JP5462105B2 - Garnet-type single crystal for Faraday rotator and optical isolator using the same - Google Patents
Garnet-type single crystal for Faraday rotator and optical isolator using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP5462105B2 JP5462105B2 JP2010175851A JP2010175851A JP5462105B2 JP 5462105 B2 JP5462105 B2 JP 5462105B2 JP 2010175851 A JP2010175851 A JP 2010175851A JP 2010175851 A JP2010175851 A JP 2010175851A JP 5462105 B2 JP5462105 B2 JP 5462105B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- single crystal
- faraday rotator
- garnet
- crystal
- 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.)
- Active
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims description 130
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 20
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 114
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 19
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 17
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 10
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 8
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 7
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 5
- 238000004467 single crystal X-ray diffraction Methods 0.000 description 5
- 238000012916 structural analysis Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- 229910005191 Ga 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FNCIDSNKNZQJTJ-UHFFFAOYSA-N alumane;terbium Chemical compound [AlH3].[Tb] FNCIDSNKNZQJTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N digallium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Ga+3] AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PSHMSSXLYVAENJ-UHFFFAOYSA-N dilithium;[oxido(oxoboranyloxy)boranyl]oxy-oxoboranyloxyborinate Chemical compound [Li+].[Li+].O=BOB([O-])OB([O-])OB=O PSHMSSXLYVAENJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001195 gallium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 may be M Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000009725 powder blending Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Description
本発明は、ファラデー回転子用ガーネット型単結晶及びそれを用いた光アイソレータに関する。 The present invention relates to a garnet-type single crystal for a Faraday rotator and an optical isolator using the same.
光アイソレータは、磁界の印加により入射光の偏光面を回転させるファラデー回転子を有しており、近年では、光通信だけでなくレーザ加工機にも使用されるようになってきている。 The optical isolator has a Faraday rotator that rotates the polarization plane of incident light by applying a magnetic field, and has recently been used not only for optical communication but also for laser processing machines.
このような光アイソレータに使用されるファラデー回転子として、従来より、テルビウム・ガリウム・ガーネット型単結晶(TGG:Tb3Ga5O12)、テルビウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶(TAG:Tb3Al5O12)、テルビウム・スカンジウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶(TSAG:Tb3Sc2Al3O12)などが知られている(下記非特許文献1及び2、並びに特許文献1)。
Conventionally, as a Faraday rotator used in such an optical isolator, a terbium gallium garnet single crystal (TGG: Tb 3 Ga 5 O 12 ), a terbium aluminum garnet single crystal (TAG: Tb 3 Al). 5 O 12 ), terbium / scandium / aluminum / garnet type single crystal (TSAG: Tb 3 Sc 2 Al 3 O 12 ) and the like are known (Non-patent
しかし、TGGは、単結晶の育成中における原料成分の酸化ガリウムの蒸発が激しいなどの理由から単結晶の大型化が難しく、歩留まりが悪い。そしてこのことが、コストが下がりにくい要因となっている。またTGGはベルデ定数が小さいため、大きなファラデー回転角を示すファラデー回転子を得るには、大きな結晶を用いてファラデー回転子を製造する必要があり、ファラデー回転子の小型化が困難であった。 However, with TGG, it is difficult to increase the size of a single crystal because of the rapid evaporation of gallium oxide as a raw material component during the growth of the single crystal, and the yield is poor. This is a factor that makes it difficult to reduce costs. Moreover, since TGG has a small Verde constant, it is necessary to manufacture a Faraday rotator using a large crystal in order to obtain a Faraday rotator exhibiting a large Faraday rotation angle, and it has been difficult to reduce the size of the Faraday rotator.
またTAGは、TGGよりも大きいベルデ定数を有するものの、TGGに比べると大型の単結晶を育成することが困難であり、未だ実用化に至っていない。 Moreover, although TAG has a larger Verde constant than TGG, it is difficult to grow a large single crystal as compared with TGG, and it has not yet been put into practical use.
さらにTSAGは、TGGより大きなベルデ定数を有し、TAGに比べて大型の単結晶を育成できるものの、TGGに比べるとクラックが発生しやすく、単結晶の大型化が困難であった。 Furthermore, although TSAG has a larger Verde constant than TGG and can grow a large single crystal compared to TAG, cracks are more likely to occur than TGG, making it difficult to increase the size of the single crystal.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、大きなベルデ定数を有し、クラックの発生を十分に抑制でき且つ大型化が可能なファラデー回転子用ガーネット型単結晶及びそれを用いた光アイソレータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, has a large Verde constant, can sufficiently suppress generation of cracks, and can be increased in size, and a garnet-type single crystal for a Faraday rotator and light using the same An object is to provide an isolator.
本発明者らは上記課題を解決するため、上記特許文献1に記載された下記一般式:
(Tb3−xScx)Sc2Al3O12
で表される単結晶に着目して鋭意研究を重ねた結果、6配位のScの一部を4価のイオン及び2価のイオンで置換することで、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have the following general formula described in
(Tb 3-x Sc x) Sc 2 Al 3 O 12
As a result of diligent research focusing on the single crystal represented by the formula, it was found that the above problem can be solved by substituting a part of hexacoordinated Sc with a tetravalent ion and a divalent ion. The present invention has been completed.
即ち本発明は、下記一般式(1)で表されることを特徴とするファラデー回転子用ガーネット型単結晶である。
(Tb3−zLz)(Sc2−x−yMxNy)Al3O12−w (1)
(式中、Mは4価イオン、Nは2価イオンを表し、Lは、M,N及びScからなる群より選ばれる少なくとも1種を表し、x,y,z及びwは下記式を満たす。
0<x<0.3
0<y<0.3
0<x+y<0.6
0≦z<0.3
0≦w<0.5)
That is, the present invention is a garnet-type single crystal for a Faraday rotator represented by the following general formula (1).
(Tb 3-z L z) (Sc 2-x-y M x N y) Al 3 O 12-w (1)
(Wherein M represents a tetravalent ion, N represents a divalent ion, L represents at least one selected from the group consisting of M, N and Sc, and x, y, z and w satisfy the following formula: .
0 <x <0.3
0 <y <0.3
0 <x + y <0.6
0 ≦ z <0.3
0 ≦ w <0.5)
本発明のガーネット型単結晶は、大きなベルデ定数を有する。このため、この単結晶を用いて得られるファラデー回転子は、大きなファラデー回転角を示しつつも小型化が可能となる。また本発明のガーネット型単結晶によれば、クラックの発生を十分に抑制でき且つ大型化が可能となる。このため、本発明の単結晶からファラデー回転子を切り出す場合、大量のファラデー回転子を得ることができる。 The garnet-type single crystal of the present invention has a large Verde constant. For this reason, the Faraday rotator obtained by using this single crystal can be miniaturized while exhibiting a large Faraday rotation angle. Moreover, according to the garnet-type single crystal of the present invention, the generation of cracks can be sufficiently suppressed and the size can be increased. For this reason, when a Faraday rotator is cut out from the single crystal of the present invention, a large amount of Faraday rotator can be obtained.
上記の効果が得られる理由について、本発明者らは以下のように推測している。即ち、本発明の単結晶が、大きなベルデ定数を有する理由は、本発明の単結晶が、大きなベルデ定数を有するTSAGの基本構造を有しているためではないかと本発明者らは推測している。また、クラックの発生が十分に抑制された大型の単結晶を実現することが可能な理由は、TSAGにおいて6配位のScの一部が4価のイオン及び2価のイオンで置換されることでガーネット構造が極めて安定化されるためではないかと本発明者らは推測している。 Regarding the reason why the above effect can be obtained, the present inventors presume as follows. That is, the present inventors speculate that the reason why the single crystal of the present invention has a large Verde constant is because the single crystal of the present invention has a basic structure of TSAG having a large Verde constant. Yes. In addition, the reason why it is possible to realize a large single crystal in which generation of cracks is sufficiently suppressed is that a part of hexacoordinated Sc in TSAG is replaced with tetravalent ions and divalent ions. The present inventors speculate that the garnet structure is extremely stabilized.
上記一般式(1)において、x、y、z及びwが下記式:
x=y
0≦z<0.2
0≦w<0.3
0<x<0.1
を満たすことが好ましい。この場合、x、y、z及びwが上記式を満たさない場合に比べて、電気的中性条件が満たされやすくなり、結晶の安定性がより向上する。
In the general formula (1), x, y, z and w are the following formulas:
x = y
0 ≦ z <0.2
0 ≦ w <0.3
0 <x <0.1
It is preferable to satisfy. In this case, compared with the case where x, y, z, and w do not satisfy the above formula, the electrical neutral condition is easily satisfied, and the stability of the crystal is further improved.
また本発明は、ファラデー回転子を有する光アイソレータであって、前記ファラデー回転子が、上記ファラデー回転子用ガーネット型単結晶で構成されている光アイソレータである。 Moreover, this invention is an optical isolator which has a Faraday rotator, Comprising: The said Faraday rotator is an optical isolator comprised by the said garnet-type single crystal for Faraday rotators.
この光アイソレータにおいては、ファラデー回転子が上記ガーネット型単結晶で構成され、このガーネット型単結晶は大きなベルデ定数を有する。このため、ファラデー回転子は、大きなファラデー回転角を示しつつも小型化が可能となる。このため、本発明の光アイソレータによれば、小型化を実現することが可能となる。また本発明の光アイソレータにおいては、ファラデー回転子が上記ガーネット型単結晶で構成され、上記単結晶からはファラデー回転子を大量に得ることができるため、ファラデー回転子の低価格化が可能となる。従って、本発明の光アイソレータによれば、低価格化が可能となる。 In this optical isolator, the Faraday rotator is composed of the garnet-type single crystal, and the garnet-type single crystal has a large Verde constant. For this reason, the Faraday rotator can be reduced in size while exhibiting a large Faraday rotation angle. For this reason, according to the optical isolator of the present invention, it is possible to reduce the size. In the optical isolator of the present invention, the Faraday rotator is composed of the garnet-type single crystal, and a large amount of the Faraday rotator can be obtained from the single crystal. Therefore, the cost of the Faraday rotator can be reduced. . Therefore, according to the optical isolator of the present invention, the price can be reduced.
本発明によれば、大きなベルデ定数を有し、クラックの発生を十分に抑制でき且つ大型化が可能なファラデー回転子用ガーネット型単結晶及びそれを用いた光アイソレータが提供される。 According to the present invention, there is provided a garnet-type single crystal for a Faraday rotator that has a large Verde constant, can sufficiently suppress generation of cracks, and can be increased in size, and an optical isolator using the same.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の光アイソレータの一実施形態を示す図である。図1に示すように、光アイソレータ10は、偏光子1と、検光子2と、偏光子1と検光子2との間に配置されるファラデー回転子3とを備えている。ここで、偏光子1及び検光子2は、それらの透過軸同士が互いに非平行となるように、例えば45°の角度をなすように配置されている。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an optical isolator according to the present invention. As shown in FIG. 1, the
ファラデー回転子3には、例えば偏光子1から検光子2に向かう方向、即ち光Lの入射方向に沿って磁界Bが印加されるようになっており、ファラデー回転子3は、磁界Bの印加により、偏光子1を通過した光Lについて、その偏光面を回転させて、検光子2の透過軸を通過させるようになっている。
For example, a magnetic field B is applied to the Faraday
ここで、ファラデー回転子3について詳細に説明する。
Here, the Faraday
ファラデー回転子3は、下記一般式(1)で表されるファラデー回転子用ガーネット型単結晶で構成されている。
(Tb3−zLz)(Sc2−x−yMxNy)Al3O12−w (1)
(式中、Mは4価イオン、Nは2価イオンを表し、Lは、M,N及びScからなる群より選ばれる少なくとも1種を表し、x,y,z及びwは下記式を満たす。
0<x<0.3
0<y<0.3
0<x+y<0.6
0≦z<0.3
0≦w<0.5)
The Faraday
(Tb 3-z L z) (Sc 2-x-y M x N y) Al 3 O 12-w (1)
(Wherein M represents a tetravalent ion, N represents a divalent ion, L represents at least one selected from the group consisting of M, N and Sc, and x, y, z and w satisfy the following formula: .
0 <x <0.3
0 <y <0.3
0 <x + y <0.6
0 ≦ z <0.3
0 ≦ w <0.5)
ここで、上記一般式(1)で表される単結晶は、テルビウム・スカンジウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶を表している。上記一般式(1)で表される単結晶は、Tb3Sc2Al3O12を基準とした場合、(Sc2−x−yMxNy)の部分によりScの一部が4価のイオンMおよび2価のイオンNで置換されることを示しており、(Tb3−zLz)の部分によりTbの一部が、M、N及びScからなる群より選ばれる少なくとも1種で置換され得ることを示している。 Here, the single crystal represented by the general formula (1) represents a terbium / scandium / aluminum / garnet type single crystal. When the single crystal represented by the general formula (1) is based on Tb 3 Sc 2 Al 3 O 12 , a part of Sc is tetravalent due to a part of (Sc 2−xy M x N y ). of shows to be replaced by ion M and divalent ions N, (Tb 3-z L z) a portion of Tb by portions of the at least one selected from the group consisting of M, N and Sc It can be substituted with.
Mは4価のイオンであれば特に制限なく使用可能であるが、Mとしては、例えばSi、Ge、Sn、Ti、Zr又はHfが用いられる。これらは単独で用いても又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、Mとしては、4価のイオンの中でも安定で且つ安価であることから、Siが最も好ましい。 M can be used without any particular limitation as long as it is a tetravalent ion. As M, for example, Si, Ge, Sn, Ti, Zr, or Hf is used. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, as M, Si is most preferable because it is stable and inexpensive among tetravalent ions.
Nは2価のイオンであれば特に制限なく使用可能であるが、Nとしては、例えばCa、Mg、Be、Sr、Ba、Zn又はNiが用いられる。これらは単独で用いても又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、Nとしては、2価のイオンの中でも安定で且つ安価であることから、Caが最も好ましい。 N can be used without particular limitation as long as it is a divalent ion. For example, Ca, Mg, Be, Sr, Ba, Zn, or Ni is used as N. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, as N, Ca is most preferable because it is stable and inexpensive among divalent ions.
Lは、M、N及びScからなる群より選ばれる少なくとも1種であればよく、M、N又はSc単独であってもよいし、M、N及びScのうちから選択した2種以上であってもよい。 L may be at least one selected from the group consisting of M, N, and Sc, may be M, N, or Sc alone, or may be two or more selected from M, N, and Sc. May be.
上記一般式(1)で表されるガーネット型単結晶は大きなベルデ定数を有する。このため、ファラデー回転子3は、大きなファラデー回転角を示しつつも小型化が可能となる。従って、光アイソレータ10の小型化を実現することが可能となる。また上記一般式(1)で表されるガーネット型単結晶は、クラックの発生を十分に抑制でき且つ大型化が可能となる。このため、上記単結晶からファラデー回転子3を切り出す場合、大量のファラデー回転子を得ることができる。このため、ファラデー回転子3の低価格化が可能となり、ひいては光アイソレータ10の低価格化も可能となる。
The garnet-type single crystal represented by the general formula (1) has a large Verde constant. For this reason, the
上記一般式(1)において、xは、式0<x<0.3を満たす。xがこの式を満たさないと、クラックの発生を十分に抑制することができなくなる。xは、4価のイオンが6配位位置に、より安定に存在し、クラックの発生をより十分に抑制できることから、0.01以上であることが好ましい。 In the general formula (1), x satisfies the formula 0 <x <0.3. If x does not satisfy this equation, the generation of cracks cannot be sufficiently suppressed. x is preferably 0.01 or more because tetravalent ions are more stably present at the 6-coordination position and the generation of cracks can be more sufficiently suppressed.
上記一般式(1)において、yは、式0<y<0.3を満たす。yがこの式を満たさないと、クラックの発生を十分に抑制することができなくなる。yは、2価のイオンが6配位位置に、より安定に存在し、クラックの発生をより十分に抑制できることから、0.01以上であることが好ましい。 In the general formula (1), y satisfies the formula 0 <y <0.3. If y does not satisfy this equation, the occurrence of cracks cannot be sufficiently suppressed. y is preferably 0.01 or more, since divalent ions are more stably present at the 6-coordinate position and the generation of cracks can be more sufficiently suppressed.
上記一般式(1)において、x及びyは、式0<x+y<0.6を満たす。x+yがこの式を満たさないと、クラックの発生を十分に抑制できなくなる。(x+y)は、M及びNの各イオンが6配位位置に、より安定に存在し、クラックの発生をより十分に抑制できることから、0.02〜0.4であることが好ましい。 In the general formula (1), x and y satisfy the formula 0 <x + y <0.6. If x + y does not satisfy this equation, the generation of cracks cannot be sufficiently suppressed. (X + y) is preferably 0.02 to 0.4 because each ion of M and N exists more stably at the 6-coordinate position and can more sufficiently suppress the occurrence of cracks.
上記一般式(1)において、zは、式0≦z<0.3を満たす。zがこの式を満たさないと、ガーネット型単結晶が大きなベルデ定数を有さず、クラックの発生が十分に抑制された大型の単結晶を得ることもできなくなる。zは、クラックの発生をより十分に抑制する観点からは、0〜0.2であることが好ましく、特に、zが0であることが好ましい。 In the general formula (1), z satisfies the formula 0 ≦ z <0.3. If z does not satisfy this formula, the garnet-type single crystal does not have a large Verde constant, and it is impossible to obtain a large single crystal in which the occurrence of cracks is sufficiently suppressed. z is preferably 0 to 0.2 from the viewpoint of sufficiently suppressing the occurrence of cracks, and in particular, z is preferably 0.
上記一般式(1)において、wは、式0≦w<0.5を満たす。wがこの式を満たさないと、酸素欠陥が過剰となり、ガーネット型単結晶が大きなベルデ定数を有さず、クラックの発生が十分に抑制された大型の単結晶を得ることもできなくなる。wは、0であることが、単結晶内の酸素欠陥が無いという理由から好ましい。尚、wが0でない場合、酸素原子数が、ガーネット型結晶における酸素原子数である12より小さくなるが、これは単結晶における欠陥に起因するものである。 In the general formula (1), w satisfies the formula 0 ≦ w <0.5. If w does not satisfy this equation, oxygen defects become excessive, the garnet-type single crystal does not have a large Verde constant, and a large single crystal in which the occurrence of cracks is sufficiently suppressed cannot be obtained. It is preferable that w is 0 because there is no oxygen defect in the single crystal. When w is not 0, the number of oxygen atoms is smaller than 12, which is the number of oxygen atoms in the garnet-type crystal, but this is due to a defect in the single crystal.
上記一般式(1)においては、x、y、z及びwが下記式:
x=y
0≦z<0.2
0≦w<0.3
0<x<0.1
を同時に満たすことが好ましい。この場合、x、y、z及びwが上記式を満たさない場合に比べて、結晶がより安定化し、より大型の結晶育成が可能となるという利点がある。
In the general formula (1), x, y, z and w are represented by the following formula:
x = y
0 ≦ z <0.2
0 ≦ w <0.3
0 <x <0.1
Are preferably satisfied simultaneously. In this case, there is an advantage that the crystal is more stabilized and a larger crystal can be grown as compared with the case where x, y, z, and w do not satisfy the above formula.
次に、上記ファラデー回転子3の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
まずファラデー回転子3を構成するガーネット型単結晶を育成する結晶育成装置について図2を参照しながら説明する。図2は、本発明に係るファラデー回転子用ガーネット型単結晶を、結晶育成装置を用いて育成する工程を示す工程図である。図2に示すように、結晶育成装置20は、イリジウム製ルツボ21と、ルツボ21を収容するセラミック製の筒状容器22と、筒状容器22の周囲に巻回される高周波コイル23とを主として備えている。高周波コイル23は、ルツボ21に誘導電流を生じさせ、ルツボ21を加熱するためのものである。
First, a crystal growth apparatus for growing a garnet-type single crystal constituting the
次に、上記結晶育成装置20を用いた上記単結晶の育成方法について説明する。
Next, a method for growing the single crystal using the
まずTb4O7粉末、Sc2O3粉末、Al2O3粉末、MO2粉末及びNO粉末を用意する。 First, Tb 4 O 7 powder, Sc 2 O 3 powder, Al 2 O 3 powder, MO 2 powder and NO powder are prepared.
そして、育成すべき単結晶の組成、即ち、上記一般式(1)におけるx、y、z及びwが決定されたならば、その組成に基づいて、Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Al2O3粉末、MO2粉末及びNO粉末の配合率を決定する。このとき、Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Al2O3粉末、MO2粉末及びNO粉末は、次の通りにする。 Then, the composition of which should be encouraged single crystal, i.e., if x in the general formula (1), y, z and w are determined, on the basis of its composition, Tb 4 O 7 powder, Sc 2 O 3 powder The blending ratio of Al 2 O 3 powder, MO 2 powder and NO powder is determined. At this time, Tb 4 O 7 powder, Sc 2 O 3 powder, Al 2 O 3 powder, MO 2 powder and NO powder are as follows.
即ち、Tb4O7粉末の配合率は通常、Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Al2O3粉末、MO2粉末及びNO粉末の合計モル数を基準として、20〜24モル%とする。 That, Tb 4 O 7 blending ratio of the powder is usually, Tb 4 O 7 powder, Sc 2 O 3 powder, Al 2 O 3 powder, based on the total moles of MO 2 powder and NO powder, 20 to 24 mol% And
Sc2O3粉末の配合率は通常、Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Al2O3粉末、MO2粉末及びNO粉末の合計モル数を基準として、22〜31モル%とする。 The mixing ratio of Sc 2 O 3 powder is usually 22 to 31 mol% based on the total number of moles of Tb 4 O 7 powder, Sc 2 O 3 powder, Al 2 O 3 powder, MO 2 powder and NO powder. .
Al2O3粉末の配合率は通常、Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Al2O3粉末、MO2粉末及びNO粉末の合計モルを基準として、40〜46モル%とする。 The mixing ratio of the Al 2 O 3 powder is usually 40 to 46 mol% based on the total mole of the Tb 4 O 7 powder, Sc 2 O 3 powder, Al 2 O 3 powder, MO 2 powder and NO powder.
MO2粉末の配合率は通常、Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Al2O3粉末、MO2粉末及びNO粉末の合計モルを基準として、0モル%より大きく5モル%以下とする。 The mixing ratio of the MO 2 powder is usually greater than 0 mol% and not more than 5 mol%, based on the total mol of Tb 4 O 7 powder, Sc 2 O 3 powder, Al 2 O 3 powder, MO 2 powder and NO powder. To do.
NO粉末の配合率は通常、Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Al2O3粉末、MO2粉末及びNO粉末の合計モルを基準として、0モル%より大きく5モル%以下とする。 The mixing ratio of the NO powder is usually greater than 0 mol% and not more than 5 mol% based on the total mol of Tb 4 O 7 powder, Sc 2 O 3 powder, Al 2 O 3 powder, MO 2 powder and NO powder. .
そして、上記のようにして決定された配合率で上記Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Al2O3粉末、MO2粉末及びNO粉末を乾式混合して混合粉末を得る。 Then, obtain the Tb 4 O 7 powder blending ratio determined as described above, Sc 2 O 3 powder, Al 2 O 3 powder, the mixed powder was dry-mixed to MO 2 powder and NO powder.
次に、上記混合粉末をルツボ21に詰める。
Next, the mixed powder is packed in the
続いて、高周波コイル23に電流を印加する。すると、ルツボ21が加熱され、ルツボ21内で混合粉末が溶融され、融液24が得られる。続いて、棒状の種結晶25を用意し、その種結晶25の先端を融液24に漬けた後、種結晶25を所定の回転数で回転させながら、所定の引上げ速度で引き上げる。
Subsequently, a current is applied to the
このとき、種結晶25としては、例えばイットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)などのガーネット型単結晶を用いることができる。
At this time, as the
種結晶25の回転数は、好ましくは3〜50rpmとし、より好ましくは3〜10rpmとする。
The rotation speed of the
種結晶25の引き上げ速度は、好ましくは0.1〜3mm/hとし、より好ましくは0.2〜1mm/hとする。
The pulling rate of the
種結晶25の引上げは、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましく、不活性ガスとしては、通常は窒素が用いられる。また種結晶25の引上げは通常は、大気圧下で行う。
The pulling of the
こうして種結晶25を引き上げると、種結晶25の先端に、上記一般式(1)で表されるバルク状の単結晶26を得ることができる。このとき、単結晶26が上記一般式(1)で表される組成を有するように育成されることで、単結晶26を育成する過程でのクラックの発生が十分に抑制され、クラックの発生が十分に抑制された大型の単結晶26を得ることが可能となる。
When the
そして、このバルク状の単結晶26から、ファラデー回転子3が切り出される。このとき、大きな単結晶26が得られるため、大量のファラデー回転子3を得ることができる。しかも、単結晶26は、上記一般式(1)で表される組成を有することで、切り出し時におけるクラックの発生をも十分に抑制することが可能となる。このため、単結晶26から、ファラデー回転子3を安定して得ることもできる。
Then, the
以下、本発明の内容を、実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the content of the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
(実施例1)
まずTb4O7粉末(純度99.99%)、Sc2O3粉末(純度99.99%)、Al2O3粉末(純度99.99%)、SiO2粉末(純度99.99%)、CaO粉末(純度99.99%)を用意し、これらの粉末を乾式混合し、混合粉末を得た。このとき、Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Al2O3粉末、SiO2粉末及びCaO粉末の合計モル数を基準として、Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Al2O3粉末、SiO2粉末及びCaO粉末の各配合率は、22.9モル%、29.8モル%、45.8モル%、0.76モル%及び0.76モル%とした。
Example 1
First, Tb 4 O 7 powder (purity 99.99%), Sc 2 O 3 powder (purity 99.99%), Al 2 O 3 powder (purity 99.99%), SiO 2 powder (purity 99.99%) , CaO powder (purity 99.99%) was prepared, and these powders were dry-mixed to obtain a mixed powder. At this time, based on the total number of moles of Tb 4 O 7 powder, Sc 2 O 3 powder, Al 2 O 3 powder, SiO 2 powder and CaO powder, Tb 4 O 7 powder, Sc 2 O 3 powder, Al 2 O The blending ratios of 3 powder, SiO 2 powder and CaO powder were 22.9 mol%, 29.8 mol%, 45.8 mol%, 0.76 mol% and 0.76 mol%.
続いて、上記混合粉末を、直径50mm、深さ50mmの筒状のルツボ21に詰めた。
Subsequently, the mixed powder was packed in a
次に、高周波コイル23に電流を印加してルツボ21を加熱して混合粉末を溶融させ、融液24を得た。続いて、YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)からなる3×3×70mmの角棒状の種結晶25を用意し、その種結晶25の先端を融液24に漬けた後、種結晶25を、10rpmの回転数で回転させながら、1mm/hrの引上げ速度で引き上げた。このとき、筒状容器22内に2L/minの流量で窒素を流し込み、大気圧下、窒素雰囲気で種結晶25の引上げを行った。こうして直径約2.5cm、長さ約5cmの透明な単結晶を得た。
Next, a current was applied to the high-
こうして得られた単結晶についてX線回折を行ったところ、Tb3Sc2Al3O12のピークが確認された。また、得られた単結晶について、単結晶X線回折による構造解析を行った結果、Tbの一部がScで置換され、Scの一部がSi及びCaで置換され、酸素原子の一部が欠損していることが確認された。 When the X-ray diffraction was performed on the single crystal thus obtained, a peak of Tb 3 Sc 2 Al 3 O 12 was confirmed. Further, as a result of structural analysis by single crystal X-ray diffraction on the obtained single crystal, a part of Tb is substituted with Sc, a part of Sc is substituted with Si and Ca, and a part of oxygen atoms is substituted. It was confirmed to be missing.
さらに、上記単結晶については、ICP(誘導結合プラズマ)による化学分析を行い、単結晶の組成(Tb、Sc、Al、Si、Ca及びOの原子数比)を確認した。ICPによる化学分析は、具体的には以下のようにして行った。即ちまず単結晶の直胴部下端から50mgを切り出して切出片を得た。次に、白金ルツボに切出片を入れ、続いて、4ホウ酸リチウム250mgを加えた。続いて、この白金ルツボを高温加熱炉に収容して1030℃で2時間加熱し、切出片を融解させた。その後、白金ルツボを放冷した後、50mlのビーカーに切出片を入れ、さらにHCl20mlを加えた。次いで、ビーカーをホットプレート上に配置して緩やかに加熱し、切出片からHCl中に各元素成分(Tb、Sc、Al、Si及びCa)を溶解させた。このとき、ビーカー内に得られた溶液を50mlにメスアップし、この溶液について、ICPによる化学分析を行った。この結果、(Tb2.98Sc0.02)(Sc1.96Si0.02Ca0.02)Al3O11.9の組成を有する単結晶が得られていることが確認された。 Furthermore, about the said single crystal, the chemical analysis by ICP (inductively coupled plasma) was performed, and the composition (atomic ratio of Tb, Sc, Al, Si, Ca, and O) of the single crystal was confirmed. Specifically, the chemical analysis by ICP was performed as follows. That is, first, 50 mg was cut out from the lower end of the straight body of the single crystal to obtain a cut piece. Next, the cut piece was put into a platinum crucible, and then 250 mg of lithium tetraborate was added. Subsequently, the platinum crucible was accommodated in a high-temperature heating furnace and heated at 1030 ° C. for 2 hours to melt the cut piece. Thereafter, the platinum crucible was allowed to cool, and then the cut piece was placed in a 50 ml beaker, and further 20 ml of HCl was added. Next, the beaker was placed on a hot plate and heated gently to dissolve each elemental component (Tb, Sc, Al, Si and Ca) in HCl from the cut piece. At this time, the volume of the solution obtained in the beaker was made up to 50 ml, and this solution was subjected to chemical analysis by ICP. As a result, it was confirmed that a single crystal having a composition of (Tb 2.98 Sc 0.02 ) (Sc 1.96 Si 0.02 Ca 0.02 ) Al 3 O 11.9 was obtained.
(実施例2)
まずTb4O7粉末(純度99.99%)、Sc2O3粉末(純度99.99%)、Al2O3粉末(純度99.99%)、SiO2粉末(純度99.99%)、CaO粉末(純度99.99%)を用意し、これらの粉末を乾式混合し、混合粉末を得た。このとき、Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Al2O3粉末、SiO2粉末及びCaO粉末の合計モル数を基準として、Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Al2O3粉末、SiO2粉末及びCaO粉末の各配合率は、22.7モル%、28.8モル%、45.5モル%、1.5モル%および1.5モル%とした。
続いて、上記混合粉末を、直径50mm、深さ50mmの筒状のルツボ21に詰めた。
(Example 2)
First, Tb 4 O 7 powder (purity 99.99%), Sc 2 O 3 powder (purity 99.99%), Al 2 O 3 powder (purity 99.99%), SiO 2 powder (purity 99.99%) , CaO powder (purity 99.99%) was prepared, and these powders were dry-mixed to obtain a mixed powder. At this time, based on the total number of moles of Tb 4 O 7 powder, Sc 2 O 3 powder, Al 2 O 3 powder, SiO 2 powder and CaO powder, Tb 4 O 7 powder, Sc 2 O 3 powder, Al 2 O The blending ratios of 3 powder, SiO 2 powder and CaO powder were 22.7 mol%, 28.8 mol%, 45.5 mol%, 1.5 mol% and 1.5 mol%.
Subsequently, the mixed powder was packed in a
その後は、実施例1と同様にして単結晶を育成した。こうして直径約2.5cm、長さ約5cmの透明な単結晶を得た。 Thereafter, a single crystal was grown in the same manner as in Example 1. Thus, a transparent single crystal having a diameter of about 2.5 cm and a length of about 5 cm was obtained.
こうして得られた単結晶についてX線回折を行ったところ、Tb3Sc2Al3O12のピークが確認された。また、得られた単結晶について、単結晶X線回折による構造解析を行った結果、Tbの一部がScで置換され、Scの一部がSi及びCaで置換され、酸素原子の一部が欠損していることが確認された。 When the X-ray diffraction was performed on the single crystal thus obtained, a peak of Tb 3 Sc 2 Al 3 O 12 was confirmed. Further, as a result of structural analysis by single crystal X-ray diffraction on the obtained single crystal, a part of Tb is substituted with Sc, a part of Sc is substituted with Si and Ca, and a part of oxygen atoms is substituted. It was confirmed to be missing.
さらに、単結晶については、実施例1と同様にしてICPによる化学分析を行ったところ、(Tb2.97Sc0.03)(Sc1.92Si0.04Ca0.04)Al3O11.9の組成を有する単結晶が得られていることが確認された。 Further, when the single crystal was subjected to chemical analysis by ICP in the same manner as in Example 1, (Tb 2.97 Sc 0.03 ) (Sc 1.92 Si 0.04 Ca 0.04 ) Al 3 O It was confirmed that a single crystal having a composition of 11.9 was obtained.
(実施例3)
まずTb4O7粉末(純度99.99%)、Sc2O3粉末(純度99.99%)、Al2O3粉末(純度99.99%)、SiO2粉末(純度99.99%)、CaO粉末(純度99.99%)を用意し、これらの粉末を乾式混合し、混合粉末を得た。このとき、Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Al2O3粉末、SiO2粉末及びCaO粉末の合計モル数を基準として、Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Al2O3粉末、SiO2粉末及びCaO粉末の各配合率は、22.3モル%、26.9モル%、44.8モル%、3モル%および3モル%とした。
(Example 3)
First, Tb 4 O 7 powder (purity 99.99%), Sc 2 O 3 powder (purity 99.99%), Al 2 O 3 powder (purity 99.99%), SiO 2 powder (purity 99.99%) , CaO powder (purity 99.99%) was prepared, and these powders were dry-mixed to obtain a mixed powder. At this time, based on the total number of moles of Tb 4 O 7 powder, Sc 2 O 3 powder, Al 2 O 3 powder, SiO 2 powder and CaO powder, Tb 4 O 7 powder, Sc 2 O 3 powder, Al 2 O The respective blending ratios of 3 powder, SiO 2 powder and CaO powder were 22.3 mol%, 26.9 mol%, 44.8 mol%, 3 mol% and 3 mol%.
続いて、上記混合粉末を、直径50mm、深さ50mmの筒状のルツボ21に詰めた。
Subsequently, the mixed powder was packed in a
その後は、実施例1と同様にして単結晶を育成した。こうして直径約2.5cm、長さ約5cmの透明な単結晶を得た。 Thereafter, a single crystal was grown in the same manner as in Example 1. Thus, a transparent single crystal having a diameter of about 2.5 cm and a length of about 5 cm was obtained.
こうして得られた単結晶についてX線回折を行ったところ、Tb3Sc2Al3O12のピークが確認された。また、得られた単結晶について、単結晶X線回折による構造解析を行った結果、Tbの一部がScで置換され、Scの一部がSi及びCaで置換され、酸素原子の一部が欠損していることが確認された。 When the X-ray diffraction was performed on the single crystal thus obtained, a peak of Tb 3 Sc 2 Al 3 O 12 was confirmed. Further, as a result of structural analysis by single crystal X-ray diffraction on the obtained single crystal, a part of Tb is substituted with Sc, a part of Sc is substituted with Si and Ca, and a part of oxygen atoms is substituted. It was confirmed to be missing.
さらに、単結晶については、実施例1と同様にしてICPによる化学分析を行ったところ、(Tb2.95Sc0.05)(Sc1.82Si0.09Ca0.09)Al3O11.9の組成を有する単結晶が得られていることが確認された。 Further, when the single crystal was subjected to chemical analysis by ICP in the same manner as in Example 1, (Tb 2.95 Sc 0.05 ) (Sc 1.82 Si 0.09 Ca 0.09 ) Al 3 O It was confirmed that a single crystal having a composition of 11.9 was obtained.
(比較例1)
まずTb4O7粉末(純度99.99%)、Sc2O3粉末(純度99.99%)およびAl2O3粉末(純度99.99%)を用意し、これらの粉末を乾式混合し、混合粉末を得た。このとき、Tb4O7粉末、Sc2O3粉末およびAl2O3粉末の合計モル数を基準として、Tb4O7粉末、Sc2O3粉末及びAl2O3粉末の各配合率は、20.8モル%、34モル%および45.2モル%とした。
(Comparative Example 1)
First, Tb 4 O 7 powder (purity 99.99%), Sc 2 O 3 powder (purity 99.99%) and Al 2 O 3 powder (purity 99.99%) were prepared, and these powders were dry mixed. A mixed powder was obtained. At this time, Tb 4 O 7 powder, the Sc 2 O 3 powder and Al 2 O 3 powder based on the total moles of, Tb 4 O 7 powder, Sc 2 O 3 powder and Al 2 O 3 powder each blending ratio of 20.8 mol%, 34 mol% and 45.2 mol%.
続いて、上記混合粉末を、直径50mm、深さ50mmの筒状のルツボ21に詰めた。
Subsequently, the mixed powder was packed in a
その後は、実施例1と同様にして単結晶を育成した。こうして直径約2.5cm、長さ約5cmの透明な単結晶を得た。 Thereafter, a single crystal was grown in the same manner as in Example 1. Thus, a transparent single crystal having a diameter of about 2.5 cm and a length of about 5 cm was obtained.
こうして得られた単結晶についてX線回折を行ったところ、Tb3Sc2Al3O12のピークが確認された。また、得られた単結晶について、単結晶X線回折による構造解析を行った結果、Tbの一部がScで置換され、Scの一部がAlで置換され、酸素原子の一部が欠損していることが確認された。 When the X-ray diffraction was performed on the single crystal thus obtained, a peak of Tb 3 Sc 2 Al 3 O 12 was confirmed. Further, as a result of structural analysis by single crystal X-ray diffraction for the obtained single crystal, a part of Tb was replaced with Sc, a part of Sc was replaced with Al, and a part of oxygen atoms was lost. It was confirmed that
さらに、単結晶については、実施例1と同様にしてICPによる化学分析を行ったところ、(Tb2.88Sc0.12)(Sc1.96Al0.04)Al3O11.9
の組成を有する単結晶が得られていることが確認された。
Furthermore, when the single crystal was subjected to chemical analysis by ICP in the same manner as in Example 1, (Tb 2.88 Sc 0.12 ) (Sc 1.96 Al 0.04 ) Al 3 O 11.9
It was confirmed that a single crystal having the following composition was obtained.
(比較例2)
まずTb4O7粉末(純度99.99%)およびGa2O3粉末(純度99.99%)を用意し、これらの粉末を乾式混合し、混合粉末を得た。このとき、Tb4O7粉末およびGa2O3粉末の合計モル数を基準として、Tb4O7粉末およびGa2O3粉末の各配合率は、34.8モル%および65.2モル%とした。
(Comparative Example 2)
First, Tb 4 O 7 powder (purity 99.99%) and Ga 2 O 3 powder (purity 99.99%) were prepared, and these powders were dry-mixed to obtain a mixed powder. At this time, based on the total moles of Tb 4 O 7 powder and Ga 2 O 3 powder, Tb 4 O 7 powder and Ga 2 O 3 powder each mixture ratio of 34.8 mol% and 65.2 mol% It was.
続いて、上記混合粉末を、直径50mm、深さ50mmの筒状のルツボ21に詰めた。
Subsequently, the mixed powder was packed in a
その後は、実施例1と同様にして単結晶を育成した。こうして直径約2.5cm、長さ約5cmの透明な単結晶を得た。 Thereafter, a single crystal was grown in the same manner as in Example 1. Thus, a transparent single crystal having a diameter of about 2.5 cm and a length of about 5 cm was obtained.
こうして得られた単結晶についてX線回折を行ったところ、Tb3Ga5O12のピークが確認された。また、得られた単結晶について、単結晶X線回折による構造解析を行った結果、Tbの一部がGaで置換され、酸素原子の一部が欠損していることが確認された。 When the X-ray diffraction was performed on the single crystal thus obtained, a peak of Tb 3 Ga 5 O 12 was confirmed. Further, as a result of structural analysis by single crystal X-ray diffraction for the obtained single crystal, it was confirmed that a part of Tb was substituted with Ga and a part of oxygen atoms was missing.
さらに、単結晶については、実施例1と同様にしてICPによる化学分析を行ったところ、(Tb2.98Ga0.02)Ga5O11.9
の組成を有する単結晶が得られていることが確認された。
Further, the single crystal was subjected to chemical analysis by ICP in the same manner as in Example 1. As a result, (Tb 2.98 Ga 0.02 ) Ga 5 O 11.9 was obtained.
It was confirmed that a single crystal having the following composition was obtained.
[特性評価]
(ファラデー回転角)
上記のようにして得られた実施例1〜3及び比較例1〜2の単結晶について、633nm、1064nm及び1303nmの波長におけるファラデー回転角を測定した。
[Characteristic evaluation]
(Faraday rotation angle)
For the single crystals of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 obtained as described above, Faraday rotation angles at wavelengths of 633 nm, 1064 nm, and 1303 nm were measured.
このとき、ファラデー回転角の測定は以下のようにして行った。即ちまず偏光子と検光子との間に単結晶を配置しない状態で検光子を回転させて消光状態にした。次に、実施例1〜3及び比較例1〜2の単結晶を、3.5×3.5×20mmの角棒状に切り出し、これを、偏光子と検光子との間に配置し、単結晶の長手方向に沿って0.42Tの磁束密度を印加した状態で光を入射し、再度検光子を回転させて消光状態にした。そして、偏光子と検光子との間に単結晶を挟む前の検光子の回転角と、単結晶を挟んだ後の検光子の回転角との差を算出し、この角度差をファラデー回転角とした。このとき、ファラデー回転角は、光源の波長を633nm、1064nmおよび1303nmのそれぞれについて測定した。結果を表1に示す。 At this time, the Faraday rotation angle was measured as follows. That is, first, the analyzer was rotated to a quenching state without placing a single crystal between the polarizer and the analyzer. Next, the single crystals of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were cut into a 3.5 × 3.5 × 20 mm square bar shape, which was placed between a polarizer and an analyzer, Light was incident in a state where a magnetic flux density of 0.42 T was applied along the longitudinal direction of the crystal, and the analyzer was rotated again to be in a quenching state. Then, the difference between the rotation angle of the analyzer before sandwiching the single crystal between the polarizer and the analyzer and the rotation angle of the analyzer after sandwiching the single crystal is calculated, and this angular difference is calculated as the Faraday rotation angle. It was. At this time, the Faraday rotation angle was measured for the wavelength of the light source at 633 nm, 1064 nm, and 1303 nm, respectively. The results are shown in Table 1.
(クラックの有無)
実施例1〜3及び比較例1〜2の単結晶について、育成直後のクラックの有無を目視にて調べた。また実施例1〜3及び比較例1〜2の単結晶から、電着ダイヤモンドブレードを装着した内周刃切断機によって約2cm厚の結晶塊を切り出し、単結晶における切り出し時のクラックの有無を目視にて調べた。結果を表1に示す。
About the single crystal of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-2, the presence or absence of the crack immediately after a growth was investigated visually. Further, from the single crystals of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, a crystal lump having a thickness of about 2 cm was cut out by an inner peripheral cutting machine equipped with an electrodeposited diamond blade, and the presence or absence of cracks at the time of cutting in the single crystal was visually observed. We investigated in. The results are shown in Table 1.
表1に示す結果より、実施例1〜3の単結晶は、比較例2の単結晶に比べて、633nm、1064nm及び1303nmの全波長域で大きなファラデー回転角を示すことが分かった。このことから、実施例1〜3の単結晶は、比較例2の単結晶に比べて、633nm、1064nm及び1303nmの全波長域で大きなベルデ定数を有していることが分かった。 From the results shown in Table 1, it was found that the single crystals of Examples 1 to 3 showed a large Faraday rotation angle in all wavelength regions of 633 nm, 1064 nm, and 1303 nm as compared with the single crystal of Comparative Example 2. From this, it was found that the single crystals of Examples 1 to 3 had a large Verde constant in all wavelength regions of 633 nm, 1064 nm, and 1303 nm as compared with the single crystal of Comparative Example 2.
また実施例1〜3の単結晶については、直径約2.5cm、長さ約5cmの大型の単結晶であったにもかかわらず、育成直後及び切り出し時のいずれにおいてもクラックが見られなかった。これに対し、比較例1の単結晶は、直径約2.5cm、長さ約5cmの大型の単結晶であったものの、育成直後及び切り出し時のいずれにおいてもクラックが見られた。 Moreover, about the single crystal of Examples 1-3, although it was a large-sized single crystal of about 2.5 cm in diameter and about 5 cm in length, a crack was not seen in both immediately after growth and at the time of cutting. . In contrast, the single crystal of Comparative Example 1 was a large single crystal having a diameter of about 2.5 cm and a length of about 5 cm, but cracks were observed both immediately after growth and at the time of cutting.
以上より、本発明のファラデー回転子用ガーネット型単結晶は、大きなベルデ定数を有し、クラックの発生を十分に抑制でき且つ大型化が可能であることが確認された。 From the above, it was confirmed that the garnet-type single crystal for a Faraday rotator of the present invention has a large Verde constant, can sufficiently suppress generation of cracks, and can be increased in size.
1…偏光子
2…検光子
3…ファラデー回転子
10…光アイソレータ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
(Tb3−zLz)(Sc2−x−yMxNy)Al3O12−w (1)
(式中、Mは4価イオン、Nは2価イオンを表し、Lは、M,N及びScからなる群より選ばれる少なくとも1種を表し、x,y,z及びwは下記式を満たす。
0<x<0.3
0<y<0.3
0<x+y<0.6
0≦z<0.3
0≦w<0.5) A garnet-type single crystal for a Faraday rotator represented by the following general formula (1):
(Tb 3-z L z) (Sc 2-x-y M x N y) Al 3 O 12-w (1)
(Wherein M represents a tetravalent ion, N represents a divalent ion, L represents at least one selected from the group consisting of M, N and Sc, and x, y, z and w satisfy the following formula: .
0 <x <0.3
0 <y <0.3
0 <x + y <0.6
0 ≦ z <0.3
0 ≦ w <0.5)
x=y
0≦z<0.2
0≦w<0.3
0<x<0.1
を満たす請求項1に記載のファラデー回転子用ガーネット型単結晶。 In the general formula (1), x, y, z and w are the following formulas:
x = y
0 ≦ z <0.2
0 ≦ w <0.3
0 <x <0.1
The garnet-type single crystal for a Faraday rotator according to claim 1, wherein
前記ファラデー回転子が、請求項1又は2に記載のファラデー回転子用ガーネット型単結晶で構成されている光アイソレータ。
An optical isolator having a Faraday rotator,
An optical isolator in which the Faraday rotator is formed of a garnet-type single crystal for a Faraday rotator according to claim 1 or 2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010175851A JP5462105B2 (en) | 2010-08-05 | 2010-08-05 | Garnet-type single crystal for Faraday rotator and optical isolator using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010175851A JP5462105B2 (en) | 2010-08-05 | 2010-08-05 | Garnet-type single crystal for Faraday rotator and optical isolator using the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012036031A JP2012036031A (en) | 2012-02-23 |
JP5462105B2 true JP5462105B2 (en) | 2014-04-02 |
Family
ID=45848456
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010175851A Active JP5462105B2 (en) | 2010-08-05 | 2010-08-05 | Garnet-type single crystal for Faraday rotator and optical isolator using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5462105B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI634093B (en) * | 2013-09-12 | 2018-09-01 | 信越化學工業股份有限公司 | Magneto-optical materials and magneto-optical devices |
EP3053987A4 (en) * | 2013-09-30 | 2016-11-30 | Panasonic Ip Man Co Ltd | Phosphor, light-emitting device using same, illumination light source, and illumination device |
JP6202450B2 (en) * | 2013-11-29 | 2017-09-27 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | NF or RO membrane made of hard carbon membrane, filtration filter, two-layer bonded filtration filter, and production method thereof |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0837328A (en) * | 1994-07-25 | 1996-02-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Garnet crystal waveguide for tunable laser |
JP2002293693A (en) * | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Nec Tokin Corp | Terbium-aluminum-garnet single crystal and method of manufacturing for the same |
JP2002296553A (en) * | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Toppan Printing Co Ltd | Magnetic particulate dispersed liquid and magnetic particulate dispersed body |
JP2011213552A (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Oxide Corp | Garnet crystal for magnetooptical element |
-
2010
- 2010-08-05 JP JP2010175851A patent/JP5462105B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012036031A (en) | 2012-02-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5715271B2 (en) | Single crystal, manufacturing method thereof, optical isolator, and optical processing device using the same | |
JP5611329B2 (en) | Garnet-type single crystal, optical isolator and optical processing device | |
JP4943566B2 (en) | Garnet type single crystal, optical isolator and laser processing machine | |
US8625197B2 (en) | Optical isolator | |
JP2017137223A (en) | Garnet type single crystal, production method therefor, and optical isolator and optical processor using same | |
JP5337011B2 (en) | Terbium oxide crystals for magneto-optic elements | |
JP5462105B2 (en) | Garnet-type single crystal for Faraday rotator and optical isolator using the same | |
JP5416041B2 (en) | Single crystal substrate and method for manufacturing single crystal substrate | |
JP4942029B2 (en) | Magnetic garnet single crystal and method for producing the same | |
JP5767728B2 (en) | Optical isolator | |
JP5653169B2 (en) | Fluoride single crystal and optical isolator having the same | |
JP2013230958A (en) | Optical isolator material, method for producing the same, optical isolator, and optical processing apparatus | |
JP5717207B2 (en) | Terbium oxide crystals for magneto-optic elements | |
JP6043201B2 (en) | Method for producing lithium tantalate single crystal |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130801 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20130801 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131225 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140107 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140116 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5462105 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |