JPS61245134A - 平面光導波路及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は基板上に・エピタキシャル成長させた第１磁気
−光学層及び該第１磁気−光学層上にエピタキシャル成
長させた第２磁気−光学層を有する非磁性基板から成り
、該磁気−光学２履が鉄ガーネットを基礎とした物質か
ら成り、第２磁気−光学層の屈折率ｎ２が第１磁気−光
学層の屈折率ｎ１よりも約Ｉ　Ｘｌ０−’〜Ｉ　Ｘｌ０
−”高い結晶体を有する平面光導波路に関するものであ
る。

本発明はさらに酸型の先導波路の製造方法及び利用に関
するものである。

光ガラスファイバを用いる光通信において一方向導波路
を、光アイソレーターとして、又は恐らく連結部より反
射した光から半導体レーザーダイオードを保護する光サ
ーキニレーターとしても使用すると同時に磁気−光学物
質の非可逆な特性をファラデー効果により利用する。

基板上にエピタキシャル成長させた磁気−光学物質層に
より実現される平面光一方向導波路は連結すべき光ファ
イバの大きさに適合する層厚みの放射−伝送層を有する
必要があり；単一モード光ファイバは、例えばコア直径
が５〜１０μｍ範囲であり、即ち、単一モード先導波路
の放射伝送層の層厚みも５〜１０μｍとすべきである。

かかる大きさの層を高希釈融解溶液からの液相エピタキ
シー（ＬＰＤ）　により製造することができ、該溶液中
の溶媒は通常ＰｂＯ及びＢ２Ｏ３の混合物から成る。磁
気−光学層に適する物質としては、例えばイツトリウム
鉄ガーネット（Ｙ３ＦｅＳＤＩ２＞があり、かかる層が
エピタキシャル成長するのに適する基板は例えば（１１
１）一方向に配向した市場で入手し得る０、５ｍｍ厚単
結晶片の形態のガドリニウムガリウムガーネット（Ｇｄ
３Ｇａ５０＋ｚ）　がある。

磁気−光学層に適する他の鉄ガーネットは例えばＧｄ３
Ｆｅ５０．、又はビスマス置換した鉄ガーネットである
。

光ファイバによる光通信において、単一モード技術を高
度なデータ伝送に使用する。序文で述べた平面光導波路
は、磁気−光学２層間の屈折率差が小さい２層の磁気−
光学鉄ガーネット層により作動するので、基板上に設け
た第１層に隣接する第２鉄ガーネット層は５〜１０μｍ
厚みの場合に単一モード導波路である。

基板及び第１磁気−光学層間の屈折率差が比較的大きい
ために、なお一層のモードを全磁気−光学２重層内に付
加的に伝送することができる。最適単一モード操作に対
してかかる効果は望ましくない。

本発明の目的は序文で述べた平面光導波路を、望ましく
ないモードの伝送が確実に回避されるような方法で改良
することにある。

本発明　おいてかかる目的は鉄ガーネットを基礎とし１
．０＜；λり２．５μｍの波長範囲の放射線を吸収する
物質の層を基板及び第１磁気−光学層間に設けることに
より達成され、上記鉄ガーネットを基礎とした層の屈折
率ｎＡは第１磁気−光学層の屈折率より高い。

かかる型の平面光導波路の製造方法は、鉄ガーネットを
基礎とし１．０≦λ≦２．５μｍの波長範囲の放射線を
吸収する物質の層を非磁性基板上にエピタキシャル成長
させ、屈折率差ΔｎがＩ　Ｘｌ×ｌ０−２範囲である２
層の磁気光学層を上記吸収層上にエピタキシャル成長さ
せ、該吸収層は１．０≦λ≦２．５μｍの波長範囲の放
射線を吸収するイオンをガーネット格子中へ組込むこと
により、さらに組成の選定により吸収層に隣接する第１
磁気−光学層の屈折率ｎ１より高い屈折率ｎＡを示すこ
とを特徴とする。

本発明は基板及び磁気光学２重層の間に１．０≦λ≦２
．５μｍのスペクトル範囲の放射線を吸収する中間層を
設ける場合、好ましくないモードの伝送を回避すること
ができ、該中間層は吸収層に隣接する第１磁気−光学層
の屈折率ｎ１よりわずかに高い屈折率ｎＡを有するとい
うことを知見したことに基づいている。本方法において
単一モード操作に好ましくない他のモードは吸収層を通
過することにより極端に減衰してその伝送が抑制される
。

例えばＳｉ■、Ｇｅ■、ＴｉＮ及び／又はＺｒ１Ｖの４
価イオンと組合わされるＣｏ１１及び／又はＣａ１ｌは
特に吸収層の屈折率を変え、１．０りλ≦２．５μｍの
波長範囲の放射線を吸収するように作用する。

従って本発明の先導波路を１．０≦λ≦２．５μｍの波
長範囲に対する光一方向導波路として利用できる。

本発明の他の好適例にふいてガーネット格子中の吸収層
の物質はカチオンの形態で少なくとも１個の置換基を含
み、該物質は１２面体、８面体及び／又は４面体格子点
配置をとり、一方本発明の他の好適例において吸収層は
一般式；　Ｙ３Ｆｅｓ−ｘ−ｙ−ｇＡ、Ｄ、Ｍ、０．２
（但しＡ＝Ｃｏｌ［［、Ｄ＝Ｃｏｆｆ及びＭ＝Ｓｉ■、
　Ｇｅ■、　ＴｉＮ、　Ｚｒ■及び／又はがかるイオン
の混合物で、Ｏ＜ｘ≦０．３；０≦ｙ≦０，３；ｚ≧ｙ
；０＜ｙ＋ｚ≦０．６　；　　ｘ＋ｙ＋ｚり０．６　；
　　ｘ＋ｙ〉０でありｙ＝ｏの場合はｚ＝Ｑである）で
表わされる組成を有する。

本発明の他の好適例において次の式； ％式％ で表わされるフェリ磁性吸収層を基板上に被着する。組
成物ＹＪｅ４．９ＣＯＯ，１０１２の吸収層の製造を実
施例として記載する。

ＰｂＯ及びＢ２Ｏ３の形態の溶媒を用いるが成長層中の
ホウ素含量は無視できる程少量である。

本発明を図面を参照して次の実施例により説明する。

第１図は（１１１）一方向に配向した５００μｍの厚み
を有する単結晶片から成るＧｄ５Ｇａ５０．、の基板３
を有する平面光導波路１を示す。エピタキシャルＹ３Ｆ
ｅｓ、　、（’ｏｏ１０１２層を屈折率ｎＡが２．２２
４であるフェリ磁性吸収層５として設ける。屈折率ｎ、
が２、２２０であるエピタキシ’ｒ　７１ｚＹｚ、　５
３ａＰｔｌｏ、　ｏｓｓＰｅｓＯ＋ｚ層を、第１磁気−
光学層７として設ける。

屈折率ｎ２が２．２２４であるエピタキシャルｙ、、　
１ｌｌＰｂｏ、　０９Ｐｅ５０１２層を第２磁気−光学
層９として設ける。屈折率の差Δｎ＝ｎ、−ｎ、は４．
０Ｘ１０−３である。吸収層５と第１磁気−光学層７の
屈折率差はｎΔｎｌ＝４ｘｌＯ−’である。

磁気−光学層７，９及びフェリ磁性吸収層５を製造する
ために、例えばジャーナル　オブ　クリスタル　グｏ−
ス（Ｊｏｕｅｎａｌ　ｏｆ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｇｒｏｗ
ｔｈ）５２　（１９８１）　、７２２〜７２８ページか
ら知られる液相エピタキシ一方法を用い、この際直径３
０ｍｍの（１１１）一方向に配向した水平にクランプさ
れた０、５ｍｍ厚Ｇｄ５ＧａｓＯ＋ｚ単結晶基板を基板
として用いた。溶融物■又は溶融物■のどちらか一方を
磁気−光学層７及び９の製造に用いた。溶融物■をフェ
リ磁性吸収層５の製造に用いた。

溶融物■、■及び■は使用した酸化物に関して次の組成
（重量％）を有した。

溶融物Ｉ〜■の組成（溶融物中のカチオン部分）を次の
表に示す。

第１表 フェリ磁性吸収層５は第１表に示す組成の溶融物■から
８６５℃の溶融物の成長温度Ｔｇで６μｍの層厚みを伴
ってエピタキシャル成長させた。屈折率ｎＡは２．２２
４である。この層の波長範囲１．０≦λ≦２．０μｍの
放射線の吸収を第２図に示す：これはフェリ磁性吸収層
５上にエピタキシャル成長した２層の磁気−光学層７．
９における多モード伝送を抑制するに十分であった。

波長１．０りλ≦２．５μｍにおける放射線の吸収測定
はＹｓＦｅ＜、ｓ＊５ＣＯｏ、ｏ＋ａＧｅｏ、ｏ＜２０
＋ａ　（第３図）及びＹ３Ｆｅ＊、　７３ＣＯＯ，＋ａ
ＳＩｏ、　＋ｓＯ１２（第４図）の組成物層で厚みｄ：
１００μｍ（第３図及び第４図参照）を用いて同様に実
施した。引用記号αは測定層の吸収係数を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一例の平面光一方向導波路の斜視図、 第２〜４図は近赤外範囲における放射線に関する本発明
の吸収層の吸収挙動を波長と吸収係数の関係で示す線図
である。 １・・・光導波路　　　　　３・・・基板５・・・フェ
リ磁性吸収層　７・・・第１磁気−光学層９・・・第２
磁気−光学層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上にエピタキシャル成長させた第１磁気−光学
   層及び該第１磁気−光学層上にエピタキシャル成長させ
   た第２磁気−光学層を有する非磁性基板から成り、該磁
   気−光学２層が鉄ガーネットを基礎とした物質から成り
   、該第２磁気−光学層の屈折率ｎ＿２が該第１磁気−光
   学層の屈折率ｎ＿１より１×１０＾−＾３〜１×１０＾
   −＾２高い結晶体を有する平面光導波路において、鉄ガ
   ーネットを基礎とし、１．０≦λ≦２．５μｍの波長の
   放射線を吸収する物質の層５を、基板３と第１磁気−光
   学層７の間に設け、前記の鉄−ガーネットを基礎とした
   層が第１磁気光学層の屈折率より高い屈折率ｎ＿Ａを有
   することを特徴とする平面光導波路。 ２、磁気光学層の物質は一般式Ｙ＿３＿−＿ｘＰｂ＿ｘ
   Ｆｅ＿５Ｏ＿１＿２で表わされる組成物で、吸収層５に
   隣接する第１磁気−光学層７ではｘ＝０．００７〜０．
   ０２５であり、該第１磁気−光学層上に設ける第２磁気
   −光学層９ではｘ＝０．０２〜０．０４である特許請求
   の範囲第１項記載の平面光導波路。 ３、吸収層５の物質中に、１２面体、８面体及び／又は
   ４面体格子点を占め得るカチオンの形で少なくとも１個
   の置換基がガーネット格子内に存在する特許請求の範囲
   第１項又は第２項記載の平面光導波路。 ４、吸収層５は次の一般式； Ｙ＿３Ｆｅ＿５＿−＿ｘ＿−＿ｙ＿−＿ｚＡ＿ｘＤ＿ｙ
   Ｍ＿ｚＯ＿１＿２（但しＡ＝Ｃｏ＾III、Ｄ＝Ｃ０＾II
   、Ｍ＝Ｓｉ＾IV、Ｇｅ＾IV、Ｔｉ＾IV、Ｚｒ＾IV及び／
   又はかかるイオンの混合物で、０≦ｘ≦０．３、０≦ｙ
   ≦０．３、ｚ≧ｙ、０≦ｙ＋ｚ≦０．６、ｘ＋ｙ＋ｚ≦
   ０．６、ｘ＋ｙ＞０であり、ｙ＝０の場合はｚ＝０であ
   る）で表わされる組成を有する特許請求の範囲第３項記
   載の平面光導波路。 ５、吸収層５が次の式；Ｙ＿３Ｆｅ＿４＿．＿９Ｃｏ＿
   ０＿．＿１Ｏ＿１＿２で表わされる組成を有する特許請
   求の範囲第４項記載の平面光導波路。 ６、吸収層５は次の式； Ｙ＿３Ｆｅ＿４＿．＿９＿３＿９Ｃｏ＿０＿．＿０＿１
   ＿８Ｇｅ＿０＿．＿０＿４＿２Ｏ＿１＿２で表わされる
   組成を有する特許請求の範囲第４項記載の平面光導波路
   。 ７、吸収層５が次の式； Ｙ＿３Ｆｅ＿４＿．＿７＿３Ｃｏ＿０＿．＿１＿２Ｓｉ
   ＿０＿．＿１＿５Ｏ＿１＿２で表される組成を有する特
   許請求の範囲第４項記載の平面光導波路。 ８、吸収層５が≦１００μｍの厚みを有する特許請求の
   範囲第１〜第７項のいずれか１つの項記載の平面光導波
   路。 ９、基板３が次の式；Ｇｄ＿３Ｇａ＿５Ｏ＿１＿２で表
   わされる組成を有する特許請求の範囲第１〜第８項のい
   ずれか１つの項記載の平面光導波路。 １０、基板上にエピタキシャル成長させた第１磁気−光
   学層及び該第１磁気−光学層上にエピタキシャル成長さ
   せた第２磁気−光学層を有する非磁性基板から成り、該
   磁気−光学２層が鉄ガーネットを基礎とした物質から成
   り、該第２磁気−光学層の屈折率ｎ２が該第１磁気−光
   学層の屈折率ｎ１より×１０＾−＾３〜１×１０＾−＾
   ２高い結晶体を有する平面光導波路の製造方法において
   、鉄ガーネットを基礎とし１．０≦λ≦２．５μｍの波
   長の放射線を吸収する物質を非磁性基板上にエピタキシ
   ャル成長させ、屈折率差Δｎが１×１０＾−＾３〜１×
   １０＾−＾２範囲である磁気光学２層を、１．０≦λ≦
   ２．５μｍの波長範囲の放射線を吸収するイオンをガー
   ネット格子中へ組込むことにより、さらに組成の選定に
   より吸収層に隣接する第１磁気−光学層の屈折率ｎ＿１
   より高い屈折率ｎ＿Ａを示す上記吸収層上にエピタキシ
   ャル成長させることを特徴とする平面光導波路の製造方
   法。 １１、一般式；Ｙ＿３Ｆｅ＿５＿−＿ｘ＿−＿ｙ＿−＿
   ｚＡ＿ｘＤ＿ｙＭ＿ｚＯ＿１＿２（但しＡ＝Ｃｏ＾III
   、Ｄ＝Ｃｏ＾II、Ｍ＝Ｓｉ＾IV、Ｇｅ＾IV、Ｔｉ＾IV、
   Ｚｒ＾IV及び／又はかかるイオンの混合物で、０≦ｘ≦
   ０．３、０≦ｙ≦０．３、ｚ≧ｙ、０≦ｙ＋ｚ≦０．６
   、ｘ＋ｙ＋ｚ≦０．６、ｘ＋ｙ＞０であり、ｙ＝０の場
   合はｚ＝０である）で表わされる組成を有する吸収層が
   基板上に被着する特許請求の範囲第１０項記載の製造方
   法。 １２、Ｙ＿３Ｆｅ＿４＿．＿３Ｃｏ＿０＿．＿１Ｏ＿１
   ＿２で表される吸収層が基板上に被着する特許請求の範
   囲第１１項記載の製造方法。 １３、Ｙ＿３Ｆｅ＿４＿．＿９＿３＿９Ｃｏ＿０＿．＿
   ０＿１＿８Ｇｅ＿０＿．＿０＿４＿２Ｏ＿１＿２で表さ
   れる吸収層が基板上に被着する特許請求の範囲第１１項
   記載の製造方法。 １４、Ｙ＿３Ｆｅ＿４＿．＿７＿３Ｃｏ＿０＿．＿１＿
   ２Ｓｉ＿０＿．＿１＿５Ｏ＿１＿２で表される吸収層が
   基板上に被着する特許請求の範囲第１１項記載の製造方
   法。 １５、組成Ｇｄ＿３Ｇａ＿５Ｏ＿１＿２の基板を用いる
   特許請求の範囲第１０〜第１５項のいずれか１つの項記
   載の製造方法。