JPS63107900A - 磁気光学素子材料 - Google Patents
磁気光学素子材料Info
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- JPS63107900A JPS63107900A JP25376086A JP25376086A JPS63107900A JP S63107900 A JPS63107900 A JP S63107900A JP 25376086 A JP25376086 A JP 25376086A JP 25376086 A JP25376086 A JP 25376086A JP S63107900 A JPS63107900 A JP S63107900A
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- magneto
- substrate
- optical
- optical element
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はファラデー回転効果を利用した光アイソレータ
、光サーキュレータ等に用いられる磁気光学素子用材料
に関する。
、光サーキュレータ等に用いられる磁気光学素子用材料
に関する。
半導体レーザは光応用機器や光通信の光源として広く利
用されているが、反射光が半導体レーザに戻るとレーザ
発振が不安定になるという大きな問題がある。
用されているが、反射光が半導体レーザに戻るとレーザ
発振が不安定になるという大きな問題がある。
この戻り光を阻止するために光アイソレータが使用され
ている。波長１．３〜１．７μｍ帯ではイツトリウム・
鉄・ガーネット（ＹＩＧ）のバルク単結晶波長０．８μ
ｍ帯では常磁性ガラスが光アイソレータのファラデー回
転材料に用いられているが、素子の小型化、製作コスト
の低減化を図る上でよりファラデー回転係数の大きな材
料が望まれている。
ている。波長１．３〜１．７μｍ帯ではイツトリウム・
鉄・ガーネット（ＹＩＧ）のバルク単結晶波長０．８μ
ｍ帯では常磁性ガラスが光アイソレータのファラデー回
転材料に用いられているが、素子の小型化、製作コスト
の低減化を図る上でよりファラデー回転係数の大きな材
料が望まれている。
ファラデー回転係数の大きな材料として、旧を固溶した
ガーネットが知られている。この材料はすでに改良され
たフラックス法でバルク単結晶として製造されているが
量産化が難しいことや、素子化に際して精密加工を要す
ることなどの問題点があることから、この材料をファラ
デー回転素子に用いる限り、光アイソレータのコストを
下げることは期待できない。このため量産性に優れ、か
つ加工の容易な液相エピタキシャル（ＬＰＥ）法による
ビスマス置換型鉄ガーネット厚膜作製法が検討されてい
る。
ガーネットが知られている。この材料はすでに改良され
たフラックス法でバルク単結晶として製造されているが
量産化が難しいことや、素子化に際して精密加工を要す
ることなどの問題点があることから、この材料をファラ
デー回転素子に用いる限り、光アイソレータのコストを
下げることは期待できない。このため量産性に優れ、か
つ加工の容易な液相エピタキシャル（ＬＰＥ）法による
ビスマス置換型鉄ガーネット厚膜作製法が検討されてい
る。
例えば、第８回日本応用磁気学会学術講演概要集（１９
８４，１１） Ｐ、３１においてＮｄｚＧａｓＯ＋ｔ（
ＮＧＧ）基板上に育成された（ＧｄＢｉ） ３ （Ｆｅ
ＡＩＧａ） ｓＯ＋ ｚ厚膜が報告されている。
８４，１１） Ｐ、３１においてＮｄｚＧａｓＯ＋ｔ（
ＮＧＧ）基板上に育成された（ＧｄＢｉ） ３ （Ｆｅ
ＡＩＧａ） ｓＯ＋ ｚ厚膜が報告されている。
この厚膜の波長０．８μｍにおけるファラデー回転係数
ＩＭは７５００ｄｅｇ／ｃｍ、性能指数１ｅＦｌ／α（
αは光吸収係数ｄＢ／ｃｍ）は２３ｄｅｇ／ｄＢと優れ
た値を示している。この厚膜を用いて光アイソレーター
を作製する場合、偏光面を４５度回転させるためには６
０μｍの厚膜が必要となり、その際、光吸収による損失
は３６χとなる。
ＩＭは７５００ｄｅｇ／ｃｍ、性能指数１ｅＦｌ／α（
αは光吸収係数ｄＢ／ｃｍ）は２３ｄｅｇ／ｄＢと優れ
た値を示している。この厚膜を用いて光アイソレーター
を作製する場合、偏光面を４５度回転させるためには６
０μｍの厚膜が必要となり、その際、光吸収による損失
は３６χとなる。
ところで、このような厚い膜をＬＰＥ法でガーネット基
板上に育成するに際しては、基板と膜との格子定数差を
小さくする必要がある。格子定数差が大きい場合、特に
厚膜成長においては膜中にこの格子定数差に起因する欠
陥が入りやす（なるため、良質な膜成長が阻害され膜面
ば鏡面を示せないようになる。
板上に育成するに際しては、基板と膜との格子定数差を
小さくする必要がある。格子定数差が大きい場合、特に
厚膜成長においては膜中にこの格子定数差に起因する欠
陥が入りやす（なるため、良質な膜成長が阻害され膜面
ば鏡面を示せないようになる。
上記（ＧｄＢｉ） ｓ （ＦｅＡＩＧａ） Ｓｏｌ を
膜においては格子定１＆１２．５０９人のＮＧＧ基板を
用いることにより、格子整合がとれ厚膜の育成が可能と
なった。
膜においては格子定１＆１２．５０９人のＮＧＧ基板を
用いることにより、格子整合がとれ厚膜の育成が可能と
なった。
しかしながら、ＮＧＧ基板は波長０．９μｍ以下におい
てＮｄ’＋イオンによる大きな光吸収があるため育成し
た厚膜を０．８μｍ帯の磁気光学材料に利用する際は基
板のＮＧＧを研摩して完全に除去しなければならない。
てＮｄ’＋イオンによる大きな光吸収があるため育成し
た厚膜を０．８μｍ帯の磁気光学材料に利用する際は基
板のＮＧＧを研摩して完全に除去しなければならない。
しかも膜厚は数十ミクロンであることから精密な加工を
要するとともに研摩で残った膜の取り扱いは極めて困難
になる。したがって０．８μｍ帯用０磁気光学材料の提
供を目的とする場合には、この波長域に光吸収のない基
板を使用し基板をつけたまま素子化することが望ましい
。
要するとともに研摩で残った膜の取り扱いは極めて困難
になる。したがって０．８μｍ帯用０磁気光学材料の提
供を目的とする場合には、この波長域に光吸収のない基
板を使用し基板をつけたまま素子化することが望ましい
。
この目的に叶うガーネット単結晶基板で現在、工業的な
生産が可能なものには、格子定数が１２．４９６±０．
００３人の（ＣａＧｄ）３（ＭｇＺｒＧａ）ｓＯ＋ｚ
（Ｓ−ＧＧＧ）と格子定数が１２．３８３人のＧｄｘＧ
ａｓＯ＋ｇ （ＧＧＧ）がある。
生産が可能なものには、格子定数が１２．４９６±０．
００３人の（ＣａＧｄ）３（ＭｇＺｒＧａ）ｓＯ＋ｚ
（Ｓ−ＧＧＧ）と格子定数が１２．３８３人のＧｄｘＧ
ａｓＯ＋ｇ （ＧＧＧ）がある。
この５−ＧＧＧ基板を用いて育成された０、８μｍ帯用
０磁ＰＥ法Ｂｉ置換型鉄ガーネット厚膜としては、特開
昭６１−１１３０２６公報において、（Ｂｉｔ−Ｘ−Ｙ
ＧｄＸ Ｒｙ ）＋（Ｆｅ＋−Ｊｚ）ｓ、ｏ＋ｚ （但
し、Ｒ＝Ｌｕ、 Ｙｂ、 Ｙ 、 Ｔｍ ；Ｍ＝Ｇａｓ
Ａ１％ Ｇｅ ； Ｘ＝０．４〜０．８ 、ｙ＝ｏ
〜０．１、 Ｚ＝０〜０．１）厚膜が報告されているが
、Ｉ（ｌＩＦＩ・〜５５００ｄｅｇ／ｃｍ−１ｅＦｌ／
α＝ 〜９ ｄｅｇ／ｄＢであり、実用上問題がある。
０磁ＰＥ法Ｂｉ置換型鉄ガーネット厚膜としては、特開
昭６１−１１３０２６公報において、（Ｂｉｔ−Ｘ−Ｙ
ＧｄＸ Ｒｙ ）＋（Ｆｅ＋−Ｊｚ）ｓ、ｏ＋ｚ （但
し、Ｒ＝Ｌｕ、 Ｙｂ、 Ｙ 、 Ｔｍ ；Ｍ＝Ｇａｓ
Ａ１％ Ｇｅ ； Ｘ＝０．４〜０．８ 、ｙ＝ｏ
〜０．１、 Ｚ＝０〜０．１）厚膜が報告されているが
、Ｉ（ｌＩＦＩ・〜５５００ｄｅｇ／ｃｍ−１ｅＦｌ／
α＝ 〜９ ｄｅｇ／ｄＢであり、実用上問題がある。
一方、格子定数の小さいＧＧＧ基板を用いた実用可能な
旧多量置換磁性ガーネット厚膜作製の報告はなされてい
ない。
旧多量置換磁性ガーネット厚膜作製の報告はなされてい
ない。
本発明の目的は、０．８μｍ帯の波長域で透明な非磁性
ガーネット単結晶基板上に育成され、該波長域でのファ
ラデー回転角が４５度以上の厚膜で、しかも優れた磁気
光学特性を示す磁気光学材料を提供することである。
ガーネット単結晶基板上に育成され、該波長域でのファ
ラデー回転角が４５度以上の厚膜で、しかも優れた磁気
光学特性を示す磁気光学材料を提供することである。
本発明者らはこのような目的を達成すべ（鋭意検討した
結果、次のような事実を見出した。
結果、次のような事実を見出した。
すなわちＰｂ０−ＢｉｚＯｓ−ＢｚＯｚ系の融液より、
Ｙ２−、−ｙＧｄ ｘＢｉｙＦｅｓ−ｚＬｚＯ＋ｚ（但
し、ＬはＧａ、 ＡＩ又はそれらの組合せ、Ｘ・０．２
Ｊ、４ 、ｙ＝０．９〜１．３ 、ｚ＝０〜０．５）を
（ＣａＧｄ） ：ｌ （ＭｇＺｒＧａ） ｓｏ ＋ ｚ
単結晶基板上に育成したところ、膜と基板との格子定数
の整合がよいため膜表面が鏡面を呈し、しかもファラデ
ー回転係数が８０００ｄｅｇ／ｃｍ以上、性能指数が２
０ｄｅｇ／ｄＢ以上の優れた特性を示す３０μｍ以上の
厚膜が得られたのである。
Ｙ２−、−ｙＧｄ ｘＢｉｙＦｅｓ−ｚＬｚＯ＋ｚ（但
し、ＬはＧａ、 ＡＩ又はそれらの組合せ、Ｘ・０．２
Ｊ、４ 、ｙ＝０．９〜１．３ 、ｚ＝０〜０．５）を
（ＣａＧｄ） ：ｌ （ＭｇＺｒＧａ） ｓｏ ＋ ｚ
単結晶基板上に育成したところ、膜と基板との格子定数
の整合がよいため膜表面が鏡面を呈し、しかもファラデ
ー回転係数が８０００ｄｅｇ／ｃｍ以上、性能指数が２
０ｄｅｇ／ｄＢ以上の優れた特性を示す３０μｍ以上の
厚膜が得られたのである。
このＢｉＷ換型鉄ガーネットのファラデー回転係数はＢ
ｉ直換量にほぼ比例して大きくなることから、できるだ
け多くのＢｉを固？容させたガーネット膜が好ましいが
、Ｂｉをｙ・１．４以上固溶させると膜の格子定数が大
きくなって基板との格子整合がとれなくなり、得られた
膜は鏡面を呈することができなくなる。
ｉ直換量にほぼ比例して大きくなることから、できるだ
け多くのＢｉを固？容させたガーネット膜が好ましいが
、Ｂｉをｙ・１．４以上固溶させると膜の格子定数が大
きくなって基板との格子整合がとれなくなり、得られた
膜は鏡面を呈することができなくなる。
Ｆｅをイオン半径の小さいＡＩやＧａで置換するのは膜
との格子整合を図るのと膜の飽和磁界の大きさをコント
ロールすることが目的であるが、ＡＩやＧａ置換量を増
していくとファラデー回転係数が小さくなるとか、ファ
ラデー回転係数の温度依存性が大きくなるといった問題
が生じてくるので、２・０〜０．５が好ましい。
との格子整合を図るのと膜の飽和磁界の大きさをコント
ロールすることが目的であるが、ＡＩやＧａ置換量を増
していくとファラデー回転係数が小さくなるとか、ファ
ラデー回転係数の温度依存性が大きくなるといった問題
が生じてくるので、２・０〜０．５が好ましい。
Ｂｉ霞換ガーネット膜を育成するための融液組成を溶液
混合物の相対モル比（Ｒパラメーター）で示すと第１表
のとおりである。
混合物の相対モル比（Ｒパラメーター）で示すと第１表
のとおりである。
第１表 溶融混合物の相対モル比
以下に実施例をあげて説明する。
なお、ファラデー回転係数１□□□及び光吸収係数αは
いずれも波長０．７８μｍでの測定結果である。
いずれも波長０．７８μｍでの測定結果である。
実施例１
第２表の実施例１に示す組成の融液に、格子定数１２．
４９６人の（ＣａＧｄ） ｘ （ＭｇＺｒＧａ） ｓＯ
ｔ ｚ基板を７５０ ”Ｃで９０分間浸すことにより、
厚みが４５μｍのＹｌ、５Ｇｄｏ、 Ｊｉ ｌ＋ ｚＦ
ｅａ、 １Ａ１ｏ、 ｚ（Ｌ を膜を育成した。膜の格
子定数は１２．４９８人であり、基板との格子定数差に
よる欠陥は観察されず鏡面を呈した。
４９６人の（ＣａＧｄ） ｘ （ＭｇＺｒＧａ） ｓＯ
ｔ ｚ基板を７５０ ”Ｃで９０分間浸すことにより、
厚みが４５μｍのＹｌ、５Ｇｄｏ、 Ｊｉ ｌ＋ ｚＦ
ｅａ、 １Ａ１ｏ、 ｚ（Ｌ を膜を育成した。膜の格
子定数は１２．４９８人であり、基板との格子定数差に
よる欠陥は観察されず鏡面を呈した。
この膜のファラデー回転係数１川は１１ 、７００ｄｅ
ｇ／ｃｍ、光吸収係数αは４７８ｄＢ／ｃｍ 、磁気光
学性能指数！印／αは２４．５ｄｅｇ／ｄＢとなり、磁
気光学素子用材料として極めて優れた特性を示した。
ｇ／ｃｍ、光吸収係数αは４７８ｄＢ／ｃｍ 、磁気光
学性能指数！印／αは２４．５ｄｅｇ／ｄＢとなり、磁
気光学素子用材料として極めて優れた特性を示した。
実施例２
第２表の実施例２に示す組成の融液に、（ＣａＧｄ）ｓ
（ＭｇＺｒＧａ）ｓｏ＋ｚ基板を７６０°Ｃで１２０分
間浸すことにより、厚みが６０ ｐ ｍのＹｌ、 ｔＧ
ｄｏ、 Ｊｉ １． ｏＦｅ４．ｑＧａ６＋１０１２膜
を育成した。膜の格子定数は１２．４９３人であり、基
板との格子定数差による欠陥は観察されず鏡面を呈した
。
（ＭｇＺｒＧａ）ｓｏ＋ｚ基板を７６０°Ｃで１２０分
間浸すことにより、厚みが６０ ｐ ｍのＹｌ、 ｔＧ
ｄｏ、 Ｊｉ １． ｏＦｅ４．ｑＧａ６＋１０１２膜
を育成した。膜の格子定数は１２．４９３人であり、基
板との格子定数差による欠陥は観察されず鏡面を呈した
。
この場合、Ｉは１０，２００ｄｅｇ／ｃｍ、 ｃｒ＝
４４０ｄＢ／ｃｍ。
４４０ｄＢ／ｃｍ。
ＩＥＩ、ｔ／α・２３．２ｄｅｇ／ｄＢとなり、磁気光
学素子用材料として極めて優れた特性を示した。
学素子用材料として極めて優れた特性を示した。
次にこの厚膜のアイソレーション（逆方向損失と順方向
損失の比）測定を試みた。
損失の比）測定を試みた。
即ち、基板両面に育成された膜のうち、片方の膜を研摩
により除去し残った方の膜をファラデー回転角として４
５度をなすように化学エツチングにより厚膜調整を行い
、次いで膜面及び基板面それぞれに反射防止膜を施し、
グラントムソンプリズム及ヒＳｍ−Ｃｏ磁石を用いてア
イソレーションを測定した。
により除去し残った方の膜をファラデー回転角として４
５度をなすように化学エツチングにより厚膜調整を行い
、次いで膜面及び基板面それぞれに反射防止膜を施し、
グラントムソンプリズム及ヒＳｍ−Ｃｏ磁石を用いてア
イソレーションを測定した。
その結果、アイソレーションとして３５ｄＢと極めて良
好な値を得た。
好な値を得た。
実施例１及び２の厚膜育成条件においては基板を融液に
浸す時間をさらに長くすることにより、さらに厚みを増
すことが可能である。
浸す時間をさらに長くすることにより、さらに厚みを増
すことが可能である。
比較例１
第２表の比較例１の融液に（ＣａＧｄ） ｘ （ＭｇＺ
ｒＧａ） ｓ。
ｒＧａ） ｓ。
、２基板を７７０℃で６０分間浸すことにより、厚みが
５２μｍのＧｄ２． ａＢｉ ＋、 ｏＦｅ４． ｓ＾
ｌｏ、ｆｆｉ膜を育成した。膜の格子定数は１２．５１
２人であり、基板との不整合による欠陥が多数見られた
。
５２μｍのＧｄ２． ａＢｉ ＋、 ｏＦｅ４． ｓ＾
ｌｏ、ｆｆｉ膜を育成した。膜の格子定数は１２．５１
２人であり、基板との不整合による欠陥が多数見られた
。
第２表 ビスマス匝換鉄ガーネット膜育成のための融液
組成 〔発明の効果〕 本発明によれば、ＬＰＥ法により、透明な非磁性ガーネ
ット基板上に、厚膜が３０，１７ｍ以上で表面が鏡面を
呈し、ファラデー回転角が８０００ｄｅｇ／ｃｍ以上、
性能指数が２０ｄｅｇ／ｄＢ以上の高性能ビスマス置換
型鉄ガーネット厚膜が得られる。
組成 〔発明の効果〕 本発明によれば、ＬＰＥ法により、透明な非磁性ガーネ
ット基板上に、厚膜が３０，１７ｍ以上で表面が鏡面を
呈し、ファラデー回転角が８０００ｄｅｇ／ｃｍ以上、
性能指数が２０ｄｅｇ／ｄＢ以上の高性能ビスマス置換
型鉄ガーネット厚膜が得られる。
本発明の材料は０．８μｍ帯の波長域における光アイソ
レータや光サーキュレータなどの磁気光学素子用材料と
して好適である。
レータや光サーキュレータなどの磁気光学素子用材料と
して好適である。
特許出願人 三菱瓦斯化学株式会社
代理人 弁理士 小 堀 貞 文
手続補正占（自発）
昭和６２年 １月 ５日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 液相エピタキシャル法により（ＣａＧｄ）＿３（ＭｇＺ
ｒＧａ）＿５Ｏ＿１＿２単結晶基板上に育成された３０
μｍ以上の厚みをもつ磁性ガーネットからなり、その組
成式がＹ＿３＿−＿ｘ＿−＿ｙＧｄ＿ｘＢｉ＿ｙＦｅ＿
５＿−＿２Ｌ＿２Ｏ＿１＿２ （但し、ＬはＧａ、Ａｌ又はそれらの組合せ、ｘ＝０．
２〜０．４、ｙ＝０．９〜１．３、ｚ＝０〜０．５） であることを特徴とする０．８μｍ帯波長域用磁気光学
素子材料
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25376086A JPS63107900A (ja) | 1986-10-27 | 1986-10-27 | 磁気光学素子材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25376086A JPS63107900A (ja) | 1986-10-27 | 1986-10-27 | 磁気光学素子材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63107900A true JPS63107900A (ja) | 1988-05-12 |
Family
ID=17255760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25376086A Pending JPS63107900A (ja) | 1986-10-27 | 1986-10-27 | 磁気光学素子材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63107900A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63291028A (ja) * | 1987-05-25 | 1988-11-28 | Furukawa Electric Co Ltd:The | ファラデ−素子 |
| JPH01312483A (ja) * | 1988-06-10 | 1989-12-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁界測定装置 |
| JPH0222619A (ja) * | 1988-07-11 | 1990-01-25 | Nec Corp | 光アイソレータとその製造方法 |
| US5140156A (en) * | 1989-08-29 | 1992-08-18 | Ngk Insulators, Ltd. | High sensitivity optical magnetic field sensors having a magnetooptical garnet-type ferrite polycrystal |
| CN111187064A (zh) * | 2020-01-13 | 2020-05-22 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种高稳定性石榴石微波铁氧体磁片及其制备方法 |
| JP2021021830A (ja) * | 2019-07-26 | 2021-02-18 | 京セラ株式会社 | アイソレータ及び光送信機 |
-
1986
- 1986-10-27 JP JP25376086A patent/JPS63107900A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63291028A (ja) * | 1987-05-25 | 1988-11-28 | Furukawa Electric Co Ltd:The | ファラデ−素子 |
| JPH01312483A (ja) * | 1988-06-10 | 1989-12-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁界測定装置 |
| JPH0222619A (ja) * | 1988-07-11 | 1990-01-25 | Nec Corp | 光アイソレータとその製造方法 |
| US5140156A (en) * | 1989-08-29 | 1992-08-18 | Ngk Insulators, Ltd. | High sensitivity optical magnetic field sensors having a magnetooptical garnet-type ferrite polycrystal |
| JP2021021830A (ja) * | 2019-07-26 | 2021-02-18 | 京セラ株式会社 | アイソレータ及び光送信機 |
| CN111187064A (zh) * | 2020-01-13 | 2020-05-22 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种高稳定性石榴石微波铁氧体磁片及其制备方法 |
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