JP2784894B2 - ファラデー効果素子及びそれを用いた光デバイス並びにそれらの製造方法 - Google Patents
ファラデー効果素子及びそれを用いた光デバイス並びにそれらの製造方法Info
- Publication number
- JP2784894B2 JP2784894B2 JP2769095A JP2769095A JP2784894B2 JP 2784894 B2 JP2784894 B2 JP 2784894B2 JP 2769095 A JP2769095 A JP 2769095A JP 2769095 A JP2769095 A JP 2769095A JP 2784894 B2 JP2784894 B2 JP 2784894B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- faraday
- effect element
- magnetic field
- faraday effect
- optical device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光スイッチや光アイソ
レータなどの光デバイスに用いられるファラデー回転子
の主要素であるファラデー効果素子及びそれを用いた光
デバイス並びにそれらの製造方法に関し、特に、液相エ
ピタキシャル法により育成されたビスマス置換鉄ガーネ
ット単結晶の薄板からなるファラデー効果素子に関す
る。
レータなどの光デバイスに用いられるファラデー回転子
の主要素であるファラデー効果素子及びそれを用いた光
デバイス並びにそれらの製造方法に関し、特に、液相エ
ピタキシャル法により育成されたビスマス置換鉄ガーネ
ット単結晶の薄板からなるファラデー効果素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】よく知られているように、液相エピタキ
シャル法により育成されたビスマス置換鉄ガーネット単
結晶の薄板からなるファラデー効果素子と、永久磁石ま
たは電磁石とを組み合わせて、ファラデー回転子が構成
される。その一例を図１（Ａ）に示している。コイル１
を巻いたＣ字型のヨーク２の磁気ギャップ部分にファラ
デー効果素子３を配置し、コイル１に流す励磁電流を反
転させることでファラデー効果素子３に印加する磁界の
向きを反転させる。正方向の磁界を印加した場合はファ
ラデー回転角は−４５°であり、負方向の磁界を印加し
た場合はファラデー回転角は＋４５°となる。つまり、
コイル１に流す電流の向きによりファラデー回転角を９
０°切り替えることができる。なお、電磁石のヨーク２
としてクロム・ステンレス鋼ＳＵＳ420J2 などの半硬質
磁性体を使用し、コイル１に所定の励磁電流パルスを供
給した後もヨーク２の残留磁気によりファラデー効果素
子３に所定値以上の磁界を印加し続けるように構成す
る。つまり、ファラデー回転角を切り替えるときにだけ
励磁電流パルスを供給すればよい。
シャル法により育成されたビスマス置換鉄ガーネット単
結晶の薄板からなるファラデー効果素子と、永久磁石ま
たは電磁石とを組み合わせて、ファラデー回転子が構成
される。その一例を図１（Ａ）に示している。コイル１
を巻いたＣ字型のヨーク２の磁気ギャップ部分にファラ
デー効果素子３を配置し、コイル１に流す励磁電流を反
転させることでファラデー効果素子３に印加する磁界の
向きを反転させる。正方向の磁界を印加した場合はファ
ラデー回転角は−４５°であり、負方向の磁界を印加し
た場合はファラデー回転角は＋４５°となる。つまり、
コイル１に流す電流の向きによりファラデー回転角を９
０°切り替えることができる。なお、電磁石のヨーク２
としてクロム・ステンレス鋼ＳＵＳ420J2 などの半硬質
磁性体を使用し、コイル１に所定の励磁電流パルスを供
給した後もヨーク２の残留磁気によりファラデー効果素
子３に所定値以上の磁界を印加し続けるように構成す
る。つまり、ファラデー回転角を切り替えるときにだけ
励磁電流パルスを供給すればよい。
【０００３】前記のように構成されたファラデー回転子
を用いた光スイッチの構成例を同図（Ｂ）に示してい
る。ファラデー効果素子３の両側にそれぞれ偏光ビーム
スプリッタ４，５を配置し、これらを結ぶ光軸上の片側
に２本の光ファイバ６ａ，６ｂを配置するとともに、反
対側に光ファイバ７ａ，７ｂを配置する。ファラデー効
果素子３のファラデー回転角を前述のように切り替える
ことにより、例えば光ファイバ３ａからの光ビームを光
ファイバ７ａに導いたり、光ファイバ７ｂに導くなど、
光の伝送経路を切り替える。
を用いた光スイッチの構成例を同図（Ｂ）に示してい
る。ファラデー効果素子３の両側にそれぞれ偏光ビーム
スプリッタ４，５を配置し、これらを結ぶ光軸上の片側
に２本の光ファイバ６ａ，６ｂを配置するとともに、反
対側に光ファイバ７ａ，７ｂを配置する。ファラデー効
果素子３のファラデー回転角を前述のように切り替える
ことにより、例えば光ファイバ３ａからの光ビームを光
ファイバ７ａに導いたり、光ファイバ７ｂに導くなど、
光の伝送経路を切り替える。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図１に示したファラデ
ー回転子の動作特性を図２に示している。同図中、横軸
Ｈはファラデー効果素子３に印加する磁界であり、縦軸
θはファラデー回転角である。横軸上の±ｈ１は電磁石
のコイル１に所定の励磁電流を供給しているときに発生
している有効磁界であり、±ｈ２は前記の励磁電流の供
給を停止したときにヨーク２の残留磁気により発生して
いる有効磁界である。
ー回転子の動作特性を図２に示している。同図中、横軸
Ｈはファラデー効果素子３に印加する磁界であり、縦軸
θはファラデー回転角である。横軸上の±ｈ１は電磁石
のコイル１に所定の励磁電流を供給しているときに発生
している有効磁界であり、±ｈ２は前記の励磁電流の供
給を停止したときにヨーク２の残留磁気により発生して
いる有効磁界である。
【０００５】同図（Ａ）は理想的な特性の一つであり、
磁界Ｈ＝０を中心にした対称でヒステリシスを有しない
特性であり、＋ｈ２の磁界がファラデー効果素子３に印
加されていればファラデー回転角は−４５°に安定に保
たれ、−ｈ２の磁界が印加されていればファラデー回転
角は＋４５°に安定に保たれる。この場合、前述のよう
にコイル１に所定振幅の正または負の励磁電流パルスを
供給することで、ファラデー回転角を＋４５°または−
４５°に切り替えることができ、かつ切り替え後は励磁
電流を流さなくてもファラデー回転角は＋４５°または
−４５°に保たれる。
磁界Ｈ＝０を中心にした対称でヒステリシスを有しない
特性であり、＋ｈ２の磁界がファラデー効果素子３に印
加されていればファラデー回転角は−４５°に安定に保
たれ、−ｈ２の磁界が印加されていればファラデー回転
角は＋４５°に安定に保たれる。この場合、前述のよう
にコイル１に所定振幅の正または負の励磁電流パルスを
供給することで、ファラデー回転角を＋４５°または−
４５°に切り替えることができ、かつ切り替え後は励磁
電流を流さなくてもファラデー回転角は＋４５°または
−４５°に保たれる。
【０００６】しかも、ヒステリシスがないため、印加磁
界の反転に伴い瞬時にファラデー回転角も反転するた
め、切替速度が高速になる。ここでファラデー回転角の
反転とは、＋４５°から−４５°になること、或いはそ
の逆のことをいう。
界の反転に伴い瞬時にファラデー回転角も反転するた
め、切替速度が高速になる。ここでファラデー回転角の
反転とは、＋４５°から−４５°になること、或いはそ
の逆のことをいう。
【０００７】ところで前記ファラデー効果素子３は、液
相エピタキシャル法により育成されたビスマス置換鉄ガ
ーネット単結晶から所定寸法の薄板を切り出し、その表
面を鏡面加工するとともに表面に反射防止コーティング
を施すというプロセスを経て製作され、これと電磁石と
を図１のように組み合わせてファラデー回転子を構成す
るのであるが、同じプロセスでファラデー回転子を量産
していても、図２（Ｂ），（Ｃ）に示すように印加磁界
とファラデー回転角の特性に所定のヒステリシスを有す
る素子が多数発生する。
相エピタキシャル法により育成されたビスマス置換鉄ガ
ーネット単結晶から所定寸法の薄板を切り出し、その表
面を鏡面加工するとともに表面に反射防止コーティング
を施すというプロセスを経て製作され、これと電磁石と
を図１のように組み合わせてファラデー回転子を構成す
るのであるが、同じプロセスでファラデー回転子を量産
していても、図２（Ｂ），（Ｃ）に示すように印加磁界
とファラデー回転角の特性に所定のヒステリシスを有す
る素子が多数発生する。
【０００８】そして係るヒステリシスを大別すると、同
図（Ｂ）に示すように、電磁石のコイル１に所定の励磁
電流を供給しているときの発生磁界±ｈ１を印加した場
合にはファラデー回転角も反転する程度の比較的小さな
ヒステリシスを有するものと、同図（Ｃ）に示すよう
に、上記磁界±ｈ１を印加してもファラデー回転角は反
転しない程度の大きなヒステリシスである。そして、後
者の場合が不良品となる。
図（Ｂ）に示すように、電磁石のコイル１に所定の励磁
電流を供給しているときの発生磁界±ｈ１を印加した場
合にはファラデー回転角も反転する程度の比較的小さな
ヒステリシスを有するものと、同図（Ｃ）に示すよう
に、上記磁界±ｈ１を印加してもファラデー回転角は反
転しない程度の大きなヒステリシスである。そして、後
者の場合が不良品となる。
【０００９】このように同じプロセスでファラデー効果
素子を製作しても、個々の素子の特性のばらつきが非常
に大きく、図３（Ａ），（Ｂ）のような正常範囲にある
特性のファラデー回転子を構成できる素子は限られた数
しか得られなかった。従来はファラデー回転子を構成す
る際に、個々のファラデー効果素子の特性を測定（実際
に所定の磁界を印加しファラデー回転角が反転するか否
か、或いはファラデー回転角を反転させるに必要な磁界
を測定）して良品・不良品の選別を行っていた。その結
果、不良品の発生率は約５０％にも達していた。
素子を製作しても、個々の素子の特性のばらつきが非常
に大きく、図３（Ａ），（Ｂ）のような正常範囲にある
特性のファラデー回転子を構成できる素子は限られた数
しか得られなかった。従来はファラデー回転子を構成す
る際に、個々のファラデー効果素子の特性を測定（実際
に所定の磁界を印加しファラデー回転角が反転するか否
か、或いはファラデー回転角を反転させるに必要な磁界
を測定）して良品・不良品の選別を行っていた。その結
果、不良品の発生率は約５０％にも達していた。
【００１０】なお、図３（Ｃ）のような特性を示すファ
ラデー効果素子であっても、組み合わせる電磁石の出力
を大きくすれば、ファラデー回転角を＋４５°から−４
５°まで切り替えることができるが、そのような対策は
光デバイスを設計する上でまったく非現実的である。つ
まり、小型かつ低消費電力の電磁石でファラデー回転角
を９０°切り替えることが重要である。
ラデー効果素子であっても、組み合わせる電磁石の出力
を大きくすれば、ファラデー回転角を＋４５°から−４
５°まで切り替えることができるが、そのような対策は
光デバイスを設計する上でまったく非現実的である。つ
まり、小型かつ低消費電力の電磁石でファラデー回転角
を９０°切り替えることが重要である。
【００１１】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、上記した問題点を解
決し、小型かつ低消費電力の電磁石でファラデー回転角
を９０°切り替え可能なファラデー回転子を歩留りよく
製作することにある。
もので、その目的とするところは、上記した問題点を解
決し、小型かつ低消費電力の電磁石でファラデー回転角
を９０°切り替え可能なファラデー回転子を歩留りよく
製作することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前述した特
性のばらつきの原因を追及した。その結果、液相エピタ
キシャル法により育成したビスマス置換鉄ガーネット単
結晶の薄板からなるファラデー効果素子は磁性体の一種
であり、半硬質磁性体に類似した特性を示すことが分っ
た。つまりビスマス置換鉄ガーネット単結晶は強い磁界
が加わると内部に多量の磁束を生じ、その磁界を取り去
っても多くの磁束が残留する。そして、この残留磁気が
前記のばらつきの原因であることが分った。
性のばらつきの原因を追及した。その結果、液相エピタ
キシャル法により育成したビスマス置換鉄ガーネット単
結晶の薄板からなるファラデー効果素子は磁性体の一種
であり、半硬質磁性体に類似した特性を示すことが分っ
た。つまりビスマス置換鉄ガーネット単結晶は強い磁界
が加わると内部に多量の磁束を生じ、その磁界を取り去
っても多くの磁束が残留する。そして、この残留磁気が
前記のばらつきの原因であることが分った。
【００１３】前述したファラデー効果素子の製造プロセ
スのどこかで強い磁界が素材結晶や結晶薄板に加わって
いると、できたファラデー効果素子が磁化されている
（残留磁気を帯びている）。ほとんど磁化されていない
ファラデー効果素子もあれば、相当強く磁化されている
ファラデー効果素子もある。これが前記の特性のばらつ
きになる。図２（Ａ）の特性を示すファラデー効果素子
はほとんど残留磁気を帯びていないものである。その他
の特性のファラデー効果素子は残留磁気を帯びている。
そして、製造されたファラデー回転素子の良品／不良品
の検査等のためにその磁気特性を測定する際に磁界を印
加するが、その時ファラデー回転角が回転しないと、動
作確認のためにさらに大きな磁界を印加することがあ
り、そうするとさらに残留磁気が大きくなり、より特性
が悪化することがわかった。
スのどこかで強い磁界が素材結晶や結晶薄板に加わって
いると、できたファラデー効果素子が磁化されている
（残留磁気を帯びている）。ほとんど磁化されていない
ファラデー効果素子もあれば、相当強く磁化されている
ファラデー効果素子もある。これが前記の特性のばらつ
きになる。図２（Ａ）の特性を示すファラデー効果素子
はほとんど残留磁気を帯びていないものである。その他
の特性のファラデー効果素子は残留磁気を帯びている。
そして、製造されたファラデー回転素子の良品／不良品
の検査等のためにその磁気特性を測定する際に磁界を印
加するが、その時ファラデー回転角が回転しないと、動
作確認のためにさらに大きな磁界を印加することがあ
り、そうするとさらに残留磁気が大きくなり、より特性
が悪化することがわかった。
【００１４】このように従来の問題の原因がファラデー
効果素子の半硬質磁性体としてのヒステリシスにあるこ
とを究明した。そしてこの問題を解決する手段として、
液相エピタキシャル法により育成されたビスマス置換鉄
ガーネット単結晶から所定寸法の薄板を切り出し、その
表面を鏡面加工した後、キューリー温度以上で熱処理し
て消磁することとした。そして、熱消磁した後は、一定
磁界強度以上を印加しないようにして、各種の光デバイ
スを製造し・組み立てるようにした。
効果素子の半硬質磁性体としてのヒステリシスにあるこ
とを究明した。そしてこの問題を解決する手段として、
液相エピタキシャル法により育成されたビスマス置換鉄
ガーネット単結晶から所定寸法の薄板を切り出し、その
表面を鏡面加工した後、キューリー温度以上で熱処理し
て消磁することとした。そして、熱消磁した後は、一定
磁界強度以上を印加しないようにして、各種の光デバイ
スを製造し・組み立てるようにした。
【００１５】
【作用】磁性体の原子がもっている磁気モーメントの配
列は、周囲の温度がある一定値以上になると急に変化し
て、それぞれの磁気モーメントの方向が不規則となり、
磁区が消滅して全体として磁性を示さなくなる。このと
きの温度をキューリー温度といい、磁性体をそのキュー
リー温度以上で熱処理して消磁することを熱消磁あるい
は磁気アニールという。熱消磁後のファラデー効果素子
には残留磁気がなく、これに大きな磁界を加えないよう
にして所要の電磁石あるいは永久磁石と組み合わせてフ
ァラデー回転子を構成すれば、残留磁気による特性のば
らつき（不良品の発生）をほぼ完全になくすことができ
る。
列は、周囲の温度がある一定値以上になると急に変化し
て、それぞれの磁気モーメントの方向が不規則となり、
磁区が消滅して全体として磁性を示さなくなる。このと
きの温度をキューリー温度といい、磁性体をそのキュー
リー温度以上で熱処理して消磁することを熱消磁あるい
は磁気アニールという。熱消磁後のファラデー効果素子
には残留磁気がなく、これに大きな磁界を加えないよう
にして所要の電磁石あるいは永久磁石と組み合わせてフ
ァラデー回転子を構成すれば、残留磁気による特性のば
らつき（不良品の発生）をほぼ完全になくすことができ
る。
【００１６】前記熱消磁後は、たとえば特性の測定のた
めに印加する磁界や、実際の光デバイスとして使用する
際に発生する磁界を一定の強度以下に抑えて各種処理を
行うため、残留磁気が発生しないか、仮に生じたとして
もさほど大きくない。したがって、小さな磁力でもって
ファラデー回転角を反転させることができる。また、一
度消磁されているとともに、その後に印加される磁界強
度も小さいのでファラデー回転素子に発生する残留磁気
も小さく、ばらつきが小さくなる。
めに印加する磁界や、実際の光デバイスとして使用する
際に発生する磁界を一定の強度以下に抑えて各種処理を
行うため、残留磁気が発生しないか、仮に生じたとして
もさほど大きくない。したがって、小さな磁力でもって
ファラデー回転角を反転させることができる。また、一
度消磁されているとともに、その後に印加される磁界強
度も小さいのでファラデー回転素子に発生する残留磁気
も小さく、ばらつきが小さくなる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明に係るファラデー効果素子及び
それを用いた光デバイス並びにそれらの製造方法の好適
な実施例を添付図面を参照にして詳述する。ファラデー
効果素子の製造方法の一実施例を説明すると、以下のよ
うになる。まず本例では、液相エピタキシャル法により
育成されたビスマス置換鉄ガーネット単結晶の具体例と
しては、（ＧｄＢｉ）3 （ＦｅＡｌＧａ）5 Ｏ2 を採用
した。これのキューリー温度は２６０℃、２５℃での飽
和磁束密度は８０ガウス、補償温度は−５℃である。こ
れから切り出した薄板の寸法は２×７×０．３３ｍｍと
した。この結晶薄板の表裏両面を鏡面仕上げする。その
後、所要枚数の前記結晶薄板を白金板上に載せて電気炉
に入れ、大気中で熱処理し、熱消磁する。この熱処理で
は、昇温速度および降温速度は１２０℃／ｈ、最高温度
は３５０℃、保持時間は３０分とした。
それを用いた光デバイス並びにそれらの製造方法の好適
な実施例を添付図面を参照にして詳述する。ファラデー
効果素子の製造方法の一実施例を説明すると、以下のよ
うになる。まず本例では、液相エピタキシャル法により
育成されたビスマス置換鉄ガーネット単結晶の具体例と
しては、（ＧｄＢｉ）3 （ＦｅＡｌＧａ）5 Ｏ2 を採用
した。これのキューリー温度は２６０℃、２５℃での飽
和磁束密度は８０ガウス、補償温度は−５℃である。こ
れから切り出した薄板の寸法は２×７×０．３３ｍｍと
した。この結晶薄板の表裏両面を鏡面仕上げする。その
後、所要枚数の前記結晶薄板を白金板上に載せて電気炉
に入れ、大気中で熱処理し、熱消磁する。この熱処理で
は、昇温速度および降温速度は１２０℃／ｈ、最高温度
は３５０℃、保持時間は３０分とした。
【００１８】このようにして本発明に係るファラデー効
果素子が製造され、このように熱処理することで結晶薄
板（ファラデー効果素子）は完全に消磁され、残留磁束
密度はゼロになる。
果素子が製造され、このように熱処理することで結晶薄
板（ファラデー効果素子）は完全に消磁され、残留磁束
密度はゼロになる。
【００１９】そして、光デバイスの製造方法の一実施例
について説明すると、上記のようにして製造したファラ
デー効果素子を用い、この後はファラデー効果素子に大
きな磁界をかけないように注意して、光デバイスを構成
する各部品とともに組み立てる。そして本実施例では、
最大でも４００Ｏｅを越える磁界は印加されないように
した。なお、上記各部品には、ファラデー効果素子に所
定の磁界を印加するための励磁手段であったり、所定の
偏波状態で光をデバイス内に入射・出射させるためのフ
ェルールや光ファイバーその他の光学部品等である。
について説明すると、上記のようにして製造したファラ
デー効果素子を用い、この後はファラデー効果素子に大
きな磁界をかけないように注意して、光デバイスを構成
する各部品とともに組み立てる。そして本実施例では、
最大でも４００Ｏｅを越える磁界は印加されないように
した。なお、上記各部品には、ファラデー効果素子に所
定の磁界を印加するための励磁手段であったり、所定の
偏波状態で光をデバイス内に入射・出射させるためのフ
ェルールや光ファイバーその他の光学部品等である。
【００２０】そして、このようにして製造された光デバ
イスの一例を示すと、従来例の説明でも引用した図１に
示すような光スイッチがある。すなわち、コイル１を巻
いたＣ字型のヨーク２の磁気ギャップ部分に前記のよう
に熱処理したファラデー効果素子３を配置し、コイル１
に流す励磁電流を反転させることでファラデー効果素子
３に印加する磁界の向きを反転させる。そして、このコ
イル１，ヨーク２並びに図外の励磁電流供給手段により
励磁手段が構成される。
イスの一例を示すと、従来例の説明でも引用した図１に
示すような光スイッチがある。すなわち、コイル１を巻
いたＣ字型のヨーク２の磁気ギャップ部分に前記のよう
に熱処理したファラデー効果素子３を配置し、コイル１
に流す励磁電流を反転させることでファラデー効果素子
３に印加する磁界の向きを反転させる。そして、このコ
イル１，ヨーク２並びに図外の励磁電流供給手段により
励磁手段が構成される。
【００２１】また本例では、ヨーク２としてクロム・ス
テンレス鋼ＳＵＳ420J2 などの半硬質磁性体を使用して
いる。これにより、コイル１に所定の励磁電流パルスを
供給した後もヨーク２の残留磁気によりファラデー効果
素子３に所定値以上の磁界を印加し続けるようになり、
自己保持機能が発揮する。つまり、ファラデー回転角を
切り替えるときにだけ励磁電流パルスを供給すればよ
い。所定振幅の励磁電流パルスを供給しているときには
２００Ｏｅの磁界（図２のｈ１）が発生し、パルス停止
後には１００Ｏｅの磁界（図２のｈ２）が発生する。そ
の結果、製作したすべてのファラデー回転子の動作特性
は図２（Ａ），（Ｂ）のように、使用可能な特性となっ
た。つまりファラデー効果素子の選別が不要で、前述し
た理由の不良品の発生はゼロになった。
テンレス鋼ＳＵＳ420J2 などの半硬質磁性体を使用して
いる。これにより、コイル１に所定の励磁電流パルスを
供給した後もヨーク２の残留磁気によりファラデー効果
素子３に所定値以上の磁界を印加し続けるようになり、
自己保持機能が発揮する。つまり、ファラデー回転角を
切り替えるときにだけ励磁電流パルスを供給すればよ
い。所定振幅の励磁電流パルスを供給しているときには
２００Ｏｅの磁界（図２のｈ１）が発生し、パルス停止
後には１００Ｏｅの磁界（図２のｈ２）が発生する。そ
の結果、製作したすべてのファラデー回転子の動作特性
は図２（Ａ），（Ｂ）のように、使用可能な特性となっ
た。つまりファラデー効果素子の選別が不要で、前述し
た理由の不良品の発生はゼロになった。
【００２２】図３は、上記のようにして製造したファラ
デー効果素子に対し、正負の磁界を交互に印加し、その
時のファラデー回転角を反転させるのに必要な磁界を測
定した特性図である。まず、２００Ｏｅまでは図中中央
に示すようにヒステリシスがなく、印加磁界を０Ｏｅに
するとファラデー回転角も０度に戻る。そして、−３０
０Ｏｅの磁界を印加した時には印加磁界を０Ｏｅにして
も＋４５度のままとなり、ヒステリシスを生じている。
そして、ファラデー回転角を反転させるためには、反対
方向におよそ１００Ｏｅ強の磁界を印加させる必要があ
った。そして、図から明らかなように、印加磁界を強く
するほど、ファラデー回転角を反転させるために必要な
磁界も大きくなることがわかる。
デー効果素子に対し、正負の磁界を交互に印加し、その
時のファラデー回転角を反転させるのに必要な磁界を測
定した特性図である。まず、２００Ｏｅまでは図中中央
に示すようにヒステリシスがなく、印加磁界を０Ｏｅに
するとファラデー回転角も０度に戻る。そして、−３０
０Ｏｅの磁界を印加した時には印加磁界を０Ｏｅにして
も＋４５度のままとなり、ヒステリシスを生じている。
そして、ファラデー回転角を反転させるためには、反対
方向におよそ１００Ｏｅ強の磁界を印加させる必要があ
った。そして、図から明らかなように、印加磁界を強く
するほど、ファラデー回転角を反転させるために必要な
磁界も大きくなることがわかる。
【００２３】そして、測定対象のファラデー効果素子を
代えて上記と同様の実験を行い、印加磁界に対する反転
させるのに必要な磁界の相間を求めた。その結果、図４
に示すような特性が得られた。同図から明らかなよう
に、素子間でばらつきがあるもののいずれも、印加磁界
が大きくなるにつれて反転させるのに必要な磁界も大き
くなることが確認できた。そして、ヒステリシスが発生
し始める印加磁界も、各素子でばらつくものの、光デバ
イスとして使用する際の印加磁界が２００Ｏｅ（２００
Ｏｅでファラデー回転角が反転することを保証する）で
あることに鑑みると、製造過程で印加可能な磁界強度と
しては４００Ｏｅ以下が望ましいことがわかる。そし
て、この磁界強度は、そのまま励磁手段における所定の
磁界強度にも対応する。また、光デバイスとして使用す
る際に要求される印加磁界が１００Ｏｅになると、上記
した製造課程などで印加可能な磁界強度は２００Ｏｅ以
下となる。
代えて上記と同様の実験を行い、印加磁界に対する反転
させるのに必要な磁界の相間を求めた。その結果、図４
に示すような特性が得られた。同図から明らかなよう
に、素子間でばらつきがあるもののいずれも、印加磁界
が大きくなるにつれて反転させるのに必要な磁界も大き
くなることが確認できた。そして、ヒステリシスが発生
し始める印加磁界も、各素子でばらつくものの、光デバ
イスとして使用する際の印加磁界が２００Ｏｅ（２００
Ｏｅでファラデー回転角が反転することを保証する）で
あることに鑑みると、製造過程で印加可能な磁界強度と
しては４００Ｏｅ以下が望ましいことがわかる。そし
て、この磁界強度は、そのまま励磁手段における所定の
磁界強度にも対応する。また、光デバイスとして使用す
る際に要求される印加磁界が１００Ｏｅになると、上記
した製造課程などで印加可能な磁界強度は２００Ｏｅ以
下となる。
【００２４】また、上記したように各素子間で特性のば
らつきが生じるものの、そのばらつきの程度は印加磁界
が小さいほど小さい。したがって、本発明のように、熱
消磁後に印加する磁界を一定の値以下になるように管理
することにより、製造された各素子の特性のばらつきが
小さくなるという、副次的効果も生じる。
らつきが生じるものの、そのばらつきの程度は印加磁界
が小さいほど小さい。したがって、本発明のように、熱
消磁後に印加する磁界を一定の値以下になるように管理
することにより、製造された各素子の特性のばらつきが
小さくなるという、副次的効果も生じる。
【００２５】なお前記のファラデー回転子を用いた光デ
バイスとしては、図１（Ｂ）に示した４ポートの光スイ
ッチに限定されず、各種の光スイッチや光アイソレータ
に応用できるものである。そして、光アイソレータの場
合には、励磁手段としては、永久磁石を用いることにな
る。この場合、上記したように本発明ではファラデー効
果素子の残留磁気は基本的にはなく、また、その後の各
種の検査時に印加する磁界などにより残留磁気が発生し
ても小さいため、ばらつきも少なく、小型の永久磁石を
使用することができ、光デバイスの小型化が図れる。
バイスとしては、図１（Ｂ）に示した４ポートの光スイ
ッチに限定されず、各種の光スイッチや光アイソレータ
に応用できるものである。そして、光アイソレータの場
合には、励磁手段としては、永久磁石を用いることにな
る。この場合、上記したように本発明ではファラデー効
果素子の残留磁気は基本的にはなく、また、その後の各
種の検査時に印加する磁界などにより残留磁気が発生し
ても小さいため、ばらつきも少なく、小型の永久磁石を
使用することができ、光デバイスの小型化が図れる。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、ファラデー効果素子の
素材であるビスマス置換鉄ガーネット単結晶の薄板に簡
単な熱処理を施すことで、これを磁気的にバージンな状
態にする（消磁して残留磁束密度をゼロにする）ことが
でき、したがってファラデー効果素子と励磁手段たる電
磁石や永久磁石等とを組み合わせてファラデー回転子を
構成する場合、印加磁界とファラデー回転角の特性を均
一に揃えることができる。そのため従来のように、製作
プロセス上の磁気的履歴による残留磁気の影響で特性不
良を起こした製品を不良品として処分するような無駄を
なくすことができ、特性の揃った高性能な光デバイスを
能率よく安価に量産できる。
素材であるビスマス置換鉄ガーネット単結晶の薄板に簡
単な熱処理を施すことで、これを磁気的にバージンな状
態にする（消磁して残留磁束密度をゼロにする）ことが
でき、したがってファラデー効果素子と励磁手段たる電
磁石や永久磁石等とを組み合わせてファラデー回転子を
構成する場合、印加磁界とファラデー回転角の特性を均
一に揃えることができる。そのため従来のように、製作
プロセス上の磁気的履歴による残留磁気の影響で特性不
良を起こした製品を不良品として処分するような無駄を
なくすことができ、特性の揃った高性能な光デバイスを
能率よく安価に量産できる。
【図１】（Ａ）は本発明の実施例および従来例に共通す
るファラデー回転子の構成図である。（Ｂ）は本発明の
実施例および従来例に共通する光スイッチの構成図であ
る。
るファラデー回転子の構成図である。（Ｂ）は本発明の
実施例および従来例に共通する光スイッチの構成図であ
る。
【図２】ファラデー効果素子の残留磁気により変化する
ファラデー回転子の動作特性を示すグラフである。
ファラデー回転子の動作特性を示すグラフである。
【図３】ファラデー効果素子に対する印加磁界と、ファ
ラデー回転角を反転させるのに必要な磁界の関係を示す
図である。
ラデー回転角を反転させるのに必要な磁界の関係を示す
図である。
【図４】ファラデー効果素子に対する印加磁界と、ファ
ラデー回転角を反転させるのに必要な磁界の関係を示す
図である。
ラデー回転角を反転させるのに必要な磁界の関係を示す
図である。
１ コイル ２ ヨーク ３ ファラデー効果素子 ４，５ 偏光ビームスプリッタ ６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ 光ファイバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清宮 照夫 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電 気化学株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−81724（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−26900（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−105949（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−306390（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−301775（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/09 - 1/095 G02B 27/28 C30B 29/28 C30B 33/00 - 33/02 G01R 15/24 G01R 33/032 H01F 1/34 H01F 10/24 G11B 11/10 501
Claims (5)
- 【請求項１】 液相エピタキシャル法により育成された
ビスマス置換鉄ガーネット単結晶の薄板からなり、キュ
ーリー温度以上の温度で熱処理されて消磁されているこ
とを特徴とするファラデー効果素子。 - 【請求項２】 液相エピタキシャル法により育成された
ビスマス置換鉄ガーネット単結晶から所定寸法の薄板を
切り出し、その表面を鏡面加工した後、キューリー温度
以上で熱処理して消磁することを特徴とするファラデー
効果素子の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載のファラデー効果素子に
所定の磁界を印加する励磁手段を組み合わせたファラデ
ー回転子を含んでいることを特徴とする光デバイス。 - 【請求項４】 前記励磁手段が、電磁石または永久磁石
のいずれかを含むものであることを特徴とする請求項３
に記載の光デバイス。 - 【請求項５】 請求項２の方法により製造したファラデ
ー効果素子を用い、そのファラデー効果素子を、所定の
励磁手段を含む光デバイスを構成する部品に組み込むよ
うにし、かつ、前記消磁後は一定の磁界強度を越える磁
界を印加しないようにして各処理を行うようにした光デ
バイスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2769095A JP2784894B2 (ja) | 1995-01-25 | 1995-01-25 | ファラデー効果素子及びそれを用いた光デバイス並びにそれらの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2769095A JP2784894B2 (ja) | 1995-01-25 | 1995-01-25 | ファラデー効果素子及びそれを用いた光デバイス並びにそれらの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08201745A JPH08201745A (ja) | 1996-08-09 |
| JP2784894B2 true JP2784894B2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=12227974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2769095A Expired - Fee Related JP2784894B2 (ja) | 1995-01-25 | 1995-01-25 | ファラデー効果素子及びそれを用いた光デバイス並びにそれらの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2784894B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002116421A (ja) * | 2000-10-04 | 2002-04-19 | Fdk Corp | 旋光器及びそれを用いた光デバイス |
| JP2003337312A (ja) * | 2002-03-14 | 2003-11-28 | Tdk Corp | 光デバイスの製造方法、光デバイス、ファラデー回転子の製造方法、光通信システム |
| US7187496B2 (en) * | 2002-03-14 | 2007-03-06 | Tdk Corporation | Manufacturing method of optical device, optical device, manufacturing method of faraday rotator, and optical communication system |
-
1995
- 1995-01-25 JP JP2769095A patent/JP2784894B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08201745A (ja) | 1996-08-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20050180673A1 (en) | Faraday structured waveguide | |
| US5521741A (en) | Polarization plane switch and optical switching device using the same | |
| US4671621A (en) | Optical systems with antireciprocal polarization rotators | |
| JP2784894B2 (ja) | ファラデー効果素子及びそれを用いた光デバイス並びにそれらの製造方法 | |
| JPH11249095A (ja) | ファラデー回転子 | |
| US6108120A (en) | Faraday rotation angle varying apparatus | |
| JP3237031B2 (ja) | ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜，光アイソレータ及び磁気光学スイッチ | |
| US7280264B2 (en) | Magneto-optical device | |
| US6392784B1 (en) | Faraday rotator | |
| Wolfe et al. | Magneto-optic waveguide isolators based on laser annealed (Bi, Ga) YIG films | |
| US20230168525A1 (en) | Magnetic circuit, faraday rotator, and magneto-optic device | |
| Kamada et al. | Magnetic field sensors using Ce: YIG single crystals as a Faraday element | |
| JP2729464B2 (ja) | ファラデー回転子及びそれを用いた光スイッチ | |
| JP2772759B2 (ja) | 偏光面切換器及びそれを用いた光スイッチ | |
| JPH0933871A (ja) | ファラデー回転子および旋光器 | |
| US6618182B1 (en) | Magneto-optic switching element comprising a faraday rotator | |
| JPS59197013A (ja) | フアラデ−回転子 | |
| Kimura et al. | Chirality‐Dependent Magnetoelectric Responses in a Magnetic‐Field‐Induced Ferroelectric Phase of Pb (TiO) Cu4 (PO4) 4 | |
| JP2002174802A (ja) | 光アッテネータ | |
| CA2131123A1 (en) | Non-reciprocal optical device | |
| JP3003153U (ja) | 偏光面切換器及びそれを用いた光スイッチ | |
| WO2019230420A1 (ja) | 磁気回路、ファラデー回転子及び磁気光学素子 | |
| JPH0497216A (ja) | 光スイッチ | |
| JPH08211347A (ja) | 偏波面切替器及びそれを用いた光スイッチ | |
| JPH0933872A (ja) | 光ファイバ偏波制御器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980421 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |