JP3557084B2

JP3557084B2 - 磁気光学素子

Info

Publication number: JP3557084B2
Application number: JP35701397A
Authority: JP
Inventors: 忠雄桂川; 賢一荒井; 光輝井上
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1997-12-25
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2017-12-25
Also published as: JPH11183859A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像を形成するためのデバイスであって、その可視化によりディスプレイ等への応用も可能な磁気光学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、磁気光学効果（ファラデー効果ないしは磁気光学カー効果）を示す磁性体は、例えば、光磁気ディスクに利用されて情報の書込み・再生が可能とされている。この他、磁気光学効果を示す透明磁性体を用いこの透明磁性体に対して磁気ヘッドを用いて画像の書込みを行って画像を形成するためのイメージデバイス等への応用が検討されている。また、光を照射させることでファラデー回転の有無により画像を可視化表示させるディスプレイへの応用も検討されている。
【０００３】
ここに、磁性体と空隙とが交互に一次元的に配列された周期構造を持つ不連続磁性媒体や、乱れた積層構造を持つ多層薄膜の磁気光学効果に関して、その磁気光学効果が単なる連続媒体に比して増大する点に関する解析及びその結果が、▲１▼諌本、山本、井上、藤井：電子情報通信学会信学技報ＭＲ９４−８７，ＣＰＭ９４−１１２（１９９５−０２）ｐ１５〜２２の「不連続磁性媒体の磁気光学ファラデー効果の理論解析」、▲２▼諌本、山本、井上、藤井：電気学会マグネティック研究会資料Ｖｏｌ．ＭＡＧ−９５−１３２，Ｎｏ．１３１−１４１ｐ９〜１８（１９９５）の「準ランダム一次元アレー構造をもつ不連続磁性媒体の磁気光学効果」、▲３▼井上、藤井：日本応用磁気学会誌２１，１８７−１９２（１９９７）の「乱れた積層構造をもつ多層薄膜の光局在化による磁気光学ファラデー効果の巨大エンハンスメント」等の文献により報告されている。
【０００４】
また、透明磁性体を一対の誘電体多層膜で挾んで磁気光学効果を増大させるようにした磁気光学素子に関する提案も本出願人によってなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、透明磁性体を一対の誘電体多層膜で挾んで磁気光学効果を増大させる上記既提案例では、特定波長ではなく、可視光全般の磁気光学効果の増大を意図したものであるが、その増大効果はせいぜい２倍程度に留まるものである。
【０００６】
また、上記▲１▼〜▲３▼の文献等にも示されているように、特定波長の磁気光学効果を増大させるには、透明磁性膜の膜厚及び誘電体多層膜各層の膜厚を厳密に制御することによって選択することが可能である。しかし、この結果必然的に増大される波長範囲はシャープであり、狭いものとなっている。従って、単一波長のレーザ光の場合には有効といえるが、例えば、コントラストの大きな画像を得る場合のように、より広い波長範囲の光に適用することが望まれる目的には不向きである。
【０００７】
そこで、本発明は、広い波長範囲に渡ってより大きな磁気光学効果を得ることができ、画像コントラストを大幅に向上させ得るイメージングデバイスを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、粒子が基板に到着する過程に変化を与えて粒子の付着量を調整し光透過と垂直方向に膜厚を連続的に増減させた透明磁性薄膜と、屈折率の異なる２種類の多数の誘電体膜が交互に積層されて前記透明磁性層を挾む一対の誘電体多層膜とを備え、前記透明磁性薄膜の膜厚が連続的に増減することで対象の波長の前後においても大きなファラデー回転角が得られ磁気光学効果の適用波長範囲を広げるようにした。従って、基本的に透明磁性薄膜を一対の誘電体多層膜で挾む構造により磁気光学効果を増大させ得るが、増大効果が発揮される波長を規定する透明磁性薄膜の膜厚が連続的に増減しているので、適用波長範囲を広げることができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、粒子が基板に到着する過程に変化を与えて粒子の付着量を調整し光透過と垂直方向に膜厚を連続的に増減させた透明磁性層と、屈折率の異なる２種類の多数の誘電体膜が交互に積層されて前記透明磁性薄膜を挾む一対の誘電体多層膜とよりなる構造体を複数層積層した構造を備え、前記透明磁性薄膜の膜厚が連続的に増減することで対象の波長の前後においても大きなファラデー回転角が得られ磁気光学効果の適用波長範囲を広げるようにした。従って、基本的に請求項１記載の発明の場合と同様に適用波長範囲を広げ得るが、さらに、同一の構造体を複数層積層してなるので、磁気光学効果を一層増大させることができ、画像コントラストも大幅に向上させることができる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のイメージングデバイスにおける一対の誘電体多層膜は、材料、積層数、膜厚が全く同一で透明磁性層薄膜に対して対称である。従って、一対の誘電体多層膜が同一構造からなるので、磁気光学効果の増大が安定して得られる。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１，２又は３記載のイメージングデバイスにおける透明磁性層薄膜は、平均膜厚が１００〜４００ｎｍである。従って、画像を形成するためのイメージングデバイスとして標準的な波長域の光を用いることができる。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１，２，３又は４記載のイメージングデバイスに加えて、最外層の誘電体多層膜の外面に、互いの偏光軸を回転させてなる一対の偏光子を備える。従って、イメージングデバイスに形成された画像をコントラストの高い状態で可視化することができ、ディスプレイ等に応用し得る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態のイメージングデバイス１は、透明基板２上に誘電体多層膜３、透明磁性層４、誘電体多層膜５を順次積層し、これらの積層構造体を一対の偏光子６，７で挾んだサンドイッチ構造として形成されている。
【００１４】
ここに、透明磁性層４の膜厚は、基本的にはファラデー回転角を増大させたい波長λに対してλ／２に設定されるが、本実施の形態では、この波長λより少し長い波長や短い長であっても大きなファラデー回転角が得られるようにこの透明磁性層４の膜厚が連続的に増減変化するように形成されている。変化させる範囲は、ファラデー回転角を増大させたい波長λに対してλ／±３０％、好ましくは、λ／±２０％以内がよい。例えば、λ＝５００ｎｍの波長光のファラデー回転角を増大させたい場合であれば、透明磁性層４の膜厚が（２５０±２５）ｎｍとなるように作製すればよい。透明磁性層４がＰＶＤ法による薄膜の場合であれば、このような膜厚の連続的傾斜（増減変化）は、透明基板２の傾斜や、透明基板２と蒸気源との間に邪魔板を介在させる等の手法により容易に実現できる。透明磁性層４の膜厚の変化は、連続的であればよく、必ずしも単調増減に限らず、増減を繰返すパターンであってもよい。
【００１５】
ここに、透明磁性層４の平均膜厚は上記のように可視光波長λの１／２に設定されるので、ファラデー回転角が絶対的な大きさにおいて不十分な場合を生ずる。このような場合には、透明基板２上に、誘電体多層膜３／透明磁性層４／誘電体多層膜５よりなる構造体を、全く同じ構造として複数層積層させた構造とすれば、十分なファラデー回転角が得られる。誘電体多層膜３／透明磁性層４／誘電体多層膜５よりなる構造体を２回繰り返せば（積層すれば）、約２倍のファラデー回転角が得られる。
【００１６】
このような透明磁性層４の材料としては従来一般に用いられている磁気光学効果を示す透明磁性材料でよいが、ファラデー効果が大きくて透明性の大きい、所謂、性能指数の大きい磁性材料が好ましい。例えば、５０ｎｍ以下の粒子径を有するＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の強磁性金属の超微粒子膜を用い得る。この場合の金属超微粒子以外の膜組成には酸素、炭素等が含まれる。Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の強磁性金属は大きな磁気光学効果を示すが、光の吸収も大きいためにそのままの薄膜では用いられなかったが、超微粒子膜とすると大きな性能指数を有する。また、粒子径の制御により適当な保磁力を得ることができる。他に、希土類鉄ガーネットやコバルトフェライト、Ｂａフェライト等の酸化物、ＦｅＢＯ_３，ＦｅＦ_３，ＹＦｅＯ_３，ＮｄＦｅＯ_３等の複屈折性の大きな材料、ＭｎＢｉ，ＭｎＣｕＢｉ，ＰｔＣｏ等の超微粒子も利用可能である。磁気光学効果は、光の進行方向とスピンの方向とが平行な場合に最も大きな効果が得られるので、これらの透明磁性材料は膜面に垂直な方向に磁気異方性を有する膜として形成するのが好ましい。このような透明磁性層４の作製には、一般的なスパッタリング法、真空蒸着法、ＭＢＥ等のＰＶＤ法、ＣＶＤ法、メッキ法等を用い得る。
【００１７】
何れにしても、これらの磁性材料のファラデー効果には材料固有の波長依存性がある。そこで、上述したような磁性材料を用いる場合にはその波長依存性を考慮して透明磁性層４の膜厚（平均膜厚）を決定しなければならない。図３は一例として希土類鉄ガーネットの場合のファラデー回転角の波長依存性を示す。しかも、分光透過率の測定から、４５０ｎｍ付近のファラデー回転角のピークは、吸収のため、画像濃度への寄与は少ないことが判っている。従って、本実施の形態において誘電体多層膜３，５でファラデー回転角を増大させる波長は５２０ｎｍ程度とするのが好ましい。
【００１８】
誘電体多層膜３，５は、その材料、積層数、膜厚等が全く同一に形成されたもので、各々、屈折率が高低異なる２種類の誘電体膜８ａ，８ｂを１ペアとして多数積層させてなる。ペア数は特に制限がないが、３〜２０ペア程度とするのが性能上、コスト上好ましい。また、透明磁性層４に直接接する膜の種類としては、誘電体多層膜３，５で同じ誘電体膜８ａ又は８ｂを用いるので、図２に示すように、積層順序は逆となる。即ち、誘電体多層膜３，５は透明磁性層４に対して対称構造とされている。ここに、誘電体膜８ａ，８ｂの材料は、例えば、誘電体膜８ａとしてはＳｉＯ_２，誘電体膜８ｂとしてはＴａ_２Ｏ_５等を用い得るが、これらを含めて表１に示すような各種材料を用い得る。これらの材料中から適宜選択してもよく、或は、これ以外の材料、例えば有機物であっても構わない。誘電体膜８ａ，８ｂの各膜厚は５０〜２００ｎｍ程度が好ましい。特定波長λの磁気光学効果の増大を目的とする場合であれば、誘電体膜８ａ，８ｂの膜厚はλ／４ｎ（ｎは波長λにおける誘電体の屈折率）とする。
【００１９】
【表１】

【００２０】
透明基板２としては、石英ガラス、サファイア、結晶化透明ガラス、パイレックスガラス、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＢｅＯ、ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＴｈＯ_２・ＣａＯ、ＧＧＧ（ガドリニウム・ガリウム・ガーネット）等の無機透明材料や、ＭＭＡ、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート、ポリプロピレン、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、エポキシ樹脂、ポリ‐４‐メチルペンテン‐１、フッ素化ポリイミド、フッ素樹脂、フェノキシ樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ナイロン樹脂等の透明プラスチックフィルムが用いられる。透明プラスチックフィルムを用いると、軽い、曲げやすい等の利点があるので使いやすい。
【００２１】
偏光子６，７を用いるのは、誘電体多層膜５／透明磁性層４／誘電体多層膜３／透明基板２なる構成において、透明磁性層４の磁化された部位で得られる大きなファラデー回転角を、画像として可視化するためである。即ち、透明磁性層４の磁化された部位に対応して大きなファラデー回転角が得られるのに対して、磁化されていない部位では光の偏光面が回転しないので、一対の偏光子６，７の偏光軸（吸収又は透過軸）を、偏光面回転部位と非回転部位とでコントラストが最も大きくなるように回転させておけば、偏光面回転部位では透過光のため白く、非回転部位では両偏光子６，７を通過できないため黒く見えることになり、画像が可視化される。
【００２２】
このような偏光子６，７としては、各種の市販の偏光フィルム、ビームスプリッタを用いた高透過率偏光子等を利用し得る。偏光フィルムは大別すると多ハロゲン偏光フィルム、染料偏光フィルム、金属偏光フィルム等がある。多ハロゲン偏光フィルムは２色性物質にヨウ素を用いているために可視光領域全般についてフラットな特性を有するが、反面、湿度、高温等に弱いという欠点がある。染料偏光フィルムは偏光性能がヨウ素よりも劣るものの、熱、光、湿度に対して耐性が大きいという特長を有している。何れにしても、偏光子６，７の表面（露出面）はきずが付きやすいので、実際には保護膜を設けるのが好ましい。
【００２３】
また、偏光子６，７としては、以下に例示するような各種の偏光子も利用できる。例えば、特開平１−９３７０２号公報に示されるように、強磁性体微粒子からなる多数の棒状素子を含む偏光層を基板表面に一定方向に配列して固着形成することにより、製造が容易で光学的特性に優れた偏光板がある。また、東京農工大学佐藤勝昭教授著「現代人の物理１−光と磁気」（１９８８年出版）ｐ１０３に記載されているワイヤグリッド偏光子がある。これは、２．５μｍより長波長の光に対する偏光子であって、透明基板（臭化銀、ポリエチレン等）に微小な間隔で金やアルミニウムの線を引いたものである。線の間隔をｄ、波長をλとすると、λ≫ｄなる波長光に対して透過光は線に垂直な振動面を持つほぼ完全な直線偏光になることを利用したものである。中赤外用（２．５〜２５μｍ）としては、臭化銀基板にｄ＝０．３μｍ間隔で金線を引いたものが、遠赤外用（１６〜１００μｍ）としては、ポリエチレン板にｄ＝０．７μｍでアルミニウム線を引いたものが用いられる。また、コーニング社製のポーラコア（商品名）がある。これは、長く延伸させた金属銀をガラス自身の中に一方向に配列させることにより、偏光特性を持たせたガラスであり、従来の有機物偏光素子と異なり耐熱性、耐湿性、耐化学薬品性、レーザ光に対する耐性に非常に優れている。また、マイクロワイヤアレイと称されるもので、赤外線用にアルミニウムの表面を陽極酸化させアルミナとし、微細な穴を開けて中にＮｉやＣｕなどの金属を入れて偏光子としたものがある。さらに、積層型偏光子と称されるものがある。これは、可視光用にはＲＦスパッタリング法で６０〜８０Åの厚さのＧｅと、１μｍ厚さのＳｉＯ_２とを交互に積層して全体の厚みを６０μｍとして作製される。０．６μｍの波長で測定した性能指数α_ＴＥ／α_ＴＭ（ＴＥ波とＴＭ波に対する消衰定数の比）は４００近く、０．８μｍの波長で測定した消光比は３５ｄＢ、挿入損失は０．１８ｄＢであり、可視光に対して十分なものである。
【００２４】
【実施例】
以下、上述した構成例に基づく具体的な構成例を実施例１，２として、比較例１〜５とともに説明する。
【００２５】
＜実施例１＞
０．５ｍｍ厚の石英基板（透明基板２）上にイオンプレーティング法を用いてＳｉＯ_２（低屈折率の誘電体膜８ａ、屈折率ｎ＝１．４７）を８８．４ｎｍ、Ｔａ_２Ｏ_５（高屈折率の誘電体膜８ｂ、屈折率ｎ２．１５）を６０．５ｎｍなる膜厚として交互に６層ずつ、合計１２層積層して誘電体多層膜３を形成した。このときの基板温度は３００℃、酸素ガス圧力はＳｉＯ_２膜の場合で１．０×１０￣^４Ｔｏｒｒ、Ｔａ_２Ｏ_５膜の場合で１．１×１０￣^４Ｔｏｒｒであった。成膜レイトはＳｉＯ_２膜の場合で２ｎｍ／ｓ、Ｔａ_２Ｏ_５膜の場合で０．５ｎｍ／ｓであった。誘電体多層膜３の膜厚分布は、最も厚いところと薄いところとの差異が全膜厚の３％であった。次いで、このような誘電体多層膜３上に、スパッタリング法を用いてＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜（透明磁性層４）を平均膜厚が５２０／２＝２６０ｎｍとなるように作製した。このとき、石英基板の前に邪魔板を配置し、さらに、蒸発源直上からの距離を調整して、２ｍｍ角の中で、平均膜厚を中心として±１４％膜厚が連続的に変化するように成膜した。このとき、基板温度は４００℃とした。この後、この基板上の膜を空気中、６５０℃で３時間加熱した。膜の組成は、Ｂｉ_２．２Ｄｙ_０．８Ｆｅ_３．８Ａｌ_１．２Ｏ_１２であった。磁気光学効果測定装置（日本分光株式会社製のＫ２５０、ビーム径２ｍｍ角）で測定したファラデー回転角の波長依存性から、ピークの半値幅を求めると１９ｎｍであった。波長５２０ｎｍでは回転角のピーク値は２．２°であった。ＶＳＭで磁界を膜面に垂直に印加して測定した保磁力は６００Ｏｅであった。次いで、このようなＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜上にイオンプレーティング法を用いて、上述した誘電体多層膜３の場合と全く同様にして、ＳｉＯ_２膜とＴａ_２Ｏ_５膜との誘電体多層膜５を作製した。Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜に直接接している膜はＴａ_２Ｏ_５膜であり、最表層側はＳｉＯ_２膜である。ファラデー回転角の波長依存性から波長５２０ｎｍでは上記の２．２°に対して約６倍なる１３．０°の回転角となったものである。
【００２６】
このような製法を用いて、石英基板上には、誘電体多層膜３／透明磁性層４／誘電体多層膜５なる構造体を２回繰り返して多層構造に形成した。波長５２０ｎｍでは２５．３°のファラデー回転角が得られたものである。また、波長５２０ｎｍを中心とした回転角ピークの半値幅は７８ｎｍであった。以上の積層構造体の最外層を市販されている一対のフィルム偏光子（偏光子６，７）で挾み、そのフィルム偏光子の上から永久磁石（表面磁束密度３ｋガウス）の付いた磁気ペンで文字を書いた。そこで、一対のフィルム偏光子をゆっくりと回転させたところ、磁気ペンで描いた文字が表示（可視化）されたものである。このときの画像部分のコントラストは４．４あり、見やすい表示画像であった。
【００２７】
＜比較例１＞
Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜（透明磁性層４）の膜厚に変化を付けずに膜厚が１３０ｎｍで均一となるようにこの透明磁性層４を成膜した点以外は、全て実施例１の場合と同様にしてイメージングデバイスを作製したところ（透明磁性層４の膜厚分布は最も厚いところと薄いところとでの差異が全膜厚の４％であった）、波長５２０ｎｍでは２５．７°のファラデー回転角となり、回転角ピークの半値幅は２３ｎｍと狭かったものである。また、一対のフィルム偏光子で挾み、磁気ペンで同様に文字を描いた場合に表示された文字のコントラストは２．９に留まったものである。従って、実施例１のように透明磁性層４の膜厚を連続的に増減変化させることが有効なことが判る。
【００２８】
＜比較例２＞
石英基板上に形成する誘電体多層膜３は１０層とし、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜（透明磁性層４）上に形成する誘電体多層膜５は１５層として、誘電体多層膜３，５の層構造を異ならせる以外は、実施例１の場合と全く同様にしてイメージングデバイスを作製したところ、波長５２０ｎｍでは１８．１°のファラデー回転角となり、回転角ピークの半値幅は４８ｎｍと狭めになったものである。また、一対のフィルム偏光子で挾み、磁気ペンで同様に文字を描いた場合に表示された文字のコントラストは１．７に留まったものである。従って、実施例１のように誘電体多層膜３，５は全く同一に形成することが有効なことが判る。
【００２９】
＜比較例３＞
Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜（透明磁性層４）を平均膜厚が５００ｎｍとなるように作製した点以外は、実施例１の場合と全く同様にしてイメージングデバイスを作製したところ、波長５２０ｎｍでは１４．９°のファラデー回転角となり、回転角ピークの半値幅は３０ｎｍと狭くなったものである。また、一対のフィルム偏光子で挾み、磁気ペンで同様に文字を描いた場合に表示された文字のコントラストは２．０に留まったものである。従って、実施例１のように透明磁性層４の膜厚を４００ｎｍ程度以下に形成することが有効なことが判る。
【００３０】
＜実施例２＞
０．５ｍｍ厚の石英基板（透明基板２）上に実施例１の場合と全く同様にしてＳｉＯ_２膜（低屈折率の誘電体膜８ａ）とＴａ_２Ｏ_５（高屈折率の誘電体膜８ｂ）とによる誘電体多層膜３を形成した。次いで、誘電体多層膜３上に、真空蒸着法を用いて鉄超微粒子膜（透明磁性層４）を平均膜厚が２００ｎｍとなるように作製した。このとき、石英基板の前に１ｍｍ間隔の金属メッシュを配設し、３ｍｍ角の中で平均膜厚を中心として±１６％膜厚が連続的に変化するようにメッシュと基板との間隔を調整して成膜した。このとき、基板温度は常温とした。膜の組成は鉄３９．１ａｔｍｉｃ％、酸素３６．６ａｔｍｉｃ％、炭素２４．０ａｔｍｉｃ％であった。磁気光学効果測定装置で測定したこのときのファラデー回転角の波長依存性を図４に示す。波長５５０ｎｍでは１．６°のファラデー回転角であった。波長５５０ｎｍでの分光透過率は３９．０％であった。また、ＶＳＭで磁界を膜面に垂直に印加して測定した保磁力は３２０Ｏｅであった。次いで、このような鉄超微粒子膜上にイオンプレーティング法を用いて、上述した誘電体多層膜３の場合と全く同様にして、ＳｉＯ_２膜とＴａ_２Ｏ_５膜との誘電体多層膜５を作製した。ファラデー回転角の波長依存性から波長５５０ｎｍでは上記の１．６°に対して１５．７°の回転角となったものである。
【００３１】
このような製法を用いて、石英基板上には、誘電体多層膜３／透明磁性層４／誘電体多層膜５なる構造体を２回繰り返して多層構造に形成した。波長５５０ｎｍでは２６．４°のファラデー回転角が得られたものである。また、波長５５０ｎｍを中心とした回転角ピークの半値幅は５８ｎｍであった。以上の積層構造体の最外層を市販されている一対のフィルム偏光子で挾み、そのフィルム偏光子の上から永久磁石の付いた磁気ペンで文字を書いた。そこで、一対のフィルム偏光子をゆっくりと回転させたところ、磁気ペンで描いた文字が表示されたものである。このときの画像部分のコントラストは３．３あり、見やすい表示画像であった。
【００３２】
＜比較例４＞
鉄超微粒子膜（透明磁性層４）の膜厚に変化を付けずに膜厚が２００ｎｍで均一となるようにこの鉄超微粒子膜を成膜した点以外は、全て実施例２の場合と同様にしてイメージングデバイスを作製したところ、波長５５０ｎｍでは１６．０°のファラデー回転角となり、回転角ピークの半値幅は２８ｎｍと狭かったものである。また、一対のフィルム偏光子で挾み、磁気ペンで同様に文字を描いた場合に表示された文字のコントラストは１．７に留まったものである。従って、実施例２のように鉄超微粒子膜（透明磁性層４）の膜厚を連続的に増減変化させることが有効なことが判る。
【００３３】
＜比較例５＞
石英基板上に形成する誘電体多層膜３／透明磁性層４／誘電体多層膜５の構造体の積層を繰返さず１回のみとした点以外は、実施例２の場合と全く同様にしてイメージングデバイスを作製したところ、波長５５０ｎｍでは７．１°のファラデー回転角となり、回転角ピークの半値幅は４５ｎｍとやや狭めになったものである。また、一対のフィルム偏光子で挾み、磁気ペンで同様に文字を描いた場合に表示された文字のコントラストは１．７であった。従って、実施例２のように誘電体多層膜３／透明磁性層４／誘電体多層膜５の構造体を複数層繰返して形成すれば一層有効なことが判る。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、粒子が基板に到着する過程に変化を与えて粒子の付着量を調整し光透過と垂直方向に膜厚を連続的に増減させた透明磁性薄膜と、屈折率の異なる２種類の多数の誘電体膜が交互に積層されて前記透明磁性層を挾む一対の誘電体多層膜とを備え、前記透明磁性薄膜の膜厚が連続的に増減することで対象の波長の前後においても大きなファラデー回転角が得られ磁気光学効果の適用波長範囲を広げるようにしたことで、透明磁性薄膜を一対の誘電体多層膜で挾む構造により基本的に磁気光学効果を増大させ得る上に、増大効果が発揮される波長を規定する透明磁性薄膜の膜厚が連続的に増減しているので、適用波長範囲を広げることができる。
【００３５】
請求項２記載の発明によれば、粒子が基板に到着する過程に変化を与えて粒子の付着量を調整し光透過と垂直方向に膜厚を連続的に増減させた透明磁性薄膜と、屈折率の異なる２種類の多数の誘電体膜が交互に積層されて前記透明磁性薄膜を挾む一対の誘電体多層膜とよりなる構造体を複数層積層した構造を備え、前記透明磁性薄膜の膜厚が連続的に増減することで対象の波長の前後においても大きなファラデー回転角が得られ磁気光学効果の適用波長範囲を広げるようにしたことで、基本的に請求項１記載の発明の場合と同様に適用波長範囲を広げ得る上に、同一の構造体を複数層積層してなるので、磁気光学効果を一層増大させることができ、ディスプレイ等へ適用した場合の画像コントラストも大幅に向上させることができる。
【００３６】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載のイメージングデバイスにおける一対の誘電体多層膜は、材料、積層数、膜厚が全く同一で透明磁性層薄膜に対して対称とすることで、一対の誘電体多層膜が同一構造からなるので、磁気光学効果の増大効果を安定して得ることができる。
【００３７】
請求項４記載の発明によれば、請求項１，２又は３記載のイメージングデバイスにおける透明磁性層薄膜の平均膜厚を１００〜４００ｎｍとしたので、画像を形成するためのイメージングデバイスとして標準的な可視光波長域の光を用いることができる。
【００３８】
請求項５記載の発明によれば、請求項１，２，３又は４記載のイメージングデバイスに加えて、最外層の誘電体多層膜の外面に、互いの偏光軸を回転させてなる一対の偏光子を備えるので、イメージングデバイスに形成された画像をコントラストの高い状態で可視化することができ、ディスプレイ等に好適に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のイメージングデバイスの原理的構成を示す断面図である。
【図２】その誘電体多層膜／透明磁性層／誘電体多層膜構造を示す断面図である。
【図３】希土類鉄ガーネットのファラデー回転角の波長依存性を示す特性図である。
【図４】鉄超微粒子薄膜のファラデー回転角の波長依存性を示す特性図である。
【符号の説明】
３，５誘電体多層膜
４透明磁性層
６．７偏光子
８ａ，８ｂ誘電体膜

Claims

粒子が基板に到着する過程に変化を与えて粒子の付着量を調整し光透過と垂直方向に膜厚を連続的に増減させた透明磁性薄膜と、
屈折率の異なる２種類の多数の誘電体膜が交互に積層されて前記透明磁性薄膜を挾む一対の誘電体多層膜と、
を備え、
前記透明磁性薄膜の膜厚が連続的に増減することで対象の波長の前後においても大きなファラデー回転角が得られ磁気光学効果の適用波長範囲を広げるようにしたことを特徴とする磁気光学素子。
粒子が基板に到着する過程に変化を与えて粒子の付着量を調整し光透過と垂直方向に膜厚を連続的に増減させた透明磁性薄膜と、屈折率の異なる２種類の多数の誘電体膜が交互に積層されて前記透明磁性薄膜を挾む一対の誘電体多層膜とよりなる構造体を複数層積層した構造を備え、前記透明磁性薄膜の膜厚が連続的に増減することで対象の波長の前後においても大きなファラデー回転角が得られ磁気光学効果の適用波長範囲を広げるようにしたことを特徴とする磁気光学素子。
一対の誘電体多層膜は、材料、積層数、膜厚が全く同一で透明磁性層に対して対称である請求項１又は２記載の磁気光学素子。
透明磁性層は、平均膜厚が１００〜４００ｎｍである請求項１，２又は３記載の磁気光学素子。
最外層の誘電体多層膜の外面に、互いの偏光軸を回転させてなる一対の偏光子を備える請求項１，２，３又は４記載の磁気光学素子。