JP2679083B2 - 磁気光学ガーネット - Google Patents
磁気光学ガーネットInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 [概 要] ファラデイ回転効果を利用した光アイソレータあるい
は光サーキュレータなどに用いられる磁気光学素子用の
磁気光学ガーネットに関し、ファラデイ回転係数が非常
に大きいにも係わらず温度依存性が小さく、しかも基板
との格子定数との差異が少なく、さらに鏡面を呈するよ
うな磁気光学ガーネットを得るために、HoxTbyBi3-x-yF
e5O12(ここで0.3≦y/x≦1.0;x+y<3.0)を非磁性ガ
ーネット基板上に液相エピタキシャル法によって単結晶
膜として成長させた。
は光サーキュレータなどに用いられる磁気光学素子用の
磁気光学ガーネットに関し、ファラデイ回転係数が非常
に大きいにも係わらず温度依存性が小さく、しかも基板
との格子定数との差異が少なく、さらに鏡面を呈するよ
うな磁気光学ガーネットを得るために、HoxTbyBi3-x-yF
e5O12(ここで0.3≦y/x≦1.0;x+y<3.0)を非磁性ガ
ーネット基板上に液相エピタキシャル法によって単結晶
膜として成長させた。
[産業上の利用分野] 本発明はファラデイ回転効果を利用した光アイソレー
タやサーキュレータなどに用いられる磁気光学素子用の
磁気光学ガーネットに関する。
タやサーキュレータなどに用いられる磁気光学素子用の
磁気光学ガーネットに関する。
[従来技術とその問題点] 半導体レーザは、光応用機器あるいは光通信などのコ
ヒーレントな光源として広く利用されているが、半導体
レーザから放出された光線が光学系などによって反射さ
れて再びこの半導体レーザに戻るとレーザ発信が不安定
になるという問題がある。
ヒーレントな光源として広く利用されているが、半導体
レーザから放出された光線が光学系などによって反射さ
れて再びこの半導体レーザに戻るとレーザ発信が不安定
になるという問題がある。
この問題に対処するために、半導体レーザの光出力側
に光アイソレータを設け、半導体レーザから放出された
光が戻らないように光路を設定することが行われてい
る。
に光アイソレータを設け、半導体レーザから放出された
光が戻らないように光路を設定することが行われてい
る。
このような半導体レーザから放出された光線と反射光
線とをファラデイ回転効果によって分離するための光ア
イソレータ用磁気光学素子材料として、波長1.1μm帯
以上で優れた透明性をもつイットリウム・鉄・ガーネッ
ト(YIG)のバルク単結晶が用いられてきが、近年ファ
ラデー回転係数がこのYIGの数倍も大きくしかも量産性
のある液相エピタキシャル(LPE)法によるビスマス置
換型鉄ガーネット厚膜が多数報告されている。ビスマス
置換鉄ガーネットのファラデー回転係数はBi置換量にほ
ぼ比例して大きくなることから,出来る限り多くのBiを
固溶させたガーネット膜を生成することが望まれる。
線とをファラデイ回転効果によって分離するための光ア
イソレータ用磁気光学素子材料として、波長1.1μm帯
以上で優れた透明性をもつイットリウム・鉄・ガーネッ
ト(YIG)のバルク単結晶が用いられてきが、近年ファ
ラデー回転係数がこのYIGの数倍も大きくしかも量産性
のある液相エピタキシャル(LPE)法によるビスマス置
換型鉄ガーネット厚膜が多数報告されている。ビスマス
置換鉄ガーネットのファラデー回転係数はBi置換量にほ
ぼ比例して大きくなることから,出来る限り多くのBiを
固溶させたガーネット膜を生成することが望まれる。
しかしながら、ビスマスはイオン半径が大きいために
ビスマス置換鉄ガーネットの格子定数もビスマスの置換
量に比例して大きくなり、このような厚膜の基板として
よく用いられる格子定数12.509AのNGG基板(Nd3Ga
5O12)、あるいは格子定数12.496A前後のSGGG基板{(G
dCa)3(GaMgZr)5O12)}との格子整合をはかる上でB
i置換量に制限を生じる。
ビスマス置換鉄ガーネットの格子定数もビスマスの置換
量に比例して大きくなり、このような厚膜の基板として
よく用いられる格子定数12.509AのNGG基板(Nd3Ga
5O12)、あるいは格子定数12.496A前後のSGGG基板{(G
dCa)3(GaMgZr)5O12)}との格子整合をはかる上でB
i置換量に制限を生じる。
この制限を避けてビスマス置換量をなるべく多くする
ためには、ビスマスと組み合わせて用いられる希土類元
素としてイオン半径の小さな元素を用いれば、結果的に
格子定数の増加を抑えることができる。
ためには、ビスマスと組み合わせて用いられる希土類元
素としてイオン半径の小さな元素を用いれば、結果的に
格子定数の増加を抑えることができる。
このような観点から、イオン半径の小さな希土類イオ
ンを用いた例としては、ビスマスが多量に置換された
(LuBi)3Fe5O12が報告されている{例えば「第32回応
用物理学関係連合講演会 30p−N−5(1985)参照}
が、このような材料を用いる場合“ピット”と呼ばれる
膜欠陥が発生し鏡面を有することが困難で、未だ実用化
されるには至っていない。
ンを用いた例としては、ビスマスが多量に置換された
(LuBi)3Fe5O12が報告されている{例えば「第32回応
用物理学関係連合講演会 30p−N−5(1985)参照}
が、このような材料を用いる場合“ピット”と呼ばれる
膜欠陥が発生し鏡面を有することが困難で、未だ実用化
されるには至っていない。
また「日本応用磁気学会誌」第10巻第2号(1986)第
143頁には、(LuBi)3Fe5O12の上記膜欠陥の発生という
問題点を改良するためにGd3+イオンを添加することが提
案されており、その結果1.3μmにおけるファラデイ回
転係数が1800deg/cmと非常に大きくしかも鏡面を呈する
(GdLuBi)3Fe5O12厚膜が得られていることが報告され
ている。
143頁には、(LuBi)3Fe5O12の上記膜欠陥の発生という
問題点を改良するためにGd3+イオンを添加することが提
案されており、その結果1.3μmにおけるファラデイ回
転係数が1800deg/cmと非常に大きくしかも鏡面を呈する
(GdLuBi)3Fe5O12厚膜が得られていることが報告され
ている。
しかしながら、一般に鉄ガーネットのファラデイ回転
係数は温度によって変化するものであり、光アイソレー
タなどの使用時の温度変化によるこのファラデイ回転係
数の変化は直接性能の低下につながるのでその温度依存
性の少ないことが望まれるものであるが、特にGd3+イオ
ンを用いた場合には他の希土類イオンを用いた場合より
も温度依存性が大きくなることが例えば「日本応用磁気
学会誌」第10巻第2号(1986)第151頁以降の「Dyによ
るBi置換ガーネットのファラデイ回転角温度特性の改
良」と題する論文に記載されている。
係数は温度によって変化するものであり、光アイソレー
タなどの使用時の温度変化によるこのファラデイ回転係
数の変化は直接性能の低下につながるのでその温度依存
性の少ないことが望まれるものであるが、特にGd3+イオ
ンを用いた場合には他の希土類イオンを用いた場合より
も温度依存性が大きくなることが例えば「日本応用磁気
学会誌」第10巻第2号(1986)第151頁以降の「Dyによ
るBi置換ガーネットのファラデイ回転角温度特性の改
良」と題する論文に記載されている。
したがって、前記の(GdLuBi)3Fe5O12のようにGd3+
イオンをビスマス置換鉄ガーネットの主成分とするの
は、一般的に温度依存性の点からみて好ましいものとは
いえない。
イオンをビスマス置換鉄ガーネットの主成分とするの
は、一般的に温度依存性の点からみて好ましいものとは
いえない。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明は、ファラデイ回転係数が非常に大きいにも係
わらずく温度依存性が小さく、しかも基板との格子定数
の差異が少なく、さらに表面に欠陥を生じることなく鏡
面を呈するような磁気光学ガーネットを得ることを目的
とする。
わらずく温度依存性が小さく、しかも基板との格子定数
の差異が少なく、さらに表面に欠陥を生じることなく鏡
面を呈するような磁気光学ガーネットを得ることを目的
とする。
[問題点を解決するための手段] 非磁性ガーネット基板上にHoxTbyBi3-x-yFe5O12(こ
こで0.3≦y/x≦1.0;x+y<3.0)を液相エピタキシャル
法によって単結晶膜として成長させた。
こで0.3≦y/x≦1.0;x+y<3.0)を液相エピタキシャル
法によって単結晶膜として成長させた。
[実施例] 以下、本発明を実施例によってさらに詳しく説明す
る。
る。
実施例1 下記の第1表に示す融液中に浸漬した{111}面のNGG
基板上に820℃で20時間液相エピタキシャル成長させる
ことによって、鏡面を呈する320μm厚のHo1.11Tb0.56B
i1.33Fe5O12の組成を有する磁性ガーネット単結晶膜を
得ることができた。この単結晶膜のファラデイ回転係数
は波長1.3μmで2180deg/cmであり、1℃当りのファラ
デイ回転係数の変化率は20〜70℃において0.113%であ
って、磁気光学材料としての優れた特性を得ることがで
きた。
基板上に820℃で20時間液相エピタキシャル成長させる
ことによって、鏡面を呈する320μm厚のHo1.11Tb0.56B
i1.33Fe5O12の組成を有する磁性ガーネット単結晶膜を
得ることができた。この単結晶膜のファラデイ回転係数
は波長1.3μmで2180deg/cmであり、1℃当りのファラ
デイ回転係数の変化率は20〜70℃において0.113%であ
って、磁気光学材料としての優れた特性を得ることがで
きた。
なお、光アイソレータに使用する場合に要求される偏
光面の回転角は45゜であるから、この実施例によるHo
1.11Tb0.56Bi1.33Fe5O12磁性ガーネットを使用すれば、
その膜厚は45÷2180≒206μmとなる。
光面の回転角は45゜であるから、この実施例によるHo
1.11Tb0.56Bi1.33Fe5O12磁性ガーネットを使用すれば、
その膜厚は45÷2180≒206μmとなる。
実施例2 上記の第1表に示す融液中に浸漬した{111}面のSGG
G基板上に825℃で26時間液相エピタキシャル成長させる
ことによって、鏡面を呈する340μm厚のHo1.22Tb0.62B
i1.16Fe5O12の組成を有する磁性ガーネット単結晶膜を
得ることができた。
G基板上に825℃で26時間液相エピタキシャル成長させる
ことによって、鏡面を呈する340μm厚のHo1.22Tb0.62B
i1.16Fe5O12の組成を有する磁性ガーネット単結晶膜を
得ることができた。
この単結晶膜のファラデイ回転係数は波長1.3μmで1
960deg/cmであり、1℃当りのファラデイ回転係数の変
化率は−20〜70℃において0.106%であって、磁気光学
材料としての優れた特性を示す。
960deg/cmであり、1℃当りのファラデイ回転係数の変
化率は−20〜70℃において0.106%であって、磁気光学
材料としての優れた特性を示す。
なお、この実施例によるHo1.22Tb0.62Bi1.16Fe5O12の
磁性ガーネット単結晶を上述の実施例におけると同様に
光アイソレータに使用すれば、その膜厚は45÷1960≒23
0μmとなる。
磁性ガーネット単結晶を上述の実施例におけると同様に
光アイソレータに使用すれば、その膜厚は45÷1960≒23
0μmとなる。
[発明の効果] 本発明によれば、Biの大きいイオン半径をHo−Tb二成
分系の小さいイオン半径で補償することによって、基板
となる非磁性ガーネットの格子定数にほぼ等しい格子定
数を有し、しかもこの磁気光学ガーネットのファラデイ
回転係数は大きいばかりではなく、その温度依存性も少
ないという磁気光学素子として格別に優れた性質を有す
る磁気光学ガーネットの単結晶膜が得られる。
分系の小さいイオン半径で補償することによって、基板
となる非磁性ガーネットの格子定数にほぼ等しい格子定
数を有し、しかもこの磁気光学ガーネットのファラデイ
回転係数は大きいばかりではなく、その温度依存性も少
ないという磁気光学素子として格別に優れた性質を有す
る磁気光学ガーネットの単結晶膜が得られる。
Claims (1)
- 【請求項1】HoxTbyBi3-x-yFe5O12(ここで0.3≦y/x≦
1.0;x+y<3.0)を非磁性ガーネット基板上に液相エピ
タキシャル法によって単結晶膜として成長させたことを
特徴とする磁気光学ガーネット。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63041979A JP2679083B2 (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 磁気光学ガーネット |
AU30150/89A AU607050B2 (en) | 1988-02-26 | 1989-02-21 | Magneto-optic garnet |
CA000591874A CA1316085C (en) | 1988-02-26 | 1989-02-23 | Magneto-optic garnet |
US07/314,927 US4932760A (en) | 1988-02-26 | 1989-02-24 | Magneto-optic garnet |
DE89301869T DE68910148T2 (de) | 1988-02-26 | 1989-02-24 | Magnetooptischer Granat. |
EP89301869A EP0330500B1 (en) | 1988-02-26 | 1989-02-24 | Magneto-optic garnet |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63041979A JP2679083B2 (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 磁気光学ガーネット |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01217313A JPH01217313A (ja) | 1989-08-30 |
JP2679083B2 true JP2679083B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=12623321
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63041979A Expired - Fee Related JP2679083B2 (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 磁気光学ガーネット |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4932760A (ja) |
EP (1) | EP0330500B1 (ja) |
JP (1) | JP2679083B2 (ja) |
AU (1) | AU607050B2 (ja) |
CA (1) | CA1316085C (ja) |
DE (1) | DE68910148T2 (ja) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5146361A (en) * | 1989-07-14 | 1992-09-08 | At&T Bell Laboratories | Apparatus comprising a magneto-optic isolator utilizing a garnet layer |
US5198923A (en) * | 1991-01-17 | 1993-03-30 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Optical isolator |
JPH06256092A (ja) * | 1991-07-05 | 1994-09-13 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | 磁界測定用磁性ガーネット単結晶及び光磁界測定装置 |
JP2786078B2 (ja) * | 1993-05-14 | 1998-08-13 | 信越化学工業株式会社 | ファラデー回転子および光アイソレータ |
JPH07104225A (ja) * | 1993-10-05 | 1995-04-21 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | ファラデー回転子 |
US5566017A (en) * | 1994-08-04 | 1996-10-15 | Fdk Corporation | Material for magneto-optical element and faraday rotator using the same |
US5925474A (en) * | 1996-10-14 | 1999-07-20 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Bismuth-substituted rare earth iron garnet single crystal film |
US6534977B1 (en) | 1998-10-21 | 2003-03-18 | Paul Duncan | Methods and apparatus for optically measuring polarization rotation of optical wavefronts using rare earth iron garnets |
EP1055957A3 (en) | 1999-05-28 | 2004-03-10 | Shin-Etsu Chemical Company, Ltd. | Faraday rotator and magneto-optical element using the same |
US6952300B2 (en) * | 2001-02-28 | 2005-10-04 | Board Of Control Of Michigan Technological University | Magneto-photonic crystal isolators |
US20090053558A1 (en) * | 2004-11-15 | 2009-02-26 | Integrated Phototonics, Inc. | Article comprising a thick garnet film with negative growth-induced anisotropy |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58139082A (ja) * | 1982-02-15 | 1983-08-18 | Hitachi Ltd | 磁界測定装置 |
JPS61123814A (ja) * | 1984-11-21 | 1986-06-11 | Hitachi Ltd | 光アイソレータ |
FR2601465B1 (fr) * | 1986-07-11 | 1988-10-21 | Bull Sa | Dispositif modulateur haute frequence de polarisation de la lumiere |
-
1988
- 1988-02-26 JP JP63041979A patent/JP2679083B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-02-21 AU AU30150/89A patent/AU607050B2/en not_active Ceased
- 1989-02-23 CA CA000591874A patent/CA1316085C/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-02-24 US US07/314,927 patent/US4932760A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-02-24 EP EP89301869A patent/EP0330500B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-02-24 DE DE89301869T patent/DE68910148T2/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU3015089A (en) | 1989-08-31 |
JPH01217313A (ja) | 1989-08-30 |
CA1316085C (en) | 1993-04-13 |
EP0330500B1 (en) | 1993-10-27 |
US4932760A (en) | 1990-06-12 |
AU607050B2 (en) | 1991-02-21 |
EP0330500A2 (en) | 1989-08-30 |
EP0330500A3 (en) | 1990-10-17 |
DE68910148T2 (de) | 1994-05-05 |
US4932760B1 (ja) | 1992-10-20 |
DE68910148D1 (de) | 1993-12-02 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
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