JPH01217313A - 磁気光学ガーネット - Google Patents
磁気光学ガーネットInfo
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- JPH01217313A JPH01217313A JP63041979A JP4197988A JPH01217313A JP H01217313 A JPH01217313 A JP H01217313A JP 63041979 A JP63041979 A JP 63041979A JP 4197988 A JP4197988 A JP 4197988A JP H01217313 A JPH01217313 A JP H01217313A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
「概 要］
ファラデイ回転効果を利用した光アイソレータあるいは
光サーキュレータなどに用いられる磁気光学素子用の磁
気光学ガーネットに関し、ファラデイ回転係数が非常に
大きいにも係わらず温度依存性が小さく、しかも基板と
の格子定数との差異が少なく、さらに鏡面を呈するよう
な磁気光学ガーネットを得るために、Ｈｏ 、ＩＴ ｂ
ｙ Ｂ ｌ ３−Ｘ−ッＦｅｓ○＋２＜ここで ０．
３≦ｙ／ｘ≦１，０ ； ｘ＋ｙ＜３゜０）を非磁性ガ
ーネッ１〜基板上に液相エピタキシャル法によって単結
晶膜として成長させた。
光サーキュレータなどに用いられる磁気光学素子用の磁
気光学ガーネットに関し、ファラデイ回転係数が非常に
大きいにも係わらず温度依存性が小さく、しかも基板と
の格子定数との差異が少なく、さらに鏡面を呈するよう
な磁気光学ガーネットを得るために、Ｈｏ 、ＩＴ ｂ
ｙ Ｂ ｌ ３−Ｘ−ッＦｅｓ○＋２＜ここで ０．
３≦ｙ／ｘ≦１，０ ； ｘ＋ｙ＜３゜０）を非磁性ガ
ーネッ１〜基板上に液相エピタキシャル法によって単結
晶膜として成長させた。
し産業上の利用分野］
本発明はファラデイ回転効果を利用した光アイソレータ
やサーキュレータなどに用いられる磁気光学素子用の磁
気光学ガーネットに関する。
やサーキュレータなどに用いられる磁気光学素子用の磁
気光学ガーネットに関する。
［従来技術とその問題点］
半導体レーザは、光応用機器あるいは光通信などのコヒ
ーレントな光源として広く利用されているが、半導体レ
ーザから放出された光線が光学系などによって反射され
て再びこの半導体レーザに戻るとレーザ発信が不安定に
なるという問題がある。
ーレントな光源として広く利用されているが、半導体レ
ーザから放出された光線が光学系などによって反射され
て再びこの半導体レーザに戻るとレーザ発信が不安定に
なるという問題がある。
この問題に対処するために、半導体レーザの光出力側に
光アイソレータを設け、半導体レーザから放出された光
が戻らないように光路を設定することが行われている。
光アイソレータを設け、半導体レーザから放出された光
が戻らないように光路を設定することが行われている。
このような半導体レーザから放出された光線と反射光線
とをファラデイ回転効果によって分離するだめの光アイ
ソレータ用磁気光学素子材料として、波長１．１μｍ帯
以上で優れた透明性をもつイツトリウム・鉄・ガーネッ
ト（ＹＩＧ）のバルク単結晶が用いられできが、近年フ
ァラデー回転係数痴このＹＩＧの数倍も大きくしかも量
産性のある液相エピタキシャル（ＬＰＥ）法によるビス
マス置換型鉄ガーネット厚膜が多数報告されている。
ビスマス置換鉄ガーネットのファラデー回転係数はＢｉ
置換量にほぼ比例して大きくなることから、出来る限り
多くのＢｉを固溶させたガーネット膜を生成することが
望まれる。
とをファラデイ回転効果によって分離するだめの光アイ
ソレータ用磁気光学素子材料として、波長１．１μｍ帯
以上で優れた透明性をもつイツトリウム・鉄・ガーネッ
ト（ＹＩＧ）のバルク単結晶が用いられできが、近年フ
ァラデー回転係数痴このＹＩＧの数倍も大きくしかも量
産性のある液相エピタキシャル（ＬＰＥ）法によるビス
マス置換型鉄ガーネット厚膜が多数報告されている。
ビスマス置換鉄ガーネットのファラデー回転係数はＢｉ
置換量にほぼ比例して大きくなることから、出来る限り
多くのＢｉを固溶させたガーネット膜を生成することが
望まれる。
しかしながら、ビスマスはイオン半径が大きいためにビ
スマス置換鉄ガーネットの格子定数もビスマスの置換量
に比例して大きくなり、このような厚膜の基板としてよ
く用いられる格子定数１２．５０’９ＡのＮＧＧ基板（
Ｎｄｓ Ｆ ｅ５０１２）、あるいは格子定数１２．４
９６Ａ前後のＳ ＧＧＧ基板（−（ＧｄＣａ）３ （
ＧａＭｇ’Ｚｒ）ｓ Ｏ’；２））との格子整合をはか
る上でＢｉ置換量に制限を生じる。 ゛ この制限を避けてビスマス置換量をなるべく多くするた
めには、ビスマスと組み合わせて用いられる希土類元素
としてイオン半径の小さな元素を用いれば、結果的に格
子定数の増加を抑えることができる。
スマス置換鉄ガーネットの格子定数もビスマスの置換量
に比例して大きくなり、このような厚膜の基板としてよ
く用いられる格子定数１２．５０’９ＡのＮＧＧ基板（
Ｎｄｓ Ｆ ｅ５０１２）、あるいは格子定数１２．４
９６Ａ前後のＳ ＧＧＧ基板（−（ＧｄＣａ）３ （
ＧａＭｇ’Ｚｒ）ｓ Ｏ’；２））との格子整合をはか
る上でＢｉ置換量に制限を生じる。 ゛ この制限を避けてビスマス置換量をなるべく多くするた
めには、ビスマスと組み合わせて用いられる希土類元素
としてイオン半径の小さな元素を用いれば、結果的に格
子定数の増加を抑えることができる。
このような観点から、イオン半径の小さな希土類イオン
を用いた例としては、ビスマスが多量に置換された（Ｌ
ｕＢｉ）、Ｆｅ５０，２が報告されている（例えば［第
３２回応用物理学関係連合講演会 ３０ｐ−Ｎ−５（１
９８５）参照）が、このような材料を用いる場合゛ピッ
ド′と呼ばれる膜欠陥が発生し鏡面を有することが困難
で、未だ実用化されるには至っていない。
を用いた例としては、ビスマスが多量に置換された（Ｌ
ｕＢｉ）、Ｆｅ５０，２が報告されている（例えば［第
３２回応用物理学関係連合講演会 ３０ｐ−Ｎ−５（１
９８５）参照）が、このような材料を用いる場合゛ピッ
ド′と呼ばれる膜欠陥が発生し鏡面を有することが困難
で、未だ実用化されるには至っていない。
また「日本応用磁気学会誌」第１０巻第２号（１９８６
）第１４３頁には、（ＬｕＢｉ） ３Ｆｅ５０１２の上
記膜欠陥の発生という問題点を改良するためにＧｄ’＋
イオンを添加することが提案されており、その結果１．
３μｍにおけるファラデイ回転係数が１８００ｄｅｇ／
ｃｍと非常に大きくしかも鏡面を呈する（ＧｄＬｕＢｉ
）ｓ Ｆｅｓ ０１□厚膜が得られていることが報告さ
れている。
）第１４３頁には、（ＬｕＢｉ） ３Ｆｅ５０１２の上
記膜欠陥の発生という問題点を改良するためにＧｄ’＋
イオンを添加することが提案されており、その結果１．
３μｍにおけるファラデイ回転係数が１８００ｄｅｇ／
ｃｍと非常に大きくしかも鏡面を呈する（ＧｄＬｕＢｉ
）ｓ Ｆｅｓ ０１□厚膜が得られていることが報告さ
れている。
しかしながら、一般に鉄ガーネットのファラデイ回転係
数は温度によって変化するものであり、光アイソレータ
などの使用時の温度変化によるこのファラデイ回転係数
の変化は直接性能の低下につながるのでその温度依存性
の少ないことが望まれるものであるが、特にＧｄ’＋イ
オンを用いた場合には他の希土類イオンを用いた場合よ
りも温度依存性が大きくなることが例えば「日本応用磁
気学会誌」第１０巻第２号（１９８６’）第１５１頁以
降の「ＤｙによるＢｉ置換ガーネットのファラデイ回転
角温度特性の改良」と題する論文に記載されている。
数は温度によって変化するものであり、光アイソレータ
などの使用時の温度変化によるこのファラデイ回転係数
の変化は直接性能の低下につながるのでその温度依存性
の少ないことが望まれるものであるが、特にＧｄ’＋イ
オンを用いた場合には他の希土類イオンを用いた場合よ
りも温度依存性が大きくなることが例えば「日本応用磁
気学会誌」第１０巻第２号（１９８６’）第１５１頁以
降の「ＤｙによるＢｉ置換ガーネットのファラデイ回転
角温度特性の改良」と題する論文に記載されている。
したがって、前記の（Ｇ ｄ Ｌ ｕ Ｂ ｉ） ａ
Ｆ ｅ ５Ｏ５２のように Ｇｄ３＋イオンをビスマス
置換鉄ガーネットの主成分とするのは、−船釣に温度依
存性の点からみて好ましいものとはいえない。
Ｆ ｅ ５Ｏ５２のように Ｇｄ３＋イオンをビスマス
置換鉄ガーネットの主成分とするのは、−船釣に温度依
存性の点からみて好ましいものとはいえない。
［発明が解決しようとする問題点］
本発明は、ファラデイ回転係数が非常に大きいにも係わ
らずく温度依存性力、＜小さく、しかも基板との格子定
数の差異が少なく、さらに表面に欠陥を生じることなく
鏡面を呈・するような磁気光学ガーネットを得ることを
目的とする。
らずく温度依存性力、＜小さく、しかも基板との格子定
数の差異が少なく、さらに表面に欠陥を生じることなく
鏡面を呈・するような磁気光学ガーネットを得ることを
目的とする。
［問題点を解決するための手段］
非磁性ガーネット基板上にＨｏＭＴｂｙＢｉａ−８−ｙ
Ｆｅ５０１□（ここで ０．３≦ｙ／ｘ≦１．０ ；
ｘ＋ｙ＜３．０）を液相エピタキシャル法によって単結
晶膜として成長させた。
Ｆｅ５０１□（ここで ０．３≦ｙ／ｘ≦１．０ ；
ｘ＋ｙ＜３．０）を液相エピタキシャル法によって単結
晶膜として成長させた。
［実施例］
以下、本発明を実施例によってさらに詳しく説明する。
実施例１
下記の第１表に示す融液中に浸漬した（１１１）面のＮ
ＧＯ基板上Ｅ’ ８２０℃で２０時間液相エピタキシャ
ル成長させることによって、鏡面を呈する３２０μｍ厚
のＨＯ＋、＋ ＋Ｔ ｂ ｏ、 ｓｓＢ ｉ ＋、 ５
３Ｆｅ５０１□の組成を有する磁性ガーネット単結晶膜
を得ることができた。 この単結晶膜のファラデイ回転
係数は波長１．３ａｍで２１８０ｄｅｇ／ｃｍであり、
１℃当りのファラデイ回転係数の変化率は一２０〜７０
℃において０．１１３％であって、磁気光学材料として
の優れた特性を得ることができた。
ＧＯ基板上Ｅ’ ８２０℃で２０時間液相エピタキシャ
ル成長させることによって、鏡面を呈する３２０μｍ厚
のＨＯ＋、＋ ＋Ｔ ｂ ｏ、 ｓｓＢ ｉ ＋、 ５
３Ｆｅ５０１□の組成を有する磁性ガーネット単結晶膜
を得ることができた。 この単結晶膜のファラデイ回転
係数は波長１．３ａｍで２１８０ｄｅｇ／ｃｍであり、
１℃当りのファラデイ回転係数の変化率は一２０〜７０
℃において０．１１３％であって、磁気光学材料として
の優れた特性を得ることができた。
なお、光アイソレータに使用する場合に要求される偏光
面の回転角は４５°であるから、この実施例によるＨＯ
＋、ｚＴｂｏ、ｓ６Ｂ ］ １．３３Ｆ ｅｓ ０１２
磁性ガーネツトを使用ずれば、その膜厚は４５÷２１８
０ζ２０６μｍとなる。
面の回転角は４５°であるから、この実施例によるＨＯ
＋、ｚＴｂｏ、ｓ６Ｂ ］ １．３３Ｆ ｅｓ ０１２
磁性ガーネツトを使用ずれば、その膜厚は４５÷２１８
０ζ２０６μｍとなる。
実施例２
上記の第１表に示す融液中に浸漬した（１１１）面の５
ＧＧＧ基板」二に８２５℃で２６時間液相エピタキシャ
ル成長させることによって、鏡面を呈する３４０μｍ厚
のＨｏ １．２２Ｔ ｂ Ｏ，６２Ｂ ｉ ＋、 ＋６
Ｆｅ ５０１２の組成を有する磁性ガーネット単結晶膜
を得ることができた。
ＧＧＧ基板」二に８２５℃で２６時間液相エピタキシャ
ル成長させることによって、鏡面を呈する３４０μｍ厚
のＨｏ １．２２Ｔ ｂ Ｏ，６２Ｂ ｉ ＋、 ＋６
Ｆｅ ５０１２の組成を有する磁性ガーネット単結晶膜
を得ることができた。
この単結晶膜のファラデイ回転係数は波長１゜３μｍで
１９６０ｄｅｇ／ｃｍであり、１℃当りのファラデイ回
転係数の変化率は一２０〜７０℃において０．１０６％
であって、磁気光学材料としての優れた特性を示す。
１９６０ｄｅｇ／ｃｍであり、１℃当りのファラデイ回
転係数の変化率は一２０〜７０℃において０．１０６％
であって、磁気光学材料としての優れた特性を示す。
なお、この実施例によるＨ Ｏ１，２２Ｔ ｂ ０．６
２Ｂ ｉｌ、１６Ｆｅ５０１２の磁性ガーネット単結晶
を上述の実施例におけると同様に光アイソレータに使用
すれば、その膜厚は４５÷１９６０″−，２３０μｍと
なる。
２Ｂ ｉｌ、１６Ｆｅ５０１２の磁性ガーネット単結晶
を上述の実施例におけると同様に光アイソレータに使用
すれば、その膜厚は４５÷１９６０″−，２３０μｍと
なる。
［発明の効果］
本発明によれば、Ｂｊの大きいイオン半径をＨｏ−Ｔｂ
二成分系の小さいイオン半径で補償することによって、
基板となる非磁性ガーネットの格子定数にほぼ等しい格
子定数を有し、しかもこの磁気光学ガーネットのファラ
デイ回転係数は大きいばかりではなく、その温度依存性
も少ないという磁気光学素子として格別に優れた性質を
有する磁気光学ガーネットの単結晶膜が得られる。
二成分系の小さいイオン半径で補償することによって、
基板となる非磁性ガーネットの格子定数にほぼ等しい格
子定数を有し、しかもこの磁気光学ガーネットのファラ
デイ回転係数は大きいばかりではなく、その温度依存性
も少ないという磁気光学素子として格別に優れた性質を
有する磁気光学ガーネットの単結晶膜が得られる。
Claims (1)
- Ｈｏ＿ｘＴｂ＿ｙＢｉ＿３＿−＿ｘ＿−＿ｙＦｅ＿５Ｏ
＿１＿２（ここで０．３≦ｙ／ｘ≦１．０；ｘ＋ｙ＜３
．０）を非磁性ガーネット基板上に液相エピタキシャル
法によって単結晶膜として成長させたことを特徴とする
磁気光学ガーネット。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63041979A JP2679083B2 (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 磁気光学ガーネット |
| AU30150/89A AU607050B2 (en) | 1988-02-26 | 1989-02-21 | Magneto-optic garnet |
| CA000591874A CA1316085C (en) | 1988-02-26 | 1989-02-23 | Magneto-optic garnet |
| US07/314,927 US4932760A (en) | 1988-02-26 | 1989-02-24 | Magneto-optic garnet |
| DE89301869T DE68910148T2 (de) | 1988-02-26 | 1989-02-24 | Magnetooptischer Granat. |
| EP89301869A EP0330500B1 (en) | 1988-02-26 | 1989-02-24 | Magneto-optic garnet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63041979A JP2679083B2 (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 磁気光学ガーネット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01217313A true JPH01217313A (ja) | 1989-08-30 |
| JP2679083B2 JP2679083B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=12623321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63041979A Expired - Fee Related JP2679083B2 (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 磁気光学ガーネット |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4932760A (ja) |
| EP (1) | EP0330500B1 (ja) |
| JP (1) | JP2679083B2 (ja) |
| AU (1) | AU607050B2 (ja) |
| CA (1) | CA1316085C (ja) |
| DE (1) | DE68910148T2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5146361A (en) * | 1989-07-14 | 1992-09-08 | At&T Bell Laboratories | Apparatus comprising a magneto-optic isolator utilizing a garnet layer |
| US5198923A (en) * | 1991-01-17 | 1993-03-30 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Optical isolator |
| JPH06256092A (ja) * | 1991-07-05 | 1994-09-13 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | 磁界測定用磁性ガーネット単結晶及び光磁界測定装置 |
| JP2786078B2 (ja) * | 1993-05-14 | 1998-08-13 | 信越化学工業株式会社 | ファラデー回転子および光アイソレータ |
| JPH07104225A (ja) * | 1993-10-05 | 1995-04-21 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | ファラデー回転子 |
| US5566017A (en) * | 1994-08-04 | 1996-10-15 | Fdk Corporation | Material for magneto-optical element and faraday rotator using the same |
| US5925474A (en) * | 1996-10-14 | 1999-07-20 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Bismuth-substituted rare earth iron garnet single crystal film |
| CA2360606A1 (en) | 1998-10-21 | 2000-04-27 | Carvel E. Holton | Methods and apparatus for optically measuring polarization rotation of optical wave fronts using rare earth iron garnets |
| EP1055957A3 (en) | 1999-05-28 | 2004-03-10 | Shin-Etsu Chemical Company, Ltd. | Faraday rotator and magneto-optical element using the same |
| US6952300B2 (en) * | 2001-02-28 | 2005-10-04 | Board Of Control Of Michigan Technological University | Magneto-photonic crystal isolators |
| US20090053558A1 (en) * | 2004-11-15 | 2009-02-26 | Integrated Phototonics, Inc. | Article comprising a thick garnet film with negative growth-induced anisotropy |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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