JP2001142039A - 硬磁性ガーネット厚膜材料およびその製造方法 - Google Patents

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として
の、硬磁性ガーネット厚膜材料を提供すること。 【解決手段】 ＳＧＧＧ基板上に、ＬＰＥ法により、Ｔ
ｂ_3-xＢｉ_xＦｅ_5-y（Ａｌ_aＧａ_b）_yＯ₁₂、０.８≦ｘ≦
１.５、０.８≦ｙ≦１.２、および、０.１≦ａ／（ａ＋
ｂ）≦０.９０、で示される組成で、含有されるＢ₂Ｏ₃
およびＰｂＯの濃度が、それぞれ３ｗｔ％以下の硬磁性
ガーネット厚膜材料。この硬磁性ガーネット厚膜材料
を、酸素濃度が１０％以上の雰囲気中で、６５０〜１１
００℃の温度範囲で保持する熱処理することによって、
光の挿入損失を低く保つことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、主として、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のファラ
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
料および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
イバ中に入りその中を伝搬するが、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２８は、
従来技術による光アイソレータの断面図である。図２８
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。ファラデー回転素子３および偏
光素子１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２８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。

【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。光アイソレータには、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】米国特許第５６０８５７０号（対応日本特
許は、特開平９−１８５０２７号）には、硬磁性ガーネ
ット厚膜材料を用いた、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、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。

【０００７】本発明は、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
転素子としての、硬磁性ガーネット厚膜材料を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第1の様相によ
れば、Ｔｂ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｇａを主成分とする単
結晶厚膜からなる硬磁性ガーネット厚膜材料において、
ＳＧＧＧ結晶（Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒ置換ＧＧＧ、格子定数
１２.４９６オングストローム）を基板とし、液相エピ
タキシャル成長法（以下、ＬＰＥ法という）により、化
学式が、Ｔｂ_{3- x}Ｂｉ_xＦｅ_5-y（Ａｌ_aＧａ_b）_yＯ₁₂、た
だし、０.８≦ｘ≦１.５、０.８≦ｙ≦１.２、および、
０.１≦ａ／（ａ＋ｂ）≦０.９０、で示される組成を有
する硬磁性ガーネット厚膜材料を得ることができる。本
発明の第1の様相の硬磁性ガーネット厚膜材料に含まれ
るＢ₂Ｏ₃およびＰｂＯの濃度は、それぞれ３ｗｔ％以下
と規定する。本発明の第1の様相の硬磁性ガーネット厚
膜材料を、酸素濃度が１０％以上の雰囲気中で、６５０
〜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つことができる。

【０００９】本発明の第2の様相によれば、Ｇｄ、Ｂ
ｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｇａを主成分とする単結晶厚膜からな
る硬磁性ガーネット厚膜材料において、ＳＧＧＧ結晶
（Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒ置換ＧＧＧ、格子定数１２.４９６
オングストローム）を基板とし、液相エピタキシャル成
長法（以下、ＬＰＥ法という）により、化学式が、Ｇｄ
_{3- x}Ｂｉ_xＦｅ_5-y（Ａｌ_aＧａ_b）_yＯ₁₂、ただし、０.８
≦ｘ≦１.５、０.７≦ｙ≦１.２、および、０.２≦ａ／
（ａ＋ｂ）≦０.９０、で示される組成を有する硬磁性
ガーネット厚膜材料を得ることができる。本発明の第2
の様相の硬磁性ガーネット厚膜材料に含まれるＢ₂Ｏ₃お
よびＰｂＯの濃度は、それぞれ３ｗｔ％以下と規定す
る。本発明の第2の様相の硬磁性ガーネット厚膜材料
を、酸素濃度が１０％以上の雰囲気中で、６００〜１１
００℃の温度範囲で保持する熱処理によって、光の挿入
損失を低く保つことができる。

【００１０】本発明の第3の様相によれば、Ｇｄ、Ｔ
ｂ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｇａを主成分とする単結晶厚膜
からなる硬磁性ガーネット厚膜材料において、化学式
が、（Ｇｄ_aＴｂ_b）_3-xＢｉ_xＦｅ_5-y（Ａｌ_cＧａ_d）_yＯ
₁₂、ただし、０.１０≦ａ／（ａ＋ｂ）≦０.９０、０.
０５≦ｃ／（ｃ＋ｄ）≦０.９０、０.８≦ｘ≦１.４、
および０.６≦ｙ≦１.２、で示される硬磁性ガーネット
厚膜材料を得ることができる。

【００１１】本発明の第3の様相の硬磁性ガーネット厚
膜材料に含まれるＢ₂Ｏ₃およびＰｂＯの濃度は、それぞ
れ３ｗｔ％以下と規定される。

【００１２】本発明の第3の様相の硬磁性ガーネット厚
膜材料を、酸素濃度が１０％以上の雰囲気中で、６００
〜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つことができる。

【００１３】本発明の第4の様相によれば、ガーネット
基板上に液相エピタキシャル成長法により育成した、Ｇ
ｄ、Ｈｏ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｇａを主成分とする硬磁
性ガーネット厚膜材料において、組成式が（Ｇｄ_aＨ
ｏ_b）_3-xＢｉ_xＦｅ_5-y（Ａｌ_cＧａ_d）_yＯ₁₂、ａ／（ａ
＋ｂ）＝０.２〜０.９、ｃ／（ｃ＋ｄ）＝０〜０.８、
ｘ＝０.８〜１.４、ｙ＝０.７〜１.３である硬磁性ガー
ネット厚膜材料を得ることができる。

【００１４】また、本発明の第4の様相は、ＰｂＯ及び
Ｂ₂Ｏ₃を各々３ｗｔ％以下含有する上記の硬磁性ガーネ
ット厚膜材料である。

【００１５】また、本発明の第4の様相は、６００〜１
１００℃の温度範囲で保持する熱処理を行う上記の硬磁
性ガーネット厚膜材料の製造方法である。

【００１６】また、本発明の第4の様相は、酸素濃度が
１０〜１００％の範囲の雰囲気中で保持する熱処理を行
う上記の硬磁性ガーネット厚膜材料の製造方法である。

【００１７】即ち、本発明の第4の様相では、従来のよ
うな光アイソレータの構造に対して、ファラデー回転子
に硬磁性ガーネット厚膜を使用することにより、強い磁
界を発生する磁界印加用磁石が不要となるので、小型化
（小径化）、軽量化、低価格化を同時に達成するもので
ある。

【００１８】本発明の第5の様相は、ガーネット基板上
に液相エピタキシャル成長法により育成した、Ｙｂ、Ｂ
ｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｇａを主成分とする硬磁性ガーネット
厚膜材料において、組成式がＹｂ_3-xＢｉ_xＦｅ_5-y（Ａ
ｌ_aＧａ_b）_yＯ₁₂、ｘ＝０.８〜１.５、ｙ＝０.９〜１.
５、ａ／（ａ＋ｂ）＝０〜０.５（但し、０を含まず）
であることを特徴とする硬磁性ガーネット厚膜材料であ
る。

【００１９】また、本発明の第5の様相は、ＰｂＯ及び
Ｂ₂Ｏ₃を各々３ｗｔ％以下含有する上記の硬磁性ガーネ
ット厚膜材料である。

【００２０】また、本発明の第5の様相は、６００〜１
１００℃の温度範囲で保持する熱処理を行う上記の硬磁
性ガーネット厚膜材料の製造方法である。

【００２１】また、本発明の第5の様相は、酸素濃度が
１０〜１００％の範囲の雰囲気中で保持する熱処理を行
う上記の硬磁性ガーネット厚膜材料の製造方法である。

【００２２】即ち、本発明の第5の様相は、従来のよう
な光アイソレータの構造に対して、ファラデー回転子に
硬磁性ガーネット厚膜を使用することにより、強い磁界
を発生する磁界印加用磁石が不要となるので、小型化
（小径化）、軽量化、低価格化を同時に達成するもので
ある。

【００２３】

【発明の実施の形態】まず、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。

【００２４】本発明において、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、膜厚方向に磁気異
方性を有するように、ＬＰＥ法によって育成される。硬
磁性のガーネット厚膜材料は、いったん外部磁界を厚さ
方向に印加した後、外部磁界を取り去っても、一方向に
良好な磁化が保持される、いわゆるラッチング機能を有
する。そのため、本発明の硬磁性ガーネット厚膜材料
は、永久磁石を必要としないファラデー回転素子として
用いることができる。

【００２５】本発明によ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
成分として含有するため、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に必要なファラデ
ー回転角が得られる。

【００２６】Ｔｂ_3-xＢｉ_xＦｅ_5-y（Ａｌ_aＧａ_b）_yＯ₁₂
で表される化学式のうち、ｘの値が０.８未満、あるい
は、ｘが１.５を超えた領域では、結晶格子歪みや格子
欠陥の顕著な増加のために、光の透過損失が増大し、光
学特性が劣化する。また、ｙの値が０.８未満、あるい
は、ｙが１.２を超えた領域では、温度サイクルにより
光アイソレータの特性劣化発生率が著しく増加する。前
者は静磁エネルギーをもたらし、後者は結晶格子の歪み
に起因する逆磁区発生を促す要因をなす。また、ａ／
（ａ＋ｂ）の値が０.１未満、あるいは、０.９を超えた
領域では、結晶格子の歪みにより光の透過損失が増大
し、光学特性が劣化する。硬磁性ガーネット厚膜材料に
おけるＴｂ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ａｌ、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磁区が発生して
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。

【００２７】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（Ｐｂ
Ｏ）、酸化ホウ素（Ｂ₂Ｏ₃）、酸化ビスマス（Ｂｉ
₂Ｏ₃）等、ガーネット成分として高純度の、酸化テルビ
ウム（Ｔｂ₂Ｏ₃）、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
転した基板結晶の表面に、硬磁性ガーネット厚膜材料が
育成される。硬磁性ガーネット厚膜材料は、ＰｂＯ−Ｂ
ｉ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃系をフラックスとして育成されるため、
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、Ｐ
ｂＯは、入射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およびＰｂＯは、それぞれ３ｗｔ％以
下とされる。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。このため、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。この状態で温度
サイクル（通常、ファラデー回転素子の場合、−４０℃
〜＋８０℃の温度範囲）を与えると、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。逆磁区が発生している硬磁性ガーネット厚膜材料を
ファラデー回転素子とする光アイソレータの光学特性
（アイソレーション、挿入損失、消光比等）は、著しく
劣化する。

【００２８】ＬＰＥ法によって育成した硬磁性ガーネッ
ト厚膜材料に、６５０〜１１００℃の温度範囲で保持す
る熱処理を、酸素濃度１０％以上の雰囲気で施すと、硬
磁性を保ちつつ、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されることが明らかになっ
た。６５０〜１１００℃の温度範囲での熱処理は、ＬＰ
Ｅ法によって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、温度サイクル等に対しても、逆磁区の発生を
低減する。６５０℃よりも低い温度では、応力緩和の効
果は著しく低い。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。

【００２９】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に＋
２価イオンを生成し、挿入損失の増大を招く。

【００３０】

【実施例】本実施の形態の詳細を、以下に実施例をもっ
て説明する。

【００３１】（実施例１）図１は、本発明の硬磁性ガー
ネット厚膜材料における、挿入損失の組成依存性を示す
図である。

【００３２】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、Ｔｂ
Ｂｉ系の硬磁性ガーネット厚膜材料を育成した。磁性ガ
ーネット厚膜材料は５００〜８００μｍの厚さで、Ｔｂ
_3-xＢｉ_xＦｅ_3.9（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_1.1Ｏ₁₂で表され、
ｘを０.７〜１.６の各値をもつ組成とした。硬磁性ガー
ネット厚膜材料に含有されるＰｂＯを０.２〜２.５ｗｔ
％、Ｂ₂Ｏ₃を０.１〜２.５ｗｔ％とした。なお、硬磁性
ガーネット厚膜材料の組成、ＰｂＯ、および、Ｂ₂Ｏ₃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。

【００３３】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１０
０Ｇ、保磁力（ｉＨｃ）は３００〜５００Ｏｅ程度であ
った。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、硬磁性ガーネット厚膜材料となっている
ことがわかった。また、これらの硬磁性ガーネット厚膜
材料の波長１.５５μｍにおけるファラデー回転能は、
約７００〜１５００ｄｅｇ／ｃｍであった。

【００３４】この硬磁性ガーネット厚膜材料を研磨し
て、波長１.５５μｍにおけるファラデー回転角が約４
５ｄｅｇとなるように調整した。さらに、ＡＲコート処
理し、一辺が２ｍｍの正方形に切断加工して、平板状の
ファラデー回転素子を作製した。電磁石を用いて約５ｋ
Ｏｅの磁界を印加して、このファラデー回転素子を着磁
した。その後、印加磁界を取り去り、このファラデー回
転素子の挿入損失を測定した。

【００３５】図１によれば、ｘが０.８よりも小さい範
囲、または、ｘが１.５を超える範囲では挿入損失が著
しく増加し、ｘが０.８〜１.５の範囲で低い挿入損失と
なっている。ｘ＝０.８〜１.５の範囲では、低い挿入損
失が得られる。

【００３６】（実施例２）図２は、本発明の硬磁性ガー
ネット厚膜材料における挿入損失の、ＡｌとＧａの組成
依存性を示す図である。

【００３７】実施例１と同様にして、主成分比が、Ｔｂ
_1.8Ｂｉ_1.2Ｆｅ_4.0（Ａｌ_aＧａ_b）_{1 .0}Ｏ₁₂、ａ／（ａ＋
ｂ）＝０〜１.０で表され、ＰｂＯおよびＢ₂Ｏ₃を各々
０.１〜２.０ｗｔ％含有する硬磁性ガーネット厚膜材料
を、厚さ約５００μｍ育成した。実施例１と同様に、研
磨、ＡＲコート、切断加工、着磁して、各特性を測定し
た。育成されたガーネット厚膜は、磁気特性の４πＭｓ
およびＢｒが約１００Ｇ、ｉＨｃが約４００Ｏｅで、膜
厚方向に磁気異方性を有する角型性の良好な磁化曲線を
示し、硬磁性となっていることが判った。硬磁性ガーネ
ット厚膜材料のファラデー回転能は、波長１.５５μｍ
で約１１００ｄｅｇ／ｃｍであった。

【００３８】図２によれば、ａ／（ａ＋ｂ）が０.１よ
りも低い範囲、または、ａ／（ａ＋ｂ）が０.９を超え
る範囲では、挿入損失が著しく増加し、ａ／（ａ＋ｂ）
＝０.１〜０.９の範囲では、低い挿入損失が得られる。

【００３９】（実施例３）図３は、本発明の硬磁性ガー
ネット厚膜材料をファラデー回転素子とする光アイソレ
ータの、特性劣化発生率の組成依存性を示す図である。

【００４０】実施例１と同様に、主成分比が、Ｔｂ_1.8
Ｂｉ_1.2Ｆｅ_5-y（Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6）_yＯ₁₂、ｙ＝０.７〜
１.３で表され、ＰｂＯおよびＢ₂Ｏ₃を各々０.２〜３.
０ｗｔ％含有するＴｂＢｉ系の硬磁性ガーネット厚膜材
料を、約５００μｍに育成した。

【００４１】育成された硬磁性ガーネット厚膜材料の磁
気特性は、Ｂｒが約２０〜３００Ｇ、ｉＨｃが約１００
〜８００Ｏｅであり、膜厚方向に磁気異方性を有する角
型性の良好な磁化曲線を示していた。硬磁性ガーネット
厚膜材料のファラデー回転能は、波長１.５５μｍで約
１１００ｄｅｇ／ｃｍであった。さらに、ＡＲコート後
の測定によれば、挿入損失は０.１ｄＢ以下であった。
本実施例による硬磁性ガーネット厚膜材料を、実施例１
と同様に、研磨、ＡＲコート、切断加工した上、平板状
のファラデー回転素子とした。互いの偏光面が４５ｄｅ
ｇ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、電磁石
により約１０ｋＯｅの磁界を印加して、磁界印加用磁石
をもたない光アイソレータを作製した。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。

【００４２】次に、ｙ＝０.７〜１.３の範囲の各組成の
硬磁性ガーネット厚膜材料を用いて、各１００個の光ア
イソレータを作製し、温度サイクル（−４０℃〜＋８０
℃／Ｈｒ）を１０回繰り返した後、光アイソレータの特
性劣化の発生率を調べた。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。図３によれば、ｙ＝０.８
〜１.２の範囲では、特性劣化発生率は低く保たれてい
るが、ｙが０.８よりも低い範囲、または、１．２を超
える範囲では、特性劣化発生率が著しく増加する。

【００４３】（実施例４）図４は、本発明の硬磁性ガー
ネット厚膜材料を用いた光アイソレータの特性劣化発生
率に及ぼす熱処理温度の影響を示す図である。

【００４４】実施例１と同様にして、主成分比が、Ｔｂ
_1.8Ｂｉ_1.2Ｆｅ_4.0Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ｏ₁₂で表され、Ｂ₂Ｏ
₃およびＰｂＯを各々約２.０ｗｔ％含有するＴｂＢｉ系
の硬磁性ガーネット膜材料を、約６００μｍの厚さに育
成した。基板を除去した硬磁性ガーネット膜材料を、約
５０％の酸素を含む雰囲気中で、６００℃〜１１５０℃
の各温度で４時間保持し、熱処理した。

【００４５】この硬磁性ガーネット厚膜材料の４πＭｓ
は１１０Ｇ前後で、１１５０℃での熱処理試料では膜厚
方向の磁気異方性が著しく低下した磁化曲線を示してい
た。他の硬磁性ガーネット膜材料では、ｉＨｃが約２０
０〜５００Ｏｅで、磁化曲線は良好な角型性を示してい
た。波長１.５５μｍにおけるファラデー回転角は約１
２００ｄｅｇ／ｃｍであった。

【００４６】次に、各温度でそれぞれ熱処理した硬磁性
ガーネット厚膜材料について、実施例３と同様にして、
温度サイクルによる光アイソレータの特性劣化発生率を
調べた。図４によれば、熱処理温度が６５０℃を超える
と、特性劣化発生率は著しく低減し、熱処理温度が１１
００℃を超えた温度では、著しく増加している。熱処理
温度が６５０℃〜１１００℃の範囲では、特性劣化発生
率は著しく低減しており、６５０℃〜１１００℃での熱
処理が有用であることが判る。

【００４７】（実施例５）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。

【００４８】実施例１と同様にして、主成分比が、Ｔｂ
_1.7Ｂｉ_1.3Ｆｅ_4.0Ａｌ_0.6Ｇａ_0.4Ｏ₁₂で表され、Ｂ₂Ｏ
₃およびＰｂＯを各々約０.５ｗｔ％含有するＴｂＢｉ系
の硬磁性ガーネット厚膜材料を、約６００μｍの厚さに
育成した。基板を除去した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。

【００４９】この硬磁性ガーネット厚膜材料の磁気特性
は、４πＭｓおよびＢｒが約１２０Ｇ、ｉＨｃが約４０
０Ｏｅで、膜厚方向に磁気異方性を有する角型性の良好
な磁化曲線を示した。波長１.５５μｍにおけるファラ
デー回転角が約４５ｄｅｇとなるように厚さ（約４００
μｍ）を調整した後、ＡＲコートを施し、挿入損失を測
定した。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。

【００５０】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。

【００５１】本実施の形態においても、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、膜厚方向
に磁気異方性を有するように、ＬＰＥ法によって育成さ
れるのは、第1の実施形態と同様である。

【００５２】本実施の形態による硬磁性ガーネット厚膜
材料も、結晶育成が容易なことと併せて、高濃度のＢｉ
を主成分として含有するため、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に必要なファラ
デー回転角が得られる。

【００５３】Ｇｄ_3-xＢｉ_xＦｅ_5-y（Ａｌ_aＧａ_b）_yＯ₁₂
で表される化学式のうち、ｘの値が０.８未満、あるい
は、ｘが１.５を超えた領域では、結晶格子歪みや格子
欠陥の顕著な増加のために、光の透過損失が増大し、光
学特性が劣化する。また、ｙの値が０.７未満、あるい
は、ｙが１.２を超えた領域では、温度サイクルにより
光アイソレータの特性劣化発生率が著しく増加する。前
者は静磁エネルギーをもたらし、後者は結晶格子の歪み
に起因する逆磁区発生を促す要因をなす。また、ａ／
（ａ＋ｂ）の値が０.２未満、あるいは、０.９を超えた
領域では、結晶格子の歪みにより光の透過損失が増大
し、光学特性が劣化する。硬磁性ガーネット厚膜材料に
おけるＧｄ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ａｌ、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磁区が発生して
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。

【００５４】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（Ｐｂ
Ｏ）、酸化ホウ素（Ｂ₂Ｏ₃）、酸化ビスマス（Ｂｉ
₂Ｏ₃）等、ガーネット成分として高純度の、酸化ガドリ
ニウム（Ｇｄ₂Ｏ₃）、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
間回転した基板結晶の表面に、硬磁性ガーネット厚膜材
料が育成される。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、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Ｂ
₂Ｏ₃、ＰｂＯは、入射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およびＰｂＯは、それぞれ３
ｗｔ％以下とされる。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。このため、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。この状
態で温度サイクル（通常、ファラデー回転素子の場合、
−４０℃〜＋８０℃の温度範囲）を与えると、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。逆磁区が発生している硬磁性ガーネット厚
膜材料をファラデー回転素子とする光アイソレータの光
学特性（アイソレーション、挿入損失、消光比等）は、
著しく劣化する。

【００５５】ＬＰＥ法によって育成した硬磁性ガーネッ
ト厚膜材料に、６００〜１１００℃の温度範囲で保持す
る熱処理を、酸素濃度１０％以上の雰囲気で施すと、硬
磁性を保ちつつ、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されることが明らかになっ
た。６００〜１１００℃の温度範囲での熱処理は、ＬＰ
Ｅ法によって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、温度サイクル等に対しても、逆磁区の発生を
低減する。６００℃よりも低い温度では、応力緩和の効
果は著しく低い。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。

【００５６】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に＋
２価イオンを生成し、挿入損失の増大を招く。

【００５７】

【実施例】本第2の実施の形態の詳細を、以下に実施例
をもって説明する。

【００５８】（実施例６）図６は、本発明の硬磁性ガー
ネット厚膜材料における、挿入損失の組成依存性を示す
図である。

【００５９】ＬＰＥ法によって、ＰｂＯ−Ｂｉ₂Ｏ₃−Ｂ
₂Ｏ₃系をフラックスとし、ＮＧＧ結晶基板上に、ＧｄＢ
ｉ系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の厚さで、Ｇｄ
_3-xＢｉ_xＦｅ_4.2（Ａｌ_0.6Ｇａ_0.2）Ｏ₁₂で表され、ｘ
を０.７〜１.６の各値をもつ組成とした。硬磁性ガーネ
ット厚膜材料に含有されるＰｂＯを０.２〜２.５ｗｔ
％、Ｂ₂Ｏ₃を０.１〜２.５ｗｔ％とした。なお、硬磁性
ガーネット厚膜材料の組成、ＰｂＯ、および、Ｂ ₂Ｏ₃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。

【００６０】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１０
０Ｇ、保磁力（ｉＨｃ）は３００〜５００Ｏｅ程度であ
った。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、硬磁性ガーネット厚膜材料となっている
ことがわかった。また、これらの硬磁性ガーネット厚膜
材料の波長１.５５μｍにおけるファラデー回転能は、
約７００〜１５００ｄｅｇ／ｃｍであった。

【００６１】この硬磁性ガーネット厚膜材料を研磨し
て、波長１.５５μｍにおけるファラデー回転角が約４
５ｄｅｇとなるように調整した。さらに、ＡＲコート処
理し、一辺が２ｍｍの正方形に切断加工して、平板状の
ファラデー回転素子を作製した。電磁石を用いて約５ｋ
Ｏｅの磁界を印加して、このファラデー回転素子を着磁
した。その後、印加磁界を取り去り、このファラデー回
転素子の挿入損失を測定した。

【００６２】図６によれば、ｘが０.８よりも小さい範
囲、または、ｘが１.５を超える範囲では挿入損失が著
しく増加し、ｘが０.８〜１.５の範囲で低い挿入損失と
なっている。ｘ＝０.８〜１.５の範囲では、低い挿入損
失が得られる。

【００６３】（実施例７）図７は、本発明の硬磁性ガー
ネット厚膜材料における挿入損失の、ＡｌとＧａの組成
依存性を示す図である。

【００６４】実施例１と同様にして、主成分比が、Ｇｄ
_1.9Ｂｉ_1.1Ｆｅ_4.1（Ａｌ_aＧａ_b）_{0 .9}Ｏ₁₂、ａ／（ａ＋
ｂ）＝０〜１.０で表され、ＰｂＯおよびＢ₂Ｏ₃を各々
０.１〜２.０ｗｔ％含有する硬磁性ガーネット厚膜材料
を、厚さ約５００μｍ育成した。実施例６と同様に、研
磨、ＡＲコート、切断加工、着磁して、各特性を測定し
た。育成されたガーネット厚膜は、磁気特性の４πＭｓ
およびＢｒが約１００Ｇ、ｉＨｃが約４００Ｏｅで、膜
厚方向に磁気異方性を有する角型性の良好な磁化曲線を
示し、硬磁性となっていることが判った。硬磁性ガーネ
ット厚膜材料のファラデー回転能は、波長１.５５μｍ
で約１１００ｄｅｇ／ｃｍであった。

【００６５】図７によれば、ａ／（ａ＋ｂ）が０.２よ
りも低い範囲、または、ａ／（ａ＋ｂ）が０.９を超え
る範囲では、挿入損失が著しく増加し、ａ／（ａ＋ｂ）
＝０.２〜０.９の範囲では、低い挿入損失が得られる。

【００６６】（実施例８）図８は、本発明の硬磁性ガー
ネット厚膜材料をファラデー回転素子とする光アイソレ
ータの、特性劣化発生率の組成依存性を示す図である。

【００６７】実施例６と同様に、主成分比が、Ｇｄ_1.9
Ｂｉ_1.1Ｆｅ_5-y（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.3）_yＯ₁₂、ｙ＝０.６〜
１.３で表され、ＰｂＯおよびＢ₂Ｏ₃を各々０.２〜３.
０ｗｔ％含有するＧｄＢｉ系の硬磁性ガーネット厚膜材
料を、約５００μｍに育成した。

【００６８】育成された硬磁性ガーネット厚膜材料の磁
気特性は、Ｂｒが約１０〜２５０Ｇ、ｉＨｃが約１００
〜８００Ｏｅであり、膜厚方向に磁気異方性を有する角
型性の良好な磁化曲線を示していた。硬磁性ガーネット
厚膜材料のファラデー回転能は、波長１.５５μｍで約
１１００ｄｅｇ／ｃｍであった。さらに、ＡＲコート後
の測定によれば、挿入損失は０.１ｄＢ以下であった。
本実施例による硬磁性ガーネット厚膜材料を、実施例６
と同様に、研磨、ＡＲコート、切断加工した上、平板状
のファラデー回転素子とした。互いの偏光面が４５ｄｅ
ｇ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、電磁石
により約１０ｋＯｅの磁界を印加して、磁界印加用磁石
をもたない光アイソレータを作製した。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。

【００６９】次に、ｙ＝０.６〜１.３の範囲の各組成の
硬磁性ガーネット厚膜材料を用いて、各１００個の光ア
イソレータを作製し、温度サイクル（−４０℃〜＋８０
℃／Ｈｒ）を１０回繰り返した後、光アイソレータの特
性劣化の発生率を調べた。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。図８によれば、ｙ＝０.７
〜１.２の範囲では、特性劣化発生率は低く保たれてい
るが、ｙが０.７よりも低い範囲、または、１.２を超え
る範囲では、特性劣化発生率が著しく増加する。

【００７０】（実施例９）図９は、本発明の硬磁性ガー
ネット厚膜材料を用いた光アイソレータの特性劣化発生
率に及ぼす熱処理温度の影響を示す図である。

【００７１】実施例６と同様にして、主成分比が、Ｇｄ
_1.8Ｂｉ_1.2Ｆｅ_4.0Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3Ｏ₁₂で表され、Ｂ₂Ｏ
₃およびＰｂＯを各々約２.０ｗｔ％含有するＧｄＢｉ系
の硬磁性ガーネット膜材料を、約６００μｍの厚さに育
成した。基板を除去した硬磁性ガーネット膜材料を、約
５０％の酸素を含む雰囲気中で、６００℃〜１１５０℃
の各温度で４時間保持し、熱処理した。

【００７２】この硬磁性ガーネット厚膜材料の４πＭｓ
は５０Ｇ前後で、１１５０℃での熱処理試料では膜厚方
向の磁気異方性が著しく低下した磁化曲線を示してい
た。他の硬磁性ガーネット膜材料では、ｉＨｃが約２０
０〜５００Ｏｅで、磁化曲線は良好な角型性を示してい
た。波長１.５５μｍにおけるファラデー回転角は約１
２００ｄｅｇ／ｃｍであった。

【００７３】次に、各温度でそれぞれ熱処理した硬磁性
ガーネット厚膜材料について、実施例８と同様にして、
温度サイクルによる光アイソレータの特性劣化発生率を
調べた。図９によれば、熱処理温度が６００℃を超える
と、特性劣化発生率は著しく低減し、熱処理温度が１１
００℃を超えた温度では著しく増加している。熱処理温
度が６００℃〜１１００℃の範囲では、特性劣化発生率
は著しく低減しており、６００℃〜１１００℃での熱処
理が有用であることが判る。

【００７４】（実施例１０）図１０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。

【００７５】実施例６と同様にして、主成分比が、Ｇｄ
_1.7Ｂｉ_1.3Ｆｅ_4.0Ａｌ_0.8Ｇａ_0.2Ｏ₁₂で表され、Ｂ₂Ｏ
₃およびＰｂＯを各々約０.５ｗｔ％含有するＧｄＢｉ系
の硬磁性ガーネット厚膜材料を、約６００μｍの厚さに
育成した。基板を除去した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。

【００７６】この硬磁性ガーネット厚膜材料の磁気特性
は、４πＭｓおよびＢｒが約５０Ｇ、ｉＨｃが約４００
Ｏｅで、膜厚方向に磁気異方性を有する角型性の良好な
磁化曲線を示した。波長１.５５μｍにおけるファラデ
ー回転角が約４５ｄｅｇとなるように、厚さ（約４００
μｍ）を調整した後、ＡＲコートを施し、挿入損失を測
定した。図１０によれば、熱処理雰囲気の酸素濃度が１
０〜１００％の範囲で、挿入損失が低減することがわか
る。

【００７７】続いて、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。

【００７８】本実施形態においても、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、膜厚方向に
磁気異方性をもつように、ＬＰＥ法によって育成され
る。

【００７９】即ち、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（Ｂ
₂Ｏ₃）、酸化ビスマス（Ｂｉ₂Ｏ₃）等、そして、ガーネ
ット成分としての高純度の酸化ガドリニウム（Ｇｄ
₂Ｏ₃）、酸化テルビウム（Ｔｂ₂Ｏ₃）、酸化第２鉄（α
−Ｆｅ₂Ｏ₃）、酸化ガリウム（Ｇａ₂Ｏ₃）、酸化アルミ
ニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）等を、約９００〜１１００℃の温度
で溶解して溶液を調製する。その後、降温し過冷却状態
（過飽和溶液状態）とする。その溶液に、基板結晶を一
定時間回転させながら、浸漬することによって、硬磁性
ガーネット厚膜材料が育成される。なお、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。

【００８０】本実施形態によ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
主成分として含有するため、高いファラデー回転能を示
し、小さい膜厚でもファラデー回転素子として必要なフ
ァラデー回転角が得られる。

【００８１】本実施形態における硬磁性ガーネット厚膜
材料は、化学式が（Ｇｄ_aＴｂ_b）_{5- x}Ｂｉ_xＦｅ_5-y（Ａ
ｌ_cＧａ_d）_yＯ₁₂であって、ａ／（ａ＋ｂ）＝０.１〜
０.９、ｃ／（ｃ＋ｄ）＝０.０５〜０.９０、ｘ＝０.８
〜１.４、ｙ＝０.６〜１.２である。ここで、ａ／（ａ
＋ｂ）＝０.１〜０.９の範囲としたのは、０.１以上で
結晶格子の歪みが緩和され、また０.９以下では磁壁エ
ネルギーの増加により、逆向きの磁化をもつ磁区の発生
が抑制され、温度サイクルによる光アイソレータの特性
劣化の発生率が減少するからである。ｃ／（ｃ＋ｄ）＝
０.０５〜０.９０としたのは、この範囲で結晶格子の歪
みが緩和され、硬磁性ガーネット厚膜材料の挿入損失が
減少するからである。ｘ＝０.８〜１.４としたのは、
０.８〜１.４の範囲で結晶格子の歪みが緩和され、硬磁
性ガーネット厚膜材料の挿入損失が減少するからであ
る。ｙ＝０.６〜１.２としたのは、ｙ＝０.６以上では
硬磁性ガーネット厚膜材料の異方性磁界が大きく、ｙ＝
１.２以下では結晶格子の歪みが緩和され、逆向きの磁
化をもつ磁区の発生が抑制されるので、温度サイクルに
よる光アイソレータの特性劣化の発生率が減少するから
である。

【００８２】硬磁性ガーネット厚膜材料は、ＰｂＯ−Ｂ
ｉ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃系をフラックスとして育成されるため、
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、Ｐ
ｂＯは、入射光の挿入損失を高める。しかし、適切な濃
度のＢ₂Ｏ₃、ＰｂＯは、それぞれ、硬磁性ガーネット厚
膜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。

【００８３】ＬＰＥ法によって作製される硬磁性ガーネ
ット厚膜材料は、基板結晶よりも２０％程度大きい熱膨
張率をもつため、基板結晶を削除しても、室温近傍で
は、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、逆向きの磁化をもつ磁区の発生が
発生し易い原因が残る。逆向きの磁化をもつ磁区の存在
は、光アイソレータの光学特性（アイソレーション、挿
入損失、消光比等）の劣化につながる。

【００８４】逆向きの磁化をもつ磁区発生を低減するた
めには、ＬＰＥ法で育成された硬磁性ガーネット厚膜材
料を、６００℃〜１１００℃の温度範囲で熱処理するこ
とにより、硬磁性を保持しつつ、温度サイクルによる光
アイソレータの特性劣化の発生率を著しく低減できる。

【００８５】熱処理は、硬磁性ガーネット厚膜材料に残
留した応力を緩和し、エネルギー状態を安定化し、保磁
力の向上と磁化曲線の角型性の向上をもたらし、温度サ
イクル等の錯乱因子に対しても逆向きの磁化をもつ磁区
の発生を低減する。６００℃よりも低い温度における熱
処理では、残留応力の緩和効果が著しく低くなる。１１
００℃よりも高い温度では、硬磁性ガーネット厚膜材料
を構成する原子の拡散が顕著となり、育成された硬磁性
ガーネット厚膜材料の磁気異方性、および保磁力が必要
以上に減少する。１１００℃よりも高い温度では、硬磁
性の低下および磁化曲線の角型性の低下が進行し、外部
からの印加磁界なしでは、光アイソレータの特性が著し
く劣化する。

【００８６】また、硬磁性ガーネット厚膜材料の熱処理
雰囲気について、酸素濃度を１０〜１００％とするの
は、１０％以上で硬磁性ガーネット厚膜材料の挿入損失
の低減効果が明らかに認められるからである。酸素濃度
が１０％以下では、硬磁性ガーネット厚膜材料中の酸素
欠乏による２価イオンの生成が挿入損失を増大すること
になる。

【００８７】

【実施例】本実施の形態の詳細を、以下に実施例をもっ
て説明する。

【００８８】（実施例１１）ＬＰＥ法によって、ＮＧＧ
結晶（化学式Ｎｄ₃Ｇａ₅Ｏ₁₂、格子定数１２.５０９オ
ングストローム）を基板とし、硬磁性ガーネット厚膜材
料を約６００μｍの厚さに育成した。すなわち、化学式
が、（Ｇｄ_aＴｂ_b）_2.0Ｂｉ_1.0Ｆｅ_4.2（Ａｌ_0.5Ｇａ
_0.3）Ｏ₁₂、ａ／（ａ＋ｂ）＝０〜１.０で、ＰｂＯを
０.２〜２.５ｗｔ％、Ｂ₂Ｏ₃を０.１〜２.５ｗｔ％、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、Ｂ₂Ｏ₃、および、ＰｂＯの含有濃度は、別途、ＥＰ
ＭＡ分析および原子吸光分析によって求めた。

【００８９】ＬＰＥ法によって育成した硬磁性ガーネッ
ト厚膜材料の磁気特性は、基板を除去した後の振動型磁
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５０〜１５０Ｇ、保磁力（ｉＨｃ）
が１００〜１０００Ｏｅであった。これらは、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示し、
硬磁性材料となっていた。また、硬磁性ガーネット厚膜
材料の波長１.５５μｍにおけるファラデー回転能は約
９００ｄｅｇ／ｃｍであった。

【００９０】次に、育成した硬磁性ガーネット厚膜材料
を研磨して、波長１.５５μｍにおけるファラデー回転
角が約４５ｄｅｇとした後、ＡＲコート処理し、一辺が
２ｍｍの正方形のファラデー回転素子に加工した。ファ
ラデー回転素子を、偏光面が互いに４５ｄｅｇとなるよ
うに調整した２枚のガラス偏光子（商品名ポーラコア）
の間に配置し、電磁石を使用して、約１０ｋＯｅの磁界
を印加して硬磁性ガーネット厚膜材料を着磁した。いっ
たん着磁した後は、この構成のままで、外部磁界を取り
去っても、一方向に良好な磁化が保持され、外部磁界印
加用の永久磁石を必要としない光アイソレータが実現し
た。光アイソレータの特性は、波長１.５５μｍにおい
て、アイソレーションが４０ｄＢ以上、挿入損失が０.
３ｄＢ以下であった。なお、硬磁性ガーネット厚膜材料
の挿入損失は、０.１ｄＢ以下であった。

【００９１】各組成の硬磁性ガーネット厚膜材料をもっ
て作製した各１００個の光アイソレータについて、温度
サイクル（−４０℃〜＋８０℃／Ｈｒ）を１０回繰り返
した後、光アイソレータの特性劣化の発生率を調べた。
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。図１１は、硬磁性ガーネット厚膜材料の組成と光ア
イソレータの特性劣化発生率の関係を示す図である。ａ
／（ａ＋ｂ）＝０.１〜０.９の範囲で特性劣化発生率は
明らかに減少しており、ａ／（ａ＋ｂ）＝０.１〜０.９
の範囲の規定が有用であることがわかる。

【００９２】（実施例１２）実施例１１と同様にして、
ＬＰＥ法によって、ＮＧＧ結晶を基板とし、硬磁性ガー
ネット厚膜材料を約６００μｍの厚さに育成した。硬磁
性ガーネット厚膜材料の化学式は、Ｇｄ_1.0Ｔｂ_0.9Ｂｉ
_1.1Ｆｅ_4.0（Ａｌ_cＧａ_d）_1.0Ｏ₁₂で、ｃ／（ｃ＋ｄ）
＝０〜１.０である。硬磁性ガーネット厚膜材料は、Ｐ
ｂＯおよびＢ₂Ｏ₃を、それぞれ０.１〜２.０ｗｔ％含有
していた。本実施例による硬磁性ガーネット厚膜材料
は、飽和磁化（４πＭｓ）および残留磁化（Ｂｒ）が５
０〜１００Ｇ、保磁力（ｉＨｃ）が３００〜８００Ｏｅ
で、膜厚方向に磁気異方性を有する角型性の良好な磁化
曲線を示し、硬磁性となっていた。波長１.５５μｍに
おけるファラデー回転能は約１０００ｄｅｇ／ｃｍであ
った。

【００９３】図１２は、本実施例による硬磁性ガーネッ
ト厚膜材料の組成と挿入損失の関係を示す図である。図
１２によれば、ｃ／（ｃ＋ｄ）＝０.０５〜０.９０の範
囲で、挿入損失が明らかに減少しており、ｃ／（ｃ＋
ｄ）＝０.０５〜０.９０の範囲の規定が有用であること
がわかる。

【００９４】（実施例１３）実施例１２と同様にして、
約５００〜８００μｍの厚さ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の化学式は、
（Ｇｄ_0.7Ｔｂ_0.3） _3-xＢｉ_xＦｅ_4.1Ａｌ_0.6Ｇａ_0.3Ｏ
₁₂で、ｘ＝０.７〜１.５である。硬磁性ガーネット厚膜
材料は、ＰｂＯおよびＢ₂Ｏ₃をそれぞれ０.３〜３.０ｗ
ｔ％含有していた。本実施例による硬磁性ガーネット厚
膜材料は、飽和磁化（４πＭｓ）および残留磁化（Ｂ
ｒ）が約１００Ｇ、保磁力（ｉＨｃ）が約４００Ｏｅ、
膜厚方向に磁気異方性を有する角型性の良好な磁化曲線
を示し、硬磁性となっていた。波長１.５５μｍにおけ
るファラデー回転能は７００〜１３００ｄｅｇ／ｃｍで
あった。

【００９５】図１３は、本実施例による硬磁性ガーネッ
ト厚膜材料の組成と挿入損失の関係を示す図である。図
１３によれば、ｘ＝０.８〜１.４の範囲で、挿入損失が
明らかに減少しており、ｘ＝０.８〜１.４の範囲の規定
が有用であることがわかる。

【００９６】（実施例１４）実施例１１と同様にして、
ＬＰＥ法によって、ＮＧＧ結晶を基板とし、硬磁性ガー
ネット厚膜材料を約６００μｍの厚さに育成した。硬磁
性ガーネット厚膜の化学式は、Ｇｄ_1.5Ｔｂ_1.3Ｂｉ_1.2
Ｆｅ_5-y（Ａｌ_0.6Ｇａ_0.4）_yＯ₁₂で、ｙ＝０.５〜１.３
である。硬磁性ガーネット厚膜材料は、ＰｂＯおよびＢ
₂Ｏ₃をそれぞれ０.１〜２.０ｗｔ％含有していた。本実
施例による硬磁性ガーネット厚膜材料は、飽和磁化（４
πＭｓ）および残留磁化（Ｂｒ）が２０〜１５０Ｇ、保
磁力（ｉＨｃ）が約２００〜１０００Ｏｅで、膜厚方向
に磁気異方性を有する角型性の良好な磁化曲線を示し、
硬磁性となっていた。硬磁性ガーネット厚膜材料の波長
１.５５μｍにおけるファラデー回転能は約１０００ｄ
ｅｇ／ｃｍ、挿入損失は０.１ｄＢ以下であった。

【００９７】実施例１１と同様にして、ファラデー回転
角を約４５ｄｅｇにした硬磁性ガーネット厚膜材料を、
互いの偏光面を４５ｄｅｇとした２枚のガラス偏光子の
間に配置した。電磁石を使用して、約１０ｋＯｅの磁界
を印加して硬磁性ガーネット厚膜材料を着磁し、光アイ
ソレータを実現した。光アイソレータの特性は、波長
１.５５μｍにおいて、アイソレーションが４０ｄＢ以
上、挿入損失が０.３ｄＢ以下であった。なお、硬磁性
ガーネット厚膜材料の挿入損失は、０.１ｄＢ以下であ
った。

【００９８】実施例１１と同様に、各組成の硬磁性ガー
ネット厚膜材料をもって作製した各１００個の光アイソ
レータについて、温度サイクル（−４０℃〜＋８０℃／
Ｈｒ）を１０回繰り返した後、光アイソレータの特性劣
化の発生率を調べた。図１４は、硬磁性ガーネット厚膜
材料の組成と光アイソレータの特性劣化発生率の関係を
示す図である。図１４によれば、ｙ＝０.６〜１.２の範
囲で特性劣化の発生率が明らかに減少しており、ｙ＝
０.６〜１.２の範囲の規定が有用であることがわかる。

【００９９】（実施例１５）実施例１１と同様にして、
ＬＰＥ法によって、約６００μｍの厚さの硬磁性ガーネ
ット厚膜材料を育成した。硬磁性ガーネット厚膜材料の
化学式は、Ｇｄ_1.6Ｔｂ_0.4Ｂｉ_1.0Ｆｅ_4.1Ａｌ_0.5Ｇａ
_0.4Ｏ₁₂である。硬磁性ガーネット厚膜材料は、ＰｂＯ
およびＢ₂Ｏ₃をそれぞれ約２ｗｔ％含有していた。本実
施例による硬磁性ガーネット厚膜材料を、約５０％の酸
素含有雰囲気中、６００℃〜１１５０℃の各温度で４時
間保持する熱処理を施した。その結果、６００〜１１０
０℃の温度で熱処理された硬磁性ガーネット厚膜材料
は、飽和磁化（４πＭｓ）が約１００Ｇ、残留磁化（Ｂ
ｒ）が約８０〜１００Ｇ、保磁力（ｉＨｃ）が約４００
Ｏｅを示し、磁化曲線の角型性が明らかに向上してい
た。他方、１１５０℃で熱処理された硬磁性ガーネット
厚膜材料については、磁化曲線の角型性は劣化してい
た。ファラデー回転能は約９００ｄｅｇ／ｃｍであっ
た。これらの硬磁性ガーネット厚膜材料を用い、前記各
実施例と同様にして、光アイソレータを作製し、アイソ
レーションが４０ｄＢ以上、挿入損失が０.３ｄＢ以下
の特性を得た。

【０１００】実施例１１と同様に、温度サイクル（−４
０℃〜＋８０℃／Ｈｒ）を１０回繰り返した硬磁性ガー
ネット厚膜材料を用いて作製した光アイソレータの特性
劣化の発生率を測定した。図１５は、硬磁性ガーネット
厚膜材料の熱処理温度と光アイソレータの特性劣化発生
率の関係を示す図である。図１５によれば、６００〜１
１００℃の温度において熱処理を施した光アイソレータ
において、特性劣化の発生率が減少しており、熱処理温
度６００〜１１００℃の範囲が有用であることがわか
る。

【０１０１】（実施例１６）実施例１５と同様にして、
約７００μｍの厚さ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の化学式は、Ｇｄ_0.8
Ｔｂ_1.3Ｂｉ_0.9Ｆｅ_{4 .0}Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ｏ₁₂である。硬
磁性ガーネット厚膜材料は、ＰｂＯおよびＢ₂Ｏ₃をそれ
ぞれ約０.５ｗｔ％含有していた。９５０℃で、酸素濃
度が０〜１００％の各雰囲気中で４時間熱処理した結
果、硬磁性ガーネット厚膜材料の磁気特性は、飽和磁化
（４πＭｓ）および残留磁化（Ｂｒ）が約１００Ｇ、保
磁力（ｉＨｃ）が約４００Ｏｅであった。硬磁性ガーネ
ット厚膜材料のファラデー回転能は約８００ｄｅｇ／ｃ
ｍで、膜厚方向に磁気異方性を有する角型性の良好な磁
化曲線を示した。

【０１０２】図１６は、硬磁性ガーネット厚膜材料の挿
入損失と熱処理雰囲気の酸素濃度の関係を示す図であ
る。図１６によれば、酸素濃度が１０〜１００％の範囲
で、挿入損失が明らかに低減しており、１０％以上の酸
素濃度雰囲気における熱処理が有用であることがわか
る。

【０１０３】（実施例１７）ＳＧＧＧ結晶（Ｃａ・Ｍｇ
・Ｚｒ置換ＧＧＧ、格子定数１２，４９６オングストロ
ーム）を基板として、実施例１１と同様にして、硬磁性
ガーネット厚膜材料を約７００μｍの厚さに育成した。
すなわち、化学式が、Ｇｄ_1.6Ｔｂ_1.6Ｂｉ_{0. 8}Ｆｅ_4.2Ａ
ｌ_0.4Ｇａ_0.4Ｏ₁₂、Ｇｄ_1.5Ｔｂ_0.6Ｂｉ_0.9Ｆｅ_4.1Ａｌ
_0.6Ｇａ_0.2Ｏ ₁₂、および、Ｇｄ_0.5Ｔｂ_1.5Ｂｉ_1.0Ｆｅ
_4.0Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3Ｏ₁₂である。硬磁性ガーネット厚膜
材料は、ＰｂＯおよびＢ₂Ｏ₃を、それぞれ約０.５〜１.
５ｗｔ％含有していた。これらの硬磁性ガーネット厚膜
材料を、約５０％の酸素雰囲気中１０００℃で１０時間
保持する熱処理を施した。その結果、硬磁性ガーネット
厚膜材料はＭ飽和磁化（４πＭｓ）および残留磁化（Ｂ
ｒ）が５０〜１００Ｇ、保磁力（ｉＨｃ）が３００〜８
００Ｏｅで、膜厚方向に磁気異方性を有する角型性の良
好な磁化曲線を示し、硬磁性となっていた。本実施例に
よる硬磁性ガーネット厚膜材料を用いて光アイソレータ
を作製した。光アイソレータの特性は、アイソレーショ
ンが４０ｄＢ以上、挿入損失は０.３ｄＢ以下であっ
た。また、温度サイクル（−４０℃〜＋８０℃／Ｈｒ）
を１０回繰り返した後の、光アイソレータの特性劣化の
発生率は０％であった。

【０１０４】更に、本発明の第4の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。

【０１０５】本実施形態においても、硬磁性ガーネット
厚膜は、特定の組成を有する溶液（メルト）から、ＬＰ
Ｅ法（液相エピタキシャル成長法）により、ガーネット
育成基板上に、膜厚方向に磁気異方性を有するように育
成される。

【０１０６】本実施形態における硬磁性ガーネット厚膜
は、主成分比が（Ｇｄ_aＨｏ_b）_3-xＢｉ_xＦｅ_5-y（Ａｌ_c
Ｇａ_d）_yＯ₁₂、ａ／（ａ＋ｂ）＝０.２〜０.９、ｃ／
（ｃ＋ｄ）＝０〜０.８、ｘ＝０.８〜１.４、ｙ＝０.７
〜１.３である。ここで、ａ／（ａ＋ｂ）を０.２〜０.
９としたのは、０.２以上で結晶格子の歪みが緩和さ
れ、また０.９以下では磁壁エネルギーの増加により、
逆磁区の発生が抑制され、熱サイクルによるアイソレー
タ特性劣化の発生率が減少するからである。ｃ／（ｃ＋
ｄ）を０〜０.８としたのは０.８以下で結晶格子の歪み
が緩和され、ガーネット膜の挿入損失が減少するからで
ある。ｘを０.８〜１.４としたのは、０.８〜１.４の範
囲で結晶格子の歪みが緩和され、ガーネット膜の挿入損
失が減少するからである。ｙ＝０.７〜１.３としたの
は、ｙが０.７以上ではガーネット膜の異方性磁場が大
きく、１.３以下では、結晶格子の歪みが緩和され、逆
磁区の発生が抑制されるので、熱サイクルによるアイソ
レータ特性劣化の発生率が減少するからである。

【０１０７】また、本実施形態は、上記主成分組成のガ
ーネット厚膜において、ＰｂＯ及びＢ₂Ｏ₃を各々３ｗｔ
％以下含有するものである。これらの成分は、ガーネッ
ト結晶のイオンバランスの調整や結晶格子乱れの緩和に
寄与する。しかしながら、３ｗｔ％を越える領域では、
逆にこれらを乱す傾向がみられる。したがって、ＰｂＯ
及びＢ₂Ｏ₃を各々３ｗｔ％以下含有することにより、挿
入損失の低減が図られる。

【０１０８】このようなファラデー回転子等用のＢｉ置
換型ガーネットは、ＬＰＥ法により、一般に次のように
して作製されている。白金るつぼの中に、ＰｂＯ、Ｂｉ
₂Ｏ₃、Ｂ₂Ｏ₃等をフラックス成分とし、ガーネット成分
（Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｈｏ₂Ｏ₃、Ｂｉ ₂Ｏ₃、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｇａ
₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃）等を約９００〜１１００℃で溶解して
メルトを作製した後、降温し過冷却状態（過飽和状態）
とする。そのメルトにガーネット育成基板を浸漬し、長
時間回転しながらＢｉ置換型ガーネット厚膜を育成す
る。

【０１０９】このようなＬＰＥ法による育成において
は、育成基板に比べて育成されるＢｉ置換ガーネット厚
膜の熱膨張率が２０％程度大きいため、室温近傍では異
方性ガーネット厚膜には応力が残存することになる。こ
れに温度サイクル（通常、当該関連部品では−４０℃〜
＋８０℃の範囲を採用）をかけると、熱膨張に伴う応力
の変化は、ガーネット厚膜の磁化量の変化及び磁壁エネ
ルギーの変化とも重畳し、一方向に着磁されたガーネッ
ト厚膜にも逆磁区が発生しやすくなる。そして、このよ
うな逆磁区の発生しているガーネット厚膜がファラデー
回転子として挿入されている場合には、アイソレータ等
の光学特性（アイソレーション、挿入損失等）は著しく
劣化することになる。

【０１１０】そこで、逆磁区発生を低減するためには、
ＬＰＥ法で育成された硬磁性ガーネット厚膜を６００〜
１１００℃の温度範囲で熱処理することにより、硬磁性
を保持しつつ、温度サイクルによるアイソレータ特性劣
化の発生率を著しく低減できることを発見した。ここ
で、６００℃以上としたのは、ＬＰＥ法で育成されたガ
ーネット厚膜に残留した応力が熱処理により緩和され、
エネルギー状態が安定化し、保磁力の向上と磁化曲線の
角型性の向上をもたらし、熱サイクル等の錯乱因子に対
しても逆磁区の発生が低減するからである。６００℃未
満では、残留応力の緩和効果が著しく低くなる。一方、
１１００℃以下としたのは、１１００℃を越えると、ガ
ーネット構成原子の拡散が顕著となり、育成されたガー
ネット厚膜の磁気異方性が減少し、かつガーネット厚膜
の保磁力も減少し、硬磁性の低下及び磁化曲線の角型性
の低下が進行し、外部からの印加磁界なしでは、アイソ
レータ特性が著しく劣化するからである。

【０１１１】また、熱処理雰囲気において、酸素濃度を
１０〜１００％とするのは、１０％以上でガーネット厚
膜の挿入損失の低減効果が明らかに認められるからであ
る。これは、ガーネット結晶格子の酸素欠乏を補填する
効果であり、１０％未満では酸素欠乏による２価イオン
の生成により挿入損失が増大することになる。ここで、
本実施形態の実施例について説明する。

【０１１２】（実施例１８）高純度の酸化ガドリニウム
（Ｇｄ₂Ｏ₃）、酸化ホルミウム（Ｈｏ₂Ｏ₃）、酸化ビス
マス（Ｂｉ₂Ｏ₃）、酸化第二鉄（α−Ｆｅ₂Ｏ₃）、酸化
アルミニウム（Ａｌ ₂Ｏ₃）、酸化ガリウム（Ｇａ
₂Ｏ₃）、酸化鉛（ＰｂＯ）及び酸化ホウ素（Ｂ₂Ｏ₃）の
粉末を原料として用い、ＰｂＯ−Ｂｉ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃系を
フラックスとして、ＬＰＥ法にてＳＧＧＧ基板（Ｃａ・
Ｍｇ・Ｚｒ置換ＧＧＧ、格子定数１２.４９６オングス
トローム）上に、主成分比が（Ｇｄ_aＨｏ_b）_2.0Ｂｉ_1.0
Ｆｅ_3.9Ａｌ_{0 .6}Ｇａ_0.5Ｏ₁₂、ａ／（ａ＋ｂ）が０.１、
０.２、０.３、０.４、０.６、０.８、０.９、１.０
で、ＰｂＯを０.２〜２.５ｗｔ％、Ｂ₂Ｏ₃を０.１〜２.
５ｗｔ％含有する組成のＧｄＨｏＢｉ系ガーネット厚膜
を約６００μｍの厚さに育成した。

【０１１３】次に、この試料の基板を除去した後、振動
型磁力計（ＶＳＭ）を用いてガーネット厚膜の磁気特性
を測定した。飽和磁化（４πＭｓ）及び残留磁化（Ｂ
ｒ）は２０〜１５０Ｇであり、保磁力（ｉＨｃ）は約１
００〜２０００Ｏｅであり、膜厚方向に磁気異方性を有
する角型性の良好な磁化曲線を示していた。即ち、硬磁
性ガーネット厚膜材料となっていた。また、これらのガ
ーネット厚膜の波長１.５５μｍにおけるファラデー回
転能は、約９００ｄｅｇ／ｃｍであった。なお、上記ガ
ーネット厚膜の組成は、ＥＰＭＡ分析及び原子吸光分析
にて求めたものである。

【０１１４】次に、このガーネット厚膜を研磨して波長
１.５５μｍにおけるファラデー回転角が約４５ｄｅｇ
となるように調整し、ＡＲコート処理した後、切断加工
して、辺長が２ｍｍの正方形の平板状ファラデー回転子
とした。

【０１１５】その前後に偏光子及び検光子としてガラス
偏光子（商品名ポーラコア）を偏光面が４５ｄｅｇとな
るように配置した後、電磁石を使用して約１０ｋＯｅの
磁界を印加してガーネット厚膜を着磁して、波長１.５
５μｍにおける光アイソレータを外部からの磁界印加用
磁石を配置せずに構成した。

【０１１６】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以下であった。
なお、ガーネット厚膜の挿入損失は０.１ｄＢ以下であ
った。

【０１１７】次に、各々の組成のガーネット厚膜につい
て、各１００個の光アイソレータを測定し、温度変化
（−４０〜＋８０℃／Ｈｒ）を１０回繰り返した後、ア
イソレータ特性劣化の発生率について調べた。ここでの
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
範囲になったものである。

【０１１８】図１７に、アイソレータ特性劣化の発生率
とａ／（ａ＋ｂ）との関係を示す。図１７において、ａ
／（ａ＋ｂ）が０.２〜０.９で特性劣化の発生率が明ら
かに減少している。したがって、ａ／（ａ＋ｂ）が０.
２〜０.９の範囲が工業上、有用となる。

【０１１９】（実施例１９）実施例１８と同様にして、
主成分比がＧｄ_1.0Ｈｏ_0.9Ｂｉ_1.1Ｆｅ_4.0（Ａｌ_cＧ
ａ_d）_1.0Ｏ₁₂、ｃ／（ｃ＋ｄ）が０、０.１、０.２、
０.４、０.６、０.７、０.８、０.９で、ＰｂＯ及びＢ₂
Ｏ₃を各々０.１〜２.０ｗｔ％含有する組成のＧｄＨｏ
Ｂｉ系ガーネット厚膜を約６００μｍの厚さに育成し
た。その後、研磨、ＡＲコート、切断加工、着磁した
後、挿入損失を測定した。なお、作製したガーネット厚
膜の磁気特性は、４πＭｓ及びＢｒが約１００Ｇ、ｉＨ
ｃが約５００Ｏｅであり、膜厚方向に磁気異方性を有す
る角型性の良好な磁化曲線を示していた。即ち、硬磁性
ガーネット厚膜材料となっていた。また、波長１.５５
μｍにおけるファラデー回転能は、約１０００ｄｅｇ／
ｃｍであった。

【０１２０】図１８に、挿入損失とｃ／（ｃ＋ｄ）との
関係を示す。図１８において、ｃ／（ｃ＋ｄ）が０.８
以下で挿入損失が明らかに減少している。したがって、
ｃ／（ｃ＋ｄ）が０〜０.８の範囲が工業上有用とな
る。

【０１２１】（実施例２０）実施例１９と同様にして、
主成分比が（Ｇｄ_0.6Ｈｏ_0.4）_3-xＢｉ_xＦｅ_4.1Ａｌ_0.5
Ｇａ_0.4Ｏ₁₂で、ｘが０.７、０.８、０.９、１.１、１.
３、１.４、１.５で、ＰｂＯ及びＢ₂Ｏ₃を各々０.３〜
３ｗｔ％含有するＧｄＨｏＢｉ系ガーネット厚膜を約５
００〜８００μｍに育成した。その後、研磨、ＡＲコー
ト、切断加工、着磁した後、挿入損失を測定した。な
お、作製したガーネット厚膜の磁気特性は、４πＭｓ及
びＢｒが５０〜１００Ｇ、ｉＨｃが４００〜１０００Ｏ
ｅであり、膜厚方向に磁気異方性を有する角型性の良好
な磁化曲線を示していた。即ち、硬磁性ガーネット厚膜
材料となっていた。また、波長１.５５μｍにおけるフ
ァラデー回転能は、７００〜１３００ｄｅｇ／ｃｍであ
った。

【０１２２】図１９に、挿入損失とｘとの関係を示す。
図１９において、ｘが０.８〜１.４の範囲で挿入損失が
明らかに減少している。したがって、ｘが０.８〜１.４
の範囲が工業上、有用といえる。

【０１２３】（実施例２１）実施例１８と同様にして、
主成分比がＧｄ_0.9Ｈｏ_0.9Ｂｉ_1.2Ｆｅ_5-y（Ａｌ_{0. 5}Ｇ
ａ_0.5）_yＯ₁₂で、ｙが０.６、０.７、０.８、０.９、
１.１、１.２、１.３、１.４で、ＰｂＯ及びＢ₂Ｏ₃を各
々０.１〜２.０ｗｔ％含有する組成のＧｄＨｏＢｉ系ガ
ーネット厚膜を約６００μｍに育成した。その後、研
磨、ＡＲコート、切断加工した後、外部からの磁界印加
用磁石を配置せずに光アイソレータを構成した。電磁石
でガーネット厚膜を着磁した後、アイソレータ特性を測
定した。アイソレーションが４０ｄＢ以上、挿入損失が
０.３ｄＢ以下であった。

【０１２４】なお、作製したガーネット厚膜の磁気特性
は、４πＭｓ及びＢｒが３０〜１５０Ｇ、ｉＨｃが１０
０〜１５００Ｏｅであり、膜厚方向に磁気異方性を有す
る角型性の良好な磁化曲線を示していた。即ち、硬磁性
ガーネット厚膜材料となっていた。また、波長１.５５
μｍにおけるファラデー回転能は、約１１００ｄｅｇ／
ｃｍであった。

【０１２５】図２０に、熱サイクル（−４０〜＋８０℃
／Ｈｒ）を１０回繰り返した後のアイソレータ特性劣化
の発生率を示す。図２０において、ｙが０.７〜１.３の
範囲で特性劣化の発生率が明らかに減少している。した
がって、ｙが０.７〜１.３の範囲が工業上、有用といえ
る。

【０１２６】（実施例２２）実施例１８と同様にして、
主成分比がＧｄ_0.6Ｈｏ_1.4Ｂｉ_1.0Ｆｅ_4.0Ａｌ_0.5Ｇａ
_0.5Ｏ₁₂で、ＰｂＯ及びＢ₂Ｏ₃を各々約２ｗｔ％含有す
るＧｄＨｏＢｉ系ガーネット厚膜を約６００μｍに育成
した。その後、基板を研磨して除去した。次に、このガ
ーネット厚膜を約５０％の酸素雰囲気中６００℃、７０
０℃、８００℃、９００℃、１０００℃、１１００℃、
１１５０℃の各温度で４時間保持し、熱処理した。その
後、研磨、ＡＲコート、切断加工し、外部からの磁界印
加用磁石を配置せずに光アイソレータを構成し、アイソ
レータ特性を測定した。アイソレーションは４０ｄＢ以
上、挿入損失は０.３ｄＢ以下であった。

【０１２７】なお、作製したガーネット厚膜の磁気特性
は、４πＭｓが約１３０Ｇ、Ｂｒが約８０〜１３０Ｇ、
ｉＨｃが約３００Ｏｅであり、熱処理温度が６００〜１
１００℃の試料の磁化曲線の角型性は明らかに向上して
いた。一方、１１５０℃での熱処理試料については、磁
化曲線の角型性は劣化していた。ファラデー回転能は、
約９００ｄｅｇ／ｃｍであった。

【０１２８】次に、熱サイクルを１０回繰り返した後の
アイソレータ特性劣化の発生率を測定した。その結果を
図２１に示す。図２１において、熱処理温度が６００〜
１１００℃の範囲で特性劣化の発生率が明らかに減少し
ている。したがって、熱処理温度が６００〜１１００℃
の範囲が工業上有用といえる。

【０１２９】（実施例２３）実施例２２と同様にして、
主成分比がＧｄ_1.0Ｈｏ_1.1Ｂｉ_0.9Ｆｅ_4.2Ａｌ_0.4Ｇａ
_0.4Ｏ₁₂で、ＰｂＯ及びＢ₂Ｏ₃を各々約０.５ｗｔ％含有
するＧｄＨｏＢｉ系ガーネット厚膜を約７００μｍに育
成した。９５０℃の温度で酸素濃度が０、１０、２０、
４０、６０、８０、１００％の雰囲気中で４時間熱処理
した。なお、これらのガーネット厚膜の磁気特性は、４
πＭｓ及びＢｒが約１００Ｇ、ｉＨｃが約５００Ｏｅ、
ファラデー回転能が約８００ｄｅｇ／ｃｍであり、膜厚
方向に磁気異方性を有する角型性の良好な磁化曲線を示
していた。

【０１３０】図２２に、ガーネット厚膜の挿入損失と熱
処理雰囲気の酸素濃度との関係を示す。図２２におい
て、酸素濃度が１０〜１００％の範囲で、挿入損失が明
らかに減少している。したがって、熱処理雰囲気の酸素
濃度が１０〜１００％の範囲が工業上、有用といえる。

【０１３１】最後に、本発明の第5の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。

【０１３２】本実施形態の硬磁性ガーネット厚膜も、特
定の組成を有する溶液（メルト）から、ＬＰＥ法（液相
エピタキシャル成長法）により、ガーネット育成基板上
に、膜厚方向に磁気異方性を有するように育成される。

【０１３３】本実施形態における硬磁性ガーネット厚膜
は、主成分比がＹｂ_3-xＢｉ_xＦｅ_{5- y}（Ａｌ_aＧａ_b）_yＯ
₁₂、ｘ＝０.８〜１.５、ｙ＝０.８〜１.５、ａ／（ａ＋
ｂ）＝０〜０.５（但し、０を含まず）である。ここ
で、ｘを０.８〜１.５の範囲としたのは、ｘが０.８未
満及び１.５を越えると顕著な結晶格子の歪みや格子欠
陥の増加により、光の透過損失が著しく増大し光学特性
が劣化するからである。また、ｙを０.８〜１.５の範囲
としたのは、ｙが０.８未満及び１.５を越えると熱サイ
クルによるアイソレータ特性劣化の発生率が著しく増大
するからである。前者は静磁エネルギーの増大、後者は
結晶格子の歪みに起因する逆磁区の発生によるものであ
る。また、ａ／（ａ＋ｂ）を０〜０.５（但し、０を含
まず）の範囲としたのは、ａ／（ａ＋ｂ）が０.５を越
えると顕著な結晶格子の歪みにより、光の透過損失が著
しく増大し光学特性が劣化するからである。

【０１３４】また、本実施形態は、上記主成分組成のガ
ーネット厚膜において、ＰｂＯ及びＢ₂Ｏ₃を各々３ｗｔ
％以下含有するものである。これらの成分は、ガーネッ
ト結晶のイオンバランスの調整や結晶格子乱れの緩和に
寄与する。しかしながら、３ｗｔ％を越える領域では、
逆にこれらを乱す傾向がみられる。したがって、ＰｂＯ
及びＢ₂Ｏ₃を各々３ｗｔ％以下含有することにより、挿
入損失の低減が図られる。

【０１３５】このようなファラデー回転子等用のＢｉ置
換型ガーネットは、ＬＰＥ法により、一般に次のように
して作製されている。白金るつぼの中に、ＰｂＯ、Ｂｉ
₂Ｏ₃、Ｂ₂Ｏ₃等をフラックス成分とし、ガーネット成分
（Ｙｂ₂Ｏ₃、Ｂｉ₂Ｏ₃、Ｆｅ ₂Ｏ₃、Ｇａ₂Ｏ₃、Ａｌ
₂Ｏ₃）等を約９００〜１１００℃で溶解してメルトを作
製した後、降温し過冷却状態（過飽和状態）とする。そ
のメルトにガーネット育成基板を浸漬し、長時間回転し
ながらＢｉ置換型ガーネット厚膜を育成する。

【０１３６】このようなＬＰＥ法による育成において
は、育成基板に比べて育成されるＢｉ置換ガーネット厚
膜の熱膨張率が２０％程度大きいため、室温近傍では異
方性ガーネット厚膜には応力が残存することになる。こ
れに温度サイクル（通常、当該関連部品では−４０℃〜
＋８０℃の範囲を採用）をかけると、熱膨張に伴う応力
の変化は、ガーネット厚膜の磁化量の変化及び磁壁エネ
ルギーの変化とも重畳し、一方向に着磁されたガーネッ
ト厚膜にも逆磁区が発生しやすくなる。そして、このよ
うな逆磁区の発生しているガーネット厚膜がファラデー
回転子として挿入されている場合には、アイソレータ等
の光学特性（アイソレーション、挿入損失等）は著しく
劣化することになる。

【０１３７】そこで、逆磁区発生を低減するためには、
ＬＰＥ法で育成された硬磁性ガーネット厚膜を６００〜
１１００℃の温度範囲で熱処理することにより、硬磁性
を保持しつつ、温度サイクルによるアイソレータ特性劣
化の発生率を著しく低減できることを発見した。ここ
で、６００℃以上としたのは、ＬＰＥ法で育成されたガ
ーネット厚膜に残留した応力が熱処理により緩和され、
エネルギー状態が安定化し、保磁力の向上と磁化曲線の
角型性の向上をもたらし、熱サイクル等の錯乱因子に対
しても逆磁区の発生が低減するからである。６００℃未
満では、残留応力の緩和効果が著しく低くなる。一方、
１１００℃以下としたのは、１１００℃を越えると、ガ
ーネット構成原子の拡散が顕著となり、育成されたガー
ネット厚膜の磁気異方性が減少し、かつガーネット厚膜
の保磁力も減少し、硬磁性の低下及び磁化曲線の角型性
の低下が進行し、外部からの印加磁界なしでは、アイソ
レータ特性が著しく劣化するからである。

【０１３８】また、熱処理雰囲気において、酸素濃度を
１０〜１００％とするのは、１０％以上でガーネット厚
膜の挿入損失の低減効果が明らかに認められるからであ
る。これは、ガーネット結晶格子の酸素欠乏を補填する
効果であり、１０％未満では酸素欠乏による２価イオン
の生成により挿入損失が増大することになる。

【０１３９】

【実施例】以下、本実施形態の実施例について説明す
る。

【０１４０】（実施例２４）高純度の酸化イッテルビウ
ム（Ｙｂ₂Ｏ₃）、酸化ビスマス（Ｂｉ₂Ｏ₃）、酸化第二
鉄（α−Ｆｅ₂Ｏ₃）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、
酸化ガリウム（Ｇａ ₂Ｏ₃）、酸化鉛（ＰｂＯ）及び酸化
ホウ素（Ｂ₂Ｏ₃）の粉末を原料として用い、ＰｂＯ−Ｂ
ｉ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃系をフラックスとして、ＬＰＥ法にてＧ
ＧＧ基板（ガドリニウム・ガリウム・ガーネット、格子
定数１２.３８４オングストローム）上に、主成分比が
Ｙｂ_3-xＢｉ_xＦｅ_3.8Ａｌ_0.3Ｇａ_0.9Ｏ₁₂、ｘ＝０.７、
０.８、０.９、１.０、１.１、１.２、１.３、１.４、
１.５、１.６、で、ＰｂＯを０.２〜２.５ｗｔ％、Ｂ₂
Ｏ₃を０.１〜２.５ｗｔ％含有する組成のＹｂＢｉ系ガ
ーネット厚膜を約５００〜８００μｍの厚さに育成し
た。

【０１４１】次に、この試料の基板を除去した後、振動
型磁力計（ＶＳＭ）を用いてガーネット厚膜の磁気特性
を測定した。飽和磁化（４πＭｓ）及び残留磁化（Ｂ
ｒ）は１００Ｇ前後であり、保磁力（ｉＨｃ）は約２０
０〜５００Ｏｅであり、膜厚方向に磁気異方性を有する
角型性の良好な磁化曲線を示していた。即ち、硬磁性ガ
ーネット厚膜材料となっていた。また、これらのガーネ
ット厚膜の波長１.５５μｍにおけるファラデー回転能
は、約７００〜１５００ｄｅｇ／ｃｍであった。なお、
上記ガーネット厚膜の組成は、ＥＰＭＡ分析及び原子吸
光分析にて求めたものである。

【０１４２】次に、このガーネット厚膜を研磨して波長
１.５５μｍにおけるファラデー回転角が約４５ｄｅｇ
となるように調整し、ＡＲコート処理した後、切断加工
して、辺長が２ｍｍの正方形の平板状ファラデー回転子
とした。

【０１４３】次に、電磁力を用いて約５ｋＯｅの磁界を
印加して、このファラデー回転子を着磁した。その後、
印加磁界を取り去りファラデー回転子の挿入損失を測定
した。その結果を図１に示す。

【０１４４】図２３において、ｘが０.８〜１.５の範囲
で低い挿入損失となっており、ｘが０.８未満、及びｘ
が１.５を越えると挿入損失が著しく増加することが分
かる。従って、ｘ＝０.８〜１.５の範囲が工業上、有用
といえる。

【０１４５】（実施例２５）実施例２４と同様にして、
主成分比がＹｂ_1.7Ｂｉ_1.3Ｆｅ_3.7（Ａｌ_aＧａ_b）_{1 .3}Ｏ
₁₂、ａ／（ａ＋ｂ）が０、０.１、０.２、０.３、０.
４、０.５、０.６で、ＰｂＯ及びＢ₂Ｏ₃を各々０.１〜
２.０ｗｔ％含有する組成のＹｂＢｉ系ガーネット厚膜
を約５００μｍの厚さに育成した。その後、研磨、ＡＲ
コート、切断加工、着磁した後、挿入損失を測定した。
なお、作製したガーネット厚膜の磁気特性は、４πＭｓ
及びＢｒが約８０Ｇ、ｉＨｃが約５００Ｏｅであり、膜
厚方向に磁気異方性を有する角型性の良好な磁化曲線を
示していた。即ち、硬磁性ガーネット厚膜材料となって
いた。また、波長１.５５μｍにおけるファラデー回転
能は、約１２００ｄｅｇ／ｃｍであった。

【０１４６】図２４に、挿入損失とａ／（ａ＋ｂ）との
関係を示す。図２４において、ａ／（ａ＋ｂ）が０.５
を越えると挿入損失が著しく増加し、ａ／（ａ＋ｂ）が
０〜０.５（但し、０を含まず）の範囲で低い挿入損失
となっている。したがって、ａ／（ａ＋ｂ）が０〜０.
５（但し、０を含まず）の範囲が工業上有用となる。

【０１４７】（実施例２６）実施例２４と同様にして、
主成分比がＹｂ_2.0Ｂｉ_1.0Ｆｅ_5-y（Ａｌ_0.1Ｇａ_{0. 9}）_y
Ｏ₁₂、ｙが０.８、０.９、１.０、１.１、１.２、１.
３、１.４、１.５、１.６で、ＰｂＯ及びＢ₂Ｏ₃、を各
々０.３〜３ｗｔ％含有するＹｂＢｉ系ガーネット厚膜
を約６００μｍに育成した。その後、研磨、ＡＲコー
ト、切断加工して平板状ファラデー回転素子として使用
し、その前後に偏光子及び検光子としてガラス偏光子
（商品名：ポーラコア）を偏光面が４５ｄｅｇとなるよ
うに配置した後、電磁石を使用して約１０ＫＯｅの磁界
を印加してガーネット厚膜（ファラデー回転子）を着磁
して波長１.５５μｍにおけるアイソレータを外部から
の磁界印加用磁石を配置せずに構成した。

【０１４８】なお、作製したガーネット厚膜の磁気特性
は、Ｂｒが約５０〜３００Ｇ、ｉＨｃが１００〜７００
Ｏｅであり、膜厚方向に磁気異方性を有する角型性の良
好な磁化曲線を示していた。また、波長１.５５μｍに
おけるファラデー回転能は、約９００ｄｅｇ／ｃｍであ
り、ガーネット厚膜の挿入損失は０.１ｄＢ以下であっ
た。また、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。

【０１４９】次に、各々の組成のガーネット厚膜で、各
１００個のアイソレータを作製し、−４０〜＋８０℃／
Ｈｒで１０回のヒートサイクルを行った後、アイソレー
タ特性劣化の発生率を調べた。尚、ここでの劣化とは、
アイソレーションが４０ｄＢ以下、挿入損失が０.３ｄ
Ｂ以上、消光比が４０ｄＢ以下のいずれかの範囲になっ
たものである。

【０１５０】図２５に、アイソレータ特性劣化の発生率
と組成値ｙの関係を示す。図２５より、ｙが０.９〜１.
５の範囲でアイソレータ特性劣化の発生率が著しく減少
していることが分かる。従って、ｙが０.９〜１.５の範
囲で、工業上有用といえる。

【０１５１】（実施例２７）実施例２４と同様にして、
主成分比がＹｂ_1.8Ｂｉ_1.2Ｆｅ_4.0Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ｏ₁₂
で、Ｂ₂Ｏ₃及びＰｂＯを各々約２.０ｗｔ％含有する組
成のＹｂＢｉ系ガーネット厚膜を約６００μｍに育成し
た。その後、基板を研磨して除去し、得られたＹｂＢｉ
系ガーネット厚膜を約５０％の酸素雰囲気中、６００
℃、７００℃、８００℃、９００℃、１０００℃、１１
００℃、１１５０℃の各温度で４時間保持し、熱処理し
た。

【０１５２】なお、作製したガーネット厚膜の４πＭｓ
は、１００Ｇ前後であり、１１５０℃での熱処理試料で
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
していた。他のガーネット厚膜は、ｉＨｃが約２００〜
５００Ｏｅであり、磁化曲線は良好な角型性を示してい
た。なお、波長１.５５μｍにおけるファラデー回転能
は、約１０００ｄｅｇ／ｃｍであった。

【０１５３】次に、実施例３と同様にして、各々のガー
ネット厚膜の熱サイクル（−４０〜＋８０℃／Ｈｒ）に
よるアイソレータ特性劣化の発生率について調べた。図
２６に、アイソレータ特性劣化の発生率と熱処理温度と
の関係を示す。

【０１５４】図２６から、熱処理温度が６００℃以上で
アイソレータ特性劣化の発生率は、著しく低減し、１１
００℃を越えると著しく増加している。即ち、熱処理温
度が６００〜１１００℃の範囲でアイソレータ特性劣化
の発生は、著しく低減している。従って、６００〜１１
００℃の熱処理温度範囲が工業上有用といえる。

【０１５５】（実施例２８）実施例２４と同様にして、
主成分比がＹｂ_1.8Ｂｉ_1.2Ｆｅ_4.0Ａｌ_0.2Ｇａ_0.9Ｏ₁₂
で、Ｂ₂Ｏ₃及びＰｂＯを各々約０.５ｗｔ％含有するＹ
ｂＢｉ系ガーネット厚膜を約５００μｍに育成した。次
に、このガーネット厚膜を９００℃の温度で、酸素濃度
が０，１０，２０，４０，６０，８０，１００％の雰囲
気中でで４時間保持した。このようにして得られたガー
ネット厚膜の磁気特性は、４πＭｓ及びＢｒが約１１０
Ｇ、ｉＨｃが約２５０Ｏｅであり、厚膜方向に磁気異方
性を有する角形性の良好な磁化曲線を示していた。

【０１５６】次に、これらのガーネット厚膜を波長１.
５５μｍにおけるファラデー回転角が約４５ｄｅｇとな
るように厚さを調整（約４００μｍ）し、ＡＲコート処
理した後、挿入損失を測定した。その結果を図２７に示
す。

【０１５７】図２７より、ガーネット厚膜の挿入損失
は、熱処理雰囲気の酸素濃度が１０％以上で明らかに低
減していることが分かる。従って、熱処理雰囲気の酸素
濃度は１０〜１００％の範囲が工業上有用といえる。

【０１５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ファラデー回転子に磁界を加えるための磁石が不要であ
り、もしくは、低磁界の磁石を用いることができるの
で、小型、軽量、低価格で、しかも高性能の光アイソレ
ータ等の相反部品を得ることができる硬磁性ガーネット
厚膜材料及びその製造方法を提供することができた。

【０１５９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第1の実施形態の硬磁性ガーネット厚
膜材料における、挿入損失の組成依存性を示す図。

【図２】本発明の第1の実施形態の硬磁性ガーネット厚
膜材料における挿入損失の、ＡｌとＧａの組成依存性を
示す図。

【図３】本発明の第1の実施形態の硬磁性ガーネット厚
膜材料をファラデー回転素子とする光アイソレータの、
特性劣化発生率の組成依存性を示す図。

【図４】本発明の第1の実施形態の硬磁性ガーネット厚
膜材料を用いた光アイソレータの特性劣化発生率に及ぼ
す熱処理温度の影響を示す図。

【図５】本発明の第1の実施形態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。

【図６】本発明の第2の実施形態の硬磁性ガーネット厚
膜材料における、挿入損失の組成依存性を示す図。

【図７】本発明の第2の実施形態の硬磁性ガーネット厚
膜材料における挿入損失の、ＡｌとＧａの組成依存性を
示す図。

【図８】本発明の第2の実施形態の硬磁性ガーネット厚
膜材料をファラデー回転素子とする光アイソレータの、
特性劣化発生率の組成依存性を示す図。

【図９】本発明の第2の実施形態の硬磁性ガーネット厚
膜材料を用いた光アイソレータの特性劣化発生率に及ぼ
す熱処理温度の影響を示す図。

【図１０】本発明の第2の実施形態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。

【図１１】本発明の第3の実施形態の硬磁性ガーネット
厚膜材料の組成と光アイソレータの特性劣化発生率の関
係を示す図。

【図１２】本発明の第3の実施形態の実施例１２による
硬磁性ガーネット厚膜材料の組成と挿入損失の関係を示
す図。

【図１３】本発明の第3の実施形態の実施例１３による
硬磁性ガーネット厚膜材料の組成と挿入損失の関係を示
す図。

【図１４】本発明の第3の実施形態の硬磁性ガーネット
厚膜材料の組成と光アイソレータの特性劣化発生率の関
係を示す図。

【図１５】本発明の第3の実施形態の硬磁性ガーネット
厚膜材料の熱処理温度と光アイソレータの特性劣化発生
率の関係を示す図。

【図１６】本発明の第3の実施形態の硬磁性ガーネット
厚膜材料の挿入損失と熱処理雰囲気の酸素濃度の関係を
示す図。

【図１７】本発明の第4の実施形態の実施例１８におけ
るガーネット厚膜のＧｄ組成値ａとＨｏ組成値ｂの比ａ
／（ａ＋ｂ）とそれを用いた光アイソレータの熱サイク
ルによるアイソレータ特性劣化の発生率との関係を示す
図。

【図１８】本発明の第4の実施形態の実施例１９におけ
るガーネット厚膜のＡｌ組成値ｃとＧａ組成値ｄの比ｃ
／（ｃ＋ｄ）と挿入損失の関係を示す図。

【図１９】本発明の第4の実施形態の実施例２０におけ
るガーネット厚膜のＢｉ組成値ｘと挿入損失の関係を示
す図。

【図２０】本発明の第4の実施形態の実施例２１におけ
るガーネット厚膜の（Ａｌ、Ｇａ）組成値ｙとそれを用
いた光アイソレータの熱サイクルによるアイソレータ特
性劣化の発生率との関係を示す図。

【図２１】本発明の第4の実施形態の実施例２２におけ
るガーネット厚膜の熱処理温度とそれを用いた光アイソ
レータの熱サイクルによるアイソレータ特性劣化の発生
率との関係を示す図。

【図２２】本発明の第4の実施形態の実施例２３におけ
るガーネット厚膜の熱処理雰囲気の酸素濃度と挿入損失
との関係を示す図。

【図２３】本発明の第5の実施形態の実施例２４におけ
るガーネット厚膜のＢｉ組成値（ｘ）と挿入損失の関係
を示す図。

【図２４】本発明の第5の実施形態の実施例２５におけ
るガーネット厚膜のＡｌ組成比（ａ）とＧａ組成比
（ｂ）の配合比ａ／（ａ＋ｂ）と挿入損失の関係を示す
図。

【図２５】本発明の第5の実施形態の実施例２６におけ
るガーネット厚膜の（Ａｌ、Ｇａ）組成値ｙとそれを用
いた光アイソレータの熱サイクルによるアイソレータ特
性劣化の発生率との関係を示す図。

【図２６】本発明の第5の実施形態の実施例２７におけ
るガーネット厚膜の熱処理温度とそれを用いた光アイソ
レータの熱サイクルによるアイソレータ特性劣化の発生
率との関係を示す図。

【図２７】本発明の第5の実施形態の実施例２８におけ
るガーネット厚膜の熱処理雰囲気の酸素濃度と挿入損失
との関係を示す図。

【図２８】従来の光アイソレータの構成を示す断面図。

【符号の説明】

１ 偏光素子 ２ ホルダ ３ ファラデー回転子 ４ 永久磁石 ５ 筐体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平11−116626 (32)優先日 平成11年４月23日(1999．4．23) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平11−244801 (32)優先日 平成11年８月31日(1999．8．31) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） Ｆターム(参考） 2H079 AA03 BA02 CA06 CA08 DA13 DA22 4G077 BC25 BC27 BC28 CG01 ED06 FE03 FE11

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｔｂ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｇａを主成分
   とする単結晶厚膜からなる硬磁性ガーネット厚膜材料に
   おいて、化学式が、Ｔｂ_3-xＢｉ_xＦｅ_5-y（Ａｌ_aＧ
   ａ_b）_yＯ₁₂、ただし、０.８≦ｘ≦１.５、０.８≦ｙ≦
   １.２、および、０.１≦ａ／（ａ＋ｂ）≦０.９０、で
   示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。
2. 【請求項２】 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１記載の硬磁性ガーネット厚膜材料。
3. 【請求項３】 ＳＧＧＧを基板とする液相エピタキシャ
   ル成長法により育成されることを特徴とする請求項１ま
   たは請求項２記載の硬磁性ガーネット厚膜材料の製造方
   法。
4. 【請求項４】 ６５０〜１１００℃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１ないし請求項
   ３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。
5. 【請求項５】 酸素濃度が１０％以上の雰囲気中で熱処
   理を行うことを特徴とする請求項４記載の硬磁性ガーネ
   ット厚膜材料の製造方法。
6. 【請求項６】 Ｇｄ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｇａを主成分
   とする単結晶厚膜からなる硬磁性ガーネット厚膜材料に
   おいて、化学式が、Ｇｄ_3-xＢｉ_xＦｅ_5-y（Ａｌ_aＧ
   ａ_b）_yＯ₁₂、ただし、０.８≦ｘ≦１.５、０.７≦ｙ≦
   １.２、および、０.２≦ａ／（ａ＋ｂ）≦０.９０、で
   示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。
7. 【請求項７】 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６記載の硬磁性ガーネット厚膜材料。
8. 【請求項８】 ＮＧＧを基板とする液相エピタキシャル
   成長法により育成されることを特徴とする請求項１また
   は請求項７記載の硬磁性ガーネット厚膜材料の製造方
   法。
9. 【請求項９】 ６００〜１１００℃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６ないし請求項
   ８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。
10. 【請求項１０】 酸素濃度が１０％以上の雰囲気中で熱
    処理を行うことを特徴とする請求項９記載の硬磁性ガー
    ネット厚膜材料の製造方法。
11. 【請求項１１】 Ｇｄ、Ｔｂ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｇａ
    を主成分とする単結晶厚膜からなる硬磁性ガーネット厚
    膜材料において、化学式が、（Ｇｄ_aＴｂ_b） _3-xＢｉ_xＦ
    ｅ_5-y（Ａｌ_cＧａ_d）_yＯ₁₂、ただし、０.１０≦ａ／
    （ａ＋ｂ）≦０.９０、０.０５≦ｃ／（ｃ＋ｄ）≦０.
    ９０、０.８≦ｘ≦１.４、および０.６≦ｙ≦１.２、で
    示されることを特徴とする硬磁性ガーネット厚膜材料。
12. 【請求項１２】 前記硬磁性ガーネット厚膜材料には、
    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。
13. 【請求項１３】 前記硬磁性ガーネット厚膜材料を、６
    ００〜１１００℃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。
14. 【請求項１４】 前記硬磁性ガーネット厚膜材料を、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１３記載の硬磁性ガーネット厚
    膜材料の製造方法。
15. 【請求項１５】 ガーネット基板上に液相エピタキシャ
    ル成長法により育成した、Ｇｄ、Ｈｏ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ａ
    ｌ、Ｇａを主成分とする硬磁性ガーネット厚膜材料にお
    いて、組成式が（Ｇｄ_aＨｏ_b）_3-xＢｉ_xＦｅ_5-y（Ａｌ_c
    Ｇａ_d）_yＯ₁₂、ａ／（ａ＋ｂ）＝０.２〜０.９、ｃ／
    （ｃ＋ｄ）＝０〜０.８、ｘ＝０.８〜１.４、ｙ＝０.７
    〜１.３であることを特徴とする硬磁性ガーネット厚膜
    材料。
16. 【請求項１６】 ＰｂＯ及びＢ₂Ｏ₃を各々３ｗｔ％以下
    含有することを特徴とする請求項１５記載の硬磁性ガー
    ネット厚膜材料。
17. 【請求項１７】 ６００〜１１００℃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１６記載の硬
    磁性ガーネット厚膜材料の製造方法。
18. 【請求項１８】 酸素濃度が１０〜１００％の範囲の雰
    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
    １７記載の硬磁性ガーネット厚膜材料の製造方法。
19. 【請求項１９】 ガーネット基板上に液相エピタキシャ
    ル成長法により育成した、Ｙｂ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｇ
    ａを主成分とする硬磁性ガーネット厚膜材料において、
    組成式がＹｂ_3-xＢｉ_xＦｅ_5-y（Ａｌ_aＧａ_b）_yＯ₁₂、ｘ
    ＝０.８〜１.５、ｙ＝０.９〜１.５、ａ／（ａ＋ｂ）＝
    ０〜０.５（但し、０を含まず）であることを特徴とす
    る硬磁性ガーネット厚膜材料。
20. 【請求項２０】 ＰｂＯ及びＢ₂Ｏ₃を各々３ｗｔ％以下
    含有することを特徴とする請求項１９記載の硬磁性ガー
    ネット厚膜材料。
21. 【請求項２１】 ６００〜１１００℃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２０記載の硬
    磁性ガーネット厚膜材料の製造方法。
22. 【請求項２２】 酸素濃度が１０〜１００％の範囲の雰
    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
    ２１記載の硬磁性ガーネット厚膜材料の製造方法。