JPH0336516A - 磁性ガーネット材料およびファラデー回転素子 - Google Patents
磁性ガーネット材料およびファラデー回転素子Info
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- JPH0336516A JPH0336516A JP1171210A JP17121089A JPH0336516A JP H0336516 A JPH0336516 A JP H0336516A JP 1171210 A JP1171210 A JP 1171210A JP 17121089 A JP17121089 A JP 17121089A JP H0336516 A JPH0336516 A JP H0336516A
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- magnetic garnet
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/34—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites
- H01F1/342—Oxides
- H01F1/344—Ferrites, e.g. having a cubic spinel structure (X2+O)(Y23+O3), e.g. magnetite Fe3O4
- H01F1/346—[(TO4) 3] with T= Si, Al, Fe, Ga
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は磁性ガーネット材料、これを使用したファラデ
ー回転素子、及びこのファラデー回転素子を使用して反
射雑音を除去した光アイソレータに関する。
ー回転素子、及びこのファラデー回転素子を使用して反
射雑音を除去した光アイソレータに関する。
(従来技術)
半導体レーザーを使用した光通信、光計測機器等におけ
る反射雑音の除去のため、光アイソレータの使用が提案
されている。光アイソレータは半導体レーザーの光路に
ファラデー回転素子を挿入し、反射光の偏光面を元の光
の偏光面に対してほぼ90°回転させることにより反射
光を除去する装置である。すなわち、ファラデー回転素
子は外部磁場の大きさにより偏光面を回転させる作用が
ある磁気光学素子であるため、素子の厚さ及び外部磁界
を調節して透過光の偏光面を約45′″回転するように
調節しておくと、行きと戻りで偏光面が約90’回転す
る。従って波長が固定されているレーザー光の反射雑音
の除去に最適であり、又異なった波長のレーザ光に対し
て適応できる様に容易に調整出来る。
る反射雑音の除去のため、光アイソレータの使用が提案
されている。光アイソレータは半導体レーザーの光路に
ファラデー回転素子を挿入し、反射光の偏光面を元の光
の偏光面に対してほぼ90°回転させることにより反射
光を除去する装置である。すなわち、ファラデー回転素
子は外部磁場の大きさにより偏光面を回転させる作用が
ある磁気光学素子であるため、素子の厚さ及び外部磁界
を調節して透過光の偏光面を約45′″回転するように
調節しておくと、行きと戻りで偏光面が約90’回転す
る。従って波長が固定されているレーザー光の反射雑音
の除去に最適であり、又異なった波長のレーザ光に対し
て適応できる様に容易に調整出来る。
光アイソレータ用のファラデー回転素子(m気光学素子
)の主なものにはYIG系のバルク単結晶、およびBi
置換型稀土類鉄ガーネットが知られている。
)の主なものにはYIG系のバルク単結晶、およびBi
置換型稀土類鉄ガーネットが知られている。
YIG系のファラデー回転素子は温度および光の波長似
対して回転角の変化が小さいという利点を有するものの
、ファラデー回転能が小さく(YIG単結晶で約220
°/cm)、結晶径が小さく(12mm以下)生産性が
悪いといった問題がある。このため実用的にはフッラブ
−回転能が大きく、結晶径を大きくでき(50mmφ以
上)、シかも薄型で良いBi置換型稀土類鉄ガーネット
が主流となっている0本発明はこの系統のファラデー回
転素子の改良に関する。
対して回転角の変化が小さいという利点を有するものの
、ファラデー回転能が小さく(YIG単結晶で約220
°/cm)、結晶径が小さく(12mm以下)生産性が
悪いといった問題がある。このため実用的にはフッラブ
−回転能が大きく、結晶径を大きくでき(50mmφ以
上)、シかも薄型で良いBi置換型稀土類鉄ガーネット
が主流となっている0本発明はこの系統のファラデー回
転素子の改良に関する。
(解決すべき問題点)
しかし、Bi置換型稀土類鉄ガーネットはファラデー回
転能が大きい反面回転角の温度変化および波長変化が大
きくなり、温度や波長の違いにより回転角に大きな偏差
が生じる。この問題を解決するために従来から様々な提
案が成されているが、十分に満足の行<Bi置換型稀土
類鉄ガーネット材料によるファラデー回転素子は提案さ
れていない、温度係数を減少する試みとしては、Biの
一部をTb、D3r等により置換する方法がある。これ
により回転角の温度係数が減少したが、Biの減少によ
りファラデー回転能が減少し、その分だけ結晶の厚みを
大きくする必要がある。
転能が大きい反面回転角の温度変化および波長変化が大
きくなり、温度や波長の違いにより回転角に大きな偏差
が生じる。この問題を解決するために従来から様々な提
案が成されているが、十分に満足の行<Bi置換型稀土
類鉄ガーネット材料によるファラデー回転素子は提案さ
れていない、温度係数を減少する試みとしては、Biの
一部をTb、D3r等により置換する方法がある。これ
により回転角の温度係数が減少したが、Biの減少によ
りファラデー回転能が減少し、その分だけ結晶の厚みを
大きくする必要がある。
(発明の解決すべき問題点)
Tb等を添加したBi置換型稀土類鉄ガーネット材料は
、上記のように厚膜化する必要があるが、厚膜化により
割れ(クラック)の問題が生じ、製品の歩留まりが低下
し、総合的に製品の歩留まりを低下させた。すなわち、
この種のファラデー回転素子はG G G (G d
s G a s Or を又はそれらの成分の一部を他
の元素で置換したもの)基板が使用されるが、Tb等を
添加したBi置換型稀土類鉄ガーネット材料と基板との
熱膨張係数の差が大きく、例えば200μm以上、特に
400μm以上の厚さに結晶を成長させると外周部に行
くほど同心円状の割れを生じ、表面研摩ののちにも外周
部側に溝を残し、直径約50mm、回転角45°相当厚
さに研摩し、ついで切り出して採取できる内側部分の面
積が限定され、そのため総合的に歩留まりを減じる。
、上記のように厚膜化する必要があるが、厚膜化により
割れ(クラック)の問題が生じ、製品の歩留まりが低下
し、総合的に製品の歩留まりを低下させた。すなわち、
この種のファラデー回転素子はG G G (G d
s G a s Or を又はそれらの成分の一部を他
の元素で置換したもの)基板が使用されるが、Tb等を
添加したBi置換型稀土類鉄ガーネット材料と基板との
熱膨張係数の差が大きく、例えば200μm以上、特に
400μm以上の厚さに結晶を成長させると外周部に行
くほど同心円状の割れを生じ、表面研摩ののちにも外周
部側に溝を残し、直径約50mm、回転角45°相当厚
さに研摩し、ついで切り出して採取できる内側部分の面
積が限定され、そのため総合的に歩留まりを減じる。
割れの問題を解決する試みとしては、基板に初めから割
れを故意に入れてB1置換型稀土類鉄ガーネット結晶膜
中の不規則な割れを制限する方法があるが(特開昭62
−292694号)本質的な解決にはならない、また材
料の異なった2層以上の積層を行なうことも提案されて
いるが(特開昭63−69799号、同63−2703
96号、特開昭63−110417号)、工程が複雑に
なり好ましくない、その他、厚膜のBi置換型稀土類鉄
ガーネット材料に言及のある文献は多数存在するが、割
れの問題を検討又は認識しておらず(例えば特開昭63
−159225号・・・・900μの膜厚に言及がある
が組成および製法から見て割れの問題は回避できないは
ず)、割れの問題を検討したら厚膜化には限界があった
はずである。
れを故意に入れてB1置換型稀土類鉄ガーネット結晶膜
中の不規則な割れを制限する方法があるが(特開昭62
−292694号)本質的な解決にはならない、また材
料の異なった2層以上の積層を行なうことも提案されて
いるが(特開昭63−69799号、同63−2703
96号、特開昭63−110417号)、工程が複雑に
なり好ましくない、その他、厚膜のBi置換型稀土類鉄
ガーネット材料に言及のある文献は多数存在するが、割
れの問題を検討又は認識しておらず(例えば特開昭63
−159225号・・・・900μの膜厚に言及がある
が組成および製法から見て割れの問題は回避できないは
ず)、割れの問題を検討したら厚膜化には限界があった
はずである。
(発明の目的)
従って、本発明の目的は、磁性ガーネット材料、これを
使用したファラデー回転素子、及びこのファラデー回転
素子を使用して反射雑音を除去した光アイソレータにに
おいて、厚膜化による割れ(クラック)の問題を解決し
、製品の歩留りを向上させることにある。
使用したファラデー回転素子、及びこのファラデー回転
素子を使用して反射雑音を除去した光アイソレータにに
おいて、厚膜化による割れ(クラック)の問題を解決し
、製品の歩留りを向上させることにある。
(発明の概要)
本発明の磁性ガーネット材料は、
BIxNdyTbJs−x−y−zFe2−wBwO+
sなる化学式で表わされる組成を有する磁性ガーネット
材料(ただしAはBi、Nd、およびTbに置換し得る
他の稀土類元素及びY等の元素より成る群から選ばれる
一種以上の元素であり、BはFeに置換し得るSc、G
a、Al、In等の元素より成る群から選んだ一種以上
の元素であり、またx、y、z、wは0.5≦x≦1.
0 0.05≦y≦0.5 1.5≦2≦2.45 0≦w≦0.5 を満足する数値である)である。
sなる化学式で表わされる組成を有する磁性ガーネット
材料(ただしAはBi、Nd、およびTbに置換し得る
他の稀土類元素及びY等の元素より成る群から選ばれる
一種以上の元素であり、BはFeに置換し得るSc、G
a、Al、In等の元素より成る群から選んだ一種以上
の元素であり、またx、y、z、wは0.5≦x≦1.
0 0.05≦y≦0.5 1.5≦2≦2.45 0≦w≦0.5 を満足する数値である)である。
本発明のファラデー回転素子は上記材料を使用した光学
素子である。
素子である。
本発明のアイソレータはこのファラデー回転素子を光学
伝送系に組み込んでなる装置である。
伝送系に組み込んでなる装置である。
本発明によると、厚膜形成、特に700μm以上の膜を
形成しても割れの問題が生じないから、品質が安定化し
、製品の歩留まりが向上する。
形成しても割れの問題が生じないから、品質が安定化し
、製品の歩留まりが向上する。
(発明の詳細な説明)
本発明は従来公知のBi置換型稀土類鉄ガーネットの、
改良に関するものであり、その基本的な組成は公知であ
る。すなわち、本発明で基本組成として使用するBi置
換型稀土類鉄ガーネットは Bi、Tb、^s−x−J6i−wBwO+aで表わさ
れる。ここにAは零(特開昭62−105931号)又
は少量のGd(特開昭63−35421号)%La(特
開昭63−159225号)、Yb(特開昭62−28
8199号)、Pr(特開昭64−36005号)の一
種以上であり、又Bは零又は少量のAI、Ga、In、
Sc等の少なくとも一種である。これらの成分の添加理
由及び量についてをそれぞれの文献を参照されたい0本
発明のX、Z及びWに関しては大体従来の選択基準が成
り立つ。
改良に関するものであり、その基本的な組成は公知であ
る。すなわち、本発明で基本組成として使用するBi置
換型稀土類鉄ガーネットは Bi、Tb、^s−x−J6i−wBwO+aで表わさ
れる。ここにAは零(特開昭62−105931号)又
は少量のGd(特開昭63−35421号)%La(特
開昭63−159225号)、Yb(特開昭62−28
8199号)、Pr(特開昭64−36005号)の一
種以上であり、又Bは零又は少量のAI、Ga、In、
Sc等の少なくとも一種である。これらの成分の添加理
由及び量についてをそれぞれの文献を参照されたい0本
発明のX、Z及びWに関しては大体従来の選択基準が成
り立つ。
本発明では厚膜を成膜する際に生じ得る割れ(クラック
)の問題を解決するためにさらにNdを添加することを
特徴とする。上に見た様に、稀土類金属元素を添加して
ファラデー回転能等を改善することは従来提案されてい
るが、具体的にNdを添加する例はいかなる目的にも従
来の文献には記載がないし、まして、本発明の主題であ
る割れを抑制又は防止するための手段として何の示唆も
ない。
)の問題を解決するためにさらにNdを添加することを
特徴とする。上に見た様に、稀土類金属元素を添加して
ファラデー回転能等を改善することは従来提案されてい
るが、具体的にNdを添加する例はいかなる目的にも従
来の文献には記載がないし、まして、本発明の主題であ
る割れを抑制又は防止するための手段として何の示唆も
ない。
より具体的には、本発明は
BixNdyTbJs−x−r−Jam−wBwwO+
sなる化学式で表わされる磁性ガーネット材料、それ
を使用したファラデー回転素子、及びそれを使用したア
イソレータ(ただしAはBi、Nd、およびTbに置換
し得る他の稀土類元素及びY等の元素より成る群から選
ばれる一種以上の元素であり、BはFeに置換し得るS
c、Ga、AI、In等の元素より成る群から選んだ一
種以上の元素であり、またx、y、z、wは 0.5 ≦x ≦1.0 0.05≦y ≦0.5 1.5 ≦2 ≦2.45 0 ≦w ≦0.5 を満足する数値である)。
sなる化学式で表わされる磁性ガーネット材料、それ
を使用したファラデー回転素子、及びそれを使用したア
イソレータ(ただしAはBi、Nd、およびTbに置換
し得る他の稀土類元素及びY等の元素より成る群から選
ばれる一種以上の元素であり、BはFeに置換し得るS
c、Ga、AI、In等の元素より成る群から選んだ一
種以上の元素であり、またx、y、z、wは 0.5 ≦x ≦1.0 0.05≦y ≦0.5 1.5 ≦2 ≦2.45 0 ≦w ≦0.5 を満足する数値である)。
上記の組成においてx、y%2及びWの範囲を限定した
理由は次ぎの通りである。
理由は次ぎの通りである。
Xは少なすぎるとファラデー回転能が低下し、多すぎる
とファラデー回転角の温度変化及び波長変化が大きくな
るためである。yは少なすぎると割れ防止に対する効果
がなく、多すぎると光吸収損失が大きくなるためである
。2は少なすぎると温度安定性を欠き、多すぎるとファ
ラデー回転能が低下するためである。
とファラデー回転角の温度変化及び波長変化が大きくな
るためである。yは少なすぎると割れ防止に対する効果
がなく、多すぎると光吸収損失が大きくなるためである
。2は少なすぎると温度安定性を欠き、多すぎるとファ
ラデー回転能が低下するためである。
本発明では組成及び成分比率を上記の範囲にすることに
より、ファラデー回転能が温度安定化剤あるTbの添加
によって低下した分を補うに充分な厚さを、割れの問題
を生じないで達成することが出来る0本発明によると、
ある組成において直径50mmのGGG基体に厚さ約5
00μmで膜形成したときに、割れもスワールも生じな
いこと、そのため歩留まり100%が達成出来ることが
分かった。
より、ファラデー回転能が温度安定化剤あるTbの添加
によって低下した分を補うに充分な厚さを、割れの問題
を生じないで達成することが出来る0本発明によると、
ある組成において直径50mmのGGG基体に厚さ約5
00μmで膜形成したときに、割れもスワールも生じな
いこと、そのため歩留まり100%が達成出来ることが
分かった。
以下に本発明の実施例を詳しく説明する。
1.2.3.4.5、 1.2.3P bo−B
i a Os −B禦O5融剤を使用し、基板として格
子定数aが12.496のCa−Mg−Zr置換GGG
の直径50mm単結晶板を使用し、周知の液相エピタキ
シアル成長法によりこの基板の上に次の表1ないし8に
示した組成及び厚さの磁気ガーネット膜を成膜した0次
いで2種のレーザ光波長についてファラデー回転能(透
過長1cmあたりの偏光面の回転角度)、温度特性(1
℃あたりの偏光面の回転角度の変動、すなわち温度係数
)、波長特性(1nmあたりの偏光面の回転角度の変動
、すなわち波長係数)、割れ(クラック、試料周辺部分
における割れの深さ)、及びスワール(うずまき状の成
長模様の深さ)を測定した。結果をこれらの表に示した
。
i a Os −B禦O5融剤を使用し、基板として格
子定数aが12.496のCa−Mg−Zr置換GGG
の直径50mm単結晶板を使用し、周知の液相エピタキ
シアル成長法によりこの基板の上に次の表1ないし8に
示した組成及び厚さの磁気ガーネット膜を成膜した0次
いで2種のレーザ光波長についてファラデー回転能(透
過長1cmあたりの偏光面の回転角度)、温度特性(1
℃あたりの偏光面の回転角度の変動、すなわち温度係数
)、波長特性(1nmあたりの偏光面の回転角度の変動
、すなわち波長係数)、割れ(クラック、試料周辺部分
における割れの深さ)、及びスワール(うずまき状の成
長模様の深さ)を測定した。結果をこれらの表に示した
。
(作用効果)
表から、本発明によるとNdを添加すると、割れ及びス
ワールが著しく改善されるることが分かる。Ndの添加
によりファラデー回転能は低下するが厚さを増すことに
より容易に補償することが出来る。スワールの部分は表
面研磨により簡単に除くことが出来ためファラデー回転
素子を歩留まり100%で切り出すことが出来る。
ワールが著しく改善されるることが分かる。Ndの添加
によりファラデー回転能は低下するが厚さを増すことに
より容易に補償することが出来る。スワールの部分は表
面研磨により簡単に除くことが出来ためファラデー回転
素子を歩留まり100%で切り出すことが出来る。
更に温度特性及び波長特性は従来と遜色のないことが分
かる。
かる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)Bi_xNd_yTb_zA_3_−_x_−_y
_−_zFe_2_−_wB_wO_1_2なる化学式
で表わされる組成を有する磁性ガーネット材料(ただし
AはBi、Nd、およびTbに置換し得る他の稀土類元
素及びYより成る群から選ばれる一種以上の元素であり
、BはFeに置換し得るSc、Ga、Al、In等の元
素より成る群から選んだ一種以上の元素であり、またx
、y、z、wは 0.5≦x≦1.0 0.05≦y≦0.5 1.5≦z≦2.45 0≦w≦0.5 を満足する数値である)。 2)Bi_xNd_yTb_xAl_3_−_x_−_
y−_zFe_2_−_wB_wO_1_2なる化学式
で表わされるファラデー回転素子(ただしAはBi、N
d、およびTbに置換し得る他の稀土類元素及びYより
成る群から選ばれる一種以上の元素であり、BはFeに
置換し得るSc、Ga、Al、In等の元素より成る群
から選んだ一種以上の元素であり、またx、y、z、w
は 0.5≦x≦1.0 0.05≦y≦0.5 1.5≦z≦2.45 0≦w≦0.5 を満足する数値である)。 3)前記第2項記載のファラデー回転素子を用いた光ア
イソレータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1171210A JP2794306B2 (ja) | 1989-07-04 | 1989-07-04 | 磁性ガーネット材料およびファラデー回転素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1171210A JP2794306B2 (ja) | 1989-07-04 | 1989-07-04 | 磁性ガーネット材料およびファラデー回転素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0336516A true JPH0336516A (ja) | 1991-02-18 |
JP2794306B2 JP2794306B2 (ja) | 1998-09-03 |
Family
ID=15919077
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1171210A Expired - Lifetime JP2794306B2 (ja) | 1989-07-04 | 1989-07-04 | 磁性ガーネット材料およびファラデー回転素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2794306B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1681304A2 (en) | 1995-12-30 | 2006-07-19 | Delta Biotechnology Limited | Recombinant fusion proteins of growth hormone and serum albumin |
-
1989
- 1989-07-04 JP JP1171210A patent/JP2794306B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1681304A2 (en) | 1995-12-30 | 2006-07-19 | Delta Biotechnology Limited | Recombinant fusion proteins of growth hormone and serum albumin |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2794306B2 (ja) | 1998-09-03 |
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