JP2003195241A

JP2003195241A - 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

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Publication number: JP2003195241A
Application number: JP2001392630A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Sugawara; 保菅原; Kazuto Yamazawa; 和人山沢; Atsushi Oido; 敦大井戸
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2001-12-25
Filing date: 2001-12-25
Publication date: 2003-07-09
Also published as: CN1936652A; CN100549767C

Abstract

(57)【要約】【課題】保磁力に優れた硬磁性ビスマス置換型希土類
鉄ガーネット単結晶膜から構成されるファラデー回転
子、およびその製造方法等を提供する。【解決手段】実質的に角型の磁気ヒステリシスを示す
ビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶膜を用いたフ
ァラデー回転子の製造方法において、単結晶膜を育成す
る単結晶膜育成工程と、単結晶膜に対し、外部磁場をか
けながら熱処理を施す磁場中熱処理工程とを備えるよう
にした。これにより、磁気ヒステリシスが理想的な角型
性を示し、同時に保磁力が向上する。本発明における磁
場中熱処理工程において、２００〜１１００℃の温度範
囲で熱処理を施すことが保磁力を向上させる上で有効で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
用いられる硬磁性ガーネット材料、ファラデー回転子、
ファラデー回転子を用いた光アイソレータ等の光デバイ
ス、さらにはこれらの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、伝送容量の小さい電気通信に対し
て、光通信の普及が加速している。その理由は、以下説
明するように、光通信は、高速大容量伝送が可能である
こと、中継器が少なくて済むために長距離伝送に有利で
あること、さらに電磁ノイズの影響を受けないことに集
約される。光は、ＴＶ・ラジオ放送あるいは無線通信で
使用されている電波と電磁波である点で一致する。しか
し、光通信で使用される電磁波の周波数は約２００ＴＨ
ｚで、衛星放送（約１０ＧＨｚ）の約２００００倍にあ
たる。周波数が高いということは、波長が短いことを意
味し、それだけ多くの信号を高速で伝送できることにな
る。ちなみに、光通信で使用される電磁波の波長（中心
波長）は、１．３１μｍおよび１．５５μｍである。光
通信に使用される光ファイバは、よく知られているよう
に、屈折率の異なるガラスの二重構造をなしている。中
心のコアを通る光はコア内部で反射を繰り返すので、た
とえ光ファイバが曲がっていたとしても正確に信号が伝
送される。しかも、光ファイバには透明度の高い高純度
石英ガラスが使用されているため、光通信は、１ｋｍあ
たり０．２ｄＢ程度しか減衰しない。したがって、増幅
器を介することなく約１００ｋｍの伝送が可能であり、
電気通信に比べて中継器の数を低減することができる。
電気通信ではＥＭＩ（電磁障害）が問題になるが、光フ
ァイバを使った通信は、電磁誘導によるノイズの影響を
受けない。そのため、極めて高品質な情報伝送が可能で
ある。

【０００３】現在の光通信システムは、電気信号を光送
信器のＬＤ（レーザ・ダイオード）で光信号に変換し、
この光信号を光ファイバで伝送してから、光受信器のＰ
Ｄ（フォト・ダイオード）で電気信号に変換する。この
ように、光通信システムに不可欠な要素は、ＬＤ、Ｐ
Ｄ、光ファイバおよび光コネクタである。比較的低速か
つ近距離の通信システムはともかく、高速かつ長距離の
通信システムにおいては、以上の要素のほかに、光増幅
器、光分配器などの光伝送機器、これら機器に適用され
る光アイソレータ、光カプラ、光分波器、光スイッチ、
光変調器、光減衰器などの光部品が必要となる。

【０００４】高速・長距離伝送、あるいは多分岐の光通
信システムで、とりわけ重要となるのは光アイソレータ
である。現在の光通信システムにおいて、光アイソレー
タは、光送信器のＬＤモジュールおよび中継器の中で使
用されている。光アイソレータは、電磁波を一方向にだ
け伝え、途中で反射して戻ってくる電磁波を阻止する役
割を持った光部品である。光アイソレータは、磁気光学
効果の一種であるファラデー効果を応用したものであ
る。ファラデー効果は、ファラデー効果を示す材料、す
なわち希土類鉄ガーネット単結晶膜などのファラデー回
転子を透過した光の偏波面が回転する現象をいう。ファ
ラデー効果のように、光の偏波方向が回転する性質を旋
光性と呼ぶが、通常の旋光性と異なって、ファラデー効
果においては、光の進行方向を逆にしても元に戻らず
に、さらに偏波方向が回転する。ファラデー効果によっ
て光の偏波方向が回転する現象を利用した素子をファラ
デー回転子という。

【０００５】ＬＤモジュールを例にして光アイソレータ
の機能を説明する。ＬＤは、光ファイバと一体化したＬ
Ｄモジュールとして光送信器に組み込まれる。光アイソ
レータは、ＬＤと光ファイバの間に配置され、ファラデ
ー効果を応用してＬＤへの反射戻り光を防止する機能を
果たす。反射戻り光とは、ＬＤから出射した光が光コネ
クタなどの部品でわずかに反射して戻ってくる光をい
う。反射戻り光はＬＤに対してノイズの原因となる。光
を一方向だけに通す光アイソレータは、このノイズを除
去して通信品質を維持する。

【０００６】光送信器のＬＤの場合、ＬＤから出射され
る光の振動方向（偏波方向）は１方向に決まっているの
で、構造の簡易な偏波依存型の光アイソレータが用いら
れる。従来の偏波依存型の光アイソレータ１０の基本構
成を図８に示す。光アイソレータ１０は、ガーネット単
結晶膜から構成されるファラデー回転子１１と、ファラ
デー回転子１１を取り囲みかつファラデー回転子１１を
磁化するための円筒状の永久磁石１２と、ファラデー回
転子１１の表裏両面に配置される偏光子１３，１４とか
ら構成される。この偏光子１３と１４とは、４５°の相
対角度をもって配置される。なお、光アイソレータ１０
において、光が進む方向を順方向と、また反射して戻る
方向を逆方向と呼ぶことにする。

【０００７】次に、図９（永久磁石の記載を省略してあ
る）に基づいて、光アイソレータ１０が逆方向の光の通
過を阻止する仕組みについて説明する。なお、図９
（ａ）は順方向の光が光アイソレータ１０を通過する様
子を示し、図９（ｂ）は逆方向の光が光アイソレータ１
０の通過を阻止される様子を示す図である。図９（ａ）
に示すように、順方向においては、偏光子１３を通過し
た直線偏光はファラデー回転子１１により４５°回転
し、４５°の相対角度をもって配置される偏光子１４を
通過する。一方、図９（ｂ）に示すように、逆方向にお
いては、偏光子１４を通過した直線偏光はファラデー回
転子１１によりさらに４５°回転するため、偏光子１３
を通過することができなくなる。以上ではＬＤモジュー
ルに使用される偏波依存型の光アイソレータ１０につい
て説明したが、光増幅器に用いられる光アイソレータの
ように、偏波無依存型のものもある。光増幅器の場合、
光アイソレータに光ファイバから直接光が入射されるの
で、偏波方向を特定できない。そのために、偏波無依存
型の光アイソレータが開発された。その基本構成はよく
知られているため、ここでの説明は省略する。また、本
願発明において、単に光アイソレータというときは、偏
波依存型および偏波無依存型の両者を包含する概念を有
している。

【０００８】ファラデー回転子は光アイソレータの性能
を左右する。したがって、ファラデー回転子を構成する
材料の特性が、高性能な光アイソレータを得るために重
要となる。ファラデー回転子を構成する材料を選択する
上で重要な点は、使用波長（光ファイバの場合、１．３
１μｍ，１．５１μｍ）におけるファラデー回転角が大
きいこと、および透明度が高いことである。このような
条件を具備する材料として、当初にはＹＩＧ（イットリ
ウム鉄ガーネット，Ｙ₃Ｆｅ₅Ｏ₁₂）が用いられていた
が、量産性、小型化の点で不十分であった。その後、ガ
ーネット型結晶の希土類サイトをビスマス（Ｂｉ）で置
換するとファラデー回転能が飛躍的に向上することが見
出され、以後はこのＢｉ置換希土類鉄ガーネット単結晶
がファラデー回転子に用いられるようになった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のビス
マス置換型希土類鉄ガーネット単結晶は、飽和磁場以上
の磁場中でファラデー回転角が一定の値を示すものであ
った。そして、飽和磁場未満の大きさの磁場中において
は、ファラデー回転角が磁場の大きさに比例し、外部磁
場を取り除くとファラデー効果が消失していた。そのた
めに、図８に示したように、従来の光アイソレータ１０
においては、飽和磁場以上の磁場をファラデー回転子１
１に印加するための永久磁石１２が配設されていた。光
アイソレータ１０についても、他の機器、部品と同様に
小型化、低コスト化の要望がある。しかし、この永久磁
石１２の存在が、光アイソレータ１０の小型可、低コス
ト化を妨げていたといえる。

【００１０】従来のビスマス置換型希土類鉄ガーネット
単結晶は、外部磁場を取り除くとファラデー効果が消失
してしまうことから、軟磁性材料ということができる。
そのために、永久磁石１２の配設が不可欠であった。と
ころが、ビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶に対
して、硬磁性、つまり外部磁界を取り除いてもファラデ
ー回転角を維持できる性質（ラッチング）を付与するこ
とができれば、永久磁石１２の配設を省略することがで
きる。永久磁石１２の省略は、光アイソレータあるいは
ファラデー効果を利用する種々の機器、部品の小型化、
低コスト化をもたらす。そのため、ビスマス置換型希土
類鉄ガーネット単結晶の開発が行われている。

【００１１】例えば、特開平６−２２２３１１号公報に
は、ＬＰＥ（Liquid Phase Epitaxial）法によって育
成されたビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜にお
いて、前記単結晶膜面と交差する方向に外部磁界を印加
し磁気飽和させたのち当該外部磁界を除去しても、磁気
飽和させた際のファラデー回転効果を保持するビスマス
置換型希土類鉄ガーネット単結晶膜が開示されている。
この単結晶膜は、飽和磁化以上の外部磁界を印加する
と、外部磁界を取り除いても、ファラデー回転角が維持
されることが示されている。

【００１２】また、特開平９−３２８３９８号公報およ
び特開平１０−３１１１２号公報には、ＬＰＥ法で育成
された、ビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶膜を
磁化処理してなる角型の磁気ヒステリシスを示すファラ
デー回転子が開示されている。さらにまた、特開２００
０−１８０７９１号公報には、保磁力の値と残留磁化の
値の比を１．５以上とすることにより、磁気特性の温度
変化や磁壁エネルギーの変化による逆向きの磁化をもつ
磁区の発生を抑制して、角型の磁気ヒステリシスを示す
ファラデー回転子を有する光アイソレータを得ることが
開示されている。また、特開２０００−１８０７９１号
公報では、ＬＰＥ法で育成された、ビスマス置換型希土
類鉄ガーネット単結晶膜に対し、６００〜１１００℃の
範囲で熱処理を施すことにより、保磁力と磁気ヒステリ
シスの角型性を改善することが開示されている。

【００１３】以上のように、硬磁性を備えるビスマス置
換型希土類鉄ガーネット単結晶膜が提案されている。し
かし、上述した特開平６−２２２３１１号公報、特開平
９−３２８３９８号公報および特開平１０−３１１１２
号公報では、硬磁性を備えるビスマス置換型希土類鉄ガ
ーネット単結晶膜を得るための組成の検討に留まってお
り、ファラデー回転子として要求される保磁力を向上さ
せるための検討はなされてない。また、特開２０００−
１８０７９１号公報に記載のビスマス置換型希土類鉄ガ
ーネット単結晶膜は、１００Ｏｅ（エルステッド）以上
の保磁力を有するものの、さらなる高保磁力化が望まれ
る。なぜなら、外部磁界を取り除いてもファラデー回転
角が維持されることを特徴としている硬磁性のビスマス
置換型希土類鉄ガーネット単結晶膜において、保磁力が
高ければ高いほど高特性のファラデー回転子となりうる
からである。そこで、本発明は、保磁力に優れた硬磁性
ビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶膜から構成さ
れるファラデー回転子、およびその製造方法の提供を課
題とする。また、本発明は、保磁力に優れた硬磁性ビス
マス置換型希土類鉄ガーネット単結晶膜の製造方法の提
供を課題とする。さらに、本発明は、保磁力に優れたフ
ァラデー回転子を備えた光アイソレータの提供を課題と
する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前述のように、ファラデ
ー回転子の実用化にとって、保磁力は重要な特性であ
る。本発明者は、硬磁性を示し、かつ優れた保磁力を有
するビスマス置換型希土類鉄ガーネット材料を得るため
に様々な検討を行った。その結果、外部磁場をかけなが
ら熱処理（以下、適宜「磁場中熱処理」という）を施す
ことにより、ビスマス置換型希土類鉄ガーネット材料に
おける磁気ヒステリシスが理想的な角型性を示し、同時
に保磁力が向上することを知見した。すなわち、本発明
は、実質的に角型の磁気ヒステリシスを示すビスマス置
換型希土類鉄ガーネット単結晶膜を用いたファラデー回
転子の製造方法であって、単結晶膜を育成する単結晶膜
育成工程と、単結晶膜に対し、外部磁場をかけながら熱
処理を施す磁場中熱処理工程とを備えたことを特徴とす
るファラデー回転子の製造方法を提供する。本発明にお
ける磁場中熱処理工程において、２００〜１１００℃の
温度範囲で熱処理を施すことが保磁力を向上させる上で
有効である。また、磁場中熱処理工程における外部磁場
は、３００Ｏｅ以上とすることが望ましく、磁場中熱処
理工程における熱処理雰囲気は非還元性雰囲気とするこ
とが好ましい。

【００１５】また、本発明は、ビスマス置換型希土類鉄
ガーネット単結晶膜を用い、入射された光の偏波面を回
転させるファラデー回転子であって、その単結晶膜が
（Ｂｉ _{3−ａ−ｂ−ｃ}Ｇｄ_aＴｂ_bＹｂ_c）Ｆｅ_(5-w)Ｍ_wＯ
₁₂の化学組成（ただし、Ｍ＝Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｓｃ、
Ｉｎ、ＳｉおよびＴｉの一種または二種以上、０．５≦
ａ＋ｂ＋ｃ≦２．５，０．２≦ｗ≦２．５）であり、か
つ磁場中熱処理により室温において６００Ｏｅ以上の保
磁力を有することを特徴とするファラデー回転子を提供
する。Ｇｄ、ＴｂおよびＹｂを必須元素としてビスマス
置換型希土類鉄ガーネット単結晶膜を構成することによ
り、磁気特性が向上するという本発明者の知見に基づ
く。さらにまた本発明は、実質的に角型の磁気ヒステリ
シスを示すビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶膜
の製造方法であって、液相エピタキシャル成長法により
単結晶膜を育成する工程と、この単結晶膜に対し、加熱
保持された状態で磁区を整列させる磁区整列処理工程と
を備えたことを特徴とする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をも提供する。磁区整列処理
工程において、３００Ｏｅ以上の外部磁場をかけながら
２００〜１１００℃に加熱保持することが有効である。
本発明は、ファラデー回転子を用いた以下の光アイソレ
ータも提供する。本発明の光アイソレータは、順方向の
光が入射される第１の偏光子と、前記第１の偏光子と所
定間隔を隔てて対向配置され順方向の光が出射される第
２の偏光子と、前記第１の偏光子と前記第２の偏光子と
の間に配置され、前記第１の偏光子を透過した光の偏波
面を回転させて前記第２の偏光子に向けて出射するとと
もに、前記第２の偏光子を透過した逆方向の光の透過を
阻止するファラデー回転子とを基本的な構成要素として
いる。本発明に係る光アイソレータにおいて、ビスマス
置換型希土類鉄ガーネット単結晶膜から構成され、順方
向の光と略平行に磁界を形成する方向に外部磁場を印加
しつつ加熱保持されたファラデー回転子を用いることが
できる。このファラデー回転子は、角型の磁気ヒステリ
シスを示し、かつ室温において８００Ｏｅ以上の保磁力
を有するため、本発明に係る光アイソレータは高性能な
アイソレーションを実現する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明を
より詳細かつ具体的に説明する。まず、図１を用いて、
本発明が適用される光通信システム１について説明す
る。光通信システム１は、送信側と受信側との間で情報
を光信号によって伝送するためのシステムである。送信
側には光送信器２が、また受信側には光受信器３が配設
されている。光送信器２と光受信器３とは、光ファイバ
からなる光伝送ライン４で接続されている。光伝送ライ
ン４上には光増幅器５が介在している。光増幅器５は、
光伝送ライン４の長さに応じた数だけ設けられる。

【００１７】光送信器２は、電子回路２１と、ＬＤモジ
ュール２２とを備えている。伝送の対象となるデータを
電気信号として受けた電子回路２１は、所定の処理を施
した後にＬＤモジュール２２に出力する。ＬＤモジュー
ル２２は、受けた電気信号を光信号に変換した後に、光
伝送ライン４に伝送する。光受信器３は、ＰＤモジュー
ル３１と、電子回路３２とを備えている。光伝送ライン
４から伝送された光信号を受けたＰＤモジュール３１
は、電気信号に変換して電子回路３２に出力する。電子
回路３２は、受けた電気信号を受信側に出力する。光伝
送ライン４上に配置された光増幅器５は、光伝送ライン
４を伝送される光信号の減衰を防止するために増幅す
る。

【００１８】図２は、ＬＤモジュール２２の構成を示す
図である。ＬＤモジュール２２は、ケース内に配置され
るＬＤ２２２と、ＬＤ２２２から出力される光（信号）
が透過するレンズ２２３と、レンズ２２３を透過した光
（信号）の偏波面を回転する光アイソレータ２２４とを
備えている。図３は、光アイソレータ２２４の構成を示
す図である。図３に示すように、光アイソレータ２２４
は、２つの偏光子２２４ａ，２２４ｃの間にファラデー
回転子２２４ｂが配置された構成を有する。２つの偏光
子２２４ａ，２２４ｃは、所定の間隔を隔てて対向配置
される。いま、偏光子２２４ａに順方向の光が入射され
るものとすると、順方向の光は偏光子２２４ｃから光伝
送ライン４に向けて出射される。偏光子２２４ａ、２２
４ｃは公知の材料を用いることができる。例えば、コー
ニング社製のポーラ・コア（商品名）が望ましいが、こ
れに限定されるものではない。

【００１９】ファラデー回転子２２４ｂは、偏光子２２
４ａを透過した光の偏波面を回転させて偏光子２２４ｃ
に向けて出射する。また、ファラデー回転子２２４ｂ
は、偏光子２２４ｃからの逆方向の光の透過を阻止す
る。この逆方向の光の透過を阻止できる理由は先に説明
したとおりであるので、ここでの説明は省略する。

【００２０】本発明において、このファラデー回転子２
２４ｂを角型の磁気ヒステリシスを示すビスマス置換型
希土類鉄ガーネット単結晶膜で構成する。ビスマス置換
型希土類鉄ガーネット単結晶膜の組成は、（Ｂｉ_3-x−
Ｒ_x）−Ｆｅ_(5-w)−Ｍ_w−Ｏ₁₂の化学組成（ただし、Ｒ
＝Ｙを含む希土類元素の１種または２種以上、Ｍ＝Ｇ
ａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｓｃ、Ｉｎ、ＳｉおよびＴｉの一種ま
たは二種以上）とすることが望ましい。ここで、Ｒは、
Ｙを含む希土類元素（Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，
Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，ＹｂおよびＬ
ｕ）の１種または２種以上である。以下、Ｙを含む希土
類元素を「希土類元素Ｒ」と称する。また、本発明の硬
磁性ガーネット材料において、０．５≦ｘ≦２．５であ
り、かつ０．２≦ｗ≦２．５とすること、さらには１．
０≦ｘ≦２．３であり、かつ０．４≦ｗ≦１．５とする
ことが望ましい。

【００２１】希土類元素ＲとしてはＧｄ、Ｔｂ、Ｙｂが
特に好ましい。Ｇｄは磁気モーメントが希土類元素の中
で最も大きいため、飽和磁化（４πＭｓ）の低減に有効
である。また、ＧｄＢｉ系のガーネットは、磁化反転温
度が−１０℃程度と、ＴｂＢｉ系のガーネットの−５０
℃に比べて室温に近いため、硬磁性にとって有利であ
る。さらに、Ｇｄは１．２μｍ以上の波長の光の吸収が
ないため、挿入損失にとって有利である。Ｔｂは、温度
特性、波長特性を確保するために有効な元素である。Ｇ
ｄは磁気異方性が大きく高保磁力化に有効な元素である
が、保磁力への寄与はＴｂのほうが大きい。

【００２２】以上の理由から、本発明のビスマス置換型
希土類鉄ガーネット単結晶膜において、その組成を（Ｂ
ｉ_3-a-b-cＧｄ_aＴｂ_bＹｂ_c）Ｆｅ_(5-w)Ｍ_wＯ₁₂の化学組
成（ただし、Ｍ＝Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｓｉ
およびＴｉの一種または二種以上、０．５≦ａ＋ｂ＋ｃ
≦２．５，０．２≦ｗ≦２．５）とすることが特に望ま
しい。

【００２３】本発明のビスマス置換型希土類鉄ガーネッ
ト単結晶膜は、ＬＰＥ法により形成されることを前提と
するが、Ｙｂは、当該単結晶膜の格子定数を基板の格子
定数と整合させるために含有される。ファラデー回転能
を大きくするためには、Ｂｉを多く含む結晶とすること
が望まれる。ここで、ファラデー回転角は、ファラデー
回転子２２４ｂを構成する材料の厚さに比例し、単位厚
さあたりの回転角をファラデー回転能と呼ぶ。また、光
アイソレータ２２４に用いられるファラデー回転子２２
４ｂの回転角は４５°であるから、ファラデー回転能が
大きいほどファラデー回転子２２４ｂの厚さを薄くで
き、小型化にとって有利となる。また、ＬＰＥ法に用い
られる基板（以下、ＬＰＥ基板）は、所定の格子定数を
有している。Ｂｉはイオン半径が大きいために、単にＢ
ｉの量を多くしたのでは、得たい結晶膜の格子定数と基
板の格子定数の整合が取れなくなる。そこで、Ｂｉの量
を多くしつつ、イオン半径の小さいＹｂを含有せしめる
ことにより、得たい結晶膜の格子定数と基板の格子定数
の整合を取るのである。そして、Ｙｂは光通信に使用さ
れる光の波長域で光吸収がないので、挿入損失を劣化さ
せることもない。

【００２４】本発明のビスマス置換型希土類鉄ガーネッ
ト材料において、ＭはＦｅの一部を置換する元素であ
り、Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｓｃ、Ｉｎ、ＳｉおよびＴｉの
一種または二種以上から選択される。この中では４πＭ
ｓの低減の観点からＧａが最も望ましい元素である。

【００２５】本発明のビスマス置換型希土類鉄ガーネッ
ト材料において、Ｇｄ、ＴｂおよびＹｂの含有量を示す
ａ，ｂおよびｃは、０．５≦ａ＋ｂ＋ｃ≦２．５とす
る。ａ＋ｂ＋ｃが０．５未満になると、イオン半径の大
きいＢｉの量が相対的に多くなり、ＬＰＥ法により単結
晶膜を育成するためのＬＰＥ基板との格子定数の整合性
が取れなくなる。また、ａ＋ｂ＋ｃが２．５を超える
と、逆にＢｉの量が相対的に少なくなり、ファラデー回
転能が小さくなる。結果として、単結晶膜の厚さを厚く
しなければならず、ＬＰＥ法による単結晶膜の育成が難
しくなり、歩留まりの低下を来たす。ａ＋ｂ＋ｃの望ま
しい範囲は１．０≦ａ＋ｂ＋ｃ≦２．３である。

【００２６】さらに、ａ，ｂおよびｃの各々は、０．１
≦ａ≦１．５、０．３≦ｂ≦２．０、０．１≦ｃ≦１．
５とすることが望ましい。ａ（Ｇｄ量）を０．１以上と
するのは硬磁性を得るための磁気異方性を十分に確保す
るためである。一方、ａが１．５を超えるとＴｂおよび
Ｂｉの量が不足するため、高いファラデー回転能を得る
ことができなくなる。ｂ（Ｔｂの量）を０．３以上とす
るのは硬磁性を得るための磁気異方性を十分に確保する
ためである。一方、ｂが１．５を超えると、１．５μｍ
を超える波長の光における挿入損失が大きくなる。ｃ
（Ｙｂの量）を０．１以上とするのは０．１未満では、
十分なファラデー回転能を確保することができず、膜厚
を厚くする必要性が出てくるからである。一方、ｃが
１．５を超えると、Ｇｄ、ＴｂおよびＢｉの量が不足し
て、高いファラデー回転能を確保できなくなるためであ
る。

【００２７】本発明のビスマス置換型希土類鉄ガーネッ
ト材料において、ＭのＦｅに対する置換量であるｗは
０．２≦ｗ≦２．５とする。ｗが０．２未満では、得ら
れた単結晶膜が角型の磁気ヒステリシスを保てなくな
る。一方、ｗが２．５を超えると、単結晶の育成中に溶
融部分に不必要な結晶核が生成して単結晶の健全な育成
が困難となる。望ましいｗの範囲は０．３≦ｗ≦２．
０、さらに望ましいｗの範囲は０．４≦ｗ≦１．５であ
る。

【００２８】以上説明の通り、単結晶膜の組成を適宜調
整することで、−２０℃〜＋８０℃の温度範囲、つまり
光アイソレータの動作保証が必要とされる温度範囲にお
いてファラデー効果を具現するとともに、ファラデー回
転能が７００°／ｃｍ以上のビスマス置換型希土類鉄ガ
ーネット材料が得られる。このガーネット材料は、当該
材料が示す飽和磁化以上の大きさの外部磁界を印加した
後に当該外部磁界を除去した後においても、以上のファ
ラデー回転能が実質的に維持される。

【００２９】但し、上述の通り、本発明は、硬磁性のビ
スマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶膜に対し磁場中
熱処理を施すことを特徴とするものであり、この単結晶
膜の組成は上記に示したものに特に限定されるものでは
なく、単結晶膜が硬磁性を示すように適宜調整すればよ
い。

【００３０】本発明によるファラデー回転子２２４ｂ
は、以上説明したビスマス置換型希土類鉄ガーネット材
料をＬＰＥ法により育成した単結晶膜から構成すること
ができる。この単結晶膜は、実質的に角型の磁気ヒステ
リシスを示す。

【００３１】次に、本発明による単結晶膜の製造方法を
説明する。本発明による単結晶膜は、ＬＰＥ法により育
成することができる。図４はＬＰＥ法により単結晶膜を
育成している様子を示している。図４に示すように、例
えば白金製の坩堝４０に得たい単結晶膜の原料とフラッ
クスとを投入する。坩堝４０に投入された原料とフラッ
クスとは、加熱コイル４１へ通電することにより加熱、
溶融してメルト４２を形成する。メルト４２の温度を下
げて過冷却状態にして、ＬＰＥ基板４３を回転させなが
らメルトに接触させると、ＬＰＥ基板４３上に、単結晶
膜４４がエピタキシャル成長する。なお、育成された単
結晶膜４４には、フラックスおよび坩堝４０から不純物
が不可避的に混入するが、本発明がこのような不可避的
不純物の混入を許容することは言うまでもない。もちろ
ん、本発明の効果を実行あらしめるために、これら不純
物の混入を低減することが望ましいことは言うまでもな
い。

【００３２】ＬＰＥ法により得る単結晶膜４４は、最終
的に得たいファラデー回転子２２４ｂの厚さよりも若干
厚く育成される。研磨加工に供した後にファラデー回転
子２２４ｂとして用いるためである。なお、ファラデー
回転子２２４ｂには、使用される光の波長に対して回転
角が４５°になるような単結晶膜４４が用いられる。換
言すれば、ＬＰＥ法により得られた単結晶膜４４は、フ
ァラデー回転角が４５°になるまで研磨加工される。フ
ァラデー回転子２２４ｂは、概ね５００μｍ程度の厚さ
を有している。研磨加工された後に、挿入損失低減のた
めに、ファラデー回転子２２４ｂの表面には、無反射コ
ーティングを施すことが望ましい。ここで、挿入損失と
は、入射光に対す出射光の減衰分をいう。ファラデー回
転子２２４ｂにおける挿入損失は、ファラデー回転子２
２４ｂを構成する材料の光吸収損失と、当該材料と空気
との屈折率の違いによる界面の反射損失からなる。高品
質な情報伝送を確保するために、ファラデー回転子２２
４ｂにおいては、挿入損失を低減することが要求されて
いるが、ファラデー回転子２２４ｂ表面に無反射コーテ
ィングを施すことにより、反射損失は無視できる程度ま
で低減できる。

【００３３】本発明は、ファラデー回転子２２４ｂを研
磨加工した後に、外部磁場をかけながら熱処理を行うこ
とを特徴としている。この磁場中熱処理により、磁気ヒ
ステリシスが理想的な角型を示すとともに、保磁力が著
しく向上する。以下、単結晶膜４４からなるファラデー
回転子２２４ｂに対し、磁場中熱処理を行うことが磁気
ヒステリシスの角型性の向上および保磁力の向上に有効
である理由を説明する。

【００３４】まず、硬磁性を示すビスマス置換型希土類
鉄ガーネット材料の保磁力発生機構は、いわゆるnuclea
tion（ニュークリエイション）タイプであり、このタイ
プの材料は、磁化されやすく、一度磁化されると逆磁区
が発生しにくいという特徴がある。この特徴によって、
単結晶膜４４からなるファラデー回転子２２４ｂは、角
型の磁気ヒステリシスを示すのである。ところが、現実
問題として、単結晶膜４４を育成するにあたり、欠陥が
全くない完全結晶の育成は困難である。よって、通常、
単結晶膜４４には結晶欠陥が存在することとなるが、こ
の結晶欠陥は逆磁区の核となる。そして、単結晶膜４４
において逆磁区が発生した際に、単結晶膜４４からなる
ファラデー回転子２２４ｂに対して単に熱処理（加熱の
み）を施したとしても、磁区の傾きを修正することはで
きない。磁区の傾きが修正されない状態では、高保磁力
化が不十分となるのみならず、個体間の保磁力のばらつ
き、歩留まりの低下が生じてしまう。

【００３５】一方、本発明が提案するように、単結晶膜
４４からなるファラデー回転子２２４ｂに対して外部磁
場をかけながら熱処理を施すことによって、磁区の傾き
を修正し、磁気ヒステリシスの角型性を理想的な角型と
することが可能となる。これは、単結晶膜４４中の欠陥
などにピン止めされていた磁区が、高温中、つまり原子
が動きやすい状態で外部磁場をかけられることによっ
て、ピン止めサイトから解放されるためであると考えら
れる。磁場中熱処理を施すことによって、磁場方向に磁
区が理想的に揃い、これによって逆磁区が発生しにくく
なり、結果的に保磁力が向上するのである。

【００３６】次に、ファラデー回転子２２４ｂに対して
磁場中熱処理を施す際の好ましい条件について説明す
る。熱処理温度は、２００〜１１００℃とする。熱処理
温度が２００℃未満の場合には、歪みを十分に開放する
ことができず、また磁区の回転も不十分なものとなる。
一方、熱処理温度が１１００℃を超えると、揮発成分で
あるＢｉなどの構成元素の蒸発が顕著となる。そして、
これらの揮発成分の蒸発が顕著になると、磁気ヒステリ
シスの角型性の低下が進む。これにより、単結晶膜４４
の磁気異方性が低下し、併せて保磁力も低下してしま
う。より具体的には、外部磁界を取り除いてもファラデ
ー回転角が維持されることを特徴としている硬磁性の単
結晶膜４４が、外部磁界の印加なしにはファラデー回転
角を維持することができない状態にまでファラデー回転
子２２４ｂの特性が劣化してしまう。したがって、熱処
理温度は、２００〜１１００℃とする。より望ましい熱
処理温度は４００〜１０００℃、さらに望ましい熱処理
温度は５００〜８００℃である。

【００３７】外部磁場の強度は、飽和磁場以上、具体的
には３００Ｏｅ以上とする。外部磁場の強度が高ければ
高いほどファラデー回転子２２４ｂの高保磁力化が期待
できる。但し、装置の高コスト化を防ぐため、現状では
外部磁場の強度の上限を２０ｋＯｅ程度とする。より望
ましい外部磁場の強度は５００Ｏｅ以上、さらに望まし
い外部磁場の強度は１ｋＯｅ以上である。飽和磁場以上
の磁場をファラデー回転子２２４ｂに印加するために
は、例えば電磁石を用いることができる。磁場の印加方
向は、最終的にファラデー回転子２２４ｂが着磁される
べき方向とし、具体的にはファラデー回転子２２４ｂの
厚さ方向に磁場を印加する。ここで、図３を用いてファ
ラデー回転子２２４ｂに対する磁場の印加方向を示す。
図３に示したように、ファラデー回転子２２４ｂは偏光
子２２４ａ，２２４ｃの間に配置されるが、光が進む方
向、つまり順方向の光と略平行になるようにファラデー
回転子２２４ｂの厚さ方向に磁場を印加するのである。

【００３８】磁場中熱処理を施す時間は、１０分から８
時間程度とすればよい。但し、この時間は外部磁場の強
度によって左右されるものであり、外部磁場の強度が高
い場合、具体的には外部磁場の強度が５００Ｏｅ以上の
場合には、磁場中熱処理を施す時間が数十分であっても
上記した高保磁力化という効果を得ることができる。熱
処理雰囲気は、非還元性雰囲気、例えば大気中または酸
素濃度１０％以上の雰囲気中とする。

【００３９】以上の条件で磁場中熱処理を行うことによ
って、ファラデー回転子２２４ｂの高保磁力化、サンプ
ル間のばらつき低減、歩留まり改善等の効果を享受する
ことができる。

【００４０】

【実施例】以下本発明の具体的な実施例について説明す
る。（実施例１）酸化ビスマス（Ｂｉ₂Ｏ₃，４Ｎ）、酸化第
２鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃，４Ｎ）、酸化ガドリニウム（Ｇｄ
₂Ｏ₃，５Ｎ）、酸化テルビウム（Ｔｂ₄Ｏ₇，３Ｎ）、
酸化イッテルビウム（Ｙｂ₂Ｏ₃，４Ｎ）、酸化ガリウム
（Ｇａ₂Ｏ₃，４Ｎ）を原料として、図４に示す装置を用
いて、エピタキシャル成長により、１種類のビスマス置
換型希土類鉄磁性ガーネット単結晶膜を育成した。用い
たＬＰＥ基板は、（１１１）ガーネット単結晶（（Ｇｄ
Ｃａ）₃（ＧａＭｇＺｒ）₅Ｏ₁₂）である。この基板の格
子定数は、１．２４９７±０．０００２ｎｍである。な
お、前記原料のほかに、酸化鉛（ＰｂＯ，４Ｎ）および
酸化ほう素（Ｂ₂Ｏ₃，５Ｎ)をフラックスとして白金製
の坩堝４０に投入した。

【００４１】ビスマス置換型希土類鉄磁性ガーネット単
結晶膜を育成した後、膜厚５５０μｍまで研磨し、ＬＰ
Ｅ基板を除去した。次いで、得られた単結晶膜の組成分
析を行った結果、Ｂｉ_1.0Ｇｄ_0.6Ｔｂ_1.0Ｙｂ_0.4Ｆｅ
_4.1Ｇａ_0.9Ｏ_12.0であった。この単結晶膜を１ｍｍ角に
して１０個のサンプルを得た後、ＶＳＭ（振動試料型磁
力計）を用いてこの１０個のサンプルの磁気特性を測定
した。その結果、４πＭｓが８０Ｇ、保磁力が２００〜
４００Ｏｅであった。また、磁性種別は、硬磁性であ
り、いずれも角型ヒステリシスを示した。なお、本実施
例において、保磁力は室温における値を示しており、以
下の実施例においても同様である。

【００４２】１０個のサンプルのうち、５個について
は、大気中で８００℃、外部磁場３ｋＯｅ中で５時間保
持し、磁場中熱処理を行った後、ＶＳＭ（振動試料型磁
力計）を用いて磁気特性を測定した。以下、この５個の
サンプルをサンプルＮｏ．１〜５という。一方、残りの
５個のサンプルについては、外部磁場をかけずに熱処理
（加熱のみ）を行った後、ＶＳＭ（振動試料型磁力計）
を用いて磁気特性を測定した。以下、この５個のサンプ
ルをサンプルＮｏ．６〜１０という。なお、サンプルＮ
ｏ．６〜１０の熱処理条件は、サンプルＮｏ．１〜５と
同様に、大気中で８００℃、５時間とした。

【００４３】サンプルＮｏ．６〜１０（磁場中熱処理）
の保磁力が４００〜６００Ｏｅであるのに対し、サンプ
ルＮｏ．１〜５（加熱のみ）の保磁力は９５０〜１０５
０Ｏｅと、いずれも９００Ｏｅ以上の保磁力を示した。
つまり、磁場中熱処理を施したサンプルＮｏ．１〜５に
ついては、熱処理前の保磁力（２００〜４００Ｏｅ）よ
りも４倍以上高い保磁力を示すことがわかる。

【００４４】また、サンプルＮｏ．６〜１０の中で最も
高い保磁力を示したサンプルの保磁力は６００Ｏｅ、最
も低い保磁力を示したサンプルの保磁力は４００Ｏｅで
ある。つまり、サンプルＮｏ．６〜１０は、サンプル間
での保磁力のばらつきが２００Ｏｅと大きい。ここで、
熱処理前のサンプル間での保磁力のばらつきが２００Ｏ
ｅであることを鑑みると、単に熱処理（加熱のみ）を施
したのみでは、サンプル間での保磁力のばらつきを低減
しえないといえる。一方、サンプルＮｏ．１〜５につい
ては、サンプル間での保磁力のばらつきが１００Ｏｅで
あった。よって、磁場中熱処理は、保磁力の向上に有効
であるのみならず、サンプル間の保磁力のばらつき低減
にも有効であることがわかった。

【００４５】次に、磁場中熱処理を施したサンプルＮ
ｏ．５（４πＭｓ＝８０Ｇ、保磁力＝１０５０Ｏｅ）の
磁気ヒステリシスを図５（ａ）に、熱処理のみを施した
サンプルＮｏ．９（４πＭｓ＝８０Ｇ、保磁力＝６００
Ｏｅ）の磁気ヒステリシスを図５（ｂ）に示す。

【００４６】図５に示すように、サンプルＮｏ．５は、
４つの角がほぼ９０°であり、理想的な角型を有する角
型磁気ヒステリシスを示した。一方、サンプルＮｏ．９
は、角型磁気ヒステリシスを示すものの、４つの角は８
５〜９５°であることが確認された。

【００４７】以上の結果から、磁場中熱処理を施すこと
により、磁気ヒステリシスが理想的な角型を示すことが
わかった。また、磁場中熱処理は、保磁力の向上、サン
プル間の保磁力のばらつき低減に極めて有効であること
が確認された。そして、磁場中熱処理を施した場合に
は、９００Ｏｅ以上の保磁力を有するビスマス置換型希
土類鉄磁性ガーネット単結晶膜を安定して得ることがで
きる。

【００４８】（実施例２）熱処理温度の変化に伴う磁気
特性の変動を確認するために行った実験を実施例２とし
て説明する。実施例１と同様の手法でビスマス置換型希
土類鉄磁性ガーネット単結晶膜を育成した後、膜厚５５
０μｍまで研磨し、ＬＰＥ基板を除去した。次いで、得
られた単結晶膜の組成分析を行った結果、Ｂｉ_1.0Ｇｄ
_0.6Ｔｂ_1.0Ｙｂ_0.4Ｆｅ_4.1Ｇａ_0.9Ｏ_12.0であった。こ
の単結晶膜を１ｍｍ角にして８個のサンプルを得た後、
ＶＳＭ（振動試料型磁力計）を用いてこの８個のサンプ
ルの磁気特性を測定した。その結果、４πＭｓが８０
Ｇ、保磁力が２００〜４００Ｏｅであった。また、磁性
種別は、硬磁性であり、いずれも角型ヒステリシスを示
した。

【００４９】この８個のサンプルのうち、４個のサンプ
ル（サンプルＮｏ．１１〜１４）については、外部磁場
３ｋＯｅ中で５時間保持し、磁場中熱処理を行った後、
ＶＳＭ（振動試料型磁力計）を用いて磁気特性を測定し
た。熱処理温度は以下の通りであり、また熱処理雰囲気
は大気中とした。サンプルＮｏ．１１〜１４の保磁力を
図６に示す。また、残りの４個のサンプル（サンプルＮ
ｏ．１５〜１８）については以下に示す条件で加熱のみ
を行った後、ＶＳＭ（振動試料型磁力計）を用いて磁気
特性を測定した。サンプルＮｏ．１５〜１８の保磁力に
ついても図６に示す。＜熱処理温度＞サンプルＮｏ．１１、１５：４００℃ サンプルＮｏ．１２、１６：６００℃ サンプルＮｏ．１３、１７：８００℃ サンプルＮｏ．１４、１８：１０００℃ 以下、磁場中熱処理を行ったサンプルＮｏ．１１〜１４
が描く曲線を曲線ａ、加熱のみを行ったサンプルＮｏ．
１５〜１８が描く曲線を曲線ｂという。

【００５０】図６において、磁場中熱処理を施したサン
プルＮｏ．１１〜１４は、４００℃、６００℃、８００
℃、１０００℃のいずれの温度においても、加熱のみを
施したサンプルＮｏ．１５〜１８よりも良好な保磁力を
示している。つまり、実施例１と同様の傾向が確認され
た。ここで、曲線ａ（磁場中熱処理）および曲線ｂ（加
熱のみ）は、いずれも熱処理温度が８００℃近傍になっ
たところで保磁力がピーク値を示す。ところが、曲線ａ
のピーク値が約１０００Ｏｅであるのに対し、曲線ｂの
ピーク値は約５００Ｏｅに留まっている。よって、熱処
理温度適切な範囲としたとしても、加熱のみで保磁力を
６００Ｏｅ以上とすることは困難であるといえる。一
方、磁場中熱処理を施した場合には、熱処理温度が５０
０℃近傍になると６００Ｏｅ以上の保磁力を示し、熱処
理温度が６００℃以上になると、８００Ｏｅ以上という
優れた保磁力を示す。

【００５１】以上の結果から、磁場中熱処理を施した場
合には、６００Ｏｅ以上という優れた保磁力を得ること
ができることが確認された。また、本実施例において、
磁場中熱処理における好ましい熱処理温度は、３００〜
１１００℃、さらには５００〜１０００℃、より望まし
くは７００〜９００℃である。

【００５２】（実施例３）外部磁場の変化に伴う磁気特
性の変動を確認するために行った実験を実施例３として
説明する。実施例１と同様の手法でビスマス置換型希土
類鉄磁性ガーネット単結晶膜を育成した後、膜厚５５０
μｍまで研磨し、ＬＰＥ基板を除去した。次いで、得ら
れた単結晶膜の組成分析を行った結果、Ｂｉ_1.0Ｇｄ_0.6
Ｔｂ_1.0Ｙｂ_0.4Ｆｅ_4.1Ｇａ_0.9Ｏ_12.0であった。この単
結晶膜を１ｍｍ角にして４個のサンプルを得た後、ＶＳ
Ｍ（振動試料型磁力計）を用いてこの４個のサンプルの
磁気特性を測定した。その結果、４πＭｓが８０Ｇ、保
磁力が５００Ｏｅであった。また、磁性種別は、硬磁性
であり、いずれも角型ヒステリシスを示した。

【００５３】この４個のサンプルについて、熱処理温度
を８００℃に固定して、外部磁場を１ｋＯｅ（サンプル
１９）、２ｋＯｅ（サンプル２０）、３ｋＯｅ（サンプ
ル２１）、５ｋＯｅ（サンプル２２）と変動させて磁場
中熱処理を行った。サンプル１９〜２２の磁場中熱処理
時間はそれぞれ５時間、熱処理雰囲気は大気中とした。
磁場中熱処理後、ＶＳＭ（振動試料型磁力計）を用いて
サンプル１９〜２２の磁気特性を測定したところ、４π
Ｍｓは８０であった。サンプル１９〜２２の保磁力を図
７に示す。

【００５４】図７に示すように、外部磁場の強度が１ｋ
Ｏｅ（サンプル１９）、２ｋＯｅ（サンプル２０）、３
ｋＯｅ（サンプル２１）、５ｋＯｅ（サンプル２２）と
高くなるにつれて、保磁力が向上する。ここで、外部磁
場の強度が１ｋＯｅ近傍では約６００Ｏｅ、外部磁場の
強度が２ｋＯｅ近傍では約８００Ｏｅ、外部磁場の強度
が３ｋＯｅ近傍では約９５０Ｏｅの保磁力を示してい
る。以上の結果から、磁場中熱処理において外部磁場が
高ければ高いほど優れた保磁力を得ることができること
が確認された。また、熱処理温度を適切な範囲とし、か
つ外部磁場の強度を１ｋＯｅ以上とした場合には、６０
０Ｏｅ以上の保磁力を得ることができることがわかっ
た。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
保磁力に優れた硬磁性ビスマス置換型希土類鉄ガーネッ
ト材料、具体的には硬磁性ビスマス置換型希土類鉄ガー
ネット単結晶膜が提供される。したがって、本発明の硬
磁性ビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶膜を用い
たファラデー回転子は、高品質なものとなり、例えば光
アイソレータに用いられた場合に、高性能なアイソレー
ションを実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態による光通信システムの構成を
示す図である。

【図２】本実施の形態によるＬＤモジュールの構成を
示す斜視図である。

【図３】本実施の形態による光アイソレータの構成を
示す図である。

【図４】ＬＰＥ法を説明するための図である。

【図５】（ａ）は磁場中熱処理を施したサンプルＮ
ｏ．５（４πＭｓ＝８０Ｇ、保磁力＝１０５０Ｏｅ）の
磁気ヒステリシスを示す図、（ｂ）は熱処理のみを施し
たサンプルＮｏ．９の磁気ヒステリシスを示す図であ
る。

【図６】熱処理温度の変化に伴い、保磁力が変動する
ことを示す図である。

【図７】外部磁場の変化に伴い、保磁力が変動するこ
とを示す図である。

【図８】従来の光アイソレータの構成を示す図であ
る。

【図９】光アイソレータの原理を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

１…光通信システム、２…光送信器、３…光受信器、４
…光伝送ライン、５…光増幅器、２２４…光アイソレー
タ、２２４ａ，２２４ｃ…偏光子、２２４ｂ…ファラデ
ー回転子、４０…坩堝、４１…加熱コイル、４２…メル
ト、４３…ＬＰＥ基板、４４…単結晶膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大井戸敦東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内Ｆターム(参考） 2H079 AA03 BA02 CA06 DA03 2H099 AA01 BA02 CA11 4G077 AA03 BC25 CG01 FE02 FE11 FH04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】実質的に角型の磁気ヒステリシスを示す
ビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結晶膜を用いたフ
ァラデー回転子の製造方法であって、前記単結晶膜を育成する単結晶膜育成工程と、前記単結晶膜に対し、外部磁場をかけながら熱処理を施
す磁場中熱処理工程と、を備えたことを特徴とするファ
ラデー回転子の製造方法。
【請求項２】前記磁場中熱処理工程において、２００
〜１１００℃の温度範囲で熱処理を施すことを特徴とす
る請求項１に記載のファラデー回転子の製造方法。
【請求項３】前記磁場中熱処理工程において、前記外
部磁場は３００Ｏｅ以上であることを特徴とする請求項
１または２に記載のファラデー回転子の製造方法。
【請求項４】前記磁場中熱処理工程は、非還元性雰囲
気中で行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
かに記載のファラデー回転子の製造方法。
【請求項５】ビスマス置換型希土類鉄ガーネット単結
晶膜を用い、入射された光の偏波面を回転させるファラ
デー回転子であって、前記単結晶膜は、（Ｂｉ_3-a-b-c
Ｇｄ_aＴｂ_bＹｂ_c）Ｆｅ_(5-w)Ｍ_wＯ₁₂の化学組成（ただ
し、Ｍ＝Ｇａ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｓｃ、Ｉｎ、ＳｉおよびＴ
ｉの一種または二種以上、０．５≦ａ＋ｂ＋ｃ≦２．
５，０．２≦ｗ≦２．５）であり、かつ磁場中熱処理に
より室温において６００Ｏｅ以上の保磁力を有すること
を特徴とするファラデー回転子。
【請求項６】実質的に角型の磁気ヒステリシスを示す
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
であって、液相エピタキシャル成長法により、前記単結晶膜を育成
する工程と、前記単結晶膜に対し、加熱保持された状態で磁区を整列
させる磁区整列処理工程と、を備えたことを特徴とする
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。
【請求項７】前記磁区整列処理工程において、３００
Ｏｅ以上の外部磁場をかけながら２００〜１１００℃に
加熱保持することを特徴とする請求項６に記載のビスマ
ス置換型希土類鉄ガーネット単結晶膜の製造方法。
【請求項８】順方向の光が入射される第１の偏光子
と、前記第１の偏光子と所定間隔を隔てて対向配置され前記
順方向の光が出射される第２の偏光子と、前記第１の偏光子と前記第２の偏光子との間に配置さ
れ、前記第１の偏光子を透過した光の偏波面を回転させ
て前記第２の偏光子に向けて出射するとともに、前記第
２の偏光子を透過した逆方向の光の透過を阻止するファ
ラデー回転子とを備え、前記ファラデー回転子は、ビスマス置換型希土類鉄ガー
ネット単結晶膜から構成され、前記順方向の光と略平行
に磁界を形成する方向に外部磁場を印加しつつ加熱保持
されることにより、角型の磁気ヒステリシスを示し、か
つ室温において８００Ｏｅ以上の保磁力を有することを
特徴とする光アイソレータ。