JP2013079195A - 磁気光学素子用透光性酸化テルビウム焼結体 - Google Patents
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
【解決手段】Tb2O3を主成分とし、Tb以外の希土類元素を含有する立方晶系の多結晶焼結体であって、気孔率が0.2%以下であり、1.06μmと532nmにおける3mm長さあたりの直線透過率がいずれも70%以上であり、1cm3あたりTb3+イオンを2×1022個以上含むことを特徴とする、磁気光学素子用透光性酸化テルビウム焼結体。
【選択図】 なし
Description
Θ=VHL
で表される。比例係数のVはヴェルデ定数といい、材料に依存する特性値である。Vの大きな材料をファラデー回転子に用いると、ファラデー回転子と永久磁石が小さくても同等のアイソレーション性能を得ることができるため、素子の小型化が可能となる。光アイソレータの利用分野としては半導体の微細加工用レーザ、光ファイバ通信用の半導体レーザ、鋼材やセラミックスの切断及び熱処理用レーザ、医療用レーザメス等に組み込まれ、近年ではSHG(第二高調波)素子を用いて波長変換した可視のグリーンレーザやブルーレーザに組み込まれて利用することも行なわれている。
2Tb4O7→4Tb2O3+O2 (1)
発生する酸素が、気孔として焼結体の内部に残留するとレーザ光の散乱原因となるために、光アイソレータの挿入損失が大きくなる。
(1)Tb2O3を主成分とし、Tb以外の希土類元素を含有する立方晶系の多結晶焼結体であって、前記焼結体は、気孔率が0.2%以下であり、1.06μmと532nmにおける3mm長さあたりの直線透過率がいずれも70%以上であり、1cm3あたりTb3+イオンを2×1022個以上含むことを特徴とする、磁気光学素子用透光性酸化テルビウム焼結体。
(2)組成式(Tb1−aMa)2O3(式中、MはHo、Y、Er、Tm、Yb、Lu、Scから選択される一種以上の元素、0.01≦a<0.3)で示される立方晶系の多結晶焼結体であって、気孔率が0.2%以下であり、1.06μmと532nmにおける3mm長さあたりの直線透過率がいずれも70%以上であることを特徴とする、磁気光学素子用透光性酸化テルビウム焼結体。
(3)前記添加元素MがLuまたはScであって、組成比が(Tb1−aMa)2O3(0.01≦a<0.2)となる(2)記載の磁気光学素子用透光性酸化テルビウム焼結体
(4)前記(1)〜(3)の透光性酸化テルビウム焼結体を磁気光学素子として用いたことを特徴とする磁気光学デバイス。
(5)Tbを含む粉末原料を成形し、これを1800℃以下の還元性雰囲気で焼成し、相転移による割れがない状態で室温まで冷却することによって、Tb2O3を主成分とする立方晶系の透光性酸化テルビウム焼結体を製造する方法。
(6)Tbを含む粉末と、添加元素M (MはHo、Y、Er、Tm、Yb、Lu、Scから選択される一種以上の元素)を含む粉末を、焼結後に組成式(Tb1−aMa)2O3(式中、0.01≦a<0.3)となるように秤量、混合、成形し、還元性雰囲気で焼成し、相転移による割れがない状態で室温まで冷却することによって、3価を越える高酸化状態のテルビウムイオンを実質含まない立方晶系の透光性酸化テルビウム焼結体を製造する方法。
に関する。
この焼結体の原料には、テルビウムを含む粉末を用いる。例えば、全て3価のテルビウムイオンで構成される化学式Tb2O3の酸化物粉末がある。高酸化数のテルビウム酸化物、例えばTb4O7などを用いる場合は、これを予め水素雰囲気で還元処理してTb2O3として用いても良い。焼成の昇温過程で還元処理することも可能であるが、この場合は、焼成の初期段階で還元が完了する必要がある。なぜならば、焼成後半の緻密化段階まで還元が続いていると還元反応で生じた酸素が気孔として焼結体内部に残留して透光性を損なう恐れが生じるからである。
純度99.9%で粒径1μm以下のTb2O3粉末を100g、エチルアルコール150g、PVA1gを秤量し、表面を樹脂コートしたボールを用いてボールミル混合した。24時間後にスラリーを取り出し、エチルアルコールを蒸発させて乾燥粉末を得た。乾燥した粉末は乳鉢と乳棒を用いて解砕した。
原料に相転移を抑制するための添加元素を含む粉末を加えた以外は、実施例1と同じ手順で焼結体を作製した。焼結体の一部からサンプリングし、X線回折分析したところ、その結晶構造は、全て立方晶系のC型希土類構造であった。
Claims (6)
- Tb2O3を主成分とし、Tb以外の希土類元素を含有する立方晶系の多結晶焼結体であって、
前記焼結体は、気孔率が0.2%以下であり、1.06μmと532nmにおける3mm長さあたりの直線透過率がいずれも70%以上であり、1cm3あたりTb3+イオンを2×1022個以上含むことを特徴とする、磁気光学素子用透光性酸化テルビウム焼結体。 - 組成式(Tb1−aMa)2O3(式中、MはHo、Y、Er、Tm、Yb、Lu、Scから選択される一種以上の元素、0.01≦a<0.3)で示される立方晶系の多結晶焼結体であって、
前記焼結体は、気孔率が0.2%以下であり、1.06μmと532nmにおける3mm長さあたりの直線透過率がいずれも70%以上であることを特徴とする、磁気光学素子用透光性酸化テルビウム焼結体。 - 前記添加元素MがLuまたはScであって、組成比が(Tb1−aMa)2O3(0.01≦a<0.2)となる請求項2記載の磁気光学素子用透光性酸化テルビウム焼結体。
- 請求項1〜3のいずれかの透光性酸化テルビウム焼結体を磁気光学素子として用いたことを特徴とする磁気光学デバイス。
- Tb及びTb以外の希土類元素を含む粉末原料を成形し、これを1800℃以下の還元性雰囲気で焼成し、相転移による割れがない状態で室温まで冷却することによって、Tb2O3を主成分とし、Tb以外の希土類元素を含む立方晶系の透光性酸化テルビウム焼結体を製造する方法。
- Tb及びTb以外の希土類元素を含む粉末と、添加元素M(MはHo、Y、Er、Tm、Yb、Lu、Scから選択される一種以上の元素)を含む粉末を、焼結後に組成式(Tb1−aMa)2O3(式中、0.01≦a<0.3)となるように秤量、混合、成形し、還元性雰囲気で焼成し、相転移による割れがない状態で室温まで冷却することによって、Tb以外の希土類元素を含有し、かつ、3価を越える高酸化状態のテルビウムイオンを実質含まない立方晶系の透光性酸化テルビウム焼結体を製造する方法。
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JP5522866B2 (ja) | 2014-06-18 |
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