JP2679157B2 - テルビウム鉄ガーネット及びそれを用いた磁気光学素子 - Google Patents
テルビウム鉄ガーネット及びそれを用いた磁気光学素子Info
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- JP2679157B2 JP2679157B2 JP63243626A JP24362688A JP2679157B2 JP 2679157 B2 JP2679157 B2 JP 2679157B2 JP 63243626 A JP63243626 A JP 63243626A JP 24362688 A JP24362688 A JP 24362688A JP 2679157 B2 JP2679157 B2 JP 2679157B2
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- iron garnet
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、優れた磁気光学特性を有するテルビウム鉄
ガーネット、特にビスマス及びガリウムで置換されたテ
ルビウム鉄ガーネット（以下では、テルビウム鉄ガーネ
ットを「TIG」と記す。）及びそれ（特に単結晶）を用
いた磁気光学素子に関する。
ガーネット、特にビスマス及びガリウムで置換されたテ
ルビウム鉄ガーネット（以下では、テルビウム鉄ガーネ
ットを「TIG」と記す。）及びそれ（特に単結晶）を用
いた磁気光学素子に関する。
従来、光アイソレータ、光サーキュレータ、光スイッ
チ、磁界センサ等の磁気光学素子は、イットリウム鉄ガ
ーネット（YIG）、希土類元素をビスマス（Bi）で置換
した鉄ガーネット類の単結晶等大きいファラデー効果を
示す単結晶を用いて作製されていた。
チ、磁界センサ等の磁気光学素子は、イットリウム鉄ガ
ーネット（YIG）、希土類元素をビスマス（Bi）で置換
した鉄ガーネット類の単結晶等大きいファラデー効果を
示す単結晶を用いて作製されていた。
特に、Bi置換鉄ガーネット類は、Biの置換量が増加す
るとともに、ファラデー回転係数が増加し（Bi置換量が
１のものは、測定波長1.3〔μｍ〕で、YIGの約10倍であ
る。）、かつ、光吸収が増加しないという特徴がある。
るとともに、ファラデー回転係数が増加し（Bi置換量が
１のものは、測定波長1.3〔μｍ〕で、YIGの約10倍であ
る。）、かつ、光吸収が増加しないという特徴がある。
従って、例えば、Bi置換ガドリニウム鉄ガーネットを
用いて1.3又は1.5〔μｍ〕の波長領域の小型磁気光学素
子が作製されていた。
用いて1.3又は1.5〔μｍ〕の波長領域の小型磁気光学素
子が作製されていた。
しかしながら、従来のBi置換鉄ガーネット類では、フ
ァラデー回転係数の温度安定性が悪い、飽和磁界が大き
いので小型の磁石を用いることができず、素子が大型化
する等の問題点があった。
ァラデー回転係数の温度安定性が悪い、飽和磁界が大き
いので小型の磁石を用いることができず、素子が大型化
する等の問題点があった。
本発明者等は、飽和磁界が小さく約１〔KOe〕程度の
磁界を有するプラスチック磁石を用いることができ、か
つ、温度安定性の優れたBi置換鉄ガーネット及びそれを
用いた磁気光学素子を開発することを目的として、鋭意
研究を重ねた結果、本発明に到達したものである。
磁界を有するプラスチック磁石を用いることができ、か
つ、温度安定性の優れたBi置換鉄ガーネット及びそれを
用いた磁気光学素子を開発することを目的として、鋭意
研究を重ねた結果、本発明に到達したものである。
本発明の上記の目的は、下記組成式を有するBi及びガ
リウム（Ga）で置換されたTIG及びその単結晶を用いた
磁気光学素子によって達成せられる。
リウム（Ga）で置換されたTIG及びその単結晶を用いた
磁気光学素子によって達成せられる。
Tb3-xBixFe5-xGayO12 （式中Bi置換量ｘは、0.36≦ｘ≦1.2、好ましくは、0.3
6≦ｘ≦1.1の範囲であり、かつ、Ga置換量ｙは、0.1≦
ｙ≦0.6、好ましくは、0.1≦ｙ≦0.64x−0.13の範囲で
ある。） 本発明のBi及びGa置換TIGでは、Ga置換量ｙは、0.6以
下であることが必要である。0.6を超えるとキュリー温
度が250℃以下となるので実用上不適当である。
6≦ｘ≦1.1の範囲であり、かつ、Ga置換量ｙは、0.1≦
ｙ≦0.6、好ましくは、0.1≦ｙ≦0.64x−0.13の範囲で
ある。） 本発明のBi及びGa置換TIGでは、Ga置換量ｙは、0.6以
下であることが必要である。0.6を超えるとキュリー温
度が250℃以下となるので実用上不適当である。
さらに、Ga置換量ｙは、Bi置換量ｘとの関係が下記の
式を満たすことが好ましい。
式を満たすことが好ましい。
ｙ≦0.64x−0.13 Ga置換量ｙが、上記の式を満たすと補償温度が−50℃
以下となり、その結果、飽和磁界が１〔KOe〕以下とな
るので磁気光学素子の小型化を図ることができる。
以下となり、その結果、飽和磁界が１〔KOe〕以下とな
るので磁気光学素子の小型化を図ることができる。
なお、本明細書において、「補償温度」とは、試料に
約1.2〔KOe〕の磁界を印加して、温度を変化させた場合
にファラデー回転角が０となる温度をいう。
約1.2〔KOe〕の磁界を印加して、温度を変化させた場合
にファラデー回転角が０となる温度をいう。
Ga置換量ｙは、0.1以上であることが必要である。ｙ
が0.1未満であると、ファラデー回転係数の温度変化率
が増加するので好ましくない。
が0.1未満であると、ファラデー回転係数の温度変化率
が増加するので好ましくない。
本明細書においては、ファラデー回転係数の温度変化
率は、次式の通り定義する。
率は、次式の通り定義する。
△θＦ＝〔｛θＦ（−20）−θＦ（60）｝／θＦ（25）〕×100 （式中、θＦ（Ｔ）は、温度Ｔ〔℃〕で測定したファラ
デー回転角を表す。） Bi置換量ｘは、1.2以下、好ましくは、1.1以下がよ
い。1.2を超えると、ファラデー回転係数の温度変化
率、△θＦが増加するので好ましくない。
デー回転角を表す。） Bi置換量ｘは、1.2以下、好ましくは、1.1以下がよ
い。1.2を超えると、ファラデー回転係数の温度変化
率、△θＦが増加するので好ましくない。
また、ｘの下限は、ｙ＝0.1及びｙ＝0.64x−0.13の両
条件を満たす必要から、0.36である。ｘの値が0.6以上
であると、△θＦを、より小さくできるので好ましい。
条件を満たす必要から、0.36である。ｘの値が0.6以上
であると、△θＦを、より小さくできるので好ましい。
本発明のBi及びGa置換TIGは、フラックス法で単結晶
に育成するのが好ましいが、チョクラルスキー法、ブリ
ッジマン法等によっても育成することができる。
に育成するのが好ましいが、チョクラルスキー法、ブリ
ッジマン法等によっても育成することができる。
本発明を実施例及び比較例により具体的に説明する。
実施例１〜10 フラックス法によって、Bi及びGaで置換されたTIGの
単結晶を育成した。
単結晶を育成した。
育成したTIGの組成ならびに飽和磁界、室温における
ファラデー回転係数、ファラデー回転係数の温度変化率
及び補償温度の測定結果を第１表に示した。
ファラデー回転係数、ファラデー回転係数の温度変化率
及び補償温度の測定結果を第１表に示した。
測定には、ファラデー回転角が45゜となるように研磨
した試料を用いて、1.3〔μｍ〕の波長で測定した。
した試料を用いて、1.3〔μｍ〕の波長で測定した。
比較例１〜８ 比較のために、Bi置換TIG、Bi置換ガドリニウム鉄ガ
ーネット及びYIGを育成した。組成及び各物性の測定結
果を第１表に示した。
ーネット及びYIGを育成した。組成及び各物性の測定結
果を第１表に示した。
上記実施例及び比較例に基づき、第１図に飽和磁界の
温度依存性及び第２図にBi置換量ｘとファラデー回転係
数の温度変化率との関係を示した。
温度依存性及び第２図にBi置換量ｘとファラデー回転係
数の温度変化率との関係を示した。
上記の実施例及び比較例から明らかな通り、本発明の
Bi及びGaで置換されたTIGは、１〔KOe〕以下の飽和磁界
を示し、ファラデー回転係数の温度変化率も低い。ま
た、補償温度も低い値を示している。
Bi及びGaで置換されたTIGは、１〔KOe〕以下の飽和磁界
を示し、ファラデー回転係数の温度変化率も低い。ま
た、補償温度も低い値を示している。
光アイソレータの作製例 Bi置換量ｘが0.8、Ga置換量が0.2であるTIG単結晶を
用いて、1.3〔μｍ〕用のファラデー回転子を作製し
た。
用いて、1.3〔μｍ〕用のファラデー回転子を作製し
た。
この回転子の挿入損失は、0.02〔dB〕、また、消光比
は、40〔dB〕であった。
は、40〔dB〕であった。
この回転子と円筒状プラスチック磁石を用いて、外形
寸法７×７×6.4〔mm〕の光アイソレータを作製した。
このアイソレータの挿入損失は、0.22〔dB〕、または、
消光比は、40〔dB〕であった。
寸法７×７×6.4〔mm〕の光アイソレータを作製した。
このアイソレータの挿入損失は、0.22〔dB〕、または、
消光比は、40〔dB〕であった。
〔発明の効果〕 本発明は、以下に挙げる顕著な効果を奏するので産業
上の利用価値は大である。
上の利用価値は大である。
（１） 飽和磁界が、１〔KOe〕以下であるので小型か
つ軽量の磁石を用いて、磁気光学素子を作製することが
できる。
つ軽量の磁石を用いて、磁気光学素子を作製することが
できる。
（２） ファラデー係数の温度変化が小さいので、温度
変化に安定な磁気光学素子を作製できる。
変化に安定な磁気光学素子を作製できる。
第１図はTb3-xBixFe5-yGayO12の飽和磁界の温度変化を
示す図である。 ……実施例７（Tb1.9Bi1.1Fe4.7Ga0.3O12）、 ……実施例３（Tb2.3Bi0.7Fe4.8Ga0.2O12）、 ……実施例６（Tb2.2Bi0.8Fe4.7Ga0.3O12）、 ……比較例２（Tb2.1Bi0.9Fe5O12）及び比較例５（Gd
2.1Bi0.9Fe5O12）、……YIG。 第２図はGd3-yBixFe5O12とTb3-xBixFe5O12、Tb3-xBixFe
5-yGayO12のファラデー回転係数の−20〔℃〕から60
〔℃〕の範囲における温度変化率〔％/80℃〕のビスマ
ス置換量依存性を示す図でそる。……Tb3-xBixFe5-yG
ayO12（0.1≦ｙ≦0.6）、……Tb3-xBixFe5O12、…
…Gd3-xBixFe5O12、……YIG。
示す図である。 ……実施例７（Tb1.9Bi1.1Fe4.7Ga0.3O12）、 ……実施例３（Tb2.3Bi0.7Fe4.8Ga0.2O12）、 ……実施例６（Tb2.2Bi0.8Fe4.7Ga0.3O12）、 ……比較例２（Tb2.1Bi0.9Fe5O12）及び比較例５（Gd
2.1Bi0.9Fe5O12）、……YIG。 第２図はGd3-yBixFe5O12とTb3-xBixFe5O12、Tb3-xBixFe
5-yGayO12のファラデー回転係数の−20〔℃〕から60
〔℃〕の範囲における温度変化率〔％/80℃〕のビスマ
ス置換量依存性を示す図でそる。……Tb3-xBixFe5-yG
ayO12（0.1≦ｙ≦0.6）、……Tb3-xBixFe5O12、…
…Gd3-xBixFe5O12、……YIG。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−105931（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−190786（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−200323（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−233098（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−117998（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−139082（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−65420（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】下記組成式を有するビスマス及びガリウム
で置換されたテルビウム鉄ガーネット。 Tb3-xBixFe5-yGayO12 （式中、ビスマス置換量ｘは、0.36≦ｘ≦1.2の範囲で
あり、かつ、ガリウム置換量ｙは、0.1≦ｙ≦0.6であ
る。） - 【請求項２】ビスマス置換量ｘが、0.36≦ｘ≦1.1の範
囲であり、かつ、ガリウム置換量ｙが、0.1≦ｙ≦0.64x
−0.13の範囲である請求項第１項記載のテルビウム鉄ガ
ーネット。 - 【請求項３】請求項第１項又は第２項記載のビスマス及
びガリウムで置換されたテルビウム鉄ガーネットの単結
晶を用いた磁気光学素子。 - 【請求項４】磁気光学素子が、光アイソレータ、光サー
キュレータ、光スイッチ及び磁界センサからなる群から
選ばれた少なくとも１種の素子である請求項第３項記載
の磁気光学素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63243626A JP2679157B2 (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | テルビウム鉄ガーネット及びそれを用いた磁気光学素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63243626A JP2679157B2 (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | テルビウム鉄ガーネット及びそれを用いた磁気光学素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0291611A JPH0291611A (ja) | 1990-03-30 |
| JP2679157B2 true JP2679157B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=17106624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63243626A Expired - Lifetime JP2679157B2 (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | テルビウム鉄ガーネット及びそれを用いた磁気光学素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2679157B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6351331B1 (en) | 1999-05-28 | 2002-02-26 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Faraday rotator and magneto-optical element using the same |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5198923A (en) * | 1991-01-17 | 1993-03-30 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Optical isolator |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58139082A (ja) * | 1982-02-15 | 1983-08-18 | Hitachi Ltd | 磁界測定装置 |
| JPS6365420A (ja) * | 1986-09-08 | 1988-03-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁気光学素子 |
-
1988
- 1988-09-28 JP JP63243626A patent/JP2679157B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6351331B1 (en) | 1999-05-28 | 2002-02-26 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Faraday rotator and magneto-optical element using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0291611A (ja) | 1990-03-30 |
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Legal Events
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