JP5292543B2 - Bi置換希土類鉄ガーネット単結晶とその製造方法及び光デバイス - Google Patents
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あるMn又は第2族元素の少なくとも1つの元素を添加すると共に、無鉛化されたガーネット単結晶に取り込まれる、Mn又は第2族元素(Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra)の少なくとも1つの元素の濃度と、Pt濃度との差分に対する、ガーネット単結晶のIL値との関係に基づき、ILの低減、量産性の確保、並びに品質向上を図ることを基本概念とするものである。
更に、Mn又は第2族元素の少なくとも1つの元素が添加されると共に、Mn又は第2族元素の少なくとも1つの元素をMで表し、
前記Bi置換希土類鉄ガーネット単結晶中の、M濃度(atppm)を[M]、Pt濃度(atppm)を[Pt]と表し、[M]と[Pt]との関係式Δを
と表したときに、Δが-0.31atppm以上2.08atppm以下に設定されることを特徴とするBi置換希土類鉄ガーネット単結晶である。
前記Δが-0.16atppm以上1.04atppm以下に設定されることを特徴とする請求項1に記載のBi置換希土類鉄ガーネット単結晶である。
厚さが232μm以上258μm以下であって、
波長1.31μmにおいてファラデー回転係数(deg/cm)が1740以上1940以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のBi置換希土類鉄ガーネット単結晶である。
厚さが350μm以上416μm以下であって、
波長1.55μmにおいてファラデー回転係数(deg/cm)が1084以上1284以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のBi置換希土類鉄ガーネット単結晶である。
厚さが369μm以上443μm以下であって、
波長1.59μmにおいてファラデー回転係数(deg/cm)が1017以上1217以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のBi置換希土類鉄ガーネット単結晶である。
Pt製の坩堝に、少なくともBi2O3とFe2O3、及びMO又はMO2又はM2O3(但し、MはMn又は第2族元素の少なくとも1つ)の何れかの混合物を含み、且つ、鉛化合物を含まないフラックスを入れ、
Bi置換希土類鉄ガーネット単結晶中の、M濃度(atppm)を[M]、Pt濃度(atppm)を[Pt]と表し、[M]と[Pt]との関係式Δを
と表したときに、Δが-0.31atppm以上2.08atppm以下に設定される前記Bi置換希土類鉄ガーネット単結晶を非磁性ガーネット結晶基板上に育成する製造方法である。
前記Δが-0.16atppm以上1.04atppm以下に設定されるBi置換希土類鉄ガーネット単結晶を製造することを特徴とする請求項6に記載の製造方法である。
前記Bi置換希土類鉄ガーネット単結晶を酸化抑制ガス雰囲気中で育成することを特徴とする請求項6又は7に記載の製造方法である。
Bi置換希土類鉄ガーネット単結晶を232μm以上258μm以下の厚さに育成して、
波長1.31μmにおいてファラデー回転係数(deg/cm)が1740以上1940以下のBi置換希土類鉄ガーネット単結晶を製造することを特徴とする請求項6乃至8の何れかに記載の製造方法である。
Bi置換希土類鉄ガーネット単結晶を350μm以上416μm以下の厚さに育成して、
波長1.55μmにおいてファラデー回転係数(deg/cm)が1084以上1284以下のBi置換希土類鉄ガーネット単結晶を製造することを特徴とする請求項6乃至8の何れかに記載の製造方法である。
Bi置換希土類鉄ガーネット単結晶を369μm以上443μm以下の厚さに育成して、
波長1.59μmにおいてファラデー回転係数(deg/cm)が1017以上1217以下のBi置換希土類鉄ガーネット単結晶を製造することを特徴とする請求項6乃至8の何れかに記載の製造方法である。
前記請求項1乃至5の何れかに記載のBi置換希土類鉄ガーネット単結晶を備えた、光アイソレータ、光サーキュレータ、光アッテネータ、ファラデーミラー、磁界センサ、磁気光学スイッチである。
以下、本発明に係るガーネット単結晶の実施例及び比較例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。表1に、本発明に係るガーネット単結晶の一例であるGd系ガーネット単結晶の各組成式と、偏光面45度のファラデー回転角を有する結晶厚さ(μm)、ファラデー回転係数(deg/cm)、Mn濃度(atppm)、Pt濃度(atppm)、Δ値(atppm)、及び中心波長1.31μmにおけるIL値(dB)をそれぞれ示す。表1において上から順に、各々実施例1〜4とした。作製したガーネット単結晶の組成分析と、Mn濃度及びPt濃度の分析は、ICP分析法で行った。
ガーネット単結晶中のMn濃度及びPt濃度を変更した以外は、実施例と同様の条件で比較例1−2のガーネット単結晶を作製した。そして、作製したガーネット単結晶を前記実施例1−4と同様に評価した。
Claims (12)
- 前記Δが-0.16atppm以上1.04atppm以下に設定されることを特徴とする請求項1に記載のBi置換希土類鉄ガーネット単結晶。
- 厚さが232μm以上258μm以下であって、
波長1.31μmにおいてファラデー回転係数(deg/cm)が1740以上1940以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のBi置換希土類鉄ガーネット単結晶。 - 厚さが350μm以上416μm以下であって、
波長1.55μmにおいてファラデー回転係数(deg/cm)が1084以上1284以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のBi置換希土類鉄ガーネット単結晶。 - 厚さが369μm以上443μm以下であって、
波長1.59μmにおいてファラデー回転係数(deg/cm)が1017以上1217以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のBi置換希土類鉄ガーネット単結晶。 - 前記Δが-0.16atppm以上1.04atppm以下に設定されるBi置換希土類鉄ガーネット単結晶を製造することを特徴とする請求項6に記載の製造方法。
- 前記Bi置換希土類鉄ガーネット単結晶を酸化抑制ガス雰囲気中で育成することを特徴とする請求項6又は7に記載の製造方法。
- Bi置換希土類鉄ガーネット単結晶を232μm以上258μm以下の厚さに育成して、
波長1.31μmにおいてファラデー回転係数(deg/cm)が1740以上1940以下のBi置換希土類鉄ガーネット単結晶を製造することを特徴とする請求項6乃至8の何れかに記載の製造方法。 - Bi置換希土類鉄ガーネット単結晶を350μm以上416μm以下の厚さに育成して、
波長1.55μmにおいてファラデー回転係数(deg/cm)が1084以上1284以下のBi置換希土類鉄ガーネット単結晶を製造することを特徴とする請求項6乃至8の何れかに記載の製造方法。 - Bi置換希土類鉄ガーネット単結晶を369μm以上443μm以下の厚さに育成して、
波長1.59μmにおいてファラデー回転係数(deg/cm)が1017以上1217以下のBi置換希土類鉄ガーネット単結晶を製造することを特徴とする請求項6乃至8の何れかに記載の製造方法。 - 請求項1乃至5の何れかに記載のBi置換希土類鉄ガーネット単結晶を備えた、光アイソレータ、光サーキュレータ、光アッテネータ、ファラデーミラー、磁界センサ、磁気光学スイッチ。
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