JP2003252699A - ビスマス置換型希土類鉄系ガーネット単結晶の製造方法 - Google Patents
ビスマス置換型希土類鉄系ガーネット単結晶の製造方法Info
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- JP2003252699A JP2003252699A JP2002055339A JP2002055339A JP2003252699A JP 2003252699 A JP2003252699 A JP 2003252699A JP 2002055339 A JP2002055339 A JP 2002055339A JP 2002055339 A JP2002055339 A JP 2002055339A JP 2003252699 A JP2003252699 A JP 2003252699A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 挿入損失０.０５ｄＢ以下の、希土類元素と
してＴｂを主成分とするビスマス置換希土類鉄系ガーネ
ット厚膜単結晶を得る製造方法を提供すること。 【解決手段】 ガーネット単結晶基板上に、液相エピタ
キシャル成長法により育成されたビスマス置換希土類鉄
系ガーネット厚膜単結晶、一般式（Ｒ，Ｂｉ）3（Ｆ
ｅ，Ｍ）5Ｏ12（但し、ＲはＴｂを主成分とする希土類
元素を示す。また、ＭはＡｌ、Ｇａ又はその両方を示す
が、その量はゼロでもよい）を、雰囲気が０.２〜２.０
ｖｏｌ％のＨ2を含むＮ2もしくはＡｒガス、保持温度が
４６０〜５４０℃、保持時間５時間以上の熱処理におい
て、前記ビスマス置換希土類鉄系ガーネット厚膜単結晶
を、Ｐｔ及びＰｄを含まない材質の板により挟み込んだ
状態で熱処理を行う。
してＴｂを主成分とするビスマス置換希土類鉄系ガーネ
ット厚膜単結晶を得る製造方法を提供すること。 【解決手段】 ガーネット単結晶基板上に、液相エピタ
キシャル成長法により育成されたビスマス置換希土類鉄
系ガーネット厚膜単結晶、一般式（Ｒ，Ｂｉ）3（Ｆ
ｅ，Ｍ）5Ｏ12（但し、ＲはＴｂを主成分とする希土類
元素を示す。また、ＭはＡｌ、Ｇａ又はその両方を示す
が、その量はゼロでもよい）を、雰囲気が０.２〜２.０
ｖｏｌ％のＨ2を含むＮ2もしくはＡｒガス、保持温度が
４６０〜５４０℃、保持時間５時間以上の熱処理におい
て、前記ビスマス置換希土類鉄系ガーネット厚膜単結晶
を、Ｐｔ及びＰｄを含まない材質の板により挟み込んだ
状態で熱処理を行う。
Description
【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の製造方法に関し、詳しく
は、液相エピタキシャル成長法にて育成した、希土類元
素としてＴｂを主成分とする、ビスマス置換希土類鉄系
ガーネット厚膜単結晶の製造方法に関する。
果を有する光学用ガーネットの製造方法に関し、詳しく
は、液相エピタキシャル成長法にて育成した、希土類元
素としてＴｂを主成分とする、ビスマス置換希土類鉄系
ガーネット厚膜単結晶の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光通信や光情報処理において、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。半導体レーザー発振器を使用した光通信装置で
は、光ファイバーケーブルやコネクタなどの端部からの
反射光がレーザー発振器に戻ると、ノイズが増加し、発
振が不安定になる。このような戻り光を遮断し、安定し
た発振状態を確保するために、ファラデー回転の非相反
性を利用した光アイソレータが使用されている。
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。半導体レーザー発振器を使用した光通信装置で
は、光ファイバーケーブルやコネクタなどの端部からの
反射光がレーザー発振器に戻ると、ノイズが増加し、発
振が不安定になる。このような戻り光を遮断し、安定し
た発振状態を確保するために、ファラデー回転の非相反
性を利用した光アイソレータが使用されている。
【０００３】現在、光ファイバーケーブルを用いた通信
システムにおいては、波長が１.３１μｍや１.５５μｍ
の帯域が利用されており、このような帯域で用いられる
近赤外用ファラデー回転素子材料として、厚膜状の希土
類-鉄系ガーネット単結晶があり、厚膜単結晶として希
土類元素にビスマスＢｉを置換したビスマス置換希土類
-鉄系ガーネットが実用化されており、（Ｔｂ，Ｂｉ)−
鉄系ガーネットや（Ｇｄ，Ｂｉ)−鉄系ガーネットが主
に用いられている。これらの厚膜単結晶を一般にビスマ
ス置換希土類鉄系ガーネットもしくは磁性ガーネットと
呼んでいる（以下、磁性ガーネットと記す）。
システムにおいては、波長が１.３１μｍや１.５５μｍ
の帯域が利用されており、このような帯域で用いられる
近赤外用ファラデー回転素子材料として、厚膜状の希土
類-鉄系ガーネット単結晶があり、厚膜単結晶として希
土類元素にビスマスＢｉを置換したビスマス置換希土類
-鉄系ガーネットが実用化されており、（Ｔｂ，Ｂｉ)−
鉄系ガーネットや（Ｇｄ，Ｂｉ)−鉄系ガーネットが主
に用いられている。これらの厚膜単結晶を一般にビスマ
ス置換希土類鉄系ガーネットもしくは磁性ガーネットと
呼んでいる（以下、磁性ガーネットと記す）。
【０００４】これらの磁性ガーネットはフラックス法に
より製造され、現在ではフラックス法の一種で、生産性
に優れた液相エピタキシャル成長法（以下、ＬＰＥ法と
記す）により、ほとんどが製造されている。
より製造され、現在ではフラックス法の一種で、生産性
に優れた液相エピタキシャル成長法（以下、ＬＰＥ法と
記す）により、ほとんどが製造されている。
【０００５】ところで、ＬＰＥ法で育成された、Ｔｂを
主成分として、かつＹを含む希土類元素によるビスマス
置換希土類-鉄系ガーネット（以下、ＴｂＢｉ系ガーネ
ットと記す）においては、Ｔｂイオンが＋２価と＋３価
の価数を有することから、ＬＰＥ法の育成条件により、
＋２価と＋３価の価数が存在する。これらの価数の比率
に連動して磁性ガーネット中のもう一つの正イオンであ
るＦｅイオンの価数も＋３価以外に＋２価と＋４価が生
じる。Ｆｅイオンにおいて＋３価以外の価数のイオンの
存在比率が上昇すると、上記光通信の波長帯域でＦｅイ
オンによる光吸収が生じる。
主成分として、かつＹを含む希土類元素によるビスマス
置換希土類-鉄系ガーネット（以下、ＴｂＢｉ系ガーネ
ットと記す）においては、Ｔｂイオンが＋２価と＋３価
の価数を有することから、ＬＰＥ法の育成条件により、
＋２価と＋３価の価数が存在する。これらの価数の比率
に連動して磁性ガーネット中のもう一つの正イオンであ
るＦｅイオンの価数も＋３価以外に＋２価と＋４価が生
じる。Ｆｅイオンにおいて＋３価以外の価数のイオンの
存在比率が上昇すると、上記光通信の波長帯域でＦｅイ
オンによる光吸収が生じる。
【０００６】従って、Ｆｅイオンを＋３価に制御する価
数制御が、光通信波長帯での光吸収を抑止することのポ
イントとなる。
数制御が、光通信波長帯での光吸収を抑止することのポ
イントとなる。
【０００７】本発明者は、Ｆｅイオンの＋３価以外の価
数の存在比率が上昇することにより、光通信波長帯での
光吸収が生じたＴｂＢｉ系ガーネット（例えば、両面に
無反射コート膜を施した状態で１.３１μｍの挿入損失
が０.２５ｄＢ）に対し、少量（例えば０.５ｖｏｌ％）
のＨ２を含む不活性ガス（例えばＮ２ガス）雰囲気での
熱処理（例えば４８０℃１０時間保持）により、光吸収
が低減する現象（例えば、挿入損失が０.２５ｄＢから
０.０５〜０.１５ｄＢにまで減少）を確認した。
数の存在比率が上昇することにより、光通信波長帯での
光吸収が生じたＴｂＢｉ系ガーネット（例えば、両面に
無反射コート膜を施した状態で１.３１μｍの挿入損失
が０.２５ｄＢ）に対し、少量（例えば０.５ｖｏｌ％）
のＨ２を含む不活性ガス（例えばＮ２ガス）雰囲気での
熱処理（例えば４８０℃１０時間保持）により、光吸収
が低減する現象（例えば、挿入損失が０.２５ｄＢから
０.０５〜０.１５ｄＢにまで減少）を確認した。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】現在の光アイソレータ
に求められる光学特性として、光信号の減衰を抑えるこ
とができる低い挿入損失が挙げられる。このことから、
光アイソレータを構成するガーネットにも同様の光学特
性が求められる。
に求められる光学特性として、光信号の減衰を抑えるこ
とができる低い挿入損失が挙げられる。このことから、
光アイソレータを構成するガーネットにも同様の光学特
性が求められる。
【０００９】ところで、前述した熱処理により挿入損失
を低減できることが分かったが、熱処理後の挿入損失が
０.０５〜０.１５ｄＢと大きくばらついており、均一に
光吸収が低減されない状態であった。
を低減できることが分かったが、熱処理後の挿入損失が
０.０５〜０.１５ｄＢと大きくばらついており、均一に
光吸収が低減されない状態であった。
【００１０】このことから、上記問題に鑑み、本発明
は、光吸収の低減が均一となる、挿入損失０.０５ｄＢ
以下の、Ｙを含む希土類元素としてＴｂを主成分とする
ビスマス置換希土類鉄系ガーネット厚膜単結晶を得るこ
とができる製造方法を提供することを課題とする。
は、光吸収の低減が均一となる、挿入損失０.０５ｄＢ
以下の、Ｙを含む希土類元素としてＴｂを主成分とする
ビスマス置換希土類鉄系ガーネット厚膜単結晶を得るこ
とができる製造方法を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者による種々の検
討の結果、ＬＰＥ法により育成したＴｂＢｉ系ガーネッ
トを、Ｐｔ、Ｐｄを含まない板材により挟んだ状態で、
０.２〜２.０ｖｏｌ％のＨ２を含む不活性ガス雰囲気で
の、４６０〜５４０℃、保持時間５時間以上の熱処理に
より、光通信波長帯域（例えば１.３〜１.５μｍ）にお
ける＋３価以外のＦｅイオンによる光吸収を均一に抑制
した、すなわち０.０５ｄＢ以下の挿入損失を均一に有
するＴｂＢｉ系ガーネットを得るに至った。
討の結果、ＬＰＥ法により育成したＴｂＢｉ系ガーネッ
トを、Ｐｔ、Ｐｄを含まない板材により挟んだ状態で、
０.２〜２.０ｖｏｌ％のＨ２を含む不活性ガス雰囲気で
の、４６０〜５４０℃、保持時間５時間以上の熱処理に
より、光通信波長帯域（例えば１.３〜１.５μｍ）にお
ける＋３価以外のＦｅイオンによる光吸収を均一に抑制
した、すなわち０.０５ｄＢ以下の挿入損失を均一に有
するＴｂＢｉ系ガーネットを得るに至った。
【００１２】ＴｂＢｉ系ガーネットを挟む板材は、石
英、アルミナ、Ｇｄ3Ｇａ5Ｏ12（以下、ＧＧＧと記
す）、Ｎｄ3Ｇａ5Ｏ12（以下、ＮＧＧと記す）やＳＵＳ
３０４ステンレス、Ｔｉを検討したがいずれの場合にお
いても、上記熱処理条件において、波長１.３１μｍに
おける挿入損失が０.０５ｄＢ以下を示した。
英、アルミナ、Ｇｄ3Ｇａ5Ｏ12（以下、ＧＧＧと記
す）、Ｎｄ3Ｇａ5Ｏ12（以下、ＮＧＧと記す）やＳＵＳ
３０４ステンレス、Ｔｉを検討したがいずれの場合にお
いても、上記熱処理条件において、波長１.３１μｍに
おける挿入損失が０.０５ｄＢ以下を示した。
【００１３】なお、Ｐｔ、Ｐｄでは挿入損失が５〜６ｄ
Ｂと悪化することから、本発明の熱処理には不適応であ
ることが分かった。
Ｂと悪化することから、本発明の熱処理には不適応であ
ることが分かった。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【００１５】（実施例１）純度９９.９９％の酸化テル
ビウムＴｂ2Ｏ3、酸化第二鉄Ｆｅ2Ｏ 3、酸化アルミニウ
ムＡｌ2Ｏ3、及び酸化鉛ＰｂＯ、酸化ビスマスＢｉ
2Ｏ3、酸化硼素Ｂ2Ｏ3の粉末を使用し、ＰｂＯ−Ｂｉ2
Ｏ3−Ｂ2Ｏ3系をフラックスとして、ＬＰＥ法にて、格
子定数ａ＝１２.４９６Åの置換型Ｇｄ3Ｇａ5Ｏ12（以
下、ＳＧＧＧと記す）基板に、一般式Ｔｂ2.1Ｂｉ0.9Ｆ
ｅ4.98Ａｌ0.02Ｏ12のＴｂＢｉ系ガーネットを５００μ
ｍ育成した。
ビウムＴｂ2Ｏ3、酸化第二鉄Ｆｅ2Ｏ 3、酸化アルミニウ
ムＡｌ2Ｏ3、及び酸化鉛ＰｂＯ、酸化ビスマスＢｉ
2Ｏ3、酸化硼素Ｂ2Ｏ3の粉末を使用し、ＰｂＯ−Ｂｉ2
Ｏ3−Ｂ2Ｏ3系をフラックスとして、ＬＰＥ法にて、格
子定数ａ＝１２.４９６Åの置換型Ｇｄ3Ｇａ5Ｏ12（以
下、ＳＧＧＧと記す）基板に、一般式Ｔｂ2.1Ｂｉ0.9Ｆ
ｅ4.98Ａｌ0.02Ｏ12のＴｂＢｉ系ガーネットを５００μ
ｍ育成した。
【００１６】育成後、１１ｍｍ×１１ｍｍ角に切断した
後、ＳＧＧＧ基板を研磨により除去し、試料を得た。
後、ＳＧＧＧ基板を研磨により除去し、試料を得た。
【００１７】ここで、本発明の実施例と比較例に関する
図面の説明を行う。図１は、本発明の実施例及び比較例
のＴｂＢｉ系ガーネットの熱処理における試料の配置を
示す図ある。図１（ａ）は、試料をガラス板で挟み込ん
だ状態を示す図、図１（ｂ）は、ガラス板上に試料を置
いた状態を示す図、図１（ｃ）は半円管状のガラス管に
試料を置いた状態を示す図、そして、図１（ｄ）は図１
（ｃ）の半円管状のガラス管上にガラス板を置いた状態
を示す図である。
図面の説明を行う。図１は、本発明の実施例及び比較例
のＴｂＢｉ系ガーネットの熱処理における試料の配置を
示す図ある。図１（ａ）は、試料をガラス板で挟み込ん
だ状態を示す図、図１（ｂ）は、ガラス板上に試料を置
いた状態を示す図、図１（ｃ）は半円管状のガラス管に
試料を置いた状態を示す図、そして、図１（ｄ）は図１
（ｃ）の半円管状のガラス管上にガラス板を置いた状態
を示す図である。
【００１８】図１において、１はＴｂＢｉ系ガーネット
試料、２はガラス板、そして、３は半円管状ガラス管を
示す。
試料、２はガラス板、そして、３は半円管状ガラス管を
示す。
【００１９】また、図２は、本発明の実施例における電
気管状炉と電気管状炉内の試料の配置を示す図であり、
電気管状炉の中心線を通る断面の切り口が示されてい
る。
気管状炉と電気管状炉内の試料の配置を示す図であり、
電気管状炉の中心線を通る断面の切り口が示されてい
る。
【００２０】図２おいて、４は電気管状炉内に配置した
試料、５は石英管、６は石英管端部蓋（ガス導入口付
き）、７はガス導入口、８は石英管端部蓋（ガス排出口
付き）、９はガス排出口、そして、１０は無誘導巻きヒ
ーター部を示す。
試料、５は石英管、６は石英管端部蓋（ガス導入口付
き）、７はガス導入口、８は石英管端部蓋（ガス排出口
付き）、９はガス排出口、そして、１０は無誘導巻きヒ
ーター部を示す。
【００２１】図１及び図２を参照して熱処理の説明を行
う。１１ｍｍ×１１ｍｍ角に切断した試料について、図
１（ａ）に示すように試料をガラス板に挟み、不活性ガ
スとしてＮ2を用い、Ｎ2に配合するＨ2を０.６ｖｏｌ
％、４８０℃、１０時間保持の熱処理を行った。
う。１１ｍｍ×１１ｍｍ角に切断した試料について、図
１（ａ）に示すように試料をガラス板に挟み、不活性ガ
スとしてＮ2を用い、Ｎ2に配合するＨ2を０.６ｖｏｌ
％、４８０℃、１０時間保持の熱処理を行った。
【００２２】熱処理は、図２に示すような電気管状炉に
より行った。熱処理の後、１.３１μｍでファラデー回
転角が４５deg.となる厚さ３５０μｍに研磨により両面
を鏡面に仕上げ、波長１.３１μｍ用の無反射コート膜
を両面に施し、挿入損失を測定した。
より行った。熱処理の後、１.３１μｍでファラデー回
転角が４５deg.となる厚さ３５０μｍに研磨により両面
を鏡面に仕上げ、波長１.３１μｍ用の無反射コート膜
を両面に施し、挿入損失を測定した。
【００２３】比較例として、図１（ｂ）〜図１（ｄ）に
示すように、比較例１として試料をガラス板上に配置し
た場合、比較例２として試料を半円管状のガラス管に配
置した場合、比較例３として比較例２の半円管状ガラス
管の上にガラス板を配置した場合、各々について実施例
と同様に挿入損失測定を行った。
示すように、比較例１として試料をガラス板上に配置し
た場合、比較例２として試料を半円管状のガラス管に配
置した場合、比較例３として比較例２の半円管状ガラス
管の上にガラス板を配置した場合、各々について実施例
と同様に挿入損失測定を行った。
【００２４】なお、挿入損失の測定は、図３に示すよう
に１枚の試料について９点で行い、実施例及び比較例の
各々について各２枚で、挿入損失のバラツキを評価し
た。ここで、図３は１１ｍｍ×１１ｍｍ角のＴｂＢｉ系
ガーネット試料の挿入損失の測定個所を示す概念図であ
り、符号〜で示した点が挿入損失の測定箇所であ
る。
に１枚の試料について９点で行い、実施例及び比較例の
各々について各２枚で、挿入損失のバラツキを評価し
た。ここで、図３は１１ｍｍ×１１ｍｍ角のＴｂＢｉ系
ガーネット試料の挿入損失の測定個所を示す概念図であ
り、符号〜で示した点が挿入損失の測定箇所であ
る。
【００２５】その挿入損失の測定結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】表１に示すように、本実施例による挿入損
失が０.０２〜０.０３ｄＢであったのに対し、比較例１
が０.０５〜０.２０ｄＢ、比較例２及び３が０.０８〜
０.２５ｄＢであった。
失が０.０２〜０.０３ｄＢであったのに対し、比較例１
が０.０５〜０.２０ｄＢ、比較例２及び３が０.０８〜
０.２５ｄＢであった。
【００２８】以上のように、本発明によれば、ＴｂＢｉ
系ガーネットをガラス板で挟むことにより、０.０５ｄ
Ｂ以下の挿入損失が安定して得られる。
系ガーネットをガラス板で挟むことにより、０.０５ｄ
Ｂ以下の挿入損失が安定して得られる。
【００２９】（実施例２）実施例１と同様に得たＴｂＢ
ｉ系ガーネットについて、試料をガラス板に挟み、Ｎ２
に配合するＨ２濃度を０〜３.０ｖｏｌ％、熱処理温度
を３５０〜６５０℃、熱処理温度における保持時間（以
下、保持時間と記す）を１〜５０時間の熱処理を行っ
た。
ｉ系ガーネットについて、試料をガラス板に挟み、Ｎ２
に配合するＨ２濃度を０〜３.０ｖｏｌ％、熱処理温度
を３５０〜６５０℃、熱処理温度における保持時間（以
下、保持時間と記す）を１〜５０時間の熱処理を行っ
た。
【００３０】なお、試料は実施例１と同様に各々２枚の
挿入損失を測定し、平均値を評価した。図４〜図６に、
その結果を示す。
挿入損失を測定し、平均値を評価した。図４〜図６に、
その結果を示す。
【００３１】図４は、本実施例２における、挿入損失
Ｉ.Ｌ.の熱処理温度の依存性を示す図である。
Ｉ.Ｌ.の熱処理温度の依存性を示す図である。
【００３２】図４に示すように、熱処理温度３５０〜６
５０℃、Ｈ２濃度０.６ｖｏｌ％、保持時間１０時間の
条件において、熱処理温度を４４０〜５６０℃とするこ
とにより、０.０５ｄＢ以下の挿入損失が安定して得ら
れることが分かった。
５０℃、Ｈ２濃度０.６ｖｏｌ％、保持時間１０時間の
条件において、熱処理温度を４４０〜５６０℃とするこ
とにより、０.０５ｄＢ以下の挿入損失が安定して得ら
れることが分かった。
【００３３】図５は、本実施例２における挿入損失Ｉ.
Ｌ.の保持時間の依存性を示す図である。図５に示すよ
うに、保持時間１〜５０時間、Ｈ２濃度０.６ｖｏｌ
％、熱処理温度５００℃の条件において、保持時間を５
時間以上とすることにより、０.０５ｄＢ以下の挿入損
失が安定して得られることが分かった。
Ｌ.の保持時間の依存性を示す図である。図５に示すよ
うに、保持時間１〜５０時間、Ｈ２濃度０.６ｖｏｌ
％、熱処理温度５００℃の条件において、保持時間を５
時間以上とすることにより、０.０５ｄＢ以下の挿入損
失が安定して得られることが分かった。
【００３４】図６は、本実施例２における、挿入損失
Ｉ.Ｌ.の水素濃度の依存性を示す図である。図６に示す
ように、熱処理温度４８０℃、１０時間において、Ｈ２
を０.２〜２.０ｖｏｌ％とすることにより、０.０５ｄ
Ｂの挿入損失が安定して得られることが分かった。
Ｉ.Ｌ.の水素濃度の依存性を示す図である。図６に示す
ように、熱処理温度４８０℃、１０時間において、Ｈ２
を０.２〜２.０ｖｏｌ％とすることにより、０.０５ｄ
Ｂの挿入損失が安定して得られることが分かった。
【００３５】以上のように、本発明によれば、Ｈ２濃度
は０.２〜２.０ｖｏｌ％、熱処理温度は４４０〜５６０
℃、保持時間は５時間以上が適している。
は０.２〜２.０ｖｏｌ％、熱処理温度は４４０〜５６０
℃、保持時間は５時間以上が適している。
【００３６】（実施例３）実施例１と同様に得たＴｂＢ
ｉ系ガーネットについて、試料を挟む材質として、ガラ
ス板、アルミナ板、ＧＧＧ板、ＮＧＧ板、ＳＵＳ３０４
板、Ｔｉ板、Ｐｔ板、及びＰｄ板を用い、Ｎ２に配合す
るＨ２濃度を０.６ｖｏｌ％、熱処理温度５００℃、保
持時間１０時間の熱処理を行った。
ｉ系ガーネットについて、試料を挟む材質として、ガラ
ス板、アルミナ板、ＧＧＧ板、ＮＧＧ板、ＳＵＳ３０４
板、Ｔｉ板、Ｐｔ板、及びＰｄ板を用い、Ｎ２に配合す
るＨ２濃度を０.６ｖｏｌ％、熱処理温度５００℃、保
持時間１０時間の熱処理を行った。
【００３７】なお、試料は実施例１と同様に各々２枚の
挿入損失を測定し、平均値を評価した。この結果を表２
に示す。
挿入損失を測定し、平均値を評価した。この結果を表２
に示す。
【００３８】
【表２】
【００３９】表２に示すように、ガラス板、アルミナ
板、ＧＧＧ板、ＮＧＧ板、ＳＵＳ３０４板、及びＴｉ板
では、挿入損失０.０２〜０.０３ｄＢが得られた。ま
た、Ｐｔ板、Ｐｄ板では挿入損失が４.９〜６.２ｄＢで
あった。
板、ＧＧＧ板、ＮＧＧ板、ＳＵＳ３０４板、及びＴｉ板
では、挿入損失０.０２〜０.０３ｄＢが得られた。ま
た、Ｐｔ板、Ｐｄ板では挿入損失が４.９〜６.２ｄＢで
あった。
【００４０】以上の結果から、本発明によれば、ＴｂＢ
ｉ系ガーネットを挟む材質として、Ｐｔ、Ｐｄ以外の材
質が適している。
ｉ系ガーネットを挟む材質として、Ｐｔ、Ｐｄ以外の材
質が適している。
【００４１】（実施例４）純度９９.９９％の酸化テル
ビウムＴｂ2Ｏ3、酸化イットリウムＹ2Ｏ3、酸化第二鉄
Ｆｅ2Ｏ3、酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3、及び酸化鉛Ｐｂ
Ｏ、酸化ビスマスＢｉ2Ｏ3、酸化硼素Ｂ2Ｏ3の粉末を使
用し、ＰｂＯ−Ｂｉ2Ｏ3−Ｂ 2Ｏ3系をフラックスとし
て、ＬＰＥ法にて、格子定数ａ＝１２.４９６ÅのＳＧ
ＧＧ基板に、一般式Ｔｂ1.8Ｙ0.2Ｂｉ1.0Ｆｅ5Ｏ12であ
る希土類元素にＴｂを主成分とするガーネットを５００
μｍ育成した。
ビウムＴｂ2Ｏ3、酸化イットリウムＹ2Ｏ3、酸化第二鉄
Ｆｅ2Ｏ3、酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3、及び酸化鉛Ｐｂ
Ｏ、酸化ビスマスＢｉ2Ｏ3、酸化硼素Ｂ2Ｏ3の粉末を使
用し、ＰｂＯ−Ｂｉ2Ｏ3−Ｂ 2Ｏ3系をフラックスとし
て、ＬＰＥ法にて、格子定数ａ＝１２.４９６ÅのＳＧ
ＧＧ基板に、一般式Ｔｂ1.8Ｙ0.2Ｂｉ1.0Ｆｅ5Ｏ12であ
る希土類元素にＴｂを主成分とするガーネットを５００
μｍ育成した。
【００４２】また、純度９９.９９％の酸化テルビウム
Ｔｂ2Ｏ3、酸化イッテルビウムＹｂ2Ｏ3、酸化第二鉄Ｆ
ｅ2Ｏ3、酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3、及び酸化鉛Ｐｂ
Ｏ、酸化ビスマスＢｉ2Ｏ3、酸化硼素Ｂ2Ｏ3の粉末を使
用し、ＰｂＯ−Ｂｉ2Ｏ3−Ｂ2Ｏ3系をフラックスとし
て、ＬＰＥ法にて、格子定数ａ＝１２.４９６ＡのＳＧ
ＧＧ基板に、一般式Ｔｂ1.8Ｙｂ0.2Ｂｉ1.0Ｆｅ5Ｏ12で
ある希土類元素にＴｂを主成分とするガーネットを５０
０μｍ育成した。
Ｔｂ2Ｏ3、酸化イッテルビウムＹｂ2Ｏ3、酸化第二鉄Ｆ
ｅ2Ｏ3、酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3、及び酸化鉛Ｐｂ
Ｏ、酸化ビスマスＢｉ2Ｏ3、酸化硼素Ｂ2Ｏ3の粉末を使
用し、ＰｂＯ−Ｂｉ2Ｏ3−Ｂ2Ｏ3系をフラックスとし
て、ＬＰＥ法にて、格子定数ａ＝１２.４９６ＡのＳＧ
ＧＧ基板に、一般式Ｔｂ1.8Ｙｂ0.2Ｂｉ1.0Ｆｅ5Ｏ12で
ある希土類元素にＴｂを主成分とするガーネットを５０
０μｍ育成した。
【００４３】さらに、純度９９.９９％の酸化テルビウ
ムＴｂ2Ｏ3、酸化ガドリニウムＧｄ2Ｏ3、酸化第二鉄Ｆ
ｅ2Ｏ3、酸化ガリウムＧａ2Ｏ3、及び酸化鉛ＰｂＯ、酸
化ビスマスＢｉ2Ｏ3、酸化硼素Ｂ2Ｏ3の粉末を使用し、
ＰｂＯ−Ｂｉ2Ｏ3−Ｂ2Ｏ3系をフラックスとして、ＬＰ
Ｅ法にて、格子定数ａ＝１２.５０９ＡのＮＧＧに、一
般式Ｔｂ1.8Ｇｄ0.2Ｂｉ1.0Ｆｅ4.9Ｇａ0.1Ｏ12である
希土類元素にＴｂを主成分とするガーネットを５００μ
ｍ育成した。
ムＴｂ2Ｏ3、酸化ガドリニウムＧｄ2Ｏ3、酸化第二鉄Ｆ
ｅ2Ｏ3、酸化ガリウムＧａ2Ｏ3、及び酸化鉛ＰｂＯ、酸
化ビスマスＢｉ2Ｏ3、酸化硼素Ｂ2Ｏ3の粉末を使用し、
ＰｂＯ−Ｂｉ2Ｏ3−Ｂ2Ｏ3系をフラックスとして、ＬＰ
Ｅ法にて、格子定数ａ＝１２.５０９ＡのＮＧＧに、一
般式Ｔｂ1.8Ｇｄ0.2Ｂｉ1.0Ｆｅ4.9Ｇａ0.1Ｏ12である
希土類元素にＴｂを主成分とするガーネットを５００μ
ｍ育成した。
【００４４】次に、実施例１と同様に試料を取得し、ガ
ラス板に挟みＮ2に配合するＨ2濃度を０.６ｖｏｌ％、
５００℃、１０時間保持の熱処理を行い、熱処理の後、
１.３１μｍでファラデー回転角が４５deg.となる厚さ
３４０μｍの研磨により両面を鏡面に仕上げ、波長１.
３１μｍ用の無反射コート膜を両面に施し、挿入損失を
測定した。
ラス板に挟みＮ2に配合するＨ2濃度を０.６ｖｏｌ％、
５００℃、１０時間保持の熱処理を行い、熱処理の後、
１.３１μｍでファラデー回転角が４５deg.となる厚さ
３４０μｍの研磨により両面を鏡面に仕上げ、波長１.
３１μｍ用の無反射コート膜を両面に施し、挿入損失を
測定した。
【００４５】なお、試料は実施例１と同様に各々２枚の
挿入損失を測定し、平均値を評価した。その結果を表３
に示す。
挿入損失を測定し、平均値を評価した。その結果を表３
に示す。
【００４６】
【表３】
【００４７】表３に示すように、各々のガーネットの挿
入損は０.０２〜０.０４ｄＢで、希土類元素としてＴｂ
を用いた実施例１と同等の挿入損失が得られた。
入損は０.０２〜０.０４ｄＢで、希土類元素としてＴｂ
を用いた実施例１と同等の挿入損失が得られた。
【００４８】以上のように、本発明によれば、Ｔｂを主
成分として、Ｙを含む希土類元素からなるビスマス置換
希土類-鉄ガーネットでも、０.０５ｄＢ以下の挿入損失
が得られる。
成分として、Ｙを含む希土類元素からなるビスマス置換
希土類-鉄ガーネットでも、０.０５ｄＢ以下の挿入損失
が得られる。
【００４９】ところで、格子定数を合わせるためにＦｅ
サイトをＧａだけでなく、Ａｌを加えて置換したビスマ
ス置換希土類鉄系ガーネット厚膜単結晶においても、上
記の実施例と同様の熱処理効果が得られることは容易に
分かる。
サイトをＧａだけでなく、Ａｌを加えて置換したビスマ
ス置換希土類鉄系ガーネット厚膜単結晶においても、上
記の実施例と同様の熱処理効果が得られることは容易に
分かる。
【００５０】また、熱処理雰囲気のベースになる不活性
ガスとして、Ｎ2に換えてＡｒを用いてもよい。
ガスとして、Ｎ2に換えてＡｒを用いてもよい。
【００５１】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、一般式（Ｒ，Ｂｉ）3（Ｆｅ，Ｍ）5Ｏ12（但し、Ｒ
はＴｂを主成分とする、Ｙを含む希土類元素を示す。ま
た、ＭはＡｌ、Ｇａ又はその両方を示すが、その量はゼ
ロであってもよい）で表されるビスマス置換希土類鉄系
ガーネット厚膜単結晶において、０.０５ｄＢ以下の挿
入損失が安定して得られる製造方法を提供することがで
きる。
ば、一般式（Ｒ，Ｂｉ）3（Ｆｅ，Ｍ）5Ｏ12（但し、Ｒ
はＴｂを主成分とする、Ｙを含む希土類元素を示す。ま
た、ＭはＡｌ、Ｇａ又はその両方を示すが、その量はゼ
ロであってもよい）で表されるビスマス置換希土類鉄系
ガーネット厚膜単結晶において、０.０５ｄＢ以下の挿
入損失が安定して得られる製造方法を提供することがで
きる。
【図１】本発明における実施例及び比較例のＴｂＢｉ系
ガーネットの熱処理における試料の配置を示す図。図１
（ａ）は、試料をガラス板で挟み込んだ状態を示す図。
図１（ｂ）は、ガラス板上に試料を置いた状態を示す
図。図１（ｃ）は半円管状のガラス管に試料を置いた状
態を示す図。図１（ｄ）は図１（ｃ）の半円管状のガラ
ス管上にガラス板を置いた状態を示す図。
ガーネットの熱処理における試料の配置を示す図。図１
（ａ）は、試料をガラス板で挟み込んだ状態を示す図。
図１（ｂ）は、ガラス板上に試料を置いた状態を示す
図。図１（ｃ）は半円管状のガラス管に試料を置いた状
態を示す図。図１（ｄ）は図１（ｃ）の半円管状のガラ
ス管上にガラス板を置いた状態を示す図。
【図２】本発明の実施例における電気管状炉と電気管状
炉内の試料の配置を示す図。
炉内の試料の配置を示す図。
【図３】１１ｍｍ×１１ｍｍ角のＴｂＢｉ系ガーネット
の挿入損失の測定個所を示す概念図。
の挿入損失の測定個所を示す概念図。
【図４】本発明の実施例２における挿入損失Ｉ.Ｌ.の熱
処理温度の依存性を示す図。
処理温度の依存性を示す図。
【図５】本発明の実施例２における挿入損失Ｉ.Ｌ.の保
持時間の依存性を示す図。
持時間の依存性を示す図。
【図６】本発明の実施例２における挿入損失Ｉ.Ｌ.の水
素濃度の依存性を示す図。
素濃度の依存性を示す図。
１ ＴｂＢｉ系ガーネット試料
２ ガラス板
３ 半円管状ガラス管
４ 電気管状炉内に配置した試料
５ 石英管
６ 石英管端部蓋（ガス導入口付き）
７ ガス導入口
８ 石英管端部蓋（ガス排出口付き）
９ ガス排出口
１０ 無誘導巻きヒーター部
〜 挿入損失の測定箇所
Claims (5)
- 【請求項１】 一般式（Ｒ，Ｂｉ)3（Ｆｅ，Ｍ)5Ｏ
12（但し、ＲはＴｂを主成分とする、Ｙを含む希土類元
素を示す。また、ＭはＡｌ、Ｇａまたはその両方を示す
が、その量はゼロでもよい）で表され、単結晶基板上に
液相エピタキシャル成長法により育成されたビスマス置
換希土類鉄系ガーネット厚膜単結晶の熱処理において、
前記ビスマス置換希土類鉄系ガーネット厚膜単結晶を、
ＰｔおよびＰｄを含まない材質の板で挟み込んで熱処理
することを特徴とするビスマス置換希土類鉄系ガーネッ
ト厚膜単結晶の製造方法。 - 【請求項２】 前記熱処理は、０.２〜２.０ｖｏｌ％の
Ｈ2を含むＮ2もしくはＡｒガス雰囲気で行われることを
特徴とする請求項１に記載のビスマス置換希土類鉄系ガ
ーネット厚膜単結晶の製造方法。 - 【請求項３】 前記熱処理は、４６０〜５４０℃で行わ
れることを特徴とする請求項１に記載のビスマス置換希
土類鉄系ガーネット厚膜単結晶の製造方法。 - 【請求項４】 前記熱処理は、保持時間が５時間以上で
あることを特徴とする請求項１に記載のビスマス置換希
土類鉄系ガーネット厚膜単結晶の製造方法。 - 【請求項５】 前記板は、ガラス、石英、アルミナ、Ｇ
ｄ3Ｇａ5Ｏ12、Ｎｄ 3Ｇａ5Ｏ12、ＳＵＳ３０４ステンレ
ス、またはＴｉの板であることを特徴とする請求項１に
記載のビスマス置換希土類鉄系ガーネット厚膜単結晶の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002055339A JP3871313B2 (ja) | 2002-03-01 | 2002-03-01 | ビスマス置換型希土類鉄系ガーネット単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002055339A JP3871313B2 (ja) | 2002-03-01 | 2002-03-01 | ビスマス置換型希土類鉄系ガーネット単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003252699A true JP2003252699A (ja) | 2003-09-10 |
| JP3871313B2 JP3871313B2 (ja) | 2007-01-24 |
Family
ID=28666199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002055339A Expired - Fee Related JP3871313B2 (ja) | 2002-03-01 | 2002-03-01 | ビスマス置換型希土類鉄系ガーネット単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3871313B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009016548A (ja) * | 2007-07-04 | 2009-01-22 | Granopt Ltd | ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶の製造方法 |
-
2002
- 2002-03-01 JP JP2002055339A patent/JP3871313B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| JP3871313B2 (ja) | 2007-01-24 |
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