JP2000086396A - Bismuth-substituted type garnet thick-film material and its production - Google Patents
Bismuth-substituted type garnet thick-film material and its productionInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ファラデー回転効
果を有する光学用ガーネット材料の中で、ビスマス(B
i)置換型ガーネットとその製造方法に関し、詳しく
は、液相エピタキシャル成長法(LPE法)にて育成し
たGdBi系ガーネット単結晶厚膜及びその製造方法に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an optical garnet material having a Faraday rotation effect, comprising bismuth (B
i) The present invention relates to a substitution type garnet and a method for producing the same, and more particularly, to a GdBi-based garnet single crystal thick film grown by a liquid phase epitaxial growth method (LPE method) and a method for producing the same.
【0002】[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。半導体
レーザ発振器を使用した光通信では、光ファイバーケー
ブルやコネクタなどからの反射光が発振部に戻ると、発
振が不安定となったり、停止する状態となる。それゆ
え、半導体レーザへの戻り光を遮断し、安定した発振状
態を確保するために、光アイソレータが使用されてい
る。2. Description of the Related Art Hitherto, devices using Faraday rotation in optical communication have been developed and put into practical use. In optical communication using a semiconductor laser oscillator, when reflected light from an optical fiber cable, a connector, or the like returns to the oscillation unit, the oscillation becomes unstable or stops. Therefore, an optical isolator is used to block return light to the semiconductor laser and to secure a stable oscillation state.
【0003】大きなファラデー回転を有する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、近赤外線領域での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、現在では、ほとんどがこの方法で生産され
ている。A Bi-substituted rare earth iron garnet having a large Faraday rotation is grown by an LPE method, a flux method, or the like, and is used as an isolator in the near infrared region. In particular, garnet thick films grown by the LPE method have excellent productivity, and most of them are currently produced by this method.
【0004】現在、ファイバーケーブルを用いた長距離
の通信には、波長が1.31μmと1.55μmの帯域が
使用されている。また、光通信網の監視等に約1.6〜
2.0μmの範囲にある波長が使用される。At present, bands of 1.31 μm and 1.55 μm are used for long-distance communication using fiber cables. In addition, about 1.6-
Wavelengths in the range of 2.0 μm are used.
【0005】近赤外線用ファラデー回転素子用材料とし
て、LPE法で作製されたTbBi系ガーネット厚膜と
GdBi系(Ga,Al置換)ガーネット厚膜が市販さ
れている。As a material for a Faraday rotator for near-infrared rays, a TbBi-based garnet thick film and a GdBi-based (Ga, Al-substituted) garnet thick film produced by the LPE method are commercially available.
【0006】前者は、ファラデー回転角θfの温度変化
率θF/Tが約0.04〜0.06deg(度)/℃と小さ
いが、印加磁界強度Hsは約800〜1200Oeと高
く、強力な永久磁石を必要とするが、磁化反転温度T
compは約−50℃以下であり、広い温度範囲で使用でき
る。In the former, the temperature change rate θ F / T of the Faraday rotation angle θf is as small as about 0.04 to 0.06 deg (degrees) / ° C., but the applied magnetic field strength Hs is as high as about 800 to 1200 Oe. Although a permanent magnet is required, the magnetization reversal temperature T
comp is about −50 ° C. or less, and can be used in a wide temperature range.
【0007】一方、後者は、θfの温度変化率θ
F/Tが、約0.08deg/℃と大きいが、Hs は約3
00Oeと小さく、磁化反転温度Tcompは約−10℃と
高いため、使用温度範囲は生活温度近傍である。従っ
て、市場の要求は、温度特性の良好なTbBi系ガーネ
ット材が多くなっている。On the other hand, the latter is the temperature change rate θf of θf.
F / T is as large as about 0.08 deg / ° C, but Hs is about 3
Since it is as small as 00 Oe and the magnetization reversal temperature T comp is as high as about −10 ° C., the operating temperature range is near the living temperature. Therefore, the demand of the market is to increase TbBi-based garnet materials having good temperature characteristics.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、希土類
Bi系ガーネットにおいては、Journal of Applied Phy
sics Vd.38、No.3,p.1038の“Effect of Impurities o
n the Optical Properties of Yttrium Iron Garnet”
と題される文献に示されている図では、波長が1.6μ
mを越えた領域では、Tbイオンに関係した吸収スペク
トルが見られ、TbBi系ガーネット材は、この波長帯
域においては、機能を失う可能性も推定される。However, in the rare earth Bi-based garnet, the Journal of Applied Phy
sics Vd.38, No.3, p.1038, “Effect of Impurities o
n the Optical Properties of Yttrium Iron Garnet ”
In the figure shown in the document entitled, the wavelength is 1.6 μm.
Above m, an absorption spectrum related to Tb ions is observed, and it is estimated that the TbBi-based garnet material may lose its function in this wavelength band.
【0009】一方、GdBi系(Ga,Al置換)ガー
ネット厚膜については、その製造条件等については、Jo
urnal of Crystal Growth 64 (1983)p.275の“LPE Grow
th of Bismuth Substituted Gadolinium Iron Garnet L
ayers:Systematization ofExperimental Result”と題
される文献に示されているが、GdBi系(Yb,Al
置換)ガーネット厚膜及びGdBi系(Yb,Ga置
換)ガーネット厚膜及びGdBi系(Yb,Al,Ga置
換)ガーネット厚膜の光学特性に関する示唆は見られな
い。On the other hand, for a GdBi-based (Ga, Al-substituted) garnet thick film, its manufacturing conditions and the like are described by Jo.
urnal of Crystal Growth 64 (1983) p.275, “LPE Grow
th of Bismuth Substituted Gadolinium Iron Garnet L
ayers: Systematization of Experimental Result ", a GdBi system (Yb, Al
There is no suggestion regarding the optical properties of the (substituted) garnet thick film and the GdBi-based (Yb, Ga-substituted) garnet thick film and the GdBi-based (Yb, Al, Ga-substituted) garnet thick film.
【0010】ここで、光アイソレータは、光の進行に関
し、順方向には、より高い透過率を示し、逆方向には、
より低い透過率を示すことが望ましい。Here, the optical isolator has a higher transmittance in the forward direction with respect to the propagation of light, and has a higher transmittance in the reverse direction.
It is desirable to show lower transmittance.
【0011】そこで、本発明の技術的課題は、TbBi
系ガーネットが本質的に持っている波長約1.6μm以
上での吸収を忌避するとともに、GdBi系ガーネット
のθfの温度変化率θF/Tを改善したビスマス置換型ガー
ネット厚膜材料及びその製造方法を提供することにあ
る。Therefore, the technical problem of the present invention is that TbBi
Bismuth-substituted garnet thick film material which avoids absorption at wavelengths of about 1.6 μm or more inherent in garnets and improves the rate of temperature change θ F / T of θd of GdBi garnets and method for producing the same Is to provide.
【0012】又、本発明の他の技術的課題は、波長の中
でも、特に、約1.5μmを越える波長帯域で使用でき
るファラデー回転素子及びそれを用いた光アイソレータ
を提供することにある。Another technical object of the present invention is to provide a Faraday rotator usable in a wavelength band exceeding about 1.5 μm, and an optical isolator using the same.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明では、GdBi系
ガーネット厚膜に対する具体的な要求特性を下記のごと
くした。 (1)約1.5μmを越える波長帯域でも、高い透過率
(低い挿入損失)を示すこと。 (2)ファラデー回転角θfの−20℃〜+80℃の温
度範囲での平均温度変化率θF/Tが、従来から市販のG
dBi系ガーネット材(約0.08deg/℃)よりも
良好な0.07deg/℃以下であること。 (3)磁化反転温度Tcompが、−20℃以下(通常の生
活環境室温範囲で使用できる)であること。 (4)ファラデー回転角θfが、約45degとなる厚
さにおける挿入損失(I.L.)が、0.2dB以下(通
常は0.3dB以下で可)であること。 (5)低下するガーネットの挿入損失(I.L.)が、飽
和状態に達するために必要な最小の印加磁界(ガーネッ
トの磁気スピンを一方向に揃えるのに必要な飽和磁界H
s)が、500Oe以下(大きな印加磁界を必要としな
いため、強力な永久磁石が不要となり、安価、小型化に
有益)であること。 (6)ファラデー回転能θF(以下、単にθFという)が
従来と同等(波長1.62μmにおけるθFが700de
g/cm)以上であること。 以上を、本発明におけるガーネット材料の適合範囲と規
定した。In the present invention, the specific characteristics required for a GdBi-based garnet thick film are as follows. (1) High transmittance (low insertion loss) even in a wavelength band exceeding about 1.5 μm. (2) The average temperature change rate θ F / T in the temperature range of −20 ° C. to + 80 ° C. of the Faraday rotation angle θf is the same as that of a commercially available G
0.07 deg / ° C or less, which is better than that of a dBi-based garnet material (about 0.08 deg / ° C). (3) The magnetization reversal temperature T comp is −20 ° C. or less (can be used in a normal living environment room temperature range). (4) The insertion loss (IL) at a thickness at which the Faraday rotation angle θf is about 45 deg is 0.2 dB or less (usually 0.3 dB or less is acceptable). (5) The reduced insertion loss (IL) of the garnet decreases the minimum applied magnetic field required to reach the saturation state (the saturation magnetic field H required to align the magnetic spins of the garnet in one direction).
s) is 500 Oe or less (a strong permanent magnet is not required because a large applied magnetic field is not required, which is advantageous for inexpensiveness and miniaturization). (6) Faraday rotation capability θ F (hereinafter simply referred to as θ F ) is the same as the conventional one (θ F at a wavelength of 1.62 μm is 700 de)
g / cm) or more. The above is defined as the applicable range of the garnet material in the present invention.
【0014】なお、ファラデー回転素子としては、ファ
ラデー回転能θFの大きい方が、素子としての膜厚を小
さくすることができる。また、LPE法においては、育
成膜厚が大となるに従い、結晶性の劣化、割れ発生の増
加、育成時間の増加等、工業上、不利益となることが多
い。[0014] As the Faraday rotator, the larger Faraday rotary theta F is, it is possible to reduce the thickness of the element. Further, in the LPE method, as the grown film thickness increases, industrial disadvantages such as deterioration of crystallinity, increase in crack generation, and increase in growing time are often observed.
【0015】従って、厚い膜厚(約800μm以上)を
必要とする場合、ファラデー回転素子を複数個、使用す
ることが生じる。Therefore, when a thick film thickness (about 800 μm or more) is required, a plurality of Faraday rotation elements are used.
【0016】しかしながら、使用数が増加するに従い、
ばらつきの拡大、構成部材の増加、アイソレータ寸法の
拡大、挿入損の増加等、コスト増大や性能低下等の不利
益が著しく増大することになる。However, as the number of uses increases,
Disadvantages such as an increase in cost, a decrease in performance, and the like, such as an increase in variation, an increase in the number of constituent members, an increase in the size of the isolator, an increase in insertion loss, and the like, are significantly increased.
【0017】従って、本発明においては、ガーネット厚
膜の使用数が2個以下で可能な特性を有することを必須
とした。これは、例えば、波長1.55μmにおけるθF
が800deg/cm以上であれば、このような条件を
十分に満たすことになるので、これをθFの設定条件と
した。Therefore, in the present invention, it is essential that the number of garnet thick films used is two or less, and that the film has a characteristic that can be used. This corresponds to, for example, θ F at a wavelength of 1.55 μm.
Is 800 deg / cm or more, such a condition is sufficiently satisfied, and this was set as the setting condition of θ F.
【0018】θFは、単純な要因の変更によって、容易
に変化できるものではなく、種々の溶液(メルト)組成
及び育成条件の適合によって、最適化が図られ、実現で
きるものである。Θ F cannot be easily changed by changing a simple factor, but can be optimized and realized by adapting various solution (melt) compositions and growing conditions.
【0019】その結果、Gd,Yb,Bi,Fe,Al
を主成分としたガーネット厚膜をLPE法にて育成す
ること、ガーネット厚膜をNGG基板上に育成するこ
と、ガーネット厚膜を酸素含有量が10〜100%の
雰囲気中で、950〜1140℃の温度で保持する熱処
理をすること、により、上記課題が解決され、本発明を
なすにいたったものである。As a result, Gd, Yb, Bi, Fe, Al
Growing a garnet thick film mainly composed of: a garnet thick film on an NGG substrate; growing the garnet thick film in an atmosphere having an oxygen content of 10 to 100% at 950 to 1140 ° C. By carrying out the heat treatment at a temperature of the above, the above-mentioned problems have been solved and the present invention has been accomplished.
【0020】また、Gd,Yb,Bi,Fe,Gaを主
成分としたガーネット厚膜をLPE法にて育成するこ
と、ガーネット厚膜をNGG基板上に育成すること、
ガーネット厚膜を酸素含有量が10〜100%の雰囲
気中で、950〜1140℃の温度で保持する熱処理を
すること、により、上記課題が解決され、本発明をなす
にいたったものである。A garnet thick film mainly composed of Gd, Yb, Bi, Fe, and Ga is grown by the LPE method; a garnet thick film is grown on an NGG substrate;
The above problem has been solved by carrying out a heat treatment for maintaining the garnet thick film at a temperature of 950 to 1140 ° C. in an atmosphere having an oxygen content of 10 to 100%, and the present invention has been accomplished.
【0021】また、Gd,Yb,Bi,Fe,Al,G
aを主成分としたガーネット厚膜をLPE法にて育成
すること、ガーネット厚膜をNGG基板上に育成する
こと、ガーネット厚膜を酸素含有量が10〜100%
の雰囲気中で、950〜1140℃の温度で保持する熱
処理をすること、により、上記課題が解決され、本発明
をなすにいたったものである。Gd, Yb, Bi, Fe, Al, G
growing a garnet thick film containing a as a main component by an LPE method, growing a garnet thick film on an NGG substrate, and forming a garnet thick film having an oxygen content of 10 to 100%.
By carrying out a heat treatment at a temperature of 950 to 1140 ° C. in the atmosphere described above, the above-mentioned problem has been solved and the present invention has been accomplished.
【0022】また、Gd,Yb,Bi,Fe,Alを主
成分とし、PbO又はB2O3又はPtO2のいずれか1
種類を0〜4.0 wt%(0を含まず)含有するガーネ
ット厚膜をLPE法にて育成すること、ガーネット
厚膜をNGG基板上に育成すること、ガーネット厚膜
を酸素含有量が10〜100%の雰囲気中で、950〜
1140℃の温度で保持する熱処理をすること、によ
り、上記課題が解決され、本発明をなすにいたったもの
である。Gd, Yb, Bi, Fe, and Al are the main components, and any one of PbO, B 2 O 3, or PtO 2 is used.
Growing a garnet thick film containing 0 to 4.0 wt% (not including 0) by the LPE method, growing a garnet thick film on an NGG substrate, and adding a garnet thick film having an oxygen content of 10 950 to 100% atmosphere
By carrying out a heat treatment at a temperature of 1140 ° C., the above-mentioned problems have been solved and the present invention has been accomplished.
【0023】また、Gd,Yb,Bi,Fe,Gaを主
成分とし、PbO又はB2O3又はPtO2のいずれか1
種類を0〜4.0 wt%(0を含まず)含有するガーネ
ット厚膜をLPE法にて育成すること、ガーネット
厚膜をNGG基板上に育成すること、ガーネット厚膜
を酸素含有量が10〜100%の雰囲気中で、950〜
1140℃の温度で保持する熱処理をすること、によ
り、上記課題が解決され、本発明をなすにいたったもの
である。Gd, Yb, Bi, Fe, and Ga are the main components, and any one of PbO, B 2 O 3, or PtO 2 is used.
Growing a garnet thick film containing 0 to 4.0 wt% (not including 0) by the LPE method, growing a garnet thick film on an NGG substrate, and adding a garnet thick film having an oxygen content of 10 950 to 100% atmosphere
By carrying out a heat treatment at a temperature of 1140 ° C., the above-mentioned problems have been solved and the present invention has been accomplished.
【0024】また、Gd,Yb,Bi,Fe,Al,G
aを主成分とし、PbO又はB2O3又はPtO2のいず
れか1種類を0〜4.0 wt%(0を含まず)含有する
ガーネット厚膜をLPE法にて育成すること、ガー
ネット厚膜をNGG基板上に育成すること、ガーネッ
ト厚膜を酸素含有量が10〜100%の雰囲気中で、9
50〜1140℃の温度で保持する熱処理をすること、
により、上記課題が解決され、本発明をなすにいたった
ものである。Gd, Yb, Bi, Fe, Al, G
growing a garnet thick film containing 0 to 4.0 wt% (not including 0) of any one of PbO, B 2 O 3 and PtO 2 by the LPE method, Growing the film on an NGG substrate, forming the garnet thick film in an atmosphere having an oxygen content of 10 to 100%,
Performing heat treatment at a temperature of 50 to 1140 ° C .;
As a result, the problems described above have been solved, and the present invention has been accomplished.
【0025】また、Gd,Yb,Bi,Fe,Alを主
成分とし、B2O3及びPbOを各々0〜4.0wt%
(但し、0を含まず)含有するガーネット厚膜をLP
E法にて育成すること、ガーネット厚膜をNGG基板
上に育成すること、ガーネット厚膜を酸素含有量が1
0〜100%の雰囲気中で、950〜1140℃の温度
で保持する熱処理をすること、により、上記課題が解決
され、本発明をなすにいたったものである。Further, Gd, Yb, Bi, Fe, and Al are the main components, and B 2 O 3 and PbO are each 0 to 4.0 wt%.
Garnet thick film containing (but not including 0) LP
E method, garnet thick film on NGG substrate, garnet thick film with oxygen content of 1
By carrying out a heat treatment at a temperature of 950 to 1140 ° C. in an atmosphere of 0 to 100%, the above-mentioned problem has been solved and the present invention has been accomplished.
【0026】また、Gd,Yb,Bi,Fe,Gaを主
成分とし、B2O3及びPbOを各々0〜4.0wt%
(但し、0を含まず)含有するガーネット厚膜をLP
E法にて育成すること、ガーネット厚膜をNGG基板
上に育成すること、ガーネット厚膜を酸素含有量が1
0〜100%の雰囲気中で、950〜1140℃の温度
で保持する熱処理をすること、により、上記課題が解決
され、本発明をなすにいたったものである。Gd, Yb, Bi, Fe, Ga are the main components, and B 2 O 3 and PbO are each 0 to 4.0 wt%.
Garnet thick film containing (but not including 0) LP
E method, garnet thick film on NGG substrate, garnet thick film with oxygen content of 1
By carrying out a heat treatment at a temperature of 950 to 1140 ° C. in an atmosphere of 0 to 100%, the above-mentioned problem has been solved and the present invention has been accomplished.
【0027】また、Gd,Yb,Bi,Fe,Al,G
aを主成分とし、B2O3及びPbOを各々0〜4.0w
t%(但し、0を含まず)含有するガーネット厚膜を
LPE法にて育成すること、ガーネット厚膜をNGG
基板上に育成すること、ガーネット厚膜を酸素含有量
が10〜100%の雰囲気中で、950〜1140℃の
温度で保持する熱処理をすること、により、上記課題が
解決され、本発明をなすにいたったものである。Gd, Yb, Bi, Fe, Al, G
a as a main component, and B 2 O 3 and PbO each in 0 to 4.0 w
growing a garnet thick film containing t% (but not including 0) by the LPE method;
The above problem is solved by growing the garnet thick film on a substrate and performing a heat treatment at a temperature of 950 to 1140 ° C. in an atmosphere having an oxygen content of 10 to 100%, thereby forming the present invention. It has been reached.
【0028】また、Gd,Yb,Bi,Fe,Alを主
成分とし、B2O3及びPbO及びPtO2が各々0〜4.
0wt%(但し、0を含まず)の範囲で、かつ、2種
類以上の合計が0〜9.0wt%(但し、0を含まず)
含有するガーネット厚膜をLPE法にて育成するこ
と、ガーネット厚膜をNGG基板上に育成すること、
ガーネット厚膜を酸素含有量が10〜100%の雰囲
気中で、950〜1140℃の温度で保持する熱処理す
ること、により、上記課題が解決され、本発明をなすに
いたったものである。Gd, Yb, Bi, Fe and Al are the main components, and B 2 O 3, PbO and PtO 2 are each 0 to 4.
0 wt% (however, not including 0), and the total of two or more types is 0 to 9.0 wt% (however, does not include 0)
Growing the garnet thick film containing by the LPE method, growing the garnet thick film on the NGG substrate,
The above problem has been solved and the present invention has been accomplished by performing a heat treatment of maintaining the garnet thick film at a temperature of 950 to 1140 ° C. in an atmosphere having an oxygen content of 10 to 100%.
【0029】また、Gd,Yb,Bi,Fe,Gaを主
成分とし、B2O3及びPbO及びPtO2が各々0〜4.
0wt%(但し、0を含まず)の範囲で、かつ、3種
類の合計が0〜9.0wt%(但し、0を含まず)含有
するガーネット厚膜をLPE法にて育成すること、
ガーネット厚膜をNGG基板上に育成すること、ガー
ネット厚膜を酸素含有量が10〜100%の雰囲気中
で、950〜1140℃の温度で保持する熱処理するこ
と、により、上記課題が解決され、本発明をなすにいた
ったものである。Gd, Yb, Bi, Fe, and Ga are the main components, and B 2 O 3, PbO, and PtO 2 are each 0 to 4.
Growing a garnet thick film in the range of 0 wt% (but not including 0) and containing a total of three types of 0 to 9.0 wt% (but not including 0) by the LPE method;
The above problem is solved by growing a garnet thick film on an NGG substrate and performing a heat treatment of maintaining the garnet thick film at a temperature of 950 to 1140 ° C. in an atmosphere having an oxygen content of 10 to 100%. The present invention has been accomplished.
【0030】また、Gd,Yb,Bi,Fe,Al,G
aを主成分とし、B2O3及びPbO及びPtO2が各々
0〜4. 0wt%(但し、0を含まず)の範囲で、か
つ、3種類の合計が0〜9.0wt%(但し、0を含ま
ず)含有するガーネット厚膜をLPE法 にて育成す
ること、ガーネット厚膜をNGG基板上に育成するこ
と、ガーネット厚膜を酸素含有量が10〜100%の
雰囲気中で、950〜1140℃の温度で保持する熱処
理すること、により、上記課題が解決され、本発明をな
すにいたったものである。Gd, Yb, Bi, Fe, Al, G
a as a main component, B 2 O 3, PbO and PtO 2 are each in the range of 0 to 4.0 wt% (excluding 0), and the total of the three types is 0 to 9.0 wt% (however, , 0, 0), the garnet thick film is grown by the LPE method, the garnet thick film is grown on an NGG substrate, and the garnet thick film is grown at 950 in an atmosphere having an oxygen content of 10 to 100%. By carrying out a heat treatment at a temperature of 11140 ° C., the above-mentioned problem has been solved and the present invention has been accomplished.
【0031】即ち、本発明によれば、ガーネット基板上
に、液相成長法により育成された、Gd,Yb,Bi,
Fe,Alを主成分とするガーネット厚膜であって、該
ガーネット厚膜の組成式が、Gd3-x-yYbxBiyFe
5-zAlzO12(但し、0<x≦ 0. 45,0.55≦y
≦1.55,0<z≦0.95)であることを特徴とする
GdBi系ガーネット厚膜材料が得られる。That is, according to the present invention, Gd, Yb, Bi, and Gd grown on a garnet substrate by a liquid phase growth method.
A garnet thick film containing Fe and Al as main components, and the composition formula of the garnet thick film is represented by Gd3 -xy Yb x Bi y Fe
5-z Al z O 12 (where 0 <x ≦ 0.45, 0.55 ≦ y
≦ 1.55, 0 <z ≦ 0.95), thereby obtaining a GdBi-based garnet thick film material.
【0032】また、本発明によれば、ガーネット基板上
に、液相成長法により育成された、Gd,Yb,Bi,
Fe,Gaを主成分とするガーネット厚膜であって、該
ガーネット厚膜の組成式が、Gd3-x-yYbxBiyFe
5-zGazO12(但し、0<x≦ 0. 40,0.55≦y
≦1.10,0.15≦z≦0.60)であることを特徴
とするGdBi系ガーネット厚膜材料が得られる。Further, according to the present invention, Gd, Yb, Bi, and Gd grown on a garnet substrate by a liquid phase growth method.
Fe, a garnet thick film composed mainly of Ga, the composition formula of the garnet thick film, Gd 3-xy Yb x Bi y Fe
5-z Ga z O 12 (where, 0 <x ≦ 0. 40,0.55 ≦ y
≤ 1.10, 0.15 ≤ z ≤ 0.60), thereby obtaining a GdBi-based garnet thick film material.
【0033】また、本発明によれば、ガーネット基板上
に、液相成長法により育成された、Gd,Yb,Bi,
Fe,Al,Gaを主成分とするガーネット厚膜であっ
て、該ガーネット厚膜の組成式が、Gd3-x-yYbxBi
yFe5-z(AlaGab)zO1 2(但 し、0.05≦a/
(a+b)≦0.90,0<x≦ 0.50,0.85≦y≦
1.60,0.20≦z≦1.00)であることを特徴と
するGdBi系ガーネット厚膜材料が得られる。Further, according to the present invention, Gd, Yb, Bi, Gd grown on a garnet substrate by a liquid phase growth method.
A garnet thick film mainly composed of Fe, Al, and Ga, wherein the composition formula of the garnet thick film is Gd 3-xy Yb x Bi
y Fe 5-z (Al a Ga b) z O 1 2 ( and however, 0.05 ≦ a /
(a + b) ≦ 0.90, 0 <x ≦ 0.50, 0.85 ≦ y ≦
1.60, 0.20 ≦ z ≦ 1.00, thereby obtaining a GdBi-based garnet thick film material.
【0034】また、本発明によれば、前記に記載のGd
Bi系ガーネット厚膜材料中にPbOを0〜4.0wt
%(但し、0を含まず)含有することを特 徴とするビ
スマス置換型ガーネット厚膜材料が得られる。Further, according to the present invention, the above-described Gd
0 to 4.0 wt% PbO in Bi-based garnet thick film material
% (But not including 0), thereby obtaining a bismuth-substituted garnet thick film material characterized by containing the same.
【0035】また、本発明によれば、前記に記載のGd
Bi系ガーネット厚膜材料中にB2O3を0〜4.0wt
%(但し、0を含まず)含有することを特 徴とするビ
スマス置換型ガーネット厚膜材料が得られる。Further, according to the present invention, the Gd described above
B 2 O 3 in Bi-based garnet thick film material is 0 to 4.0 wt.
% (But not including 0), thereby obtaining a bismuth-substituted garnet thick film material characterized by containing the same.
【0036】また、本発明によれば、前記に記載のGd
Bi系ガーネット厚膜材料中にPtO2が0〜4.0wt
%(ただし、0を含まず)含有されたことを特徴とする
ビスマス置換型ガーネット厚膜材料が得られる。According to the present invention, the Gd described above is used.
PtO 2 is 0~4.0wt the Bi garnet thick film material
% (But not including 0), thereby obtaining a bismuth-substituted garnet thick film material.
【0037】また、本発明によれば、前記に記載のGd
Bi系ガーネット厚膜材料中にB2O3及びPbOを各々
0〜4. 0wt%(但し、0を含まず)含有することを
特徴とするビスマス置換型ガーネット厚膜材料が得られ
る。Further, according to the present invention, the Gd described above
B 2 O 3 and each 0-4 of PbO to Bi garnet thick film material. 0 wt% (not inclusive of 0) bismuth-substituted garnet thick film material characterized by containing obtain.
【0038】また、本発明によれば、前記に記載のGd
Bi系ガーネット厚膜材料中にB2O3及びPbO及びP
tO2が各々0〜4. 0wt%(但し、0を含まず)の
範囲で、かつ、3種類の合計が0〜9.0wt%(但
し、0を含まず)含有することを特徴とするビスマス置
換型ガーネット厚膜材料が得られる。Further, according to the present invention, the above-described Gd
B 2 O 3 and PbO and P in Bi-based garnet thick film material
The tO 2 is in the range of 0 to 4.0 wt% (however, not including 0), and the total of the three types is 0 to 9.0 wt% (however, not including 0). A bismuth-substituted garnet thick film material is obtained.
【0039】また、本発明によれば、前記に記載のGd
Bi系ガーネット厚膜材料から実質的になることを特徴
とするファラデー回転素子が得られる。Further, according to the present invention, the Gd described above
A Faraday rotator characterized by being substantially composed of a Bi-based garnet thick film material is obtained.
【0040】また、本発明によれば、前記ファラデー回
転素子からなることを特徴とする光アイソレ−タが得ら
れる。Further, according to the present invention, there is provided an optical isolator comprising the Faraday rotator.
【0041】また、本発明によれば、前記GdBi系ガ
ーネット厚膜材料を、ネオジウム・ガリウ ム・ガーネッ
ト(NGG)基板上に育成することを特徴とする前記の
いずれかに記載のGdBi系ガーネット厚膜材料の製造
方法が得られる。According to the present invention, the GdBi-based garnet thick film material is grown on a neodymium gallium garnet (NGG) substrate. A method for producing a membrane material is obtained.
【0042】また、本発明によれば、前記GdBi系ガ
ーネット厚膜材料を、950〜1140℃の範囲で保持
する熱処理を施すことを特徴とする前記のいずれかに記
載のGdBi系ガーネット厚膜材料の製造方法が得られ
る。Further, according to the present invention, the GdBi-based garnet thick film material according to any one of the above, wherein the GdBi-based garnet thick film material is subjected to a heat treatment for keeping the temperature in a range of 950 to 1140 ° C. Is obtained.
【0043】また、本発明によれば、前記熱処理におけ
る雰囲気の酸素含有量が10〜100%の範囲であるこ
とを特徴とする前記のGdBi系ガーネット厚膜材料の
製造方法が得られる。Further, according to the present invention, there is provided the above-described method for producing a GdBi-based garnet thick film material, wherein the oxygen content of the atmosphere in the heat treatment is in the range of 10 to 100%.
【0044】ここで、本発明において、GdYbBi系
(Ga,Al置換)ガーネット厚膜を対象とした理由
は、GdYbBi系(Ga,Al置換)ガーネット厚膜
材料では、1.6μm以上の波長帯域で光の吸収ピーク
が見られないからである。In the present invention, the reason why the GdYbBi-based (Ga, Al-substituted) garnet thick film is targeted is that the GdYbBi-based (Ga, Al-substituted) garnet thick-film material has a wavelength band of 1.6 μm or more. This is because no light absorption peak is observed.
【0045】また、LPE法によって育成する単結晶厚
膜で、前記の光学用特性を満たすGdYbBi系ガーネ
ット厚膜材料の組成は、各化学式において、0<x≦
0.45,0.55≦y≦1.55,0≦z≦0.95の範
囲とした。The composition of a GdYbBi-based garnet thick film material that satisfies the above-mentioned optical characteristics in a single crystal thick film grown by the LPE method is represented by 0 <x ≦
0.45, 0.55 ≦ y ≦ 1.55, and 0 ≦ z ≦ 0.95.
【0046】本発明において、GdYbBi系ガーネッ
ト厚膜材料を対象とした理由は、TbBi系ガーネット
厚膜材料では、約1.5μm以上の波長領域で明らかな
光吸収のピークが認められるのに対し、GdYbBi系
ガーネット厚膜材料では、約1.2μm以上の波長領域
で光の吸収ピークが見られないからである。In the present invention, the reason why the GdYbBi-based garnet thick film material is targeted is that the TbBi-based garnet thick film material has a clear light absorption peak in a wavelength region of about 1.5 μm or more. This is because a GdYbBi-based garnet thick film material does not show a light absorption peak in a wavelength region of about 1.2 μm or more.
【0047】また、本発明において、xの範囲を0<x
≦0.45としたのは、xの増加によりθf/Tが減少し、
改善されること、および、xが0.45を超えると、飽
和磁化4πMSが500G以上となるためである。In the present invention, the range of x is 0 <x
≦ 0.45 because θ f / T decreases as x increases,
It improved the possible, and, when x exceeds 0.45, because the saturation magnetization 4PaiM S is equal to or greater than 500G.
【0048】また、yの範囲を0.55≦y≦1.55と
したのは、yが0.55を越えると、 ファラデー回転能
が500deg/cm以上となり、yが1.55を越え
ると、 挿入損失が急激に増加するからである。The reason why the range of y is set to 0.55 ≦ y ≦ 1.55 is that when y exceeds 0.55, the Faraday rotation ability becomes 500 deg / cm or more, and when y exceeds 1.55. This is because the insertion loss increases sharply.
【0049】さらに、zの範囲を0<z≦0.95とし
たのは、zの増加とともに飽和磁化4πMSは減少する
が、zが0.95を越えると、θf/Tが急激に増加する傾
向があるからである。これらの特性の変化は、結晶を構
成する各イオンの磁気モーメント等に起因する。[0049] In addition, to that the range of z and 0 <z ≦ 0.95 is the saturation magnetization 4PaiM S with increasing z decreases, when z exceeds 0.95, theta f / T sharply This is because it tends to increase. The change in these characteristics is caused by the magnetic moment of each ion constituting the crystal.
【0050】また、本発明において、単結晶厚膜の熱処
理温度範囲を950〜1140℃としたのは、950℃
未満の温度では、結晶中の原子の均質化が十分でなく、
挿入損失の低減は認められず、1140℃を越える温度
では、GdYbBi系ガーネット結晶で、とくにBi2
O3の蒸発による分解のために、挿入損失が増大するか
らである。Further, in the present invention, the heat treatment temperature range of the single crystal thick film is set to 950 to 1140 ° C.
At temperatures below, the atoms in the crystal are not sufficiently homogenized,
No reduction in insertion loss was observed, and at temperatures exceeding 1140 ° C., GdYbBi-based garnet crystals, particularly Bi 2
This is because insertion loss increases due to decomposition due to evaporation of O 3 .
【0051】さらに、本発明のガーネット厚膜材料にお
いて、B2O3、PbO、PtO2の内の1種類を0〜4.
0wt%(0を含まず)含有するか、もしくは2種類以
上を0〜9.0wt%(0を含まず)含有するとしたの
は、この範囲の含有量で挿入損失(I.L.)が減少する
ことを見い出したためである。なお、B2O3、PbO、
PtO2の含有による挿入損失 (I.L.)の低減効果
は、ガーネット組成における結晶構成元素のイオン状態
を調整する効果と推察される。Further, in the garnet thick film material of the present invention, one of B 2 O 3 , PbO and PtO 2 is used in an amount of 0 to 0.4.
The content of 0 wt% (not including 0) or the inclusion of two or more types in the range of 0 to 9.0 wt% (not including 0) means that the insertion loss (IL) is within this range. This is because they have found a decrease. Note that B 2 O 3 , PbO,
The effect of reducing the insertion loss (IL) due to the inclusion of PtO 2 is presumed to be an effect of adjusting the ionic state of the crystal constituent element in the garnet composition.
【0052】また、本発明において、光学用ガーネット
厚膜をLPE法によりNGG基板上に育成するのは、本
育成法において、よく使用されているSGGG基板より
も、やや格子定数の大きいNGG基板の方が、本発明に
おけるガーネット膜との適合性がよく、500μmを越
えた厚膜を育成しても、SGGG基板上の育成に比べ
て、著しく割れ発生が低減できるからである。In the present invention, the garnet thick film for optical use is grown on the NGG substrate by the LPE method because the NGG substrate having a lattice constant slightly larger than the SGGG substrate often used in the present growth method is used. This is because the compatibility with the garnet film in the present invention is better, and even when a thick film exceeding 500 μm is grown, the occurrence of cracks can be significantly reduced as compared with the growth on the SGGG substrate.
【0053】ちなみに、使用波長が長くなるに従い、必
要な膜厚が大となる。従って、高厚膜に育成できること
は、実用上、極めて有益となる。Incidentally, as the wavelength used becomes longer, the required film thickness becomes larger. Therefore, being able to grow into a thick film is extremely useful in practical use.
【0054】また、本発明のガーネット厚膜材料を製造
する方法において、ガーネット厚膜材料を950〜11
40℃の範囲で保持する熱処理をするのは、この範囲に
おいて、挿入損失(I.L.)の低減効果が認められ、9
50℃未満では、温度が低いために、組成の均質化が不
十分であり、1140℃を越えると、ガーネットの分解
(含有するBi2O3、の蒸発)が生ずるためである。Further, in the method for producing a garnet thick film material of the present invention, the garnet thick film material may be 950-11.
When the heat treatment is performed at a temperature in the range of 40 ° C., the effect of reducing the insertion loss (IL) is recognized in this range.
If the temperature is lower than 50 ° C., the composition is insufficiently homogenized due to the low temperature. If the temperature exceeds 1140 ° C., garnet is decomposed (evaporation of Bi 2 O 3 contained therein).
【0055】なお、熱処理による挿入損失(I.L.)の
低減は、原子の拡散による均質化の向上(結晶格子、イ
オンバランスのばらつき低減)に起因している。The reduction of the insertion loss (IL) due to the heat treatment is due to the improvement of homogenization (reduction of variations in crystal lattice and ion balance) due to diffusion of atoms.
【0056】また、本発明のガーネット厚膜材料を製造
する方法において、熱処理における雰囲気の酸素含有量
が5%以上の範囲とするのは、これ以上での熱処理によ
る効果が認められるからであり、5%未満では、酸素の
欠乏により、挿入損失(I.L.)が増大するためであ
る。Further, in the method for producing a garnet thick film material of the present invention, the oxygen content of the atmosphere in the heat treatment is set to a range of 5% or more because the effect of the heat treatment at a temperature higher than this is recognized. If it is less than 5%, insertion loss (IL) increases due to lack of oxygen.
【0057】なお、本発明のガーネット厚膜材料の主成
分の組成値による特性の変化は、結晶格子における各原
子の置換と磁気スピンに深く関係しており、本発明の組
成領域は、光学特性の最適領域となっている。The change in the characteristics depending on the composition value of the main component of the garnet thick film material of the present invention is deeply related to the substitution of each atom in the crystal lattice and the magnetic spin. Is the optimal area of
【0058】[0058]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。Embodiments of the present invention will be described below.
【0059】光アイソレータ等に用いられるファラデー
回転素子等用のBi置換型ガーネットの液相成長法(L
PE法)は、次のようにして行われる。A liquid phase growth method (L) of a Bi-substituted garnet for a Faraday rotator used in an optical isolator or the like.
The PE method is performed as follows.
【0060】まず、白金るつぼの中に、PbO,Bi2
O3,B2O3等をフラックス成分とし、ガーネット成分
(Gd2O3,Yb2O3,Tb2O3,Fe2O3,Al
2O3,Ga2O3 等)を約900〜1100℃にて溶解
して、溶液(メルト)を作製した後、降温し、過冷却状
態(過飽和溶液状態)とする。そのメルトにガーネット
基板を浸漬し、長時間、回転することにより、Bi置換
型ガーネットの厚膜を育成する。First, PbO, Bi 2 was placed in a platinum crucible.
O 3 , B 2 O 3, etc. are used as flux components, and garnet components (Gd 2 O 3 , Yb 2 O 3 , Tb 2 O 3 , Fe 2 O 3 , Al
The 2 O 3, Ga 2 O 3, etc.) were dissolved at about 900 to 1100 ° C., after preparing the solution (melt), the temperature was lowered to a supercooled state (supersaturated solution state). A garnet substrate is immersed in the melt and rotated for a long time to grow a Bi-substituted garnet thick film.
【0061】このBi置換型ガーネットの中でも、Gd
Bi系ガーネットは、比較的高いファラデー回転能θF
を有し、ガーネットに対する必要印加磁場が小さくて済
むといった特徴を有している。ここでいう必要印加磁場
(飽和磁界Hs)とは、ガーネッ トの挿入損失低下が、
飽和状態に達するために、必要な最小の磁場である。
尚、物理的には、ガーネットの磁気スピンを一方向に揃
えるのに必要な磁界である。Among the Bi-substituted garnets, Gd
Bi-based garnet has relatively high Faraday rotation capability θ F
And the characteristic that a required applied magnetic field to the garnet is small. The required applied magnetic field (saturation magnetic field H s ) here means that the insertion loss of garnet decreases.
This is the minimum magnetic field required to reach saturation.
Physically, it is a magnetic field required to align the magnetic spins of the garnet in one direction.
【0062】一般に、この印加磁界は、ガーネット膜の
周辺に配置した永久磁石から供給される構成となってい
る。従って、ガーネット膜の飽和磁化4πMsが低い
と、Hsも低くなり、使用する磁石の特性が低くでき
る。又、小型化、軽量化等が可能となり、工業上、有益
となる。Generally, the applied magnetic field is supplied from a permanent magnet disposed around the garnet film. Therefore, when the saturation magnetization 4PaiM s garnet film is low, H s is also lowered, properties of the magnet to be used can be reduced. In addition, downsizing, weight reduction, and the like can be achieved, which is industrially beneficial.
【0063】なお、本発明のGdBi系ガーネット厚膜
材料の主成分の組成値による特性の変化は、結晶格子に
おける各原子の置換と磁気スピンに深く関係しており、
本発明の組成領域は、光学特性の最適領域となってい
る。The change in the characteristics due to the composition value of the main component of the GdBi-based garnet thick film material of the present invention is deeply related to the substitution of each atom in the crystal lattice and the magnetic spin.
The composition region of the present invention is an optimum region of the optical characteristics.
【0064】[0064]
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して、詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0065】(実施例1)高純度の酸化ガドリニウム
(Gd2O3)、酸化イッテルビウム(Yb2O3)、酸化
第二鉄(Fe2O3)、酸化アルミニウム(Al2O3)、
酸化ビスマス(Bi2O3)、酸化鉛(PbO)および酸
化ホウ素(B2O3)の粉末を使用した。これらの粉末を
使って、PbO−Bi2O3-B2O3系をフラックスとす
るLPE法によって、NGG基板(化学式Nd3Ga5O
12)上に、Gd1.7Yb0.1Bi1.2Fe4.7Al0.3O12
なる組成のGdYbBi系ガーネット単結晶厚膜を、厚
さ約700μm育成した。Example 1 High-purity gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ), ytterbium oxide (Yb 2 O 3 ), ferric oxide (Fe 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 )
Powders of bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), lead oxide (PbO) and boron oxide (B 2 O 3 ) were used. Using these powders, an NGG substrate (chemical formula: Nd 3 Ga 5 O) is formed by an LPE method using PbO—Bi 2 O 3 —B 2 O 3 as a flux.
12 ) On top, Gd 1.7 Yb 0.1 Bi 1.2 Fe 4.7 Al 0.3 O 12
A GdYbBi-based garnet single crystal thick film having the following composition was grown to a thickness of about 700 μm.
【0066】比較のために、酸化テルビウム(Tb
2O3)等の粉末を使用し、LPE法によって、同様に、
SGGG基板[化学式(GdCa)3(GaMgZr)5
O12]上に、Tb2.0Bi1.0Fe5O12なる組成のTb
Bi系ガーネット単結晶厚膜を、厚さ約700μm育成
した。For comparison, terbium oxide (Tb
2 O 3 ) and the like, and similarly by the LPE method,
SGGG substrate [Chemical formula (GdCa) 3 (GaMgZr) 5
O 12 ], the composition of Tb 2.0 Bi 1.0 Fe 5 O 12
A Bi-based garnet single crystal thick film was grown to a thickness of about 700 μm.
【0067】次に、これらのガーネット単結晶厚膜から
基板を除去し、両面を鏡面研磨し、厚さ約600μmと
した。図1は、LPE法によって育成したこれらGdY
bBi系ガーネット単結晶厚膜およびTbBi系ガーネ
ット単結晶厚膜の透過率の波長依存性を示す図である。
図1から明らかなように、約1.2〜2.2μmの波長範
囲で、GdYbBi系ガーネット単結晶厚膜は、高い透
過率をもっている。Next, the substrate was removed from the garnet single crystal thick film, and both surfaces were mirror-polished to a thickness of about 600 μm. FIG. 1 shows these GdY grown by the LPE method.
It is a figure which shows the wavelength dependence of the transmittance | permeability of a bBi-system garnet single crystal thick film and a TbBi-system garnet single crystal thick film.
As is clear from FIG. 1, the GdYbBi-based garnet single crystal thick film has a high transmittance in a wavelength range of about 1.2 to 2.2 μm.
【0068】他方、TbBi系ガーネット単結晶厚膜が
高い透過率を示す波長範囲は、約1.2〜1.5μmにす
ぎない。この結果から、1.5μm以上の波長帯域にお
いては、GdYbBi系ガーネット単結晶厚膜が有用で
ある。On the other hand, the wavelength range in which the TbBi-based garnet single crystal thick film shows a high transmittance is only about 1.2 to 1.5 μm. From this result, a GdYbBi-based garnet single crystal thick film is useful in a wavelength band of 1.5 μm or more.
【0069】(実施例2)実施例1と同様の方法で、N
GG基板上に、Gd2.2-xYbxBi0.8Fe4.5Al0.5
O12の化学式で、x=0,0.05,0.1,0.2,0.
3,0.4,0.5のGdYbBi系ガーネット厚膜を、
厚さ約700〜900μm育成した。(Example 2) In the same manner as in Example 1, N
On a GG substrate, Gd 2.2-x Yb x Bi 0.8 Fe 4.5 Al 0.5
In the chemical formula of O 12 , x = 0, 0.05, 0.1, 0.2, 0.2.
3, 0.4, 0.5 GdYbBi-based garnet thick film,
It was grown to a thickness of about 700 to 900 μm.
【0070】実施例1と同様の方法で、基板を除去し、
酸素濃度約40%の雰囲気中で、温度1050℃、20
時間保持する熱処理を行った。その後、波長1.62μ
mにおいてファラデー回転角が約45度となるように厚
さを調整し、両面にSiO2反射防止膜をつけた。これ
らのGdYbBi系ガーネット厚膜材料について、波長
1.62μmにおける、600Oeの印加磁界のもとで
の挿入損失、ファラデー回転能、および室温付近におけ
るθf/Tを求めた。また、振動型磁力計(VSM)を用
いて、飽和磁化も測定した。なお、これらのGdYbB
i系ガーネット厚膜材料組成は、前記反射防止膜をつけ
るに先立つEPMA分析によって、予め確認した。The substrate was removed in the same manner as in Example 1,
In an atmosphere with an oxygen concentration of about 40%, at a temperature of 1050 ° C. and 20
A heat treatment for holding for a time was performed. After that, the wavelength 1.62μ
In m, the thickness was adjusted so that the Faraday rotation angle was about 45 degrees, and SiO 2 antireflection films were provided on both surfaces. For these GdYbBi-based garnet thick film materials, the insertion loss at a wavelength of 1.62 μm under an applied magnetic field of 600 Oe, the Faraday rotation capability, and θ f / T near room temperature were determined. The saturation magnetization was also measured using a vibrating magnetometer (VSM). Note that these GdYbB
The composition of the i-based garnet thick film material was confirmed in advance by EPMA analysis prior to applying the antireflection film.
【0071】図2は、本実施例におけるGdYbBi系
ガーネット厚膜材料についての各測定結果を示す図であ
る。図2(a)は飽和磁化の測定結果を、図2(b)は
θf/ Tの値を示す図である。図2から、x=0.4以下で
飽和磁化は500G以下となる。また、θf/Tは、x=
0〜0.4の範囲で、いずれも0.08deg/℃以下
で、xの増加に対して単調に減少することがわかる。FIG. 2 is a diagram showing the results of measurements of the GdYbBi-based garnet thick film material in this example. FIG. 2A is a diagram showing a measurement result of the saturation magnetization, and FIG. 2B is a diagram showing a value of θ f / T. From FIG. 2, the saturation magnetization is less than 500 G when x is less than 0.4. Further, θ f / T is expressed as x =
It can be seen that, in the range of 0 to 0.4, at 0.08 deg / ° C. or less, the value monotonically decreases as x increases.
【0072】また、本実施例で対象とするすべてのGd
YbBi系ガーネット厚膜材料について、挿入損失は
0.4〜0.8dB、ファラデー回転能は約700〜80
0deg/cmであった。Further, all the Gd's targeted in this embodiment
For a YbBi-based garnet thick film material, the insertion loss is 0.4 to 0.8 dB, and the Faraday rotator is about 700 to 80.
It was 0 deg / cm.
【0073】これらの結果から、Gd2.2-xYbxBi
0.8Fe4.5Al0.5O12で示されるガーネット単結晶厚
膜のうち、x=0〜0.40の範囲の組成が有用である
ということができる。From these results, Gd 2.2-x Yb x Bi
0.8 Fe 4.5 of garnet single crystal thick film represented by Al 0.5 O 12, the composition range of x = 0-.40 can be said to be useful.
【0074】(実施例3)実施例2と同様の方法で、N
GG基板上に、Gd2.9-yYb0.1BiyFe4.8Al0.2
O12 なる化学式で、y=0.5,0.55,0.6,0.
7,0.9,1.1,1.3,1.4,1.5,1.6のGd
YbBi系ガーネット単結晶厚膜を、厚さ約500〜1
200μm育成した。(Embodiment 3) In the same manner as in Embodiment 2, N
On a GG substrate, Gd 2.9-y Yb 0.1 Bi y Fe 4.8 Al 0.2
In the chemical formula of O 12 , y = 0.5, 0.55, 0.6, 0.6.
Gd of 7, 0.9, 1.1, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6
A thick YbBi-based garnet single crystal film having a thickness of about 500 to 1
It grew up to 200 μm.
【0075】実施例2と同様に、これらの試料から基板
を除去し、酸素濃度約40%の雰囲気中で、温度105
0℃、20時間保持する熱処理を行った。その後、波長
1.62μmにおいてファラデー回転角が約45度とな
るように厚さを調整し、両面にSiO2反射防止膜をつ
けた。これらのGdYbBi系ガーネット厚膜材料につ
いて、波長1.62μmにおける、600Oeの印加磁
界のもとでの挿入損失、ファラデー回転能、および室温
付近におけるθf/Tを求めた。また、振動型磁力計(V
SM)を用いて、飽和磁化も測定した。なお、これらの
GdYbBi系ガーネット厚膜材料組成は、前記反射防
止膜をつけるに先立つEPMA分析によって、予め確認
した。In the same manner as in Example 2, the substrate was removed from these samples, and the temperature was increased to 105% in an atmosphere having an oxygen concentration of about 40%.
Heat treatment was performed at 0 ° C. for 20 hours. Thereafter, the thickness was adjusted so that the Faraday rotation angle was about 45 degrees at a wavelength of 1.62 μm, and SiO 2 antireflection films were provided on both surfaces. For these GdYbBi-based garnet thick film materials, the insertion loss at a wavelength of 1.62 μm under an applied magnetic field of 600 Oe, the Faraday rotation capability, and θ f / T near room temperature were determined. In addition, a vibrating magnetometer (V
SM), the saturation magnetization was also measured. The composition of the GdYbBi-based garnet thick film material was confirmed in advance by EPMA analysis prior to the formation of the antireflection film.
【0076】図3は、本実施例におけるGdYbBi系
ガーネット厚膜材料についての各測定結果を示す図であ
る。図3(a)はファラデー回転能の測定結果を、図3
(b)は挿入損失値を、それぞれ示す図である。図3か
ら、y=0.55以上でファラデー回転能は500de
g/cm以上となり、またy=1.5を越えると、挿入
損失は急激に増加する。FIG. 3 is a diagram showing the results of measurements of the GdYbBi-based garnet thick film material in this example. FIG. 3A shows the measurement results of the Faraday rotation ability, and FIG.
(B) is a figure which shows an insertion loss value, respectively. From FIG. 3, the Faraday rotation ability is 500 de when y = 0.55 or more.
When it exceeds g / cm, and when y exceeds 1.5, the insertion loss sharply increases.
【0077】また、本実施例で対象としたすべてのGd
YbBi系ガーネット厚膜材料について、θf/Tは約0.
06〜0.075deg/℃、飽和磁化は約200〜4
50Gであった。これらの結果から、Gd2.9-yYb0.1
BiyFe4.8Al0.2O12で示されるガーネット単結晶
厚膜のうち、y=0.55〜1.50の範囲の組成が有用
であるということができる。Further, all the Gd's targeted in this embodiment
For a YbBi-based garnet thick film material, θ f / T is about 0.5.
06-0.075deg / ° C, saturation magnetization is about 200-4
It was 50G. From these results, Gd 2.9-y Yb 0.1
Among the garnet single crystal thick films represented by Bi y Fe 4.8 Al 0.2 O 12 , it can be said that a composition in the range of y = 0.55 to 1.50 is useful.
【0078】(実施例4)実施例2と同様の方法で、N
GG基板上に、Gd1.9Yb0.1Bi1.0Fe5-zAlzO
12 なる化学式で、z=0,0.1,0.2,0.3,0.
4,0.5,0.6,0.7,0.8のGdYbBi系ガー
ネット単結晶厚膜を、厚さ約700〜1000μm育成
した。(Embodiment 4) In the same manner as in Embodiment 2, N
On a GG substrate, Gd 1.9 Yb 0.1 Bi 1.0 Fe 5-z Al z O
In the chemical formula 12 , z = 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.3.
GdYbBi-based garnet single crystal thick films of 4, 0.5, 0.6, 0.7 and 0.8 were grown to a thickness of about 700 to 1000 μm.
【0079】基板の除去、酸素濃度約40%の雰囲気中
での、温度1050℃、20時間保持する熱処理、およ
び反射防止膜の形成等は、実施例2と同様の方法で行っ
た。The removal of the substrate, the heat treatment of maintaining the temperature at 1050 ° C. for 20 hours in an atmosphere having an oxygen concentration of about 40%, and the formation of an antireflection film were performed in the same manner as in Example 2.
【0080】そして前記と同様に、挿入損失、ファラデ
ー回転能、θf/T、および飽和磁化を測定した。Then, in the same manner as described above, the insertion loss, the Faraday rotation ability, θ f / T , and the saturation magnetization were measured.
【0081】図4は、本実施例におけるGdYbBi系
ガーネット厚膜材料についての各測定結果を示す図であ
る。図4(a)はθf/Tの測定結果を、また、図4
(b)は飽和磁化を、それぞれ示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the results of measurements of a GdYbBi-based garnet thick film material in this example. FIG. 4A shows the measurement results of θ f / T , and FIG.
(B) is a figure which shows a saturation magnetization, respectively.
【0082】図4から、z=0.7を越えると、θf/Tは
急激に増加する。また、z=0〜0.7の範囲で飽和磁
化は500G以下となっている。FIG. 4 shows that when z exceeds 0.7, θ f / T sharply increases. Further, the saturation magnetization is 500 G or less in the range of z = 0 to 0.7.
【0083】また、本実施例で対象としたすべてのGd
YbBi系ガーネット厚膜材料について、ファラデー回
転能は約900deg/cmであり、挿入損失は0.0
4〜0.07dBであった。Further, all the Gd's targeted in this embodiment
For the YbBi-based garnet thick film material, the Faraday rotation ability is about 900 deg / cm, and the insertion loss is 0.0.
It was 4-0.07 dB.
【0084】これらの結果から、Gd1.9Yb0.1Bi
1.0Fe5-zAlzO12 で示されるガーネット単結晶厚膜
のうち、z=0〜0.7の範囲の組成が有用であるとい
うことができる。From these results, Gd 1.9 Yb 0.1 Bi
Among the garnet single crystal thick films represented by 1.0 Fe 5-z Al z O 12 , it can be said that a composition in the range of z = 0 to 0.7 is useful.
【0085】(実施例5)実施例2と同様の方法で、N
GG基板上に、Gd1.7Yb0.1Bi1.2Fe4.7Al0.3
O12で表されるGdYbBi系ガーネット単結晶厚膜
を、厚さ約700〜1000μm育成した。(Embodiment 5) In the same manner as in Embodiment 2, N
On a GG substrate, Gd 1.7 Yb 0.1 Bi 1.2 Fe 4.7 Al 0.3
A GdYbBi-based garnet single crystal thick film represented by O 12 was grown to a thickness of about 700 to 1000 μm.
【0086】このGdYbBi系ガーネット単結晶厚膜
を、基板除去後に、酸素濃度が約50%以上の雰囲気中
で、950℃,1000℃,1050℃,1100℃,
1130℃,および1150℃の各温度で、10時間の
熱処理を行った。After removing the substrate, the GdYbBi-based garnet single crystal thick film is removed at 950 ° C., 1000 ° C., 1050 ° C., 1100 ° C., in an atmosphere having an oxygen concentration of about 50% or more.
Heat treatment was performed at 1130 ° C. and 1150 ° C. for 10 hours.
【0087】その後、波長1.62μmにおいてファラ
デー回転角が約45度となるように厚さを調整し、両面
にSiO2反射防止膜をつけた。そして、実施例2と同
様に、挿入損失、θf、θf/T、および飽和磁化4πMS
を測定した。Thereafter, the thickness was adjusted so that the Faraday rotation angle was about 45 degrees at a wavelength of 1.62 μm, and SiO 2 antireflection films were provided on both surfaces. Then, similarly to the second embodiment, the insertion loss, θ f , θ f / T , and the saturation magnetization 4πM S
Was measured.
【0088】図5は、本実施例におけるGdYbBi系
ガーネット厚膜材料についての挿入損失を示す図であ
る。図5から、950〜1130℃の温度範囲で熱処理
を行うことによって、熱処理前(非処理)よりも挿入損
失が低減していることがわかる。FIG. 5 is a diagram showing the insertion loss of a GdYbBi-based garnet thick film material in this embodiment. From FIG. 5, it can be seen that by performing the heat treatment in the temperature range of 950 to 1130 ° C., the insertion loss is lower than before the heat treatment (non-treatment).
【0089】また、本実施例で対象としたすべてのGd
YbBi系ガーネット厚膜材料について、ファラデー回
転能は約1100deg/cm、θf/Tは約0.06de
g/℃、飽和磁化は約400Gであった。Further, all the Gd's targeted in this embodiment
Regarding the YbBi-based garnet thick film material, the Faraday rotation ability is about 1100 deg / cm, and the θ f / T is about 0.06 de.
g / ° C., and the saturation magnetization was about 400 G.
【0090】(実施例6)実施例2と同様の方法で、N
GG基板上に、Gd1.7Yb0.1Bi1.2Fe4.7Al0.3
O12で表されるGdYbBi系ガーネット単結晶厚膜
を、厚さ約700〜1000μm育成した。(Embodiment 6) In the same manner as in Embodiment 2, N
On a GG substrate, Gd 1.7 Yb 0.1 Bi 1.2 Fe 4.7 Al 0.3
A GdYbBi-based garnet single crystal thick film represented by O 12 was grown to a thickness of about 700 to 1000 μm.
【0091】このGdYbBi系ガーネット単結晶厚膜
を、基板除去後に、酸素濃度が0,5,10,20,4
0,60,80,および100%の各雰囲気中、温度1
050℃で10時間保持する熱処理を行った。After removing the substrate from the GdYbBi-based garnet single crystal thick film, the oxygen concentration was changed to 0, 5, 10, 20, 4 or less.
0, 60, 80, and 100% in each atmosphere, temperature 1
Heat treatment was performed at 050 ° C. for 10 hours.
【0092】その後、波長1.62μmにおいてファラ
デー回転角が約45度となるように厚さを調整し、両面
にSiO2反射防止膜をつけた。そして、実施例2と同
様に、挿入損失、θf、θf/T、および飽和磁化を測定し
た。Thereafter, the thickness was adjusted so that the Faraday rotation angle was about 45 degrees at a wavelength of 1.62 μm, and SiO 2 antireflection films were provided on both surfaces. Then, as in Example 2, the insertion loss, θ f , θ f / T , and the saturation magnetization were measured.
【0093】図6は、本実施例におけるGdYbBi系
ガーネット厚膜材料の挿入損失を示す図である。図6か
ら、酸素濃度5%以上の雰囲気中での熱処理によって、
挿入損失は、熱処理前(非処理)よりも低減しているこ
とがわかる。FIG. 6 is a diagram showing the insertion loss of a GdYbBi-based garnet thick film material in this embodiment. FIG. 6 shows that the heat treatment in an atmosphere with an oxygen concentration of 5% or more
It can be seen that the insertion loss is lower than before the heat treatment (non-treatment).
【0094】また、本実施例で対象としたすべてのGd
YbBi系ガーネット厚膜材料について、ファラデー回
転能は約1100deg/cm、θf/Tは約0.06de
g/℃、飽和磁化は約400Gであった。Further, all the Gd's targeted in this embodiment
Regarding the YbBi-based garnet thick film material, the Faraday rotation ability is about 1100 deg / cm, and the θ f / T is about 0.06 de.
g / ° C., and the saturation magnetization was about 400 G.
【0095】これらの結果から、Gd1.7Yb0.1Bi
1.2Fe4.7Al0.3O12なる化学式で表されるGdYb
Bi系ガーネット単結晶厚膜には、酸素濃度5%以上の
雰囲気中での熱処理が有用であるといえる。From these results, Gd 1.7 Yb 0.1 Bi
GdYb represented by the chemical formula 1.2 Fe 4.7 Al 0.3 O 12
It can be said that heat treatment in an atmosphere having an oxygen concentration of 5% or more is useful for a Bi-based garnet single crystal thick film.
【0096】さらに、前述した実施例1〜実施例6で対
象としたすべてのGdYbBi系ガーネット厚膜材料に
ついて、磁化反転温度Tcompは、すべて−5℃以下であ
り、さらに詳しくは、ほとんどが−50℃以下であるこ
とを確認した。Further, with respect to all the GdYbBi-based garnet thick film materials targeted in Examples 1 to 6 described above, the magnetization reversal temperatures T comp are all -5 ° C. or less, and more specifically, most of them are − It was confirmed that the temperature was 50 ° C. or less.
【0097】(実施例7)高純度の酸化ガドリニウム
(Gd2O3)、酸化イットリウム(Yb2O3),酸化テ
ルビウム(Tb2O3)、酸化第二鉄(α−Fe2O3)、
酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ビスマス(Bi2
O3)、酸化鉛(PbO)および酸化ホウ素(B2O3)
の粉末を原料として使用し、PbO−Bi2O3−B2O3
系をフラックスとして、LPE法にて、NGG基板(格
子定数12.509オングストローム)上に、主成分比
が、Gd1.9Yb0.1Bi1.0Fe4.8Al0.2O12で、P
bOを約1.0wt%含有する組成のGdBi系ガーネ
ット膜を厚さ約700μm育成した。Example 7 High-purity gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ), yttrium oxide (Yb 2 O 3 ), terbium oxide (Tb 2 O 3 ), ferric oxide (α-Fe 2 O 3 ) ,
Aluminum oxide (Al 2 O 3 ), bismuth oxide (Bi 2
O 3 ), lead oxide (PbO) and boron oxide (B 2 O 3 )
Of PbO—Bi 2 O 3 —B 2 O 3
Using the system as a flux, the main component ratio was Gd 1.9 Yb 0.1 Bi 1.0 Fe 4.8 Al 0.2 O 12 on an NGG substrate (lattice constant: 12.509 angstroms) by the LPE method.
A GdBi-based garnet film having a composition containing about 1.0 wt% of bO was grown to a thickness of about 700 μm.
【0098】また、同様にして、SGGG基板(格子定
数12.496オングストローム)上に、主成分比が、
Tb2.0Bi1.0Fe5O12成る組成のTbBi系ガーネ
ット膜を厚さ約700μmに育成した。Similarly, on a SGGG substrate (with a lattice constant of 12.496 angstroms), the main component ratio is
The TbBi garnet film of Tb 2.0 Bi 1.0 Fe 5 O 12 comprising composition was grown to a thickness of about 700 .mu.m.
【0099】次に、これらの試料の基板を除去し、約6
00μmの厚さに鏡面研磨した後、波長可変型分光計を
用いて、波長が0.9〜2.2μmの範囲におけるガーネ
ット厚膜の光透過率を測定した。その結果を図7に示
す。なお、これらの試料の両面について、各5点ずつE
PMA分析を行い、その平均値として求めたものが、上
記組成値である。Next, the substrates of these samples were removed, and
After mirror polishing to a thickness of 00 μm, the light transmittance of the garnet thick film in the wavelength range of 0.9 to 2.2 μm was measured using a variable wavelength spectrometer. FIG. 7 shows the result. In addition, on each side of each of these samples, 5 points each were E
The above composition value is obtained by performing PMA analysis and calculating the average value.
【0100】図7に示したガーネット厚膜の波長と透過
率との関係において、実線はGdYbBi系ガーネッ
ト、破線はTbBi系ガーネットについて各厚膜の透過
率と波長の関係を示す。GdYbBi系ガーネットにお
いては、波長約1.2μm以上の領域で高い透過性を示
している。一方、TbBi系ガーネット厚膜において
は、高い透過性を示す波長帯域は、約1.2〜1.5μm
の範囲である。従って、1.5μm以上の波長帯域にお
いては、GdYbBi系ガーネットが特に有用となる。In the relationship between the wavelength and the transmittance of the garnet thick film shown in FIG. 7, the solid line shows the relationship between the transmittance and the wavelength of each thick film of the GdYbBi-based garnet, and the broken line shows the relationship between the transmittance and the wavelength of the TbBi-based garnet. GdYbBi-based garnet shows high transmittance in a wavelength region of about 1.2 μm or more. On the other hand, in a TbBi-based garnet thick film, the wavelength band showing high transmittance is about 1.2 to 1.5 μm.
Range. Therefore, in the wavelength band of 1.5 μm or more, the GdYbBi-based garnet is particularly useful.
【0101】なお、該GdYbBi系ガーネット厚膜に
ついて、試料の両面を研磨し、波長1.62μmにおけ
るファラデー回転が約45degとなる厚さに調整した
後、SiO2による無反射被覆処理を行い、電磁石を用
いて磁界を約500Oeまで印加し、波長1.62μm
における挿入損失I.L.、ファラデー回転能θF、飽和
磁界Hsを求めた。[0102] Note that the GdYbBi garnet thick film, polishing the both sides of the sample was adjusted to a thickness of the Faraday rotation at the wavelength 1.62μm is about 45 deg, performs non-reflection coating treatment with SiO 2, the electromagnet A magnetic field is applied up to about 500 Oe using a wavelength of 1.62 μm.
, The Faraday rotation capability θ F , and the saturation magnetic field H s were determined.
【0102】また、同様にして、温度を変化し、ファラ
デー回転角の温度変化率θF/T、磁化の反転温度Tcomp
を求めた。その結果、I.L.は0.09dB、Hsは約4
00Oe、θFは約900deg/cm、θF/Tは約0.
06deg/℃、Tcompは−40℃以下であった。従っ
て、該GdYbBi系ガーネット厚膜は、ファラデー回
転素子として、極めて有用であるといえる。Similarly, the temperature is changed, the temperature change rate θ F / T of the Faraday rotation angle, the magnetization reversal temperature T comp
I asked. As a result, IL was 0.09 dB, and Hs was about 4 dB.
00 Oe, θ F is about 900 deg / cm, θ F / T is about
06 deg / ° C and T comp were -40 ° C or less. Therefore, it can be said that the GdYbBi-based garnet thick film is extremely useful as a Faraday rotating element.
【0103】(実施例8)実施例7と同様にして、NG
G基板上に、主成分比が、Gd1.75Yb0.05Bi1.2F
e4.7Al0.3O12で、PbOを0,1.0,2.0,3.
0,4.0,5.0wt%含有する組成のGdYbBi系
ガーネット膜を厚さ約700μm 育成した後、試料を
作製し、測定した。(Embodiment 8) In the same manner as in Embodiment 7, NG
On the G substrate, the main component ratio is Gd 1.75 Yb 0.05 Bi 1.2 F
e 4.7 Al 0.3 O 12 with PbO of 0, 1.0, 2.0, 3.
After growing a GdYbBi-based garnet film having a composition containing 0.4, 5.0 and 5.0 wt% to a thickness of about 700 μm, a sample was prepared and measured.
【0104】その結果、全ての試料について、Hsは約
300Oe、θFは約1100deg/cm、θF/Tは約
0.06〜0.07deg/℃、Tcompは−40℃以下で
あった。As a result, for all the samples, Hs was about 300 Oe, θ F was about 1100 deg / cm, θ F / T was about 0.06 to 0.07 deg / ° C., and T comp was −40 ° C. or less. .
【0105】また、I.L.とPbOの含有量との関係を
図8に示す。図8から、PbOの含有により、I.L.は
減少し、PbOが4.0wt%を越える領域で、I.L.
は著し く増加していることがわかる。従って、PbO
の含有量は、0〜4.0wt%(但し、0を含まず)の
範囲が有用といえる。FIG. 8 shows the relationship between IL and the content of PbO. From FIG. 8, it is found that the content of PbO decreases the IL, and in the region where PbO exceeds 4.0 wt%, the IL is reduced.
It can be seen that has increased significantly. Therefore, PbO
Is useful in the range of 0 to 4.0 wt% (however, excluding 0).
【0106】(実施例9)第8の実施の形態と同様にし
て、主成分比が、Gd2.1Yb0.1Bi0.8Fe4.9Al
0.1O12で、PbOを1.3wt%含有するガーネット膜
を厚さ約900μm育成した。(Example 9) In the same manner as in the eighth embodiment, the main component ratio was Gd 2.1 Yb 0.1 Bi 0.8 Fe 4.9 Al
A garnet film containing 1.3 wt% of PbO was grown to a thickness of about 900 μm with 0.1 O 12 .
【0107】次に、この試料を、約50%の酸素濃度雰
囲気中で、950℃,1000℃,1050℃,110
0℃,1130℃,1150℃の各温度で10時間保持
し、熱処理した。Next, this sample was heated at 950 ° C., 1000 ° C., 1050 ° C., 110
It was kept at each of 0 ° C., 1130 ° C., and 1150 ° C. for 10 hours and heat-treated.
【0108】次に、これらの試料を、波長1.62μm
におけるファラデー回転角が約45degとなる厚さに
調整(約650μm)した後、第1の実施の形態と同様
にして、各特性を測定した。Next, these samples were processed at a wavelength of 1.62 μm.
After adjusting the thickness (about 650 μm) so that the Faraday rotation angle becomes about 45 deg, each characteristic was measured in the same manner as in the first embodiment.
【0109】その結果、全ての試料について、Hsは約
350Oe、θFは約700deg/cm、θF/Tは約
0.06deg/℃、Tcompは−40℃以下であった。As a result, for all samples, Hs was about 350 Oe, θ F was about 700 deg / cm, θ F / T was about 0.06 deg / ° C., and T comp was −40 ° C. or less.
【0110】又、I.L.と熱処理温度との結果を図9に
示す。図9から、熱処理温度が950〜1130℃の範
囲で、熱処理によるI.L.の低減効果が認められる。従
って、950〜1130℃の温度範囲での熱処理が有用
といえる。FIG. 9 shows the results of IL and heat treatment temperature. FIG. 9 shows that the effect of reducing the IL by the heat treatment is recognized when the heat treatment temperature is in the range of 950 to 1130 ° C. Therefore, it can be said that heat treatment in a temperature range of 950 to 1130 ° C. is useful.
【0111】(実施例10)実施例9と同様にして、主
成分比が、Gd1.3Yb0.2Bi1.5Fe4.4Al0.6O12
で、PbOを約0.7wt%含有するガーネット膜を厚
さ約600μm育成した。(Example 10) In the same manner as in Example 9, the main component ratio was Gd 1.3 Yb 0.2 Bi 1.5 Fe 4.4 Al 0.6 O 12
A garnet film containing about 0.7 wt% of PbO was grown to a thickness of about 600 μm.
【0112】次に、この試料を、1050℃の温度で、
雰囲気の酸素濃度を、0,10,20,40,60,8
0,100%とし、20時間保持して熱処理した後、試
料を作製し、測定した。Next, this sample was heated at a temperature of 1050 ° C.
The oxygen concentration of the atmosphere is 0, 10, 20, 40, 60, 8
After setting the temperature to 0,100% and holding and heat-treating for 20 hours, a sample was prepared and measured.
【0113】その結果、全ての試料について、Hsは約
450Oe、θFは約1300deg/cm、θF/Tは約
0.07deg/℃、Tcompは−40℃以下であった。[0113] Consequently, for all samples, H s is about 450 Oe, theta F is about 1300deg / cm, θ F / T is about 0.07deg / ℃, T comp were -40 ℃ less.
【0114】また、I.L.と雰囲気の酸素濃度との結果
を図10に示す。図10から、雰囲気の酸素濃度が10
〜100%の範囲で、熱処理によるI.L.の低減効果が
認められる。従って、10〜100%の熱処理雰囲気の
酸素濃度が有用といえる。FIG. 10 shows the results of IL and the oxygen concentration of the atmosphere. From FIG. 10, the oxygen concentration of the atmosphere is 10
In the range of 100%, the effect of reducing the IL by the heat treatment is recognized. Therefore, it can be said that an oxygen concentration of 10 to 100% in the heat treatment atmosphere is useful.
【0115】(実施例11)高純度の酸化ガドリニウム
(Gd2O3)、酸化イッテルビウム(Yb2O3)、酸化
テルビウム(Tb2O3)、酸化第二鉄(α−Fe
2O3)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ビスマス
(Bi2O3)、酸化鉛(PbO)および酸化ホウ素(B
2O3)の粉末を原料として使用し、PbO−Bi2O3−
B2O3系をフラックスとして、LPE法にて、NGG基
板(格子定数12.509オングストローム)上に、主
成分比が、Gd1.9Yb0.1Bi1.0Fe4.8Al0.2O12
で、B2O3を約1.0wt%含有する組成のGdBi系
ガーネット膜を厚さ約700μm育成した。Example 11 High-purity gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ), ytterbium oxide (Yb 2 O 3 ), terbium oxide (Tb 2 O 3 ), ferric oxide (α-Fe)
2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), lead oxide (PbO) and boron oxide (B
Powder 2 O 3) was used as a raw material, PbO-Bi 2 O 3 -
Using a B 2 O 3 flux as a flux, the main component ratio was Gd 1.9 Yb 0.1 Bi 1.0 Fe 4.8 Al 0.2 O 12 on an NGG substrate (lattice constant: 12.509 Å) by the LPE method.
Thus, a GdBi-based garnet film having a composition containing about 1.0 wt% of B 2 O 3 was grown to a thickness of about 700 μm.
【0116】また、同様にして、SGGG基板(格子定
数12.496オングストローム)上 に、主成分比が、
Tb2.0Bi1.0Fe5O12成る組成のTbBi系ガーネ
ット膜 を厚さ約700μmに育成した。Similarly, on a SGGG substrate (with a lattice constant of 12.496 angstroms), the main component ratio is
A TbBi-based garnet film having a composition of Tb 2.0 Bi 1.0 Fe 5 O 12 was grown to a thickness of about 700 μm.
【0117】次に、これらの試料の基板を除去し、約6
00μmの厚さに鏡面研磨した後、波長可変型分光計を
用いて、波長が0.9〜2.2μmの範囲におけるガーネ
ット厚膜の光透過率を測定した。その結果を図11に示
す。なお、これらの試料の両面について、各5点ずつE
PMA分析を行い、その平均値として求めたものが、上
記組成値である。なお、B2O3は、原子吸光分析法にて
求めた。Next, the substrates of these samples were removed, and
After mirror polishing to a thickness of 00 μm, the light transmittance of the garnet thick film in the wavelength range of 0.9 to 2.2 μm was measured using a variable wavelength spectrometer. The result is shown in FIG. In addition, on each side of each of these samples, 5 points each were E
PMA analysis was performed, and the average value was the above composition value. Note that B 2 O 3 was determined by atomic absorption spectrometry.
【0118】図11に示したガーネット厚膜の波長と透
過率との関係において、実線はGdYbBi系ガーネッ
ト、破線はTbBi系ガーネットについての各厚膜の透
過率と波長の関係を示す。GdYbBi系ガーネットに
おいては、波長約1.2μm以上の領域で高い透過性を
示している。一方、TbBi系ガーネット厚膜において
は、高い透過性を示す波長帯域は、約1.2〜1.5μm
の範囲である。従って、1.5μ m以上の波長帯域にお
いては、GdYbBi系ガーネットが特に有用となる。In the relationship between the wavelength and the transmittance of the garnet thick film shown in FIG. 11, the solid line shows the relationship between the transmittance and the wavelength of each thick film of the GdYbBi-based garnet, and the broken line shows the relationship between the transmittance and the wavelength of the TbBi-based garnet. GdYbBi-based garnet shows high transmittance in a wavelength region of about 1.2 μm or more. On the other hand, in a TbBi-based garnet thick film, the wavelength band showing high transmittance is about 1.2 to 1.5 μm.
Range. Therefore, in a wavelength band of 1.5 μm or more, a GdYbBi-based garnet is particularly useful.
【0119】なお、該GdYbBi系ガーネット厚膜に
ついて、試料の両面を研磨し、波長1. 62μmにおけ
るファラデー回転が約45degとなる厚さに調整した
後、SiO2による無反射被覆処理を行い、電磁石を用
いて磁界を約500Oeまで印加し、波長1.62μm
における挿入損失I.L.、ファラデー回転能θF、飽和
磁界Hsを求めた。[0119] Note that the GdYbBi garnet thick film, polishing the both sides of the sample was adjusted to a thickness of the Faraday rotation at the wavelength 1. 62 .mu.m of about 45 deg, performs non-reflection coating treatment with SiO 2, the electromagnet A magnetic field is applied up to about 500 Oe using a wavelength of 1.62 μm.
, The Faraday rotation capability θ F , and the saturation magnetic field H s were determined.
【0120】また、同様にして、温度を変化し、ファラ
デー回転の温度変化率θF/T、磁化の反転温度Tcompを
求めた。その結果、I.L.は0.08dB、Hsは約40
0Oe、θFは約900deg/cm、θF/Tは約0.0
6deg/℃、Tcompは−40℃以下であった。従っ
て、該GdYbBi系ガーネット厚膜は、ファラデー回
転素子として、極めて有用であるといえる。Similarly, the temperature was changed, and the temperature change rate θ F / T of the Faraday rotation and the magnetization reversal temperature T comp were obtained. As a result, I.L. Is 0.08 dB, H s is about 40
0 Oe, θ F is about 900 deg / cm, θ F / T is about 0.0
6 deg / ° C. and T comp were −40 ° C. or less. Therefore, it can be said that the GdYbBi-based garnet thick film is extremely useful as a Faraday rotating element.
【0121】(実施例12)第11の実施の形態と同様
にして、NGG基板上に、主成分比が、Gd1.75Yb
0.05Bi1.2Fe4.6Al0.4O12で、B2O3を0,1.
0,2.0,3.0,4.0wt%含有する組成のGdY
bBi系ガーネット膜を厚さ約700μm育成した後、
試料を作製し、測定した。(Example 12) In the same manner as in the eleventh embodiment, the main component ratio was Gd 1.75 Yb on the NGG substrate.
0.05 Bi 1.2 Fe 4.6 Al 0.4 O 12 , B 2 O 3 is 0.1 .
GdY of composition containing 0, 2.0, 3.0, 4.0 wt%
After growing the bBi-based garnet film to a thickness of about 700 μm,
A sample was prepared and measured.
【0122】その結果、全ての試料について、Hsは約
300Oe、θFは約1100deg/cm、θF/Tは約
0.07deg/℃、Tcompは−40℃以下であっ た。[0122] Consequently, for all samples, H s is about 300 Oe, theta F is about 1100deg / cm, θ F / T is about 0.07deg / ℃, T comp were -40 ℃ less.
【0123】また、I.L.とB2O3含有量との関係を図
12に示す。図12から、B2O3の含有により、I.L.
は減少し、B2O3が3.5wt%を越える領域で、I.
L.は著しく 増加していることがわかる。従って、B2
O3の含有量は、0〜3.5wt%(但し、0を含まず)
の範囲が有用といえる。さらに、望ましくは、B2O3が
0.4〜3.5wt%の範囲とすることにより、I.L.を
0.1dB以下とすることができる。FIG. 12 shows the relationship between IL and B 2 O 3 content. From Figure 12, the content of B 2 O 3, I.L.
In the region where B 2 O 3 exceeds 3.5 wt%,
It can be seen that L. has increased significantly. Therefore, B 2
O 3 content is 0 to 3.5 wt% (however, 0 is not included)
Is useful. Further, preferably, by B 2 O 3 is in the range of 0.4~3.5Wt%, it is possible to I.L. The a 0.1dB or less.
【0124】(実施例13)第12の実施の形態と同様
にして、主成分比が、Gd2.1Yb0.1Bi0.8Fe4 .9A
l0.1O12で、B2O3を約0.5wt%含有するガーネッ
ト膜を厚さ約900μm育成した。[0124] (Example 13) In the same manner as in the twelfth embodiment, is the main component ratio, Gd 2.1 Yb 0.1 Bi 0.8 Fe 4 .9 A
A garnet film containing about 0.5 wt% of B 2 O 3 was grown to a thickness of about 900 μm with l 0.1 O 12 .
【0125】次に、この試料を、約50%の酸素濃度雰
囲気中で、950℃,1000℃,1050℃,110
0℃,1130℃,1150℃の各温度で10時間保持
し、熱処理した。Next, this sample was placed in an atmosphere of about 50% oxygen concentration at 950 ° C., 1000 ° C., 1050 ° C., 110 ° C.
It was kept at each of 0 ° C., 1130 ° C., and 1150 ° C. for 10 hours and heat-treated.
【0126】次に、これらの試料を、波長1.62μm
におけるファラデー回転角が約45degとなる厚さに
調整(約650μm)した後、第1の実施の形態と同様
にして、各特性を測定した。Next, these samples were processed at a wavelength of 1.62 μm.
After adjusting the thickness (about 650 μm) so that the Faraday rotation angle becomes about 45 deg, each characteristic was measured in the same manner as in the first embodiment.
【0127】その結果、全ての試料について、Hsは約
350Oe、θFは約700deg/cm、θF/Tは約
0.06deg/℃、Tcompは−40℃以下であった。[0127] Consequently, for all samples, H s is about 350 Oe, theta F is about 700deg / cm, θ F / T is about 0.06deg / ℃, T comp were -40 ℃ less.
【0128】また、I.L.と熱処理温度との結果を図1
3に示す。図13から、熱処理温度が950〜1130
℃の範囲で、熱処理によるI.L.の低減効果が認められ
る。従って、950〜1130℃の温度範囲での熱処理
が有用といえる。The results of IL and heat treatment temperature are shown in FIG.
3 is shown. From FIG. 13, the heat treatment temperature is 950 to 1130.
Within the range of ° C., the effect of reducing IL by heat treatment is recognized. Therefore, it can be said that heat treatment in a temperature range of 950 to 1130 ° C. is useful.
【0129】(実施例14)実施例13と同様にして、
主成分比が、Gd1.3Yb0.3Bi1.5Fe4.4Al0. 6O
12で、B2O3を約3.5wt%含有するガーネット膜を
厚さ約600μm育成した。(Example 14) In the same manner as in Example 13,
Main component ratio, Gd 1.3 Yb 0.3 Bi 1.5 Fe 4.4 Al 0. 6 O
In step 12 , a garnet film containing about 3.5 wt% of B 2 O 3 was grown to a thickness of about 600 μm.
【0130】次に、この試料を、1050℃の温度で、
雰囲気の酸素濃度を、0,10,20,40,60,8
0,100%とし、20時間保持して熱処理した後、試
料を作製し、測定した。Next, this sample was heated at a temperature of 1050 ° C.
The oxygen concentration of the atmosphere is 0, 10, 20, 40, 60, 8
After setting the temperature to 0,100% and holding and heat-treating for 20 hours, a sample was prepared and measured.
【0131】その結果、全ての試料について、Hsは約
400Oe、θFは約1300deg/cm、θF/Tは約
0.06deg/℃、Tcompは−40℃以下であった。[0131] Consequently, for all samples, H s is about 400 Oe, theta F is about 1300deg / cm, θ F / T is about 0.06deg / ℃, T comp were -40 ℃ less.
【0132】また、I.L.と雰囲気の酸素濃度との結果
を図14に示す。図14から、雰囲気の酸素濃度が10
〜100%の範囲で、熱処理によるI.L.の低減効果が
認められる。従って、10〜100%の熱処理雰囲気の
酸素濃度が有用といえる。FIG. 14 shows the results of IL and the oxygen concentration of the atmosphere. From FIG. 14, the oxygen concentration of the atmosphere is 10
In the range of 100%, the effect of reducing the IL by the heat treatment is recognized. Therefore, it can be said that an oxygen concentration of 10 to 100% in the heat treatment atmosphere is useful.
【0133】(実施例15)高純度の酸化ガドリニウム
(Gd2O3)、酸化イッテルビウム(Yb2O3)、酸化
第二鉄(α−Fe2O3)、酸化アルミニウム(Al
2O3)、酸化ビスマス(Bi2O3)、酸化鉛(PbO)
及び酸化ホウ素(B2O3)の粉末を使用した。これらの
粉末を使って、PbO−Bi2O3−B2O3系をフラック
スとするLPE法によって、NGG基板(格子定数1
2.509オングストローム)上に、Gd1.7 5Yb0.05
Bi1.2F e4.6Al0.4O12なる主成分組成で、PtO
2を約1.0wt%含有するGdYbBi系ガーネット単
結晶厚膜を、厚さ約700μmに育成した。Example 15 High-purity gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ), ytterbium oxide (Yb 2 O 3 ), ferric oxide (α-Fe 2 O 3 ), aluminum oxide (Al
2 O 3 ), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), lead oxide (PbO)
And boron oxide (B 2 O 3 ) powder. Using these powders, the PbO-Bi 2 O 3 -B 2 O 3 system LPE method with flux, NGG substrate (lattice constant 1
To 2.509 angstroms) on, Gd 1.7 5 Yb 0.05
Bi 1.2 Fe 4.6 Al 0.4 O 12
GdYbBi-based garnet single crystal thick film containing about 1.0 wt% of 2 was grown to a thickness of about 700 μm.
【0134】比較のために、酸化テルビウム(Tb
2O3)等の粉末を使用し、LPE法によって、同様に、
SGGG基板(格子定数12.496オングストロー
ム)上に、Tb2BiFe5O12なる組成のTbBi系ガ
ーネット単結晶厚膜を、厚さ約700μmに育成した。For comparison, terbium oxide (Tb
2 O 3 ) and the like, and similarly by the LPE method,
A TbBi-based garnet single crystal thick film having a composition of Tb 2 BiFe 5 O 12 was grown to a thickness of about 700 μm on an SGGG substrate (with a lattice constant of 12.496 Å).
【0135】次に、これらのガーネット単結晶厚膜から
基板を除去し、両面を鏡面研磨し、厚さ約600μmと
した。その後、波長可変型分光計を用いて、波長が0.
9〜2.2μmの範囲におけるガーネット厚膜の光透過
率を測定した。なお、上記の組成値は、これらの試料の
両面について各5点ずつEPMA分析を行い、その平均
値として求めたものである。Next, the substrate was removed from the garnet single crystal thick film, and both surfaces were mirror-polished to a thickness of about 600 μm. After that, the wavelength is set to 0.
The light transmittance of the garnet thick film in the range of 9 to 2.2 μm was measured. The above-mentioned composition values were obtained by conducting EPMA analysis on each of five points on each side of these samples and calculating the average value.
【0136】図15に、LPE法によって育成したこれ
らのGdYbBi系ガーネット単結晶厚膜及びTbBi
系ガーネット単結晶厚膜の透過率の波長依存性を示す。
図15において、実線は、GdYbBi系ガーネット、
破線は、TbBi系ガーネットである。FIG. 15 shows the thick GdYbBi-based garnet single crystal and TbBi grown by the LPE method.
4 shows the wavelength dependence of the transmittance of a thick garnet single crystal film.
In FIG. 15, the solid line is a GdYbBi-based garnet,
The broken line is a TbBi-based garnet.
【0137】図15から明らかなように、GdYbBi
系ガーネット単結晶厚膜は、約1.2μm以上の領域
で、高い透過率をもっている。他方、TbBi系ガーネ
ット単結晶厚膜が高い透過率を示す波長範囲は、約1.
2〜1.5μmにすぎない。この結果から、1.5μm以
上の波長帯域においては、GdYbBi系ガーネット単
結晶厚膜が有用であることがわかる。As is apparent from FIG. 15, GdYbBi
The system garnet single crystal thick film has a high transmittance in a region of about 1.2 μm or more. On the other hand, the wavelength range in which the TbBi-based garnet single crystal thick film shows a high transmittance is about 1.
It is only 2-1.5 μm. From this result, it is understood that a GdYbBi-based garnet single crystal thick film is useful in a wavelength band of 1.5 μm or more.
【0138】なお、このGdYbBi系ガーネット厚膜
について、試料の両面を研磨し、波長1.62μmにお
けるファラデー回転が約45degとなる厚さに調整し
た後、SiO2による無反射被覆処理を行い、電磁石を
用いて磁界を約500Oeまで印加し、波長1.62μ
mにおけるI.L.、θF、Hsを求めた。また、同様にし
て、温度を変化し、θF/T、Tcomp.を求めた。I.L.
は、0.08dB、Hsは、約300Oe、θFは、約1
100deg/cm、θF/Tは、約0.07deg/℃、
Tcomp.は、−40℃以下であった。したがって、本発
明のGdYbBi系ガーネット厚膜は、ファラデー回転
素子としてきわめて有用であることがわかる。[0138] Note that this GdYbBi garnet thick film, polishing the both sides of the sample was adjusted to a thickness Faraday rotation of about 45deg at a wavelength of 1.62, subjected to non-reflection coating treatment with SiO 2, the electromagnet To apply a magnetic field up to about 500 Oe and a wavelength of 1.62 μm.
m, IL, θ F , and H s were determined. Similarly, the temperature was changed, and θ F / T and T comp. Were determined. IL
Is 0.08 dB, H s is about 300 Oe, theta F is about 1
100 deg / cm, θ F / T is about 0.07 deg / ° C.,
T comp. Was −40 ° C. or less. Therefore, it is understood that the GdYbBi-based garnet thick film of the present invention is extremely useful as a Faraday rotator.
【0139】(実施例16)実施例15と同様の方法
で、NGG基板上に、主成分比がGd1.9Yb0.1Bi
1.0Fe4.8Al0.2O12で、PtO2を0,1.0,2.
0,3.0,4.0,5.0w t%含有するGdYbBi
系ガーネット厚膜を、厚さ約800μmに育成した後、
試料を作製し、各特性を測定した。(Example 16) In the same manner as in Example 15, the main component ratio was Gd 1.9 Yb 0.1 Bi on an NGG substrate.
1.0 Fe 4.8 Al 0.2 O 12 , PtO 2 is 0, 1.0 , 2 .
GdYbBi containing 0, 3.0, 4.0, 5.0 wt%
After growing a system garnet thick film to a thickness of about 800 μm,
A sample was prepared and each characteristic was measured.
【0140】図16に、本実施例におけるGdYbBi
系ガーネット厚膜材料についてのI. L.の測定結果を
示す。図16から、PtO2の含有により、I.L.は、
減少し、PtO2が3.5wt%を越える領域で、I.L.
は、著しく増加している。FIG. 16 shows GdYbBi in this embodiment.
Is a graph showing the results of IL measurement of a garnet-based thick film material. From FIG. 16, the inclusion of PtO 2 makes IL
In a region where PtO 2 exceeds 3.5 wt%, the IL.
Has increased significantly.
【0141】また、本実施例で対象としたすべてのGd
Bi系ガーネット厚膜材料について、Hsは、約400
Oe、θFは、約900deg/cm、θF/Tは、約0.
06deg/℃、Tcomp.は、−40℃以下であった。
したがって、PtO2含有量は、0〜3.5wt%(0を
含まず)の範囲が有用である。更に、望ましくは、Pt
O2が0.4〜3wt%の範囲でI.L.が0.1dBとな
り、有用である。In addition, all the Gd's targeted in this embodiment
For Bi garnet thick film materials, H s is about 400
Oe and θ F are about 900 deg / cm, and θ F / T is about
06 deg / ° C. and T comp. Were −40 ° C. or less.
Therefore, it is useful that the PtO 2 content is in the range of 0 to 3.5 wt% (excluding 0). Further, preferably, Pt
When O 2 is in the range of 0.4 to 3 wt%, IL is 0.1 dB, which is useful.
【0142】(実施例17)実施例16と同様の方法
で、NGG基板上に、主成分比がGd2.1Yb0.1Bi
0.8Fe4.9Al0.1O12で、PtO2を約0.5wt%含
有するGdBi系ガーネッ ト厚膜を、厚さ約900μ
mに育成した。(Example 17) In the same manner as in Example 16, the main component ratio was Gd 2.1 Yb 0.1 Bi on an NGG substrate.
A GdBi-based garnet thick film of 0.8 Fe 4.9 Al 0.1 O 12 and containing about 0.5 wt% of PtO 2 was formed to a thickness of about 900 μm.
m.
【0143】このGdBi系ガーネット単結晶厚膜を、
酸素濃度が約50%の雰囲気中で、950℃,1000
℃,1050℃,1100℃,1130℃,1150℃
の各温度で、10時間保持し、熱処理した。This GdBi-based garnet single crystal thick film was
In an atmosphere having an oxygen concentration of about 50%, at 950 ° C. and 1000
° C, 1050 ° C, 1100 ° C, 1130 ° C, 1150 ° C
Was held at each temperature for 10 hours and heat-treated.
【0144】その後、これらの試料を波長1.62μm
においてθfが約45度となるように厚さを調整(約6
50μm)した後、実施例1と同様に、各特性を測定し
た。Thereafter, these samples were processed at a wavelength of 1.62 μm.
The thickness was adjusted so that θf was about 45 degrees at
After that, each characteristic was measured in the same manner as in Example 1.
【0145】図17に、本実施例におけるGdYbBi
系ガーネット厚膜材料についてのI. L.を示す。図1
7から、950〜1130℃の温度範囲で熱処理を行う
ことによ って、熱処理前(非処理)よりもI.L.が低
減していることがわかる。FIG. 17 shows GdYbBi in this embodiment.
Is shown for the garnet-based thick film material. FIG.
7, it can be seen that performing the heat treatment in the temperature range of 950 to 1130 ° C. has a lower IL than before the heat treatment (untreated).
【0146】また、本実施例で対象としたすべてのGd
YbBi系ガーネット厚膜材料について、Hsは、約3
50Oe、θFは、約700deg/cm、θF/Tは、約
0.06deg/℃、Tcomp.は、−40℃以下であっ
た。したがって、950〜1130℃の温度範囲での熱
処理が有用であることがわかる。Further, all the Gd's targeted in this embodiment
For YbBi garnet thick film materials, H s is about 3
50 Oe, θ F were about 700 deg / cm, θ F / T was about 0.06 deg / ° C., and T comp . Therefore, it is understood that heat treatment in a temperature range of 950 to 1130 ° C. is useful.
【0147】(実施例18)実施例17と同様の方法
で、NGG基板上に、主成分比がGd1.2Yb0.3Bi
1.5Fe4.4Al0.6O12で、PtO2を約3.5wt%含
有するGdYbBi系ガーネット厚膜を、厚さ約600
μmに育成した。(Embodiment 18) In the same manner as in Embodiment 17, the main component ratio was Gd 1.2 Yb 0.3 Bi on an NGG substrate.
A GdYbBi-based garnet thick film of 1.5 Fe 4.4 Al 0.6 O 12 and containing about 3.5 wt% of PtO 2 was formed to a thickness of about 600
It grew to μm.
【0148】このGdYbBi系ガーネット単結晶厚膜
を、1050℃の温度で、0、10、20、40、6
0、80、100%の雰囲気の酸素濃度で、20時間保
持し、熱処理した後、試料を作製し、各特性を測定し
た。The GdYbBi-based garnet single crystal thick film was prepared at 0,10,20,40,6 at a temperature of 1050 ° C.
After holding for 20 hours at an oxygen concentration of 0, 80, and 100% in an atmosphere, and heat-treating, a sample was prepared and each characteristic was measured.
【0149】図18に、本実施例におけるGdYbBi
系ガーネット厚膜材料についてのI. L.を示す。図1
8から、10〜100%の範囲の雰囲気の酸素濃度で熱
処理を行うことによって、熱処理前(非処理)よりも
I.L.が低減していることがわかる。FIG. 18 shows GdYbBi in this embodiment.
Is shown for the garnet-based thick film material. FIG.
8, it can be seen that the IL is reduced by performing the heat treatment at an oxygen concentration in the atmosphere in the range of 10 to 100% as compared to before the heat treatment (non-treatment).
【0150】また、本実施例で対象としたすべてのGd
YbBi系ガーネット厚膜材料について、Hsは、約4
50Oe、θFは、約1300deg/cm、θF/Tは、
約0.07deg/℃、Tcomp.は、−40℃以下であっ
た。したがって、10〜100℃の雰囲気の酸素濃度で
の熱処理が有用であることがわかる。Further, all the Gd's targeted in this embodiment
For YbBi garnet thick film materials, H s is about 4
50 Oe, θ F is about 1300 deg / cm, θ F / T is
About 0.07 deg / ° C., T comp. Was −40 ° C. or less. Therefore, it can be seen that heat treatment at an oxygen concentration in an atmosphere of 10 to 100 ° C. is useful.
【0151】(実施例19)高純度の酸化ガドリニウム
(Gd2O3)、酸化イッテルビウム(Yb2O3)、酸化
テルビウム(Tb2O3)、酸化第二鉄(α−Fe
2O3)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ビスマス
(Bi2O3)、酸化鉛(PbO)および酸化ホウ素(B
2O3)の粉末を原料として使用し、PbO−Bi2O3−
B2O3系をフラックスとして、LPE法にて、NGG基
板(格子定数12.509オングストローム)上に、主
成分比が、Gd1.4Yb0.2Bi1.4Fe4.3Al0.7O12
なる組成のGdBi系ガーネット膜を厚さ約700μm
育成 した。Example 19 High-purity gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ), ytterbium oxide (Yb 2 O 3 ), terbium oxide (Tb 2 O 3 ), ferric oxide (α-Fe)
2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), lead oxide (PbO) and boron oxide (B
Powder 2 O 3) was used as a raw material, PbO-Bi 2 O 3 -
Using a B 2 O 3 flux as a flux, the main component ratio was Gd 1.4 Yb 0.2 Bi 1.4 Fe 4.3 Al 0.7 O 12 on an NGG substrate (lattice constant: 12.509 angstroms) by the LPE method.
A GdBi-based garnet film having a thickness of about 700 μm
Nurtured.
【0152】また、同様にして、SGGG基板(格子定
数12.496オングストローム)上に、主成分比が、
Tb2.0Bi1.0Fe5O12からなる組成のTbBi系ガ
ーネット膜を厚さ約700μmに育成した。Similarly, on a SGGG substrate (with a lattice constant of 12.496 angstroms), the main component ratio is
A TbBi-based garnet film having a composition of Tb 2.0 Bi 1.0 Fe 5 O 12 was grown to a thickness of about 700 μm.
【0153】次に、これらの試料の基板を除去し、約6
00μmの厚さに鏡面研磨した後、波長可変型分光計を
用いて、波長が0.9〜2.2μmの範囲におけるガーネ
ット厚膜の光透過率を測定した。その結果を図1に示
す。なお、これらの試料の両面について、各5点ずつE
PMA分析を行い、その平均値として求めたものが、上
記組成値である。Next, the substrates of these samples were removed, and
After mirror polishing to a thickness of 00 μm, the light transmittance of the garnet thick film in the wavelength range of 0.9 to 2.2 μm was measured using a variable wavelength spectrometer. The result is shown in FIG. In addition, on each side of each of these samples, 5 points each were E
PMA analysis was performed, and the average value was the above composition value.
【0154】図19に、ガーネット厚膜の波長と透過率
との関係を示す。尚、図中、実線はGdBi系ガーネッ
ト、破線はTbBi系ガーネットについての各厚膜の透
過率と波長の関係を示す。FIG. 19 shows the relationship between the wavelength and the transmittance of the garnet thick film. In the drawing, the solid line shows the relationship between the transmittance of each thick film and the wavelength for the GdBi-based garnet, and the broken line shows the relationship for the TbBi-based garnet.
【0155】図19において、GdBi系ガーネットに
おいては、波長約1.2μm以上の領域で高い透過性を
示している。一方、TbBi系ガーネット厚膜において
は、高い透過性を示す波長帯域は、約1.2〜1.5μm
の範囲である。従って、1.5μm以上の波長帯域にお
いては、GdBi系ガーネットが特に有用となる。In FIG. 19, the GdBi-based garnet shows high transmittance in a wavelength region of about 1.2 μm or more. On the other hand, in a TbBi-based garnet thick film, the wavelength band showing high transmittance is about 1.2 to 1.5 μm.
Range. Therefore, in a wavelength band of 1.5 μm or more, a GdBi-based garnet is particularly useful.
【0156】なお、該GdBi系ガーネット厚膜につい
て、試料の両面を研磨し、波長1.55μmにおけるフ
ァラデー回転が約45degとなる厚さに調整した後、
SiO2による無反射被覆処理を行い、電磁石を用いて
磁界を約500Oeまで印加し、波長1.55μmにお
ける挿入損失(I.L.)、ファラデー回転能θF、飽和
磁界Hsを求めた。The GdBi-based garnet thick film was polished on both sides of the sample and adjusted to a thickness such that the Faraday rotation at a wavelength of 1.55 μm was about 45 deg.
An anti-reflection coating treatment with SiO 2 was performed, and a magnetic field was applied up to about 500 Oe using an electromagnet to determine an insertion loss (IL) at a wavelength of 1.55 μm, a Faraday rotation capability θ F , and a saturation magnetic field H s .
【0157】また、同様にして、温度を変化し、ファラ
デー回転角の温度変化率θF/T、磁化の反転温度Tcomp
を求めた。Similarly, by changing the temperature, the temperature change rate θ F / T of the Faraday rotation angle, the magnetization reversal temperature T comp
I asked.
【0158】その結果、I.L.は0.10dB、Hsは約
400Oe、θFは約1300deg/cm、θF/Tは約
0.04deg/℃、Tcompは−40 ℃以下であった。[0158] As a result, I.L. Is 0.10 dB, H s is about 400 Oe, theta F is about 1300deg / cm, θ F / T is about 0.04deg / ℃, T comp is a at -40 ℃ below Was.
【0159】従って、該GdBi系ガーネット厚膜は、
ファラデー回転素子として、極めて有用であるといえ
る。Therefore, the GdBi-based garnet thick film is
It can be said that it is extremely useful as a Faraday rotation element.
【0160】(実施例20)実施例19と同様にして、
NGG基板上に、主成分比が、Gd1.6-xY bxBi1.4
Fe4.1Al0.9O12で、x=0,0.10,0.20,
0.30,0.40,0.50なる組成のGdBiガーネ
ット膜を厚さ約700μmに育成した後、試料を作製
し、測定した。(Example 20) In the same manner as in Example 19,
On the NGG substrate, the main component ratio is Gd 1.6-x Yb x Bi 1.4
For Fe 4.1 Al 0.9 O 12 , x = 0, 0.10, 0.20,
After growing a GdBi garnet film having a composition of 0.30, 0.40, 0.50 to a thickness of about 700 μm, a sample was prepared and measured.
【0161】その結果、全ての試料について、θFは約
1300deg/cm、θF/Tは約0.02〜0.06d
eg/℃、Tcompは−40℃以下であっ た。As a result, for all samples, θ F was about 1300 deg / cm, and θ F / T was about 0.02 to 0.06 d.
eg / ° C. and T comp were −40 ° C. or less.
【0162】また、組成値xとθF/TとHsとの関係を図
20に示す。FIG. 20 shows the relationship between the composition value x, θ F / T and H s .
【0163】図20から、xの増加により、I.L.は減
少する傾向を示すことがわかる。また、Hsはxの増加
により増大し、xが0.45以上で500Oeを越す値と
なる。FIG. 20 shows that IL increases with an increase in x. Also, H s is increased by the increase in x, x has a value of over 500Oe at 0.45 or more.
【0164】従って、xの組成値は、0<x≦0.45
の範囲が有用といえる。Therefore, the composition value of x is 0 <x ≦ 0.45
Is useful.
【0165】(実施例21)第20の実施の形態と同様
にして、NGG基板上に主成分比が、Gd2.8-yYb0.2
BiyFe4.2Al0.8O12で、y=0.80,0.90,
1.00,1.10,1.20,1.30,1.40,1.5
0,1.60なる組成のGdBiガーネット膜を厚さ約
600μm育成した後、試料を作製し、測定した。(Example 21) In the same manner as in the twentieth embodiment, the main component ratio was Gd 2.8-y Yb 0.2 on the NGG substrate.
Bi y Fe 4.2 Al 0.8 O 12 , y = 0.80, 0.90,
1.00, 1.10, 1.20, 1.30, 1.40, 1.5
After growing a GdBi garnet film having a composition of 0. 1.60 to a thickness of about 600 µm, a sample was prepared and measured.
【0166】その結果、全ての試料について、Hsは約
200〜450Oe、θF/Tは約0.02〜0.07de
g/℃、Tcompは−40℃以下であった。[0166] Consequently, for all samples, H s is about 200~450Oe, θ F / T is about 0.02~0.07de
g / ° C. and T comp were −40 ° C. or less.
【0167】また、組成値yとθF、I.L.との関係を
図21に示す。FIG. 21 shows the relationship between the composition value y and θ F , IL.
【0168】図21から、θFが800deg/cmを
越えるのは、yが0.85以上で得られている。又、I.
L.は、yが1.55を越えると著しく増加する傾向を示
す。[0168] From Figure 21, theta F that exceeds 800 deg / cm is obtained at y is 0.85 or more. Also, I.
L. shows a tendency to increase significantly when y exceeds 1.55.
【0169】従って、yの組成値は、0.85≦y≦1.
55の範囲が有用といえる。尚、yが1.55を越える
領域でI.L.が増大するのは、ガーネット結晶の結晶格
子の歪み、イオンバランスのばらつきに起因していると
推定される。Therefore, the composition value of y is 0.85 ≦ y ≦ 1.0.
A range of 55 may be useful. It is presumed that the increase in IL in the region where y exceeds 1.55 is caused by distortion of the crystal lattice of the garnet crystal and variation in ion balance.
【0170】(実施例22)実施例20と同様にして、
NGG基板上に、主成分比が、Gd1.4Yb0.3Bi1.3
Fe5-zAlzO12で、z=0.20,0.30,0.4
0,0.50,0.60,0.70,0.80,0.90,
1.00なる組成のGdBiガーネット膜を厚さ約80
0μmに育成した後、試料を作製し、測定した。(Example 22) In the same manner as in Example 20,
On an NGG substrate, the main component ratio is Gd 1.4 Yb 0.3 Bi 1.3
For Fe 5-z Al z O 12 , z = 0.20, 0.30, 0.4
0, 0.50, 0.60, 0.70, 0.80, 0.90,
A GdBi garnet film having a composition of 1.00
After growing to 0 μm, a sample was prepared and measured.
【0171】その結果、全ての試料について、θFは約
1200deg/cm、θF/Tは約0.04〜0.06d
eg/℃、Tcompは−40℃以下であった。As a result, for all samples, θ F was about 1200 deg / cm, and θ F / T was about 0.04 to 0.06 d.
eg / ° C. and T comp were −40 ° C. or less.
【0172】また、組成値zとHs、I.L.との関係を
図22に示す。FIG. 22 shows the relationship between the composition value z and H s , IL.
【0173】図22から、Hsが500Oe以下は、z
が0.25以上で得られている。また、I.L.はZが0.
95以上で急激に増加していることがわかる。[0173] From FIG. 22, H s is 500Oe or less, z
Is obtained at 0.25 or more. In addition, in IL, Z is 0.
It can be seen that the increase is sharply at 95 or more.
【0174】従って、zの組成値は、0.25≦z≦0.
95の範囲が有用といえる。なお、zが0.95以上の
領域で、I.L.が増大するのは、ガーネット結晶の結晶
格子の歪み、イオンバランスのばらつきに起因している
と推定される。Therefore, the composition value of z is 0.25 ≦ z ≦ 0.2.
A range of 95 may be useful. The increase in IL in the region where z is 0.95 or more is presumed to be caused by distortion of the crystal lattice of the garnet crystal and variation in ion balance.
【0175】(実施例23)実施例20と同様にして、
主成分比が、Gd2.0Yb0.1Bi0.9Fe4.5Al0. 5O
12なる組成のガーネット膜を厚さ約700μmに育成し
た。(Example 23) In the same manner as in Example 20,
Main component ratio, Gd 2.0 Yb 0.1 Bi 0.9 Fe 4.5 Al 0. 5 O
A garnet film having a composition of 12 was grown to a thickness of about 700 μm.
【0176】次に、この試料を、約50%の酸素濃度雰
囲気中で、950℃,1000℃,1050℃,110
0℃,1130℃,1150℃の各温度で、10時間保
持する熱処理を施した。Next, this sample was heated at 950 ° C., 1000 ° C., 1050 ° C., 110
Heat treatment was performed at 0 ° C., 1130 ° C., and 1150 ° C. for 10 hours.
【0177】次に、これらの試料を、波長1.55μm
におけるファラデー回転角が、約45degとなる厚さ
に調整(約550μm)した後、第1の実施の形態と同
様にして、各特性を測定した。Next, these samples were processed at a wavelength of 1.55 μm.
After adjusting the Faraday rotation angle to a thickness (about 550 μm) at which the Faraday rotation angle becomes about 45 deg, each characteristic was measured in the same manner as in the first embodiment.
【0178】その結果、全ての試料について、Hsは約
400Oe、θFは約850deg/cm、θF/Tは約
0.06deg/℃、Tcompは−40℃以下であった。[0178] Consequently, for all samples, H s is about 400 Oe, theta F is about 850deg / cm, θ F / T is about 0.06deg / ℃, T comp were -40 ℃ less.
【0179】また、I.L.と熱処理温度との結果を図2
3に示す。The results of IL and heat treatment temperature are shown in FIG.
3 is shown.
【0180】図23から、熱処理温度が950〜114
0℃の範囲で、熱処理によるI.L.の低減効果が認めら
れる。As shown in FIG. 23, the heat treatment temperature was 950 to 114.
Within the range of 0 ° C., the effect of reducing the IL by the heat treatment is recognized.
【0181】従って、950〜1140℃の温度範囲で
の熱処理が有用といえる。Therefore, it can be said that heat treatment in the temperature range of 950 to 1140 ° C. is useful.
【0182】(実施例24)実施例20と同様にして、
主成分比が、Gd1.6Yb0.2Bi1.2Fe4.3Al0. 7O
12なる組成のガーネット膜を厚さ約600μmに育成し
た。(Example 24) In the same manner as in Example 20,
Main component ratio, Gd 1.6 Yb 0.2 Bi 1.2 Fe 4.3 Al 0. 7 O
A garnet film having a composition of 12 was grown to a thickness of about 600 μm.
【0183】次に、この試料を、1050℃の各温度
で、雰囲気の酸素濃度を、0,10,20,40,6
0,80,100%とし、20時間保持する熱処理をし
た後、試料を作製し、各特性を測定した。Next, the oxygen concentration of the atmosphere was adjusted to 0, 10, 20, 40, 6 at each temperature of 1050 ° C.
After performing heat treatment at 0, 80, and 100% and holding for 20 hours, a sample was prepared and each characteristic was measured.
【0184】その結果、全ての試料について、Hsは約
400Oe、θFは約1100deg/cm、θF/Tは約
0.04deg/℃、Tcompは−40℃以下であった。[0184] Consequently, for all samples, H s is about 400 Oe, theta F is about 1100deg / cm, θ F / T is about 0.04deg / ℃, T comp were -40 ℃ less.
【0185】また、I.L.と雰囲気の酸素濃度との関係
を図24に示す。FIG. 24 shows the relationship between IL and the oxygen concentration in the atmosphere.
【0186】図24から、雰囲気の酸素濃度が、10〜
100%の範囲で、熱処理によるI. L.の低減効果が
認められる。FIG. 24 shows that the oxygen concentration of the atmosphere was 10 to 10.
Within the range of 100%, the effect of reducing IL by heat treatment is recognized.
【0187】従って、10〜100%の範囲の熱処理雰
囲気の酸素濃度が有用といえる。Therefore, it can be said that the oxygen concentration of the heat treatment atmosphere in the range of 10 to 100% is useful.
【0188】(実施例25)高純度の酸化ガドリニウム
(Gd2O3)、酸化イッテルビウム(Yb2O3)、酸化
第二鉄(Fe2O3)、酸化アルミニウム(Al2O3)、
酸化ビスマス(Bi2O3)、酸化鉛(PbO)および酸
化ホウ素(B2O3)の粉末を原料として使用し、PbO
−Bi2O3−B2O3系をフラックスとして、LPE法に
て、NGG基板(格子定数12.509オングストロー
ム)上に、PbOを約0.5wt%含有した、主成分比
が、Gd1.4Yb0.3Bi1.3Fe4.4Al0.6O12で、B2
O3を0,1,2,3,4,5wt%含有する組成のG
dBi系ガーネット膜を厚さ約500μm育成した。Example 25 High purity gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ), ytterbium oxide (Yb 2 O 3 ), ferric oxide (Fe 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 )
Using powders of bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), lead oxide (PbO) and boron oxide (B 2 O 3 ) as raw materials, PbO
The -Bi 2 O 3 -B 2 O 3 system as a flux at LPE method, on the substrate (lattice constant 12.509 Å) NGG, contained about 0.5 wt% of PbO, is the main component ratio, Gd 1.4 Yb 0.3 Bi 1.3 Fe 4.4 Al 0.6 O 12 and B 2
G having a composition containing 0,1,2,3,4,5 wt% of O 3
A dBi-based garnet film was grown to a thickness of about 500 μm.
【0189】次に、これらの試料の基板を除去し、両面
を研磨し、波長1.55μmにおけるファラデー回転
が、約45degとなる厚さに調整した。なお、上述し
た組成は、これらの試料の両面について、5点ずつEP
MA分析を行い、その平均値として求めたものであり、
B2O3については、試料片を原子吸光分析法により求め
たものである。Next, the substrates of these samples were removed, and both surfaces were polished to adjust the thickness so that the Faraday rotation at a wavelength of 1.55 μm was about 45 deg. In addition, the above-mentioned composition is obtained by EP
MA analysis was performed and the average value was obtained.
For B 2 O 3 , a sample piece was determined by atomic absorption spectrometry.
【0190】次に、これらの試料板にSiO2膜による
無反射被覆処理を行った後、電磁石を用いて磁界を約
0.5kOeまで印加していき、波長1.55μmにおい
て、透過率が飽和に達する最小の印加磁界(飽和磁界H
s)と挿入損失(I.L.)、及びファラデー回転能θF、
及び−20℃〜+80℃の間におけるθF温度変化率θ
F/Tを求めた。Next, after subjecting these sample plates to a non-reflective coating treatment with a SiO 2 film, a magnetic field was applied to about 0.5 kOe using an electromagnet, and the transmittance was saturated at a wavelength of 1.55 μm. Applied magnetic field (saturation magnetic field H
s ), insertion loss (IL), and Faraday rotation capability θ F ,
And the temperature change rate θ F between −20 ° C. and + 80 ° C.
F / T was determined.
【0191】その結果、全ての試料について、Hs約4
00Oe、θF約1200deg/cm、θF/T約0.0
6deg/℃、Tcomp−40℃以下であった。[0191] As a result, for all samples, H s about 4
00 Oe, θ F about 1200 deg / cm, θ F / T about 0.0
6 deg / ° C and T comp -40 ° C or less.
【0192】また、I.L.とB2O3含有量との関係を図
25に示す。FIG. 25 shows the relationship between IL and B 2 O 3 content.
【0193】図25からわかるように、I.L.は、B2
O3の含有により減少し、4.0wt%を越える領域で著
しく増加することがわかる。このことにより、I.L.の
低減効果は、0〜4.0wt%(但し、0を含まず)の
範囲で認められる。従って、B2O3の含有量は、0〜
4.0wt%(但し、0を含まず)の範囲が有用とな
る。特に、1〜3.2wt%の範囲が好ましい。As can be seen from FIG. 25, IL is B 2
It can be seen that the content is reduced by the content of O 3 and is remarkably increased in a region exceeding 4.0 wt%. As a result, the effect of reducing IL is recognized in the range of 0 to 4.0 wt% (however, excluding 0). Therefore, the content of B 2 O 3 is 0 to
A range of 4.0 wt% (excluding 0) is useful. In particular, a range of 1 to 3.2 wt% is preferable.
【0194】(実施例26)実施例25と同様にして、
B2O3を約0.5wt%含有した、主成分比 が、Gd
1.7Yb0.2Bi1.1Fe4.6Al0.4O12で、PbOを
0,1,2,3, 4,5wt%含有する組成のGdB
i系ガーネット膜を厚さ約600μm育成した後、試料
を作製し、測定した。(Example 26) In the same manner as in Example 25,
Gd containing about 0.5 wt% of B 2 O 3 is Gd
1.7 Yb 0.2 Bi 1.1 Fe 4.6 Al 0.4 O 12 , GdB having a composition containing 0, 1, 2, 3, 4.5 wt% of PbO
After growing the i-type garnet film to a thickness of about 600 μm, a sample was prepared and measured.
【0195】その結果、全ての試料について、Hsは約
400Oe、θFは約1100deg/cm、θF/Tは約
0.06deg/℃、Tcompは−40℃以下であっ た。[0195] Consequently, for all samples, H s is about 400 Oe, theta F is about 1100deg / cm, θ F / T is about 0.06deg / ℃, T comp were -40 ℃ less.
【0196】また、I.L.とPbO含有量との関係を図
26に示す。FIG. 26 shows the relationship between IL and PbO content.
【0197】図26から、PbOの含有により、I.L.
は減少し、PbOが4.0wt%を越 える領域で、I.
L.は著しく増加していることがわかる。従って、Pb
Oの含有量は、0〜4.0wt%(0を含まず)の範囲
が有用といえる。さらに、望ましくは、PbOが0.4
〜4.0wt%の範囲とすることにより、I.L.を0.0
8dB以下とすることができる。なお、特に、1.0〜
4.0wt%の範囲が好ましい。FIG. 26 shows that the inclusion of PbO caused the IL.
In the region where PbO exceeds 4.0 wt%,
It can be seen that L. has increased significantly. Therefore, Pb
It can be said that the content of O is preferably in the range of 0 to 4.0 wt% (excluding 0). More preferably, PbO is 0.4.
By setting the range of ~ 4.0 wt%, IL is set to 0.0.
It can be 8 dB or less. In particular, 1.0 to 1.0
The range of 4.0 wt% is preferable.
【0198】(実施例27)実施例25と同様にして、
主成分比が、Gd1.1Yb0.4Bi1.5Fe4.1Al0. 9O
12で、B2O3を約0.7wt%含有するガーネット膜を
厚さ約500μm育成した。(Example 27) In the same manner as in Example 25,
Main component ratio, Gd 1.1 Yb 0.4 Bi 1.5 Fe 4.1 Al 0. 9 O
In step 12 , a garnet film containing about 0.7 wt% of B 2 O 3 was grown to a thickness of about 500 μm.
【0199】次に、この試料を、約50%の酸素濃度雰
囲気中で、950℃,1000℃,1050℃,110
0℃,1130℃,1150℃の各温度で10時間保持
し、熱処理した。Next, this sample was placed in an atmosphere of about 50% oxygen concentration at 950 ° C., 1000 ° C., 1050 ° C., 110 ° C.
It was kept at each of 0 ° C., 1130 ° C., and 1150 ° C. for 10 hours and heat-treated.
【0200】次に、これらの試料の両面について研磨
し、波長1.55μmにおけるファラデー回転角が約4
5degとなる厚さに調整した後、測定した。Next, both surfaces of these samples were polished, and the Faraday rotation angle at a wavelength of 1.55 μm was about 4 μm.
It was measured after adjusting to a thickness of 5 deg.
【0201】その結果、全ての試料について、Hsは約
300Oe、θFは約1400deg/cm、θF/Tは約
0.05deg/℃、Tcompは−40℃以下であった。[0202] Consequently, for all samples, H s is about 300 Oe, theta F is about 1400deg / cm, θ F / T is about 0.05 deg / ° C., T comp were -40 ℃ less.
【0202】また、I.L.と熱処理温度との結果を図2
7に示す。FIG. 2 shows the results of IL and heat treatment temperature.
FIG.
【0203】図27から、熱処理温度が950〜114
0℃の範囲で、熱処理によるI.L.の低減効果が認めら
れる。従って、950〜1140℃の温度範囲での熱処
理が有用といえる。As shown in FIG. 27, the heat treatment temperature was 950-114.
Within the range of 0 ° C., the effect of reducing the IL by the heat treatment is recognized. Therefore, it can be said that heat treatment in a temperature range of 950 to 1140 ° C. is useful.
【0204】(実施例28)実施例25と同様にして、
主成分比が、Gd2.0Yb0.1Bi0.9Al0.2O12で、B
2O3を約1.5wt%、PbOを約1.5wt%含有する
ガーネット膜を厚さ約700μmに育成した。(Example 28) In the same manner as in Example 25,
When the main component ratio is Gd 2.0 Yb 0.1 Bi 0.9 Al 0.2 O 12 and B
A garnet film containing about 1.5 wt% of 2 O 3 and about 1.5 wt% of PbO was grown to a thickness of about 700 μm.
【0205】次に、この試料を、1050℃の温度で、
雰囲気の酸素濃度を、0,10,20,40,60,8
0,100%とし、20時間保持して熱処理した後、試
料を作製し、測定した。Next, this sample was heated at a temperature of 1050 ° C.
The oxygen concentration of the atmosphere is 0, 10, 20, 40, 60, 8
After setting the temperature to 0,100% and holding and heat-treating for 20 hours, a sample was prepared and measured.
【0206】その結果、全ての試料について、Hsは約
500Oe、θFは約900deg/cm、θF/Tは約
0.07deg/℃、Tcompは−40℃以下であった。[0206] Consequently, for all samples, H s is about 500 Oe, theta F is about 900deg / cm, θ F / T is about 0.07deg / ℃, T comp were -40 ℃ less.
【0207】また、I.L.と熱処理温度との関係を図2
8に示す。FIG. 2 shows the relationship between IL and the heat treatment temperature.
FIG.
【0208】図28から、熱処理雰囲気の酸素濃度が1
0〜100%の範囲で、熱処理によるI.L.の低減効果
が認められる。従って、10〜100%の熱処理雰囲気
の酸素濃度が有用といえる。FIG. 28 shows that the oxygen concentration in the heat treatment atmosphere was 1
In the range of 0 to 100%, the effect of reducing IL by heat treatment is recognized. Therefore, it can be said that an oxygen concentration of 10 to 100% in the heat treatment atmosphere is useful.
【0209】(実施例29)高純度の酸化ガドリニウム
(Gd2O3)、酸化イッテルビウム(Yb2O3)、酸化
テルビウム(Tb2O3)、酸化第二鉄(α−Fe
2O3)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ビスマス
(Bi2O3)、酸化鉛(PbO)、酸化ホウ素(B
2O3)及び酸化白金(PtO2)の粉末を原料として使
用し、PbO−Bi2O3−B2O3系をフラックスとし
て、LPE法にて、NGG基板(格子定数12.509
オングストローム )上に、主成分比が、Gd1.4Yb
0.3Bi1.3Fe4.4Al0.6O12でBi2O3を約1.5w
t%、PbOを約2.0wt%、PtO2を約2.0wt
%、含有する組成のGdBi系ガーネット膜を厚さ約7
00μm育成 した。Example 29 High Purity Gadolinium Oxide (Gd 2 O 3 ), Ytterbium Oxide (Yb 2 O 3 ), Terbium Oxide (Tb 2 O 3 ), Ferric Oxide (α-Fe)
2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), lead oxide (PbO), boron oxide (B
2 O 3) and a powder of platinum oxide (PtO 2) was used as a raw material, a PbO-Bi 2 O 3 -B 2 O 3 system as a flux at the LPE method, NGG substrate (lattice constant 12.509
Angstrom) and the main component ratio is Gd 1.4 Yb
0.3 Bi 1.3 Fe 4.4 Al 0.6 O 12 and about 1.5 watts of Bi 2 O 3
t%, PbO about 2.0wt%, the PtO 2 about 2.0wt
%, A GdBi-based garnet film having a composition of about 7%
It was grown up to 00 μm.
【0210】また、同様にして、SGGG基板(格子定
数12.496オングストローム)上に、主成分比が、
Tb2.0Bi1.0Fe5O12からなる組成のTbBi系ガ
ーネット膜を厚さ約700μmに育成した。Similarly, on a SGGG substrate (with a lattice constant of 12.496 angstroms), the main component ratio is
A TbBi-based garnet film having a composition of Tb 2.0 Bi 1.0 Fe 5 O 12 was grown to a thickness of about 700 μm.
【0211】次に、これらの試料の基板を除去し、約6
00μmの厚さに鏡面研磨した後、波長可変型分光計を
用いて、波長が0.9〜2.2μmの範囲におけるガーネ
ット厚膜の光透過率を測定した。その結果を図29に示
す。なお、これらの試料の両面について、各5点ずつE
PMA分析を行い、その平均値として求めたものが、上
記組成値である。なお、B2O3は原子吸光分析法によっ
て求めたものである。Next, the substrates of these samples were removed, and
After mirror polishing to a thickness of 00 μm, the light transmittance of the garnet thick film in the wavelength range of 0.9 to 2.2 μm was measured using a variable wavelength spectrometer. The result is shown in FIG. In addition, on each side of each of these samples, 5 points each were E
PMA analysis was performed, and the average value was the above composition value. B 2 O 3 was determined by atomic absorption spectrometry.
【0212】図29に、ガーネット厚膜の波長と透過率
との関係を示す。尚、図中、実線はGdBi系ガーネッ
ト、破線はTbBi系ガーネットについての各厚膜の透
過率と波長の関係を示す。FIG. 29 shows the relationship between the wavelength and the transmittance of the garnet thick film. In the drawing, the solid line shows the relationship between the transmittance of each thick film and the wavelength for the GdBi-based garnet, and the broken line shows the relationship for the TbBi-based garnet.
【0213】図29において、GdBi系ガーネットに
おいては、波長約1.2μm以上の領域で高い透過性を
示している。一方、TbBi系ガーネット厚膜において
は、高い透過性を示す波長帯域は、約1.2〜1.5μm
の範囲である。従って、1.5μm以上の波長帯域にお
いては、GdBi系ガーネットが特に有用となる。In FIG. 29, GdBi-based garnet shows high transmittance in a wavelength region of about 1.2 μm or more. On the other hand, in a TbBi-based garnet thick film, the wavelength band showing high transmittance is about 1.2 to 1.5 μm.
Range. Therefore, in a wavelength band of 1.5 μm or more, a GdBi-based garnet is particularly useful.
【0214】なお、該GdBi系ガーネット厚膜につい
て、試料の両面を研磨し、波長1.55μmにおけるフ
ァラデー回転が約45degとなる厚さに調整した後、
SiO2による無反射被覆処理を行い、電磁石を用いて
磁界を約500Oeまで印加し、波長1.55μmにお
ける挿入損失(I.L.)、ファラデー回転能θF、飽和
磁界Hsを求めた。The GdBi-based garnet thick film was polished on both sides of the sample to adjust the thickness so that the Faraday rotation at a wavelength of 1.55 μm was about 45 deg.
An anti-reflection coating treatment with SiO 2 was performed, and a magnetic field was applied up to about 500 Oe using an electromagnet to determine an insertion loss (IL) at a wavelength of 1.55 μm, a Faraday rotation capability θ F , and a saturation magnetic field H s .
【0215】また、同様にして、温度を変化し、ファラ
デー回転角の温度変化率θF/T、磁化の反転温度Tcomp
を求めた。Similarly, the temperature is changed, the temperature change rate θ F / T of the Faraday rotation angle, the magnetization reversal temperature T comp
I asked.
【0216】その結果、I.L.は0.07dB、Hsは約
400Oe、θFは約1200deg/cm、θF/Tは約
0.06deg/℃、Tcompは−40 ℃以下であった。[0216] As a result, I.L. Is 0.07 dB, H s is about 400 Oe, theta F is about 1200deg / cm, θ F / T is about 0.06deg / ℃, T comp is a at -40 ℃ below Was.
【0217】従って、該GdBi系ガーネット厚膜は、
ファラデー回転素子として、極めて有用であるといえ
る。Therefore, the GdBi-based garnet thick film is
It can be said that it is extremely useful as a Faraday rotation element.
【0218】(実施例30)実施例29と同様にして、
NGG基板上に、主成分比が、Gd1.7Yb0.2Bi1.1
Fe4.6Al0.4O12で、B2O3を約0.5wt%、Pb
Oを約0.5wt%としPtO2を0,0.10,0.2
0,0.30,0.40,0.50含有した組成のGdB
i系ガーネット厚膜を厚さ約600μmに育成した後、
試料を作製し、測定した。(Example 30) In the same manner as in Example 29,
On the NGG substrate, the main component ratio is Gd 1.7 Yb 0.2 Bi 1.1
Fe 4.6 Al 0.4 O 12 , about 0.5 wt% of B 2 O 3 , Pb
O is about 0.5 wt% and PtO 2 is 0.1.10, 0.2.
GdB of composition containing 0.30, 0.40, 0.50
After growing the i-type garnet thick film to a thickness of about 600 μm,
A sample was prepared and measured.
【0219】その結果、全ての試料について、Hsは約
400Oe、θFは約1100deg/cm、θF/Tは約
0.06deg/℃、Tcompは−40℃以下であっ た。As a result, for all samples, Hs was about 400 Oe, θ F was about 1100 deg / cm, θ F / T was about 0.06 deg / ° C., and T comp was −40 ° C. or less.
【0220】また、I.L.とPtO2との関係を図30
に示す。FIG. 30 shows the relationship between IL and PtO 2 .
Shown in
【0221】図30から、PtO2の増加により、I.
L.は減少する傾向を示し、PtO2が4.0wt%を越
える領域でI.L.が著しく増加している。FIG. 30 shows that the increase in PtO 2 resulted in
L. shows a tendency to decrease, and IL significantly increases in a region where PtO 2 exceeds 4.0 wt%.
【0222】従って、PtO2の組成値は、0<PtO2
≦0.40wt%の範囲が有用といえる。なお、特に、
0.4〜3.6wt%の範囲が好ましい。[0222] Therefore, the composition value of PtO 2 is, 0 <PtO 2
It can be said that the range of ≦ 0.40 wt% is useful. In particular,
The range is preferably 0.4 to 3.6 wt%.
【0223】(実施例31)実施例29と同様にして、
NGG基板上に主成分比が、Gd2.0Yb0.1Bi0. 9F
e4.8Al0.2O12で、PbOを約3.5wt%、PtO2
を約0.5wt%含有するGdBiガーネット厚膜を厚
さ約600μm育成した後、この試料を約50%の酸素
濃度雰囲気中で950℃、1000℃、1050℃,1
100℃,1130℃,1150℃の各温度で10時間
保持しする熱処理をした。(Example 31) As in Example 29,
Principal component ratio NGG substrate is, Gd 2.0 Yb 0.1 Bi 0. 9 F
e 4.8 Al 0.2 O 12 , about 3.5 wt% of PbO, PtO 2
After growing a GdBi garnet thick film containing about 0.5% by weight of, a sample of 950 ° C., 1000 ° C., 1050 ° C., 1
Heat treatment was performed by holding at 100 ° C., 1130 ° C., and 1150 ° C. for 10 hours.
【0224】次に、これらの試料の両面を研磨し、波長
1.55μmにおけるファラデー回転が約45degと
なる厚さにした後、試料を作製し、測定した。Next, both surfaces of these samples were polished to a thickness such that the Faraday rotation at a wavelength of 1.55 μm was about 45 deg.
【0225】その結果、全ての試料について、Hsは約
500Oe、θFは約900deg/cm、θF/Tは約
0.07deg/℃、Tcompは−40℃以下であった。[0225] Consequently, for all samples, H s is about 500 Oe, theta F is about 900deg / cm, θ F / T is about 0.07deg / ℃, T comp were -40 ℃ less.
【0226】また、I.L.と熱処理温度との関係を図3
1に示す。FIG. 3 shows the relationship between IL and heat treatment temperature.
It is shown in FIG.
【0227】図31から、熱処理温度が950〜114
0℃の範囲で熱処理によるI.L.の低減効果が認められ
る。As shown in FIG. 31, the heat treatment temperature was 950-114.
In the range of 0 ° C., the effect of reducing IL by heat treatment is recognized.
【0228】従って、950〜1140℃の範囲での熱
処理が有用といえる。Therefore, it can be said that a heat treatment in the range of 950 to 1140 ° C. is useful.
【0229】(実施例32)実施例29と同様にして、
NGG基板上に、主成分比が、Gd1.1Yb0.4Bi1.5
Fe4.1Al0.9O12で、B2O3を約3.5wt%、Pt
O2を約3.5wt%含有するGdBiガーネット厚膜を
厚さ約500μmに育成した。(Example 32) As in Example 29,
On the NGG substrate, the main component ratio is Gd 1.1 Yb 0.4 Bi 1.5
Fe 4.1 Al 0.9 O 12 , about 3.5 wt% of B 2 O 3 , Pt
A GdBi garnet thick film containing about 3.5 wt% of O 2 was grown to a thickness of about 500 μm.
【0230】次に、この試料を1050℃の温度で、雰
囲気の酸素濃度を0,10,20,40,60,80,
100%とし、20時間保持する熱処理をした後、試料
を作製し、測定した。Next, this sample was heated at a temperature of 1050 ° C. and the oxygen concentration of the atmosphere was changed to 0, 10, 20, 40, 60, 80,
After heat treatment at 100% and holding for 20 hours, a sample was prepared and measured.
【0231】その結果、全ての試料について、Hsは約
300Oe、θFは約1400deg/cm、θF/Tは約
0.05deg/℃、Tcompは−40℃以下であった。[0231] Consequently, for all samples, H s is about 300 Oe, theta F is about 1400deg / cm, θ F / T is about 0.05 deg / ° C., T comp were -40 ℃ less.
【0232】また、I.L.と熱処理温度との関係を図3
2に示す。FIG. 3 shows the relationship between IL and heat treatment temperature.
It is shown in FIG.
【0233】図32から、熱処理雰囲気の酸素濃度が1
0〜100%の範囲で熱処理によるI.L.の低減効果が
認められる。FIG. 32 shows that the oxygen concentration in the heat treatment atmosphere was 1
In the range of 0 to 100%, the effect of reducing IL by heat treatment is recognized.
【0234】従って、10〜100%の範囲の熱処理雰
囲気の酸素濃度が有用といえる。Therefore, it can be said that the oxygen concentration of the heat treatment atmosphere in the range of 10 to 100% is useful.
【0235】(実施例33)高純度の酸化ガドリニウム
(Gd2O3)、酸化イッテルビウム(Yb2O3)、酸化
テルビウム(Tb2O3)、酸化第二鉄(α−Fe
2O3)、酸化ガリウム(Ga2O3)、酸化ビスマス(B
i2O3)、酸化鉛(PbO)および酸化ホウ素(B
2O3)の粉末を原料として使用し、PbO−Bi2O3−
B2O3系をフラックスとして、LPE法にて、NGG基
板(格子定数12.509オングストローム )上に、主
成分比が、Gd1.9Yb0.2Bi0.9Fe4.6 Ga0.4O
12なる組成のGdBi系ガーネット膜を厚さ約800μ
m育成 した。Example 33 High-purity gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ), ytterbium oxide (Yb 2 O 3 ), terbium oxide (Tb 2 O 3 ), ferric oxide (α-Fe)
2 O 3 ), gallium oxide (Ga 2 O 3 ), bismuth oxide (B
i 2 O 3 ), lead oxide (PbO) and boron oxide (B
Powder 2 O 3) was used as a raw material, PbO-Bi 2 O 3 -
Using a B 2 O 3 flux as a flux, the main component ratio was Gd 1.9 Yb 0.2 Bi 0.9 Fe 4.6 Ga 0.4 O on an NGG substrate (lattice constant: 12.509 angstroms) by the LPE method.
A GdBi-based garnet film having a composition of 12
m.
【0236】また、同様にして、SGGG基板(格子定
数12.496オングストローム)上に、主成分比が、
Tb2.0Bi1.0Fe5O12からなる組成のTbBi系ガ
ーネット膜を厚さ約700μmに育成した。Similarly, on a SGGG substrate (with a lattice constant of 12.496 angstroms), the main component ratio is
A TbBi-based garnet film having a composition of Tb 2.0 Bi 1.0 Fe 5 O 12 was grown to a thickness of about 700 μm.
【0237】次に、これらの試料の基板を除去し、約6
00μmの厚さに鏡面研磨した後、波長可変型分光計を
用いて、波長が0.9〜2.2μmの範囲におけるガーネ
ット厚膜の光透過率を測定した。その結果を図1に示
す。なお、これらの試料の両面について、各5点ずつE
PMA分析を行い、その平均値として求めたものが、上
記組成値である。Next, the substrates of these samples were removed, and
After mirror polishing to a thickness of 00 μm, the light transmittance of the garnet thick film in the wavelength range of 0.9 to 2.2 μm was measured using a variable wavelength spectrometer. The result is shown in FIG. In addition, on each side of each of these samples, 5 points each were E
PMA analysis was performed, and the average value was the above composition value.
【0238】図33に、ガーネット厚膜の波長と透過率
との関係を示す。尚、図中、実線はGdBi系ガーネッ
ト、破線はTbBi系ガーネットについての各厚膜の透
過率と波長の関係を示す。FIG. 33 shows the relationship between the wavelength and the transmittance of the garnet thick film. In the drawing, the solid line shows the relationship between the transmittance of each thick film and the wavelength for the GdBi-based garnet, and the broken line shows the relationship for the TbBi-based garnet.
【0239】図33において、GdBi系ガーネットに
おいては、波長約1.2μm以上の領域で高い透過性を
示している。一方、TbBi系ガーネット厚膜において
は、高い透過性を示す波長帯域は、約1.2〜1.5μm
の範囲である。従って、1.5μm以上の波長帯域にお
いては、GdBi系ガーネットが特に有用となる。In FIG. 33, the GdBi-based garnet shows high transmittance in a region having a wavelength of about 1.2 μm or more. On the other hand, in a TbBi-based garnet thick film, the wavelength band showing high transmittance is about 1.2 to 1.5 μm.
Range. Therefore, in a wavelength band of 1.5 μm or more, a GdBi-based garnet is particularly useful.
【0240】なお、該GdBi系ガーネット厚膜につい
て、試料の両面を研磨し、波長1.62μmにおけるフ
ァラデー回転が約45degとなる厚さに調整した後、
SiO2による無反射被覆処理を行い、電磁石を用いて
磁界を約500Oeまで印加し、波長1.62μmにお
ける挿入損失(I.L.)、ファラデー回転能θF、飽和
磁界Hsを求めた。The GdBi-based garnet thick film was polished on both sides of the sample to adjust the thickness so that the Faraday rotation at a wavelength of 1.62 μm was about 45 deg.
A non-reflective coating treatment with SiO 2 was performed, and a magnetic field was applied to about 500 Oe using an electromagnet to determine an insertion loss (IL) at a wavelength of 1.62 μm, a Faraday rotation capability θ F , and a saturation magnetic field H s .
【0241】また、同様にして、温度を変化し、ファラ
デー回転角の温度変化率θF/T、磁化の反転温度Tcomp
を求めた。Similarly, the temperature is changed, the temperature change rate θ F / T of the Faraday rotation angle, the magnetization reversal temperature T comp
I asked.
【0242】その結果、I.L.は0.08dB、Hsは約
400Oe、θFは約750deg/cm、θF/Tは約
0.07deg/℃、Tcompは−40 ℃以下であった。[0242] As a result, I.L. Is 0.08 dB, H s is about 400 Oe, theta F is about 750deg / cm, θ F / T is about 0.07deg / ℃, T comp is a at -40 ℃ below Was.
【0243】従って、該GdBi系ガーネット厚膜は、
ファラデー回転素子として、極めて有用であるといえ
る。Therefore, the GdBi-based garnet thick film is
It can be said that it is extremely useful as a Faraday rotation element.
【0244】(実施例34)第33の実施の形態と同様
にして、NGG基板上に、主成分比が、Gd2.2-xY b
xBi0.8Fe4.5Ga0.5O12で、x=0,0.05,0.
10,0.20,0.30,0.40,0.50なる組成の
GdBiガーネット膜を厚さ約800μmに育成した
後、試料を作製し、測定した。(Example 34) In the same manner as in the thirty-third embodiment, the main component ratio was Gd 2.2-x Y b on an NGG substrate.
x Bi 0.8 Fe 4.5 Ga 0.5 O 12 , where x = 0.
After growing a GdBi garnet film having a composition of 10, 0.20, 0.30, 0.40, 0.50 to a thickness of about 800 µm, a sample was prepared and measured.
【0245】その結果、全ての試料について、θFは約
700deg/cm、θF/Tは約0.07〜0.08de
g/℃、Tcompは−10℃以下であっ た。As a result, for all samples, θ F was about 700 deg / cm and θ F / T was about 0.07 to 0.08 deg.
g / ° C. and T comp were −10 ° C. or less.
【0246】また、組成値xとθF、I.L.との関係を
図34に示す。FIG. 34 shows the relationship between the composition value x and θ F , IL.
【0247】図34から、xでの置換により、I.L.は
著しく減少し、Hsはxが0.4以下で 500Oe以下と
なっていることがわかる。[0247] From Figure 34, substitution with x, I.L. Significantly reduced, H s is x it can be seen that a less 500Oe at 0.4 or less.
【0248】従って、xの組成値は、0<x≦0.40
の範囲が有用といえる。尚、xが0.10以下の領域で
I.L.が増大するのは、ガーネット結晶の結晶格子の歪
み、イオンバランスのばらつきに起因していると推定さ
れる。Therefore, the composition value of x is 0 <x ≦ 0.40
Is useful. The increase in IL in the region where x is 0.10 or less is presumed to be due to distortion of the crystal lattice of the garnet crystal and variation in ion balance.
【0249】(実施例35)実施例34と同様にして、
NGG基板上に主成分比が、Gd2.7-yYb0.3BiyF
e4.4Ga0.6O12で、y=0.50,0.60,0.7
0,0.80,0.90,1.00,1.10,1.20な
る組成のGdBiガーネット膜を厚さ約9 00μm育
成した後、試料を作製し、測定した。(Example 35) In the same manner as in Example 34,
The main component ratio on the NGG substrate is Gd 2.7-y Yb 0.3 Bi y F
e 4.4 Ga 0.6 O 12 , y = 0.50, 0.60, 0.7
After a GdBi garnet film having a composition of 0.80, 0.80, 0.90, 1.00, 1.10, 1.20 was grown to a thickness of about 900 μm, a sample was prepared and measured.
【0250】その結果、全ての試料について、Hsは約
500Oe、θF/Tは約0.06〜0.08deg/℃、
Tcompは−40℃以下であった。[0250] Consequently, for all samples, H s is about 500 Oe, theta F / T is about 0.06~0.08deg / ℃,
T comp was −40 ° C. or less.
【0251】また、組成値yとθF、I.L.との関係を
図35に示す。FIG. 35 shows the relationship between the composition value y and θ F , IL.
【0252】図35から、θFが600deg/cmを
越えるのは、yが0.55以上で得られている。また、
I.L.は、yが1.10を越えると著しく増加する傾向
を示す。[0252] From Figure 35, theta F that exceeds 600deg / cm is, y is obtained by 0.55 or more. Also,
IL tends to increase significantly when y exceeds 1.10.
【0253】従って、yの組成値は、0.55≦y≦1.
10の範囲が有用といえる。尚、yが1.10以上の領
域でI.L.が増大するのは、ガーネット結晶の結晶格子
の歪み、イオンバランスのばらつきに起因していると推
定される。Therefore, the composition value of y is 0.55 ≦ y ≦ 1.0.
A range of 10 may be useful. It is presumed that the increase in IL in the region where y is 1.10 or more is caused by distortion of the crystal lattice of the garnet crystal and variation in ion balance.
【0254】(実施例36)実施例34と同様にして、
NGG基板上に、主成分比が、Gd1.8Yb0.2Bi1.0
Fe5-zGazO12で、z=0.10,0.20,0.3
0,0.40,0.50,0.60,0.70なる組成のG
dBiガーネット膜を厚さ約800μmに育成した後、
試料を作製し、測定した。(Example 36) In the same manner as in Example 34,
On the NGG substrate, the main component ratio is Gd 1.8 Yb 0.2 Bi 1.0
For Fe 5-z G az O 12 , z = 0.10, 0.20, 0.3
G having a composition of 0.40, 0.40, 0.50, 0.60, 0.70
After growing the dBi garnet film to a thickness of about 800 μm,
A sample was prepared and measured.
【0255】その結果、全ての試料について、I.L.は
0.1dB以下、θFは約800deg/cm、Tcompは
−40℃以下であった。As a result, for all samples, IL was 0.1 dB or less, θ F was about 800 deg / cm, and T comp was −40 ° C. or less.
【0256】また、組成値zとθF/T、Hsとの関係を図
36に示す。FIG. 36 shows the relationship between the composition value z and θ F / T , H s .
【0257】図36から、θF/Tが0.08deg/℃以
下は、zが0.60以下で得られている。また、Hsが5
00Oe以下は、zが0.15以上で得られている。FIG. 36 shows that θ F / T is 0.08 deg / ° C. or less and z is 0.60 or less. In addition, H s 5
In the case of 00 Oe or less, z is obtained at 0.15 or more.
【0258】従って、zの組成値は、0.20≦z≦0.
60の範囲が有用といえる。Therefore, the composition value of z is 0.20 ≦ z ≦ 0.2.
A range of 60 may be useful.
【0259】(実施例37)実施例34と同様にして、
主成分比が、Gd2.2Yb0.1Bi0.7Fe4.7Ga0. 3O
12なる組成のガーネット膜を厚さ約900μmに育成し
た。(Embodiment 37) As in Embodiment 34,
Main component ratio, Gd 2.2 Yb 0.1 Bi 0.7 Fe 4.7 Ga 0. 3 O
A garnet film having a composition of 12 was grown to a thickness of about 900 μm.
【0260】次に、この試料を、約50%の酸素濃度雰
囲気中で、950℃,1000℃,1050℃,110
0℃,1130℃,1150℃の各温度で、10時間保
持する熱処理を施した。Next, this sample was placed in an atmosphere of about 50% oxygen concentration at 950 ° C., 1000 ° C., 1050 ° C., 110 ° C.
Heat treatment was performed at 0 ° C., 1130 ° C., and 1150 ° C. for 10 hours.
【0261】次に、これらの試料を、波長1.62μm
におけるファラデー回転角が、約45degとなる厚さ
に調整(約650μm)した後、実施例33と同様にし
て、各特性を測定した。Next, these samples were processed at a wavelength of 1.62 μm.
Was adjusted (about 650 μm) to a thickness at which the Faraday rotation angle was about 45 deg, and then the characteristics were measured in the same manner as in Example 33.
【0262】その結果、全ての試料について、Hsは約
300Oe、θFは約650deg/cm、θF/Tは約
0.07deg/℃、Tcompは−30℃以下であった。[0262] Consequently, for all samples, H s is about 300 Oe, theta F is about 650deg / cm, θ F / T is about 0.07deg / ℃, T comp were -30 ° C. or less.
【0263】また、I.L.と熱処理温度との結果を図3
7に示す。The results of IL and heat treatment temperature are shown in FIG.
FIG.
【0264】図37から、熱処理温度が950〜113
0℃の範囲で、熱処理によるI.L.の低下が認められ
る。As shown in FIG. 37, the heat treatment temperature was 950-113.
In the range of 0 ° C., a decrease in IL due to heat treatment is observed.
【0265】従って、950〜1130℃の温度範囲で
の熱処理が有用といえる。Therefore, it can be said that heat treatment in the temperature range of 950 to 1130 ° C. is useful.
【0266】(実施例38)実施例35と同様にして、
主成分比が、Gd1.5Yb0.3Bi1.1Fe4.5Ga0. 5O
12なる組成のガーネット膜を厚さ約600μmに育成し
た。(Example 38) In the same manner as in Example 35,
Main component ratio, Gd 1.5 Yb 0.3 Bi 1.1 Fe 4.5 Ga 0. 5 O
A garnet film having a composition of 12 was grown to a thickness of about 600 μm.
【0267】次に、この試料を、1050℃の各温度
で、雰囲気の酸素濃度を、0,10,20,40,6
0,80,100%とし、20時間保持する熱処理をし
た後、試料を作製し、各特性を測定した。Next, the oxygen concentration of the sample was adjusted to 0, 10, 20, 40, and 6 at each temperature of 1050 ° C.
After performing heat treatment at 0, 80, and 100% and holding for 20 hours, a sample was prepared and each characteristic was measured.
【0268】その結果、全ての試料について、Hsは約
450Oe、θFは約900deg/cm、θF/Tは約
0.07deg/℃、Tcompは−40℃以下であった。[0268] Consequently, for all samples, H s is about 450 Oe, theta F is about 900deg / cm, θ F / T is about 0.07deg / ℃, T comp were -40 ℃ less.
【0269】また、I.L.と雰囲気の酸素濃度との関係
を図38に示す。FIG. 38 shows the relationship between IL and the oxygen concentration of the atmosphere.
【0270】図38から、雰囲気の酸素濃度が、10〜
100%の範囲で、熱処理によるI.L.の低減効果が認
められる。From FIG. 38, it is found that the oxygen concentration of the atmosphere is 10 to 10.
In the range of 100%, the effect of reducing IL by heat treatment is recognized.
【0271】従って、10〜100%の範囲の熱処理雰
囲気の酸素濃度が有用といえる。Therefore, it can be said that the oxygen concentration of the heat treatment atmosphere in the range of 10 to 100% is useful.
【0272】(実施例39)高純度の酸化ガドリニウム
(Gd2O3)、酸化イッテルビウム(Yb2O3)、酸化
第二鉄(Fe2O3)、酸化ガリウム(Ga2O3)、酸化
ビスマス(Bi2O3)、酸化鉛(PbO)および酸化ホ
ウ素(B2O3)の粉末を原料として使用し、PbO−B
i2O3−B2O3系をフラックスとして、LPE法にて、
NGG基板(格子定数12.509オングストローム)
上に、主成分比が、Gd1.7Yb0.3Bi1.0Fe4.5Ga
0.5O12で、B2O3を0 ,1.0,2.0,3.0,4.
0,5.0wt%含有する組成のGdBi系ガーネット
膜をそれぞれ厚さ約600μm育成した。Example 39 High-purity gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ), ytterbium oxide (Yb 2 O 3 ), ferric oxide (Fe 2 O 3 ), gallium oxide (Ga 2 O 3 ), oxide bismuth (Bi 2 O 3), a powder of lead oxide (PbO) and boron oxide (B 2 O 3) was used as a raw material, PbO-B
Using the i 2 O 3 -B 2 O 3 system as a flux by the LPE method,
NGG substrate (Lattice constant 12.509 angstroms)
Above, the main component ratio is Gd 1.7 Yb 0.3 Bi 1.0 Fe 4.5 Ga
With 0.5 O 12 , B 2 O 3 is changed to 0, 1.0, 2.0, 3.0, 4.
GdBi-based garnet films having a composition of 0.5 wt% were grown to a thickness of about 600 μm.
【0273】次に、これらの試料の基板を除去した後、
両面を研磨し、波長1.58μmにおけるファラデー回
転が、約45degとなる厚さに調整した。なお、上述
した組成は、これらの試料の両面について、5点ずつE
PMA分析を行い、その平均値として求めたものであ
り、B2O3については、試料片を原子吸光分析法により
求めたものである。Next, after removing the substrates of these samples,
Both surfaces were polished, and the thickness was adjusted so that the Faraday rotation at a wavelength of 1.58 μm was about 45 deg. In addition, the above-mentioned composition has E points of 5 points on both sides of these samples.
PMA analysis was performed to determine the average value, and B 2 O 3 was determined by atomic absorption analysis of a sample piece.
【0274】次に、これらの試料板にSiO2膜による
無反射被覆処理を行った後、電磁石を用いて磁界を約5
00Oeまで印加していき、波長1.58μmにおける
挿入損失(I.L.)、及 びファラデー回転能θF、透過
率が飽和に達する最小の印加磁界(飽和磁界Hs)を求
めた。Next, after subjecting these sample plates to a non-reflection coating treatment with a SiO 2 film, the magnetic field was reduced to about 5 by an electromagnet.
The voltage was applied up to 00 Oe, and the insertion loss (IL) at a wavelength of 1.58 μm, the Faraday rotation capability θ F , and the minimum applied magnetic field at which the transmittance reached saturation (saturated magnetic field H s ) were determined.
【0275】また、同様にして、温度を変化し、−20
℃〜+80℃の間におけるファラデー回転角θFの温度
変化率θF/T、磁化の反転温度Tcompを求めた。Similarly, the temperature was changed to -20.
The temperature change rate θ F / T of the Faraday rotation angle θ F and the magnetization reversal temperature T comp between ° C. and + 80 ° C. were determined.
【0276】その結果、全ての試料について、Hsは約
400Oe、θFは約900deg/cm、θF/Tは約
0.06deg/℃、Tcomp−40℃以下であった。[0276] Consequently, for all samples, H s is about 400 Oe, theta F is about 900deg / cm, θ F / T is about 0.06deg / ℃, was T comp -40 ° C. or less.
【0277】また、I.L.とB2O3含有量との関係を図
39に示す。FIG. 39 shows the relationship between IL and B 2 O 3 content.
【0278】図39からわかるように、I.L.は、B2
O3の含有により減少し、4.0wt%を越える領域で著
しく増加することがわかる。このことにより、I.L.の
低減効果は、0〜4.0wt%(但し、0を含まず)の
範囲で認められる。As can be seen from FIG. 39, IL is B 2
It can be seen that the content is reduced by the content of O 3 and is remarkably increased in a region exceeding 4.0 wt%. As a result, the effect of reducing IL is recognized in the range of 0 to 4.0 wt% (however, excluding 0).
【0279】従って、B2O3の含有量は、0〜4.0w
t%(但し、0を含まず)の範囲が有用となる。特に、
1〜3.2wt%の範囲が好ましい。Accordingly, the content of B 2 O 3 is from 0 to 4.0 w
A range of t% (excluding 0) is useful. In particular,
The range of 1-3 wt% is preferred.
【0280】(実施例40)実施例39と同様にして、
NGG基板上に、主成分比 がGd2.0Yb0.2Bi0 .8F
e4.7Ga0.3O12で、PbOを0,1.0,2.0,3.
0, 4.0,5.0wt%含有する組成のGdBi系ガ
ーネット厚膜を厚さ約700μm育成した後、試料を作
製し、測定した。(Example 40) As in Example 39,
The NGG substrate main component ratio Gd 2.0 Yb 0.2 Bi 0 .8 F
e 4.7 Ga 0.3 O 12 , PbO is 0, 1.0, 2.0, 3.
After growing a GdBi-based garnet thick film having a composition containing 0, 4.0, 5.0 wt% to a thickness of about 700 µm, a sample was prepared and measured.
【0281】その結果、全ての試料について、Hsは約
400Oe、θFは約800deg/cm、θF/Tは約
0.07deg/℃、Tcompは−40℃以下であっ た。[0281] Consequently, for all samples, H s is about 400 Oe, theta F is about 800deg / cm, θ F / T is about 0.07deg / ℃, T comp were -40 ℃ less.
【0282】また、I.L.とPbO含有量との関係を図
40に示す。FIG. 40 shows the relationship between IL and PbO content.
【0283】図40から、PbOの含有により、I.L.
は減少し、PbOが4.0wt%を越える領域で、I.
L.は著しく増加していることがわかる。As shown in FIG. 40, the inclusion of PbO caused the IL.
In the region where PbO exceeds 4.0 wt%,
It can be seen that L. has increased significantly.
【0284】従って、PbOの含有量は、0〜4.0w
t%(0を含まず)の範囲が有用といえる。さらに、望
まし くは、PbOが0.4〜4.0wt%の範囲とする
ことにより、I.L.を0.08 dB以下とすることがで
きる。なお、特に、1.0〜4.0wt%の範囲が好まし
い。Therefore, the content of PbO is from 0 to 4.0 w
It can be said that the range of t% (not including 0) is useful. Further, desirably, by setting PbO to be in the range of 0.4 to 4.0 wt%, IL can be reduced to 0.08 dB or less. In particular, the range of 1.0 to 4.0 wt% is preferable.
【0285】(実施例41)実施例40と同様にして、
NGG基板上に、主成分比が、Gd1.5Yb0.4Bi1.1
Fe4.4Ga0.6O12で、PtO2を0,1.0,2.0、
3.0,4.0、5.0wt%含有するGdBi系ガーネ
ット厚膜を厚さ約600μm育成した後、試料を作製
し、測定した。(Example 41) As in Example 40,
On the NGG substrate, the main component ratio is Gd 1.5 Yb 0.4 Bi 1.1
Fe 4.4 Ga 0.6 O 12 , PtO 2 was changed to 0, 1.0, 2.0,
After growing a GdBi-based garnet thick film containing 3.0, 4.0 and 5.0 wt% to a thickness of about 600 μm, a sample was prepared and measured.
【0286】その結果、全ての試料について、Hsは約
400Oe、θFは約1000deg/cm、θF/Tは約
0.06deg/℃、Tcomp−40℃以下であった。[0286] Consequently, for all samples, H s is about 400 Oe, theta F is about 1000deg / cm, θ F / T is about 0.06deg / ℃, was T comp -40 ° C. or less.
【0287】また、I.L.とPtO2含有量との関係を
図41に示す。FIG. 41 shows the relationship between IL and PtO 2 content.
【0288】図41から、PtO2の含有により、I.
L.は減少し、PtO2が約4.0wt%を越える領域
で、I.L.は著しく増加していることがわかる。As shown in FIG. 41, the inclusion of PtO 2 allows
It can be seen that L. decreases, and IL significantly increases in a region where PtO 2 exceeds about 4.0 wt%.
【0289】従って、PtO2の含有量は、0〜4.0w
t%(0を含まず)の範囲が有用といえる。なお、特
に、0.4〜3.8wt%の範囲が好ましい。Therefore, the content of PtO 2 is from 0 to 4.0 w
It can be said that the range of t% (not including 0) is useful. In addition, especially, the range of 0.4 to 3.8 wt% is preferable.
【0290】(実施例42)実施例40と同様にして、
NGG基板上に、主成分比が、Gd1.9Yb0.2Bi0.9
Fe4.6Ga0.4O12で、B2O3,PbO及びPtO2を
2種類以上含有し、その総量が0,1.0,2.0、4.
0、6.0、8.0、9.0、10.0wt%含有するGd
Bi系ガーネット厚膜を厚さ約600μm育成した後、
試料を作製し、測定した。(Example 42) As in Example 40,
On the NGG substrate, the main component ratio is Gd 1.9 Yb 0.2 Bi 0.9
Fe 4.6 Ga 0.4 O 12 , containing two or more types of B 2 O 3 , PbO and PtO 2 , the total amount of which is 0, 1.0, 2.0, 4.
Gd containing 0, 6.0, 8.0, 9.0, 10.0 wt%
After growing a Bi-based garnet thick film to a thickness of about 600 μm,
A sample was prepared and measured.
【0291】その結果、全ての試料について、Hsは約
400Oe、θFは約900deg/cm、θF/Tは約
0.06deg/℃、Tcompは−40℃以下であっ た。[0291] Consequently, for all samples, H s is about 400 Oe, theta F is about 900deg / cm, θ F / T is about 0.06deg / ℃, T comp were -40 ℃ less.
【0292】また、I.L.とB2O3,PbO、PtO2
の含有量との関係を図42に示す。Further, IL and B 2 O 3 , PbO, PtO 2
Is shown in FIG.
【0293】図42から、B2O3,PbO、PtO2の
含有により、I.L.は減少し、含有量が約9.0wt%
を越える領域で、I.L.は増加する傾向を示しているこ
とがわかる。From FIG. 42, it is found that the content of B 2 O 3 , PbO and PtO 2 decreases the IL and the content becomes about 9.0 wt%.
It can be seen that the IL shows a tendency to increase in the region exceeding.
【0294】従って、B2O3,PbO、PtO2の含有
量は、0〜9.0wt%(但し、0を含まず)の範囲で
I.L.は明らかに低減し、有用であるといえる。Therefore, when the content of B 2 O 3 , PbO, and PtO 2 is in the range of 0 to 9.0 wt% (but not including 0), the IL is clearly reduced, and it is considered useful. I can say.
【0295】(実施例43)実施例40と同様にして、
NGG基板上に、主成分比が、Gd2.1Yb0.1Bi 0.7
Fe4.8Ga0.2O12で、B2O3を約1wt%、PbOを
約2wt%、及びPtO2を約2wt%含有するGdB
i系ガーネット厚膜を厚さ約700μm育成した。(Example 43) In the same manner as in Example 40,
On the NGG substrate, the main component ratio is Gd2.1Yb0.1Bi 0.7
Fe4.8Ga0.2O12And BTwoOThreeAbout 1 wt%, PbO
About 2 wt%, and PtOTwoContaining about 2 wt% of
An i-type garnet thick film was grown to a thickness of about 700 μm.
【0296】次に、この試料を、約50%の酸素濃度雰
囲気中で、950℃,1000℃,1050℃,110
0℃,1130℃,1150℃の各温度で10時間保持
し、熱処理した。Next, this sample was placed in an atmosphere of about 50% oxygen concentration at 950 ° C., 1000 ° C., 1050 ° C., 110 ° C.
It was kept at each of 0 ° C., 1130 ° C., and 1150 ° C. for 10 hours and heat-treated.
【0297】次に、これらの試料の両面について研磨
し、波長1.58μmにおけるファラデー回転角が約4
5degとなる厚さに調整した後、試料を作製し、測定
した。Next, both surfaces of these samples were polished, and the Faraday rotation angle at a wavelength of 1.58 μm was about 4 μm.
After adjusting the thickness to 5 deg, a sample was prepared and measured.
【0298】その結果、全ての試料について、Hsは約
400Oe、θFは約700deg/cm、θF/Tは約
0.07deg/℃、Tcompは−40℃以下であっ た。[0298] Consequently, for all samples, H s is about 400 Oe, theta F is about 700deg / cm, θ F / T is about 0.07deg / ℃, T comp were -40 ℃ less.
【0299】又、I.L.と熱処理温度との関係を図43
に示す。FIG. 43 shows the relationship between IL and the heat treatment temperature.
Shown in
【0300】図43から、熱処理温度が950〜114
0℃の範囲で熱処理によるI.L.の低減効果が認められ
る。As shown in FIG. 43, the heat treatment temperature was 950-114.
In the range of 0 ° C., the effect of reducing IL by heat treatment is recognized.
【0301】従って、950〜1140℃の温度範囲で
の熱処理が有用であるといえる。Therefore, it can be said that heat treatment in the temperature range of 950 to 1140 ° C. is useful.
【0302】(実施例44)実施例43と同様にして、
主成分比が、Gd1.7Yb0.2Bi1.1Ga0.6O12で、B
2O3を約2.0wt%、PbOを約3.0wt%、PtO
2を約2wt%含有するGdBi系ガーネット膜を厚さ
約600μmに育成した。(Example 44) As in Example 43,
Main component ratio, in Gd 1.7 Yb 0.2 Bi 1.1 Ga 0.6 O 12, B
About 2.0 wt% of 2 O 3 , about 3.0 wt% of PbO, PtO
The GdBi garnet film containing 2 to about 2 wt% was grown to a thickness of about 600 .mu.m.
【0303】次に、この試料を、1050℃の温度で、
雰囲気の酸素濃度を、0,10,20,40,60,8
0,100%とし、10時間保持して熱処理した後、波
長1.58μmにおけるファラデー回転角が約45de
gとなる厚さに調整した後、試料を作製し、各特性を測
定した。Next, this sample was heated at a temperature of 1050 ° C.
The oxygen concentration of the atmosphere is 0, 10, 20, 40, 60, 8
After heat treatment at 10% for 10 hours, the Faraday rotation angle at a wavelength of 1.58 μm is about 45 de.
After adjusting to a thickness of g, a sample was prepared and each characteristic was measured.
【0304】その結果、全ての試料について、Hsは約
300Oe、θFは約1000deg/cm、θF/Tは約
0.06deg/℃、Tcompは−40℃以下であった。[0304] Consequently, for all samples, H s is about 300 Oe, theta F is about 1000deg / cm, θ F / T is about 0.06deg / ℃, T comp were -40 ℃ less.
【0305】また、I.L.と熱処理雰囲気の酸素濃度と
の関係を図44に示す。FIG. 44 shows the relationship between IL and the oxygen concentration in the heat treatment atmosphere.
【0306】図44から、熱処理雰囲気の酸素濃度が1
0〜100%の範囲で、熱処理によるI.L.の低減効果
が認められる。FIG. 44 shows that the oxygen concentration in the heat treatment atmosphere was 1
In the range of 0 to 100%, the effect of reducing IL by heat treatment is recognized.
【0307】従って、10〜100%の熱処理雰囲気の
酸素濃度が有用といえる。Therefore, it can be said that an oxygen concentration of 10 to 100% in the heat treatment atmosphere is useful.
【0308】(実施例45)高純度の酸化ガドリニウム
(Gd2O3)、酸化イッテリビウム(Yb2O3)、酸化
テルビウム(Tb2O3)、酸化第二鉄(α−Fe
2O3)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ガリウム
(Ga2O3)、酸化ビスマス(Bi2O3)、酸化鉛(P
bO)および酸化ホウ素(B2O3)の粉末を原料として
使用し、PbO−Bi2O3−B2O3系をフラックスとし
て、LPE法にて、NGG基板(格子定数12.509
オングストローム )上に、主成分比が、Gd1.5Yb
0.1Bi1.3Fe4 .4Al0.6Ga0.1O12なる組成のGd
Bi系ガーネット膜を厚さ約700μm育成した。Example 45 High-purity gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ), ytterbium oxide (Yb 2 O 3 ), terbium oxide (Tb 2 O 3 ), ferric oxide (α-Fe)
2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), gallium oxide (Ga 2 O 3 ), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), lead oxide (P
bO) and boron oxide (B 2 O 3 ) powder as raw materials, and a PbO—Bi 2 O 3 —B 2 O 3 system as a flux by an LPE method using an NGG substrate (with a lattice constant of 12.509).
Angstrom), and the main component ratio is Gd 1.5 Yb
0.1 Bi 1.3 Fe 4 .4 Al 0.6 Ga 0.1 O 12 made of the composition Gd
A Bi-based garnet film was grown to a thickness of about 700 μm.
【0309】また、同様にして、SGGG基板(格子定
数12.496オングストローム)上 に、主成分比が、
Tb2.0Bi1.0Fe5O12からなる組成のTbBi系ガ
ーネッ ト膜を厚さ約700μmに育成した。Similarly, on a SGGG substrate (with a lattice constant of 12.496 angstroms), the main component ratio is
A TbBi-based garnet film having a composition of Tb 2.0 Bi 1.0 Fe 5 O 12 was grown to a thickness of about 700 μm.
【0310】次に、これらの試料の基板を除去し、約6
00μmの厚さに鏡面研磨した後、波長可変型分光計を
用いて、波長が0.9〜2.2μmの範囲におけるガーネ
ット厚膜の光透過率を測定した。その結果を図45に示
す。なお、これらの試料の両面について、各5点ずつE
PMA分析を行い、その平均値として求めたものが、上
記組成値である。Next, the substrates of these samples were removed, and
After mirror polishing to a thickness of 00 μm, the light transmittance of the garnet thick film in the wavelength range of 0.9 to 2.2 μm was measured using a variable wavelength spectrometer. The result is shown in FIG. In addition, on each side of each of these samples, 5 points each were E
PMA analysis was performed, and the average value was the above composition value.
【0311】図45に、ガーネット厚膜の波長と透過率
との関係を示す。尚、図中、実線はGdBi系ガーネッ
ト、破線はTbBi系ガーネットについての各厚膜の透
過率と波長の関係を示す。FIG. 45 shows the relationship between the wavelength and the transmittance of the garnet thick film. In the drawing, the solid line shows the relationship between the transmittance of each thick film and the wavelength for the GdBi-based garnet, and the broken line shows the relationship for the TbBi-based garnet.
【0312】図45において、GdBi系ガーネットに
おいては、波長約1.2μm以上の領域で高い透過性を
示している。一方、TbBi系ガーネット厚膜において
は、高い透過性を示す波長帯域は、約1.2〜1.5μm
の範囲である。従って、1.5μm以上の波長帯域にお
いては、GdBi系ガーネットが特に有用となる。In FIG. 45, GdBi-based garnet shows high transmittance in a wavelength region of about 1.2 μm or more. On the other hand, in a TbBi-based garnet thick film, the wavelength band showing high transmittance is about 1.2 to 1.5 μm.
Range. Therefore, in a wavelength band of 1.5 μm or more, a GdBi-based garnet is particularly useful.
【0313】なお、該GdBi系ガーネット厚膜につい
て、試料の両面を研磨し、波長1.55μmにおけるフ
ァラデー回転が約45degとなる厚さに調整した後、
SiO2による無反射被覆処理を行い、電磁石を用いて
磁界を約500Oeまで印加し、波長1.55μmにお
ける挿入損失(I.L.)、ファラデー回転能θF、飽和
磁界Hsを求めた。The GdBi-based garnet thick film was polished on both sides of the sample and adjusted to a thickness such that the Faraday rotation at a wavelength of 1.55 μm was about 45 deg.
An anti-reflection coating treatment with SiO 2 was performed, and a magnetic field was applied up to about 500 Oe using an electromagnet to determine an insertion loss (IL) at a wavelength of 1.55 μm, a Faraday rotation capability θ F , and a saturation magnetic field H s .
【0314】又、同様にして、温度を変化し、ファラデ
ー回転角の温度変化率θF/T、磁化の反転温度Tcompを
求めた。Similarly, the temperature was changed, and the temperature change rate θ F / T of the Faraday rotation angle and the magnetization reversal temperature T comp were determined.
【0315】その結果、I.L.は0.09dB、Hsは約
400Oe、θFは約1100deg/cm、θF/Tは約
0.06deg/℃、Tcompは−40 ℃以下であった。[0315] As a result, I.L. Is 0.09 dB, H s is about 400 Oe, theta F is about 1100deg / cm, θ F / T is about 0.06deg / ℃, T comp is a at -40 ℃ below Was.
【0316】従って、該GdBi系ガーネット厚膜は、
ファラデー回転素子として、極めて有用であるといえ
る。Therefore, the GdBi-based garnet thick film is
It can be said that it is extremely useful as a Faraday rotation element.
【0317】(実施例46)実施例45と同様にして、
NGG基板上に、主成分比が、Gd1.6Yb0.1Bi 1.3
Fe4.3(Ala、Gab)0.7O12でa/(a+b)=
0,0.10,0.20,0.30,0.40,0.50,
0.60,0.70,0.80,0.90,1.00なる組
成のGdBiガーネット膜を厚さ約600μmに育成し
た後、試料 を作製し、測定した。(Example 46) In the same manner as in Example 45,
On the NGG substrate, the main component ratio is Gd1.6Yb0.1Bi 1.3
Fe4.3(Ala, Gab)0.7O12And a / (a + b) =
0, 0.10, 0.20, 0.30, 0.40, 0.50,
0.60, 0.70, 0.80, 0.90, 1.00
Grown GdBi garnet film to a thickness of about 600μm
After that, a sample was prepared and measured.
【0318】その結果、全ての試料について、Hsは約
400Oe、θFは約1200deg/cm、θF/Tは約
0.05deg/℃であった。[0318] Consequently, for all samples, H s is about 400 Oe, theta F is about 1200deg / cm, θ F / T was about 0.05 deg / ° C..
【0319】また、組成比a/(a+b)とTcomp及び
I.L.との関係を図46に示す。FIG. 46 shows the relationship between the composition ratio a / (a + b) and T comp and IL.
【0320】図46から、a/(a+b)の増加によ
り、Tcompは低下する傾向を示し、a/(a+b)が
0.05ではTcompは−20℃よりも著しく低い値とな
っていることがわかる。なお、a/(a+b)が0.2
以上では、Tcompは−40℃以下であることは確認でき
たが、数値化が困難であったので、図中には<−40℃
として示した。また、I.L.はa/(a+b)が0.9
以上で著しく増加する傾向を示す。From FIG. 46, it can be seen that T comp tends to decrease as a / (a + b) increases. When a / (a + b) is 0.05, T comp is significantly lower than −20 ° C. You can see that. Note that a / (a + b) is 0.2.
In the above, it was confirmed that T comp was −40 ° C. or less, but it was difficult to quantify it.
As shown. In addition, IL is such that a / (a + b) is 0.9.
Above shows a tendency to remarkably increase.
【0321】従って、組成比a/(a+b)は、0.0
5≦a/(a+b)≦0.90の範囲が有用といえる。
なお、a/(a+b)が0.90を越える領域でI.L.
が増大するのは、ガーネット結晶の結晶格子の歪み、イ
オンバランスのばらつきに起因していると推定される。Accordingly, the composition ratio a / (a + b) is 0.0
It can be said that the range of 5 ≦ a / (a + b) ≦ 0.90 is useful.
In the region where a / (a + b) exceeds 0.90, the IL.
Is presumed to be caused by distortion of the crystal lattice of the garnet crystal and variation in ion balance.
【0322】(実施例47)実施例46と同様にして、
NGG基板上に主成分比が、Gd1.6-xYbxBi1. 4F
e4.0Al0.6Ga0.4O12で、x=0,0.10,0.2
0,0.30, 0.40,0.50,0.60なる組成の
GdBiガーネット膜を厚さ約600μm育成した後、
試料を作製し、測定した。(Example 47) As in Example 46,
Principal component ratio NGG substrate is, Gd 1.6-x Yb x Bi 1. 4 F
e 4.0 Al 0.6 Ga 0.4 O 12 , where x = 0.0.10,0.2
After growing a GdBi garnet film having a composition of 0.30, 0.40, 0.50, 0.60 to a thickness of about 600 μm,
A sample was prepared and measured.
【0323】その結果、全ての試料について、θFは約
1300deg/cm、θF/Tは0.04〜0.07de
g/℃、Tcompは−40℃以下であった。As a result, for all samples, θ F was about 1300 deg / cm, and θ F / T was 0.04 to 0.07 deg.
g / ° C. and T comp were −40 ° C. or less.
【0324】また、組成値xとHs及びI.L.との関係
を図47に示す。[0324] The relation between the composition value x and H s and I.L. Figure 47.
【0325】図47から、組成値xの増加によりI.L.
は減少する傾向を示す。また、Hsはxの増加により向
上し、xが0.50を越えるとHsは、500Oe以上と
なる。From FIG. 47, it can be seen that IL is increased by increasing the composition value x.
Indicates a decreasing tendency. Also, H s is increased by the increase in x, H s when x exceeds 0.50, the above 500 Oe.
【0326】従って、xの組成値は、0<x≦0.50
の範囲が有用といえる。Therefore, the composition value of x is 0 <x ≦ 0.50
Is useful.
【0327】(実施例48)実施例46と同様にして、
NGG基板上に、主成分比が、Gd2.8-yYb0.2Biy
Fe4.1Al0.6Ga0.3O12で、y=0.80,0.9
0,1.00,1.10,1.20,1.30,1.40,
1.50,1.60,1.70なる組成のGdBiガーネ
ット膜を厚さ約700μmに育成した後、試料を作製
し、測定した。(Example 48) In the same manner as in Example 46,
On the NGG substrate, the main component ratio is Gd 2.8-y Yb 0.2 Bi y
In Fe 4.1 Al 0.6 Ga 0.3 O 12 , y = 0.80,0.9
0, 1.00, 1.10, 1.20, 1.30, 1.40,
After growing a GdBi garnet film having a composition of 1.50, 1.60, and 1.70 to a thickness of about 700 μm, a sample was prepared and measured.
【0328】その結果、全ての試料について、Hsは約
200〜450Oe、θF/Tは約0.04〜0.07de
g/℃、Tcompは−40℃以下であった。[0328] Consequently, for all samples, H s is about 200~450Oe, θ F / T is about 0.04~0.07de
g / ° C. and T comp were −40 ° C. or less.
【0329】また、組成値yとθF及びI.L.との関係
を図48に示す。FIG. 48 shows the relationship between the composition value y and θ F and IL.
【0330】図48から、θFが800deg/cm以
上は、yが0.85以上で得られている。また、I.L.
はyが1.60を越えると著しく増加する傾向を示す。FIG. 48 shows that θ F is 800 deg / cm or more and y is 0.85 or more. In addition, IL
Shows a tendency to increase markedly when y exceeds 1.60.
【0331】従って、yの組成値は、0.85≦y≦1.
60の範囲が有用といえる。なお、yが1.60を越え
る領域で、I.L.が増大するのは、ガーネット結晶の結
晶格子の歪み、イオンバランスのばらつきに起因してい
ると推定される。Therefore, the composition value of y is 0.85 ≦ y ≦ 1.0.
A range of 60 may be useful. The increase in IL in the region where y exceeds 1.60 is presumed to be caused by distortion of the crystal lattice of the garnet crystal and variation in ion balance.
【0332】(実施例49)実施例46と同様にして、
NGG基板上に、主成分比が、Gd1.5Yb0.2Bi1.3
Fe5-z(Al0.8Ga0.2)zO12で、z=0,0.1
0,0.20,0.30,0.40,0.50,0.60,
0.70,0.80,0.90,1.00,1.10なる組
成のGdBiガーネット膜を厚さ約600μmに育成し
た後、試料を作製し、測定した。(Example 49) As in Example 46,
On an NGG substrate, the main component ratio is Gd 1.5 Yb 0.2 Bi 1.3
Fe 5-z (Al 0.8 Ga 0.2 ) z O 12 and z = 0,0.1
0, 0.20, 0.30, 0.40, 0.50, 0.60,
After growing a GdBi garnet film having a composition of 0.70, 0.80, 0.90, 1.00, 1.10 to a thickness of about 600 μm, a sample was prepared and measured.
【0333】その結果、全ての試料について、θFは約
1200deg/cm、θF/Tは約0.04〜0.06d
eg/℃、Tcompは−40℃以下であった。As a result, for all samples, θ F was about 1200 deg / cm and θ F / T was about 0.04 to 0.06 d.
eg / ° C. and T comp were −40 ° C. or less.
【0334】また組成値zとHs及びI.L.との関係を
図49に示す。[0334] Further illustrating the relationship between the composition value z and H s and I.L. Figure 49.
【0335】図49から、Hsが500Oe以下はzが
0.20以上で得られる。また、I.L.はzが1.00以
上で急激に増加している。[0335] From Figure 49, H s is 500Oe less is obtained by z is 0.20 or more. Further, IL rapidly increases when z is 1.00 or more.
【0336】従って、zの組成値は、0.20≦z≦1.
00の範囲が有用といえる。なお、zが1.00を越え
る領域で、I.L.が増大するのは、ガーネット結晶の結
晶格子の歪み、イオンバランスのばらつきに起因してい
ると推定される。Therefore, the composition value of z is 0.20 ≦ z ≦ 1.0.
A range of 00 is useful. It is presumed that the increase in IL in the region where z exceeds 1.00 is caused by distortion of the crystal lattice of the garnet crystal and variation in ion balance.
【0337】(実施例50)実施例46と同様にして、
主成分比が、Gd1.2Yb0.3Bi1.5Fe4.0Al0. 8G
a0.1O12なる組成のガーネット膜を厚さ約500μm
に育成した。(Example 50) In the same manner as in Example 46,
Main component ratio, Gd 1.2 Yb 0.3 Bi 1.5 Fe 4.0 Al 0. 8 G
a A garnet film having a composition of 0.1 O 12 having a thickness of about 500 μm
I grew up.
【0338】次に、この試料を、約50%の酸素濃度雰
囲気中で、950℃,1000℃,1050℃,110
0℃,1130℃,1150℃の各温度で、10時間保
持する熱処理を施した。Next, this sample was heated at 950 ° C., 1000 ° C., 1050 ° C., 110
Heat treatment was performed at 0 ° C., 1130 ° C., and 1150 ° C. for 10 hours.
【0339】次に、これらの試料を、波長1.55μm
におけるファラデー回転角が、約45degとなる厚さ
に調整(約300μm)した後、第1の実施の形態と同
様にして、各特性を測定した。Next, these samples were processed at a wavelength of 1.55 μm.
After the Faraday rotation angle was adjusted to about 45 deg (about 300 μm), each characteristic was measured in the same manner as in the first embodiment.
【0340】その結果、全ての試料について、Hsは約
450Oe、θFは約1400deg/cm、θF/Tは約
0.04deg/℃、Tcompは約−40℃であった。[0340] Consequently, for all samples, H s is about 450 Oe, theta F is about 1400deg / cm, θ F / T is about 0.04deg / ℃, T comp was about -40 ° C..
【0341】また、I.L.と熱処理温度との結果を図5
0に示す。The results of IL and heat treatment temperature are shown in FIG.
0 is shown.
【0342】図50から、熱処理温度が950〜114
0℃の範囲で、熱処理によるI.L.の低減効果が認めら
れる。According to FIG. 50, the heat treatment temperature was 950 to 114.
Within the range of 0 ° C., the effect of reducing the IL by the heat treatment is recognized.
【0343】従って、950〜1140℃の温度範囲で
の熱処理が有用といえる。Therefore, it can be said that heat treatment in a temperature range of 950 to 1140 ° C. is useful.
【0344】(実施例51)実施例46と同様にして、
主成分比が、Gd1.9Yb0.1Bi1.0Fe4.5Al0. 4G
a0.1O12なる組成のガーネット膜を厚さ約600μm
に育成した。(Example 51) In the same manner as in Example 46,
Main component ratio, Gd 1.9 Yb 0.1 Bi 1.0 Fe 4.5 Al 0. 4 G
a A garnet film having a composition of 0.1 O 12 having a thickness of about 600 μm
I grew up.
【0345】次に、この試料を、1050℃の各温度
で、雰囲気の酸素濃度を、0,10,20,40,6
0,80,100%とし、20時間保持する熱処理をし
た後、試料を作製し、各特性を測定した。Next, the oxygen concentration of the atmosphere was adjusted to 0, 10, 20, 40, and 6 at each temperature of 1050 ° C.
After performing heat treatment at 0, 80, and 100% and holding for 20 hours, a sample was prepared and each characteristic was measured.
【0346】その結果、全ての試料について、Hsは約
350Oe、θFは約950deg/cm、θF/Tは約
0.06deg/℃、Tcompは−40℃以下であった。[0346] Consequently, for all samples, H s is about 350 Oe, theta F is about 950deg / cm, θ F / T is about 0.06deg / ℃, T comp were -40 ℃ less.
【0347】また、I.L.と雰囲気の酸素濃度との関係
を図51に示す。FIG. 51 shows the relationship between IL and the oxygen concentration of the atmosphere.
【0348】図51から、雰囲気の酸素濃度が、10〜
100%の範囲で、熱処理によるI.L.の低減効果が認
められる。FIG. 51 shows that the oxygen concentration of the atmosphere is
In the range of 100%, the effect of reducing IL by heat treatment is recognized.
【0349】従って、10〜100%の範囲の熱処理雰
囲気の酸素濃度が有用といえる。Therefore, it can be said that the oxygen concentration of the heat treatment atmosphere in the range of 10 to 100% is useful.
【0350】(実施例52)高純度の酸化ガドリニウム
(Gd2O3)、酸化イッテルビウム(Yb2O3)、酸化
第二鉄(Fe2O3)、酸化アルミニウム(Al2O3)、
酸化ガリウム(Ga2O3)、酸化ビスマス(Bi
2O3)、酸化鉛(PbO)および酸化ホウ素(B2O3)
の粉末を原料として使用し、PbO−Bi2O3−B2O3
系をフラックスとして、LPE法にて、NGG基板(格
子定数12.509オングストローム)上に、PbOを
約0.5wt%含有した、主成分比が、Gd1.4Yb0.3
Bi1.3Fe4.2Al0 .2Ga0.6O12で、B2O3を0、
1.0、2.0、3.0、4.0、5.0wt%含有する組
成のGdBi系ガーネット膜を厚さ約500μm育成し
た。Example 52 High purity gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ), ytterbium oxide (Yb 2 O 3 ), ferric oxide (Fe 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 )
Gallium oxide (Ga 2 O 3 ), bismuth oxide (Bi
2 O 3 ), lead oxide (PbO) and boron oxide (B 2 O 3 )
Of PbO—Bi 2 O 3 —B 2 O 3
Using the system as a flux, about 0.5 wt% of PbO was contained on an NGG substrate (lattice constant: 12.509 angstroms) by the LPE method, and the main component ratio was Gd 1.4 Yb 0.3.
Bi 1.3 Fe 4.2 at Al 0 .2 Ga 0.6 O 12, B 2 O 3 0,
A GdBi-based garnet film having a composition containing 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0 wt% was grown to a thickness of about 500 μm.
【0351】次に、これらの試料の基板を除去し、両面
を研磨し、波長1.55μmにおけるファラデー回転
が、約45degとなる厚さに調整した。なお、上述し
た組成は、これらの試料の両面について、5点ずつEP
MA分析を行い、その平均値として求めたものであり、
B2O3については、試料片を原子吸光分析法により求め
たものである。Next, the substrates of these samples were removed, and both surfaces were polished to adjust the thickness so that the Faraday rotation at a wavelength of 1.55 μm was about 45 deg. In addition, the above-mentioned composition is obtained by EP
MA analysis was performed and the average value was obtained.
For B 2 O 3 , a sample piece was determined by atomic absorption spectrometry.
【0352】次に、これらの試料板にSiO2膜による
無反射被覆処理を行った後、電磁石を用いて磁界を約
0.5kOeまで印加していき、波長1.55μmにおい
て、透過率が飽和に達する最小の印加磁界(飽和磁界H
s)と挿入損失(I.L.)、及びファラデー回転能θF、
及び−20℃〜+80℃の間におけるθFの温度変化率
θF/ Tを求めた。Next, after subjecting these sample plates to a non-reflection coating treatment with a SiO 2 film, a magnetic field was applied to about 0.5 kOe using an electromagnet, and the transmittance was saturated at a wavelength of 1.55 μm. Applied magnetic field (saturation magnetic field H
s ), insertion loss (IL), and Faraday rotation capability θ F ,
And the temperature change rate θ F / T of θ F between −20 ° C. and + 80 ° C. was determined.
【0353】その結果、全ての試料について、Hs約4
00Oe、θF約1200deg/cm、θF/T約0.0
5deg/℃、Tcomp−40℃以下であった。[0353] As a result, for all samples, H s about 4
00 Oe, θ F about 1200 deg / cm, θ F / T about 0.0
It was 5 deg / ° C and T comp -40 ° C or less.
【0354】また、I.L.とB2O3含有量との関係を図
52に示す。FIG. 52 shows the relationship between IL and B 2 O 3 content.
【0355】図52からわかるように、I.L.は、B2
O3の含有により減少し、4.0wt%を越える領域で著
しく増加することがわかる。このことにより、I.L.の
低減効果は、0〜4.0wt%(但し、0を含まず)の
範囲で認められる。As can be seen from FIG. 52, IL is B 2
It can be seen that the content is reduced by the content of O 3 and is remarkably increased in a region exceeding 4.0 wt%. As a result, the effect of reducing IL is recognized in the range of 0 to 4.0 wt% (however, excluding 0).
【0356】従って、B2O3の含有量は、0〜4.0w
t%(但し、0を含まず)の範囲が有用となる。特に、
1〜3.2wt%の範囲が好ましい。Therefore, the content of B 2 O 3 is from 0 to 4.0 w
A range of t% (excluding 0) is useful. In particular,
The range of 1-3 wt% is preferred.
【0357】(実施例53)実施例52と同様にして、
B2O3を約0.5wt%含有した、主成分比が、Gd1.7
Yb0.2Bi1.1Fe4.5Al0.3O12で、PbOを0,
1.0,2.0,3.0,4.0,5.0wt%含有する組
成のGdBi系ガーネット膜を厚さ約600μm育成し
た後、試料を作製し、測定した。(Example 53) In the same manner as in Example 52,
The B 2 O 3 and contained about 0.5 wt%, the main component ratio, Gd 1.7
Yb 0.2 Bi 1.1 Fe 4.5 Al 0.3 O 12 with PbO of 0,
After growing a GdBi-based garnet film having a composition containing 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, and 5.0 wt% to a thickness of about 600 μm, a sample was prepared and measured.
【0358】その結果、全ての試料について、Hsは約
400Oe、θFは約1100deg/cm、θF/Tは約
0.06deg/℃、Tcompは−40℃以下であっ た。[0358] Consequently, for all samples, H s is about 400 Oe, theta F is about 1100deg / cm, θ F / T is about 0.06deg / ℃, T comp were -40 ℃ less.
【0359】また、I.L.とPbO含有量との関係を図
53に示す。FIG. 53 shows the relationship between IL and PbO content.
【0360】図53から、PbOの含有により、I.L.
は減少し、PbOが4.0wt%を越 える領域で、I.
L.は著しく増加していることがわかる。From FIG. 53, it can be seen that the inclusion of PbO caused the IL.
In the region where PbO exceeds 4.0 wt%,
It can be seen that L. has increased significantly.
【0361】従って、PbOの含有量は、0〜4.0w
t%(0を含まず)の範囲が有用といえる。さらに、望
ましくは、PbOが0.2〜4.0wt%の範囲とするこ
とにより、I.L.を0.08dB以下とすることができ
る。なお、特に、1.0〜3.5wt%の範囲が好まし
い。Therefore, the content of PbO is from 0 to 4.0 w
It can be said that the range of t% (not including 0) is useful. Further, desirably, by setting PbO in the range of 0.2 to 4.0 wt%, IL can be reduced to 0.08 dB or less. In particular, a range of 1.0 to 3.5 wt% is preferable.
【0362】(実施例54)実施例52態と同様にし
て、主成分比が、Gd1.1Yb0.4Bi1.5Fe4.1Al
0.4Ga0.5O12で、B2O3を約0.7wt%、PbOを
約0.7wt%含有するガーネット厚膜を厚さ約500
μmに育成した。(Example 54) In the same manner as in Example 52, the main component ratio was Gd 1.1 Yb 0.4 Bi 1.5 Fe 4.1 Al.
A garnet thick film of 0.4 Ga 0.5 O 12 containing about 0.7 wt% of B 2 O 3 and about 0.7 wt% of PbO has a thickness of about 500
It grew to μm.
【0363】次に、この試料を、約50%の酸素濃度雰
囲気中で、950℃,1000℃,1050℃,110
0℃,1130℃,1150℃の各温度で10時間保持
する熱処理をした。Next, this sample was placed in an atmosphere of about 50% oxygen concentration at 950 ° C., 1000 ° C., 1050 ° C., 110 ° C.
Heat treatment was performed at each of 0 ° C., 1130 ° C., and 1150 ° C. for 10 hours.
【0364】次に、これらの試料の両面について研磨
し、波長1.55μmにおけるファラデー回転角が約4
5degとなる厚さに調整した後、試料を作製し測定し
た。Next, both surfaces of these samples were polished, and the Faraday rotation angle at a wavelength of 1.55 μm was about 4 μm.
After adjusting the thickness to 5 deg, a sample was prepared and measured.
【0365】その結果、全ての試料について、Hsは約
500Oe、θFは約1400deg/cm、θF/Tは約
0.04deg/℃、Tcompは−40℃以下であった。[0365] Consequently, for all samples, H s is about 500 Oe, theta F is about 1400deg / cm, θ F / T is about 0.04deg / ℃, T comp were -40 ℃ less.
【0366】また、I.L.と熱処理温度との結果を図5
4に示す。FIG. 5 shows the results of IL and heat treatment temperature.
It is shown in FIG.
【0367】図54から、熱処理温度が950〜114
0℃の範囲で、熱処理によるI.L.の低減効果が認めら
れる。従って、950〜1140℃の温度範囲での熱処
理が有用といえる。As shown in FIG. 54, the heat treatment temperature was 950 to 114.
Within the range of 0 ° C., the effect of reducing the IL by the heat treatment is recognized. Therefore, it can be said that heat treatment in a temperature range of 950 to 1140 ° C. is useful.
【0368】(実施例55)実施例52と同様にして、
主成分比が、Gd2.0Yb0.1Bi0.9Fe4.7Al0. 2G
a0.1O12で、B2O3を約1.5wt%、PbOを約1.
5wt%含有するガーネット膜を厚さ約700μmに育
成した。(Example 55) In the same manner as in Example 52,
Main component ratio, Gd 2.0 Yb 0.1 Bi 0.9 Fe 4.7 Al 0. 2 G
a 0.1 O 12 , about 1.5 wt% of B 2 O 3 and about 1.
A garnet film containing 5 wt% was grown to a thickness of about 700 μm.
【0369】次に、この試料を、1050℃の温度で、
雰囲気の酸素濃度を、0,10,20,40,60,8
0,100%とし、20時間保持して熱処理した後、試
料を作製し、測定した。Next, this sample was heated at a temperature of 1050 ° C.
The oxygen concentration of the atmosphere is 0, 10, 20, 40, 60, 8
After setting the temperature to 0,100% and holding and heat-treating for 20 hours, a sample was prepared and measured.
【0370】その結果、全ての試料について、Hsは約
400Oe、θFは約900deg/cm、θF/Tは約
0.07deg/℃、Tcompは−40℃以下であった。[0370] Consequently, for all samples, H s is about 400 Oe, theta F is about 900deg / cm, θ F / T is about 0.07deg / ℃, T comp were -40 ℃ less.
【0371】また、I.L.と熱処理温度との関係を図5
5に示す。FIG. 5 shows the relationship between IL and the heat treatment temperature.
It is shown in FIG.
【0372】図55から、熱処理雰囲気の酸素濃度が1
0〜100%の範囲で、熱処理によるI.L.の低減効果
が認められる。従って、10〜100%の熱処理雰囲気
の酸素濃度が有用といえる。From FIG. 55, it is found that the oxygen concentration in the heat treatment atmosphere is 1
In the range of 0 to 100%, the effect of reducing IL by heat treatment is recognized. Therefore, it can be said that an oxygen concentration of 10 to 100% in the heat treatment atmosphere is useful.
【0373】(実施例56)高純度の酸化ガドリニウム
(Gd2O3)、酸化イッテルビウム(Yb2O3)、酸化
ガリウム(Ga2O3)、酸化テルビウム(Tb2O3)、
酸化第二鉄(γ−Fe2O3)、酸化アルミニウム(Al
2O3)、酸化ビスマス(Bi2O3)、酸化鉛(Pb
O)、酸化ホウ素(B2O3)及び酸化白金(PtO2)
の粉末を原料として使用し、PbO−Bi2O3−B2O3
系をフラックスとして、LPE法にて、NGG基板(格
子定数12.509オングストローム)上に、主成分比
がGd1.4Yb0.3Bi1.3Fe4.3Al0.2Ga0.5O
12で、B2O3を約1.5wt%、PbOを約0.5wt
%、PtO2を約1.0wt%含有する組成のGdBi系
ガーネット厚膜を厚さ約700μm育成した。(Example 56) High-purity gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ), ytterbium oxide (Yb 2 O 3 ), gallium oxide (Ga 2 O 3 ), terbium oxide (Tb 2 O 3 )
Ferric oxide (γ-Fe 2 O 3 ), aluminum oxide (Al
2 O 3 ), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), lead oxide (Pb
O), boron oxide (B 2 O 3 ) and platinum oxide (PtO 2 )
Of PbO—Bi 2 O 3 —B 2 O 3
Using the system as a flux, the main component ratio was Gd 1.4 Yb 0.3 Bi 1.3 Fe 4.3 Al 0.2 Ga 0.5 O on an NGG substrate (lattice constant: 12.509 angstroms) by the LPE method.
In step 12 , about 1.5 wt% of B 2 O 3 and about 0.5 wt% of PbO
%, And a GdBi-based garnet thick film having a composition containing about 1.0 wt% of PtO 2 was grown to a thickness of about 700 μm.
【0374】また、同様にして、SGGG基板(格子定
数12.496オングストローム)上に、主成分比が、
Tb2.0Bi1.0Fe5O12からなる組成のTbBi系ガ
ーネット膜を厚さ約700μmに育成した。Similarly, on a SGGG substrate (with a lattice constant of 12.496 angstroms), the main component ratio is
A TbBi-based garnet film having a composition of Tb 2.0 Bi 1.0 Fe 5 O 12 was grown to a thickness of about 700 μm.
【0375】次に、これらの試料の基板を除去し、両面
を研磨して約600μmの厚さに鏡面研磨した後、波長
可変型分光計を用いて波長が0.9〜2.2μmの範囲に
おけるガーネット厚膜の光透過率を測定した。Next, after removing the substrates of these samples and polishing both surfaces to a mirror finish of about 600 μm in thickness, the wavelength was in the range of 0.9 to 2.2 μm using a variable wavelength spectrometer. Was measured for the light transmittance of the garnet thick film.
【0376】また、これらの試料の両面について、各5
点ずつEPMA分析を行い、その平均値として求めたも
のが上記組成値である。なお、B2O3は、試料片を原子
吸光分析により求めたものである。Also, on each side of these samples, 5
EPMA analysis was performed for each point, and the average value was the above composition value. B 2 O 3 is obtained by analyzing a sample piece by atomic absorption analysis.
【0377】図56に、ガーネット厚膜の波長と透過率
との関係を示す。尚、図中、実線はGdBi系ガーネッ
ト、破線はTbBi系ガーネットについての各厚膜の透
過率と波長の関係を示す。FIG. 56 shows the relationship between the wavelength and the transmittance of the garnet thick film. In the drawing, the solid line shows the relationship between the transmittance of each thick film and the wavelength for the GdBi-based garnet, and the broken line shows the relationship for the TbBi-based garnet.
【0378】図56において、GdBi系ガーネット
は、波長約1.2μm以上の領域で高い透過性を示して
いる。一方、TbBi系ガーネット厚膜においては、高
い透過性を示す波長帯域は、約1.2〜1.5μmの範囲
である。従って、1.5 μm以上の波長帯域において
は、GdBi系ガーネットが特に有用となる。In FIG. 56, the GdBi-based garnet shows high transmittance in a wavelength region of about 1.2 μm or more. On the other hand, in the case of a TbBi-based garnet thick film, the wavelength band showing high transmittance is in the range of about 1.2 to 1.5 μm. Therefore, in the wavelength band of 1.5 μm or more, the GdBi-based garnet is particularly useful.
【0379】なお、該GdBi系ガーネット厚膜につい
て、試料の両面を研磨し、波長1.55μmにおけるフ
ァラデー回転が約45degとなる厚さに調整した後、
SiO2による無反射被覆処理を行い、電磁石を用いて
磁界を約500Oeまで印加し、波長1.55μmにお
ける挿入損失(I.L.)、ファラデー回転能θF、飽和
磁界Hsを求めた。The GdBi-based garnet thick film was polished on both sides of the sample and adjusted to a thickness such that the Faraday rotation at a wavelength of 1.55 μm was about 45 deg.
An anti-reflection coating treatment with SiO 2 was performed, and a magnetic field was applied up to about 500 Oe using an electromagnet to determine an insertion loss (IL) at a wavelength of 1.55 μm, a Faraday rotation capability θ F , and a saturation magnetic field H s .
【0380】また、同様にして、温度を変化させ、ファ
ラデー回転角の温度変化率θF/T、磁化の反転温度T
compを求めた。Similarly, by changing the temperature, the temperature change rate θ F / T of the Faraday rotation angle, the magnetization reversal temperature T
asked for comp .
【0381】その結果、I.L.は0.05dB、Hsは約
400Oe、θFは約1200deg/cm、θF/Tは約
0.05deg/℃、Tcompは−40 ℃以下であった。[0381] As a result, I.L. Is 0.05 dB, H s is about 400 Oe, theta F is about 1200deg / cm, θ F / T is about 0.05deg / ℃, T comp is a at -40 ℃ below Was.
【0382】従って、該GdBi系ガーネット厚膜は、
ファラデー回転素子として、極めて有用であるといえ
る。Therefore, the GdBi-based garnet thick film is
It can be said that it is extremely useful as a Faraday rotation element.
【0383】(実施例57)実施例56と同様にして、
NGG基板上に、主成分比が、Gd1.7Yb0.2Bi1.1
Fe4.4Al0.3Ga0.3O12で、B2O3を約0.5wt
%、PbOを約0.5wt%としPtO2を0,1.0,
2.0,3.0,4.0,5.0含有した組成のGdBi系
ガーネット厚膜を厚さ約500μmに育成した後、試料
を作製し、測定した。(Example 57) In the same manner as in Example 56,
On the NGG substrate, the main component ratio is Gd 1.7 Yb 0.2 Bi 1.1
Fe 4.4 Al 0.3 Ga 0.3 O 12 , B 2 O 3 of about 0.5 wt.
%, PbO is about 0.5 wt%, and PtO 2 is 0.1, 1.0,
After growing a GdBi-based garnet thick film having a composition containing 2.0, 3.0, 4.0, and 5.0 to a thickness of about 500 μm, a sample was prepared and measured.
【0384】その結果、全ての試料について、Hsは約
400Oe、θFは約1200deg/cm、θF/Tは約
0.06deg/℃、Tcompは−40℃以下であっ た。As a result, for all the samples, Hs was about 400 Oe, θ F was about 1200 deg / cm, θ F / T was about 0.06 deg / ° C., and T comp was −40 ° C. or less.
【0385】また、I.L.とPtO2との関係を図57
に示す。FIG. 57 shows the relationship between IL and PtO 2 .
Shown in
【0386】図57から、PtO2の増加により、I.
L.は減少する傾向を示し、PtO2が4.0wt%を越
える領域でI.L.が著しく増加している。From FIG. 57, it can be seen that the increase in PtO 2 caused
L. shows a tendency to decrease, and IL significantly increases in a region where PtO 2 exceeds 4.0 wt%.
【0387】従って、PtO2の含有量は、0<PtO2
≦0.40wt%の範囲が有用といえる。なお、特に、
0.4〜3.8wt%の範囲が好ましい。Therefore, the content of PtO 2 is 0 <PtO 2
It can be said that the range of ≦ 0.40 wt% is useful. In particular,
The range of 0.4 to 3.8 wt% is preferable.
【0388】(実施例58)実施例56と同様にして、
NGG基板上に主成分比が、Gd1.1Yb0.4Bi1. 5F
e4.1Al0.5Ga0.4O12で、PbOを約3.5wt%、
PtO2を約0.5wt%含有するGdBiガーネット厚
膜を厚さ約500μm育成した後、この試料を約50%
の酸素濃度雰囲気中で950℃、1000℃、1050
℃,1100℃,1130℃,1150℃の各温度で1
0時間保持しする熱処理をした。(Example 58) In the same manner as in Example 56,
Principal component ratio NGG substrate is, Gd 1.1 Yb 0.4 Bi 1. 5 F
e 4.1 Al 0.5 Ga 0.4 O 12 , about 3.5 wt% of PbO,
After growing a GdBi garnet thick film containing about 0.5 wt% of PtO 2 to a thickness of about 500 μm, this sample was reduced to about 50%
950 ° C, 1000 ° C, 1050 in an oxygen concentration atmosphere of
1100 ° C, 1130 ° C, and 1150 ° C
Heat treatment was performed for holding for 0 hour.
【0389】次に、これらの試料の両面を研磨し、波長
1.55μmにおけるファラデー回転が約45degと
なる厚さにした後、試料を作製し、測定した。Next, both surfaces of these samples were polished to a thickness such that the Faraday rotation at a wavelength of 1.55 μm was about 45 deg. Samples were prepared and measured.
【0390】その結果、全ての試料について、Hsは約
500Oe、θFは約1400deg/cm、θF/Tは約
0.04deg/℃、Tcompは−40℃以下であった。[0390] Consequently, for all samples, H s is about 500 Oe, theta F is about 1400deg / cm, θ F / T is about 0.04deg / ℃, T comp were -40 ℃ less.
【0391】また、I.L.と熱処理温度との関係を図5
8に示す。FIG. 5 shows the relationship between IL and heat treatment temperature.
FIG.
【0392】図58から、熱処理温度が950〜114
0℃の範囲で、熱処理によるI.L.の低減効果が認めら
れる。As shown in FIG. 58, the heat treatment temperature was 950 to 114.
Within the range of 0 ° C., the effect of reducing the IL by the heat treatment is recognized.
【0393】従って、950〜1140℃の範囲での熱
処理が有用といえる。Therefore, it can be said that a heat treatment in the range of 950 to 1140 ° C. is useful.
【0394】(実施例59)実施例56と同様にして、
NGG基板上に、主成分比が、Gd2.0Yb0.1Bi0.9
Fe4.7Al0.2Ga0.1O12で、B2O3を約3.5wt
%、PtO2を約3.5wt%含有するGdBiガーネッ
ト厚膜を厚さ約600μmに育成した。(Example 59) As in Example 56,
On the NGG substrate, the main component ratio is Gd 2.0 Yb 0.1 Bi 0.9
In Fe 4.7 Al 0.2 Ga 0.1 O 12 , B 2 O 3 about 3.5wt
%, And about 3.5 wt% of PtO 2 were grown to a thickness of about 600 μm.
【0395】次に、この試料を1050℃の温度で、雰
囲気の酸素濃度を0,10,20,40,60,80,
100%とし、20時間保持する熱処理をした後、試料
を作製し、測定した。Next, this sample was heated at a temperature of 1050 ° C. and the oxygen concentration of the atmosphere was adjusted to 0, 10, 20, 40, 60, 80,
After heat treatment at 100% and holding for 20 hours, a sample was prepared and measured.
【0396】その結果、全ての試料について、Hsは約
400Oe、θFは約900deg/cm、θF/Tは約
0.07deg/℃、Tcompは−40℃以下であった。[0396] Consequently, for all samples, H s is about 400 Oe, theta F is about 900deg / cm, θ F / T is about 0.07deg / ℃, T comp were -40 ℃ less.
【0397】また、I.L.と熱処理温度との関係を図5
9に示す。FIG. 5 shows the relationship between IL and the heat treatment temperature.
It is shown in FIG.
【0398】図59から、熱処理雰囲気の酸素濃度が1
0〜100%の範囲で熱処理によるI.L.の低減効果が
認められる。From FIG. 59, it can be seen that the oxygen concentration in the heat treatment atmosphere is 1
In the range of 0 to 100%, the effect of reducing IL by heat treatment is recognized.
【0399】従って、10〜100%の範囲の熱処理雰
囲気の酸素濃度が有用といえる。Therefore, it can be said that the oxygen concentration of the heat treatment atmosphere in the range of 10 to 100% is useful.
【0400】[0400]
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、TbBi系ガーネットが本質的に持っている波長約
1.6μm以上での吸収を忌避するものであり、GdB
i系ガ ーネットのθfの温度変化率の改善したビスマス
置換型ガーネット厚膜材料及びその製造方法を提供する
ことができる。As described above, according to the present invention, the absorption at a wavelength of about 1.6 μm or more inherently possessed by TbBi-based garnets is avoided.
i system improved bismuth-substituted garnet thick film material of the temperature change rate of the garnet in the theta f and a manufacturing method thereof can be provided.
【0401】また、本発明によれば、波長の中でも、約
1.5μmを越える波長帯域で使用できるファラデー回
転素子を提供することができる。Further, according to the present invention, it is possible to provide a Faraday rotator usable in a wavelength band exceeding about 1.5 μm among wavelengths.
【0402】また、本発明によれば、前記ファラデー回
転素子からなることを特徴とする光アイソレ−タを提供
することができる。Further, according to the present invention, it is possible to provide an optical isolator characterized by comprising the Faraday rotator.
【図1】実施例1において、LPE法によって育成した
GdYbBi系ガーネット単結晶厚膜およびTbBi系
ガーネット単結晶厚膜の透過率の波長依存性を示す図。
図中、実線はGdYbBi系ガーネット厚膜、破線はT
bBi系ガーネット厚膜に対する特性を示す。FIG. 1 is a diagram showing the wavelength dependence of the transmittance of a GdYbBi-based garnet single-crystal thick film and a TbBi-based garnet single-crystal thick film grown by the LPE method in Example 1.
In the figure, the solid line is a GdYbBi-based garnet thick film, and the broken line is T
The characteristics for a bBi-based garnet thick film are shown.
【図2】実施例2におけるGdYbBi系ガーネット厚
膜材料についての各測定結果を示す図。図2(a)は飽
和磁化4πMS の測定結果を、また、図2(b)はファ
ラデー回転角の温度係数θf/Tの値を、それぞれ示す
図。FIG. 2 is a diagram showing measurement results of a GdYbBi-based garnet thick film material in Example 2. The measurement results of FIG. 2 (a) saturation magnetization 4PaiM S, also the values of FIG. 2 (b) the temperature coefficient of the Faraday rotation angle theta f / T, shows respectively.
【図3】実施例3におけるGdYbBi系ガーネット厚
膜材料についての各測定結果を示す図。図3(a)はフ
ァラデー回転能の測定結果を、また、図3(b)は挿入
損失を、それぞれ示す図。FIG. 3 is a diagram showing measurement results of a GdYbBi-based garnet thick film material in Example 3. FIG. 3A is a diagram showing a measurement result of the Faraday rotation ability, and FIG. 3B is a diagram showing an insertion loss.
【図4】実施例4におけるGdYbBi系ガーネット厚
膜材料についての各測定結果を示す図。図4(a)はフ
ァラデー回転角の温度係数θf/Tの測定結果を、また、
図4(b)は飽和磁化を、それぞれ示す図。FIG. 4 is a diagram showing measurement results of a GdYbBi-based garnet thick film material in Example 4. FIG. 4A shows the measurement results of the temperature coefficient θ f / T of the Faraday rotation angle,
FIG. 4B is a diagram illustrating the saturation magnetization.
【図5】実施例5におけるGdYbBi系ガーネット厚
膜材料についての挿入損失を示す図。FIG. 5 is a diagram showing insertion loss of a GdYbBi-based garnet thick film material in Example 5.
【図6】実施例6におけるGdYbBi系ガーネット厚
膜材料の挿入損失を示す図。FIG. 6 is a diagram showing insertion loss of a GdYbBi-based garnet thick film material in Example 6.
【図7】実施例7におけるガーネット厚膜についての光
の波長と透過率の関係を示す図。図中、実線はGdYb
Bi系ガーネット厚膜、破線はTbBi系ガーネット厚
膜に対する特性を示す。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the wavelength of light and the transmittance of a garnet thick film in Example 7. In the figure, the solid line is GdYb
The Bi-based garnet thick film and the broken line show the characteristics with respect to the TbBi-based garnet thick film.
【図8】実施例8におけるGdYbBi系ガーネット厚
膜についてのPbOの含有量と挿入損失(I.L.)との
関係を示す図。FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the PbO content and the insertion loss (IL) for a GdYbBi-based garnet thick film in Example 8.
【図9】実施例9におけるGdYbBi系ガーネット厚
膜についての熱処理温度と挿入損失(I.L.)との関係
を示す図。FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the heat treatment temperature and the insertion loss (IL) for a GdYbBi-based garnet thick film in Example 9.
【図10】実施例10におけるGdYbBi系ガーネッ
ト厚膜についての熱処理雰囲気の酸素濃度と挿入損失
(I.L.)との関係を示す図。FIG. 10 is a view showing the relationship between the oxygen concentration in a heat treatment atmosphere and the insertion loss (IL) for a GdYbBi-based garnet thick film in Example 10.
【図11】実施例11におけるガーネット厚膜について
の光の波長と透過率の関係を示す図。図中、実線はGd
YbBi系ガーネット厚膜、破線はTbBi系ガーネッ
ト厚膜に対する特性を示す。FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the wavelength of light and the transmittance of a garnet thick film in Example 11. In the figure, the solid line is Gd
The YbBi-based garnet thick film and the broken line indicate the characteristics with respect to the TbBi-based garnet thick film.
【図12】実施例12におけるGdYbBi系ガーネッ
ト厚膜についてのB2O3の含有量と挿入損失(I.L.)
との関係を示す図。FIG. 12 shows B 2 O 3 content and insertion loss (IL) of a GdYbBi-based garnet thick film in Example 12.
FIG.
【図13】実施例13におけるGdYbBi系ガーネッ
ト厚膜についての熱処理温度と挿入損失(I.L.)との
関係を示す図。FIG. 13 is a view showing the relationship between the heat treatment temperature and the insertion loss (IL) for a GdYbBi-based garnet thick film in Example 13.
【図14】実施例14におけるGdYbBi系ガーネッ
ト厚膜についての熱処理雰囲気の酸素濃度と挿入損失
(I.L.)との関係を示す図。FIG. 14 is a graph showing the relationship between the oxygen concentration in a heat treatment atmosphere and the insertion loss (IL) for a GdYbBi-based garnet thick film in Example 14.
【図15】実施例15におけるLPE法によって育成し
たGdYbBi系ガーネット単結晶厚膜およびTbBi
系ガーネット単結晶厚膜についての透過率の波長依存性
を示す図。図中、実線はGdYbBi系ガーネット厚
膜、破線はTbBi系ガーネット厚膜に対する特性を示
す。FIG. 15 shows a GdYbBi-based garnet single crystal thick film and TbBi grown by the LPE method in Example 15.
FIG. 3 is a graph showing the wavelength dependence of the transmittance of a system garnet single crystal thick film. In the figure, the solid line shows the characteristics for the GdYbBi-based garnet thick film, and the broken line shows the characteristics for the TbBi-based garnet thick film.
【図16】実施例16におけるGdYbBi系ガーネッ
ト厚膜についてのPtO2含有量と I.L.との関係を示
す図。FIG. 16 is a view showing the relationship between the PtO 2 content and the IL for a GdYbBi-based garnet thick film in Example 16.
【図17】実施例17におけるGdYbBi系ガーネッ
ト厚膜についての熱処理温度とI. L.との関係を示す
図。FIG. 17 is a diagram showing a relationship between a heat treatment temperature and IL for a GdYbBi-based garnet thick film in Example 17.
【図18】実施例18におけるGdYbBi系ガーネッ
ト厚膜についての熱処理雰囲気の酸素濃度とI.L.との
関係を示す図。FIG. 18 is a graph showing the relationship between the oxygen concentration in a heat treatment atmosphere and IL for a GdYbBi-based garnet thick film in Example 18.
【図19】実施例19におけるガーネット厚膜について
の光の波長と透過率の関係を示す図。図中、実線はGd
Bi系ガーネット厚膜、破線はTbBi系ガーネット厚
膜に対する特性を示す。FIG. 19 is a graph showing the relationship between light wavelength and transmittance for a garnet thick film in Example 19. In the figure, the solid line is Gd
The Bi-based garnet thick film and the broken line show the characteristics with respect to the TbBi-based garnet thick film.
【図20】実施例20におけるGdBi系ガーネット厚
膜についてのYb組成値と飽和磁界Hs及び挿入損失
(I.L.)の関係を示す図。FIG. 20 shows the relationship between the Yb composition value and the saturation magnetic field H s and the insertion loss for GdBi garnet thick film in Example 20 (I.L.).
【図21】実施例21におけるGdBi系ガーネット厚
膜についてのBi組成値とファラデー回転能θF及び挿
入損失(I.L.)の関係を示す図。FIG. 21 is a diagram showing a relationship between a Bi composition value, a Faraday rotation ability θ F and an insertion loss (IL) of a GdBi-based garnet thick film in Example 21.
【図22】実施例22におけるGdBi系ガーネット厚
膜についてのAl組成値と飽和磁界Hs及び挿入損失
(I.L.)の関係を示す図。FIG. 22 shows the relationship between the Al composition value and the saturation magnetic field H s and the insertion loss for GdBi garnet thick film in Example 22 (I.L.).
【図23】実施例23におけるGdBi系ガーネット厚
膜についての熱処理温度と挿入損失(I.L.)の関係を
示す図。FIG. 23 is a graph showing the relationship between the heat treatment temperature and the insertion loss (IL) for a GdBi-based garnet thick film in Example 23.
【図24】実施例24におけるGdBi系ガーネット厚
膜についての熱処理雰囲気の酸素濃度と挿入損失(I.
L.)の関係を示す図。FIG. 24 is a graph showing the relationship between the oxygen concentration and the insertion loss in the heat treatment atmosphere for a GdBi-based garnet thick film in Example 24 (I.
L.).
【図25】実施例25におけるGdBi系ガーネット厚
膜についてのB2O3の含有量と挿入損失(I.L.)との
関係を示す図。FIG. 25 is a graph showing the relationship between the B 2 O 3 content and the insertion loss (IL) for a GdBi-based garnet thick film in Example 25.
【図26】実施例26におけるdBi系ガーネット厚膜
についてのPbOの含有量と挿入損失(I.L.)との関
係を示す図。FIG. 26 is a graph showing the relationship between the PbO content and the insertion loss (IL) for a dBi-based garnet thick film in Example 26.
【図27】実施例27におけるGdBi系ガーネット厚
膜についての熱処理温度と挿入損失(I.L.)との関係
を示す図。FIG. 27 is a graph showing the relationship between the heat treatment temperature and the insertion loss (IL) for a GdBi-based garnet thick film in Example 27.
【図28】実施例28におけるGdBi系ガーネット厚
膜についてのの熱処理雰囲気の酸素濃度と挿入損失
(I.L.)との関係を示す図。FIG. 28 is a view showing the relationship between the oxygen concentration in a heat treatment atmosphere and the insertion loss (IL) for a GdBi-based garnet thick film in Example 28.
【図29】実施例29におけるLPE法によって育成し
たGdBi系ガーネット単結晶厚膜およびTbBi系ガ
ーネット単結晶厚膜についての透過率の波長依存性を示
す図。図中、実線はGdBi系ガーネット厚膜、破線は
TbBi系ガーネット厚膜に対する特性を示す。FIG. 29 is a diagram showing the wavelength dependence of the transmittance of a GdBi-based garnet single crystal thick film and a TbBi-based garnet single crystal thick film grown by the LPE method in Example 29. In the figure, the solid line shows the characteristics for the GdBi-based garnet thick film, and the broken line shows the characteristics for the TbBi-based garnet thick film.
【図30】実施例30におけるGdBi系ガーネット厚
膜についてのPtO2含有量と挿入損失(I.L.)との
関係を示す図。FIG. 30 is a view showing the relationship between the PtO 2 content and the insertion loss (IL) for a GdBi-based garnet thick film in Example 30.
【図31】実施例31におけるGdBi系ガーネット厚
膜についての熱処理温度と挿入損失(I.L.)との関係
を示す図。FIG. 31 is a diagram showing the relationship between the heat treatment temperature and the insertion loss (IL) for a GdBi-based garnet thick film in Example 31.
【図32】実施例32におけるGdBi系ガーネット厚
膜についての熱処理雰囲気の酸素濃度と挿入損失(I.
L.)との関係を示す図。FIG. 32 is a graph showing the relationship between the oxygen concentration and the insertion loss of the heat treatment atmosphere for a GdBi-based garnet thick film in Example 32 (I.
L.).
【図33】実施例33におけるガーネット厚膜について
の光の波長と透過率の関係を示す図。図中、実線はGd
Bi系ガーネット厚膜、破線はTbBi系ガーネット厚
膜に対する特性を示す。FIG. 33 is a diagram showing the relationship between the wavelength of light and the transmittance of a garnet thick film in Example 33. In the figure, the solid line is Gd
The Bi-based garnet thick film and the broken line show the characteristics with respect to the TbBi-based garnet thick film.
【図34】実施例34におけるGdBi系ガーネット厚
膜についてのYb組成値と飽和磁界Hs及び挿入損失
(I.L.)の関係を示す図。Figure 34 is a graph showing a relation of Yb composition value and the saturation magnetic field H s and the insertion loss for GdBi garnet thick film in Example 34 (I.L.).
【図35】実施例35におけるGdBi系ガーネット厚
膜についてのBi組成値とファラデー回転能θF及び挿
入損失(I.L.)の関係を示す図。FIG. 35 is a diagram showing a relationship between a Bi composition value, a Faraday rotation ability θ F and an insertion loss (IL) of a GdBi-based garnet thick film in Example 35.
【図36】実施例36におけるGdBi系ガーネット厚
膜についてのGa組成値とファラデー回転の温度変化率
θF/T及び飽和磁界Hsの関係を示す図。FIG. 36 is a diagram showing a relationship between a Ga composition value, a temperature change rate θ F / T of Faraday rotation, and a saturation magnetic field H s for a GdBi-based garnet thick film in Example 36.
【図37】実施例37におけるGdBi系ガーネット厚
膜についての熱処理温度と挿入損失(I.L.)の関係を
示す図。FIG. 37 is a diagram showing a relationship between a heat treatment temperature and an insertion loss (IL) for a GdBi-based garnet thick film in Example 37.
【図38】実施例38におけるGdBi系ガーネット厚
膜について熱処理雰囲気の酸素濃度と挿入損失(I.
L.)の関係を示す図。FIG. 38 shows the oxygen concentration and the insertion loss of the heat treatment atmosphere for the GdBi-based garnet thick film in Example 38 (I.
L.).
【図39】実施例39におけるGdBi系ガーネット厚
膜についてのB2O3の含有量と挿入損失(I.L.)との
関係を示す図。FIG. 39 is a view showing the relationship between the B 2 O 3 content and the insertion loss (IL) for a GdBi-based garnet thick film in Example 39.
【図40】実施例40におけるGdBi系ガーネット厚
膜についてのPbOの含有量と挿入損失(I.L.)との
関係を示す図。FIG. 40 is a graph showing the relationship between the PbO content and the insertion loss (IL) of a GdBi-based garnet thick film in Example 40.
【図41】実施例41におけるGdBi系ガーネット厚
膜についてのPtO2含有量と挿入損失(I.L.)との
関係を示す図。FIG. 41 is a graph showing the relationship between the PtO 2 content and the insertion loss (IL) for a GdBi-based garnet thick film in Example 41.
【図42】実施例42におけるGdBi系ガーネット厚
膜についてのB2O3,PbO,PtO2の含有総量と挿
入損失(I.L.)との関係を示す図。FIG. 42 is a view showing the relationship between the total content of B 2 O 3 , PbO, and PtO 2 and the insertion loss (IL) for a GdBi-based garnet thick film in Example 42.
【図43】実施例43におけるGdBi系ガーネット厚
膜についての熱処理温度と挿入損失(I.L.)との関係
を示す図。FIG. 43 is a view showing the relationship between the heat treatment temperature and the insertion loss (IL) for a GdBi-based garnet thick film in Example 43.
【図44】実施例44におけるGdBi系ガーネット厚
膜についての熱処理雰囲気の酸素濃度と挿入損失(I.
L.)との関係を示す図。FIG. 44 shows the oxygen concentration and the insertion loss of the heat treatment atmosphere for the GdBi-based garnet thick film in Example 44 (I.
L.).
【図45】実施例45におけるガーネット厚膜について
の光の波長と透過率の関係を示す図。図中、実線はGd
Bi系ガーネット厚膜、破線はTbBi系ガーネット厚
膜に対する特性を示す。FIG. 45 is a graph showing the relationship between the wavelength of light and the transmittance of a garnet thick film in Example 45. In the figure, the solid line is Gd
The Bi-based garnet thick film and the broken line show the characteristics with respect to the TbBi-based garnet thick film.
【図46】実施例46におけるGdBi系ガーネット厚
膜についてのAlとGaの組成比と磁化反転温度(T
comp)及び挿入損失(I.L.)との関係を示す図。FIG. 46 shows a composition ratio of Al and Ga and a magnetization reversal temperature (T) of a GdBi-based garnet thick film in Example 46.
comp ) and the insertion loss (IL).
【図47】実施例47におけるGdBi系ガーネット厚
膜についてのYb組成値と飽和磁界Hs及び挿入損失
(I.L.)との関係を示す図。Figure 47 is a graph showing a relation between the Yb composition value and the saturation magnetic field H s and the insertion loss for GdBi garnet thick film of Example 47 (I.L.).
【図48】実施例48におけるGdBi系ガーネット厚
膜についてのBi組成値とファラデー回転能θF及び挿
入損失(I.L.)の関係を示す図。FIG. 48 is a view showing a relationship between a Bi composition value, a Faraday rotation ability θ F and an insertion loss (IL) of a GdBi-based garnet thick film in Example 48.
【図49】実施例49におけるGdBi系ガーネット厚
膜についての(Al,Ga)組成値と飽和磁界Hs及び
挿入損失(I.L.)の関係を示す図。[49] (Al, Ga) for GdBi garnet thick film in Example 49 illustrates the relationship between the composition value and the saturation magnetic field H s and insertion loss (I.L.).
【図50】実施例50におけるGdBi系ガーネット厚
膜についての熱処理温度と挿入損失(I.L.)の関係を
示す図。FIG. 50 is a graph showing the relationship between the heat treatment temperature and the insertion loss (IL) for a GdBi-based garnet thick film in Example 50.
【図51】実施例51におけるGdBi系ガーネット厚
膜についての熱処理雰囲気の酸素濃度と挿入損失(I.
L.)の関係を示す図。FIG. 51 is a graph showing the relationship between the oxygen concentration in the heat treatment atmosphere and the insertion loss (I.
L.).
【図52】実施例52におけるGdBi系ガーネット厚
膜についてのB2O3の含有量と挿入損失(I.L.)との
関係を示す図。FIG. 52 is a graph showing the relationship between the B 2 O 3 content and the insertion loss (IL) of a GdBi-based garnet thick film in Example 52.
【図53】実施例53におけるGdBi系ガーネット厚
膜についてのPbOの含有量と挿入損失(I.L.)との
関係を示す図。FIG. 53 is a graph showing the relationship between the PbO content and the insertion loss (IL) of a GdBi-based garnet thick film in Example 53.
【図54】実施例54におけるGdBi系ガーネット厚
膜についての熱処理温度と挿入損失(I.L.)との関係
を示す図。FIG. 54 is a view showing the relationship between the heat treatment temperature and the insertion loss (IL) for a GdBi-based garnet thick film in Example 54.
【図55】実施例55におけるGdBi系ガーネット厚
膜についての熱処理雰囲気の酸素濃度と挿入損失(I.
L.)との関係を示す図。FIG. 55 shows the oxygen concentration and the insertion loss of the heat treatment atmosphere for the GdBi-based garnet thick film in Example 55 (I.
L.).
【図56】実施例56におけるガーネット厚膜について
の光の波長と透過率の関係を示す図。図中、実線はGd
Bi系ガーネット厚膜、破線はTbBi系ガーネット厚
膜に対する特性を示す。FIG. 56 is a view showing the relationship between the wavelength of light and the transmittance of a garnet thick film in Example 56. In the figure, the solid line is Gd
The Bi-based garnet thick film and the broken line show the characteristics with respect to the TbBi-based garnet thick film.
【図57】実施例57におけるGdBi系ガーネット厚
膜についてのPtO2含有量と挿入損失(I.L.)との
関係を示す図。FIG. 57 is a view showing the relationship between the PtO 2 content and the insertion loss (IL) of a GdBi-based garnet thick film in Example 57.
【図58】実施例58におけるGdBi系ガーネット厚
膜についての熱処理温度と挿入損失(I.L.)との関係
を示す図。FIG. 58 is a view showing the relationship between the heat treatment temperature and the insertion loss (IL) for a GdBi-based garnet thick film in Example 58.
【図59】実施例59におけるGdBi系ガーネット厚
膜についての熱処理雰囲気の酸素濃度と挿入損失(I.
L.)との関係を示す図。FIG. 59 shows the oxygen concentration and insertion loss of the heat treatment atmosphere for a GdBi-based garnet thick film in Example 59 (I.
L.).
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平10−134340 (32)優先日 平成10年4月28日(1998.4.28) (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平10−152213 (32)優先日 平成10年5月14日(1998.5.14) (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平10−165920 (32)優先日 平成10年5月29日(1998.5.29) (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平10−194990 (32)優先日 平成10年6月24日(1998.6.24) (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平10−211923 (32)優先日 平成10年7月10日(1998.7.10) (33)優先権主張国 日本(JP) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. Hei 10-134340 (32) Priority date April 28, 1998 (1998. 4.28) (33) Priority claim country Japan (JP) (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 10-152213 (32) Priority date May 14, 1998 (May 14, 1998) (33) Priority claim country Japan (JP) (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 10-165920 (32) Priority date May 29, 1998 (May 29, 1998) (33) Priority claiming country Japan (JP) (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 10-194990 ( 32) Priority date June 24, 1998 (June 24, 1998) (33) Priority claiming country Japan (JP) (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 10-211923 (32) Priority date 1998 July 10 (July 10, 1998) (33) Countries claiming priority Japan (JP)
Claims (13)
育成された、Gd,Yb,Bi,Fe,Alを主成分と
するガーネット厚膜であって、該ガーネット厚膜の組成
式が、Gd3-x-yYbxBiyFe5-zAlzO12(但し、
0<x≦ 0.45,0.55≦y≦1.55,0<z≦
0.95)であることを特徴とするGdBi系ガーネッ
ト厚膜材料。1. A garnet thick film mainly composed of Gd, Yb, Bi, Fe, and Al grown on a garnet substrate by a liquid phase growth method, and the composition formula of the garnet thick film is Gd. 3-xy Yb x Bi y Fe 5-z Al z O 12 (however,
0 <x ≦ 0.45, 0.55 ≦ y ≦ 1.55, 0 <z ≦
0.95). A GdBi-based garnet thick film material characterized by being 0.95).
育成された、Gd,Yb,Bi,Fe,Gaを主成分と
するガーネット厚膜であって、該ガーネット厚膜の組成
式が、Gd3-x-yYbxBiyFe5-zGazO12(但し、
0<x≦ 0.40,0.55≦y≦1.10,0.15≦
z≦0.60)であることを特徴とするGdBi系ガー
ネット厚膜材料。2. A garnet thick film mainly composed of Gd, Yb, Bi, Fe, and Ga grown on a garnet substrate by a liquid phase growth method, wherein the composition formula of the garnet thick film is Gd. 3-xy Yb x Bi y Fe 5-z Ga z O 12 ( where
0 <x ≦ 0.40, 0.55 ≦ y ≦ 1.10, 0.15 ≦
z ≦ 0.60) A GdBi-based garnet thick film material, wherein z ≦ 0.60).
育成された、Gd,Yb,Bi,Fe,Al,Gaを主
成分とするガーネット厚膜であって、該ガーネット厚膜
の組成式が、Gd3-x-yYbxBiyFe5-z(AlaG
ab)zO12(但し、0<x≦ 0.50,0.85≦y≦
1.60,0.20≦z≦1.00,0.05≦a/(a+
b)≦0.90)であることを特徴とするGdBi系ガー
ネット厚膜材料。3. A garnet thick film mainly composed of Gd, Yb, Bi, Fe, Al, and Ga grown on a garnet substrate by a liquid phase growth method, wherein the composition formula of the garnet thick film is , Gd 3-xy Yb x Bi y Fe 5-z (Al a G
a b ) z O 12 (where 0 <x ≦ 0.50, 0.85 ≦ y ≦
1.60, 0.20 ≦ z ≦ 1.00, 0.05 ≦ a / (a +
b) ≦ 0.90) A GdBi-based garnet thick film material, characterized in that:
Bi系ガーネット厚膜材料中にPbOを0〜4.0wt
%(但し、0を含まず)含有することを特徴とするビス
マス置換型ガーネット厚膜材料。4. The Gd according to claim 1, wherein
0 to 4.0 wt% PbO in Bi-based garnet thick film material
% (But not including 0) of a bismuth-substituted garnet thick film material.
Bi系ガーネット厚膜材料中にB2O3を0〜4.0wt
%(但し、0を含まず)含有することを特徴とするビス
マス置換型ガーネット厚膜材料。5. The Gd according to claim 1, wherein
B 2 O 3 in Bi-based garnet thick film material is 0 to 4.0 wt.
% (But not including 0) of a bismuth-substituted garnet thick film material.
Bi系ガーネット厚膜材料中にPtO2が0〜4.0wt
%(ただし、0を含まず)含有されたことを特徴とする
ビスマス置換型ガーネット厚膜材料。6. Gd according to claim 1, wherein
PtO 2 is 0~4.0wt the Bi garnet thick film material
% (But not including 0) of a bismuth-substituted garnet thick film material.
Bi系ガーネット厚膜材料中にB2O3及びPbOを各々
0〜4. 0wt%(但し、0を含まず)含有することを
特徴とするビスマス置換型ガーネット厚膜材料。7. The Gd according to claim 1, wherein:
B 2 O 3 and each 0-4 of PbO to Bi garnet thick film material. 0 wt% (not inclusive of 0) bismuth-substituted garnet thick film material characterized by containing.
Bi系ガーネット厚膜材料中にB2O3及びPbO及びP
tO2が各々0〜4. 0wt%(但し、0を含まず)の
範囲で、かつ、3種類の合計が0〜9.0wt%(但
し、0を含まず)含有することを特徴とするビスマス置
換型ガーネット厚膜材料。8. Gd according to claim 1, wherein
B 2 O 3 and PbO and P in Bi-based garnet thick film material
The tO 2 is in the range of 0 to 4.0 wt% (however, not including 0), and the total of the three types is 0 to 9.0 wt% (however, not including 0). Bismuth substitution type garnet thick film material.
Bi系ガーネット厚膜材料から実質的になることを特徴
とするファラデー回転素子。9. The Gd according to claim 1, wherein:
A Faraday rotator substantially consisting of a Bi-based garnet thick film material.
らなることを特徴とする光アイソレ−タ。10. An optical isolator comprising the Faraday rotator according to claim 9.
を、ネオジウム・ガリウ ム・ガーネット(NGG)基板
上に育成することを特徴とする請求項1乃至8のいずれ
かに記載のGdBi系ガーネット厚膜材料の製造方法。11. The GdBi-based garnet thick film material according to claim 1, wherein the GdBi-based garnet thick film material is grown on a neodymium gallium garnet (NGG) substrate. Manufacturing method.
を、950〜1140℃の範囲で保持する熱処理を施す
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載のG
dBi系ガーネット厚膜材料の製造方法。12. The G according to claim 1, wherein the GdBi-based garnet thick film material is subjected to a heat treatment for maintaining the thickness in a range of 950 to 1140 ° C.
A method for producing a dBi-based garnet thick film material.
量が10〜100%の範囲であることを特徴とする請求
項12記載のGdBi系ガーネット厚膜材料の製造方
法。13. The method according to claim 12, wherein the oxygen content in the atmosphere in the heat treatment is in the range of 10 to 100%.
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