JPH11217300A - 磁気光学ガーネット - Google Patents
磁気光学ガーネットInfo
- Publication number
- JPH11217300A JPH11217300A JP10033603A JP3360398A JPH11217300A JP H11217300 A JPH11217300 A JP H11217300A JP 10033603 A JP10033603 A JP 10033603A JP 3360398 A JP3360398 A JP 3360398A JP H11217300 A JPH11217300 A JP H11217300A
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- Japan
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- magneto
- garnet
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ファラデー回転角の温度係数が小さく、か
つ、光アイソレータ等、光部品の小型化、構成単純化、
低コスト化を実現するファラデー回転子としての、磁気
光学ガーネットを提供すること。 【解決手段】 化学式ＴbXＲYＢｉZＦｅ(5-A)ＧａAＯ12
（ただし、ＲはＥｕおよびＨｏの少なくとも１種であ
り、０.０５≦Ｘ≦１.４，１.３≦Ｙ，Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝３.
０，０.６≦Ａ≦１.４）で示される組成を有する磁気光
学ガーネット。
つ、光アイソレータ等、光部品の小型化、構成単純化、
低コスト化を実現するファラデー回転子としての、磁気
光学ガーネットを提供すること。 【解決手段】 化学式ＴbXＲYＢｉZＦｅ(5-A)ＧａAＯ12
（ただし、ＲはＥｕおよびＨｏの少なくとも１種であ
り、０.０５≦Ｘ≦１.４，１.３≦Ｙ，Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝３.
０，０.６≦Ａ≦１.４）で示される組成を有する磁気光
学ガーネット。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に、近赤外光に
用いる光アイソレータ、光サーキュレータ、光スイッチ
用ファラデー素子としての磁気光学ガーネットに関す
る。
用いる光アイソレータ、光サーキュレータ、光スイッチ
用ファラデー素子としての磁気光学ガーネットに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】例えば、光通信、光計測、光磁気記録等
を行う光学的装置の光源には、そのコヒーレント性から
半導体レーザが使用されることが多い。しかし、半導体
レーザから出射された光の一部が、半導体レーザ自体に
帰還されると、波長の揺らぎやノイズを発生する。従
来、この帰還光を阻止するために、ファラデー回転角が
４５度となるような、非相反素子としてのファラデー素
子を使用した光アイソレータが実現されている。
を行う光学的装置の光源には、そのコヒーレント性から
半導体レーザが使用されることが多い。しかし、半導体
レーザから出射された光の一部が、半導体レーザ自体に
帰還されると、波長の揺らぎやノイズを発生する。従
来、この帰還光を阻止するために、ファラデー回転角が
４５度となるような、非相反素子としてのファラデー素
子を使用した光アイソレータが実現されている。
【０００３】ファラデー素子には、光源の波長に依存し
て、それぞれ適切な材料が選択して使用される。例え
ば、光通信に用いられる１.３１μｍ、１.５５μｍの波
長に対して、磁性体であるビスマス置換鉄ガーネット
（以下、磁気光学ガーネットという）単結晶がファラデ
ー回転子として用いられている。その中でも、（ＧｄＢ
ｉ）3（ＦｅＡｌＧａ）5Ｏ12で示される組成の磁気光学
ガーネット単結晶厚膜は、液相エピタキシャル法（以
下、ＬＰＥ法という）によって低コストで得られるため
に、広く使用されている。
て、それぞれ適切な材料が選択して使用される。例え
ば、光通信に用いられる１.３１μｍ、１.５５μｍの波
長に対して、磁性体であるビスマス置換鉄ガーネット
（以下、磁気光学ガーネットという）単結晶がファラデ
ー回転子として用いられている。その中でも、（ＧｄＢ
ｉ）3（ＦｅＡｌＧａ）5Ｏ12で示される組成の磁気光学
ガーネット単結晶厚膜は、液相エピタキシャル法（以
下、ＬＰＥ法という）によって低コストで得られるため
に、広く使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ファラデー回転子は、
磁気光学ガーネット単結晶厚膜が、磁気的に飽和するＨ
ｓ以上の外部磁界を光の進行方向と平行に印加したと
き、ファラデー回転角が４５度となるように厚さを制御
して得られる。従来は、光アイソレータの場合、磁気的
に飽和させ単一磁区にするために、磁気光学ガーネット
単結晶厚膜を円筒形の永久磁石に挿入して用いられてき
た。
磁気光学ガーネット単結晶厚膜が、磁気的に飽和するＨ
ｓ以上の外部磁界を光の進行方向と平行に印加したと
き、ファラデー回転角が４５度となるように厚さを制御
して得られる。従来は、光アイソレータの場合、磁気的
に飽和させ単一磁区にするために、磁気光学ガーネット
単結晶厚膜を円筒形の永久磁石に挿入して用いられてき
た。
【０００５】図２は、従来の磁気光学ガーネット（Ｇｄ
Ｂｉ）3（ＦｅＡｌＧａ）5Ｏ12 の印加磁界強度とファ
ラデー回転角との関係を示す図である。しかし、印加さ
れた外部磁界を取り除くと、所定のファラデー回転角は
得られない。つまり、光アイソレータのファラデー回転
子として、従来の磁気光学ガーネットを用いる場合に
は、永久磁石は必須の構成要素であった。磁界印加用の
永久磁石の存在は、光アイソレータをはじめとする光サ
ーキュレータ、光スイッチ等の光部品の小型化、構成単
純化、あるいは低コストの実現を阻んでいた。
Ｂｉ）3（ＦｅＡｌＧａ）5Ｏ12 の印加磁界強度とファ
ラデー回転角との関係を示す図である。しかし、印加さ
れた外部磁界を取り除くと、所定のファラデー回転角は
得られない。つまり、光アイソレータのファラデー回転
子として、従来の磁気光学ガーネットを用いる場合に
は、永久磁石は必須の構成要素であった。磁界印加用の
永久磁石の存在は、光アイソレータをはじめとする光サ
ーキュレータ、光スイッチ等の光部品の小型化、構成単
純化、あるいは低コストの実現を阻んでいた。
【０００６】光アイソレータに、ファラデー回転角の温
度係数が大きいファラデー回転子を用いると、設定され
たアイソレーションは狭い温度範囲で実現されるのみと
なる。その温度範囲外では、アイソレーションが劣化す
る。ファラデー回転角の温度係数は、小さいことが望ま
しく、これを満たす磁気光学ガーネットが望まれてい
た。
度係数が大きいファラデー回転子を用いると、設定され
たアイソレーションは狭い温度範囲で実現されるのみと
なる。その温度範囲外では、アイソレーションが劣化す
る。ファラデー回転角の温度係数は、小さいことが望ま
しく、これを満たす磁気光学ガーネットが望まれてい
た。
【０００７】本発明の目的は、ファラデー回転角の温度
係数が小さく、かつ、光アイソレータ等の光部品の小型
化、構成単純化、低コスト化を実現するファラデー回転
子としての、磁気光学ガーネットを提供することにあ
る。
係数が小さく、かつ、光アイソレータ等の光部品の小型
化、構成単純化、低コスト化を実現するファラデー回転
子としての、磁気光学ガーネットを提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、化学式ＴbXＲ
YＢｉZＦｅ(5-A)ＧａAＯ12（ただし、ＲはＥｕおよびＨ
ｏの少なくとも１種であり、０.０５≦Ｘ≦１.４，１.
３≦Ｙ，Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝３.０，０.６≦Ａ≦１.４）で示
される組成を有する磁気光学ガーネットである。０.６
≦Ａ≦１.４とした理由は、飽和磁界を印加した後、磁
界を除いても一定のファラデー回転角が得られるよう
に、補償温度を室温の近くに設定して、飽和磁化（４π
Ｍｓ）を小さくするためである。
YＢｉZＦｅ(5-A)ＧａAＯ12（ただし、ＲはＥｕおよびＨ
ｏの少なくとも１種であり、０.０５≦Ｘ≦１.４，１.
３≦Ｙ，Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝３.０，０.６≦Ａ≦１.４）で示
される組成を有する磁気光学ガーネットである。０.６
≦Ａ≦１.４とした理由は、飽和磁界を印加した後、磁
界を除いても一定のファラデー回転角が得られるよう
に、補償温度を室温の近くに設定して、飽和磁化（４π
Ｍｓ）を小さくするためである。
【０００９】また、本発明は、前記組成を有し、いった
ん、磁気的に飽和させた後は、印加磁界を取り除いて
も、ファラデー回転子としての磁気光学特性を保ち、保
磁力が２５０エルステッド以上であり、かつ、ファラデ
ー回転角の温度係数が０.０８ｄｅｇ／℃以下である磁
気光学ガーネットである。
ん、磁気的に飽和させた後は、印加磁界を取り除いて
も、ファラデー回転子としての磁気光学特性を保ち、保
磁力が２５０エルステッド以上であり、かつ、ファラデ
ー回転角の温度係数が０.０８ｄｅｇ／℃以下である磁
気光学ガーネットである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、図面および表を参照し、説明する。
いて、図面および表を参照し、説明する。
【００１１】本発明による磁気光学ガーネットは、これ
を構成するＧｄを、Ｔb、ＥｕおよびＨｏで置換するこ
とにより、ファラデー回転角の温度係数を小さくすると
ともに、大きな保磁力を実現し、磁界印加手段である円
筒形の永久磁石を使用しなくても、４５度のファラデー
回転角を得られる組成を示す。
を構成するＧｄを、Ｔb、ＥｕおよびＨｏで置換するこ
とにより、ファラデー回転角の温度係数を小さくすると
ともに、大きな保磁力を実現し、磁界印加手段である円
筒形の永久磁石を使用しなくても、４５度のファラデー
回転角を得られる組成を示す。
【００１２】本発明による磁気光学ガーネットは、保磁
力が２５０エルステッド（以下、Ｏｅと表示する）以上
であり、かつ、ファラデー回転角の温度係数が０．０８
ｄｅｇ／℃以下となる。ファラデー回転角の温度係数
は、小さいことが望ましいが、実用的には、０.０８ｄ
ｅｇ／℃以下であればよい。また、保磁力が２５０Ｏｅ
未満の磁気光学ガーネットの場合、永久磁石による磁界
の印加がないと、外部の擾乱磁界によってファラデー回
転角が変動し、磁気光学特性の低下を招きやすくなる。
図１は、本発明による磁気光学ガーネットの、印加磁界
強度に対するファラデー回転角の関係を示す図である。
力が２５０エルステッド（以下、Ｏｅと表示する）以上
であり、かつ、ファラデー回転角の温度係数が０．０８
ｄｅｇ／℃以下となる。ファラデー回転角の温度係数
は、小さいことが望ましいが、実用的には、０.０８ｄ
ｅｇ／℃以下であればよい。また、保磁力が２５０Ｏｅ
未満の磁気光学ガーネットの場合、永久磁石による磁界
の印加がないと、外部の擾乱磁界によってファラデー回
転角が変動し、磁気光学特性の低下を招きやすくなる。
図１は、本発明による磁気光学ガーネットの、印加磁界
強度に対するファラデー回転角の関係を示す図である。
【００１３】
【実施例】以下、実施例をもとに説明する。
【００１４】（実施例１）出発原料として、純度９９.
９９％のＴｂ2Ｏ3，Ｅｕ2Ｏ3，Ｈｏ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3，Ｇ
ａ2Ｏ3と、フラックスとしてＢｉ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｂ2Ｏ3
を使用した。これらを、表１に示す成分組成になるよう
に配合し、磁気光学ガーネット単結晶厚膜を育成した。
Ｂｉの組成は一定とし、Ｅｕ＋ＨｏであるＲの組成を変
化させた。育成された単結晶を、波長１.３１μｍおよ
び１.５５μｍでファラデー回転角が４５度になるよう
に、研磨して厚さを制御した。その結果、得られた保磁
力Ｈcおよびファラデー回転角の温度係数δを表１に併
せて示した。
９９％のＴｂ2Ｏ3，Ｅｕ2Ｏ3，Ｈｏ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3，Ｇ
ａ2Ｏ3と、フラックスとしてＢｉ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｂ2Ｏ3
を使用した。これらを、表１に示す成分組成になるよう
に配合し、磁気光学ガーネット単結晶厚膜を育成した。
Ｂｉの組成は一定とし、Ｅｕ＋ＨｏであるＲの組成を変
化させた。育成された単結晶を、波長１.３１μｍおよ
び１.５５μｍでファラデー回転角が４５度になるよう
に、研磨して厚さを制御した。その結果、得られた保磁
力Ｈcおよびファラデー回転角の温度係数δを表１に併
せて示した。
【００１５】
【００１６】表１から明らかなように、本発明の組成を
有するＮｏ.３〜７の磁気光学ガーネットは、実用に耐
える保磁力と、ファラデー回転角の温度係数を有するこ
とが判る。Ｎｏ.３〜７の磁気光学ガーネット単結晶厚
膜を、磁界印加用の永久磁石をもたないマグネットレス
光アイソレータに組み込み、良好な磁気光学特性が得ら
れた。
有するＮｏ.３〜７の磁気光学ガーネットは、実用に耐
える保磁力と、ファラデー回転角の温度係数を有するこ
とが判る。Ｎｏ.３〜７の磁気光学ガーネット単結晶厚
膜を、磁界印加用の永久磁石をもたないマグネットレス
光アイソレータに組み込み、良好な磁気光学特性が得ら
れた。
【００１７】（実施例２）出発原料として、純度９９.
９９％のＴｂ2Ｏ3，Ｅｕ2Ｏ3，Ｈｏ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3，Ｇ
ａ2Ｏ3と、フラックスとしてＢｉ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｂ2Ｏ3
を使用した。これらを、表２に示す成分組成になるよう
に配合し、磁気光学ガーネット単結晶厚膜を育成した。
ＢｉおよびＲの組成は、それぞれ一定とし、ＥｕとＨｏ
の比を変化させた。育成された単結晶を、波長１.３１
μｍおよび１.５５μｍでファラデー回転角が４５度に
なるように、研磨して厚さを制御した。その結果、得ら
れた保磁力およびファラデー回転角の温度係数δを表２
に併せて示した。
９９％のＴｂ2Ｏ3，Ｅｕ2Ｏ3，Ｈｏ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3，Ｇ
ａ2Ｏ3と、フラックスとしてＢｉ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｂ2Ｏ3
を使用した。これらを、表２に示す成分組成になるよう
に配合し、磁気光学ガーネット単結晶厚膜を育成した。
ＢｉおよびＲの組成は、それぞれ一定とし、ＥｕとＨｏ
の比を変化させた。育成された単結晶を、波長１.３１
μｍおよび１.５５μｍでファラデー回転角が４５度に
なるように、研磨して厚さを制御した。その結果、得ら
れた保磁力およびファラデー回転角の温度係数δを表２
に併せて示した。
【００１８】
【００１９】表２から明らかなように、Ｎｏ.８を除
き、本発明の組成を有するＮｏ.３，Ｎｏ.９〜１２の磁
気光学ガーネットは、実用に適した保磁力を有すること
が判る。Ｎｏ.３，Ｎｏ.９〜１２の磁気光学ガーネット
単結晶をマグネットレス光アイソレータに組み込み、良
好な磁気光学特性が得られた。
き、本発明の組成を有するＮｏ.３，Ｎｏ.９〜１２の磁
気光学ガーネットは、実用に適した保磁力を有すること
が判る。Ｎｏ.３，Ｎｏ.９〜１２の磁気光学ガーネット
単結晶をマグネットレス光アイソレータに組み込み、良
好な磁気光学特性が得られた。
【００２０】（実施例３）出発原料として、純度９９.
９９％のＴｂ2Ｏ3，Ｅｕ2Ｏ3，Ｈｏ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ 3，Ｇ
ａ2Ｏ3と、フラックスとしてＢｉ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｂ2Ｏ3
を使用した。これらを、表３に示す成分組成になるよう
に配合し、磁気光学ガーネット単結晶厚膜を育成した。
Ｂｉの組成Zを変化させ、ＥｕおよびＨｏのそれぞれの
組成は一定とした。育成された単結晶を、波長１.３１
μｍおよび１.５５μｍでファラデー回転角が４５度に
なるように、研磨して厚さを制御した。その結果、得ら
れた保磁力およびファラデー回転角の温度係数δを表３
に併せて示した。
９９％のＴｂ2Ｏ3，Ｅｕ2Ｏ3，Ｈｏ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ 3，Ｇ
ａ2Ｏ3と、フラックスとしてＢｉ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｂ2Ｏ3
を使用した。これらを、表３に示す成分組成になるよう
に配合し、磁気光学ガーネット単結晶厚膜を育成した。
Ｂｉの組成Zを変化させ、ＥｕおよびＨｏのそれぞれの
組成は一定とした。育成された単結晶を、波長１.３１
μｍおよび１.５５μｍでファラデー回転角が４５度に
なるように、研磨して厚さを制御した。その結果、得ら
れた保磁力およびファラデー回転角の温度係数δを表３
に併せて示した。
【００２１】
【００２２】Ｎｏ.１７については、結晶欠陥が多く、
実用的でない。Ｎｏ.１７を除く、本発明の組成を有す
るＮｏ.３，Ｎｏ.９〜１２の磁気光学ガーネットは、実
用に適した保磁力を有することが判る。Ｎｏ.１７を除
く磁気光学ガーネット単結晶をグネットレス光アイソレ
ータに組み込み、良好な磁気光学特性が得られた。
実用的でない。Ｎｏ.１７を除く、本発明の組成を有す
るＮｏ.３，Ｎｏ.９〜１２の磁気光学ガーネットは、実
用に適した保磁力を有することが判る。Ｎｏ.１７を除
く磁気光学ガーネット単結晶をグネットレス光アイソレ
ータに組み込み、良好な磁気光学特性が得られた。
【００２３】前述した実施例１ないし実施例３の結果か
ら、つぎのことが明らかになった。 （１）Ｔｂの濃度が高いほど、ファラデー回転角の温度
係数は小さくなるが、挿入損失が増えてくるため、ファ
ラデー回転子として総合的に適切な範囲がある。 （２）化学式ＴbXＲYＢｉZＦｅ(5-A)ＧａAＯ12におい
て、Ｅｕ，Ｈｏ を代表するＲの組成Ｘの範囲は、１.３
未満では、保磁力が２５０Ｏｅ未満となり、実用に適し
ない。 （３）またＢｉの組成Ｚの範囲が０.３未満では、ファ
ラデー回転係数が小さく、４５度のファラデー回転角を
得るためには磁気光学ガーネット単結晶の厚さを大きく
とることが必要となり、ファラデー回転子として実用的
でない。さらにＺが１.５を越えると磁気光学ガーネッ
ト単結晶内に欠陥が生じ磁気光学特性が低下する。よっ
て、Ｂｉの組成Ｚの範囲は、０.３〜１.５の範囲がよ
い。
ら、つぎのことが明らかになった。 （１）Ｔｂの濃度が高いほど、ファラデー回転角の温度
係数は小さくなるが、挿入損失が増えてくるため、ファ
ラデー回転子として総合的に適切な範囲がある。 （２）化学式ＴbXＲYＢｉZＦｅ(5-A)ＧａAＯ12におい
て、Ｅｕ，Ｈｏ を代表するＲの組成Ｘの範囲は、１.３
未満では、保磁力が２５０Ｏｅ未満となり、実用に適し
ない。 （３）またＢｉの組成Ｚの範囲が０.３未満では、ファ
ラデー回転係数が小さく、４５度のファラデー回転角を
得るためには磁気光学ガーネット単結晶の厚さを大きく
とることが必要となり、ファラデー回転子として実用的
でない。さらにＺが１.５を越えると磁気光学ガーネッ
ト単結晶内に欠陥が生じ磁気光学特性が低下する。よっ
て、Ｂｉの組成Ｚの範囲は、０.３〜１.５の範囲がよ
い。
【００２４】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の磁気光
学ガーネットによって、ファラデー回転角の温度係数が
小さく、かつ、構成するＧｄの一部をＥｕおよびＨｏで
置換し、永久磁石をもたない光アイソレータ等の光部品
が可能となった。これにより、光部品の小型化、構成単
純化、あるいは低コスト化が実現することができた。
学ガーネットによって、ファラデー回転角の温度係数が
小さく、かつ、構成するＧｄの一部をＥｕおよびＨｏで
置換し、永久磁石をもたない光アイソレータ等の光部品
が可能となった。これにより、光部品の小型化、構成単
純化、あるいは低コスト化が実現することができた。
【図１】本発明による磁気光学ガーネットの、印加磁界
強度に対するファラデー回転角の関係を示す図。
強度に対するファラデー回転角の関係を示す図。
【図２】従来の磁気光学ガーネット（ＧｄＢｉ）3（Ｆ
ｅＡｌＧａ）5Ｏ12 の印加磁界強度とファラデー回転角
との関係を示す図。
ｅＡｌＧａ）5Ｏ12 の印加磁界強度とファラデー回転角
との関係を示す図。
Claims (2)
- 【請求項１】 化学式ＴbXＲYＢｉZＦｅ(5-A)ＧａAＯ12
（ただし、ＲはＥｕおよびＨｏの少なくとも１種であ
り、０.０５≦Ｘ≦１.４，１.３≦Ｙ，Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝３.
０，０.６≦Ａ≦１.４）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。 - 【請求項２】 前記組成を有し、保磁力が２５０エルス
テッド以上であり、かつ、ファラデー回転角の温度係数
が０.０８ｄｅｇ／℃以下であることを特徴とする請求
項１記載の磁気光学ガーネット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10033603A JPH11217300A (ja) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | 磁気光学ガーネット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10033603A JPH11217300A (ja) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | 磁気光学ガーネット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11217300A true JPH11217300A (ja) | 1999-08-10 |
Family
ID=12391062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10033603A Pending JPH11217300A (ja) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | 磁気光学ガーネット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11217300A (ja) |
-
1998
- 1998-01-30 JP JP10033603A patent/JPH11217300A/ja active Pending
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