JP2003287728A

JP2003287728A - 光部品

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Publication number: JP2003287728A
Application number: JP2002353300A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Oido; 敦大井戸
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2002-01-24
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2003-10-10
Anticipated expiration: 2022-12-05
Also published as: JP4149248B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、光アッテネータや光スイッチ、ある
いは偏波コントローラ等のように、ファラデー回転角を
変化させて光の偏波面を制御する光部品に関し、小型で
消費電力の小さな磁気回路を用いることができ、且つフ
ァラデー回転子の挿入損失を低く抑えることができる光
部品を提供することを目的とする。【解決手段】ガーネット単結晶で形成されたファラデー
回転子１と、ファラデー回転子１の飽和磁界Ｈｓより小
さい外部磁界Ｈをファラデー回転子１に印加する磁気回
路（１２，１４）とを有するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光アッテネータや
光スイッチ、あるいは偏波面コントローラ等のように、
ファラデー回転角を変化させて光の偏波面を制御する光
部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】液相エピタキシャル法により育成される
Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜で作製されるファラデー
回転子は、従来、光アイソレータに用いられるファラデ
ー回転子として光通信システムに多く使用されている。
近年、光アイソレータとは別の用途としてファラデー回
転子を利用した磁気光学式の光アッテネータや光スイッ
チ、及び偏波面コントローラ等がＷＤＭ（光多重通信）
システムに利用されるようになってきた。

【０００３】光アイソレータに使用されるファラデー回
転子は、外部磁界Ｈを印加したり、ファラデー回転子自
体を永久磁石にしたりすることにより、光入射面にほぼ
垂直な一方向に磁化の方向を揃えてファラデー回転を発
生させる。

【０００４】一方、ファラデー回転子を利用した光アッ
テネータなどの光部品では、ファラデー回転子の光入射
面に対して斜め方向に変化させて外部磁界Ｈを印加し
て、ファラデー回転角を可逆的に変化させることにより
光部品を動作させている。

【０００５】その際、ファラデー回転子の飽和磁界Ｈｓ
又はそれを超える大きさ（強度）の外部磁界Ｈを印加す
ることにより、ファラデー回転子の有する磁区構造に起
因する光の回折損失を低減している。ファラデー回転子
は液相エピタキシャル成長する際、成長方向に磁気的な
異方性（成長誘導磁気異方性）が発生し、結晶の成長方
向に容易に磁化し得る方位（磁化容易軸）ができる。こ
のため、光入射面が結晶成長方向にほぼ直交し、且つ熱
処理を施していないファラデー回転子の場合、光入射面
に対して斜め方向の外部磁界Ｈを印加しても、磁気モー
メントの方位は結晶の成長方向からほとんどずれない。

【０００６】そこで、ファラデー回転子を１０００℃近
くの高温で熱処理して、成長誘導磁気異方性を減少させ
る。すると、磁化容易軸は結晶成長と同一方向の＜１１
１＞方位ではなく、形状磁気異方性の効果により成長面
の面方向に近い方向にある別の＜１１１＞方位となる。
図８に示すように、＜１１１＞方位は基板上に４方位あ
る。第１の方位は基板面に垂直な＜１１１＞方位αであ
り、残りの３方位＜１１１＞方位β１、β２、β３は基
板面から約２０°の角度をなし、＜１１１＞方位αから
みて方位β１−β２間、方位β２−β３間、方位β３−
β１間の角度はそれぞれ１２０°になっている。成長誘
導磁気異方性が減少すると磁気モーメントの方位は、円
板状に成長するエピタキシャル膜の形状的な効果によ
り、基板面に平行な方位を向き易くなる。そのため磁気
モーメントの方位は、基板面に平行な方位に最も近い方
位β１、β２、β３の３方位を向くことになる。これに
より、飽和磁界Ｈｓを超える大きさの外部磁界Ｈの印加
方向の変化に応じてファラデー回転子の磁気モーメント
の方位を変化させることが可能になり、回転角が可変の
ファラデー回転子が得られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図９は、ファラデー回
転子に印加する外部磁界Ｈとファラデー回転角との関係
を示すグラフである。横軸は外部磁界Ｈ（Ｏｅ）を表
し、縦軸はファラデー回転角（ｄｅｇ．）を表してい
る。曲線αは熱処理を施したファラデー回転子に外部磁
界Ｈを印加した場合のファラデー回転角を示し、曲線β
は、熱処理を施していないファラデー回転子に外部磁界
Ｈを印加した場合のファラデー回転角を示している。横
軸の値Ｈｓβは、熱処理を施していないファラデー回転
子の飽和磁界Ｈｓの大きさ（強度）を示している。横軸
の値Ｈｓαは、熱処理を施したファラデー回転子の飽和
磁界Ｈｓの大きさを示している。なお図９の例示では、
外部磁界Ｈはファラデー回転子を構成するガーネット単
結晶の成長方向であって、光入射出方向に印加してい
る。

【０００８】成長誘導磁気異方性が小さいほど、外部磁
界Ｈの方向の変化に合わせて、磁気モーメントの方位が
動きやすくなる。高温で長時間の熱処理を行うほど原子
の再配列が起こり、成長誘導磁気異方性はより減少す
る。しかし、同時に飽和磁界Ｈｓもより大きくなる。そ
の結果、図９に示すように、成長誘導磁気異方性を熱処
理により減少させたファラデー回転子の飽和磁界Ｈｓα
は、熱処理をしないファラデー回転子の飽和磁界Ｈｓβ
よりかなり大きい値となる。

【０００９】このためファラデー回転子を飽和させる外
部磁界Ｈを発生させるための磁石（永久磁石又は電磁
石）が大型化してしまう。また、ファラデー回転角を可
変させるための合成磁界を構成する可変磁界を発生させ
る電磁石も大型化してしまい、そのためコイルに大きな
電流を流す必要が生じ、当該ファラデー回転子及び磁気
回路を搭載した光部品が大型化してしまうとともに製造
コストが上昇してしまうという問題が生じる。熱処理が
足りないと成長誘導磁気異方性が残り、外部磁界Ｈの方
向を変化させても磁気モーメントの方位は動かず、十分
にファラデー回転角が変化しない。

【００１０】なお、本明細書では、ファラデー回転子に
それ以上磁界を印加してもファラデー回転角が増加しな
い最小の大きさの磁界を飽和磁界Ｈｓとしている。

【００１１】本発明の目的は、小型で消費電力の小さな
磁気回路を用いることができ、且つファラデー回転子の
挿入損失を低く抑えることができる光部品を提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、ガーネット
単結晶で形成されたファラデー回転子と、前記ファラデ
ー回転子の飽和磁界Ｈｓより小さい外部磁界Ｈを前記フ
ァラデー回転子に印加する磁気回路とを有することを特
徴とする光部品によって達成される。

【００１３】上記本発明の光部品において、前記ガーネ
ット単結晶は、Ｂｉ_aＡ_3-aＦｅ_5-xＭ_xＯ₁₂（ここで、Ａ
は、Ｙ、Ｌｕ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｇｄ、
Ｅｕ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｐｂ、Ｃａの一
種類以上の元素であり、ａは、０．６≦ａ≦２．０を満
足する。Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、
Ｔｉ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｐｔの一種類以上の元素であり、ｘ
は、０≦ｘ≦１．５を満足する。）で表されることを特
徴とする。

【００１４】上記本発明の光部品において、前記ガーネ
ット単結晶は、Ｂｉ_bＡ_cＢ_3-b-cＦｅ_5-xＭ_xＯ₁₂（ここ
で、Ａは、Ｙ、Ｌｕ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｅｕ、Ｓｍ、
Ｎｄ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｐｂ、Ｃａの一種類以上の元
素、ＢはＴｂ、Ｇｄ、Ｄｙの一種類以上の元素であり、
ｂ及びｃは、０．６≦ｂ≦２．０、０．６＜ｂ＋ｃ≦
３．０を満足する。Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｓ
ｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｐｔの一種類以上の元素
であり、ｘは、０≦ｘ≦１．５を満足する。）で表され
ることを特徴とする。

【００１５】上記本発明の光部品において、前記磁気回
路は、前記外部磁界Ｈの大きさを｜Ｈ｜とし、前期飽和
磁界Ｈｓの大きさを｜Ｈｓ｜として、０．４×｜Ｈｓ｜
＜｜Ｈ｜＜｜Ｈｓ｜の範囲で前記外部磁界Ｈを印加する
ことを特徴とする。

【００１６】上記本発明の光部品において、前記磁気回
路は、前記ファラデー回転子の光入射面に対して斜めに
前記外部磁界Ｈを印加することを特徴とする。

【００１７】上記本発明の光部品において、前記磁気回
路は、複数の磁界の合成磁界として前記外部磁界Ｈを前
記ファラデー回転子に印加させることを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態による光部
品について図１乃至図７を用いて説明する。まず、本実
施の形態による光部品の動作原理について図１乃至図４
を用いて説明する。図１は、磁気モーメントの方向と外
部磁界Ｈの大きさ（強度）の関係を説明する図である。
図２は、磁気モーメントの方向と回折光による光損失の
関係を説明する図である。図１及び図２は、熱処理を行
っていないファラデー回転子１を示している。また、フ
ァラデー回転子１の光入射面は、ガーネット単結晶の結
晶成長方向にほぼ直交している。

【００１９】図１（ａ）に示すように、熱処理を行って
いないファラデー回転子１を構成するガーネット単結晶
は、結晶成長方向に磁化容易軸があるため、磁界無印加
状態でのファラデー回転子１内の磁気モーメント２は、
一部が磁化容易軸の一方向を向き、それ以外は逆方向を
向いて、異なる磁区構造が形成されている。

【００２０】図１（ｂ）に示すように、ファラデー回転
子１に飽和磁界Ｈｓより大きな外部磁界Ｈを印加すると
磁気モーメント２は全域で一方向を向き、磁区の構造は
一様なものとなる。この状態のファラデー回転子１に対
し、例えば光通信で使用されている波長１５５０ｎｍの
光Ｉｉを入射させても、磁区の構造に起因する光損失
（挿入損失）は発生しない。ところが、飽和磁界Ｈｓよ
り小さな外部磁界Ｈを印加すると、図２に示すように、
磁気モーメント２の一部は印加磁界の方向を向き、その
他の部分は逆方向を向いて、異なる磁区構造を持つこと
になる。図３は、熱処理をしていないファラデー回転子
１の磁区構造を示す顕微鏡写真である。図３に示すよう
に、ファラデー回転子１の磁区構造は回折格子状になっ
ている。磁界無印加状態で直線偏光の光をファラデー回
転子１に入射させ、出力光を偏光子を通して観察した。
倍率は５０倍である。この状態のファラデー回転子１に
特定の偏波面を持つ光Ｉｉを入射させると、磁気モーメ
ント２が正方向と逆方向の領域で異なる偏波面を持つ光
となる。そのため、図２に示すように、光の回折が生じ
て回折光Ｉｒが散乱光として出力されてしまい出力光Ｉ
ｏが減少して光損失が発生する。

【００２１】図４は、熱処理を施したファラデー回転子
１の磁気モーメントの方向と外部磁界Ｈの大きさ（強
度）の関係を説明する図である。なお、ファラデー回転
子１の光入射面は、ガーネット単結晶の結晶成長方向に
ほぼ直交している。

【００２２】図４（ａ）に示すように、熱処理を行った
ファラデー回転子１を構成するガーネット単結晶は、磁
化容易軸が結晶成長と同一方向の＜１１１＞方位から、
成長面の面方向に近い方向にある別の＜１１１＞方位に
変化しているものの、磁界無印加状態でのファラデー回
転子１内の磁気モーメント２は、一部が磁化容易軸の一
方向を向き、それ以外は逆方向を向いて、異なる磁区構
造が形成されている。

【００２３】図４（ｃ）に示すように、熱処理を行った
ファラデー回転子１に飽和磁界Ｈｓより大きな外部磁界
Ｈを印加した場合は、熱処理を行わないファラデー回転
子の場合と同様に磁気モーメント２は一方向を向き、磁
区の構造は一様なものとなり、光損失は発生しない。

【００２４】これに対し、図４（ｂ）に示すように、熱
処理を行ったファラデー回転子１に飽和磁界Ｈｓより所
定量だけ小さな外部磁界Ｈを印加する場合、成長誘導磁
気異方性が失われているため、磁気モーメント２は外部
磁界Ｈの方向に近い方向に一様に向き、ファラデー回転
子１には明確な磁区構造が生じない。そのため飽和磁界
Ｈｓより小さな外部磁界Ｈを印加しても、光の回折はわ
ずかしか起きず、光損失はほとんど発生しない。但し、
熱処理を行ったファラデー回転子１でも、外部磁界Ｈが
所定値より小さくなると磁区の構造が明確になり、回折
による光損失が発生する。

【００２５】図９を用いて説明したとおり、熱処理によ
りファラデー回転子の成長誘導磁気異方性を除くと飽和
磁界Ｈｓの大きさは大きくなるが、上述のように、飽和
磁界Ｈｓより所定量小さな外部磁界Ｈを印加しても、光
損失はデバイスの特性上問題になるほど大きな値とはな
らない。このように、飽和磁界Ｈｓより小さな外部磁界
Ｈを印加してファラデー回転角を制御すると、磁界を発
生させるための磁気回路が小型になり、電磁石の消費電
流も少なくすることが可能となる。その結果、ファラデ
ー回転子と磁気回路を用いた光部品の小型化、低消費電
力化が可能となる。

【００２６】図５は、熱処理を施したファラデー回転子
１に印加する外部磁界Ｈとファラデー回転角との関係を
示すグラフであり、図９に示した曲線αと同一の曲線を
示している。横軸は外部磁界Ｈ（Ｏｅ）を表し、縦軸は
ファラデー回転角（ｄｅｇ．）を表している。横軸の値
Ｈｓは、熱処理を施したファラデー回転子の飽和磁界Ｈ
ｓの大きさを示している。また、横軸の値０．４×Ｈｓ
は、飽和磁界Ｈｓのほぼ４割の大きさを示している。な
お図５では、ファラデー回転子を構成するガーネット単
結晶の成長方向であって、光入射出方向に外部磁界Ｈを
印加している。

【００２７】実験の結果、図５に示すように、熱処理を
行ったファラデー回転子１の飽和磁界Ｈｓのほぼ４割の
強度より外部磁界Ｈが弱くなるとファラデー回転子１内
の磁区構造が明確になり、回折による光損失が増えてく
るので光部品としての特性上問題となってくる。従っ
て、光入射方向に外部磁界Ｈを印加したときの飽和磁界
Ｈｓの大きさを｜Ｈｓ｜、外部磁界Ｈの大きさを｜Ｈ｜
とすると、｜Ｈ｜は｜Ｈｓ｜未満で、かつ｜Ｈｓ｜の４
割以上の磁界強度とすることが好ましい。すなわち、図
５の両矢印ｄで示す範囲で外部磁界Ｈの大きさ｜Ｈ｜を
用いるのが好ましい。熱処理をしたファラデー回転子１
に光の入射方向に飽和磁界Ｈｓの４割の強度の外部磁界
Ｈを印加すると、磁気モーメント２はほぼ磁界方向を向
き、ファラデー回転角は飽和磁界Ｈｓを印加した回転角
の約９割の値に達する。そのような条件では、明確な磁
区構造はできず、光損失も大きくならない。

【００２８】ファラデー回転子１を構成するガーネット
単結晶は、Ｂｉ_aＡ_3-aＦｅ_5-xＭ_xＯ ₁₂（ここで、Ａは、
Ｙ、Ｌｕ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｅ
ｕ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｐｂ、Ｃａの一種
類以上の元素であり、ａは、０．６≦ａ≦２．０を満足
する。Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔ
ｉ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｐｔの一種類以上の元素であり、ｘ
は、０≦ｘ≦１．５を満足する。）で表される。

【００２９】あるいは、ファラデー回転子１を構成する
ガーネット単結晶は、Ｂｉ_bＡ_cＢ_3- _b-cＦｅ_5-xＭ_xＯ₁₂
（ここで、Ａは、Ｙ、Ｌｕ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｅｕ、
Ｓｍ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｐｂ、Ｃａの一種類以
上の元素、ＢはＴｂ、Ｇｄ、Ｄｙの一種類以上の元素で
あり、ｂ及びｃは、０．６≦ｂ≦２．０、０．６＜ｂ＋
ｃ≦３．０を満足する。Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｉ
ｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｐｔの一種類以上
の元素であり、ｘは、０≦ｘ≦１．５を満足する。）で
表される。

【００３０】磁性ガーネットの希土類の主組成にＧｄ、
ＴｂやＤｙを使用すると、飽和磁界Ｈｓを小さくするこ
とができ、磁気回路の小型化や消費電力の低減に有効で
ある。そして、その効果は、化学式において０＜３−ｂ
−ｃ≦２．４の量とすると特に有効となる。

【００３１】Ｂｉ量は化学式で０．６以下になるとファ
ラデー回転係数（回転角／回転子厚さ）が小さくなり、
所定のファラデー回転角を得るためにファラデー回転子
の厚さが厚くなり、単結晶膜の育成が困難になる。また
Ｂｉ量が化学式で２．０以上になると、単結晶膜のエピ
タキシャル成長時に育成条件が不安定になり、良好な品
質の単結晶膜が得られなくなる。従って、Ｂｉ量は上記
化学式において０．６≦ａ≦２．０、あるいは、０．６
≦ｂ≦２．０の範囲が好ましい。

【００３２】ＭはＦｅを置換し得る元素であるが、それ
らの元素を添加することはファラデー回転子の飽和磁界
Ｈｓを小さくするのに有効である。しかし、これらの元
素を化学式で１．５以上Ｆｅと置換すると磁性ガーネッ
トのキュリー点が動作温度（例えば、室温（約２５
℃））以下まで低下して、ファラデー回転子として機能
しなくなる。従って、Ｍの量は０≦ｘ≦１．５が好まし
い。

【００３３】以上まとめると、磁気モーメント２の方向
が可変し得るファラデー回転子１に光を入力し、ファラ
デー回転子１に印加する外部磁界Ｈの方位や強度を変え
ると、それに合わせて光の偏光面の受けるファラデー回
転角が変化し、回転角可変型ファラデー回転子１を構成
することができる。そのようなファラデー回転子１及び
磁気回路において、ファラデー回転子１の飽和磁界Ｈｓ
を｜Ｈｓ｜とすると、０．４×｜Ｈｓ｜＜｜Ｈ｜＜｜Ｈ
ｓ｜の関係を満たす外部磁界Ｈをファラデー回転子１に
印加することにより、小型で消費電力の小さな磁気回路
を構成することができ、同時にファラデー回転子１の光
損失を低く抑えることも可能となる。このような効果
は、２つの磁界を合成した磁界ではなく単一の磁界を光
の進行方向とは異なる方位に加えた場合でも有効であ
る。

【００３４】以下、具体的実施例を用いて説明する。〔実施例〕組成がＢｉ_1.2Ｇｄ_1.2Ｙｂ_0.5Ｐｂ_0.05Ｆｅ
_4.15Ｇａ_0.8Ｐｔ_0.01Ｇｅ_0.04Ｏ₁₂となる磁性ガーネッ
ト単結晶膜を液相エピタキシャル法により育成し、加工
して板状の磁性ガーネット単結晶を作製した。作製した
単結晶板の基板面に対して垂直な方向に大きさを変化さ
せながら外部磁界Ｈを印加してファラデー回転角を測定
した。外部磁界Ｈを印加してもファラデー回転角が増加
しない最小の外部磁界Ｈを飽和磁界Ｈｓとして、飽和磁
界Ｈｓを室温で測定したところ｜Ｈｓ｜＝１１０Ｏｅで
あった。

【００３５】この単結晶基板を１１００℃で３０時間熱
処理し、同様な方法で飽和磁界Ｈｓを室温で測定したと
ころ、図５に示すように、｜Ｈｓ｜＝２４０Ｏｅであっ
た。熱処理の終了したガーネット単結晶をさらに加工
し、光の入射面と射出面に反射防止膜（ＡＲコート層）
を蒸着し、ファラデー回転子１とした。作製したファラ
デー回転子１に飽和磁界Ｈｓの大きさ｜Ｈｓ｜＝２４０
Ｏｅの外部磁界Ｈを光の入射出方向に印加して、光の挿
入損失を評価したところ、挿入損失が０．０３ｄＢでフ
ァラデー回転角は３０ｄｅｇ．（度）が得られた（図５
参照）。印加する外部磁界Ｈの強度を１５０Ｏｅとし
て、同様に挿入損失を測定し、挿入損失が０．０５ｄＢ
で、ファラデー回転角は２９．８ｄｅｇ．が得られた
（図５参照）。さらに印加する外部磁界Ｈの強度を９６
Ｏｅとして、同様に挿入損失を測定し、挿入損失が０．
２０ｄＢで、ファラデー回転角は２７．２ｄｅｇ．の値
が得られた（図５参照）。この程度の挿入損失までは光
部品の動作上問題はない。

【００３６】図６は、本実施例に係る光部品の概略構成
を示している。また、図７は、図６に示す光部品による
ファラデー回転角の可変動作を示している。図６におい
て、光部品１０は、ファラデー回転子１と磁気回路とを
備えている。磁気回路は、永久磁石１２と電磁石１４と
を有している。ファラデー回転子１の入射光Ｉｉの入射
側と射出光Ｉｏの射出側に一組の永久磁石１２が磁極を
揃えて配置されている。これら永久磁石１２により図７
（ａ）に示すように、光の入射出方向に固定磁界Ｈ１が
印加される。また、ファラデー回転子１に対して固定磁
界Ｈ１の方向とほぼ直交する方向に可変磁界Ｈ２を印加
する電磁石１４が配置されている。可変磁界Ｈ２の強度
は電磁石１４のコイル（不図示）に流す電流を変化させ
ることにより制御できる。

【００３７】図７（ａ）、（ｂ）に示すように、外部磁
界Ｈは、固定磁界Ｈ１と可変磁界Ｈ２との合成磁界で与
えられる。可変磁界Ｈ２の大きさを変えることにより、
外部磁界Ｈの方向を変化させてファラデー回転子１の光
入射出方向の磁化の強さを変化させることができる。

【００３８】光部品１０におけるファラデー回転子１の
ファラデー回転角を評価した。光の入射出方向の磁界
（固定磁界Ｈ１）の強さを飽和磁界Ｈｓに等しい２４０
Ｏｅとして（図７（ａ）参照）、ファラデー回転角が１
５ｄｅｇ、すなわち回転角の減少量が１５ｄｅｇとなる
ように電磁石１４により発生する可変磁界Ｈ２の強度を
調節した（図７（ｂ）参照）。磁界強度の調節時に電磁
石１４のコイルに流した電流は１００ｍＡであった。

【００３９】それに対し、光の入射出方向の固定磁界Ｈ
１の強さを１５０Ｏｅとして（図７（ａ）参照）、ファ
ラデー回転角が１４．８ｄｅｇ、すなわち回転角の減少
量がほぼ１５ｄｅｇとなるように電磁石１４により発生
する可変磁界Ｈ２の強度を調節した（図７（ｂ）参
照）。磁界強度の調節時に電磁石１４のコイルに流した
電流は６３ｍＡであった。

【００４０】さらに、光の入射出方向の固定磁界Ｈ１の
強さを飽和磁界Ｈｓの０．４倍の９６Ｏｅとして（図７
（ａ）参照）、ファラデー回転角が１３．２ｄｅｇ、す
なわち回転角の減少量が１５ｄｅｇに近くなるように電
磁石１４により発生する可変磁界Ｈ２の強度を調節した
（図７（ｂ）参照）。磁界強度の調節時に電磁石１４の
コイルに流した電流は４１ｍＡであった。

【００４１】以上説明したように本実施例の光部品１０
は、ガーネット単結晶で形成されたファラデー回転子１
と、ファラデー回転子１の飽和磁界Ｈｓより小さい外部
磁界Ｈをファラデー回転子１に印加する磁気回路とを有
している。この構成において、ファラデー回転子１に印
加する外部磁界Ｈの方位や強度を変えて磁気モーメント
２の方向を変化させることによりファラデー回転角を変
化させることができる。

【００４２】本実施例による光部品１０のファラデー回
転子１及び磁気回路において、ファラデー回転子１の光
入射方向に磁界を印加した際の飽和磁界Ｈｓの大きさを
｜Ｈｓ｜とすると、０．４×｜Ｈｓ｜＜｜Ｈ｜＜｜Ｈｓ
｜の関係を満たす大きさ｜Ｈ｜の外部磁界Ｈをファラデ
ー回転子１に印加することにより、小型で消費電力の小
さな磁気回路を構成することができ、同時にファラデー
回転子１の光損失を低く抑えることも可能となる。

【００４３】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、光部品の
磁気回路を小型で消費電力の小さなものを用いることが
できる。また、ファラデー回転子の挿入損失を低く抑え
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による光部品の動作原理
の説明であって、磁気モーメントの方向と外部磁界Ｈの
大きさ（強度）の関係を説明する図である。

【図２】本発明の一実施の形態による光部品の動作原理
の説明であって、磁気モーメントの方向と回折光による
光損失の関係を説明する図である。

【図３】熱処理を施していないファラデー回転子の磁区
構造を示す図である。

【図４】熱処理を施したファラデー回転子１の磁気モー
メントの方向と外部磁界Ｈの大きさ（強度）の関係を説
明する図である。

【図５】熱処理を施したファラデー回転子１に印加する
外部磁界Ｈとファラデー回転角との関係を示すグラフで
ある。

【図６】本発明の一実施の形態による実施例に係る光部
品の概略構成を示す図である。

【図７】図６に示す光部品によるファラデー回転角の変
更動作を示す図である。

【図８】磁化容易軸が結晶成長と同一方向の＜１１１＞
方位ではなく成長面の面方向に近い方向にある別の＜１
１１＞方位となることを説明する図である。

【図９】ファラデー回転子に印加する外部磁界Ｈとファ
ラデー回転角との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ファラデー回転子２磁気モーメント１０光部品１２永久磁石１４電磁石Ｈ外部磁界Ｈｓ飽和磁界Ｈ１固定磁界Ｈ２可変磁界Ｉｉ入力（入射）光Ｉｏ出力（射出）光Ｉｒ回折光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガーネット単結晶で形成されたファラデー
回転子と、前記ファラデー回転子の飽和磁界Ｈｓより小さい外部磁
界Ｈを前記ファラデー回転子に印加する磁気回路とを有
することを特徴とする光部品。
【請求項２】請求項１記載の光部品において、前記ガーネット単結晶は、Ｂｉ_aＡ_3-aＦｅ_5-xＭ_xＯ₁₂（ここで、Ａは、Ｙ、Ｌｕ、
Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｎ
ｄ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｐｂ、Ｃａの一種類以上の元素
であり、ａは、０．６≦ａ≦２．０を満足する。Ｍは、
Ｇａ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｉ
ｒ、Ｐｔの一種類以上の元素であり、ｘは、０≦ｘ≦
１．５を満足する。）で表されることを特徴とする光部
品。
【請求項３】請求項１記載の光部品において、前記ガーネット単結晶は、Ｂｉ_bＡ_cＢ_3-b-cＦｅ_5-xＭ_xＯ₁₂（ここで、Ａは、Ｙ、
Ｌｕ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｃ
ｅ、Ｌａ、Ｐｂ、Ｃａの一種類以上の元素、ＢはＴｂ、
Ｇｄ、Ｄｙの一種類以上の元素であり、ｂ及びｃは、
０．６≦ｂ≦２．０、０．６＜ｂ＋ｃ≦３．０を満足す
る。Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔ
ｉ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｐｔの一種類以上の元素であり、ｘ
は、０≦ｘ≦１．５を満足する。）で表されることを特
徴とする光部品。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光
部品において、前記磁気回路は、前記外部磁界Ｈの大きさ（強度）を｜Ｈ｜とし、前記飽
和磁界Ｈｓの大きさを｜Ｈｓ｜として、０．４×｜Ｈｓ｜＜｜Ｈ｜＜｜Ｈｓ｜の範囲で前記外部
磁界Ｈを印加することを特徴とする光部品。
【請求項５】請求項４記載の光部品において、前記磁気回路は、前記ファラデー回転子の光入射面に対して斜めに前記外
部磁界Ｈを印加することを特徴とする光部品。
【請求項６】請求項５記載の光部品において、前記磁気回路は、複数の磁界の合成磁界として前記外部
磁界Ｈを前記ファラデー回転子に印加させることを特徴
とする光部品。