JPH04132697A - 磁気光学素子の製造方法 - Google Patents
磁気光学素子の製造方法Info
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- JPH04132697A JPH04132697A JP25254190A JP25254190A JPH04132697A JP H04132697 A JPH04132697 A JP H04132697A JP 25254190 A JP25254190 A JP 25254190A JP 25254190 A JP25254190 A JP 25254190A JP H04132697 A JPH04132697 A JP H04132697A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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】
［産業上の利用分野コ
本発明は、ファラデー効果を利用した光アイソレータ、
光サーキュレータ、光スィッチなどの磁気光学素子に用
いられるビスマス（Ｂｉ）置換磁性ガーネット結晶に関
するものである。
光サーキュレータ、光スィッチなどの磁気光学素子に用
いられるビスマス（Ｂｉ）置換磁性ガーネット結晶に関
するものである。
［従来の技術］
半部体レーザ（ＬＤ）を光源とする光伝送回路において
、コネクタやスイッチなどの光学部品、受光素子等から
の反射戻り光がＬＤに入ると、レーザ発振が不安定とな
り伝送品質が劣化することが知られている。この対策と
してり、Ｄへの反射戻り光を遮断する光アイソレータが
提案され、現在実用化が進んでいる。
、コネクタやスイッチなどの光学部品、受光素子等から
の反射戻り光がＬＤに入ると、レーザ発振が不安定とな
り伝送品質が劣化することが知られている。この対策と
してり、Ｄへの反射戻り光を遮断する光アイソレータが
提案され、現在実用化が進んでいる。
光アイソレータは、磁気光学効果のうちで透過＝１
光の直線偏光面回転現象であるファラデー効果のもつ非
相反性をうまく利用したものである。
相反性をうまく利用したものである。
ファラデー効果を示し、波長１．３〜１．５５μｍの近
赤外領域で用いられるファラデー回転子材料は、磁気光
学ガーネット結晶である。その中で、光アイソレータの
ファラデー回転子としてイツトリウム・鉄・ガーネット
（ＹＩＧ）結晶が最初に使用された。
赤外領域で用いられるファラデー回転子材料は、磁気光
学ガーネット結晶である。その中で、光アイソレータの
ファラデー回転子としてイツトリウム・鉄・ガーネット
（ＹＩＧ）結晶が最初に使用された。
近年、光アイソレータの小型化、ならびに低価格化が急
速に進展し、これに伴い素子の小型化、および製作コス
トの低減化が切望されている。
速に進展し、これに伴い素子の小型化、および製作コス
トの低減化が切望されている。
光アイソレータの小型化のためには、主要部品であるフ
ァラデー回転子の小型化が必須の条件である。
ァラデー回転子の小型化が必須の条件である。
ところで、ファラデー回転子として用いる場合は、入射
偏光面を４５度回転させるだけの長さが必要であるが、
この長さはファラデー回転係数の大・小に比例する。し
たがって、ファラデー回転子をより小型化するためには
、ファラデー回転係数の大きな材料を選択する必要があ
る。
偏光面を４５度回転させるだけの長さが必要であるが、
この長さはファラデー回転係数の大・小に比例する。し
たがって、ファラデー回転子をより小型化するためには
、ファラデー回転係数の大きな材料を選択する必要があ
る。
ファラデー回転係数の大きな材料として、Ｂｉを固溶し
たガーネットが一般に知られている。
たガーネットが一般に知られている。
本材料は、ＣＶＤ法、スパッタ法、フラックス法および
液相エピタキシャル（Ｌ Ｐ Ｅ）法等によって製造可
能である。しかし、ＣＶＤ法およびスパッタ法は主に結
晶性に問題があり、まだ実用化が難しい。
液相エピタキシャル（Ｌ Ｐ Ｅ）法等によって製造可
能である。しかし、ＣＶＤ法およびスパッタ法は主に結
晶性に問題があり、まだ実用化が難しい。
フラックス法は、ガーネット成分の酸化イツトリウム（
Ｙ２Ｏ２）および酸化鉄（Ｆｅ２０３）と共に、フラッ
クス成分の酸化鉛（ｐ ｂ ｏ）や酸化はう素（Ｂ２０
３）を融解し、融液を液相温度以上に保持して均一にし
た後、融液を徐冷することによりガネット結晶を自然核
発生により成長させる。本法では、ガーネット成分の偏
析のため濃度バラツキが生じ易い、フラックスの同化に
伴い結晶にクラックが入り易い、等の欠点が見られたが
、改良されたフラックス法により改善された。
Ｙ２Ｏ２）および酸化鉄（Ｆｅ２０３）と共に、フラッ
クス成分の酸化鉛（ｐ ｂ ｏ）や酸化はう素（Ｂ２０
３）を融解し、融液を液相温度以上に保持して均一にし
た後、融液を徐冷することによりガネット結晶を自然核
発生により成長させる。本法では、ガーネット成分の偏
析のため濃度バラツキが生じ易い、フラックスの同化に
伴い結晶にクラックが入り易い、等の欠点が見られたが
、改良されたフラックス法により改善された。
しかし、自然核を成長させるため結晶育成に長時間を要
する、素子化には精密加工を要する、等量産性に乏しい
。
する、素子化には精密加工を要する、等量産性に乏しい
。
このような状況から、磁気バブル素子用ガーネット薄膜
の育成法として開発されたＬＰＥ法が注目され、本法を
用いてＢｉ置換磁性ガーネット厚膜の開発が種々検討さ
れている。
の育成法として開発されたＬＰＥ法が注目され、本法を
用いてＢｉ置換磁性ガーネット厚膜の開発が種々検討さ
れている。
さて、Ｔｈ１ｎ ５ｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ、１１４（１
９８４）６９に示されているように、ファラデー回転係
数はＢｉ置換量に比例して増加する。しかし、ガーネッ
ト結晶に対するＢｉの偏析係数が極めて小さいことから
、置換が非常に難しいことも知られている。
９８４）６９に示されているように、ファラデー回転係
数はＢｉ置換量に比例して増加する。しかし、ガーネッ
ト結晶に対するＢｉの偏析係数が極めて小さいことから
、置換が非常に難しいことも知られている。
Ｂｉを多量に置換するためには、（イ）最適成分系の探
索、（ロ）ＬＰＥ条件の最適化、および（ハ）融液組成
の最適化、等が提案されているが、Ｊｏｕｎａｌ ｏｆ
Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ ７１（１９８５）４
０９およびｐｈｙｓ、５ｔａｔ、Ｓｏｌ、 （ａ） １
００（１９８７）２１３、等に示されているように、上
記（ロ）および（ハ）の方法が特に効果的である。（ロ
）では、主に過冷却度（ΔＴ：飽和温度−膜成長温度）
の増大および膜成長温度（ＴＧ）の低温化が知られてお
り、一方（ハ）の中では、融液中のＢｉイオンの濃度を
高めるためにＢｉ２Ｏ３量を増加させることが重要であ
る。
索、（ロ）ＬＰＥ条件の最適化、および（ハ）融液組成
の最適化、等が提案されているが、Ｊｏｕｎａｌ ｏｆ
Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ ７１（１９８５）４
０９およびｐｈｙｓ、５ｔａｔ、Ｓｏｌ、 （ａ） １
００（１９８７）２１３、等に示されているように、上
記（ロ）および（ハ）の方法が特に効果的である。（ロ
）では、主に過冷却度（ΔＴ：飽和温度−膜成長温度）
の増大および膜成長温度（ＴＧ）の低温化が知られてお
り、一方（ハ）の中では、融液中のＢｉイオンの濃度を
高めるためにＢｉ２Ｏ３量を増加させることが重要であ
る。
ところで、ガーネット膜育成用融液の出発原料は、全て
酸化物であること、またＢｉ２Ｏ３およびＰｂＯを多量
に充填すること、またこれらを混合した原料を１１００
〜１３００℃の高温に加熱すること、等の理由からＬＰ
Ｅガーネット結晶育成用ルツボ材質は、耐酸化性ならび
に耐腐食性に優れた純白金（ｐｔ）、あるいはｐｔ主体
の合金が用いられている。しかしながら、上記ｐｔ材を
用いても酸化、あるいは腐食等が徐々に進行し、融液中
にｐｔが溶は出すことが大きな問題点であり、これがＬ
ＰＥ法の一つの弱点でもある。
酸化物であること、またＢｉ２Ｏ３およびＰｂＯを多量
に充填すること、またこれらを混合した原料を１１００
〜１３００℃の高温に加熱すること、等の理由からＬＰ
Ｅガーネット結晶育成用ルツボ材質は、耐酸化性ならび
に耐腐食性に優れた純白金（ｐｔ）、あるいはｐｔ主体
の合金が用いられている。しかしながら、上記ｐｔ材を
用いても酸化、あるいは腐食等が徐々に進行し、融液中
にｐｔが溶は出すことが大きな問題点であり、これがＬ
ＰＥ法の一つの弱点でもある。
［発明が解決しようとする問題点コ
融液中に溶は出したｐｔは、（イ）ＰｔＺ＋あるいはＰ
ｔＪ＋イオンとなり膜中に混入し、膜中の価数バランス
を崩す。価数バランスの”ズレ”は、日本応用磁気学会
誌、 １０．２（１９８６）１６１にも示されているよ
うに、光吸収の増大につながることが知られている。ま
た、（ロ）膜中に取り込まれずに融液中に浮遊している
ｐｔの一部は、Ｊ、Ｍａｇｎ、Ｓｏｃ、Ｊｐｎ、１１，
５Ｉ（１９８７）３４７から知れるように膜欠陥の−因
となり、この欠陥部は、日本応用磁気学会誌、 １０．
２（１９８６）１４７に述べられているように光学特性
が劣化する。
ｔＪ＋イオンとなり膜中に混入し、膜中の価数バランス
を崩す。価数バランスの”ズレ”は、日本応用磁気学会
誌、 １０．２（１９８６）１６１にも示されているよ
うに、光吸収の増大につながることが知られている。ま
た、（ロ）膜中に取り込まれずに融液中に浮遊している
ｐｔの一部は、Ｊ、Ｍａｇｎ、Ｓｏｃ、Ｊｐｎ、１１，
５Ｉ（１９８７）３４７から知れるように膜欠陥の−因
となり、この欠陥部は、日本応用磁気学会誌、 １０．
２（１９８６）１４７に述べられているように光学特性
が劣化する。
したがって、ｐｔルツボの溶融は極めて重大な問題であ
る。
る。
［問題点を解決するための手段］
本発明は、上記問題点を解決するために、Ｂｉ置換ガー
ネット膜を液相エピタキシャル（ＬＰＥ）法で育成する
際、膜育成用の融液に電圧を印加することを特徴とし、
その方法として（イ）融液内に電極指を挿入し、電極指
に電圧を印加する、（ロ）非磁性ガーネット基板、また
は／および該基板を保持する治具と、融液を保持するル
ツボを各々電極指とし、その電極指に電圧を印加する、
（ハ）非磁性ガーネット基板、または／および該基板を
保持する治具、または／および他の電極指を陽極とし、
融液を保持するルツボを陰極とする。
ネット膜を液相エピタキシャル（ＬＰＥ）法で育成する
際、膜育成用の融液に電圧を印加することを特徴とし、
その方法として（イ）融液内に電極指を挿入し、電極指
に電圧を印加する、（ロ）非磁性ガーネット基板、また
は／および該基板を保持する治具と、融液を保持するル
ツボを各々電極指とし、その電極指に電圧を印加する、
（ハ）非磁性ガーネット基板、または／および該基板を
保持する治具、または／および他の電極指を陽極とし、
融液を保持するルツボを陰極とする。
等を特徴とする磁気光学素子の製造方法を提供するもの
である。
である。
ｐｔは、既述のようにＰｔ２＋イオンまたはＰｔ４＋イ
オン（あるいは両方）が存在することが知られている。
オン（あるいは両方）が存在することが知られている。
そこで、電極指を融液中に挿入して電圧を印加し、電極
指にｐｔイオンを引き寄せｐｔを析出させることを検討
し、本発明に至った。
指にｐｔイオンを引き寄せｐｔを析出させることを検討
し、本発明に至った。
ｐｔの及ぼす種々の悪影響を防止するためには、（イ）
Ｐｔの溶は出しを抑制する、（ロ）溶は出したｐｔを回
収する、等の一方あるいは両方が考えられるが、本発明
においては電極指の極性を変化させることにより両方の
対策が実現できる。
Ｐｔの溶は出しを抑制する、（ロ）溶は出したｐｔを回
収する、等の一方あるいは両方が考えられるが、本発明
においては電極指の極性を変化させることにより両方の
対策が実現できる。
即ち、融液中に２本の電極指を挿入し、各々を陽極およ
び陰極とし電圧を印加する方法、またはガーネット基板
を保持する治具、あるいは挿入された１本の電極指を陰
極、融液を保持するルツボを陽極とする方法により、融
液中に溶融したｐｔイオンを陰極側の電極指に吸引付着
させ回収することが可能である。
び陰極とし電圧を印加する方法、またはガーネット基板
を保持する治具、あるいは挿入された１本の電極指を陰
極、融液を保持するルツボを陽極とする方法により、融
液中に溶融したｐｔイオンを陰極側の電極指に吸引付着
させ回収することが可能である。
［実施例コ
以下に、実施例を用いて本発明の詳細な説明する。
〈実施例１〉
約５００ｇの原料を充填した１００ｃｃのｐｔルツボを
大気中の育成炉内に設置し、約７６１℃に加熱保持した
融液中にφ２ｍｍ太さで約２０ ｍ ｍの長さのＰｔ棒
２本（１，３ｇ／本）を挿入し、これらのＰｔ棒に約１
００ｍｖの電圧を印加しながら約２０ｈｒ放置した。そ
の後、各々のＰｔ棒の重量を測定した結果、陽極のＰｔ
捧が約１．１ｇに対して、陰極のＰｔ棒は約２．５ｇに
増加した。
大気中の育成炉内に設置し、約７６１℃に加熱保持した
融液中にφ２ｍｍ太さで約２０ ｍ ｍの長さのＰｔ棒
２本（１，３ｇ／本）を挿入し、これらのＰｔ棒に約１
００ｍｖの電圧を印加しながら約２０ｈｒ放置した。そ
の後、各々のＰｔ棒の重量を測定した結果、陽極のＰｔ
捧が約１．１ｇに対して、陰極のＰｔ棒は約２．５ｇに
増加した。
〈実施例２〉
約５００ｇの原料を充填した１００ｃｃのｐｔルツボを
大気中の育成炉内に設置し、約７７３℃に加熱保持した
融液中にφ２ｍｍ太さで約２０ ｍ ｍの長さのｐｔ捧
１本（１，３ｇ／本）を挿入し、このＰｔ捧とｐｔルツ
ボを電極指とし、Ｐｔ捧を陽極、ｐｔルツボを陰極にし
て約５０ｍｖの電圧を印加しながら約２０ｈ ｒ放置し
た。その後、各々の重量を測定した結果、陽極のＰｔ棒
が約０．１ｇ減少し、陰極のｐｔルツボが約０．１ ｇ
増加した。本結果から融液中にはｐｔイオンはほとんど
存在しないことが分かった。
大気中の育成炉内に設置し、約７７３℃に加熱保持した
融液中にφ２ｍｍ太さで約２０ ｍ ｍの長さのｐｔ捧
１本（１，３ｇ／本）を挿入し、このＰｔ捧とｐｔルツ
ボを電極指とし、Ｐｔ捧を陽極、ｐｔルツボを陰極にし
て約５０ｍｖの電圧を印加しながら約２０ｈ ｒ放置し
た。その後、各々の重量を測定した結果、陽極のＰｔ棒
が約０．１ｇ減少し、陰極のｐｔルツボが約０．１ ｇ
増加した。本結果から融液中にはｐｔイオンはほとんど
存在しないことが分かった。
〈実施例３〉
約５００ｇの原料を充填した１００ｃｃのｐｔルツボを
大気中の育成炉内に設置し、約７６０℃に加熱保持した
融液中に基板保持治具を挿入し、この治具とＰｔルツボ
を電極指とし、治具を陽極、ｐｔルツボを陰極にして約
５０ｍｖの電圧を印加しながら約２０ｈ ｒ放置した。
大気中の育成炉内に設置し、約７６０℃に加熱保持した
融液中に基板保持治具を挿入し、この治具とＰｔルツボ
を電極指とし、治具を陽極、ｐｔルツボを陰極にして約
５０ｍｖの電圧を印加しながら約２０ｈ ｒ放置した。
その後、各々の重量を測定した結果、実施例２と同様で
あった。
あった。
〈実施例４〉
約３０００ｇの原料を充填したｐｔルツボを大気中の育
成炉内に設置し、約７７５℃に加熱保持した融液中に基
板を装着した基板保持治具を挿入し、この治具とｐｔル
ツボを電極指とし、治具を陽極、ｐｔルツボを陰極にし
て約７０ ｍ ｖの電圧を印加しながら約３０ｈ ｒ膜
育成した。膜厚約５００μｍのガーネット膜表面を５０
〜１０００倍の光学顕微鏡を用いて観察した結果、欠陥
密度が約５ケ／ ｃ ｍ ２であった。
成炉内に設置し、約７７５℃に加熱保持した融液中に基
板を装着した基板保持治具を挿入し、この治具とｐｔル
ツボを電極指とし、治具を陽極、ｐｔルツボを陰極にし
て約７０ ｍ ｖの電圧を印加しながら約３０ｈ ｒ膜
育成した。膜厚約５００μｍのガーネット膜表面を５０
〜１０００倍の光学顕微鏡を用いて観察した結果、欠陥
密度が約５ケ／ ｃ ｍ ２であった。
〈比較例〉
約３０００ｇの原料を充填したＰｔルツボを大気中の育
成炉内に設置し、約７７５℃で約３０ｈｒ膜育成した。
成炉内に設置し、約７７５℃で約３０ｈｒ膜育成した。
膜厚約５００μｍのガーネット膜表面を５０〜１０００
倍の光学顕微鏡を用いて観察した結果、欠陥密度が約７
２０ケ／ｃｍ２であった。
倍の光学顕微鏡を用いて観察した結果、欠陥密度が約７
２０ケ／ｃｍ２であった。
［発明・考案の効果］
本発明により、Ｐｔルツボの溶融が顕著に抑制されるた
め、膜中へのｐｔ混入が減少し、結果光吸収が低減する
、融液中の浮遊ｐｔが減少し、結果ｐｔを核とした膜欠
陥が低減する、またルツボ寿命が伸張する、等磁気光学
特性の向上、素子歩留りの向上、更に原価低減に大きく
寄与することから実用的価値は極めて大きい。
め、膜中へのｐｔ混入が減少し、結果光吸収が低減する
、融液中の浮遊ｐｔが減少し、結果ｐｔを核とした膜欠
陥が低減する、またルツボ寿命が伸張する、等磁気光学
特性の向上、素子歩留りの向上、更に原価低減に大きく
寄与することから実用的価値は極めて大きい。
手続補−正書
（自発）国
３．８゜
事件の表示
平成２年
特許願第２５２５４１、
発明の名称
磁気光学素子の製造方法
補正をする者
事件との関係 特許出願人
住 所 東京都千代田区丸の内二丁目１番２号名称 （
５０８）日立金属株式会社 代表者松野浩二
５０８）日立金属株式会社 代表者松野浩二
Claims (4)
- （１）ビスマス置換ガーネット膜を液相エピタキシャル
（ＬＰＥ）法で育成する際、膜育成用の融液に電圧を印
加することを特徴とする磁気光学素子の製造方法。 - （２）融液内に電極指を挿入し、電極指に電圧を印加す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁気光
学素子の製造方法。 - （３）非磁性ガーネット基板、または／および該基板を
保持する治具と、融液を保持するルツボを各々電極指と
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁気
光学素子の製造方法。 - （４）非磁性ガーネット基板、または／および該基板を
保持する治具、または／および他の電極指を陽極とし、
融液を保持するルツボを陰極とすることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の磁気光学素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25254190A JPH04132697A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 磁気光学素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25254190A JPH04132697A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 磁気光学素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04132697A true JPH04132697A (ja) | 1992-05-06 |
Family
ID=17238811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25254190A Pending JPH04132697A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 磁気光学素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04132697A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7133189B2 (en) * | 2002-02-22 | 2006-11-07 | Tdk Corporation | Magnetic garnet material, faraday rotator, optical device, bismuth-substituted rare earth-iron-garnet single-crystal film and method for producing the same and crucible for producing the same |
-
1990
- 1990-09-21 JP JP25254190A patent/JPH04132697A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7133189B2 (en) * | 2002-02-22 | 2006-11-07 | Tdk Corporation | Magnetic garnet material, faraday rotator, optical device, bismuth-substituted rare earth-iron-garnet single-crystal film and method for producing the same and crucible for producing the same |
| US7333261B2 (en) | 2002-02-22 | 2008-02-19 | Tdk Corporation | Magnetic garnet material, faraday rotator, optical device, bismuth-substituted rare earth-iron-garnet single-crystal film and method for producing the same crucible for producing the same |
| US7517406B2 (en) | 2002-02-22 | 2009-04-14 | Tdk Corporation | Magnetic garnet material, faraday rotator, optical device, bismuth-substituted rare earth-iron-garnet single-crystal film and method for producing the same and crucible for producing the same |
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