな
わち、ピット個数によるファラデー回転子の良品と不良
品の判別が可能となり、かつ磁気ヒステリシスの少ない
ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜（ＢＩＧ膜）
の製造指標が得られたことになる。
【００２９】ファラデー回転子中のピットの個数は、顕
微鏡或いは赤外顕微鏡によって観察できる。ＢＩＧ膜が
薄い場合、具体的には 100μｍ以下であれば、ピットは
顕微鏡で容易に観察できる。また、ＢＩＧ膜が 100μｍ
以上の厚さでは、一部のピットは埋もれて、通常の顕微
鏡では観察できなくなる。しかし、赤外顕微鏡によって
結晶内部のピットが観察可能である。
微鏡或いは赤外顕微鏡によって観察できる。ＢＩＧ膜が
薄い場合、具体的には 100μｍ以下であれば、ピットは
顕微鏡で容易に観察できる。また、ＢＩＧ膜が 100μｍ
以上の厚さでは、一部のピットは埋もれて、通常の顕微
鏡では観察できなくなる。しかし、赤外顕微鏡によって
結晶内部のピットが観察可能である。
【００３０】本発明において、ピットはＢＩＧ膜を切断
して得られたファラデー回転子（通常大きさは 1mm×1m
m から 5mm×5mm)中に少なくとも５個以上あれば良い。
５個以下になると、磁気ヒステリシスによる不良品〔本
発明では、センサシステムの構造によって異なるが、便
宜的に、磁気ヒステリシス（飽和磁界Hsと核形成磁界Hn
の差）が飽和磁界の80％以上となるものを不良品と定義
する〕が多くなるので好ましくない。磁気ヒステリシス
を小さくしたファラデー回転子として、ピット個数の上
限は特に無い。しかし、ピットが多くなると光の透過率
低下や光散乱の増加などが生じるので、光磁界センサの
システムに応じて適宜決定する。
して得られたファラデー回転子（通常大きさは 1mm×1m
m から 5mm×5mm)中に少なくとも５個以上あれば良い。
５個以下になると、磁気ヒステリシスによる不良品〔本
発明では、センサシステムの構造によって異なるが、便
宜的に、磁気ヒステリシス（飽和磁界Hsと核形成磁界Hn
の差）が飽和磁界の80％以上となるものを不良品と定義
する〕が多くなるので好ましくない。磁気ヒステリシス
を小さくしたファラデー回転子として、ピット個数の上
限は特に無い。しかし、ピットが多くなると光の透過率
低下や光散乱の増加などが生じるので、光磁界センサの
システムに応じて適宜決定する。
【００３１】本発明の該ＢＩＧ膜としては、非磁性ガー
ネット単結晶基板上に液相エピタキシャル法で育成され
た一般式； R3-xBix Fe5-yAy O12〔但し、Ｒは
Ｙ及び希土類元素からなる群から選択した１種または２
種以上の元素であり、ＡはGaおよびAlから選択した少な
くとも一種である。また、x, yは各々、 0.8≦ｘ≦1.9
、 0.5≦ｙ≦1.6 の数である〕なる化学組成を有する
ものが、ファラデー効果も大きく、しかも飽和磁界が低
く好ましい。さらに、ＢＩＧ膜としては一般式； Y
3-x-yLaxBiy Fe5-zGaz O12〔但し、x, y, z は各々、
0.1≦ｘ≦0.4 、 1.0≦ｙ≦1.9 、 1.0≦ｚ≦1.6 の数
である〕なる化学組成を有するものが、ファラデー効果
も大きく、しかも飽和磁界が低く磁界センサ用ファラデ
ー回転子材料として好適である。
ネット単結晶基板上に液相エピタキシャル法で育成され
た一般式； R3-xBix Fe5-yAy O12〔但し、Ｒは
Ｙ及び希土類元素からなる群から選択した１種または２
種以上の元素であり、ＡはGaおよびAlから選択した少な
くとも一種である。また、x, yは各々、 0.8≦ｘ≦1.9
、 0.5≦ｙ≦1.6 の数である〕なる化学組成を有する
ものが、ファラデー効果も大きく、しかも飽和磁界が低
く好ましい。さらに、ＢＩＧ膜としては一般式； Y
3-x-yLaxBiy Fe5-zGaz O12〔但し、x, y, z は各々、
0.1≦ｘ≦0.4 、 1.0≦ｙ≦1.9 、 1.0≦ｚ≦1.6 の数
である〕なる化学組成を有するものが、ファラデー効果
も大きく、しかも飽和磁界が低く磁界センサ用ファラデ
ー回転子材料として好適である。
【００３２】本発明において、製造したＢＩＧ膜に所定
のピットを出現させることができる方法であれば、特に
制限は無い。しかし、経験的には、ＢＩＧ膜育成基板の
汚染、過飽和度を大きくした液相エピタキシャル成長、
基板との格子定数差拡大、などが例示される。育成用の
基板を汚染すると汚染された部分からは正常なエピタキ
シャル成長ができなくなりピットが増える。過飽和度を
大きくすると、ピットが増えることは良く知られてい
る。また、育成用の基板との格子定数差を大きくする
と、基板とＢＩＧ膜間にストレスが生じ、ピットが出や
すくなる。
のピットを出現させることができる方法であれば、特に
制限は無い。しかし、経験的には、ＢＩＧ膜育成基板の
汚染、過飽和度を大きくした液相エピタキシャル成長、
基板との格子定数差拡大、などが例示される。育成用の
基板を汚染すると汚染された部分からは正常なエピタキ
シャル成長ができなくなりピットが増える。過飽和度を
大きくすると、ピットが増えることは良く知られてい
る。また、育成用の基板との格子定数差を大きくする
と、基板とＢＩＧ膜間にストレスが生じ、ピットが出や
すくなる。
【００３３】以下、本発明を実施例によって、その実施
態様と効果を具体的に、かつ詳細に説明するが、以下の
例は、具体的に説明するものであって、本発明の実施態
様や発明の範囲を限定するものとしては意図されていな
い。
態様と効果を具体的に、かつ詳細に説明するが、以下の
例は、具体的に説明するものであって、本発明の実施態
様や発明の範囲を限定するものとしては意図されていな
い。
【００３４】
実施例１ 容量 1,000ml(ミリリットル)の白金製ルツボに、酸化鉛(PbO,
4N) 1,260g、酸化ビスマス(Bi2O3, 4N) 1,260g、酸化第
２鉄(Fe2O3, 4N) 195g、酸化ほう素(B2O3, 5N)68g、酸
化イットリウム(Y2O3, 3N) 10.8g、酸化ランタン(La
2O3, 3N) 11.0g、酸化ガリウム(Ga2O3, 3N) 52g を仕
込んだ。これを精密縦型管状電気炉の所定の位置に設置
し、1000℃に加熱溶融して十分に撹拌して均一に混合し
たのち、融液温度 761℃にまで冷却してビスマス置換希
土類磁性ガーネット単結晶育成用融液とした。
4N) 1,260g、酸化ビスマス(Bi2O3, 4N) 1,260g、酸化第
２鉄(Fe2O3, 4N) 195g、酸化ほう素(B2O3, 5N)68g、酸
化イットリウム(Y2O3, 3N) 10.8g、酸化ランタン(La
2O3, 3N) 11.0g、酸化ガリウム(Ga2O3, 3N) 52g を仕
込んだ。これを精密縦型管状電気炉の所定の位置に設置
し、1000℃に加熱溶融して十分に撹拌して均一に混合し
たのち、融液温度 761℃にまで冷却してビスマス置換希
土類磁性ガーネット単結晶育成用融液とした。
【００３５】ここに得られた融液表面に、常法に従っ
て、厚さが 500μm で、格子定数が 1.2497 ±0.0002 n
m の２インチ（111)ガーネット単結晶[(GdCa)3(GaMgZr)
5O12]基板の片面を接触させ、融液温度を 761℃に維持
しながら基板回転数を60r.p.m.として２時間のエピタキ
シャル成長を行った。厚さ65μｍの(YLaBi)3(FeGa)5O12
単結晶膜(=YLBG膜-1) を得た。
て、厚さが 500μm で、格子定数が 1.2497 ±0.0002 n
m の２インチ（111)ガーネット単結晶[(GdCa)3(GaMgZr)
5O12]基板の片面を接触させ、融液温度を 761℃に維持
しながら基板回転数を60r.p.m.として２時間のエピタキ
シャル成長を行った。厚さ65μｍの(YLaBi)3(FeGa)5O12
単結晶膜(=YLBG膜-1) を得た。
【００３６】次に、このYLBG膜-1を10.5mm×10.5mmの大
きさに分割し、分割品12枚を得た。10.5mm×10.5mmの分
割品 12 枚から任意の４枚を選択し、両面に波長0.78μ
ｍ対応の反射防止膜を施し、ついで 2mm×2mm に切断し
て波長0.78μｍ帯用のファラデー回転子とした。ファラ
デー回転子は合計 100個が得られた。この 100個のファ
ラデー回転子について、ピット個数のカウントと磁気特
性を測定し、両者の関係を調べた。
きさに分割し、分割品12枚を得た。10.5mm×10.5mmの分
割品 12 枚から任意の４枚を選択し、両面に波長0.78μ
ｍ対応の反射防止膜を施し、ついで 2mm×2mm に切断し
て波長0.78μｍ帯用のファラデー回転子とした。ファラ
デー回転子は合計 100個が得られた。この 100個のファ
ラデー回転子について、ピット個数のカウントと磁気特
性を測定し、両者の関係を調べた。
【００３７】磁気測定は以下の方法を採った。まず、 2
mm×2mm の大きさのファラデー回転子を、マグネテック
社のヘルムホルツコイルからなる磁界発生装置の中心に
配置し、磁界を印加しながら、 0.786μｍの半導体レー
ザ光をファラデー回転子に照射した。そしてファラデー
回転子を透過したレーザ光の偏波面の回転角を測定か
ら、ファラデー回転角の印加磁界依存性を調べた。結果
をまとめて図５に示した（ピット数が10個を越えるデー
タは省略した）。
mm×2mm の大きさのファラデー回転子を、マグネテック
社のヘルムホルツコイルからなる磁界発生装置の中心に
配置し、磁界を印加しながら、 0.786μｍの半導体レー
ザ光をファラデー回転子に照射した。そしてファラデー
回転子を透過したレーザ光の偏波面の回転角を測定か
ら、ファラデー回転角の印加磁界依存性を調べた。結果
をまとめて図５に示した（ピット数が10個を越えるデー
タは省略した）。
【００３８】YLBG膜-1の飽和磁界は 250 Oe(エルステッ
ド) であった。磁気ヒステリシスによる良品と不良品の
選別は、核形成磁界Hnが飽和磁界の20％を示すライン、
即ち、Hnが 44 Oe以上を良品、44 Oe 未満を不良品とし
た。ピットが４個以下になると、不合格品が発生するの
に対し、ピットが５個以上になると不合格品はまったく
見られなくなった（ピット11個以上のデータは記載しい
ないが不合格品は無かった）。結局、 2mm×2mm の大き
さのファラデー回転子 100個中、ピット５個以上含むも
のは85個で、すべて良品であった。
ド) であった。磁気ヒステリシスによる良品と不良品の
選別は、核形成磁界Hnが飽和磁界の20％を示すライン、
即ち、Hnが 44 Oe以上を良品、44 Oe 未満を不良品とし
た。ピットが４個以下になると、不合格品が発生するの
に対し、ピットが５個以上になると不合格品はまったく
見られなくなった（ピット11個以上のデータは記載しい
ないが不合格品は無かった）。結局、 2mm×2mm の大き
さのファラデー回転子 100個中、ピット５個以上含むも
のは85個で、すべて良品であった。
【００３９】実施例２ 容量 1,000mlの白金製ルツボに、酸化鉛(PbO, 4N) 1,26
0g、酸化ビスマス(Bi2O3, 4N) 1,260g、酸化第２鉄(Fe2
O3, 4N) 190g、酸化ほう素(B2O3, 5N) 45g、酸化ガドリ
ニウム(Gd2O3, 3N) 21.0g 、酸化ガリウム(Ga2O3, 3N)
4.0g、酸化アルミニウム(Al2O3, 3N) 8.5gを仕込んだ。
これを精密縦型管状電気炉の所定の位置に設置し、1,00
0 ℃に加熱溶融して十分に撹拌して均一に混合したの
ち、融液温度 776℃にまで冷却してビスマス置換希土類
磁性ガーネット単結晶育成用融液とした。
0g、酸化ビスマス(Bi2O3, 4N) 1,260g、酸化第２鉄(Fe2
O3, 4N) 190g、酸化ほう素(B2O3, 5N) 45g、酸化ガドリ
ニウム(Gd2O3, 3N) 21.0g 、酸化ガリウム(Ga2O3, 3N)
4.0g、酸化アルミニウム(Al2O3, 3N) 8.5gを仕込んだ。
これを精密縦型管状電気炉の所定の位置に設置し、1,00
0 ℃に加熱溶融して十分に撹拌して均一に混合したの
ち、融液温度 776℃にまで冷却してビスマス置換希土類
磁性ガーネット単結晶育成用融液とした。
【００４０】ここに得られた融液表面に、常法に従っ
て、厚さ 500μｍ、格子定数 1.2497±0.0002 nm の２
インチ（111)ガーネット単結晶[(GdCa)3(GaMgZr)5O12］
基板の片面を接触させ、融液温度を 776℃に維持しなが
ら基板回転数を60r.p.m.として２時間のエピタキシャル
成長を行った。ただし結晶成長開始１時間後に10分間だ
け基板回転数を75r.p.m.とした。厚さ49μｍの (GdBi)3
(FeGaAl)5O12単結晶膜(=GBGA膜-1) を得た。
て、厚さ 500μｍ、格子定数 1.2497±0.0002 nm の２
インチ（111)ガーネット単結晶[(GdCa)3(GaMgZr)5O12］
基板の片面を接触させ、融液温度を 776℃に維持しなが
ら基板回転数を60r.p.m.として２時間のエピタキシャル
成長を行った。ただし結晶成長開始１時間後に10分間だ
け基板回転数を75r.p.m.とした。厚さ49μｍの (GdBi)3
(FeGaAl)5O12単結晶膜(=GBGA膜-1) を得た。
【００４１】次に、このGBGA膜-1を10.5mm×10.5mmの大
きさに分割し、分割品12枚を得た。10.5mm×10.5mmの分
割品12枚から任意の４枚を選択し、両面に波長0.78μｍ
対応の反射防止膜を施し、ついで 2mm×2mm に切断して
波長0.78μｍ帯用ファラデー回転子とした。ファラデー
回転子は合計 100個が得られた。GBGA膜-1の飽和磁界は
290 Oe であった。この 100個のファラデー回転子につ
いて、実施例１と同様の方法でピット個数と磁気特性を
測定した。その結果、 2mm×2mm の大きさのファラデー
回転子 100個中、ピットを５個以上含むものは78個で、
すべて良品であった。一方、ピットが５個未満のファラ
デー回転子は32個得られ、そのうち26個が不良であっ
た。
きさに分割し、分割品12枚を得た。10.5mm×10.5mmの分
割品12枚から任意の４枚を選択し、両面に波長0.78μｍ
対応の反射防止膜を施し、ついで 2mm×2mm に切断して
波長0.78μｍ帯用ファラデー回転子とした。ファラデー
回転子は合計 100個が得られた。GBGA膜-1の飽和磁界は
290 Oe であった。この 100個のファラデー回転子につ
いて、実施例１と同様の方法でピット個数と磁気特性を
測定した。その結果、 2mm×2mm の大きさのファラデー
回転子 100個中、ピットを５個以上含むものは78個で、
すべて良品であった。一方、ピットが５個未満のファラ
デー回転子は32個得られ、そのうち26個が不良であっ
た。
【００４２】実施例３ 容量 3,000mlの白金製ルツボに、酸化鉛(PbO, 4N) 4,20
0g、酸化ビスマス(Bi2O3, 4N) 4,900g、酸化第２鉄(Fe2
O3, 4N) 650g、酸化ほう素(B2O3, 5N)150g、酸化ガドリ
ニウム(Gd2O3, 3N) 80g 、酸化ガリウム(Ga2O3, 3N) 61
g を仕込んだ。これを精密縦型管状電気炉の所定の位置
に設置し、1,000 ℃に加熱溶融して十分に撹拌して均一
に混合したのち、融液温度 790℃にまで冷却してビスマ
ス置換希土類磁性ガーネット単結晶育成用融液とした。
0g、酸化ビスマス(Bi2O3, 4N) 4,900g、酸化第２鉄(Fe2
O3, 4N) 650g、酸化ほう素(B2O3, 5N)150g、酸化ガドリ
ニウム(Gd2O3, 3N) 80g 、酸化ガリウム(Ga2O3, 3N) 61
g を仕込んだ。これを精密縦型管状電気炉の所定の位置
に設置し、1,000 ℃に加熱溶融して十分に撹拌して均一
に混合したのち、融液温度 790℃にまで冷却してビスマ
ス置換希土類磁性ガーネット単結晶育成用融液とした。
【００４３】ここに得られた融液表面に、常法に従っ
て、厚さ 500μｍ、格子定数 1.2497±0.0002 nm の２
インチ（111)ガーネット単結晶[(GdCa)3(GaMgZr)5O12]
基板の片面を接触させ、融液温度を 790℃に維持し基板
回転数を60r.p.m.としてながら22時間のエピタキシャル
成長を行った。ただし結晶成長を開始してから16時間経
過した時点で10分間だけ基板回転数を75r.p.m.とした。
厚さ 385μｍの (TbBi)3(FeGa)5O12単結晶膜(=TBG 膜)
を得た。
て、厚さ 500μｍ、格子定数 1.2497±0.0002 nm の２
インチ（111)ガーネット単結晶[(GdCa)3(GaMgZr)5O12]
基板の片面を接触させ、融液温度を 790℃に維持し基板
回転数を60r.p.m.としてながら22時間のエピタキシャル
成長を行った。ただし結晶成長を開始してから16時間経
過した時点で10分間だけ基板回転数を75r.p.m.とした。
厚さ 385μｍの (TbBi)3(FeGa)5O12単結晶膜(=TBG 膜)
を得た。
【００４４】次に、この TBG膜を10.5mm×10.5mmの大き
さに分割し、分割品12枚を得た。10.5mm×10.5mmの分割
品12枚から任意の３枚を選択し、研磨によって基板を除
去し、さらに厚さを 324μｍとした。両面に波長1.31μ
ｍ対応の反射防止膜を施し、ついで 1.6mm×1.6mm に切
断して波長1.31μｍ帯用ファラデー回転子とした。ファ
ラデー回転子は合計 108個が得られた。TBG 膜の飽和磁
界は 340 Oe であった。この 108個のファラデー回転子
について、実施例１と同様の方法でピット個数のカウン
ト（赤外顕微鏡を使用）と磁気特性の測定を行った。そ
の結果、 1.6mm×1.6mm の大きさのファラデー回転子 1
08個中、ピット個数が５個以上含むものは92個で、すべ
て良品であった。一方、ピットが５個未満のファラデー
回転子は８個得られ、そのうち５個が不良であった。
さに分割し、分割品12枚を得た。10.5mm×10.5mmの分割
品12枚から任意の３枚を選択し、研磨によって基板を除
去し、さらに厚さを 324μｍとした。両面に波長1.31μ
ｍ対応の反射防止膜を施し、ついで 1.6mm×1.6mm に切
断して波長1.31μｍ帯用ファラデー回転子とした。ファ
ラデー回転子は合計 108個が得られた。TBG 膜の飽和磁
界は 340 Oe であった。この 108個のファラデー回転子
について、実施例１と同様の方法でピット個数のカウン
ト（赤外顕微鏡を使用）と磁気特性の測定を行った。そ
の結果、 1.6mm×1.6mm の大きさのファラデー回転子 1
08個中、ピット個数が５個以上含むものは92個で、すべ
て良品であった。一方、ピットが５個未満のファラデー
回転子は８個得られ、そのうち５個が不良であった。
【００４５】比較例１ 容量 1,000mlの白金製ルツボに、酸化鉛(PbO, 4N) 1,26
0g、酸化ビスマス(Bi2O3, 4N) 1,470g、酸化第２鉄(Fe2
O3, 4N) 195g、酸化ほう素(B2O3, 5N) 38g、酸化イット
リウム(Y2O3, 3N) 10.8g、酸化ランタン(La2O3, 3N) 1
1.0g 、酸化ガリウム(Ga2O3, 3N) 36g を仕込んだ。こ
れを精密縦型管状電気炉の所定の位置に設置し、1,000
℃に加熱溶融して十分に撹拌して均一に混合したのち、
融液温度 755℃にまで冷却してビスマス置換希土類磁性
ガーネット単結晶育成用融液とした。
0g、酸化ビスマス(Bi2O3, 4N) 1,470g、酸化第２鉄(Fe2
O3, 4N) 195g、酸化ほう素(B2O3, 5N) 38g、酸化イット
リウム(Y2O3, 3N) 10.8g、酸化ランタン(La2O3, 3N) 1
1.0g 、酸化ガリウム(Ga2O3, 3N) 36g を仕込んだ。こ
れを精密縦型管状電気炉の所定の位置に設置し、1,000
℃に加熱溶融して十分に撹拌して均一に混合したのち、
融液温度 755℃にまで冷却してビスマス置換希土類磁性
ガーネット単結晶育成用融液とした。
【００４６】ここに得られた融液表面に、常法に従っ
て、厚さ 500μｍ、格子定数 1.2497±0.0002 nm の２
インチ（111)ガーネット単結晶[(GdCa)3(GaMgZr)5O12]
基板の片面を接触させ、融液温度を 755℃に維持し基板
回転数を60r.p.m.としてながら２時間のエピタキシャル
成長を行った。厚さ 57μｍの(YLaBi)3(FeGa)5O12単結
晶膜(=YLBG膜-2) を得た。
て、厚さ 500μｍ、格子定数 1.2497±0.0002 nm の２
インチ（111)ガーネット単結晶[(GdCa)3(GaMgZr)5O12]
基板の片面を接触させ、融液温度を 755℃に維持し基板
回転数を60r.p.m.としてながら２時間のエピタキシャル
成長を行った。厚さ 57μｍの(YLaBi)3(FeGa)5O12単結
晶膜(=YLBG膜-2) を得た。
【００４７】次にこのYLBG膜-2を実施例１とまったく同
様に処理して 2mm×2mm のファラデー回転子 100個を得
た。この 100個のファラデー回転子について、ピット個
数のカウントと磁気特性の測定を行った。その結果、ピ
ットを５個以上含むファラデー回転子は10個ですべて良
品であった。またピット個数４個以下のファラデー回転
子は90個で、このうち良品は12個であった。
様に処理して 2mm×2mm のファラデー回転子 100個を得
た。この 100個のファラデー回転子について、ピット個
数のカウントと磁気特性の測定を行った。その結果、ピ
ットを５個以上含むファラデー回転子は10個ですべて良
品であった。またピット個数４個以下のファラデー回転
子は90個で、このうち良品は12個であった。
【００４８】比較例２ 実施例２において、結晶育成中の基板回転数を 60r.p.
m. の一定とした以外は全く同様の条件で、厚さ43μｍ
の (GdBi)3(FeGaAl)5O12単結晶膜(=GBGA膜-2) を得た。
次にこのGBGA膜-2を実施例２と全く同様に処理し、ピッ
ト個数と磁気特性を測定した。この結果、ピットを５個
以上含むファラデー回転子は５個ですべて良品であっ
た。また、ピット個数４個以下のファラデー回転子は95
個で、このうち良品は５個であった。
m. の一定とした以外は全く同様の条件で、厚さ43μｍ
の (GdBi)3(FeGaAl)5O12単結晶膜(=GBGA膜-2) を得た。
次にこのGBGA膜-2を実施例２と全く同様に処理し、ピッ
ト個数と磁気特性を測定した。この結果、ピットを５個
以上含むファラデー回転子は５個ですべて良品であっ
た。また、ピット個数４個以下のファラデー回転子は95
個で、このうち良品は５個であった。
【００４９】
【発明の効果】本発明によれば、飽和磁界の低いビスマ
ス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜であっても磁気ヒス
テリシスが抑制され、かつ磁気ヒステリシスが大きい不
良品をピット個数の測定という簡便な識別法によるもの
であり、光磁界センサ用ファラデー回転子の製造が容易
となった。
ス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜であっても磁気ヒス
テリシスが抑制され、かつ磁気ヒステリシスが大きい不
良品をピット個数の測定という簡便な識別法によるもの
であり、光磁界センサ用ファラデー回転子の製造が容易
となった。
【図１】ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜（Ｂ
ＩＧ膜）の外部磁界強度に対する磁区構造の変化の一例
を示す模式図。
ＩＧ膜）の外部磁界強度に対する磁区構造の変化の一例
を示す模式図。
【図２】磁気ヒステリシスを示さないＢＩＧ膜の磁気特
性の一例を示す模式図。
性の一例を示す模式図。
【図３】磁気ヒステリシスを示すＢＩＧ膜の磁気特性の
一例を示す模式図。
一例を示す模式図。
【図４】大きな磁気ヒステリシスを示すＢＩＧ膜の磁気
特性の一例を示す模式図。
特性の一例を示す模式図。
【図５】磁気ヒステリシスが非常に大きいため、角型ヒ
ステリシスをなすＢＩＧ膜の磁気特性の一例を示す模式
図。
ステリシスをなすＢＩＧ膜の磁気特性の一例を示す模式
図。
【図６】実施例１におけるファラデー回転子におけるピ
ット個数と核形成磁界の関係を示す模式図。
ット個数と核形成磁界の関係を示す模式図。
Claims (2)
- 【請求項１】 非磁性ガーネット単結晶基板上に液相エ
ピタキシャル法で育成されたビスマス置換希土類鉄ガー
ネット単結晶膜から製造されたファラデー回転子であっ
て、該ファラデー回転子中に結晶欠陥の一種であるピッ
トを少なくとも５個以上含むことを特徴とするファラデ
ー回転子。 - 【請求項２】 該ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結
晶膜が、非磁性ガーネット単結晶基板上に液相エピタキ
シャル法で育成された一般式； R3-xBix Fe5-yAy O12 〔但し、ＲはＹ及び希土類元素からなる群から選択した
１種または２種以上の元素であり、ＡはGaおよびAlから
選択した少なくとも一種である。また、x, yは各々、
0.8≦ｘ≦1.9 、 0.5≦ｙ≦1.6 の数である〕なる化学
組成を有するものである請求項１記載のファラデー回転
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23538395A JPH0982523A (ja) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | ファラデー回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23538395A JPH0982523A (ja) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | ファラデー回転子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0982523A true JPH0982523A (ja) | 1997-03-28 |
Family
ID=16985275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23538395A Pending JPH0982523A (ja) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | ファラデー回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0982523A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002022920A1 (en) * | 2000-09-18 | 2002-03-21 | Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd. | Rare earth-iron garnet single crystal material and method for preparation thereof and device using rare earth-iron garnet single crystal material |
-
1995
- 1995-09-13 JP JP23538395A patent/JPH0982523A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002022920A1 (en) * | 2000-09-18 | 2002-03-21 | Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd. | Rare earth-iron garnet single crystal material and method for preparation thereof and device using rare earth-iron garnet single crystal material |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Saito et al. | Optical observations of antiferromagnetic S domains in NiO (111) platelets | |
| EP0811851B1 (en) | Faraday rotator having a rectangular shaped hysteresis | |
| JP3198053B2 (ja) | 低磁気モーメントを有する磁気光学材からなる製品 | |
| US5535046A (en) | Faraday rotator | |
| US4018692A (en) | Composition for making garnet films for improved magnetic bubble devices | |
| JP3458865B2 (ja) | 低飽和磁界ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶、および、その用途 | |
| Görnert et al. | Liquid phase epitaxy (LPE) grown Bi, Ga, Al substituted iron garnets with huge Faraday rotation for magneto‐optic applications | |
| US4806858A (en) | Liquid crystal nondestructive inspection of magnetization and variations in magnetization of high energy magnets | |
| US6108120A (en) | Faraday rotation angle varying apparatus | |
| US6673146B2 (en) | Method of manufacturing a magnet-free faraday rotator | |
| JPH0982523A (ja) | ファラデー回転子 | |
| JPH09197360A (ja) | 光磁界センサ用ファラデー回転子 | |
| Nur-E-Alam et al. | Highly bismuth-substituted, record-performance magneto-optic garnet materials with low coercivity for applications in integrated optics, photonic crystals, imaging and sensing | |
| EP0338859B1 (en) | Faraday rotator | |
| US6618182B1 (en) | Magneto-optic switching element comprising a faraday rotator | |
| JPH1031112A (ja) | 角型ヒステリシスを示すファラデー回転子 | |
| JPH05117095A (ja) | ビスマス置換希土類鉄ガーネツトの製造方法 | |
| CA2131123A1 (en) | Non-reciprocal optical device | |
| JP4468045B2 (ja) | 磁気情報の読取・評価方法及び装置 | |
| JPH0826900A (ja) | 希土類鉄ガーネット単結晶膜の処理方法 | |
| JP3917859B2 (ja) | ファラデー回転子 | |
| JP2010072263A (ja) | ファラデー回転子 | |
| Zaharov et al. | Ways to Improve the Magneto-Optical Properties of Materials for Measuring Systems Based on the Faraday Effect | |
| JPH0769797A (ja) | 低飽和磁界ビスマス置換鉄ガーネット単結晶 | |
| Il’yashenko et al. | Measuring and visualizing strong magnetic fields by means of indicators based on garnet ferrite films |