JP2000241766A - 光アイソレータ、ファラデー回転素子、硬磁性ガーネット厚膜材料およびその製造方法 - Google Patents
光アイソレータ、ファラデー回転素子、硬磁性ガーネット厚膜材料およびその製造方法Info
- Publication number
- JP2000241766A JP2000241766A JP11301229A JP30122999A JP2000241766A JP 2000241766 A JP2000241766 A JP 2000241766A JP 11301229 A JP11301229 A JP 11301229A JP 30122999 A JP30122999 A JP 30122999A JP 2000241766 A JP2000241766 A JP 2000241766A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thick film
- garnet thick
- faraday rotator
- optical isolator
- hard magnetic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型化、軽量化、低価格化を同時に図った光
アイソレータ、そのファラデー回転素子、及び当該回転
素子に用いる硬磁性ガーネット厚膜材料とその製造方法
を提供すること。 【解決手段】 着磁された硬磁性のガーネット厚膜から
なり、光入射面の面積をＳ、厚さをｔとするとき、Ｓ
1/2／ｔ≦３.５の関係を満たすファラデー回転素子を有
する光アイソレータ。また、光入射面が略正方形で、一
辺の長さａ、と厚さｔの比が、ａ／ｔ≦３.５のファラ
デー回転素子を有する光アイソレータ。ファラデー回転
素子には、ＳＧＧＧ結晶を基板とするＬＰＥ法により育
成され、Ｂ 2Ｏ3およびＰｂＯの濃度が３ｗｔ％以下で、
化学式が（ＥｕXＨｏ2-XＢｉ）（Ｆｅ5-yＧａy）Ｏ12、
０.７≦ｘ≦１.１、０.６≦ｙ≦１.２で表される組成を
有する硬磁性ガーネット厚膜材料を用いる。その製造で
は、酸素濃度が１０％以上の雰囲気中、７００〜１１０
０℃の温度範囲で保持する熱処理を施す。
アイソレータ、そのファラデー回転素子、及び当該回転
素子に用いる硬磁性ガーネット厚膜材料とその製造方法
を提供すること。 【解決手段】 着磁された硬磁性のガーネット厚膜から
なり、光入射面の面積をＳ、厚さをｔとするとき、Ｓ
1/2／ｔ≦３.５の関係を満たすファラデー回転素子を有
する光アイソレータ。また、光入射面が略正方形で、一
辺の長さａ、と厚さｔの比が、ａ／ｔ≦３.５のファラ
デー回転素子を有する光アイソレータ。ファラデー回転
素子には、ＳＧＧＧ結晶を基板とするＬＰＥ法により育
成され、Ｂ 2Ｏ3およびＰｂＯの濃度が３ｗｔ％以下で、
化学式が（ＥｕXＨｏ2-XＢｉ）（Ｆｅ5-yＧａy）Ｏ12、
０.７≦ｘ≦１.１、０.６≦ｙ≦１.２で表される組成を
有する硬磁性ガーネット厚膜材料を用いる。その製造で
は、酸素濃度が１０％以上の雰囲気中、７００〜１１０
０℃の温度範囲で保持する熱処理を施す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信機器、光情
報処理機器等に用いられ、光を一方向にのみ透過させ、
逆方向には遮断する光アイソレータ、該光アイソレータ
を構成するファラデー回転素子、及び該ファラデー回転
素子として用いられる硬磁性ガーネット厚膜材料とその
製造方法に関する。
報処理機器等に用いられ、光を一方向にのみ透過させ、
逆方向には遮断する光アイソレータ、該光アイソレータ
を構成するファラデー回転素子、及び該ファラデー回転
素子として用いられる硬磁性ガーネット厚膜材料とその
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光源からの出射光を、光学系を用いて伝
達するとき、光学系中の光学素子の端面で反射した光
は、光源に戻ってくる。例えば、光通信においては、レ
ーザ光源から出射した光は、結合レンズによって収束さ
れ、光ファイバの端面に集められる。大部分の光は、光
ファイバ中に入り、光ファイバの中を伝搬するが、一部
は光ファイバの端面で反射されて、光アイソレータを用
いない場合には、レーザ光源に戻る。レーザ光源に戻っ
た光は、一般に、位相も偏光方向もレーザ光源の出射光
とは異なり、これによってレーザ発振が乱され、出射光
のノイズとなったり、さらにはレーザ発振の停止に至る
場合もある。
達するとき、光学系中の光学素子の端面で反射した光
は、光源に戻ってくる。例えば、光通信においては、レ
ーザ光源から出射した光は、結合レンズによって収束さ
れ、光ファイバの端面に集められる。大部分の光は、光
ファイバ中に入り、光ファイバの中を伝搬するが、一部
は光ファイバの端面で反射されて、光アイソレータを用
いない場合には、レーザ光源に戻る。レーザ光源に戻っ
た光は、一般に、位相も偏光方向もレーザ光源の出射光
とは異なり、これによってレーザ発振が乱され、出射光
のノイズとなったり、さらにはレーザ発振の停止に至る
場合もある。
【０００３】このような戻り光を遮断するために、光ア
イソレータが用いられる。光アイソレータでは、戻り光
の遮断特性（アイソレーション、消光比）が高いこと、
入射光の挿入損失が低いことが要求される。図６は、従
来の光アイソレータの断面図である。図６において、光
アイソレータは、ファラデー回転素子３、２個の偏光素
子１、永久磁石４、ホルダ２、および筐体５から構成さ
れている。これらは、ホルダ２や永久磁石４を介して、
接着剤や半田、レーザ溶接等により、筐体５に固定され
ている。
イソレータが用いられる。光アイソレータでは、戻り光
の遮断特性（アイソレーション、消光比）が高いこと、
入射光の挿入損失が低いことが要求される。図６は、従
来の光アイソレータの断面図である。図６において、光
アイソレータは、ファラデー回転素子３、２個の偏光素
子１、永久磁石４、ホルダ２、および筐体５から構成さ
れている。これらは、ホルダ２や永久磁石４を介して、
接着剤や半田、レーザ溶接等により、筐体５に固定され
ている。
【０００４】図６に示す光アイソレータにおいて、ファ
ラデー回転素子３を構成する磁性材料を、一方向に十分
に磁化する磁界強度を必要とするため、永久磁石４に
は、一定の体積を要する。
ラデー回転素子３を構成する磁性材料を、一方向に十分
に磁化する磁界強度を必要とするため、永久磁石４に
は、一定の体積を要する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】光アイソレータの永久
磁石４は、また、ファラデー回転素子３を内包する構造
をなしているため、光アイソレータの外径は、少なくと
も永久磁石４の肉厚に相当する分だけ、余分に大きくな
ってしまう。近年、光アイソレータにも、他の光部品と
同様に、より一層の小型化、軽量化、低価格化が求めら
れている。高性能な希土類磁石の使用は、小型化のため
には有効であるが、低価格化に対しては課題として残さ
れていた。
磁石４は、また、ファラデー回転素子３を内包する構造
をなしているため、光アイソレータの外径は、少なくと
も永久磁石４の肉厚に相当する分だけ、余分に大きくな
ってしまう。近年、光アイソレータにも、他の光部品と
同様に、より一層の小型化、軽量化、低価格化が求めら
れている。高性能な希土類磁石の使用は、小型化のため
には有効であるが、低価格化に対しては課題として残さ
れていた。
【０００６】本発明の第１の目的は、小型化、軽量化、
低価格化を同時に図った光アイソレータを提供すること
にある。
低価格化を同時に図った光アイソレータを提供すること
にある。
【０００７】本発明の第２の目的は、上記の如き光アイ
ソレータを実現するに好適な、すなわち、磁界印加用の
永久磁石を必要としないファラデー回転素子を提供する
ことにある。
ソレータを実現するに好適な、すなわち、磁界印加用の
永久磁石を必要としないファラデー回転素子を提供する
ことにある。
【０００８】本発明の第３の目的は、上記の如きファラ
デー回転素子に用いる硬磁性ガーネット厚膜材料および
その製造方法を提供することにある。
デー回転素子に用いる硬磁性ガーネット厚膜材料および
その製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、本発明による光アイソレータは、光アイソレー
タを構成するファラデー回転素子が、着磁された硬磁性
のビスマス置換型希土類鉄ガーネット厚膜（以下におい
て、ガーネット厚膜という）からなり、ファラデー回転
素子の光入射面の面積をＳ、厚さをｔとするとき、Ｓ
1/2／ｔ≦３.５の関係を満たすことが特徴である。
るため、本発明による光アイソレータは、光アイソレー
タを構成するファラデー回転素子が、着磁された硬磁性
のビスマス置換型希土類鉄ガーネット厚膜（以下におい
て、ガーネット厚膜という）からなり、ファラデー回転
素子の光入射面の面積をＳ、厚さをｔとするとき、Ｓ
1/2／ｔ≦３.５の関係を満たすことが特徴である。
【００１０】ファラデー回転素子は、液相エピタキシャ
ル成長法（以下、ＬＰＥ法）によって育成され、化学式
が、（ＥｕXＨｏ2-XＢｉ）（Ｆｅ5-yＧａy）Ｏ12、で表
され、組成範囲が、０.７≦ｘ≦１.１、０.６≦ｙ≦１.
２であるようなガーネット厚膜からなり、厚さ方向に磁
気異方性を有している。
ル成長法（以下、ＬＰＥ法）によって育成され、化学式
が、（ＥｕXＨｏ2-XＢｉ）（Ｆｅ5-yＧａy）Ｏ12、で表
され、組成範囲が、０.７≦ｘ≦１.１、０.６≦ｙ≦１.
２であるようなガーネット厚膜からなり、厚さ方向に磁
気異方性を有している。
【００１１】本発明によるファラデー回転素子は、ガー
ネット厚膜に含まれるＢ2Ｏ3または／およびＰｂＯを、
それぞれ３ｗｔ％以下と規定する。
ネット厚膜に含まれるＢ2Ｏ3または／およびＰｂＯを、
それぞれ３ｗｔ％以下と規定する。
【００１２】上記第２の目的を達成するため、本発明に
よる光アイソレータは、光アイソレータを構成するファ
ラデー回転素子が、着磁された硬磁性のビスマス置換型
希土類鉄ガーネット厚膜（以下において、ガーネット厚
膜という）からなり、ファラデー回転素子の光入射面の
形状が略正方形であり、一辺の長さおよび厚さを、それ
ぞれａ、ｔとするとき、ａ／ｔ≦３.５であることが特
徴である。
よる光アイソレータは、光アイソレータを構成するファ
ラデー回転素子が、着磁された硬磁性のビスマス置換型
希土類鉄ガーネット厚膜（以下において、ガーネット厚
膜という）からなり、ファラデー回転素子の光入射面の
形状が略正方形であり、一辺の長さおよび厚さを、それ
ぞれａ、ｔとするとき、ａ／ｔ≦３.５であることが特
徴である。
【００１３】また、本発明による光アイソレータは、光
アイソレータを構成するファラデー回転素子が、着磁さ
れた硬磁性のガーネット厚膜からなり、ファラデー回転
素子の光入射面の形状が略長方形であり、各辺の長さを
ａおよびｂ、厚さをｔとするとき、ａ／ｔ≦３.５、ｂ
／ｔ≦３.５、かつ、ｂ／ａ≦３.０であることが特徴で
ある。
アイソレータを構成するファラデー回転素子が、着磁さ
れた硬磁性のガーネット厚膜からなり、ファラデー回転
素子の光入射面の形状が略長方形であり、各辺の長さを
ａおよびｂ、厚さをｔとするとき、ａ／ｔ≦３.５、ｂ
／ｔ≦３.５、かつ、ｂ／ａ≦３.０であることが特徴で
ある。
【００１４】ファラデー回転素子は、液相エピタキシャ
ル成長法（以下、ＬＰＥ法）によって育成され、化学式
が、（ＥｕXＨｏ2-XＢｉ）（Ｆｅ5-yＧａy）Ｏ12、で表
され、組成範囲が、０.７≦ｘ≦１.１、０.６≦ｙ≦１.
２であるようなガーネット厚膜からなり、厚さ方向に磁
気異方性を有している。本発明において、ファラデー回
転素子は、ガーネット厚膜に含まれるＢ2Ｏ3または／お
よびＰｂＯを、それぞれ３ｗｔ％以下と規定される。
ル成長法（以下、ＬＰＥ法）によって育成され、化学式
が、（ＥｕXＨｏ2-XＢｉ）（Ｆｅ5-yＧａy）Ｏ12、で表
され、組成範囲が、０.７≦ｘ≦１.１、０.６≦ｙ≦１.
２であるようなガーネット厚膜からなり、厚さ方向に磁
気異方性を有している。本発明において、ファラデー回
転素子は、ガーネット厚膜に含まれるＢ2Ｏ3または／お
よびＰｂＯを、それぞれ３ｗｔ％以下と規定される。
【００１５】上記第３の目的を達成するため、本発明に
よる硬磁性ガーネット厚膜材料は、化学式（ＥｕXＨｏ
2-XＢｉ）（Ｆｅ5-yＧａy）Ｏ12、０.７≦ｘ≦１.１、
０.６≦ｙ≦１.２で表される組成を有する。本発明の硬
磁性ガーネット厚膜材料は、ＳＧＧＧ結晶（Ｃａ、Ｍ
ｇ、Ｚｒ置換ＧＧＧ、格子定数１２.４９６オングスト
ローム）を基板とする液相エピタキシャル成長法（以
下、ＬＰＥ法という）により育成され、３ｗｔ％以下の
濃度のＢ 2Ｏ3または／およびＰｂＯが、それぞれ含まれ
る。本発明の硬磁性ガーネット厚膜材料は、酸素濃度が
１０％以上の雰囲気中、７００〜１１００℃の温度範囲
で保持する熱処理によって、光の挿入損失を低く保たれ
る。
よる硬磁性ガーネット厚膜材料は、化学式（ＥｕXＨｏ
2-XＢｉ）（Ｆｅ5-yＧａy）Ｏ12、０.７≦ｘ≦１.１、
０.６≦ｙ≦１.２で表される組成を有する。本発明の硬
磁性ガーネット厚膜材料は、ＳＧＧＧ結晶（Ｃａ、Ｍ
ｇ、Ｚｒ置換ＧＧＧ、格子定数１２.４９６オングスト
ローム）を基板とする液相エピタキシャル成長法（以
下、ＬＰＥ法という）により育成され、３ｗｔ％以下の
濃度のＢ 2Ｏ3または／およびＰｂＯが、それぞれ含まれ
る。本発明の硬磁性ガーネット厚膜材料は、酸素濃度が
１０％以上の雰囲気中、７００〜１１００℃の温度範囲
で保持する熱処理によって、光の挿入損失を低く保たれ
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の第１の実施の形
態について、図面を参照して説明する。本実施の形態に
おいて、ファラデー回転素子を構成する硬磁性ガーネッ
ト厚膜材料は、ＬＰＥ法によって、膜厚方向に磁気異方
性を有するように育成される。硬磁性ガーネット厚膜材
料は、いったん外部磁界を印加して厚さ方向に着磁する
ことにより、磁化を保持するための永久磁石を必要とせ
ず、一方向に良好に磁化されたファラデー回転素子とし
て用いられる。永久磁石なしで構成される光アイソレー
タは、そのまま、小型化、軽量化、および低価格化を実
現する。
態について、図面を参照して説明する。本実施の形態に
おいて、ファラデー回転素子を構成する硬磁性ガーネッ
ト厚膜材料は、ＬＰＥ法によって、膜厚方向に磁気異方
性を有するように育成される。硬磁性ガーネット厚膜材
料は、いったん外部磁界を印加して厚さ方向に着磁する
ことにより、磁化を保持するための永久磁石を必要とせ
ず、一方向に良好に磁化されたファラデー回転素子とし
て用いられる。永久磁石なしで構成される光アイソレー
タは、そのまま、小型化、軽量化、および低価格化を実
現する。
【００１７】本発明における硬磁性のガーネット厚膜
は、化学式が、（ＥｕXＨｏ2-XＢｉ）（Ｆｅ5-yＧａy）
Ｏ12で表され、０.７≦ｘ≦１.１、０.６≦ｙ≦１.２、
の組成を有する。本発明における硬磁性ガーネット厚膜
材料は、結晶育成が容易なことと併せて、高濃度のＢｉ
を主成分とするため、高いファラデー回転能を示し、薄
い膜厚でもファラデー回転素子として必要とするファラ
デー回転角が得られる。硬磁性ガーネット厚膜材料にお
けるＥｕ、Ｈｏ、Ｆｅ、Ｇａの組成は、磁化の大きさに
影響し、磁化が大きくなると逆向きの磁化をもつ磁区
（以下、逆磁区という）が発生して光アイソレータの特
性（アイソレーション、消光比、挿入損失）が劣化す
る。このため、硬磁性ガーネット厚膜材料は、（ＥｕX
Ｈｏ2-XＢｉ）（Ｆｅ5-yＧａy）Ｏ12において、ｘ＝０.
７〜１.１、ｙ＝０.６〜１.２で表される範囲の組成で
あることが望ましい。
は、化学式が、（ＥｕXＨｏ2-XＢｉ）（Ｆｅ5-yＧａy）
Ｏ12で表され、０.７≦ｘ≦１.１、０.６≦ｙ≦１.２、
の組成を有する。本発明における硬磁性ガーネット厚膜
材料は、結晶育成が容易なことと併せて、高濃度のＢｉ
を主成分とするため、高いファラデー回転能を示し、薄
い膜厚でもファラデー回転素子として必要とするファラ
デー回転角が得られる。硬磁性ガーネット厚膜材料にお
けるＥｕ、Ｈｏ、Ｆｅ、Ｇａの組成は、磁化の大きさに
影響し、磁化が大きくなると逆向きの磁化をもつ磁区
（以下、逆磁区という）が発生して光アイソレータの特
性（アイソレーション、消光比、挿入損失）が劣化す
る。このため、硬磁性ガーネット厚膜材料は、（ＥｕX
Ｈｏ2-XＢｉ）（Ｆｅ5-yＧａy）Ｏ12において、ｘ＝０.
７〜１.１、ｙ＝０.６〜１.２で表される範囲の組成で
あることが望ましい。
【００１８】硬磁性ガーネット厚膜材料は、以下に述べ
るように、ＬＰＥ法によって育成される。まず、白金る
つぼの中で、フラックス成分としての酸化鉛（ＰｂＯ）
および酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）、酸化ビスマス（Ｂｉ
2Ｏ3）等、硬磁性ガーネット厚膜材料成分として高純度
の酸化ユーロピウム（Ｅｕ2Ｏ3）、酸化ホルミウム（Ｈ
ｏ 2Ｏ3）、酸化第２鉄（α−Ｆｅ2Ｏ3）、酸化ガリウム
（Ｇａ2Ｏ3）等を、約９００〜１１００℃の温度で溶解
して溶液を作製した後、降温し過冷却状態（過飽和溶液
状態）とする。その溶液に浸漬し、一定時間回転させた
基板上に、硬磁性ガーネット厚膜材料を育成する。フラ
ックス成分としてのＢｉ2Ｏ3は、硬磁性ガーネット厚膜
材料の主成分にもなっている。硬磁性ガーネット厚膜材
料は、ＰｂＯ−Ｂｉ2Ｏ3−Ｂ2Ｏ3系をフラックスとして
育成されるため、多くの場合、ある程度のＢ2Ｏ3および
ＰｂＯを含有させることができる。硬磁性ガーネット厚
膜材料中の高濃度のＢ2Ｏ3、ＰｂＯの存在は、光の挿入
損失を高める。しかし、適切な濃度で含まれるＢ2Ｏ3、
ＰｂＯは、それぞれ、結晶格子の歪みの緩和や、イオン
バランスの改善に寄与すると考えられる。本発明におい
て、硬磁性ガーネット厚膜材料に含有されるＢ2Ｏ3また
は／およびＰｂＯは、それぞれ３ｗｔ％以下とされる。
逆磁区の発生は、硬磁性ガーネット厚膜材料の形状に依
存して変化する磁化量と静磁エネルギーによって強く影
響を受ける。さらに、硬磁性ガーネット厚膜材料は、基
板となるＳＧＧＧ結晶よりも２０％程度大きい熱膨張率
をもつ。基板結晶を削除しても、硬磁性ガーネット厚膜
材料には、応力が残存する。このため、温度サイクル
（通常の当該部品では−４０℃〜＋８０℃の温度範囲）
により、硬磁性ガーネット厚膜材料には、応力の変化の
ほか、磁化量および磁壁エネルギーの変化が重畳し、逆
磁区が発生し易い原因は残る。
るように、ＬＰＥ法によって育成される。まず、白金る
つぼの中で、フラックス成分としての酸化鉛（ＰｂＯ）
および酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）、酸化ビスマス（Ｂｉ
2Ｏ3）等、硬磁性ガーネット厚膜材料成分として高純度
の酸化ユーロピウム（Ｅｕ2Ｏ3）、酸化ホルミウム（Ｈ
ｏ 2Ｏ3）、酸化第２鉄（α−Ｆｅ2Ｏ3）、酸化ガリウム
（Ｇａ2Ｏ3）等を、約９００〜１１００℃の温度で溶解
して溶液を作製した後、降温し過冷却状態（過飽和溶液
状態）とする。その溶液に浸漬し、一定時間回転させた
基板上に、硬磁性ガーネット厚膜材料を育成する。フラ
ックス成分としてのＢｉ2Ｏ3は、硬磁性ガーネット厚膜
材料の主成分にもなっている。硬磁性ガーネット厚膜材
料は、ＰｂＯ−Ｂｉ2Ｏ3−Ｂ2Ｏ3系をフラックスとして
育成されるため、多くの場合、ある程度のＢ2Ｏ3および
ＰｂＯを含有させることができる。硬磁性ガーネット厚
膜材料中の高濃度のＢ2Ｏ3、ＰｂＯの存在は、光の挿入
損失を高める。しかし、適切な濃度で含まれるＢ2Ｏ3、
ＰｂＯは、それぞれ、結晶格子の歪みの緩和や、イオン
バランスの改善に寄与すると考えられる。本発明におい
て、硬磁性ガーネット厚膜材料に含有されるＢ2Ｏ3また
は／およびＰｂＯは、それぞれ３ｗｔ％以下とされる。
逆磁区の発生は、硬磁性ガーネット厚膜材料の形状に依
存して変化する磁化量と静磁エネルギーによって強く影
響を受ける。さらに、硬磁性ガーネット厚膜材料は、基
板となるＳＧＧＧ結晶よりも２０％程度大きい熱膨張率
をもつ。基板結晶を削除しても、硬磁性ガーネット厚膜
材料には、応力が残存する。このため、温度サイクル
（通常の当該部品では−４０℃〜＋８０℃の温度範囲）
により、硬磁性ガーネット厚膜材料には、応力の変化の
ほか、磁化量および磁壁エネルギーの変化が重畳し、逆
磁区が発生し易い原因は残る。
【００１９】本実施形態は、これらの光アイソレータ特
性劣化の原因となる逆磁区発生を防止するために、硬磁
性のガーネット厚膜の形状を規定する。すなわち、平板
状のファラデー回転素子の光入射面の面積をＳ、厚さを
ｔとするとき、Ｓ1/2／ｔ≦３.５の関係を満たすように
する。その結果、温度変化により誘発される逆磁区の発
生を抑制することができ、温度サイクルによる光アイソ
レータの特性劣化の発生を著しく低減することができ
る。
性劣化の原因となる逆磁区発生を防止するために、硬磁
性のガーネット厚膜の形状を規定する。すなわち、平板
状のファラデー回転素子の光入射面の面積をＳ、厚さを
ｔとするとき、Ｓ1/2／ｔ≦３.５の関係を満たすように
する。その結果、温度変化により誘発される逆磁区の発
生を抑制することができ、温度サイクルによる光アイソ
レータの特性劣化の発生を著しく低減することができ
る。
【００２０】尚、特開平９−１８５０２７号公報（対応
米国特許、Ｕ.Ｓ.Ｐ.５６０８５７０）には、硬磁性ガ
ーネット厚膜材料について、磁界を取り去っても所定の
磁化を保持する、いわゆるラッチング挙動に関して記述
されている。しかし、この文献には、光アイソレータ特
性の劣化とファラデー回転素子の形状に関連する記述は
なく、あるいは、示唆もされていない。
米国特許、Ｕ.Ｓ.Ｐ.５６０８５７０）には、硬磁性ガ
ーネット厚膜材料について、磁界を取り去っても所定の
磁化を保持する、いわゆるラッチング挙動に関して記述
されている。しかし、この文献には、光アイソレータ特
性の劣化とファラデー回転素子の形状に関連する記述は
なく、あるいは、示唆もされていない。
【００２１】
【実施例１】本実施の形態の詳細を、以下に実施例１を
もって説明する。ＬＰＥ法によって、ＰｂＯ−Ｂｉ2Ｏ3
−Ｂ2Ｏ3系をフラックスとし、ＳＧＧＧ結晶基板（Ｃ
ａ、Ｍｇ、Ｚｒ置換ＧＧＧ、格子定数１２.４９６オン
グストローム）上に、ガーネット厚膜を育成した。ガー
ネット厚膜の厚さは約６００μｍで、組成は、（Ｅｕ0.
9Ｈｏ1.1Ｂ1.0）（Ｆｅ4.2Ｇａ0.8）Ｏ12で表され、Ｂ2
Ｏ3が約１ｗｔ％、ＰｂＯが約２ｗｔ％含有されてい
た。ガーネット厚膜の組成、Ｂ2Ｏ3、および、ＰｂＯの
含有濃度は、別途、ＥＰＭＡ分析および原子吸光分析に
よって求めた。
もって説明する。ＬＰＥ法によって、ＰｂＯ−Ｂｉ2Ｏ3
−Ｂ2Ｏ3系をフラックスとし、ＳＧＧＧ結晶基板（Ｃ
ａ、Ｍｇ、Ｚｒ置換ＧＧＧ、格子定数１２.４９６オン
グストローム）上に、ガーネット厚膜を育成した。ガー
ネット厚膜の厚さは約６００μｍで、組成は、（Ｅｕ0.
9Ｈｏ1.1Ｂ1.0）（Ｆｅ4.2Ｇａ0.8）Ｏ12で表され、Ｂ2
Ｏ3が約１ｗｔ％、ＰｂＯが約２ｗｔ％含有されてい
た。ガーネット厚膜の組成、Ｂ2Ｏ3、および、ＰｂＯの
含有濃度は、別途、ＥＰＭＡ分析および原子吸光分析に
よって求めた。
【００２２】ガーネット厚膜の挿入損失は、含有される
Ｂ2Ｏ3、ＰｂＯの濃度に依存する。Ｂ2Ｏ3、ＰｂＯの含
有濃度が３ｗｔ％以下であるとき、ガーネット厚膜の挿
入損失は低く保たれる。なお、３ｗｔ％を超えると、ガ
ーネット厚膜の結晶格子に歪みが増大し、挿入損失が増
える。
Ｂ2Ｏ3、ＰｂＯの濃度に依存する。Ｂ2Ｏ3、ＰｂＯの含
有濃度が３ｗｔ％以下であるとき、ガーネット厚膜の挿
入損失は低く保たれる。なお、３ｗｔ％を超えると、ガ
ーネット厚膜の結晶格子に歪みが増大し、挿入損失が増
える。
【００２３】本発明のファラデー回転素子を構成するガ
ーネット厚膜の磁気特性は、振動型磁力計による測定に
よれば、飽和磁化（４πＭｓ）および残留磁化（Ｂｒ）
が約１２０Ｇ、保磁力（ｉＨｃ）が約４００Ｏｅであっ
た。ガーネット厚膜は、膜厚方向に磁気異方性を有する
角形性の良好な磁化曲線を有し、硬磁性の材料となって
いる。
ーネット厚膜の磁気特性は、振動型磁力計による測定に
よれば、飽和磁化（４πＭｓ）および残留磁化（Ｂｒ）
が約１２０Ｇ、保磁力（ｉＨｃ）が約４００Ｏｅであっ
た。ガーネット厚膜は、膜厚方向に磁気異方性を有する
角形性の良好な磁化曲線を有し、硬磁性の材料となって
いる。
【００２４】基板を除去し、厚さ約５００μｍに研磨
し、ガーネット厚膜のファラデー回転角が波長１.５５
μｍで約４５ｄｅｇとなるように調整した。つぎに、２
枚のガラス偏光子（商品名ポーラコア）の偏光面が、互
いに４５ｄｅｇとなすように調整し、これらの間にファ
ラデー回転素子を配置し、ガーネット厚膜をファラデー
回転素子とする光アイソレータを作製した。
し、ガーネット厚膜のファラデー回転角が波長１.５５
μｍで約４５ｄｅｇとなるように調整した。つぎに、２
枚のガラス偏光子（商品名ポーラコア）の偏光面が、互
いに４５ｄｅｇとなすように調整し、これらの間にファ
ラデー回転素子を配置し、ガーネット厚膜をファラデー
回転素子とする光アイソレータを作製した。
【００２５】電磁石を使用して、光アイソレータに約１
０ｋＯｅの磁界を印加して、ガーネット厚膜を磁化し
た。これによって、磁界印加用の磁石を配置せずに、波
長１.５５μｍ用の光アイソレータが得られた。この光
アイソレータの特性は、アイソレーションが４０ｄＢ以
上、挿入損失が０.３ｄＢ以下、消光比が４０ｄＢ以上
であった。光アイソレータの作製にあたっては、種々の
形状のガーネット厚膜、それぞれ１００ヶを使用した。
作製した各光アイソレータには、−４０〜＋８０℃間を
各１時間で冷却と加熱を行い、これを１０回繰り返す温
度サイクルを与え、特性劣化発生率について調べた。こ
こで、光アイソレータ特性劣化とは、アイソレーション
が４０ｄＢ以下、挿入損失が０.３ｄＢ以上、消光比が
４０ｄＢ以下のいずれかの範囲になった状態をいう。
０ｋＯｅの磁界を印加して、ガーネット厚膜を磁化し
た。これによって、磁界印加用の磁石を配置せずに、波
長１.５５μｍ用の光アイソレータが得られた。この光
アイソレータの特性は、アイソレーションが４０ｄＢ以
上、挿入損失が０.３ｄＢ以下、消光比が４０ｄＢ以上
であった。光アイソレータの作製にあたっては、種々の
形状のガーネット厚膜、それぞれ１００ヶを使用した。
作製した各光アイソレータには、−４０〜＋８０℃間を
各１時間で冷却と加熱を行い、これを１０回繰り返す温
度サイクルを与え、特性劣化発生率について調べた。こ
こで、光アイソレータ特性劣化とは、アイソレーション
が４０ｄＢ以下、挿入損失が０.３ｄＢ以上、消光比が
４０ｄＢ以下のいずれかの範囲になった状態をいう。
【００２６】三角形、四角形、六角形、八角形、長円
形、円形等、あるいはこれらに近似した様々の形状に加
工したガーネット厚膜からなるファラデー回転素子を用
いて、光アイソレータを作製した。図１は、本実施例に
もとづいて作製した光アイソレータの、温度サイクルに
よる光アイソレータ特性劣化発生率と（Ｓ）1/2／ｔの
関係を示す図である。ここで、Ｓはファラデー回転素子
の面積、ｔは厚さ（約５００μｍ）である。光アイソレ
ータ特性劣化発生率は、（Ｓ）1/2／ｔの値が３.５以下
の領域では、極めて低く保たれているが、（Ｓ）1/2／
ｔの値が３.５を超えると、著しく増加している。この
ことは、（Ｓ）1/2／ｔの値が３.５以下の領域で有用で
あることを意味する。なお、（Ｓ）1/2／ｔの最小値
は、ファラデー回転素子の大きさや、端部の加工精度等
にも依存し、通常０.１程度と推定される。
形、円形等、あるいはこれらに近似した様々の形状に加
工したガーネット厚膜からなるファラデー回転素子を用
いて、光アイソレータを作製した。図１は、本実施例に
もとづいて作製した光アイソレータの、温度サイクルに
よる光アイソレータ特性劣化発生率と（Ｓ）1/2／ｔの
関係を示す図である。ここで、Ｓはファラデー回転素子
の面積、ｔは厚さ（約５００μｍ）である。光アイソレ
ータ特性劣化発生率は、（Ｓ）1/2／ｔの値が３.５以下
の領域では、極めて低く保たれているが、（Ｓ）1/2／
ｔの値が３.５を超えると、著しく増加している。この
ことは、（Ｓ）1/2／ｔの値が３.５以下の領域で有用で
あることを意味する。なお、（Ｓ）1/2／ｔの最小値
は、ファラデー回転素子の大きさや、端部の加工精度等
にも依存し、通常０.１程度と推定される。
【００２７】次に、本発明の第２の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。本実施形態におけるＥｕ
−Ｈｏ−Ｂｉ系のガーネット厚膜は、厚さ方向に磁気異
方性を有する硬磁性を示す。ガーネット厚膜の組成、育
成方法等は、上述した第１の実施形態のものと同様であ
る。
て、図面を参照して説明する。本実施形態におけるＥｕ
−Ｈｏ−Ｂｉ系のガーネット厚膜は、厚さ方向に磁気異
方性を有する硬磁性を示す。ガーネット厚膜の組成、育
成方法等は、上述した第１の実施形態のものと同様であ
る。
【００２８】本実施形態では、上述したアイソレータの
特性劣化の原因となる逆磁区発生を防止するために、硬
磁性のガーネット厚膜の形状を規定する。すなわち、フ
ァラデー回転素子の光入射面の状を略正方形とし、一辺
の長さａおよび厚さｔの関係において、これらの比ａ／
ｔを、３.５以下の形状とする。ファラデー回転素子の
光入射面が略長方形の場合は、各辺の長さをａおよびｂ
とするとき、ａおよびｂの比、ｂ／ａが３.０以下の形
状とする。ｂ／ａ≦３.０にすることより、温度サイク
ルによるアイソレータの特性劣化の発生率を著しく低減
することができる。
特性劣化の原因となる逆磁区発生を防止するために、硬
磁性のガーネット厚膜の形状を規定する。すなわち、フ
ァラデー回転素子の光入射面の状を略正方形とし、一辺
の長さａおよび厚さｔの関係において、これらの比ａ／
ｔを、３.５以下の形状とする。ファラデー回転素子の
光入射面が略長方形の場合は、各辺の長さをａおよびｂ
とするとき、ａおよびｂの比、ｂ／ａが３.０以下の形
状とする。ｂ／ａ≦３.０にすることより、温度サイク
ルによるアイソレータの特性劣化の発生率を著しく低減
することができる。
【００２９】
【実施例２】本実施の形態の詳細を、以下に実施例２を
もって説明する。 （実施例2）ＬＰＥ法によって、ＰｂＯ−Ｂｉ2Ｏ3−Ｂ2
Ｏ3系をフラックスとし、ＳＧＧＧ結晶基板（Ｃａ、Ｍ
ｇ、Ｚｒ置換ＧＧＧ、格子定数１２.４９６オングスト
ローム）上に、ガーネット厚膜を育成した。ガーネット
厚膜の厚さは約６００μｍで、組成は、（Ｅｕ0.9Ｈｏ
1.1Ｂ1.0）（Ｆｅ4.2Ｇａ0.8）Ｏ12で表され、Ｂ2Ｏ3が
約１ｗｔ％、ＰｂＯが約１ｗｔ％含有されていた。ガー
ネット厚膜の組成、Ｂ 2Ｏ3、および、ＰｂＯの含有濃度
は、別途、ＥＰＭＡ分析および原子吸光分析によって求
めた。
もって説明する。 （実施例2）ＬＰＥ法によって、ＰｂＯ−Ｂｉ2Ｏ3−Ｂ2
Ｏ3系をフラックスとし、ＳＧＧＧ結晶基板（Ｃａ、Ｍ
ｇ、Ｚｒ置換ＧＧＧ、格子定数１２.４９６オングスト
ローム）上に、ガーネット厚膜を育成した。ガーネット
厚膜の厚さは約６００μｍで、組成は、（Ｅｕ0.9Ｈｏ
1.1Ｂ1.0）（Ｆｅ4.2Ｇａ0.8）Ｏ12で表され、Ｂ2Ｏ3が
約１ｗｔ％、ＰｂＯが約１ｗｔ％含有されていた。ガー
ネット厚膜の組成、Ｂ 2Ｏ3、および、ＰｂＯの含有濃度
は、別途、ＥＰＭＡ分析および原子吸光分析によって求
めた。
【００３０】ガーネット厚膜に入射された光の挿入損失
は、含有されるＢ2Ｏ3、ＰｂＯの濃度に依存する。Ｂ2
Ｏ3、ＰｂＯの含有濃度が３ｗｔ％以下であるとき、ガ
ーネット厚膜の挿入損失は低く保たれる。なお、３ｗｔ
％を超えると、ガーネット厚膜の結晶格子に歪みが増大
するとともに、挿入損失が増える。
は、含有されるＢ2Ｏ3、ＰｂＯの濃度に依存する。Ｂ2
Ｏ3、ＰｂＯの含有濃度が３ｗｔ％以下であるとき、ガ
ーネット厚膜の挿入損失は低く保たれる。なお、３ｗｔ
％を超えると、ガーネット厚膜の結晶格子に歪みが増大
するとともに、挿入損失が増える。
【００３１】本発明のファラデー回転素子を構成するガ
ーネット厚膜の磁気特性は、振動型磁力計による測定に
よれば、飽和磁化（４πＭｓ）および残留磁化（Ｂｒ）
が約１２０Ｇ、保磁力（ｉＨｃ）が約４００Ｏｅであっ
た。ガーネット厚膜は、膜厚方向に磁気異方性を有する
角形性の良好な磁化曲線を有し、硬磁性の材料となって
いる。
ーネット厚膜の磁気特性は、振動型磁力計による測定に
よれば、飽和磁化（４πＭｓ）および残留磁化（Ｂｒ）
が約１２０Ｇ、保磁力（ｉＨｃ）が約４００Ｏｅであっ
た。ガーネット厚膜は、膜厚方向に磁気異方性を有する
角形性の良好な磁化曲線を有し、硬磁性の材料となって
いる。
【００３２】基板を除去し、厚さ約５００μｍに研磨
し、ガーネット厚膜のファラデー回転角が波長１.５５
μｍで約４５ｄｅｇとなるように調整した。つぎに、２
枚のガラス偏光子（商品名ポーラコア）を、互いの偏光
面が４５ｄｅｇとなるように調整し、これらの間にファ
ラデー回転素子を配置し、ガーネット厚膜をファラデー
回転素子とする光アイソレータを構築した。
し、ガーネット厚膜のファラデー回転角が波長１.５５
μｍで約４５ｄｅｇとなるように調整した。つぎに、２
枚のガラス偏光子（商品名ポーラコア）を、互いの偏光
面が４５ｄｅｇとなるように調整し、これらの間にファ
ラデー回転素子を配置し、ガーネット厚膜をファラデー
回転素子とする光アイソレータを構築した。
【００３３】電磁石を使用して、光アイソレータに約１
０ｋＯｅの磁界を印加して、ガーネット厚膜を磁化し
た。これによって、磁界印加用の磁石を配置せずに、波
長１.５５μｍ用の光アイソレータとして機能する。こ
の光アイソレータの特性のうち、アイソレーションが４
０ｄＢ以上、挿入損失が０.３ｄＢ以下、消光比が４０
ｄＢ以上であった。光アイソレータの作製にあたって
は、種々の形状のガーネット厚膜をそれぞれ１００個、
使用した。作製した各光アイソレータには、−４０〜＋
８０℃／Ｈｒの冷却・加熱速度で、１０回繰り返す温度
サイクルを与え、特性劣化発生率について調べた。ここ
で、光アイソレータの特性劣化とは、アイソレーション
が４０ｄＢ以下、挿入損失が０.３ｄＢ以上、消光比が
４０ｄＢ以下のいずれかの範囲になった状態をいう。
０ｋＯｅの磁界を印加して、ガーネット厚膜を磁化し
た。これによって、磁界印加用の磁石を配置せずに、波
長１.５５μｍ用の光アイソレータとして機能する。こ
の光アイソレータの特性のうち、アイソレーションが４
０ｄＢ以上、挿入損失が０.３ｄＢ以下、消光比が４０
ｄＢ以上であった。光アイソレータの作製にあたって
は、種々の形状のガーネット厚膜をそれぞれ１００個、
使用した。作製した各光アイソレータには、−４０〜＋
８０℃／Ｈｒの冷却・加熱速度で、１０回繰り返す温度
サイクルを与え、特性劣化発生率について調べた。ここ
で、光アイソレータの特性劣化とは、アイソレーション
が４０ｄＢ以下、挿入損失が０.３ｄＢ以上、消光比が
４０ｄＢ以下のいずれかの範囲になった状態をいう。
【００３４】まず、ファラデー回転素子を構成するガー
ネット厚膜の形状を正方形とし、厚さｔ（本実施例では
約５００μｍ）に対する一辺の長さａを種々の値として
光アイソレータを作製した。図２は、正方形をなすガー
ネット厚膜を有する光アイソレータの、温度サイクルに
よる特性劣化発生率を示す図である。図２によれば、ａ
／ｔが３.５を超えた領域で特性劣化発生率が著しく増
加している。このことは、ａ／ｔが３.５以下の領域で
有用であることを意味する。なお、ガーネット厚膜の一
辺の長さの最小値は、端部の加工精度等にも依存し、
０.０５ｍｍ程度と推定される。
ネット厚膜の形状を正方形とし、厚さｔ（本実施例では
約５００μｍ）に対する一辺の長さａを種々の値として
光アイソレータを作製した。図２は、正方形をなすガー
ネット厚膜を有する光アイソレータの、温度サイクルに
よる特性劣化発生率を示す図である。図２によれば、ａ
／ｔが３.５を超えた領域で特性劣化発生率が著しく増
加している。このことは、ａ／ｔが３.５以下の領域で
有用であることを意味する。なお、ガーネット厚膜の一
辺の長さの最小値は、端部の加工精度等にも依存し、
０.０５ｍｍ程度と推定される。
【００３５】他方において、ファラデー回転素子を構成
するガーネット厚膜の形状を長方形とし、各辺の長さを
ａ，ｂ（ａ≠ｂ）、厚さをｔ（本実施例では約５００μ
ｍ）とし、ｂ／ａが種々の値をとる光アイソレータを作
製した。図３は、ａ／ｔ＝１.５のときの、長方形をな
すガーネット厚膜を有する光アイソレータの、温度サイ
クルによる特性劣化発生率を示す図である。図３によれ
ば、ｂ／ａが３.０を超えた領域で特性劣化発生率が著
しく増加している。このことは、ｂ／ａが３.０以下の
領域で有用であることを意味する。なお、ガーネット厚
膜の一辺の長さの最小値は、端部の加工精度等にも依存
し、０.０８ｍｍ程度と推定される。
するガーネット厚膜の形状を長方形とし、各辺の長さを
ａ，ｂ（ａ≠ｂ）、厚さをｔ（本実施例では約５００μ
ｍ）とし、ｂ／ａが種々の値をとる光アイソレータを作
製した。図３は、ａ／ｔ＝１.５のときの、長方形をな
すガーネット厚膜を有する光アイソレータの、温度サイ
クルによる特性劣化発生率を示す図である。図３によれ
ば、ｂ／ａが３.０を超えた領域で特性劣化発生率が著
しく増加している。このことは、ｂ／ａが３.０以下の
領域で有用であることを意味する。なお、ガーネット厚
膜の一辺の長さの最小値は、端部の加工精度等にも依存
し、０.０８ｍｍ程度と推定される。
【００３６】次に、本発明の第３の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。本実施形態では、硬磁性
ガーネット厚膜材料に所定の条件下で熱処理を施すこと
により上述した光アイソレータの特性劣化を防止する。
即ち、ＬＰＥ法によって育成した硬磁性ガーネット厚膜
材料に、酸素濃度１０％以上の雰囲気中で、７００〜１
１００℃の温度範囲で保持する熱処理を施すと、硬磁性
を保ったまま、温度サイクルによる光アイソレータの特
性劣化発生率が著しく低減することが明らかになった。
７００〜１１００℃の温度範囲での熱処理によって、Ｌ
ＰＥ法で育成した硬磁性ガーネット厚膜材料に残留した
応力を緩和し、保磁力と磁化曲線の角型性の向上をもた
らし、温度サイクル等を与えても、逆磁区の発生が低減
する。７００℃よりも低い温度での熱処理では、応力緩
和の効果は低い。また、１１００℃を超える温度では、
硬磁性ガーネット厚膜材料の構成元素の拡散が顕著とな
り、磁化曲線の角型性の低下が進む。このため、硬磁性
ガーネット厚膜材料の磁気異方性の減少、保磁力の低下
としてあらわれ、外部磁界の印加なしには耐えられない
までに、光アイソレータの特性が劣化してしまう。
て、図面を参照して説明する。本実施形態では、硬磁性
ガーネット厚膜材料に所定の条件下で熱処理を施すこと
により上述した光アイソレータの特性劣化を防止する。
即ち、ＬＰＥ法によって育成した硬磁性ガーネット厚膜
材料に、酸素濃度１０％以上の雰囲気中で、７００〜１
１００℃の温度範囲で保持する熱処理を施すと、硬磁性
を保ったまま、温度サイクルによる光アイソレータの特
性劣化発生率が著しく低減することが明らかになった。
７００〜１１００℃の温度範囲での熱処理によって、Ｌ
ＰＥ法で育成した硬磁性ガーネット厚膜材料に残留した
応力を緩和し、保磁力と磁化曲線の角型性の向上をもた
らし、温度サイクル等を与えても、逆磁区の発生が低減
する。７００℃よりも低い温度での熱処理では、応力緩
和の効果は低い。また、１１００℃を超える温度では、
硬磁性ガーネット厚膜材料の構成元素の拡散が顕著とな
り、磁化曲線の角型性の低下が進む。このため、硬磁性
ガーネット厚膜材料の磁気異方性の減少、保磁力の低下
としてあらわれ、外部磁界の印加なしには耐えられない
までに、光アイソレータの特性が劣化してしまう。
【００３７】また、熱処理の雰囲気の酸素濃度が１０％
よりも低い雰囲気では、硬磁性ガーネット厚膜材料内に
＋２価イオンを生成し、挿入損失の増大を招く。
よりも低い雰囲気では、硬磁性ガーネット厚膜材料内に
＋２価イオンを生成し、挿入損失の増大を招く。
【００３８】
【実施例３及び４】本実施の形態の詳細を、以下に実施
例３及び４をもって説明する。 （実施例３）ＬＰＥ法によって、ＰｂＯ−Ｂｉ2Ｏ3−Ｂ
2Ｏ3系をフラックスとし、ＳＧＧＧ結晶基板上に、（Ｅ
ｕ0.9Ｈｏ1.1Ｂｉ）（Ｆｅ4.2Ｇａ0.8）Ｏ12で表される
組成の硬磁性ガーネット厚膜材料を育成した。硬磁性ガ
ーネット厚膜材料は、５００〜８００μｍの厚さをも
ち、ＰｂＯを約１ｗｔ％、Ｂ2Ｏ3を約１ｗｔ％それぞれ
含有していた。硬磁性ガーネット厚膜材料の組成、Ｐｂ
Ｏ、および、Ｂ2Ｏ3の含有濃度は、ＥＰＭＡ分析および
原子吸光分析によって求めた。
例３及び４をもって説明する。 （実施例３）ＬＰＥ法によって、ＰｂＯ−Ｂｉ2Ｏ3−Ｂ
2Ｏ3系をフラックスとし、ＳＧＧＧ結晶基板上に、（Ｅ
ｕ0.9Ｈｏ1.1Ｂｉ）（Ｆｅ4.2Ｇａ0.8）Ｏ12で表される
組成の硬磁性ガーネット厚膜材料を育成した。硬磁性ガ
ーネット厚膜材料は、５００〜８００μｍの厚さをも
ち、ＰｂＯを約１ｗｔ％、Ｂ2Ｏ3を約１ｗｔ％それぞれ
含有していた。硬磁性ガーネット厚膜材料の組成、Ｐｂ
Ｏ、および、Ｂ2Ｏ3の含有濃度は、ＥＰＭＡ分析および
原子吸光分析によって求めた。
【００３９】本発明の硬磁性ガーネット厚膜材料の磁気
特性は、振動型磁力計（ＶＳＭ）による測定によれば、
飽和磁化（４πＭｓ）および残留磁化（Ｂｒ）は約１５
０Ｇ、保磁力（ｉＨｃ）は約３５０Ｏｅで、膜厚方向に
磁気異方性を有する角形性の良好な磁化曲線を示し、硬
磁性となっていることがわかった。
特性は、振動型磁力計（ＶＳＭ）による測定によれば、
飽和磁化（４πＭｓ）および残留磁化（Ｂｒ）は約１５
０Ｇ、保磁力（ｉＨｃ）は約３５０Ｏｅで、膜厚方向に
磁気異方性を有する角形性の良好な磁化曲線を示し、硬
磁性となっていることがわかった。
【００４０】本発明の硬磁性ガーネット厚膜材料を、約
５０％の酸素濃度雰囲気中で、６００〜１１５０℃の各
温度で４時間保持し、熱処理した。
５０％の酸素濃度雰囲気中で、６００〜１１５０℃の各
温度で４時間保持し、熱処理した。
【００４１】図４は、各温度で熱処理した硬磁性ガーネ
ット厚膜材料を用いて作製した、各々１００個の光アイ
ソレータについて、１０回の温度サイクル（−４０℃〜
＋８０℃／Ｈｒ）を経た後の特性劣化発生率を示す図で
ある。ここで特性劣化とは、光アイソレータのアイソレ
ーションが４０ｄＢ以下、挿入損失が０.３ｄＢ以上、
消光比が４０ｄＢ以下のいずれかの状態になったことを
いう。
ット厚膜材料を用いて作製した、各々１００個の光アイ
ソレータについて、１０回の温度サイクル（−４０℃〜
＋８０℃／Ｈｒ）を経た後の特性劣化発生率を示す図で
ある。ここで特性劣化とは、光アイソレータのアイソレ
ーションが４０ｄＢ以下、挿入損失が０.３ｄＢ以上、
消光比が４０ｄＢ以下のいずれかの状態になったことを
いう。
【００４２】図４によれば、熱処理温度が７００℃を超
えると、特性劣化発生率は低減し、熱処理温度が１１０
０℃を超えた温度では、著しく増加している。熱処理温
度が７００℃〜１１００℃の範囲では、特性劣化発生率
は低く、７００℃〜１１００℃での熱処理が有用である
ことがわかる。１１５０℃で熱処理した試料において
は、膜厚方向の磁気異方性が著しく低下した磁化曲線を
示した。
えると、特性劣化発生率は低減し、熱処理温度が１１０
０℃を超えた温度では、著しく増加している。熱処理温
度が７００℃〜１１００℃の範囲では、特性劣化発生率
は低く、７００℃〜１１００℃での熱処理が有用である
ことがわかる。１１５０℃で熱処理した試料において
は、膜厚方向の磁気異方性が著しく低下した磁化曲線を
示した。
【００４３】つぎに、硬磁性ガーネット厚膜材料のファ
ラデー回転角が、波長１.５５μｍで約４５ｄｅｇとな
るように膜厚を調整した。通常、膜厚は約５００μｍと
なる。硬磁性ガーネット厚膜材料を、研磨し、ＡＲコー
トを施し、一辺が２ｍｍの正方形に切断加工し、平板状
のファラデー回転素子を加工した。互いの偏光面が４５
ｄｅｇとなるように配置した２枚のガラス偏光子（商品
名ポーラコア）の間にファラデー回転素子を装填し、光
アイソレータを作製した。この光アイソレータは、いっ
たん電磁石により約１０ｋＯｅの磁界を印加すれば、磁
界を除いても、ファラデー回転素子自体の磁化により、
磁界印加用磁石をもたない光アイソレータとして機能す
る。この光アイソレータの特性は、アイソレーションが
４０ｄＢ以上、挿入損失が０.３ｄＢ以下、消光比が４
０ｄＢ以上であった。
ラデー回転角が、波長１.５５μｍで約４５ｄｅｇとな
るように膜厚を調整した。通常、膜厚は約５００μｍと
なる。硬磁性ガーネット厚膜材料を、研磨し、ＡＲコー
トを施し、一辺が２ｍｍの正方形に切断加工し、平板状
のファラデー回転素子を加工した。互いの偏光面が４５
ｄｅｇとなるように配置した２枚のガラス偏光子（商品
名ポーラコア）の間にファラデー回転素子を装填し、光
アイソレータを作製した。この光アイソレータは、いっ
たん電磁石により約１０ｋＯｅの磁界を印加すれば、磁
界を除いても、ファラデー回転素子自体の磁化により、
磁界印加用磁石をもたない光アイソレータとして機能す
る。この光アイソレータの特性は、アイソレーションが
４０ｄＢ以上、挿入損失が０.３ｄＢ以下、消光比が４
０ｄＢ以上であった。
【００４４】６００℃以上の温度における熱処理では、
特性劣化発生率は減少し、１１００℃を越えた温度で
は、特性劣化発生率は著しく増加する。熱処理温度が７
００℃〜１１００℃の範囲では特性劣化発生率は低く保
たれる。したがって、温度範囲７００℃〜１１００℃に
おける熱処理が有用である。
特性劣化発生率は減少し、１１００℃を越えた温度で
は、特性劣化発生率は著しく増加する。熱処理温度が７
００℃〜１１００℃の範囲では特性劣化発生率は低く保
たれる。したがって、温度範囲７００℃〜１１００℃に
おける熱処理が有用である。
【００４５】（実施例４）実施例３と同様にして、組成
が（Ｅｕ0.9Ｈｏ1.1Ｂｉ1.0）（Ｆｅ4.1Ｇａ0.9）Ｏ12
で表され、Ｂ2Ｏ3およびＰｂＯを、それぞれ約１ｗｔ％
含有する硬磁性ガーネット厚膜材料を育成した。つぎ
に、この硬磁性ガーネット厚膜材料を９００℃の温度
で、各酸素濃度雰囲気中で４時間保持した。
が（Ｅｕ0.9Ｈｏ1.1Ｂｉ1.0）（Ｆｅ4.1Ｇａ0.9）Ｏ12
で表され、Ｂ2Ｏ3およびＰｂＯを、それぞれ約１ｗｔ％
含有する硬磁性ガーネット厚膜材料を育成した。つぎ
に、この硬磁性ガーネット厚膜材料を９００℃の温度
で、各酸素濃度雰囲気中で４時間保持した。
【００４６】この硬磁性ガーネット厚膜材料は、４πＭ
ｓ及びＢｒは約１２０Ｇ、ｉＨｃは約４００Ｏｅの磁気
特性を有し、膜厚方向に磁気異方性を有する角形性の良
好な磁化曲線を示した。つぎに、これら硬磁性ガーネッ
ト厚膜材料を、波長１.５５μｍにおけるファラデー回
転角が約４５ｄｅｇとなる厚さ（約４５０μｍ）に調製
した後、ＡＲコートを施し、挿入損失を測定した。図５
は、本発明の硬磁性ガーネット厚膜材料の挿入損失に及
ぼす熱処理雰囲気の酸素濃度の影響を示す図である。図
５によれば、熱処理雰囲気の酸素濃度が１０〜１００％
の範囲で、挿入損失が低減することがわかる。
ｓ及びＢｒは約１２０Ｇ、ｉＨｃは約４００Ｏｅの磁気
特性を有し、膜厚方向に磁気異方性を有する角形性の良
好な磁化曲線を示した。つぎに、これら硬磁性ガーネッ
ト厚膜材料を、波長１.５５μｍにおけるファラデー回
転角が約４５ｄｅｇとなる厚さ（約４５０μｍ）に調製
した後、ＡＲコートを施し、挿入損失を測定した。図５
は、本発明の硬磁性ガーネット厚膜材料の挿入損失に及
ぼす熱処理雰囲気の酸素濃度の影響を示す図である。図
５によれば、熱処理雰囲気の酸素濃度が１０〜１００％
の範囲で、挿入損失が低減することがわかる。
【００４７】
【発明の効果】以上、説明したように、請求項１乃至４
記載の発明によれば、小型化、軽量化、低価格化を同時
に図ることが可能な光アイソレータが得られる。
記載の発明によれば、小型化、軽量化、低価格化を同時
に図ることが可能な光アイソレータが得られる。
【００４８】また、請求項５乃至１０記載の発明によれ
ば、光アイソレータの小型化、軽量化、低価格化を同時
に実現するのに好適な、すなわち、磁界印加用の永久磁
石を必要としないファラデー回転素子が得られる。
ば、光アイソレータの小型化、軽量化、低価格化を同時
に実現するのに好適な、すなわち、磁界印加用の永久磁
石を必要としないファラデー回転素子が得られる。
【００４９】更に、請求項１１乃至１５記載の発明によ
れば、小型化、軽量化、低価格化を同時に図った光アイ
ソレータを構成するためのファラデー回転素子に用いる
硬磁性ガーネット厚膜材料を得ることができる。
れば、小型化、軽量化、低価格化を同時に図った光アイ
ソレータを構成するためのファラデー回転素子に用いる
硬磁性ガーネット厚膜材料を得ることができる。
【００５０】
【図１】光アイソレータの、温度サイクルによる光アイ
ソレータ特性劣化発生率と（Ｓ）1/2／ｔの関係を示す
図。
ソレータ特性劣化発生率と（Ｓ）1/2／ｔの関係を示す
図。
【図２】正方形をなすガーネット厚膜を有する光アイソ
レータの、温度サイクルによる特性劣化発生率を示す
図。
レータの、温度サイクルによる特性劣化発生率を示す
図。
【図３】ａ／ｔ＝１.５のときの、長方形をなすガーネ
ット厚膜を有する光アイソレータの、温度サイクルによ
る特性劣化発生率を示す図。
ット厚膜を有する光アイソレータの、温度サイクルによ
る特性劣化発生率を示す図。
【図４】特性劣化発生率の熱処理温度依存性を示す図。
【図５】硬磁性ガーネット厚膜材料の挿入損失に及ぼす
熱処理雰囲気の酸素濃度の影響を示す図。
熱処理雰囲気の酸素濃度の影響を示す図。
【図６】従来の光アイソレータの断面図。
１ 偏光素子 ２ ホルダ ３ ファラデー回転素子 ４ 永久磁石 ５ 筐体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H079 AA03 BA02 CA06 DA13 DA22 EA11 EB18 KA05 2H099 AA01 BA02 CA11 DA05 4G077 AA03 BC25 BC27 CG01
Claims (15)
- 【請求項１】 着磁された硬磁性のビスマス置換型希土
類鉄ガーネット厚膜からなるファラデー回転素子を有す
る光アイソレータにおいて、前記ファラデー回転素子の
光入射面の面積をＳ、厚さをｔとするとき、Ｓ1/2／ｔ
≦３.５の関係を満たすことを特徴とする光アイソレー
タ。 - 【請求項２】 前記ビスマス置換型希土類鉄ガーネット
厚膜は、液相エピタキシャル成長法によって育成された
ことを特徴とする請求項１記載の光アイソレータ。 - 【請求項３】 前記ビスマス置換型希土類鉄ガーネット
厚膜は、Ｅｕ、Ｈｏ、Ｂｉ、Ｆｅ、および、Ｇａを主成
分とし、化学式が、（ＥｕXＨｏ2-XＢｉ）（Ｆｅ5-yＧ
ａy）Ｏ12、ここで、０.７≦ｘ≦１.１、０.６≦ｙ≦
１.２、で表される組成を有することを特徴とする請求
項１ないし請求項２記載の光アイソレータ。 - 【請求項４】 前記ガーネット厚膜に含有されるＢ
2Ｏ3、または／および、ＰｂＯの濃度は、それぞれ３ｗ
ｔ％以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項
３のいずれかに記載の光アイソレータ。 - 【請求項５】 着磁された硬磁性のビスマス置換型希土
類鉄ガーネット厚膜からなるファラデー回転素子を有す
る光アイソレータにおいて、前記ファラデー回転素子の
光入射面の形状が略正方形であり、一辺の長さおよび厚
さを、それぞれａ、ｔとするとき、ａ／ｔ≦３.５であ
ることを特徴とする光アイソレータ。 - 【請求項６】 着磁された硬磁性のビスマス置換型希土
類鉄ガーネット厚膜からなるファラデー回転素子を有す
る光アイソレータにおいて、前記ファラデー回転素子の
光入射面の形状が略長方形であり、各辺の長さをａおよ
びｂ、厚さをｔとするとき、ａ／ｔ≦３.５、ｂ／ｔ≦
３.５、かつ、ｂ／ａ≦３.０であることを特徴とする光
アイソレータ。 - 【請求項７】 前記ビスマス置換型希土類鉄ガーネット
厚膜は、厚さ方向に磁気異方性を有することを特徴とす
る請求項５または請求項６記載のファラデー回転素子。 - 【請求項８】 前記ビスマス置換型希土類鉄ガーネット
厚膜は、液相エピタキシャル成長法によって育成された
ことを特徴とする請求項５ないし請求項７記載のファラ
デー回転素子。 - 【請求項９】 前記ビスマス置換型希土類鉄ガーネット
厚膜は、化学式が、（ＥｕXＨｏ2-XＢｉ）（Ｆｅ5-yＧ
ａy）Ｏ12、ここで、０.７≦ｘ≦１.１、０.６≦ｙ≦
１.２、で表される組成を有することを特徴とする請求
項５ないし請求項８記載のファラデー回転素子。 - 【請求項１０】 前記ガーネット厚膜に含有されるＢ2
Ｏ3、または／および、ＰｂＯの濃度は、それぞれ３ｗ
ｔ％以下であることを特徴とする請求項５ないし請求項
９記載のファラデー回転素子。 - 【請求項１１】 硬磁性ガーネット厚膜材料であって、
化学式（ＥｕXＨｏ2 -XＢｉ）（Ｆｅ5-yＧａy）Ｏ12、
０.７≦ｘ≦１.１、０.６≦ｙ≦１.２で表される組成を
有することを特徴とする硬磁性ガーネット厚膜材料。 - 【請求項１２】 Ｂ2Ｏ3、または／および、ＰｂＯが含
有され、それぞれの濃度は３ｗｔ％以下であることを特
徴とする請求項１１記載の硬磁性ガーネット厚膜材料。 - 【請求項１３】 ＳＧＧＧ結晶を基板とする液相エピタ
キシャル成長法により育成することを特徴とする請求項
１１または請求項１２記載の硬磁性ガーネット厚膜材料
の製造方法。 - 【請求項１４】 ７００〜１１００℃の温度範囲で保持
する熱処理を行うことを特徴とする請求項１１ないし請
求項１３のいずれかに記載の硬磁性ガーネット厚膜材料
の製造方法。 - 【請求項１５】 酸素濃度が１０％以上の雰囲気中で保
持する熱処理を行うことを特徴とする請求項１１ないし
請求項１４のいずれかに記載の硬磁性ガーネット厚膜材
料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11301229A JP2000241766A (ja) | 1998-10-23 | 1999-10-22 | 光アイソレータ、ファラデー回転素子、硬磁性ガーネット厚膜材料およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31999998 | 1998-10-23 | ||
| JP34099598 | 1998-11-12 | ||
| JP10-319999 | 1998-12-21 | ||
| JP10-340995 | 1998-12-21 | ||
| JP10-376421 | 1998-12-21 | ||
| JP37642198 | 1998-12-21 | ||
| JP11301229A JP2000241766A (ja) | 1998-10-23 | 1999-10-22 | 光アイソレータ、ファラデー回転素子、硬磁性ガーネット厚膜材料およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000241766A true JP2000241766A (ja) | 2000-09-08 |
Family
ID=27479800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11301229A Pending JP2000241766A (ja) | 1998-10-23 | 1999-10-22 | 光アイソレータ、ファラデー回転素子、硬磁性ガーネット厚膜材料およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000241766A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003337312A (ja) * | 2002-03-14 | 2003-11-28 | Tdk Corp | 光デバイスの製造方法、光デバイス、ファラデー回転子の製造方法、光通信システム |
-
1999
- 1999-10-22 JP JP11301229A patent/JP2000241766A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003337312A (ja) * | 2002-03-14 | 2003-11-28 | Tdk Corp | 光デバイスの製造方法、光デバイス、ファラデー回転子の製造方法、光通信システム |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5898516A (en) | Faraday rotator having a rectangular shaped hysteresis | |
| Van Uitert et al. | Control of bubble domain properties in garnets | |
| US5801875A (en) | Article comprising a magneto-optic material having low magnetic moment | |
| US5608570A (en) | Article comprising a magneto-optic material having low magnetic moment | |
| JP2000241766A (ja) | 光アイソレータ、ファラデー回転素子、硬磁性ガーネット厚膜材料およびその製造方法 | |
| JP2002287104A (ja) | 磁石不使用ファラデー回転子の製造法 | |
| RU2138069C1 (ru) | Магнитооптическая тонкопленочная структура | |
| EP1162635A1 (en) | Material for bismuth substituted garnet thick film and a manufacturing method thereof | |
| US6031654A (en) | Low magnet-saturation bismuth-substituted rare-earth iron garnet single crystal film | |
| JP2001108952A (ja) | ファラデー回転子用ガーネット結晶体、およびそれを有する光アイソレータ | |
| JP2001142039A (ja) | 硬磁性ガーネット厚膜材料およびその製造方法 | |
| JP2679157B2 (ja) | テルビウム鉄ガーネット及びそれを用いた磁気光学素子 | |
| JP2000221448A (ja) | 光アイソレータ | |
| US6770223B1 (en) | Article comprising a faraday rotator that does not require a bias magnet | |
| JP3037474B2 (ja) | ファラデー回転子 | |
| JPH1031112A (ja) | 角型ヒステリシスを示すファラデー回転子 | |
| JP2000298247A (ja) | 光アイソレータ及び非可逆相反部品 | |
| JP2000180791A (ja) | 光アイソレ―タ | |
| JP2000235166A (ja) | 非可逆相反部品 | |
| JP2003195241A (ja) | ファラデー回転子の製造方法、ファラデー回転子、ビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶膜の製造方法、光アイソレータ | |
| JP2008074703A (ja) | ビスマス置換型ガーネット厚膜材料 | |
| JP2004083387A (ja) | 磁性ガーネット材料、ファラデー回転子、光デバイス、ビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶膜の製造方法および坩堝 | |
| CN100346195C (zh) | 无需外加偏磁场的45°法拉第旋转器 | |
| JPH04304418A (ja) | ファラデー回転子 | |
| JP2004010395A (ja) | ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶及びそれを用いたファラデー回転子及びそれを用いた光学素子 |