JPH01278499A - Production of magneto-optics garnet - Google Patents

Production of magneto-optics garnet

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JPH01278499A
JPH01278499A JP10432988A JP10432988A JPH01278499A JP H01278499 A JPH01278499 A JP H01278499A JP 10432988 A JP10432988 A JP 10432988A JP 10432988 A JP10432988 A JP 10432988A JP H01278499 A JPH01278499 A JP H01278499A
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garnet
light
magnetic garnet
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magneto
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Yoichi Honda
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Abstract

PURPOSE:To obtain the title garnet having small light absorption and useful as a light isolator material in a wavelength area used for an optical disk, etc. by depositing a magneto-optics garnet having a specific composition using an ion beam spattering method on a Bi-substituted magnetic garnet grown on a non-magnetic garnet substrate by a liquid phase epitaxy method. CONSTITUTION:A Bi-substituted magnetic garnet (e.g., Pr1.5Bi1.5Fe4GaO12 or Pr1.5Bi1.5Fe4AlO12) is formed on a non-magnetic garnet (e.g., Sm.Sc.Ga.garnet or Gd.Sc.Ga garnet) and a magnetic garnet having a composition expressed by the formula Bi3Fe5-xM5O12 (M is Al and/or Ga; x is 0-2) is deposited thereon by an ion beam spattering method.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は磁気光学ガーネットの製法に関する。[Detailed description of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to a method for producing magneto-optic garnet.

(従来の技術) 半導体レーデ全光源として、光ディスク、光硼気ディス
クへの情報の記録、読み出しが広く行われている。その
場合、光源となる半導体レーザから発振された光の一部
が、再び半導体レーデに戻ると、モードホッピングノイ
ズ等の不都合が生じるため、この戻り光を遮断する光ア
イソレータが必要となる。
(Prior Art) As a semiconductor radar full-light source, recording and reading of information on optical disks and optical disks is widely performed. In that case, if part of the light oscillated from the semiconductor laser serving as the light source returns to the semiconductor radar again, problems such as mode hopping noise will occur, so an optical isolator is required to block this returning light.

光アイソレータは、第1図に示すように、光源よシ発振
された光の偏波面を45度回転させるフ2及び検光子3
の光軸は互いに45度傾けられている。すなわち半導体
レーザ4よシ発振された偏光は、偏光子2を通過後、フ
ァラデー回転子1゜により偏波面を45度回転され、検
光子3を通過する(以下この光を順方向の光6と称する
)。−方それとは逆方向の光2例えば元アイソレータを
通過した順方向の光が光ディスク等に反射されて戻って
きた光(戻シ光7)などは、ファラデー回転子1により
再び偏波面を45度回転され、その偏波面は偏光子2の
光軸と90度傾く。そのため。
The optical isolator, as shown in FIG.
The optical axes of the two are inclined at 45 degrees to each other. That is, after the polarized light oscillated by the semiconductor laser 4 passes through the polarizer 2, the plane of polarization is rotated by 45 degrees by the Faraday rotator 1°, and passes through the analyzer 3 (hereinafter, this light will be referred to as forward light 6). ). - On the other hand, light in the opposite direction 2 For example, light in the forward direction that has passed through the original isolator is reflected by an optical disk, etc., and returns (return light 7). It is rotated, and its plane of polarization is tilted by 90 degrees with respect to the optical axis of the polarizer 2. Therefore.

この偏光子2全通過できない。以上の原理により光アイ
ソレータは、戻シ光7を遮断するものである。
All light cannot pass through this polarizer 2. Based on the above principle, the optical isolator blocks the returning light 7.

この光アイソレータにおいて順方向の光の損失ができる
だけ小さいことが望まれる。その要望を達成するために
はファラデー回転子の厚みを薄くする。及び/又はファ
ラデー回転子となる磁性ガーネット結晶の光吸収係数α
を小さくする必要がある。
It is desired that forward light loss in this optical isolator be as small as possible. In order to achieve this desire, the thickness of the Faraday rotator must be reduced. and/or the optical absorption coefficient α of the magnetic garnet crystal that becomes the Faraday rotator
needs to be made smaller.

ファラデー回転子を薄くする。すなわち単位長さ当たシ
のファラデー回転量(以下ファラデー回転係数という)
を大きくする方法としては、′EIi性ガーネガ−ネッ
ト面体サイトに位置する希土類を多量のBiで置換した
材料(以下旧置換田性ガーネットという)を使用するこ
とが効果的である。
Make the Faraday rotator thinner. In other words, the amount of Faraday rotation per unit length (hereinafter referred to as Faraday rotation coefficient)
An effective way to increase the value is to use a material in which a large amount of Bi replaces the rare earth located at the EIi garnet facet site (hereinafter referred to as old substituted garnet).

e長1.3〜1.55μmの光を用いる光通信システム
においては、量産性の高いLPE法により育成された(
 GdB1 )3(FeAlGa)5O1□(Bi置換
鉄・アルミニウム・ガ+7ウムが−ネット)結晶厚膜が
、この波長範囲での光吸収がかなり小さく(吸収係数。
In optical communication systems that use light with an e-length of 1.3 to 1.55 μm, the LPE method, which is highly mass-producible, has been developed (
GdB1)3(FeAlGa)5O1□ (Bi-substituted iron, aluminum, gallium+7ium - net) crystal thick film has a fairly small light absorption in this wavelength range (absorption coefficient).

α<2CrIL)2元アイソレータ材料としてすでに実
用化されている。
α<2CrIL) has already been put into practical use as a binary isolator material.

この磁性ガーネット厚膜全光ディスクや、光磁気ディス
ク等に使用される波長0.78〜0.83μmの通常0
.8μm帯と称される波長領域での光アイソレータ材料
として使用することが提案されている。
The normal zero wavelength of 0.78 to 0.83 μm used in this magnetic garnet thick film all-optical disk, magneto-optical disk, etc.
.. It has been proposed to use it as an optical isolator material in a wavelength range called the 8 μm band.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、0.78〜0.83μmの波長領域では
、磁性ガーネットには、3価の鉄(Fe ” )の存在
による不可避の光吸収があシ、さらにその光吸収に、結
晶育成の過程で生じる。不純物の混入などに起因してい
ると推定されている光吸収が重なるため、かなり大きな
光吸収を示す。
(Problem to be Solved by the Invention) However, in the wavelength range of 0.78 to 0.83 μm, magnetic garnet has unavoidable light absorption due to the presence of trivalent iron (Fe''), and furthermore, the light This occurs during the crystal growth process.The light absorption, which is assumed to be caused by the inclusion of impurities, overlaps with the light absorption, resulting in quite large light absorption.

この波長領域で、挿入損失の小さな光アイソレータを実
現するにはBiを多量に置換させた磁性ガーネット膜に
おいて光吸収を低減することが必要となる。LPE法に
より育成されたBii換磁性ガーネット膜では、最大の
Bi置置換色しては2.3(a toms/f 、 u
、 )のものが報告されている。しかしながらLPE膜
においてはBii換量の増加に伴い光吸収が増加するこ
とも報告されている(フィジカルレビュー B Vol
 27.AI I P、 6608〜6624 )。こ
の際、 Bi置置換色伴うファラデー回転係数の増加が
、光吸収の増加に比べて急峻であるようなりi置換量の
範囲は、一般にO〜1.5 (atoms/f、u、 
)程度であると言われている。例えば0.8μmμm光
用光アイソレータ材料てLPE法により育成されたBi
i換磁性ガーネット厚膜に関する報告としては。
In order to realize an optical isolator with low insertion loss in this wavelength range, it is necessary to reduce optical absorption in a magnetic garnet film in which a large amount of Bi is substituted. In the Bii commutative garnet film grown by the LPE method, the maximum Bi substitution color is 2.3 (a toms/f, u
, ) have been reported. However, it has also been reported that in LPE films, light absorption increases with increasing Bii exchange amount (Physical Review B Vol.
27. AIIP, 6608-6624). At this time, the increase in the Faraday rotation coefficient accompanying the Bi substitution color is steeper than the increase in light absorption, and the range of the amount of i substitution is generally O~1.5 (atoms/f, u,
). For example, Bi grown by the LPE method as an optical isolator material for 0.8 μm μm light.
As a report on i-commutative garnet thick film.

Bii換量1.56(atoms/f、u、)の(yc
dBi ) 5 (FeGa )5o12の挿入損失が
最も小さく、その値は1.7 dB (光透過率68%
)である(グイジェストオブ デ インター f ショ
ナルマグネティクス コンファレンス1987 GC−
03)。Bii換量をさらに増加した場合には、るつぼ
材や、フラックスが不純物として多量に混入してしまう
ことなどにより光吸収が急激に増加するため、これ以上
の低損失化は、望めないと言われている。
Bii exchange rate 1.56 (atoms/f, u,) (yc
dBi ) 5 (FeGa ) 5o12 has the smallest insertion loss, which is 1.7 dB (light transmittance 68%).
) (Gigest of International Magnetics Conference 1987 GC-
03). It is said that if the Bii conversion amount is further increased, light absorption will increase rapidly due to the crucible material and large amounts of flux mixed in as impurities, so it is said that no further reduction in loss can be expected. ing.

一方、VB性ガーネットの製法としてイオンビームスパ
ッタ法によるものが提案されている。このイオンビーム
スノやツタ法においては、12面サイトをすべてBiで
占めているガーネット、すなわち、ビスマス鉄ガーネッ
ト(Bi3Fe5o、2)の形成が報告されている。イ
オンビームスパッタ法においテハ。
On the other hand, an ion beam sputtering method has been proposed as a method for producing VB garnet. In the ion beam snow and ivy methods, it has been reported that garnet in which all 12 sites are occupied by Bi, that is, bismuth iron garnet (Bi3Fe5o, 2), is formed. The smell of ion beam sputtering method.

るつぼおよびフラックスを使用しないことから光吸収は
、さほど大きくなく、O,Sμmの波長で、性能指数(
挿入損失1 dB当たシのファラデー回転角)55 (
deg/dB)が得られている。すなわちファラデー回
転角45度当たシの挿入損失は、0.8dBとなる。し
かしながらスノク、夕にょシ堆積しうる膜の厚みは、数
μmと薄いため実用的な元アイソレータ材料としては問
題があった。
Since no crucible or flux is used, light absorption is not very large, and at a wavelength of O, S μm, the figure of merit (
Faraday rotation angle per 1 dB insertion loss) 55 (
deg/dB) is obtained. That is, the insertion loss per 45 degree Faraday rotation angle is 0.8 dB. However, the thickness of the film that can be deposited by Sunoku and Yunyoshi is as thin as several μm, which poses a problem as a practical isolator material.

それ故に本発明の課題は、実用的な0.8μm帯低損失
元アイソレータ材料として使用できる磁気光学ガーネッ
)k提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a magneto-optic garnet which can be used as a practical 0.8 μm band low-loss isolator material.

(課題を解決するための手段) 本発明によれば、非出性ガーネット基板上にLPE育成
されたBii換磁性ガーネット上にEj3Fe5−xM
5O12 (MはAlあるいは/およびGa )なる組
成の磁性ガーネット全イオンビームスパッタにより堆積
すること全特徴とする磁気光学ガーネットの製法が得ら
れる。
(Means for Solving the Problems) According to the present invention, Ej3Fe5-xM
5O12 (M is Al or/and Ga) A method for producing magneto-optic garnet is obtained, which is characterized in that it is deposited by all-ion beam sputtering.

以下余白 (実施例) 以下、幾つかの実施例につき説明する。Margin below (Example) Some examples will be described below.

実施例1 白金るつぼに保持された酸化鉛−酸化ビスマス−酸化は
う素糸融剤より、格子定数が12.625Aのサマリウ
ム・スカンジウム・ガリウム惨が一ネ、ト基板(111
)上にP r 1.5B 11.5Fe 4Ga 10
12なる化学式を有する磁性ガーネット単結晶膜を片面
10μmの厚さで基板両面に液相エピタキシャル法で形
成した。さらにイオンビームスパッタ法により片面4.
5μmの厚さの薄膜を両面に堆積させたところ0.78
μmの波長で45度のファラデー回転角を示した。また
、挿入損失は第1表に示すように1.3dB(透過率7
4チ)であった。第1表には、比較のためLPE法によ
り育成されたBii換磁性ガーネット厚膜において報告
されている最小の挿入損失値も示し念。すなわちLPE
育成の後にイオンビームスパッタにより薄膜を堆積させ
た場合の挿入損失は、 LPE法のみで育成された磁性
ガーネット膜のそれよシも小さかった。
Example 1 From a lead oxide-bismuth oxide-boron oxide thread flux held in a platinum crucible, samarium, scandium, and gallium with a lattice constant of 12.625 A were melted onto a substrate (111
) on P r 1.5B 11.5Fe 4Ga 10
A magnetic garnet single crystal film having the chemical formula 12 was formed with a thickness of 10 μm on each side on both sides of the substrate by a liquid phase epitaxial method. Furthermore, single-sided 4.
When a thin film with a thickness of 5 μm was deposited on both sides, the result was 0.78
It exhibited a Faraday rotation angle of 45 degrees at a wavelength of μm. In addition, the insertion loss is 1.3 dB (transmittance 7
4). For comparison, Table 1 also shows the minimum insertion loss value reported for a Bii magnetically exchangeable garnet thick film grown by the LPE method. That is, LPE
The insertion loss when the thin film was deposited by ion beam sputtering after growth was also smaller than that of the magnetic garnet film grown only by the LPE method.

実施例2 白金るつぼに保持された酸化鉛−酸化ビスマス−酸化は
う素糸融剤よシ、格子定数が12.56OAのガドリニ
ウム・スカンジウム・ガリウム・ガーネ、ト基板(11
1)上にPr t、5Bl 1,5Fe4Al1012
なる化学式を有する磁性ガーネット単結晶膜を片面10
μmの厚さで基板両面に液相エピタキシャル法で形成し
た。さらにイオンビームスパ、り法により片面6μmの
厚さの薄膜を両面に堆積させたところ0.78μmの波
長で45度のファラデー回転角を示した。また、挿入損
失は第1表に示すように1.3dB (透過率74チ)
であった。第1表には、比較のためLPE法により育成
されたBii換磁性ガーネット厚膜において報告されて
いる最小の挿入損失値も示した。すなわちLPE育成の
後にイオンビームスパッタにより薄膜を堆積させた場合
の挿入損失は、 LPE法のみで育成された磁性ガーネ
ット膜のそれよシも小さかった。
Example 2 Lead oxide-bismuth oxide-boron oxide thread flux held in a platinum crucible, gadolinium scandium gallium garnet substrate (11
1) Pr t on top, 5Bl 1,5Fe4Al1012
A magnetic garnet single crystal film having a chemical formula of 10
It was formed to a thickness of μm on both sides of the substrate by liquid phase epitaxial method. Furthermore, when a thin film with a thickness of 6 μm on one side was deposited on both sides by the ion beam spacing method, it exhibited a Faraday rotation angle of 45 degrees at a wavelength of 0.78 μm. In addition, the insertion loss is 1.3 dB (transmittance 74 cm) as shown in Table 1.
Met. For comparison, Table 1 also shows the minimum insertion loss value reported for the Bii magnetically exchangeable garnet thick film grown by the LPE method. That is, the insertion loss when the thin film was deposited by ion beam sputtering after LPE growth was smaller than that of the magnetic garnet film grown only by the LPE method.

以下余白 第  1  表 磁性が−ネット膜の波長0.78μmにおけるファラデ
ー回転角45度当りの押入損失面2本発明を適用し得る
波長範囲は、0.78μmに限定されず、0.78〜0
.83μmの通常0.8μm帯と称される波長領域全域
で同様の低損失化が実現された。
Below is a blank space No. 1 Surface magnetism - Intrusion loss surface per 45 degree Faraday rotation angle at a net film wavelength of 0.78 μm 2 The wavelength range to which the present invention can be applied is not limited to 0.78 μm, but is from 0.78 to 0.
.. Similar loss reduction was achieved over the entire wavelength range of 83 μm, commonly referred to as the 0.8 μm band.

また2本発明を適用し得る非磁性ガーネット基板は、サ
マリウム・スカンジウム・ガリウム・ガーネット、ガド
リニウム・スカンジウム・ガリウム・が−ネットに限定
されず、ガドリニウム・ガリウム・ガーネッ) (GG
G)で代表される非磁性ガーネット基板全般にわたるも
のである。
In addition, the non-magnetic garnet substrate to which the present invention can be applied is not limited to samarium scandium gallium garnet, gadolinium scandium gallium garnet, and gadolinium gallium garnet) (GG
It covers all non-magnetic garnet substrates represented by G).

また2本発明を適用し得る下地のLPE膜は。In addition, the following are the underlying LPE films to which the present invention can be applied.

P r 1.5B 11.5Fe 4Ga 1012 
t P r 1.5B 11.5Fe 4Al1012
に限定されずBii換磁性ガーネット全般にわたるもの
である。
P r 1.5B 11.5Fe 4Ga 1012
t P r 1.5B 11.5Fe 4Al1012
It is not limited to garnets, but covers all kinds of Bii magnetically exchangeable garnets.

また1本発明に適用し得るイオンビームスパッタ薄膜の
組成は+ B15Fes0,2+B13Fe4Al+0
1゜に限定されずBi3Fe5−XMx012 (X 
== O〜2 MはGaあるいは/およびht )の組
成金とるものである。
Furthermore, the composition of the ion beam sputtered thin film that can be applied to the present invention is +B15Fes0,2+B13Fe4Al+0
Bi3Fe5-XMx012 (X
== O~2 M is a composition of Ga or/and ht).

(発明の効果) 以上説明した如く2本発明を用いることにより。(Effect of the invention) By using the two inventions as explained above.

Bi置置換性性ガーネット0.78〜0.83μmにお
ける光吸収を低下させ、挿入損失の小さな0.8μm帯
光アイソレータが可能となる。
Bi-substituted garnet reduces light absorption in 0.78 to 0.83 μm, making it possible to create a 0.8 μm band optical isolator with small insertion loss.

す下企白Underneath plan

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は光アイソレータの原理図である。 1・・・ファラデー回転子、2・・・偏光子、3・・・
検光子、4・・・半導体レーザ、6・・・順方向の光、
7・・・戻り光。
FIG. 1 is a diagram showing the principle of an optical isolator. 1... Faraday rotator, 2... polarizer, 3...
Analyzer, 4... Semiconductor laser, 6... Forward light,
7... Return light.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)非磁性ガーネット基板上にLPE育成されたBi
置換磁性ガーネット上にBi_3Fe_5_−_xM_
5O_1_2(MはAlあるいは/およびGa)なる組
成の磁性ガーネットをイオンビームスパッタにより堆積
することを特徴とする磁気光学ガーネットの製法。
(1) Bi grown by LPE on a non-magnetic garnet substrate
Bi_3Fe_5_-_xM_ on substituted magnetic garnet
A method for producing magneto-optic garnet, which comprises depositing magnetic garnet having a composition of 5O_1_2 (M is Al or/and Ga) by ion beam sputtering.
JP10432988A 1988-04-28 1988-04-28 Production of magneto-optics garnet Granted JPH01278499A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012188302A (en) * 2011-03-08 2012-10-04 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film and optical isolator

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012188302A (en) * 2011-03-08 2012-10-04 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Bismuth-substituted rare earth iron garnet crystal film and optical isolator

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