JP2009013059A

JP2009013059A - ビスマス置換型ガーネット厚膜材料及びその製造方法

Info

Publication number: JP2009013059A
Application number: JP2008214635A
Authority: JP
Inventors: Tadakuni Sato; 忠邦佐藤; Kazumitsu Endo; 和光遠藤
Original assignee: Seikoh Giken Co Ltd
Current assignee: Seikoh Giken Co Ltd
Priority date: 1997-12-27
Filing date: 2008-08-22
Publication date: 2009-01-22

Abstract

【課題】ＴｂＢｉ系ガーネットが本質的に持っている波長約１.６μｍ以上での吸収を忌避するものであり、ＧｄＢｉ系ガーネットのθfの温度変化率の改善したビスマス置換型ガーネット厚膜材料及びその製造方法を提供し、更に、波長の中でも、約１.５μｍを越える波長帯域で使用できるファラデー回転素子を提供すること。
【解決手段】ガーネット基板上に、液相成長法により育成されたＧｄ，Ｙｂ，Ｂｉ，Ｆｅ及びＡｌを主成分とする光学用のガーネット厚膜であって、前記ガーネット厚膜の組成式が、Ｇｄ_3-x-yＹｂ_xＢｉ_yＦｅ_5-zＡｌ_zＯ₁₂、（ただし、０＜ｘ≦０.４５，０.８５≦ｙ≦１.５５，０＜ｚ≦０.９５で表わされるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料。
【選択図】図１

Description

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材料の中で、ビスマス（Ｂｉ）置換型ガーネットとその製造方法に関し、詳しくは、液相エピタキシャル成長法（ＬＰＥ法）にて育成したＧｄＢｉ系ガーネット単結晶厚膜及びその製造方法に関する。

従来、光通信において、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。半導体レーザ発振器を使用した光通信では、光ファイバーケーブルやコネクタなどからの反射光が発振部に戻ると、発振が不安定となったり、停止する状態となる。それゆえ、半導体レーザへの戻り光を遮断し、安定した発振状態を確保するために、光アイソレータが使用されている。

大きなファラデー回転を有するＢｉ置換型希土類鉄ガーネットは、ＬＰＥ法、フラックス法等で育成され、近赤外線領域でのアイソレータに使用されている。特に、ＬＰＥ法で育成されるガーネット厚膜は、生産性に優れ、現在では、ほとんどがこの方法で生産されている。

現在、ファイバーケーブルを用いた長距離の通信には、波長が１.３１μｍと１.５５μｍの帯域が使用されている。また、光通信網の監視等に約１.６〜２.０μｍの範囲にある波長が使用される。

近赤外線用ファラデー回転素子用材料として、ＬＰＥ法で作製されたＴｂＢｉ系ガーネット厚膜とＧｄＢｉ系（Ｇａ，Ａｌ置換）ガーネット厚膜が市販されている。

前者は、ファラデー回転角θｆの温度変化率θ_F/T が約０.０４〜０.０６ｄｅｇ（度）／℃と小さいが、印加磁界強度Ｈｓは約８００〜１２００Ｏｅと高く、強力な永久磁石を必要とするが、磁化反転温度Ｔ_comp は約−５０℃以下であり、広い温度範囲で使用できる。

一方、後者は、θｆの温度変化率θ_F/T が、約０.０８ｄｅｇ／℃と大きいが、Ｈｓは約３００Ｏｅと小さく、磁化反転温度Ｔ_comp は約−１０℃と高いため、使用温度範囲は生活温度近傍である。従って、市場の要求は、温度特性の良好なＴｂＢｉ系ガーネット材が多くなっている。

しかしながら、希土類Ｂｉ系ガーネットにおいては、Journal
of Applied Physics Vd.38、No.3，p.1038の“Effect of Impurities on the Optical Properties of Yttrium Iron
Garnet”と題される文献に示されている図では、波長が１.６μｍを越えた領域では、Ｔｂイオンに関係した吸収スペクトルが見られ、ＴｂＢｉ系ガーネット材は、この波長帯域においては、機能を失う可能性も推定される。

一方、ＧｄＢｉ系（Ｇａ,Ａｌ置換）ガーネット厚膜については、その製造条件等については、Journal of Crystal Growth 64 (1983)p.275の“LPE
Growth of Bismuth Substituted Gadolinium Iron Garnet Layers：Systematization ofExperimental Result”と題される文献に示されているが、ＧｄＢｉ系（Ｙｂ,Ａｌ置換）ガーネット厚膜及びＧｄＢｉ系（Ｙｂ,Ｇａ置換）ガーネット厚膜及びＧｄＢｉ系（Ｙｂ,Ａｌ,Ｇａ置換）ガーネット厚膜の光学特性に関する示唆は見られない。

ここで、光アイソレータは、光の進行に関し、順方向には、より高い透過率を示し、逆方向には、より低い透過率を示すことが望ましい。

そこで、本発明の技術的課題は、ＴｂＢｉ系ガーネットが本質的に持っている波長約１.６μｍ以上での吸収を忌避するとともに、ＧｄＢｉ系ガーネットのθfの温度変化率θ_F/T を改善したビスマス置換型ガーネット厚膜材料及びその製造方法を提供することにある。

又、本発明の他の技術的課題は、波長の中でも、特に、約１.５μｍを越える波長帯域で使用できるファラデー回転素子及びそれを用いた光アイソレータを提供することにある。

本発明では、ＧｄＢｉ系ガーネット厚膜に対する具体的な要求特性を下記のごとくした。
（１）約１.５μｍを越える波長帯域でも、高い透過率（低い挿入損失）を示すこと。
（２）ファラデー回転角θfの−２０℃〜＋８０℃の温度範囲での平均温度変化率θ_F/T が、従来から市販のＧｄＢｉ系ガーネット材（約０.０８ｄｅｇ／℃）よりも良好な０.０７ｄｅｇ／℃以下であること。
（３）磁化反転温度Ｔ_comp が、−２０℃以下（通常の生活環境室温範囲で使用できる）であること。
（４）ファラデー回転角θfが、約４５ｄｅｇとなる厚さにおける挿入損失（Ｉ.Ｌ.）が、０.２ｄＢ以下（通常は０.３ｄＢ以下で可）であること。
（５）低下するガーネットの挿入損失（Ｉ.Ｌ.）が、飽和状態に達するために必要な最小の印加磁界（ガーネットの磁気スピンを一方向に揃えるのに必要な飽和磁界Ｈs）が、５００Ｏｅ以下（大きな印加磁界を必要としないため、強力な永久磁石が不要となり、安価、小型化に有益）であること。
（６）ファラデー回転能θ_F （以下、単にθ_F
という）が従来と同等（波長１.６２μｍにおけるθ_F が７００ｄｅｇ／ｃｍ）以上であること。
以上を、本発明におけるガーネット材料の適合範囲と規定した。

なお、ファラデー回転素子としては、ファラデー回転能θ_F の大きい方が、素子としての膜厚を小さくすることができる。また、ＬＰＥ法においては、育成膜厚が大となるに従い、結晶性の劣化、割れ発生の増加、育成時間の増加等、工業上、不利益となることが多い。

従って、厚い膜厚（約８００μｍ以上）を必要とする場合、ファラデー回転素子を複数個、使用することが生じる。

しかしながら、使用数が増加するに従い、ばらつきの拡大、構成部材の増加、アイソレータ寸法の拡大、挿入損の増加等、コスト増大や性能低下等の不利益が著しく増大することになる。

従って、本発明においては、ガーネット厚膜の使用数が２個以下で可能な特性を有することを必須とした。これは、例えば、波長１.５５μｍにおけるθ_Fが８００ｄｅｇ／ｃｍ以上であれば、このような条件を十分に満たすことになるので、これをθ_F の設定条件とした。

θ_F は、単純な要因の変更によって、容易に変化できるものではなく、種々の溶液（メルト）組成及び育成条件の適合によって、最適化が図られ、実現できるものである。

その結果、Ｇｄ，Ｙｂ，Ｂｉ，Ｆｅ，Ａｌを主成分としたガーネット厚膜をＬＰＥ法にて育成すること、ガーネット厚膜をＮＧＧ基板上に育成すること、ガーネット厚膜を酸素含有量が１０〜１００％の雰囲気中で、９５０〜１１４０℃の温度で保持する熱処理をすること、により、上記課題が解決され、本発明をなすにいたったものである。

また、Ｇｄ，Ｙｂ，Ｂｉ，Ｆｅ，Ｇａを主成分としたガーネット厚膜をＬＰＥ法にて育成すること、ガーネット厚膜をＮＧＧ基板上に育成すること、ガーネット厚膜を酸素含有量が１０〜１００％の雰囲気中で、９５０〜１１４０℃の温度で保持する熱処理をすること、により、上記課題が解決され、本発明をなすにいたったものである。

また、Ｇｄ，Ｙｂ，Ｂｉ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａを主成分としたガーネット厚膜をＬＰＥ法にて育成すること、ガーネット厚膜をＮＧＧ基板上に育成すること、ガーネット厚膜を酸素含有量が１０〜１００％の雰囲気中で、９５０〜１１４０℃の温度で保持する熱処理をすること、により、上記課題が解決され、本発明をなすにいたったものである。

また、Ｇｄ，Ｙｂ，Ｂｉ，Ｆｅ，Ａｌを主成分とし、ＰｂＯ又はＢ₂ Ｏ₃ 又はＰｔＯ₂ のいずれか１種類を０〜４.０ｗｔ％（０を含まず）含有するガーネット厚膜をＬＰＥ法にて育成すること、ガーネット厚膜をＮＧＧ基板上に育成すること、ガーネット厚膜を酸素含有量が１０〜１００％の雰囲気中で、９５０〜１１４０℃の温度で保持する熱処理をすること、により、上記課題が解決され、本発明をなすにいたったものである。

また、Ｇｄ，Ｙｂ，Ｂｉ，Ｆｅ，Ｇａを主成分とし、ＰｂＯ又はＢ₂ Ｏ₃ 又はＰｔＯ₂ のいずれか１種類を０〜４.０ｗｔ％（０を含まず）含有するガーネット厚膜をＬＰＥ法にて育成すること、ガーネット厚膜をＮＧＧ基板上に育成すること、ガーネット厚膜を酸素含有量が１０〜１００％の雰囲気中で、９５０〜１１４０℃の温度で保持する熱処理をすること、により、上記課題が解決され、本発明をなすにいたったものである。

また、Ｇｄ，Ｙｂ，Ｂｉ，Ｆｅ，Ａｌ,Ｇａを主成分とし、ＰｂＯ又はＢ₂ Ｏ₃ 又はＰｔＯ₂ のいずれか１種類を０〜４.０ｗｔ％（０を含まず）含有するガーネット厚膜をＬＰＥ法にて育成すること、ガーネット厚膜をＮＧＧ基板上に育成すること、ガーネット厚膜を酸素含有量が１０〜１００％の雰囲気中で、９５０〜１１４０℃の温度で保持する熱処理をすること、により、上記課題が解決され、本発明をなすにいたったものである。

また、Ｇｄ，Ｙｂ，Ｂｉ，Ｆｅ，Ａｌを主成分とし、Ｂ₂ Ｏ₃ 及びＰｂＯを各々０〜４.０ｗｔ％（但し、０を含まず）含有するガーネット厚膜をＬＰＥ法にて育成すること、ガーネット厚膜をＮＧＧ基板上に育成すること、ガーネット厚膜を酸素含有量が１０〜１００％の雰囲気中で、９５０〜１１４０℃の温度で保持する熱処理をすること、により、上記課題が解決され、本発明をなすにいたったものである。

また、Ｇｄ，Ｙｂ，Ｂｉ，Ｆｅ，Ｇａを主成分とし、Ｂ₂ Ｏ₃ 及びＰｂＯを各々０〜４.０ｗｔ％（但し、０を含まず）含有するガーネット厚膜をＬＰＥ法にて育成すること、ガーネット厚膜をＮＧＧ基板上に育成すること、ガーネット厚膜を酸素含有量が１０〜１００％の雰囲気中で、９５０〜１１４０℃の温度で保持する熱処理をすること、により、上記課題が解決され、本発明をなすにいたったものである。

また、Ｇｄ，Ｙｂ，Ｂｉ，Ｆｅ，Ａｌ,Ｇａを主成分とし、Ｂ₂ Ｏ₃ 及びＰｂＯを各々０〜４.０ｗｔ％（但し、０を含まず）含有するガーネット厚膜をＬＰＥ法にて育成すること、ガーネット厚膜をＮＧＧ基板上に育成すること、ガーネット厚膜を酸素含有量が１０〜１００％の雰囲気中で、９５０〜１１４０℃の温度で保持する熱処理をすること、により、上記課題が解決され、本発明をなすにいたったものである。

また、Ｇｄ，Ｙｂ，Ｂｉ，Ｆｅ，Ａｌを主成分とし、Ｂ₂ Ｏ₃ 及びＰｂＯ及びＰｔＯ₂ が各々０〜４.０ｗｔ％（但し、０を含まず）の範囲で、かつ、２種類以上の合計が０〜９.０ｗｔ％（但し、０を含まず）含有するガーネット厚膜をＬＰＥ法にて育成すること、ガーネット厚膜をＮＧＧ基板上に育成すること、ガーネット厚膜を酸素含有量が１０〜１００％の雰囲気中で、９５０〜１１４０℃の温度で保持する熱処理すること、により、上記課題が解決され、本発明をなすにいたったものである。

また、Ｇｄ，Ｙｂ，Ｂｉ，Ｆｅ，Ｇａを主成分とし、Ｂ₂
Ｏ₃ 及びＰｂＯ及びＰｔＯ₂ が各々０〜４.０ｗｔ％（但し、０を含まず）の範囲で、かつ、３種類の合計が０〜９.０ｗｔ％（但し、０を含まず）含有するガーネット厚膜をＬＰＥ法にて育成すること、ガーネット厚膜をＮＧＧ基板上に育成すること、ガーネット厚膜を酸素含有量が１０〜１００％の雰囲気中で、９５０〜１１４０℃の温度で保持する熱処理すること、により、上記課題が解決され、本発明をなすにいたったものである。

また、Ｇｄ，Ｙｂ，Ｂｉ，Ｆｅ，Ａｌ,Ｇａを主成分とし、Ｂ₂ Ｏ₃ 及びＰｂＯ及びＰｔＯ₂ が各々０〜４. ０ｗｔ％（但し、０を含まず）の範囲で、かつ、３種類の合計が０〜９.０ｗｔ％（但し、０を含まず）含有するガーネット厚膜をＬＰＥ法にて育成すること、ガーネット厚膜をＮＧＧ基板上に育成すること、ガーネット厚膜を酸素含有量が１０〜１００％の雰囲気中で、９５０〜１１４０℃の温度で保持する熱処理すること、により、上記課題が解決され、本発明をなすにいたったものである。

即ち、本発明によれば、ガーネット基板上に、液相成長法により育成された、Ｇｄ，Ｙｂ，Ｂｉ，Ｆｅ，Ａｌを主成分とするガーネット厚膜であって、該ガーネット厚膜の組成式が、Ｇｄ_3-x-y Ｙｂ_x Ｂｉ_y Ｆｅ_5-z Ａｌ_z Ｏ₁₂ （但し、０＜ｘ≦
０. ４５，０.５５≦ｙ≦１.５５，０＜ｚ≦０.９５）であることを特徴とするＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料が得られる。

また、本発明によれば、ガーネット基板上に、液相成長法により育成された、Ｇｄ，Ｙｂ，Ｂｉ，Ｆｅ，Ｇａを主成分とするガーネット厚膜であって、該ガーネット厚膜の組成式が、Ｇｄ_3-x-y Ｙｂ_x Ｂｉ_y Ｆｅ_5-z Ｇａ_z Ｏ₁₂ （但し、０＜ｘ≦
０. ４０，０.５５≦ｙ≦１.１０，０.１５≦ｚ≦０.６０）であることを特徴とするＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料が得られる。

また、本発明によれば、ガーネット基板上に、液相成長法により育成された、Ｇｄ，Ｙｂ，Ｂｉ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａを主成分とするガーネット厚膜であって、該ガーネット厚膜の組成式が、Ｇｄ_3-x-y Ｙｂ_x Ｂｉ_y Ｆｅ_5-z （Ａｌ_a Ｇａ_b ）_z Ｏ_{1 2} （但し、０.０５≦ａ／(ａ＋ｂ)≦０.９０，０＜ｘ≦ ０.５０，０.８５≦ｙ≦１.６０，０.２０≦ｚ≦１.００）であることを特徴とするＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料が得られる。

また、本発明によれば、前記に記載のＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料中にＰｂＯを０〜４.０ｗｔ％（但し、０を含まず）含有することを特徴とするビスマス置換型ガーネット厚膜材料が得られる。

また、本発明によれば、前記に記載のＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料中にＢ₂ Ｏ₃ を０〜４.０ｗｔ％（但し、０を含まず）含有することを特徴とするビスマス置換型ガーネット厚膜材料が得られる。

また、本発明によれば、前記に記載のＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料中にＰｔＯ₂ が０〜４.０ｗｔ％（ただし、０を含まず）含有されたことを特徴とするビスマス置換型ガーネット厚膜材料が得られる。

また、本発明によれば、前記に記載のＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料中にＢ₂ Ｏ₃ 及びＰｂＯを各々０〜４. ０ｗｔ％（但し、０を含まず）含有することを特徴とするビスマス置換型ガーネット厚膜材料が得られる。

また、本発明によれば、前記に記載のＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料中にＢ₂ Ｏ₃ 及びＰｂＯ及びＰｔＯ₂ が各々０〜４. ０ｗｔ％（但し、０を含まず）の範囲で、かつ、３種類の合計が０〜９.０ｗｔ％（但し、０を含まず）含有することを特徴とするビスマス置換型ガーネット厚膜材料が得られる。

また、本発明によれば、前記に記載のＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料から実質的になることを特徴とするファラデー回転素子が得られる。

また、本発明によれば、前記ファラデー回転素子からなることを特徴とする光アイソレ−タが得られる。

また、本発明によれば、前記ＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料を、ネオジウム・ガリウム・ガーネット（ＮＧＧ）基板上に育成することを特徴とする前記のいずれかに記載のＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料の製造方法が得られる。

また、本発明によれば、前記ＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料を、９５０〜１１４０℃の範囲で保持する熱処理を施すことを特徴とする前記のいずれかに記載のＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料の製造方法が得られる。

また、本発明によれば、前記熱処理における雰囲気の酸素含有量が１０〜１００％の範囲であることを特徴とする前記のＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料の製造方法が得られる。

ここで、本発明において、ＧｄＹｂＢｉ系（Ｇａ，Ａｌ置換）ガーネット厚膜を対象とした理由は、ＧｄＹｂＢｉ系（Ｇａ，Ａｌ置換）ガーネット厚膜材料では、１.６μｍ以上の波長帯域で光の吸収ピークが見られないからである。

また、ＬＰＥ法によって育成する単結晶厚膜で、前記の光学用特性を満たすＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料の組成は、各化学式において、０＜ｘ≦０.４５，０.５５≦ｙ≦１.５５，０≦ｚ≦０.９５の範囲とした。

本発明において、ＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料を対象とした理由は、ＴｂＢｉ系ガーネット厚膜材料では、約１.５μｍ以上の波長領域で明らかな光吸収のピークが認められるのに対し、ＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料では、約１.２μｍ以上の波長領域で光の吸収ピークが見られないからである。

また、本発明において、ｘの範囲を０＜ｘ≦０.４５としたのは、ｘの増加によりθ_f/Tが減少し、改善されること、および、ｘが０.４５を超えると、飽和磁化４πＭS が５００Ｇ以上となるためである。

また、ｙの範囲を０.５５≦ｙ≦１.５５としたのは、ｙが０.５５を越えると、ファラデー回転能が５００ｄｅｇ／ｃｍ以上となり、ｙが１.５５を越えると、挿入損失が急激に増加するからである。

さらに、ｚの範囲を０＜ｚ≦０.９５としたのは、ｚの増加とともに飽和磁化４πＭS は減少するが、ｚが０.９５を越えると、θ_f/T が急激に増加する傾向があるからである。これらの特性の変化は、結晶を構成する各イオンの磁気モーメント等に起因する。

また、本発明において、単結晶厚膜の熱処理温度範囲を９５０〜１１４０℃としたのは、９５０℃未満の温度では、結晶中の原子の均質化が十分でなく、挿入損失の低減は認められず、１１４０℃を越える温度では、ＧｄＹｂＢｉ系ガーネット結晶で、とくにＢｉ₂Ｏ₃
の蒸発による分解のために、挿入損失が増大するからである。

さらに、本発明のガーネット厚膜材料において、Ｂ₂ Ｏ₃ 、ＰｂＯ、ＰｔＯ₂ の内の１種類を０〜４.０ｗｔ％（０を含まず）含有するか、もしくは２種類以上を０〜９.０ｗｔ％（０を含まず）含有するとしたのは、この範囲の含有量で挿入損失（Ｉ.Ｌ.）が減少することを見い出したためである。なお、Ｂ2 Ｏ3 、ＰｂＯ、ＰｔＯ2 の含有による挿入損失（Ｉ.Ｌ.）の低減効果は、ガーネット組成における結晶構成元素のイオン状態を調整する効果と推察される。

また、本発明において、光学用ガーネット厚膜をＬＰＥ法によりＮＧＧ基板上に育成するのは、本育成法において、よく使用されているＳＧＧＧ基板よりも、やや格子定数の大きいＮＧＧ基板の方が、本発明におけるガーネット膜との適合性がよく、５００μｍを越えた厚膜を育成しても、ＳＧＧＧ基板上の育成に比べて、著しく割れ発生が低減できるからである。

ちなみに、使用波長が長くなるに従い、必要な膜厚が大となる。従って、高厚膜に育成できることは、実用上、極めて有益となる。

また、本発明のガーネット厚膜材料を製造する方法において、ガーネット厚膜材料を９５０〜１１４０℃の範囲で保持する熱処理をするのは、この範囲において、挿入損失（Ｉ.Ｌ.）の低減効果が認められ、９５０℃未満では、温度が低いために、組成の均質化が不十分であり、１１４０℃を越えると、ガーネットの分解（含有するＢｉ₂ Ｏ₃ 、の蒸発）が生ずるためである。

なお、熱処理による挿入損失（Ｉ.Ｌ.）の低減は、原子の拡散による均質化の向上（結晶格子、イオンバランスのばらつき低減）に起因している。

また、本発明のガーネット厚膜材料を製造する方法において、熱処理における雰囲気の酸素含有量が５％以上の範囲とするのは、これ以上での熱処理による効果が認められるからであり、５％未満では、酸素の欠乏により、挿入損失（Ｉ.Ｌ.）が増大するためである。

なお、本発明のガーネット厚膜材料の主成分の組成値による特性の変化は、結晶格子における各原子の置換と磁気スピンに深く関係しており、本発明の組成領域は、光学特性の最適領域となっている。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

光アイソレータ等に用いられるファラデー回転素子等用のＢｉ置換型ガーネットの液相成長法（ＬＰＥ法）は、次のようにして行われる。

まず、白金るつぼの中に、ＰｂＯ，Ｂｉ₂Ｏ₃ ，Ｂ₂ Ｏ₃ 等をフラックス成分とし、ガーネット成分（Ｇｄ₂ Ｏ₃ ，Ｙｂ₂ Ｏ₃ ，Ｔｂ₂ Ｏ₃ ，Ｆｅ₂ Ｏ₃ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，Ｇａ₂ Ｏ₃ 等）を約９００〜１１００℃にて溶解して、溶液（メルト）を作製した後、降温し、過冷却状態（過飽和溶液状態）とする。そのメルトにガーネット基板を浸漬し、長時間、回転することにより、Ｂｉ置換型ガーネットの厚膜を育成する。

このＢｉ置換型ガーネットの中でも、ＧｄＢｉ系ガーネットは、比較的高いファラデー回転能θ_Fを有し、ガーネットに対する必要印加磁場が小さくて済むといった特徴を有している。ここでいう必要印加磁場（飽和磁界Ｈ_s）とは、ガーネットの挿入損失低下が、飽和状態に達するために、必要な最小の磁場である。尚、物理的には、ガーネットの磁気スピンを一方向に揃えるのに必要な磁界である。

一般に、この印加磁界は、ガーネット膜の周辺に配置した永久磁石から供給される構成となっている。従って、ガーネット膜の飽和磁化４πＭs が低いと、Ｈ_sも低くなり、使用する磁石の特性が低くできる。又、小型化、軽量化等が可能となり、工業上、有益となる。

なお、本発明のＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料の主成分の組成値による特性の変化は、結晶格子における各原子の置換と磁気スピンに深く関係しており、本発明の組成領域は、光学特性の最適領域となっている。

以下、本発明の実施例について、図面を参照して、詳細に説明する。

（実施例１）
高純度の酸化ガドリニウム（Ｇｄ₂ Ｏ₃ ）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ₂ Ｏ₃ ）、酸化第二鉄（Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、酸化ビスマス（Ｂｉ₂ Ｏ₃ ）、酸化鉛（ＰｂＯ）および酸化ホウ素（Ｂ₂ Ｏ₃ ）の粉末を使用した。これらの粉末を使って、ＰｂＯ−Ｂｉ₂ Ｏ₃- Ｂ₂ Ｏ₃ 系をフラックスとするＬＰＥ法によって、ＮＧＧ基板（化学式Ｎｄ₃ Ｇａ₅ Ｏ₁₂ ）上に、Ｇｄ_1.7 Ｙｂ_0.1 Ｂｉ_1.2 Ｆｅ_4.7 Ａｌ_0.3 Ｏ₁₂なる組成のＧｄＹｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜を、厚さ約７００μｍ育成した。

比較のために、酸化テルビウム（Ｔｂ₂ Ｏ₃ ）等の粉末を使用し、ＬＰＥ法によって、同様に、ＳＧＧＧ基板［化学式（ＧｄＣａ）₃ （ＧａＭｇＺｒ）₅Ｏ₁₂ ］上に、Ｔｂ_2.0 Ｂｉ_1.0 Ｆｅ₅ Ｏ₁₂ なる組成のＴｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜を、厚さ約７００μｍ育成した。

次に、これらのガーネット単結晶厚膜から基板を除去し、両面を鏡面研磨し、厚さ約６００μｍとした。図１は、ＬＰＥ法によって育成したこれらＧｄＹｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜およびＴｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜の透過率の波長依存性を示す図である。図１から明らかなように、約１.２〜２.２μｍの波長範囲で、ＧｄＹｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜は、高い透過率をもっている。

他方、ＴｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜が高い透過率を示す波長範囲は、約１.２〜１.５μｍにすぎない。この結果から、１.５μｍ以上の波長帯域においては、ＧｄＹｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜が有用である。

（実施例２）
実施例１と同様の方法で、ＮＧＧ基板上に、Ｇｄ_2.2-x Ｙｂ_x Ｂｉ_0.8 Ｆｅ_4.5 Ａｌ_0.5Ｏ₁₂ の化学式で、ｘ＝０，０.０５，０.１，０.２，０.３，０.４，０.５のＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜を、厚さ約７００〜９００μｍ育成した。

実施例１と同様の方法で、基板を除去し、酸素濃度約４０％の雰囲気中で、温度１０５０℃、２０時間保持する熱処理を行った。その後、波長１.６２μｍにおいてファラデー回転角が約４５度となるように厚さを調整し、両面にＳｉＯ₂ 反射防止膜をつけた。これらのＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料について、波長１.６２μｍにおける、６００Ｏｅの印加磁界のもとでの挿入損失、ファラデー回転能、および室温付近におけるθ_f/T を求めた。また、振動型磁力計（ＶＳＭ）を用いて、飽和磁化も測定した。なお、これらのＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料組成は、前記反射防止膜をつけるに先立つＥＰＭＡ分析によって、予め確認した。

図２は、本実施例におけるＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料についての各測定結果を示す図である。図２（ａ）は飽和磁化の測定結果を、図２（ｂ）はθ_{f/ T} の値を示す図である。図２から、ｘ＝０.４以下で飽和磁化は５００Ｇ以下となる。また、θ_f/T は、ｘ＝０〜０.４の範囲で、いずれも０.０８ｄｅｇ／℃以下で、ｘの増加に対して単調に減少することがわかる。

また、本実施例で対象とするすべてのＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料について、挿入損失は０.４〜０.８ｄＢ、ファラデー回転能は約７００〜８００ｄｅｇ／ｃｍであった。

これらの結果から、Ｇｄ_2.2-x Ｙｂ_x Ｂｉ_0.8 Ｆｅ_4.5 Ａｌ_0.5 Ｏ₁₂ で示されるガーネット単結晶厚膜のうち、ｘ＝０〜０.４０の範囲の組成が有用であるということができる。

（実施例３）
実施例２と同様の方法で、ＮＧＧ基板上に、Ｇｄ_2.9-y
Ｙｂ_0.1 Ｂｉ_y Ｆｅ_4.8 Ａｌ_0.2Ｏ₁₂ なる化学式で、ｙ＝０.５，０.５５，０.６，０.７，０.９，１.１，１.３，１.４，１.５，１.６のＧｄＹｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜を、厚さ約５００〜１２００μｍ育成した。

実施例２と同様に、これらの試料から基板を除去し、酸素濃度約４０％の雰囲気中で、温度１０５０℃、２０時間保持する熱処理を行った。その後、波長１.６２μｍにおいてファラデー回転角が約４５度となるように厚さを調整し、両面にＳｉＯ₂ 反射防止膜をつけた。これらのＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料について、波長１.６２μｍにおける、６００Ｏｅの印加磁界のもとでの挿入損失、ファラデー回転能、および室温付近におけるθ_f/T を求めた。また、振動型磁力計（ＶＳＭ）を用いて、飽和磁化も測定した。なお、これらのＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料組成は、前記反射防止膜をつけるに先立つＥＰＭＡ分析によって、予め確認した。

図３は、本実施例におけるＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料についての各測定結果を示す図である。図３（ａ）はファラデー回転能の測定結果を、図３（ｂ）は挿入損失値を、それぞれ示す図である。図３から、ｙ＝０.５５以上でファラデー回転能は５００ｄｅｇ／ｃｍ以上となり、またｙ＝１.５を越えると、挿入損失は急激に増加する。

また、本実施例で対象としたすべてのＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料について、θ_f/T は約０.０６〜０.０７５ｄｅｇ／℃、飽和磁化は約２００〜４５０Ｇであった。これらの結果から、Ｇｄ_2.9-y Ｙｂ_0.1Ｂｉ_y Ｆｅ_4.8 Ａｌ_0.2 Ｏ₁₂ で示されるガーネット単結晶厚膜のうち、ｙ＝０.５５〜１.５０の範囲の組成が有用であるということができる。

（実施例４）
実施例２と同様の方法で、ＮＧＧ基板上に、Ｇｄ_1.9 Ｙｂ_0.1 Ｂｉ_1.0 Ｆｅ_5-z Ａｌ_z Ｏ₁₂ なる化学式で、ｚ＝０，０.１，０.２，０.３，０.４，０.５，０.６，０.７，０.８のＧｄＹｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜を、厚さ約７００〜１０００μｍ育成した。

基板の除去、酸素濃度約４０％の雰囲気中での、温度１０５０℃、２０時間保持する熱処理、および反射防止膜の形成等は、実施例２と同様の方法で行った。

そして前記と同様に、挿入損失、ファラデー回転能、θ_f/T 、および飽和磁化を測定した。

図４は、本実施例におけるＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料についての各測定結果を示す図である。図４（ａ）はθ_f/T の測定結果を、また、図４（ｂ）は飽和磁化を、それぞれ示す図である。

図４から、ｚ＝０.７を越えると、θ_f/T は急激に増加する。また、ｚ＝０〜０.７の範囲で飽和磁化は５００Ｇ以下となっている。

また、本実施例で対象としたすべてのＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料について、ファラデー回転能は約９００ｄｅｇ／ｃｍであり、挿入損失は０.０４〜０.０７ｄＢであった。

これらの結果から、Ｇｄ_1.9 Ｙｂ_0.1 Ｂｉ_1.0 Ｆｅ_5-z Ａｌ_z Ｏ₁₂ で示されるガーネット単結晶厚膜のうち、ｚ＝０〜０.７の範囲の組成が有用であるということができる。

（実施例５）
実施例２と同様の方法で、ＮＧＧ基板上に、Ｇｄ_1.7 Ｙｂ_0.1 Ｂｉ_1.2 Ｆｅ_4.7 Ａｌ_0.3Ｏ₁₂ で表されるＧｄＹｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜を、厚さ約７００〜１０００μｍ育成した。

このＧｄＹｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜を、基板除去後に、酸素濃度が約５０％以上の雰囲気中で、９５０℃，１０００℃，１０５０℃，１１００℃，１１３０℃，および１１５０℃の各温度で、１０時間の熱処理を行った。

その後、波長１.６２μｍにおいてファラデー回転角が約４５度となるように厚さを調整し、両面にＳｉＯ₂ 反射防止膜をつけた。そして、実施例２と同様に、挿入損失、θ_f 、θ_f/T 、および飽和磁化４πＭSを測定した。

図５は、本実施例におけるＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料についての挿入損失を示す図である。図５から、９５０〜１１３０℃の温度範囲で熱処理を行うことによって、熱処理前（非処理）よりも挿入損失が低減していることがわかる。

また、本実施例で対象としたすべてのＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料について、ファラデー回転能は約１１００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_f/T は約０.０６ｄｅｇ／℃、飽和磁化は約４００Ｇであった。

（実施例６）
実施例２と同様の方法で、ＮＧＧ基板上に、Ｇｄ_1.7 Ｙｂ_0.1 Ｂｉ_1.2 Ｆｅ_4.7 Ａｌ_0.3Ｏ₁₂ で表されるＧｄＹｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜を、厚さ約７００〜１０００μｍ育成した。

このＧｄＹｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜を、基板除去後に、酸素濃度が０，５，１０，２０，４０，６０，８０，および１００％の各雰囲気中、温度１０５０℃で１０時間保持する熱処理を行った。

その後、波長１.６２μｍにおいてファラデー回転角が約４５度となるように厚さを調整し、両面にＳｉＯ2 反射防止膜をつけた。そして、実施例２と同様に、挿入損失、θ_f 、θ_f/T 、および飽和磁化を測定した。

図６は、本実施例におけるＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料の挿入損失を示す図である。図６から、酸素濃度５％以上の雰囲気中での熱処理によって、挿入損失は、熱処理前（非処理）よりも低減していることがわかる。

これらの結果から、Ｇｄ_1.7 Ｙｂ_0.1 Ｂｉ_1.2 Ｆｅ_4.7 Ａｌ_0.3 Ｏ₁₂ なる化学式で表されるＧｄＹｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜には、酸素濃度５％以上の雰囲気中での熱処理が有用であるといえる。

さらに、前述した実施例１〜実施例６で対象としたすべてのＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料について、磁化反転温度Ｔ_comp は、すべて−５℃以下であり、さらに詳しくは、ほとんどが−５０℃以下であることを確認した。

（実施例７）
高純度の酸化ガドリニウム（Ｇｄ₂ Ｏ₃ ）、酸化イットリウム（Ｙｂ₂ Ｏ₃ ），酸化テルビウム（Ｔｂ₂ Ｏ₃ ）、酸化第二鉄（α−Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、酸化ビスマス（Ｂｉ₂Ｏ₃
）、酸化鉛（ＰｂＯ）および酸化ホウ素（Ｂ₂ Ｏ₃ ）の粉末を原料として使用し、ＰｂＯ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ｂ₂ Ｏ₃系をフラックスとして、ＬＰＥ法にて、ＮＧＧ基板（格子定数１２.５０９オングストローム）上に、主成分比が、Ｇｄ_1.9 Ｙｂ_0.1 Ｂｉ_1.0 Ｆｅ_4.8 Ａｌ_0.2 Ｏ₁₂ で、ＰｂＯを約１.０ｗｔ％含有する組成のＧｄＢｉ系ガーネット膜を厚さ約７００μｍ育成した。

また、同様にして、ＳＧＧＧ基板（格子定数１２.４９６オングストローム）上に、主成分比が、Ｔｂ_2.0 Ｂｉ_1.0 Ｆｅ₅ Ｏ₁₂ 成る組成のＴｂＢｉ系ガーネット膜を厚さ約７００μｍに育成した。

次に、これらの試料の基板を除去し、約６００μｍの厚さに鏡面研磨した後、波長可変型分光計を用いて、波長が０.９〜２.２μｍの範囲におけるガーネット厚膜の光透過率を測定した。その結果を図７に示す。なお、これらの試料の両面について、各５点ずつＥＰＭＡ分析を行い、その平均値として求めたものが、上記組成値である。

図７に示したガーネット厚膜の波長と透過率との関係において、実線はＧｄＹｂＢｉ系ガーネット、破線はＴｂＢｉ系ガーネットについて各厚膜の透過率と波長の関係を示す。ＧｄＹｂＢｉ系ガーネットにおいては、波長約１.２μｍ以上の領域で高い透過性を示している。一方、ＴｂＢｉ系ガーネット厚膜においては、高い透過性を示す波長帯域は、約１.２〜１.５μｍの範囲である。従って、１.５μｍ以上の波長帯域においては、ＧｄＹｂＢｉ系ガーネットが特に有用となる。

なお、該ＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜について、試料の両面を研磨し、波長１.６２μｍにおけるファラデー回転が約４５ｄｅｇとなる厚さに調整した後、ＳｉＯ₂ による無反射被覆処理を行い、電磁石を用いて磁界を約５００Ｏｅまで印加し、波長１.６２μｍにおける挿入損失Ｉ.Ｌ.、ファラデー回転能θ_F 、飽和磁界Ｈ_s を求めた。

また、同様にして、温度を変化し、ファラデー回転角の温度変化率θ_F/T、磁化の反転温度Ｔ_compを求めた。その結果、Ｉ.Ｌ.は０.０９ｄＢ、Ｈ_sは約４００Ｏｅ、θ_F は約９００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０６ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。従って、該ＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜は、ファラデー回転素子として、極めて有用であるといえる。

（実施例８）
実施例７と同様にして、ＮＧＧ基板上に、主成分比が、Ｇｄ_1.75 Ｙｂ_0.05 Ｂｉ_1.2 Ｆｅ_4.7 Ａｌ_0.3 Ｏ₁₂ で、ＰｂＯを０，１.０，２.０，３.０，４.０，５.０ｗｔ％含有する組成のＧｄＹｂＢｉ系ガーネット膜を厚さ約７００μｍ
育成した後、試料を作製し、測定した。

その結果、全ての試料について、Ｈsは約３００Ｏｅ、θ_F は約１１００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０６〜０.０７ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

また、Ｉ.Ｌ.とＰｂＯの含有量との関係を図８に示す。図８から、ＰｂＯの含有により、Ｉ.Ｌ.は減少し、ＰｂＯが４.０ｗｔ％を越える領域で、Ｉ.Ｌ.は著しく増加していることがわかる。従って、ＰｂＯの含有量は、０〜４.０ｗｔ％（但し、０を含まず）の範囲が有用といえる。

（実施例９）
第８の実施の形態と同様にして、主成分比が、Ｇｄ_2.1 Ｙｂ_0.1 Ｂｉ_0.8 Ｆｅ_4.9 Ａｌ_0.1 Ｏ₁₂ で、ＰｂＯを１.３ｗｔ％含有するガーネット膜を厚さ約９００μｍ育成した。

次に、この試料を、約５０％の酸素濃度雰囲気中で、９５０℃，１０００℃，１０５０℃，１１００℃，１１３０℃，１１５０℃の各温度で１０時間保持し、熱処理した。

次に、これらの試料を、波長１.６２μｍにおけるファラデー回転角が約４５ｄｅｇとなる厚さに調整（約６５０μｍ）した後、第１の実施の形態と同様にして、各特性を測定した。

その結果、全ての試料について、Ｈsは約３５０Ｏｅ、θ_Fは約７００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０６ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

又、Ｉ.Ｌ.と熱処理温度との結果を図９に示す。図９から、熱処理温度が９５０〜１１３０℃の範囲で、熱処理によるＩ.Ｌ.の低減効果が認められる。従って、９５０〜１１３０℃の温度範囲での熱処理が有用といえる。

（実施例１０）
実施例９と同様にして、主成分比が、Ｇｄ_1.3 Ｙｂ_0.2 Ｂｉ_1.5 Ｆｅ_4.4 Ａｌ_0.6 Ｏ₁₂で、ＰｂＯを約０.７ｗｔ％含有するガーネット膜を厚さ約６００μｍ育成した。

次に、この試料を、１０５０℃の温度で、雰囲気の酸素濃度を、０，１０，２０，４０，６０，８０，１００％とし、２０時間保持して熱処理した後、試料を作製し、測定した。

その結果、全ての試料について、Ｈs は約４５０Ｏｅ、θ_F は約１３００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０７ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

また、Ｉ.Ｌ.と雰囲気の酸素濃度との結果を図１０に示す。図１０から、雰囲気の酸素濃度が１０〜１００％の範囲で、熱処理によるＩ.Ｌ.の低減効果が認められる。従って、１０〜１００％の熱処理雰囲気の酸素濃度が有用といえる。

（実施例１１）
高純度の酸化ガドリニウム（Ｇｄ₂ Ｏ₃ ）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ₂ Ｏ₃ ）、酸化テルビウム（Ｔｂ₂ Ｏ₃ ）、酸化第二鉄（α−Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、酸化ビスマス（Ｂｉ₂ Ｏ₃ ）、酸化鉛（ＰｂＯ）および酸化ホウ素（Ｂ₂ Ｏ₃ ）の粉末を原料として使用し、ＰｂＯ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ｂ₂ Ｏ₃ 系をフラックスとして、ＬＰＥ法にて、ＮＧＧ基板（格子定数１２.５０９オングストローム）上に、主成分比が、Ｇｄ_1.9 Ｙｂ_0.1 Ｂｉ_1.0 Ｆｅ_4.8 Ａｌ_0.2 Ｏ₁₂で、Ｂ₂ Ｏ₃ を約１.０ｗｔ％含有する組成のＧｄＢｉ系ガーネット膜を厚さ約７００μｍ育成した。

また、同様にして、ＳＧＧＧ基板（格子定数１２.４９６オングストローム）上
に、主成分比が、Ｔｂ_2.0 Ｂｉ_1.0 Ｆｅ₅ Ｏ₁₂ 成る組成のＴｂＢｉ系ガーネット膜
を厚さ約７００μｍに育成した。

次に、これらの試料の基板を除去し、約６００μｍの厚さに鏡面研磨した後、波長可変型分光計を用いて、波長が０.９〜２.２μｍの範囲におけるガーネット厚膜の光透過率を測定した。その結果を図１１に示す。なお、これらの試料の両面について、各５点ずつＥＰＭＡ分析を行い、その平均値として求めたものが、上記組成値である。なお、Ｂ₂ Ｏ₃ は、原子吸光分析法にて求めた。

図１１に示したガーネット厚膜の波長と透過率との関係において、実線はＧｄＹｂＢｉ系ガーネット、破線はＴｂＢｉ系ガーネットについての各厚膜の透過率と波長の関係を示す。ＧｄＹｂＢｉ系ガーネットにおいては、波長約１.２μｍ以上の領域で高い透過性を示している。一方、ＴｂＢｉ系ガーネット厚膜においては、高い透過性を示す波長帯域は、約１.２〜１.５μｍの範囲である。従って、１.５μ
ｍ以上の波長帯域においては、ＧｄＹｂＢｉ系ガーネットが特に有用となる。

なお、該ＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜について、試料の両面を研磨し、波長１. ６２μｍにおけるファラデー回転が約４５ｄｅｇとなる厚さに調整した後、ＳｉＯ₂ による無反射被覆処理を行い、電磁石を用いて磁界を約５００Ｏｅまで印加し、波長１.６２μｍにおける挿入損失Ｉ.Ｌ.、ファラデー回転能θ_F 、飽和磁界Ｈ_s を求めた。

また、同様にして、温度を変化し、ファラデー回転の温度変化率θ_F/T 、磁化の反転温度Ｔ_comp を求めた。その結果、Ｉ.Ｌ.は０.０８ｄＢ、Ｈs は約４００Ｏｅ、θ_F は約９００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０６ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。従って、該ＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜は、ファラデー回転素子として、極めて有用であるといえる。

（実施例１２）
第１１の実施の形態と同様にして、ＮＧＧ基板上に、主成分比が、Ｇｄ_1.75 Ｙｂ_0.05 Ｂｉ_1.2 Ｆｅ_4.6 Ａｌ_0.4 Ｏ₁₂ で、Ｂ₂ Ｏ₃ を０，１.０，２.０，３.０，４.０ｗｔ％含有する組成のＧｄＹｂＢｉ系ガーネット膜を厚さ約７００μｍ育成した後、試料を作製し、測定した。

その結果、全ての試料について、Ｈ_s は約３００Ｏｅ、θ_F は約１１００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０７ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

また、Ｉ.Ｌ.とＢ₂ Ｏ₃ 含有量との関係を図１２に示す。図１２から、Ｂ₂ Ｏ₃ の含有により、Ｉ.Ｌ.は減少し、Ｂ₂ Ｏ₃ が３.５ｗｔ％を越える領域で、Ｉ.Ｌ.は著しく
増加していることがわかる。従って、Ｂ₂Ｏ₃ の含有量は、０〜３.５ｗｔ％（但し、０を含まず）の範囲が有用といえる。さらに、望ましくは、Ｂ₂ Ｏ₃ が０.４〜３.５ｗｔ％の範囲とすることにより、Ｉ.Ｌ.を０.１ｄＢ以下とすることができる。

（実施例１３）
第１２の実施の形態と同様にして、主成分比が、Ｇｄ_2.1 Ｙｂ_0.1 Ｂｉ_0.8 Ｆｅ₄
_.9 Ａｌ_0.1 Ｏ₁₂ で、Ｂ₂ Ｏ₃ を約０.５ｗｔ％含有するガーネット膜を厚さ約９００μｍ育成した。

その結果、全ての試料について、Ｈs は約３５０Ｏｅ、θ_F は約７００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０６ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

また、Ｉ.Ｌ.と熱処理温度との結果を図１３に示す。図１３から、熱処理温度が９５０〜１１３０℃の範囲で、熱処理によるＩ.Ｌ.の低減効果が認められる。従って、９５０〜１１３０℃の温度範囲での熱処理が有用といえる。

（実施例１４）
実施例１３と同様にして、主成分比が、Ｇｄ_1.3 Ｙｂ_0.3 Ｂｉ_1.5 Ｆｅ_4.4 Ａｌ_{0. 6} Ｏ₁₂ で、Ｂ₂ Ｏ₃ を約３.５ｗｔ％含有するガーネット膜を厚さ約６００μｍ育成した。

その結果、全ての試料について、Ｈs は約４００Ｏｅ、θ_F は約１３００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０６ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

また、Ｉ.Ｌ.と雰囲気の酸素濃度との結果を図１４に示す。図１４から、雰囲気の酸素濃度が１０〜１００％の範囲で、熱処理によるＩ.Ｌ.の低減効果が認められる。従って、１０〜１００％の熱処理雰囲気の酸素濃度が有用といえる。

（実施例１５）
高純度の酸化ガドリニウム（Ｇｄ₂ Ｏ₃ ）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ₂ Ｏ₃ ）、酸化第二鉄（α−Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、酸化ビスマス（Ｂｉ₂ Ｏ₃ ）、酸化鉛（ＰｂＯ）及び酸化ホウ素（Ｂ₂ Ｏ₃ ）の粉末を使用した。これらの粉末を使って、ＰｂＯ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ｂ₂ Ｏ₃ 系をフラックスとするＬＰＥ法によって、ＮＧＧ基板（格子定数１２.５０９オングストローム）上に、Ｇｄ_{1.7 5} Ｙｂ_0.05Ｂｉ_1.2 Ｆｅ_4.6 Ａｌ_0.4 Ｏ₁₂ なる主成分組成で、ＰｔＯ₂ を約１.０ｗｔ％含有するＧｄＹｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜を、厚さ約７００μｍに育成した。

比較のために、酸化テルビウム（Ｔｂ2 Ｏ3 ）等の粉末を使用し、ＬＰＥ法によって、同様に、ＳＧＧＧ基板（格子定数１２.４９６オングストローム）上に、Ｔｂ₂ ＢｉＦｅ₅ Ｏ₁₂ なる組成のＴｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜を、厚さ約７００μｍに育成した。

次に、これらのガーネット単結晶厚膜から基板を除去し、両面を鏡面研磨し、厚さ約６００μｍとした。その後、波長可変型分光計を用いて、波長が０.９〜２.２μｍの範囲におけるガーネット厚膜の光透過率を測定した。なお、上記の組成値は、これらの試料の両面について各５点ずつＥＰＭＡ分析を行い、その平均値として求めたものである。

図１５に、ＬＰＥ法によって育成したこれらのＧｄＹｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜及びＴｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜の透過率の波長依存性を示す。図１５において、実線は、ＧｄＹｂＢｉ系ガーネット、破線は、ＴｂＢｉ系ガーネットである。

図１５から明らかなように、ＧｄＹｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜は、約１.２μｍ以上の領域で、高い透過率をもっている。他方、ＴｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜が高い透過率を示す波長範囲は、約１.２〜１.５μｍにすぎない。この結果から、１.５μｍ以上の波長帯域においては、ＧｄＹｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜が有用であることがわかる。

なお、このＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜について、試料の両面を研磨し、波長１.６２μｍにおけるファラデー回転が約４５ｄｅｇとなる厚さに調整した後、ＳｉＯ₂ による無反射被覆処理を行い、電磁石を用いて磁界を約５００Ｏｅまで印加し、波長１.６２μｍにおけるＩ.Ｌ.、θ_F 、Ｈ_s を求めた。また、同様にして、温度を変化し、θ_F/T 、Ｔ_comp. を求めた。Ｉ.Ｌ.は、０.０８ｄＢ、Ｈ_s は、約３００Ｏｅ、θ_F は、約１１００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は、約０.０７ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp. は、−４０℃以下であった。したがって、本発明のＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜は、ファラデー回転素子としてきわめて有用であることがわかる。

（実施例１６）
実施例１５と同様の方法で、ＮＧＧ基板上に、主成分比がＧｄ_1.9 Ｙｂ_0.1 Ｂｉ_1.0 Ｆｅ_4.8 Ａｌ_0.2 Ｏ₁₂ で、ＰｔＯ₂ を０，１.０，２.０，３.０，４.０，５.０ｗｔ％含有するＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜を、厚さ約８００μｍに育成した後、試料を作製し、各特性を測定した。

図１６に、本実施例におけるＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料についてのＩ. Ｌ.の測定結果を示す。図１６から、ＰｔＯ₂ の含有により、Ｉ.Ｌ.は、減少し、ＰｔＯ₂ が３.５ｗｔ％を越える領域で、Ｉ.Ｌ.は、著しく増加している。

また、本実施例で対象としたすべてのＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料について、Ｈ_s は、約４００Ｏｅ、θ_F は、約９００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は、約０.０６ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp. は、−４０℃以下であった。したがって、ＰｔＯ₂ 含有量は、０〜３.５ｗｔ％（０を含まず）の範囲が有用である。更に、望ましくは、ＰｔＯ₂ が０.４〜３ｗｔ％の範囲でＩ.Ｌ.が０.１ｄＢとなり、有用である。

（実施例１７）
実施例１６と同様の方法で、ＮＧＧ基板上に、主成分比がＧｄ_2.1 Ｙｂ_0.1 Ｂｉ_0.8 Ｆｅ_4.9 Ａｌ_0.1 Ｏ₁₂ で、ＰｔＯ₂ を約０.５ｗｔ％含有するＧｄＢｉ系ガーネッ
ト厚膜を、厚さ約９００μｍに育成した。

このＧｄＢｉ系ガーネット単結晶厚膜を、酸素濃度が約５０％の雰囲気中で、９５０℃，１０００℃，１０５０℃，１１００℃，１１３０℃，１１５０℃の各温度で、１０時間保持し、熱処理した。

その後、これらの試料を波長１.６２μｍにおいてθ_f が約４５度となるように厚さを調整（約６５０μｍ）した後、実施例１と同様に、各特性を測定した。

図１７に、本実施例におけるＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料についてのＩ. Ｌ.を示す。図１７から、９５０〜１１３０℃の温度範囲で熱処理を行うことによ
って、熱処理前（非処理）よりもＩ.Ｌ.が低減していることがわかる。

また、本実施例で対象としたすべてのＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料について、Ｈ_s は、約３５０Ｏｅ、θ_Fは、約７００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は、約０.０６ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp. は、−４０℃以下であった。したがって、９５０〜１１３０℃の温度範囲での熱処理が有用であることがわかる。

（実施例１８）
実施例１７と同様の方法で、ＮＧＧ基板上に、主成分比がＧｄ_1.2 Ｙｂ_0.3 Ｂｉ_1.5 Ｆｅ_4.4 Ａｌ_0.6 Ｏ₁₂ で、ＰｔＯ₂ を約３.５ｗｔ％含有するＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜を、厚さ約６００μｍに育成した。

このＧｄＹｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜を、１０５０℃の温度で、０、１０、２０、４０、６０、８０、１００％の雰囲気の酸素濃度で、２０時間保持し、熱処理した後、試料を作製し、各特性を測定した。

図１８に、本実施例におけるＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料についてのＩ. Ｌ.を示す。図１８から、１０〜１００％の範囲の雰囲気の酸素濃度で熱処理を行うことによって、熱処理前（非処理）よりもＩ.Ｌ.が低減していることがわかる。

また、本実施例で対象としたすべてのＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料について、Ｈ_s は、約４５０Ｏｅ、θ_F は、約１３００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は、約０.０７ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp. は、−４０℃以下であった。したがって、１０〜１００℃の雰囲気の酸素濃度での熱処理が有用であることがわかる。

（実施例１９）
高純度の酸化ガドリニウム（Ｇｄ₂ Ｏ₃ ）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ₂ Ｏ₃ ）、酸化テルビウム（Ｔｂ₂ Ｏ₃ ）、酸化第二鉄（α−Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、酸化ビスマス（Ｂｉ₂ Ｏ₃ ）、酸化鉛（ＰｂＯ）および酸化ホウ素（Ｂ₂ Ｏ₃ ）の粉末を原料として使用し、ＰｂＯ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ｂ₂ Ｏ₃ 系をフラックスとして、ＬＰＥ法にて、ＮＧＧ基板（格子定数１２.５０９オングストローム）上に、主成分比が、Ｇｄ_1.4 Ｙｂ_0.2 Ｂｉ_1.4 Ｆｅ_4.3 Ａｌ_0.7 Ｏ₁₂なる組成のＧｄＢｉ系ガーネット膜を厚さ約７００μｍ育成した。

また、同様にして、ＳＧＧＧ基板（格子定数１２.４９６オングストローム）上に、主成分比が、Ｔｂ_2.0 Ｂｉ_1.0 Ｆｅ₅ Ｏ₁₂ からなる組成のＴｂＢｉ系ガーネット膜を厚さ約７００μｍに育成した。

次に、これらの試料の基板を除去し、約６００μｍの厚さに鏡面研磨した後、波長可変型分光計を用いて、波長が０.９〜２.２μｍの範囲におけるガーネット厚膜の光透過率を測定した。その結果を図１に示す。なお、これらの試料の両面について、各５点ずつＥＰＭＡ分析を行い、その平均値として求めたものが、上記組成値である。

図１９に、ガーネット厚膜の波長と透過率との関係を示す。尚、図中、実線はＧｄＢｉ系ガーネット、破線はＴｂＢｉ系ガーネットについての各厚膜の透過率と波長の関係を示す。

図１９において、ＧｄＢｉ系ガーネットにおいては、波長約１.２μｍ以上の領域で高い透過性を示している。一方、ＴｂＢｉ系ガーネット厚膜においては、高い透過性を示す波長帯域は、約１.２〜１.５μｍの範囲である。従って、１.５μｍ以上の波長帯域においては、ＧｄＢｉ系ガーネットが特に有用となる。

なお、該ＧｄＢｉ系ガーネット厚膜について、試料の両面を研磨し、波長１.５５μｍにおけるファラデー回転が約４５ｄｅｇとなる厚さに調整した後、ＳｉＯ₂ による無反射被覆処理を行い、電磁石を用いて磁界を約５００Ｏｅまで印加し、波長１.５５μｍにおける挿入損失（Ｉ.Ｌ.）、ファラデー回転能θ_F 、飽和磁界Ｈ_s を求めた。

また、同様にして、温度を変化し、ファラデー回転角の温度変化率θ_F/T 、磁化の反転温度Ｔ_compを求めた。

その結果、Ｉ.Ｌ.は０.１０ｄＢ、Ｈ_s は約４００Ｏｅ、θ_F は約１３００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０４ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０ ℃以下であった。

従って、該ＧｄＢｉ系ガーネット厚膜は、ファラデー回転素子として、極めて有用であるといえる。

（実施例２０）
実施例１９と同様にして、ＮＧＧ基板上に、主成分比が、Ｇｄ_1.6-x Ｙｂ_x Ｂｉ_1.4Ｆｅ_4.1 Ａｌ_0.9 Ｏ₁₂ で、ｘ＝０，０.１０，０.２０，０.３０，０.４０，０.５０なる組成のＧｄＢｉガーネット膜を厚さ約７００μｍに育成した後、試料を作製し、測定した。

その結果、全ての試料について、θ_F は約１３００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０２〜０.０６ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

また、組成値ｘとθ_F/T とＨ_s との関係を図２０に示す。

図２０から、ｘの増加により、Ｉ.Ｌ.は減少する傾向を示すことがわかる。また、Ｈs はｘの増加により増大し、ｘが０.4５以上で５００Ｏｅを越す値となる。

従って、ｘの組成値は、０＜ｘ≦０.４５の範囲が有用といえる。

（実施例２１）
第２０の実施の形態と同様にして、ＮＧＧ基板上に主成分比が、Ｇｄ_2.8-y Ｙｂ_0.2Ｂｉ_y Ｆｅ_4.2 Ａｌ_0.8 Ｏ₁₂ で、ｙ＝０.８０，０.９０，１.００，１.１０，１.２０，１.３０，１.４０，１.５０，１.６０なる組成のＧｄＢｉガーネット膜を厚さ約６００μｍ育成した後、試料を作製し、測定した。

その結果、全ての試料について、Ｈs は約２００〜４５０Ｏｅ、θ_F/T は約０.０２〜０.０７ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

また、組成値ｙとθ_F 、Ｉ.Ｌ.との関係を図２１に示す。

図２１から、θ_F が８００ｄｅｇ／ｃｍを越えるのは、ｙが０.８５以上で得られている。又、Ｉ.Ｌ.は、ｙが１.５５を越えると著しく増加する傾向を示す。

従って、ｙの組成値は、０.８５≦ｙ≦１.５５の範囲が有用といえる。尚、ｙが１.５５を越える領域でＩ.Ｌ.が増大するのは、ガーネット結晶の結晶格子の歪み、イオンバランスのばらつきに起因していると推定される。

（実施例２２）
実施例２０と同様にして、ＮＧＧ基板上に、主成分比が、Ｇｄ_1.4 Ｙｂ_0.3 Ｂｉ_1.3Ｆｅ_5-z Ａｌ_z Ｏ₁₂ で、ｚ＝０.２０，０.３０，０.４０，０.５０，０.６０，０.７０，０.８０，０.９０，１.００なる組成のＧｄＢｉガーネット膜を厚さ約８００μｍに育成した後、試料を作製し、測定した。

その結果、全ての試料について、θ_F は約１２００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０４〜０.０６ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

また、組成値ｚとＨ_s 、Ｉ.Ｌ.との関係を図２２に示す。

図２２から、Ｈ_s が５００Ｏｅ以下は、ｚが０.２５以上で得られている。また、Ｉ.Ｌ.はＺが０.９５以上で急激に増加していることがわかる。

従って、ｚの組成値は、０.２５≦ｚ≦０.９５の範囲が有用といえる。なお、ｚが０.９５以上の領域で、Ｉ.Ｌ.が増大するのは、ガーネット結晶の結晶格子の歪み、イオンバランスのばらつきに起因していると推定される。

（実施例２３）
実施例２０と同様にして、主成分比が、Ｇｄ_2.0 Ｙｂ_0.1 Ｂｉ_0.9 Ｆｅ_4.5 Ａｌ_{0. 5} Ｏ₁₂ なる組成のガーネット膜を厚さ約７００μｍに育成した。

次に、この試料を、約５０％の酸素濃度雰囲気中で、９５０℃,１０００℃，１０５０℃，１１００℃，１１３０℃，１１５０℃の各温度で、１０時間保持する熱処理を施した。

次に、これらの試料を、波長１.５５μｍにおけるファラデー回転角が、約４５ｄｅｇとなる厚さに調整（約５５０μｍ）した後、第１の実施の形態と同様にして、各特性を測定した。

その結果、全ての試料について、Ｈ_s は約４００Ｏｅ、θ_F は約８５０ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０６ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

また、Ｉ.Ｌ.と熱処理温度との結果を図２３に示す。

図２３から、熱処理温度が９５０〜１１４０℃の範囲で、熱処理によるＩ.Ｌ.の低減効果が認められる。

従って、９５０〜１１４０℃の温度範囲での熱処理が有用といえる。

（実施例２４）
実施例２０と同様にして、主成分比が、Ｇｄ_1.6 Ｙｂ_0.2 Ｂｉ_1.2 Ｆｅ_4.3 Ａｌ_{0. 7} Ｏ₁₂ なる組成のガーネット膜を厚さ約６００μｍに育成した。

次に、この試料を、１０５０℃の各温度で、雰囲気の酸素濃度を、０，１０，２０，４０，６０，８０，１００％とし、２０時間保持する熱処理をした後、試料を作製し、各特性を測定した。

その結果、全ての試料について、Ｈ_s は約４００Ｏｅ、θ_F は約１１００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０４ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

また、Ｉ.Ｌ.と雰囲気の酸素濃度との関係を図２４に示す。

図２４から、雰囲気の酸素濃度が、１０〜１００％の範囲で、熱処理によるＩ. Ｌ.の低減効果が認められる。

従って、１０〜１００％の範囲の熱処理雰囲気の酸素濃度が有用といえる。

（実施例２５）
高純度の酸化ガドリニウム（Ｇｄ₂ Ｏ₃ ）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ₂ Ｏ₃ ）、酸化第二鉄（Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、酸化ビスマス（Ｂｉ₂ Ｏ₃ ）、酸化鉛（ＰｂＯ）および酸化ホウ素（Ｂ₂ Ｏ₃ ）の粉末を原料として使用し、ＰｂＯ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ｂ₂ Ｏ₃ 系をフラックスとして、ＬＰＥ法にて、ＮＧＧ基板（格子定数１２.５０９オングストローム）上に、ＰｂＯを約０.５ｗｔ％含有した、主成分比が、Ｇｄ_1.4 Ｙｂ_0.3 Ｂｉ_1.3 Ｆｅ_4.4 Ａｌ_0.6 Ｏ₁₂ で、Ｂ2Ｏ3 を０，１，２，３，４，５ｗｔ％含有する組成のＧｄＢｉ系ガーネット膜を厚さ約５００μｍ育成した。

次に、これらの試料の基板を除去し、両面を研磨し、波長１.５５μｍにおけるファラデー回転が、約４５ｄｅｇとなる厚さに調整した。なお、上述した組成は、これらの試料の両面について、５点ずつＥＰＭＡ分析を行い、その平均値として求めたものであり、Ｂ₂ Ｏ₃ については、試料片を原子吸光分析法により求めたものである。

次に、これらの試料板にＳｉＯ₂ 膜による無反射被覆処理を行った後、電磁石を用いて磁界を約０.５ｋＯｅまで印加していき、波長１.５５μｍにおいて、透過率が飽和に達する最小の印加磁界（飽和磁界Ｈ_s ）と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）、及びファラデー回転能θ_F 、及び−２０℃〜＋８０℃の間におけるθ_F 温度変化率θ_F/T を求めた。

その結果、全ての試料について、Ｈ_s 約４００Ｏｅ、θ_F 約１２００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T 約０.０６ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp −４０℃以下であった。

また、Ｉ.Ｌ.とＢ₂ Ｏ₃ 含有量との関係を図２５に示す。

図２５からわかるように、Ｉ.Ｌ.は、Ｂ₂Ｏ₃ の含有により減少し、４.０ｗｔ％を越える領域で著しく増加することがわかる。このことにより、Ｉ.Ｌ.の低減効果は、０〜４.０ｗｔ％（但し、０を含まず）の範囲で認められる。従って、Ｂ₂ Ｏ₃ の含有量は、０〜４.０ｗｔ％（但し、０を含まず）の範囲が有用となる。特に、１〜３.２ｗｔ％の範囲が好ましい。

（実施例２６）
実施例２５と同様にして、Ｂ₂ Ｏ₃ を約０.５ｗｔ％含有した、主成分比が、Ｇｄ_1.7 Ｙｂ_0.2 Ｂｉ_1.1 Ｆｅ_4.6 Ａｌ_0.4 Ｏ₁₂ で、ＰｂＯを０，１，２，３，４，５ｗｔ％含有する組成のＧｄＢｉ系ガーネット膜を厚さ約６００μｍ育成した後、試料を作製し、測定した。

その結果、全ての試料について、Ｈ_s は約４００Ｏｅ、θ_F は約１１００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０６ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

また、Ｉ.Ｌ.とＰｂＯ含有量との関係を図２６に示す。

図２６から、ＰｂＯの含有により、Ｉ.Ｌ.は減少し、ＰｂＯが４.０ｗｔ％を越える領域で、Ｉ.Ｌ.は著しく増加していることがわかる。従って、ＰｂＯの含有量は、０〜４.０ｗｔ％（０を含まず）の範囲が有用といえる。さらに、望ましくは、ＰｂＯが０.４〜４.０ｗｔ％の範囲とすることにより、Ｉ.Ｌ.を０.０８ｄＢ以下とすることができる。なお、特に、１.０〜４.０ｗｔ％の範囲が好ましい。

（実施例２７）
実施例２５と同様にして、主成分比が、Ｇｄ_1.1 Ｙｂ_0.4 Ｂｉ_1.5 Ｆｅ_4.1 Ａｌ_{0. 9} Ｏ₁₂ で、Ｂ₂ Ｏ₃ を約０.７ｗｔ％含有するガーネット膜を厚さ約５００μｍ育成した。

次に、これらの試料の両面について研磨し、波長１.５５μｍにおけるファラデー回転角が約４５ｄｅｇとなる厚さに調整した後、測定した。

その結果、全ての試料について、Ｈ_s は約３００Ｏｅ、θ_F は約１４００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０５ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

また、Ｉ.Ｌ.と熱処理温度との結果を図２７に示す。

図２７から、熱処理温度が９５０〜１１４０℃の範囲で、熱処理によるＩ.Ｌ.の低減効果が認められる。従って、９５０〜１１４０℃の温度範囲での熱処理が有用といえる。

（実施例２８）
実施例２５と同様にして、主成分比が、Ｇｄ_2.0 Ｙｂ_0.1 Ｂｉ_0.9 Ａｌ_0.2 Ｏ₁₂ で、Ｂ₂ Ｏ₃ を約１.５ｗｔ％、ＰｂＯを約１.５ｗｔ％含有するガーネット膜を厚さ約７００μｍに育成した。

その結果、全ての試料について、Ｈ_s は約５００Ｏｅ、θ_F は約９００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０７ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

また、Ｉ.Ｌ.と熱処理温度との関係を図２８に示す。

図２８から、熱処理雰囲気の酸素濃度が１０〜１００％の範囲で、熱処理によるＩ.Ｌ.の低減効果が認められる。従って、１０〜１００％の熱処理雰囲気の酸素濃度が有用といえる。

（実施例２９）
高純度の酸化ガドリニウム（Ｇｄ₂ Ｏ₃ ）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ₂ Ｏ₃ ）、酸化テルビウム（Ｔｂ₂ Ｏ₃ ）、酸化第二鉄（α−Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、酸化ビスマス（Ｂｉ₂ Ｏ₃ ）、酸化鉛（ＰｂＯ）、酸化ホウ素（Ｂ₂ Ｏ₃ ）及び酸化白金（ＰｔＯ₂ ）の粉末を原料として使用し、ＰｂＯ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ｂ₂ Ｏ₃ 系をフラックスとして、ＬＰＥ法にて、ＮＧＧ基板（格子定数１２.５０９オングストローム）上に、主成分比が、Ｇｄ_1.4 Ｙｂ_0.3 Ｂｉ_1.3 Ｆｅ_4.4 Ａｌ_0.6 Ｏ₁₂ でＢｉ₂ Ｏ₃ を約１.５ｗｔ％、ＰｂＯを約２.０ｗｔ％、ＰｔＯ₂ を約２.０ｗｔ％、含有する組成のＧｄＢｉ系ガーネット膜を厚さ約７００μｍ育成
した。

次に、これらの試料の基板を除去し、約６００μｍの厚さに鏡面研磨した後、波長可変型分光計を用いて、波長が０.９〜２.２μｍの範囲におけるガーネット厚膜の光透過率を測定した。その結果を図２９に示す。なお、これらの試料の両面について、各５点ずつＥＰＭＡ分析を行い、その平均値として求めたものが、上記組成値である。なお、Ｂ₂ Ｏ₃ は原子吸光分析法によって求めたものである。

図２９に、ガーネット厚膜の波長と透過率との関係を示す。尚、図中、実線はＧｄＢｉ系ガーネット、破線はＴｂＢｉ系ガーネットについての各厚膜の透過率と波長の関係を示す。

図２９において、ＧｄＢｉ系ガーネットにおいては、波長約１.２μｍ以上の領域で高い透過性を示している。一方、ＴｂＢｉ系ガーネット厚膜においては、高い透過性を示す波長帯域は、約１.２〜１.５μｍの範囲である。従って、１.５μｍ以上の波長帯域においては、ＧｄＢｉ系ガーネットが特に有用となる。

その結果、Ｉ.Ｌ.は０.０７ｄＢ、Ｈ_s は約４００Ｏｅ、θ_F は約１２００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０６ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０ ℃以下であった。

（実施例３０）
実施例２９と同様にして、ＮＧＧ基板上に、主成分比が、Ｇｄ_1.7 Ｙｂ_0.2 Ｂｉ_1.1Ｆｅ_4.6 Ａｌ_0.4 Ｏ₁₂ で、Ｂ₂ Ｏ₃ を約０.５ｗｔ％、ＰｂＯを約０.５ｗｔ％としＰｔＯ₂ を０，０.１０，０.２０，０.３０，０.４０，０.５０含有した組成のＧｄＢｉ系ガーネット厚膜を厚さ約６００μｍに育成した後、試料を作製し、測定した。

その結果、全ての試料について、Ｈ_ｓは約４００Ｏｅ、θ_F は約１１００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０６ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

また、Ｉ.Ｌ.とＰｔＯ2 との関係を図３０に示す。

図３０から、ＰｔＯ₂ の増加により、Ｉ.Ｌ.は減少する傾向を示し、ＰｔＯ₂ が４.０ｗｔ％を越える領域でＩ.Ｌ.が著しく増加している。

従って、ＰｔＯ₂ の組成値は、０＜ＰｔＯ₂≦０.４０ｗｔ％の範囲が有用といえる。なお、特に、０.４〜３.６ｗｔ％の範囲が好ましい。

（実施例３１）
実施例２９と同様にして、ＮＧＧ基板上に主成分比が、Ｇｄ_2.0 Ｙｂ_0.1 Ｂｉ_{0. 9} Ｆｅ_4.8 Ａｌ_0.2 Ｏ₁₂ で、ＰｂＯを約３.５ｗｔ％、ＰｔＯ₂を約０.５ｗｔ％含有するＧｄＢｉガーネット厚膜を厚さ約６００μｍ育成した後、この試料を約５０％の酸素濃度雰囲気中で９５０℃、１０００℃、１０５０℃，１１００℃，１１３０℃，１１５０℃の各温度で１０時間保持しする熱処理をした。

次に、これらの試料の両面を研磨し、波長１.５５μｍにおけるファラデー回転が約４５ｄｅｇとなる厚さにした後、試料を作製し、測定した。

また、Ｉ.Ｌ.と熱処理温度との関係を図３１に示す。

図３１から、熱処理温度が９５０〜１１４０℃の範囲で熱処理によるＩ.Ｌ.の低減効果が認められる。

従って、９５０〜１１４０℃の範囲での熱処理が有用といえる。

（実施例３２）
実施例２９と同様にして、ＮＧＧ基板上に、主成分比が、Ｇｄ_1.1 Ｙｂ_0.4 Ｂｉ_1.5Ｆｅ_4.1 Ａｌ_0.9 Ｏ₁₂ で、Ｂ₂ Ｏ₃ を約３.５ｗｔ％、ＰｔＯ₂ を約３.５ｗｔ％含有するＧｄＢｉガーネット厚膜を厚さ約５００μｍに育成した。

次に、この試料を１０５０℃の温度で、雰囲気の酸素濃度を０，１０，２０，４０，６０，８０，１００％とし、２０時間保持する熱処理をした後、試料を作製し、測定した。

また、Ｉ.Ｌ.と熱処理温度との関係を図３２に示す。

図３２から、熱処理雰囲気の酸素濃度が１０〜１００％の範囲で熱処理によるＩ.Ｌ.の低減効果が認められる。

（実施例３３）
高純度の酸化ガドリニウム（Ｇｄ₂ Ｏ₃ ）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ₂ Ｏ₃ ）、酸化テルビウム（Ｔｂ₂ Ｏ₃ ）、酸化第二鉄（α−Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）、酸化ガリウム（Ｇａ₂ Ｏ₃ ）、酸化ビスマス（Ｂｉ₂ Ｏ₃ ）、酸化鉛（ＰｂＯ）および酸化ホウ素（Ｂ₂ Ｏ₃ ）の粉末を原料として使用し、ＰｂＯ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ｂ₂ Ｏ₃ 系をフラックスとして、ＬＰＥ法にて、ＮＧＧ基板（格子定数１２.５０９オングストローム）上に、主成分比が、Ｇｄ_1.9 Ｙｂ_0.2 Ｂｉ_0.9 Ｆｅ_4.6 Ｇａ_0.4 Ｏ₁₂ なる組成のＧｄＢｉ系ガーネット膜を厚さ約８００μｍ育成した。

図３３に、ガーネット厚膜の波長と透過率との関係を示す。尚、図中、実線はＧｄＢｉ系ガーネット、破線はＴｂＢｉ系ガーネットについての各厚膜の透過率と波長の関係を示す。

図３３において、ＧｄＢｉ系ガーネットにおいては、波長約１.２μｍ以上の領域で高い透過性を示している。一方、ＴｂＢｉ系ガーネット厚膜においては、高い透過性を示す波長帯域は、約１.２〜１.５μｍの範囲である。従って、１.５μｍ以上の波長帯域においては、ＧｄＢｉ系ガーネットが特に有用となる。

なお、該ＧｄＢｉ系ガーネット厚膜について、試料の両面を研磨し、波長１.６２μｍにおけるファラデー回転が約４５ｄｅｇとなる厚さに調整した後、ＳｉＯ₂ による無反射被覆処理を行い、電磁石を用いて磁界を約５００Ｏｅまで印加し、波長１.６２μｍにおける挿入損失（Ｉ.Ｌ.）、ファラデー回転能θ_F 、飽和磁界Ｈ_s を求めた。

その結果、Ｉ.Ｌ.は０.０８ｄＢ、Ｈ_s は約４００Ｏｅ、θ_F は約７５０ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０７ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０ ℃以下であった。

（実施例３４）
第３３の実施の形態と同様にして、ＮＧＧ基板上に、主成分比が、Ｇｄ_2.2-x Ｙｂ_x Ｂｉ_0.8 Ｆｅ_4.5 Ｇａ_0.5 Ｏ₁₂ で、ｘ＝０，０.０５，０.１０，０.２０，０.３０，０.４０，０.５０なる組成のＧｄＢｉガーネット膜を厚さ約８００μｍに育成した後、試料を作製し、測定した。

その結果、全ての試料について、θ_F は約７００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０７〜０.０８ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−１０℃以下であった。

また、組成値ｘとθ_F 、Ｉ.Ｌ.との関係を図３４に示す。

図３４から、ｘでの置換により、Ｉ.Ｌ.は著しく減少し、Ｈ_s はｘが０.4以下で５００Ｏｅ以下となっていることがわかる。

従って、ｘの組成値は、０＜ｘ≦０.４０の範囲が有用といえる。尚、ｘが０.１０以下の領域でＩ.Ｌ.が増大するのは、ガーネット結晶の結晶格子の歪み、イオンバランスのばらつきに起因していると推定される。

（実施例３５）
実施例３４と同様にして、ＮＧＧ基板上に主成分比が、Ｇｄ_2.7-y Ｙｂ_0.3 Ｂｉ_y Ｆｅ_4.4 Ｇａ_0.6 Ｏ₁₂ で、ｙ＝０.５０，０.６０，０.７０，０.８０，０.９０，１.００，１.１０，１.２０なる組成のＧｄＢｉガーネット膜を厚さ約９００μｍ育成した後、試料を作製し、測定した。

その結果、全ての試料について、Ｈ_s は約５００Ｏｅ、θ_F/T は約０.０６〜０.０８ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

また、組成値ｙとθ_F 、Ｉ.Ｌ.との関係を図３５に示す。

図３５から、θ_F が６００ｄｅｇ／ｃｍを越えるのは、ｙが０.５５以上で得られている。また、Ｉ.Ｌ.は、ｙが１.１０を越えると著しく増加する傾向を示す。

従って、ｙの組成値は、０.５５≦ｙ≦１.１０の範囲が有用といえる。尚、ｙが１.１０以上の領域でＩ.Ｌ.が増大するのは、ガーネット結晶の結晶格子の歪み、イオンバランスのばらつきに起因していると推定される。

（実施例３６）
実施例３４と同様にして、ＮＧＧ基板上に、主成分比が、Ｇｄ_1.8 Ｙｂ_0.2 Ｂｉ_1.0Ｆｅ_5-z Ｇａ_z Ｏ₁₂ で、ｚ＝０.１０，０.２０，０.３０，０.４０，０.５０，０.６０，０.７０なる組成のＧｄＢｉガーネット膜を厚さ約８００μｍに育成した後、試料を作製し、測定した。

その結果、全ての試料について、Ｉ.Ｌ.は０.１ｄＢ以下、θ_F は約８００ｄｅｇ／ｃｍ、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

また、組成値ｚとθ_F/T 、Ｈ_s との関係を図３６に示す。

図３６から、θ_F/T が０.０８ｄｅｇ／℃以下は、ｚが０.６０以下で得られている。また、Ｈ_s が５００Ｏｅ以下は、ｚが０.１５以上で得られている。

従って、ｚの組成値は、０.２０≦ｚ≦０.６０の範囲が有用といえる。

（実施例３７）
実施例３４と同様にして、主成分比が、Ｇｄ_2.2 Ｙｂ_0.1 Ｂｉ_0.7 Ｆｅ_4.7 Ｇａ_{0. 3} Ｏ₁₂ なる組成のガーネット膜を厚さ約９００μｍに育成した。

次に、これらの試料を、波長１.６２μｍにおけるファラデー回転角が、約４５ｄｅｇとなる厚さに調整（約６５０μｍ）した後、実施例３３と同様にして、各特性を測定した。

その結果、全ての試料について、Ｈ_s は約３００Ｏｅ、θ_F は約６５０ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０７ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−３０℃以下であった。

また、Ｉ.Ｌ.と熱処理温度との結果を図３７に示す。

図３７から、熱処理温度が９５０〜１１３０℃の範囲で、熱処理によるＩ.Ｌ.の低下が認められる。

従って、９５０〜１１３０℃の温度範囲での熱処理が有用といえる。

（実施例３８）
実施例３５と同様にして、主成分比が、Ｇｄ_1.5 Ｙｂ_0.3 Ｂｉ_1.1 Ｆｅ_4.5 Ｇａ_{0. 5} Ｏ₁₂ なる組成のガーネット膜を厚さ約６００μｍに育成した。

その結果、全ての試料について、Ｈ_s は約４５０Ｏｅ、θ_F は約９００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０７ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

また、Ｉ.Ｌ.と雰囲気の酸素濃度との関係を図３８に示す。

図３８から、雰囲気の酸素濃度が、１０〜１００％の範囲で、熱処理によるＩ.Ｌ.の低減効果が認められる。

（実施例３９）
高純度の酸化ガドリニウム（Ｇｄ₂ Ｏ₃ ）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ₂ Ｏ₃ ）、酸化第二鉄（Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）、酸化ガリウム（Ｇａ₂ Ｏ₃ ）、酸化ビスマス（Ｂｉ₂ Ｏ₃ ）、酸化鉛（ＰｂＯ）および酸化ホウ素（Ｂ₂ Ｏ₃ ）の粉末を原料として使用し、ＰｂＯ−Ｂｉ2 Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 系をフラックスとして、ＬＰＥ法にて、ＮＧＧ基板（格子定数１２.５０９オングストローム）上に、主成分比が、Ｇｄ_1.7 Ｙｂ_0.3 Ｂｉ_1.0 Ｆｅ_4.5 Ｇａ_0.5 Ｏ₁₂ で、Ｂ₂ Ｏ₃ を０
，１.０，２.０，３.０，４.０，５.０ｗｔ％含有する組成のＧｄＢｉ系ガーネット膜をそれぞれ厚さ約６００μｍ育成した。

次に、これらの試料の基板を除去した後、両面を研磨し、波長１.５８μｍにおけるファラデー回転が、約４５ｄｅｇとなる厚さに調整した。なお、上述した組成は、これらの試料の両面について、５点ずつＥＰＭＡ分析を行い、その平均値として求めたものであり、Ｂ₂ Ｏ₃ については、試料片を原子吸光分析法により求めたものである。

次に、これらの試料板にＳｉＯ₂ 膜による無反射被覆処理を行った後、電磁石を用いて磁界を約５００Ｏｅまで印加していき、波長１.５８μｍにおける挿入損失（Ｉ.Ｌ.）、及
びファラデー回転能θ_F 、透過率が飽和に達する最小の印加磁界（飽和磁界Ｈ_s ）を求めた。

また、同様にして、温度を変化し、−２０℃〜＋８０℃の間におけるファラデー回転角θ_F の温度変化率θ_F/T 、磁化の反転温度Ｔ_comp を求めた。

その結果、全ての試料について、Ｈ_s は約４００Ｏｅ、θ_F は約９００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０６ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp −４０℃以下であった。

また、Ｉ.Ｌ.とＢ₂ Ｏ₃ 含有量との関係を図３９に示す。

図３９からわかるように、Ｉ.Ｌ.は、Ｂ₂Ｏ₃ の含有により減少し、４.０ｗｔ％を越える領域で著しく増加することがわかる。このことにより、Ｉ.Ｌ.の低減効果は、０〜４.０ｗｔ％（但し、０を含まず）の範囲で認められる。

従って、Ｂ₂ Ｏ₃ の含有量は、０〜４.０ｗｔ％（但し、０を含まず）の範囲が有用となる。特に、１〜３.２ｗｔ％の範囲が好ましい。

（実施例４０）
実施例３９と同様にして、ＮＧＧ基板上に、主成分比がＧｄ_2.0 Ｙｂ_0.2 Ｂｉ_{0 .8} Ｆｅ_4.7 Ｇａ_0.3 Ｏ₁₂ で、ＰｂＯを０，１.０，２.０，３.０，４.０，５.０ｗｔ％含有する組成のＧｄＢｉ系ガーネット厚膜を厚さ約７００μｍ育成した後、試料を作製し、測定した。

その結果、全ての試料について、Ｈ_s は約４００Ｏｅ、θ_F は約８００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０７ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

また、Ｉ.Ｌ.とＰｂＯ含有量との関係を図４０に示す。

図４０から、ＰｂＯの含有により、Ｉ.Ｌ.は減少し、ＰｂＯが４.０ｗｔ％を越える領域で、Ｉ.Ｌ.は著しく増加していることがわかる。

従って、ＰｂＯの含有量は、０〜４.０ｗｔ％（０を含まず）の範囲が有用といえる。さらに、望まし
くは、ＰｂＯが０.４〜４.０ｗｔ％の範囲とすることにより、Ｉ.Ｌ.を０.０８ｄＢ以下とすることができる。なお、特に、１.０〜４.０ｗｔ％の範囲が好ましい。

（実施例４１）
実施例４０と同様にして、ＮＧＧ基板上に、主成分比が、Ｇｄ_1.5 Ｙｂ_0.4 Ｂｉ_1.1Ｆｅ_4.4 Ｇａ_0.6 Ｏ₁₂ で、ＰｔＯ₂ を０，１.０，２.０、３.０，４.０、５.０ｗｔ％含有するＧｄＢｉ系ガーネット厚膜を厚さ約６００μｍ育成した後、試料を作製し、測定した。

その結果、全ての試料について、Ｈ_s は約４００Ｏｅ、θ_F は約１０００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０６ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp −４０℃以下であった。

また、Ｉ.Ｌ.とＰｔＯ2 含有量との関係を図４１に示す。

図４１から、ＰｔＯ₂ の含有により、Ｉ.Ｌ.は減少し、ＰｔＯ₂ が約４.０ｗｔ％を越える領域で、Ｉ.Ｌ.は著しく増加していることがわかる。

従って、ＰｔＯ₂ の含有量は、０〜４.０ｗｔ％（０を含まず）の範囲が有用といえる。なお、特に、０.４〜３.８ｗｔ％の範囲が好ましい。

（実施例４２）
実施例４０と同様にして、ＮＧＧ基板上に、主成分比が、Ｇｄ_1.9 Ｙｂ_0.2 Ｂｉ_0.9Ｆｅ_4.6 Ｇａ_0.4 Ｏ₁₂ で、Ｂ₂ Ｏ₃ ，ＰｂＯ及びＰｔＯ₂ を２種類以上含有し、その総量が０，１.０，２.０、４.０、６.０、８.０、９.０、１０.０ｗｔ％含有するＧｄＢｉ系ガーネット厚膜を厚さ約６００μｍ育成した後、試料を作製し、測定した。

その結果、全ての試料について、Ｈ_s は約４００Ｏｅ、θ_F は約９００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０６ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

また、Ｉ.Ｌ.とＢ₂ Ｏ₃ ，ＰｂＯ、ＰｔＯ₂の含有量との関係を図４２に示す。

図４２から、Ｂ₂ Ｏ₃ ，ＰｂＯ、ＰｔＯ₂ の含有により、Ｉ.Ｌ.は減少し、含有量が約９.０ｗｔ％を越える領域で、Ｉ.Ｌ.は増加する傾向を示していることがわかる。

従って、Ｂ₂ Ｏ₃ ，ＰｂＯ、ＰｔＯ₂ の含有量は、０〜９.０ｗｔ％（但し、０を含まず）の範囲でＩ.Ｌ.は明らかに低減し、有用であるといえる。

（実施例４３）
実施例４０と同様にして、ＮＧＧ基板上に、主成分比が、Ｇｄ_2.1 Ｙｂ_0.1 Ｂｉ_0.7Ｆｅ_4.8 Ｇａ_0.2 Ｏ₁₂ で、Ｂ₂ Ｏ₃ を約１ｗｔ％、ＰｂＯを約２ｗｔ％、及びＰｔＯ₂ を約２ｗｔ％含有するＧｄＢｉ系ガーネット厚膜を厚さ約７００μｍ育成した。

次に、これらの試料の両面について研磨し、波長１.５８μｍにおけるファラデー回転角が約４５ｄｅｇとなる厚さに調整した後、試料を作製し、測定した。

その結果、全ての試料について、Ｈ_sは約４００Ｏｅ、θ_F は約７００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０７ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

又、Ｉ.Ｌ.と熱処理温度との関係を図４３に示す。

図４３から、熱処理温度が９５０〜１１４０℃の範囲で熱処理によるＩ.Ｌ.の低減効果が認められる。

従って、９５０〜１１４０℃の温度範囲での熱処理が有用であるといえる。

（実施例４４）
実施例４３と同様にして、主成分比が、Ｇｄ_1.7 Ｙｂ_0.2 Ｂｉ_1.1 Ｇａ_0.6 Ｏ₁₂ で、Ｂ₂ Ｏ₃ を約２.０ｗｔ％、ＰｂＯを約３.０ｗｔ％、ＰｔＯ₂ を約２ｗｔ％含有するＧｄＢｉ系ガーネット膜を厚さ約６００μｍに育成した。

次に、この試料を、１０５０℃の温度で、雰囲気の酸素濃度を、０，１０，２０，４０，６０，８０，１００％とし、１０時間保持して熱処理した後、波長１.５８μｍにおけるファラデー回転角が約４５ｄｅｇとなる厚さに調整した後、試料を作製し、各特性を測定した。

その結果、全ての試料について、Ｈ_s は約３００Ｏｅ、θ_F は約１０００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０６ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

また、Ｉ.Ｌ.と熱処理雰囲気の酸素濃度との関係を図４４に示す。

図４４から、熱処理雰囲気の酸素濃度が１０〜１００％の範囲で、熱処理によるＩ.Ｌ.の低減効果が認められる。

従って、１０〜１００％の熱処理雰囲気の酸素濃度が有用といえる。

（実施例４５）
高純度の酸化ガドリニウム（Ｇｄ₂ Ｏ₃ ）、酸化イッテリビウム（Ｙｂ₂ Ｏ₃ ）、酸化テルビウム（Ｔｂ₂ Ｏ₃ ）、酸化第二鉄（α−Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、酸化ガリウム（Ｇａ₂ Ｏ₃ ）、酸化ビスマス（Ｂｉ₂ Ｏ₃ ）、酸化鉛（ＰｂＯ）および酸化ホウ素（Ｂ₂ Ｏ₃ ）の粉末を原料として使用し、ＰｂＯ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ｂ₂ Ｏ₃ 系をフラックスとして、ＬＰＥ法にて、ＮＧＧ基板（格子定数１２.５０９オングストローム
）上に、主成分比が、Ｇｄ_1.5 Ｙｂ_0.1 Ｂｉ_1.3 Ｆｅ_{4 .4} Ａｌ_0.6 Ｇａ_0.1 Ｏ₁₂ なる組成のＧｄＢｉ系ガーネット膜を厚さ約７００μｍ育成した。

また、同様にして、ＳＧＧＧ基板（格子定数１２.４９６オングストローム）上
に、主成分比が、Ｔｂ_2.0 Ｂｉ_1.0 Ｆｅ₅ Ｏ₁₂ からなる組成のＴｂＢｉ系ガーネッ
ト膜を厚さ約７００μｍに育成した。

次に、これらの試料の基板を除去し、約６００μｍの厚さに鏡面研磨した後、波長可変型分光計を用いて、波長が０.９〜２.２μｍの範囲におけるガーネット厚膜の光透過率を測定した。その結果を図４５に示す。なお、これらの試料の両面について、各５点ずつＥＰＭＡ分析を行い、その平均値として求めたものが、上記組成値である。

図４５に、ガーネット厚膜の波長と透過率との関係を示す。尚、図中、実線はＧｄＢｉ系ガーネット、破線はＴｂＢｉ系ガーネットについての各厚膜の透過率と波長の関係を示す。

図４５において、ＧｄＢｉ系ガーネットにおいては、波長約１.２μｍ以上の領域で高い透過性を示している。一方、ＴｂＢｉ系ガーネット厚膜においては、高い透過性を示す波長帯域は、約１.２〜１.５μｍの範囲である。従って、１.５μｍ以上の波長帯域においては、ＧｄＢｉ系ガーネットが特に有用となる。

又、同様にして、温度を変化し、ファラデー回転角の温度変化率θ_F/T 、磁化の反転温度Ｔ_comp を求めた。

その結果、Ｉ.Ｌ.は０.０９ｄＢ、Ｈ_s は約４００Ｏｅ、θ_F は約１１００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０６ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０ ℃以下であった。

（実施例４６）
実施例４５と同様にして、ＮＧＧ基板上に、主成分比が、Ｇｄ_1.6 Ｙｂ_0.1 Ｂｉ_1.3Ｆｅ_4.3 （Ａｌ_a 、Ｇａ_b ）_0.7 Ｏ₁₂ でａ／（ａ＋ｂ）＝０，０.１０，０.２０，０.３０，０.４０，０.５０，０.６０，０.７０，０.８０，０.９０，１.００なる組成のＧｄＢｉガーネット膜を厚さ約６００μｍに育成した後、試料
を作製し、測定した。

その結果、全ての試料について、Ｈ_s は約４００Ｏｅ、θ_F は約１２００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０５ｄｅｇ／℃であった。

また、組成比ａ／（ａ＋ｂ）とＴ_comp 及びＩ.Ｌ.との関係を図４６に示す。

図４６から、ａ／（ａ＋ｂ）の増加により、Ｔ_comp は低下する傾向を示し、ａ／（ａ＋ｂ）が０.０５ではＴ_comp は−２０℃よりも著しく低い値となっていることがわかる。なお、ａ／（ａ＋ｂ）が０.２以上では、Ｔ_comp は−４０℃以下であることは確認できたが、数値化が困難であったので、図中には＜−４０℃として示した。また、Ｉ.Ｌ.はａ／（ａ＋ｂ）が０.９以上で著しく増加する傾向を示す。

従って、組成比ａ／（ａ＋ｂ）は、０.０５≦ａ／（ａ＋ｂ）≦０.９０の範囲が有用といえる。なお、ａ／（ａ＋ｂ）が０.９０を越える領域でＩ.Ｌ.が増大するのは、ガーネット結晶の結晶格子の歪み、イオンバランスのばらつきに起因していると推定される。

（実施例４７）
実施例４６と同様にして、ＮＧＧ基板上に主成分比が、Ｇｄ_1.6-x Ｙｂ_x Ｂｉ_{1. 4} Ｆｅ_4.0 Ａｌ_0.6 Ｇａ_0.4 Ｏ₁₂ で、ｘ＝０，０.１０，０.２０，０.３０，０.４０，０.５０，０.６０なる組成のＧｄＢｉガーネット膜を厚さ約６００μｍ育成した後、試料を作製し、測定した。

その結果、全ての試料について、θ_F は約１３００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は０.０４〜０.０７ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

また、組成値ｘとＨ_s 及びＩ.Ｌ.との関係を図４７に示す。

図４７から、組成値ｘの増加によりＩ.Ｌ.は減少する傾向を示す。また、Ｈ_s はｘの増加により向上し、ｘが０.５０を越えるとＨ_s は、５００Ｏｅ以上となる。

従って、ｘの組成値は、０＜ｘ≦０.５０の範囲が有用といえる。

（実施例４８）
実施例４６と同様にして、ＮＧＧ基板上に、主成分比が、Ｇｄ_2.8-y Ｙｂ_0.2 Ｂｉ_yＦｅ_4.1 Ａｌ_0.6 Ｇａ_0.3 Ｏ₁₂ で、ｙ＝０.８０，０.９０，１.００，１.１０，１.２０，１.３０，１.４０，１.５０，１.６０，１.７０なる組成のＧｄＢｉガーネット膜を厚さ約７００μｍに育成した後、試料を作製し、測定した。

その結果、全ての試料について、Ｈ_s は約２００〜４５０Ｏｅ、θ_F/T は約０.０４〜０.０７ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

また、組成値ｙとθ_F 及びＩ.Ｌ.との関係を図４８に示す。

図４８から、θ_F が８００ｄｅｇ／ｃｍ以上は、ｙが０.８５以上で得られている。また、Ｉ.Ｌ.はｙが１.６０を越えると著しく増加する傾向を示す。

従って、ｙの組成値は、０.８５≦ｙ≦１.６０の範囲が有用といえる。なお、ｙが１.６０を越える領域で、Ｉ.Ｌ.が増大するのは、ガーネット結晶の結晶格子の歪み、イオンバランスのばらつきに起因していると推定される。

（実施例４９）
実施例４６と同様にして、ＮＧＧ基板上に、主成分比が、Ｇｄ_1.5 Ｙｂ_0.2 Ｂｉ_1.3Ｆｅ_5-z （Ａｌ_0.8 Ｇａ_0.2 ）_z Ｏ₁₂ で、ｚ＝０，０.１０，０.２０，０.３０，０.４０，０.５０，０.６０，０.７０，０.８０，０.９０，１.００，１.１０なる組成のＧｄＢｉガーネット膜を厚さ約６００μｍに育成した後、試料を作製し、測定した。

また組成値ｚとＨ_s 及びＩ.Ｌ.との関係を図４９に示す。

図４９から、Ｈ_sが５００Ｏｅ以下はｚが０.２０以上で得られる。また、Ｉ.Ｌ.はｚが１.００以上で急激に増加している。

従って、ｚの組成値は、０.２０≦ｚ≦１.００の範囲が有用といえる。なお、ｚが１.００を越える領域で、Ｉ.Ｌ.が増大するのは、ガーネット結晶の結晶格子の歪み、イオンバランスのばらつきに起因していると推定される。

（実施例５０）
実施例４６と同様にして、主成分比が、Ｇｄ_1.2 Ｙｂ_0.3 Ｂｉ_1.5 Ｆｅ_4.0 Ａｌ_{0. 8} Ｇａ_0.1 Ｏ₁₂ なる組成のガーネット膜を厚さ約５００μｍに育成した。

次に、これらの試料を、波長１.５５μｍにおけるファラデー回転角が、約４５ｄｅｇとなる厚さに調整（約３００μｍ）した後、第１の実施の形態と同様にして、各特性を測定した。

その結果、全ての試料について、Ｈ_s は約４５０Ｏｅ、θ_F は約１４００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０４ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は約−４０℃であった。

また、Ｉ.Ｌ.と熱処理温度との結果を図５０に示す。

図５０から、熱処理温度が９５０〜１１４０℃の範囲で、熱処理によるＩ.Ｌ.の低減効果が認められる。

（実施例５１）
実施例４６と同様にして、主成分比が、Ｇｄ_1.9 Ｙｂ_0.1 Ｂｉ_1.0 Ｆｅ_4.5 Ａｌ_{0. 4} Ｇａ_0.1 Ｏ₁₂ なる組成のガーネット膜を厚さ約６００μｍに育成した。

その結果、全ての試料について、Ｈ_s は約３５０Ｏｅ、θ_F は約９５０ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０６ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

また、Ｉ.Ｌ.と雰囲気の酸素濃度との関係を図５１に示す。

図５１から、雰囲気の酸素濃度が、１０〜１００％の範囲で、熱処理によるＩ.Ｌ.の低減効果が認められる。

（実施例５２）
高純度の酸化ガドリニウム（Ｇｄ₂ Ｏ₃ ）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ₂ Ｏ₃ ）、酸化第二鉄（Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、酸化ガリウム（Ｇａ₂ Ｏ₃ ）、酸化ビスマス（Ｂｉ₂ Ｏ₃ ）、酸化鉛（ＰｂＯ）および酸化ホウ素（Ｂ₂ Ｏ₃ ）の粉末を原料として使用し、ＰｂＯ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ｂ₂ Ｏ₃系をフラックスとして、ＬＰＥ法にて、ＮＧＧ基板（格子定数１２.５０９オングストローム）上に、ＰｂＯを約０.５ｗｔ％含有した、主成分比が、Ｇｄ_1.4 Ｙｂ_0.3Ｂｉ_1.3 Ｆｅ_4.2 Ａｌ_{0 .2} Ｇａ_0.6 Ｏ₁₂ で、Ｂ₂ Ｏ₃ を０、１.０、２.０、３.０、４.０、５.０ｗｔ％含有する組成のＧｄＢｉ系ガーネット膜を厚さ約５００μｍ育成した。

次に、これらの試料板にＳｉＯ₂ 膜による無反射被覆処理を行った後、電磁石を用いて磁界を約０.５ｋＯｅまで印加していき、波長１.５５μｍにおいて、透過率が飽和に達する最小の印加磁界（飽和磁界Ｈ_s ）と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）、及びファラデー回転能θ_F 、及び−２０℃〜＋８０℃の間におけるθ_F の温度変化率θ_F/
_T を求めた。

その結果、全ての試料について、Ｈ_s 約４００Ｏｅ、θ_F 約１２００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T 約０.０５ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp −４０℃以下であった。

また、Ｉ.Ｌ.とＢ₂ Ｏ₃ 含有量との関係を図５２に示す。

図５２からわかるように、Ｉ.Ｌ.は、Ｂ₂Ｏ₃ の含有により減少し、４.０ｗｔ％を越える領域で著しく増加することがわかる。このことにより、Ｉ.Ｌ.の低減効果は、０〜４.０ｗｔ％（但し、０を含まず）の範囲で認められる。

（実施例５３）
実施例５２と同様にして、Ｂ₂ Ｏ₃ を約０.５ｗｔ％含有した、主成分比が、Ｇｄ_1.7Ｙｂ_0.2 Ｂｉ_1.1 Ｆｅ_4.5 Ａｌ_0.3 Ｏ₁₂ で、ＰｂＯを０，１.０，２.０，３.０，４.０，５.０ｗｔ％含有する組成のＧｄＢｉ系ガーネット膜を厚さ約６００μｍ育成した後、試料を作製し、測定した。

その結果、全ての試料について、Ｈ_sは約４００Ｏｅ、θ_F は約１１００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０６ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

また、Ｉ.Ｌ.とＰｂＯ含有量との関係を図５３に示す。

図５３から、ＰｂＯの含有により、Ｉ.Ｌ.は減少し、ＰｂＯが４.０ｗｔ％を越える領域で、Ｉ.Ｌ.は著しく増加していることがわかる。

従って、ＰｂＯの含有量は、０〜４.０ｗｔ％（０を含まず）の範囲が有用といえる。さらに、望ましくは、ＰｂＯが０.２〜４.０ｗｔ％の範囲とすることにより、Ｉ.Ｌ.を０.０８ｄＢ以下とすることができる。なお、特に、１.０〜３.５ｗｔ％の範囲が好ましい。

（実施例５４）
実施例５２態と同様にして、主成分比が、Ｇｄ_1.1 Ｙｂ_0.4 Ｂｉ_1.5 Ｆｅ_4.1 Ａｌ_0.4 Ｇａ_0.5 Ｏ₁₂ で、Ｂ₂ Ｏ₃ を約０.７ｗｔ％、ＰｂＯを約０.７ｗｔ％含有するガーネット厚膜を厚さ約５００μｍに育成した。

次に、この試料を、約５０％の酸素濃度雰囲気中で、９５０℃，１０００℃，１０５０℃，１１００℃，１１３０℃，１１５０℃の各温度で１０時間保持する熱処理をした。

次に、これらの試料の両面について研磨し、波長１.５５μｍにおけるファラデー回転角が約４５ｄｅｇとなる厚さに調整した後、試料を作製し測定した。

その結果、全ての試料について、Ｈ_s は約５００Ｏｅ、θ_F は約１４００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０４ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

また、Ｉ.Ｌ.と熱処理温度との結果を図５４に示す。

図５４から、熱処理温度が９５０〜１１４０℃の範囲で、熱処理によるＩ.Ｌ.の低減効果が認められる。従って、９５０〜１１４０℃の温度範囲での熱処理が有用といえる。

（実施例５５）
実施例５２と同様にして、主成分比が、Ｇｄ_2.0 Ｙｂ_0.1 Ｂｉ_0.9 Ｆｅ_4.7 Ａｌ_{0. 2} Ｇａ_0.1 Ｏ₁₂ で、Ｂ₂ Ｏ₃ を約１.５ｗｔ％、ＰｂＯを約１.５ｗｔ％含有するガーネット膜を厚さ約７００μｍに育成した。

その結果、全ての試料について、Ｈ_s は約４００Ｏｅ、θ_F は約９００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０７ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

また、Ｉ.Ｌ.と熱処理温度との関係を図５５に示す。

図５５から、熱処理雰囲気の酸素濃度が１０〜１００％の範囲で、熱処理によるＩ.Ｌ.の低減効果が認められる。従って、１０〜１００％の熱処理雰囲気の酸素濃度が有用といえる。

（実施例５６）
高純度の酸化ガドリニウム（Ｇｄ₂ Ｏ₃ ）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ₂ Ｏ₃ ）、酸化ガリウム（Ｇａ₂ Ｏ₃ ）、酸化テルビウム（Ｔｂ₂ Ｏ₃ ）、酸化第二鉄（γ−Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、酸化ビスマス（Ｂｉ₂ Ｏ₃ ）、酸化鉛（ＰｂＯ）、酸化ホウ素（Ｂ₂ Ｏ₃ ）及び酸化白金（ＰｔＯ₂ ）の粉末を原料として使用し、ＰｂＯ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ｂ₂ Ｏ₃系をフラックスとして、ＬＰＥ法にて、ＮＧＧ基板（格子定数１２.５０９オングストローム）上に、主成分比がＧｄ_1.4 Ｙｂ_0.3 Ｂｉ_1.3 Ｆｅ_4.3 Ａｌ_0.2 Ｇａ_0.5 Ｏ₁₂ で、Ｂ₂ Ｏ₃ を約１.５ｗｔ％、ＰｂＯを約０.５ｗｔ％、ＰｔＯ₂ を約１.０ｗｔ％含有する組成のＧｄＢｉ系ガーネット厚膜を厚さ約７００μｍ育成した。

次に、これらの試料の基板を除去し、両面を研磨して約６００μｍの厚さに鏡面研磨した後、波長可変型分光計を用いて波長が０.９〜２.２μｍの範囲におけるガーネット厚膜の光透過率を測定した。

また、これらの試料の両面について、各５点ずつＥＰＭＡ分析を行い、その平均値として求めたものが上記組成値である。なお、Ｂ₂ Ｏ₃ は、試料片を原子吸光分析により求めたものである。

図５６に、ガーネット厚膜の波長と透過率との関係を示す。尚、図中、実線はＧｄＢｉ系ガーネット、破線はＴｂＢｉ系ガーネットについての各厚膜の透過率と波長の関係を示す。

図５６において、ＧｄＢｉ系ガーネットは、波長約１.２μｍ以上の領域で高い透過性を示している。一方、ＴｂＢｉ系ガーネット厚膜においては、高い透過性を示す波長帯域は、約１.２〜１.５μｍの範囲である。従って、１.５
μｍ以上の波長帯域においては、ＧｄＢｉ系ガーネットが特に有用となる。

また、同様にして、温度を変化させ、ファラデー回転角の温度変化率θ_F/T 、磁化の反転温度Ｔ_comp を求めた。

その結果、Ｉ.Ｌ.は０.０５ｄＢ、Ｈ_s は約４００Ｏｅ、θ_F は約１２００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０５ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０ ℃以下であった。

（実施例５７）
実施例５６と同様にして、ＮＧＧ基板上に、主成分比が、Ｇｄ_1.7 Ｙｂ_0.2 Ｂｉ_1.1Ｆｅ_4.4 Ａｌ_0.3 Ｇａ_0.3 Ｏ₁₂ で、Ｂ₂ Ｏ₃ を約０.５ｗｔ％、ＰｂＯを約０.５ｗｔ％としＰｔＯ₂ を０，１.０，２.０，３.０，４.０，５.０含有した組成のＧｄＢｉ系ガーネット厚膜を厚さ約５００μｍに育成した後、試料を作製し、測定した。

その結果、全ての試料について、Ｈｓは約４００Ｏｅ、θ_F
は約１２００ｄｅｇ／ｃｍ、θ_F/T は約０.０６ｄｅｇ／℃、Ｔ_comp は−４０℃以下であった。

また、Ｉ.Ｌ.とＰｔＯ₂ との関係を図５７に示す。

図５７から、ＰｔＯ₂ の増加により、Ｉ.Ｌ.は減少する傾向を示し、ＰｔＯ₂ が４．０ｗｔ％を越える領域でＩ.Ｌ.が著しく増加している。

従って、ＰｔＯ₂ の含有量は、０＜ＰｔＯ₂≦０.４０ｗｔ％の範囲が有用といえる。なお、特に、０.４〜３.８ｗｔ％の範囲が好ましい。

（実施例５８）
実施例５６と同様にして、ＮＧＧ基板上に主成分比が、Ｇｄ_1.1 Ｙｂ_0.4 Ｂｉ_{1. 5} Ｆｅ_4.1 Ａｌ_0.5 Ｇａ_0.4 Ｏ₁₂ で、ＰｂＯを約３.５ｗｔ％、ＰｔＯ₂ を約０.５ｗｔ％含有するＧｄＢｉガーネット厚膜を厚さ約５００μｍ育成した後、この試料を約５０％の酸素濃度雰囲気中で９５０℃、１０００℃、１０５０℃，１１００℃，１１３０℃，１１５０℃の各温度で１０時間保持しする熱処理をした。

また、Ｉ.Ｌ.と熱処理温度との関係を図５８に示す。

図５８から、熱処理温度が９５０〜１１４０℃の範囲で、熱処理によるＩ.Ｌ.の低減効果が認められる。

（実施例５９）
実施例５６と同様にして、ＮＧＧ基板上に、主成分比が、Ｇｄ_2.0 Ｙｂ_0.1 Ｂｉ_0.9Ｆｅ_4.7 Ａｌ_0.2 Ｇａ_0.1 Ｏ₁₂ で、Ｂ₂ Ｏ₃ を約３.５ｗｔ％、ＰｔＯ₂ を約３.５ｗｔ％含有するＧｄＢｉガーネット厚膜を厚さ約６００μｍに育成した。

また、Ｉ.Ｌ.と熱処理温度との関係を図５９に示す。

図５９から、熱処理雰囲気の酸素濃度が１０〜１００％の範囲で熱処理によるＩ.Ｌ.の低減効果が認められる。

〔発明の効果〕
以上、説明したように、本発明によれば、ＴｂＢｉ系ガーネットが本質的に持っている波長約１.６μｍ以上での吸収を忌避するものであり、ＧｄＢｉ系ガーネットのθ_f の温度変化率の改善したビスマス置換型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る。

また、本発明によれば、波長の中でも、約１.５μｍを越える波長帯域で使用できるファラデー回転素子を提供することができる。

また、本発明によれば、前記ファラデー回転素子からなることを特徴とする光アイソレ−タを提供することができる。

実施例１において、ＬＰＥ法によって育成したＧｄＹｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜およびＴｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜の透過率の波長依存性を示す図。図中、実線はＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜、破線はＴｂＢｉ系ガーネット厚膜に対する特性を示す。実施例２におけるＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料についての各測定結果を示す図。図２（ａ）は飽和磁化４πＭ_S の測定結果を、また、図２（ｂ）はファラデー回転角の温度係数θ_f/Tの値を、それぞれ示す図。実施例３におけるＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料についての各測定結果を示す図。図３（ａ）はファラデー回転能の測定結果を、また、図３（ｂ）は挿入損失を、それぞれ示す図。実施例４におけるＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料についての各測定結果を示す図。図４（ａ）はファラデー回転角の温度係数θ_f/T の測定結果を、また、図４（ｂ）は飽和磁化を、それぞれ示す図。実施例５におけるＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料についての挿入損失を示す図。実施例６におけるＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜材料の挿入損失を示す図。実施例７におけるガーネット厚膜についての光の波長と透過率の関係を示す図。図中、実線はＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜、破線はＴｂＢｉ系ガーネット厚膜に対する特性を示す。実施例８におけるＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜についてのＰｂＯの含有量と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。実施例９におけるＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜についての熱処理温度と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。実施例１０におけるＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜についての熱処理雰囲気の酸素濃度と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。実施例１１におけるガーネット厚膜についての光の波長と透過率の関係を示す図。図中、実線はＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜、破線はＴｂＢｉ系ガーネット厚膜に対する特性を示す。実施例１２におけるＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜についてのＢ₂ Ｏ₃ の含有量と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。実施例１３におけるＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜についての熱処理温度と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。実施例１４におけるＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜についての熱処理雰囲気の酸素濃度と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。実施例１５におけるＬＰＥ法によって育成したＧｄＹｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜およびＴｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜についての透過率の波長依存性を示す図。図中、実線はＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜、破線はＴｂＢｉ系ガーネット厚膜に対する特性を示す。実施例１６におけるＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜についてのＰｔＯ₂ 含有量とＩ.Ｌ.との関係を示す図。実施例１７におけるＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜についての熱処理温度とＩ. Ｌ.との関係を示す図。実施例１８におけるＧｄＹｂＢｉ系ガーネット厚膜についての熱処理雰囲気の酸素濃度とＩ.Ｌ.との関係を示す図。実施例１９におけるガーネット厚膜についての光の波長と透過率の関係を示す図。図中、実線はＧｄＢｉ系ガーネット厚膜、破線はＴｂＢｉ系ガーネット厚膜に対する特性を示す。実施例２０におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についてのＹｂ組成値と飽和磁界Ｈ_s 及び挿入損失（Ｉ.Ｌ.）の関係を示す図。実施例２１におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についてのＢｉ組成値とファラデー回転能θ_F及び挿入損失（Ｉ.Ｌ.）の関係を示す図。実施例２２におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についてのＡｌ組成値と飽和磁界Ｈ_s 及び挿入損失（Ｉ.Ｌ.）の関係を示す図。実施例２３におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についての熱処理温度と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）の関係を示す図。実施例２４におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についての熱処理雰囲気の酸素濃度と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）の関係を示す図。実施例２５におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についてのＢ₂ Ｏ₃ の含有量と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。実施例２６におけるｄＢｉ系ガーネット厚膜についてのＰｂＯの含有量と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。実施例２７におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についての熱処理温度と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。実施例２８におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についてのの熱処理雰囲気の酸素濃度と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。実施例２９におけるＬＰＥ法によって育成したＧｄＢｉ系ガーネット単結晶厚膜およびＴｂＢｉ系ガーネット単結晶厚膜についての透過率の波長依存性を示す図。図中、実線はＧｄＢｉ系ガーネット厚膜、破線はＴｂＢｉ系ガーネット厚膜に対する特性を示す。実施例３０におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についてのＰｔＯ₂ 含有量と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。実施例３１におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についての熱処理温度と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。実施例３２におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についての熱処理雰囲気の酸素濃度と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。実施例３３におけるガーネット厚膜についての光の波長と透過率の関係を示す図。図中、実線はＧｄＢｉ系ガーネット厚膜、破線はＴｂＢｉ系ガーネット厚膜に対する特性を示す。実施例３４におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についてのＹｂ組成値と飽和磁界Ｈ_s 及び挿入損失（Ｉ.Ｌ.）の関係を示す図。実施例３５におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についてのＢｉ組成値とファラデー回転能θ_F 及び挿入損失（Ｉ.Ｌ.）の関係を示す図。実施例３６におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についてのＧａ組成値とファラデー回転の温度変化率θ_F/T 及び飽和磁界Ｈ_s の関係を示す図。実施例３７におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についての熱処理温度と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）の関係を示す図。実施例３８におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜について熱処理雰囲気の酸素濃度と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）の関係を示す図。実施例３９におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についてのＢ₂ Ｏ₃ の含有量と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。実施例４０におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についてのＰｂＯの含有量と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。実施例４１におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についてのＰｔＯ₂ 含有量と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。実施例４２におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についてのＢ₂ Ｏ₃ ，ＰｂＯ，ＰｔＯ₂ の含有総量と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。実施例４３におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についての熱処理温度と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。実施例４４におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についての熱処理雰囲気の酸素濃度と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。実施例４５におけるガーネット厚膜についての光の波長と透過率の関係を示す図。図中、実線はＧｄＢｉ系ガーネット厚膜、破線はＴｂＢｉ系ガーネット厚膜に対する特性を示す。実施例４６におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についてのＡｌとＧａの組成比と磁化反転温度（Ｔ_comp ）及び挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。実施例４７におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についてのＹｂ組成値と飽和磁界Ｈ_s 及び挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。実施例４８におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についてのＢｉ組成値とファラデー回転能θ_F 及び挿入損失（Ｉ.Ｌ.）の関係を示す図。実施例４９におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についての（Ａｌ，Ｇａ）組成値と飽和磁界Ｈ_s 及び挿入損失（Ｉ.Ｌ.）の関係を示す図。実施例５０におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についての熱処理温度と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）の関係を示す図。実施例５１におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についての熱処理雰囲気の酸素濃度と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）の関係を示す図。実施例５２におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についてのＢ₂ Ｏ₃ の含有量と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。実施例５３におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についてのＰｂＯの含有量と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。実施例５４におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についての熱処理温度と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。実施例５５におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についての熱処理雰囲気の酸素濃度と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。実施例５６におけるガーネット厚膜についての光の波長と透過率の関係を示す図。図中、実線はＧｄＢｉ系ガーネット厚膜、破線はＴｂＢｉ系ガーネット厚膜に対する特性を示す。実施例５７におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についてのＰｔＯ₂ 含有量と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。実施例５８におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についての熱処理温度と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。実施例５９におけるＧｄＢｉ系ガーネット厚膜についての熱処理雰囲気の酸素濃度と挿入損失（Ｉ.Ｌ.）との関係を示す図。

Claims

ガーネット基板上に、液相成長法により育成された、Ｇｄ，Ｙｂ，Ｂｉ，Ｆｅ，Ａｌを主成分とするガーネット厚膜であって、該ガーネット厚膜の組成式が、Ｇｄ_3-x-yＹｂx Ｂｉ_y Ｆｅ_5-z Ａｌ_z Ｏ₁₂ （但し、０＜ｘ≦ ０.４５，０.５５≦ｙ≦１.５５，０＜ｚ≦０.９５）であることを特徴とするＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料。
ガーネット基板上に、液相成長法により育成された、Ｇｄ，Ｙｂ，Ｂｉ，Ｆｅ，Ｇａを主成分とするガーネット厚膜であって、該ガーネット厚膜の組成式が、Ｇｄ_3-x-y Ｙｂ_x Ｂｉ_y Ｆｅ_5-z Ｇａ_z Ｏ₁₂ （但し、０＜ｘ≦
０.４０，０.５５≦ｙ≦１.１０，０.１５≦ｚ≦０.６０）であることを特徴とするＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料。
ガーネット基板上に、液相成長法により育成された、Ｇｄ，Ｙｂ，Ｂｉ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａを主成分とするガーネット厚膜であって、該ガーネット厚膜の組成式が、Ｇｄ_3-x-y Ｙｂ_x Ｂｉ_y Ｆｅ_5-z （Ａｌ_a Ｇａ_b ）_z Ｏ₁₂ （但し、０＜ｘ≦ ０.５０，０.８５≦ｙ≦１.６０，０.２０≦ｚ≦１.００，０.０５≦ａ／(ａ＋ｂ)≦０.９０）であることを特徴とするＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料。
請求項１乃至３のいずれかに記載のＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料中にＰｂＯを０〜４.０ｗｔ％（但し、０を含まず）含有することを特徴とするビスマス置換型ガーネット厚膜材料。
請求項１乃至３のいずれかに記載のＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料中にＢ2 Ｏ3 を０〜４.０ｗｔ％（但し、０を含まず）含有することを特徴とするビスマス置換型ガーネット厚膜材料。
請求項１乃至３のいずれかに記載のＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料中にＰｔＯ2 が０〜４.０ｗｔ％（ただし、０を含まず）含有されたことを特徴とするビスマス置換型ガーネット厚膜材料。
請求項１乃至３のいずれかに記載のＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料中にＢ₂ Ｏ₃ 及びＰｂＯを各々０〜４. ０ｗｔ％（但し、０を含まず）含有することを特徴とするビスマス置換型ガーネット厚膜材料。
請求項１乃至３のいずれかに記載のＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料中にＢ₂ Ｏ₃ 及びＰｂＯ及びＰｔＯ₂ が各々０〜４. ０ｗｔ％（但し、０を含まず）の範囲で、かつ、３種類の合計が０〜９.０ｗｔ％（但し、０を含まず）含有することを特徴とするビスマス置換型ガーネット厚膜材料。
請求項１乃至８のいずれかに記載のＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料から実質的になることを特徴とするファラデー回転素子。
請求項９記載のファラデー回転素子からなることを特徴とする光アイソレ−タ。
前記ＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料を、ネオジウム・ガリウム・ガーネット（ＮＧＧ）基板上に育成することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料の製造方法。
前記ＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料を、９５０〜１１４０℃の範囲で保持する熱処理を施すことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料の製造方法。
前記熱処理における雰囲気の酸素含有量が１０〜１００％の範囲であることを特徴とする請求項１２記載のＧｄＢｉ系ガーネット厚膜材料の製造方法。