JP4942029B2 - 磁性ガーネット単結晶及びその製造方法 - Google Patents
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Description
・試料1−1(CaO/Fe2 O3 =0):参考例
Bi1.296Na0.007Tb1.006Y0.681Fe4.196Pt0.039Ga0.776O12
この結晶を3mm角に切断し、研磨により基板を削除して、440μmの厚みで両面鏡面仕上げした。次に、無反射コートを施して波長1.55μmでの光学特性を測定した。ファラデー回転角は45.5°、挿入損失は3.03dBであり、これより、45°損失は3.00dBであった。
・試料1−2(CaO/Fe2 O3 =0.003):
Bi1.290Na0.002Ca0.020Tb1.004Y0.677Fe4.185Pt0.052Ga0.770O12
・試料1−3(CaO/Fe2 O3 =0.014):
Bi1.288Na0.001Ca0.041Tb1.003Y0.673Fe4.177Pt0.056Ga0.762O12
45°損失が16.40dBと大きい値であったため、反射防止膜蒸着前まで加工したチップを還元処理した。雰囲気は水素2.6vol%と窒素の混合ガスであり、400℃で3時間加熱した。その後、反射防止膜を蒸着して光学特性を測定した結果、45°損失は0.05dBに低減された。
・試料2−1(CaO/Fe2 O3 =0):参考例
Bi1.280Na0.019Tb1.013Y0.680Fe4.111Pt0.070Ga0.823O12
この結晶を3mm角に切断し、研磨により基板を削除して、440μmの厚みで両面鏡面仕上げした。次に、無反射コートを施して波長1.55μmで光学特性を測定した。ファラデー回転角は45.2°、挿入損失は3.92dBであり、これより45°損失は3.90dBであった。
・試料2−2(CaO/Fe2 O3 =0.010):
Bi1.302Na0.003Ca0.030Tb1.017Y0.665Fe4.113Pt0.076Ga0.795O12
・試料2−3(CaO/Fe2 O3 =0.014):
Bi1.293Na0.001Ca0.046Tb1.019Y0.658Fe4.093Pt0.086Ga0.804O12
45°損失が1.70dBと比較的大きい値であったため、反射防止膜蒸着前まで加工したチップを還元処理した。雰囲気は水素2.6vol%と窒素の混合ガスであり、300℃で3時間加熱した。その後、反射防止膜を蒸着して光学特性を測定した結果、45°損失は0.03dBに低減された。
・試料3−1(CaO/Fe2 O3 =0):参考例
Bi1.211Na0.030Tb1.075Y0.691Fe4.092Pt0.117Ga0.782O12
この結晶を3mm角に切断し、研磨により基板を削除して、440μmの厚みで両面鏡面仕上げした。次に、無反射コートを施して波長1.55μmで光学特性を測定した。ファラデー回転角は44.1°、挿入損失は4.41dBであり、これより45°損失は4.50dBであった。
・試料3−2(CaO/Fe2 O3 =0.011):
Bi1.165Na0.007Ca0.046Tb1.085Y0.681Fe4.112Pt0.128Ga0.776O12
・試料4−1(CaO/Fe2 O3 =0):参考例
Bi1.180Na0.070Tb1.032Y0.711Fe4.040Pt0.170Ga0.796O12
この結晶を3mm角に切断し、研磨により基板を削除して、440μmの厚みで両面鏡面仕上げした。次に、無反射コートを施して波長1.55μmの光学特性を測定した。ファラデー回転角は43.5°、挿入損失は6.28dBであり、これより45°損失は6.50dBであった。
・試料4−2(CaO/Fe2 O3 =0.010):
Bi1.202Na0.015Ca0.073Tb1.020Y0.701Fe4.046Pt0.178Ga0.765O12
・試料4−3(CaO/Fe2 O3 =0.020):
Bi1.193Na0.005Ca0.082Tb1.026Y0.694Fe4.046Pt0.180Ga0.774O12
45°損失が0.80dBと比較的大きい値であったため、反射防止膜蒸着前まで加工したチップを還元処理した。雰囲気は水素2.6vol%と窒素の混合ガスであり、350℃で3時間加熱した。その後、反射防止膜を蒸着して光学特性を測定した結果、45°損失は0.06dBに低減された。
・試料5(CaO/Fe2 O3 =0.010):
Bi1.144Na0.001Ca0.035Tb1.822Fe4.635Pt0.105Al0.258O12
この結晶を3mm角に切断し、研磨により基板を削除して、420μmの厚みで両面鏡面仕上げした。次に、無反射コートを施して波長1.55μmの光学特性を測定した。ファラデー回転角は45.0°、挿入損失は0.08dBであり良好な特性であった。
・試料6(CaO/Fe2 O3 =0.012):
Bi1.123Na0.001Ca0.041Tb0.502Gd0.708Yb0.602Fe4.892Pt0.131O12
この結晶を3mm角に切断し、研磨により基板を削除して、370μmの厚みで両面鏡面仕上げした。次に、無反射コートを施して波長1.55μmで光学特性を測定した。ファラデー回転角は45.0°、挿入損失は0.04dBであり良好な特性であった。
p:LPE法による育成のみで45°損失が小さい組成
q:LPE法による育成後、還元処理により45°損失が小さくなる組成
r:LPE法による育成後は無論、還元処理を施しても45°損失が小さくならない組成
を示している。
また、分類pとqの下限値及び上限値も表8中にまとめてある。分類p及びqの結晶は、本発明で規定する各量の範囲内に収まっている。
Claims (7)
- 液相エピタキシャル成長法により育成される磁性ガーネット単結晶であって、
一般式がBix Nay Caz M13-x-y-z Fe5-v-w Ptv M2w O12で表され、
M1は、Y,La,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luから選択される1種類以上の元素、M2は、Ga,Al,Inから選択される1種類以上の元素であり、
0.8<x≦1.5、0<y<0.02、0.01<z<0.09、0.04<v<0.19、0≦w<1.5で、且つz/y≧4、z/v≧0.3
であることを特徴とする磁性ガーネット単結晶。 - 液相エピタキシャル成長法により育成される磁性ガーネット単結晶であって、
一般式がBix Nay Caz M13-x-y-z Fe5-v-w Ptv M2w O12で表され、
M1は、Y,La,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luから選択される1種類以上の元素、M2は、Ga,Al,Inから選択される1種類以上の元素であり、
0.8<x≦1.5、0<y<0.02、0.01<z<0.09、0.04<v<0.19、0≦w<1.5で、且つ4≦z/y≦10、0.35<z/v<0.45
であることを特徴とする磁性ガーネット単結晶。 - M1がY,Gd,Tb,Ybから選択される1種類以上の元素、M2がGa,Alから選択される1種類以上の元素である請求項1又は2記載の磁性ガーネット単結晶。
- 膜厚が200μm以上であって、45°ファラデー回転を生じる膜厚で換算したときの挿入損失が0.1dB以下である請求項1乃至3のいずれかに記載の磁性ガーネット単結晶。
- z/y>10である請求項1又は3記載の磁性ガーネット単結晶を、不活性ガスに体積濃度2%以上4%以下の水素を含むガス中で、250℃以上550℃以下、2時間以上5時間以下、加熱処理することを特徴とする磁性ガーネット単結晶の製造方法。
- 請求項1乃至4のいずれかに記載の磁性ガーネット単結晶を液相エピタキシャル成長法により育成する方法であって、メルト原料を溶解する坩堝は白金製であり、メルト原料中のフラックス成分に酸化ビスマスと炭酸ナトリウムを用いたことを特徴とする磁性ガーネット単結晶の製造方法。
- メルト原料に、Bi2 O3 ,Na2 CO3 ,CaO,M12 O3 ,Fe2 O3 ,M22 O3 を用い、各メルト原料の構成比率は、Na2 CO3 の重量濃度が1%以上4%未満、M12 O3 とFe2 O3 とM22 O3 の合計量の全メルト原料に対するモル濃度比が0.12以上0.17未満、且つFe2 O3 とM22 O3 の合計量が、M12 O3 に対してモル濃度比で15より大きく25より小さい請求項6記載の磁性ガーネット単結晶の製造方法。
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