JPH04230701A - ファラデー回転子の反射防止膜 - Google Patents
ファラデー回転子の反射防止膜Info
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- JPH04230701A JPH04230701A JP1303365A JP30336589A JPH04230701A JP H04230701 A JPH04230701 A JP H04230701A JP 1303365 A JP1303365 A JP 1303365A JP 30336589 A JP30336589 A JP 30336589A JP H04230701 A JPH04230701 A JP H04230701A
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Landscapes
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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。
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、光アイソレータ、光サーキュレータ等に用い
られるファラデー回転子の磁性ガーネット厚膜に被覆す
る反射防止膜に関し更に詳しくはビスマス（Ｂｉ）置換
磁性ガーネット厚膜の反射防止膜に関する。
られるファラデー回転子の磁性ガーネット厚膜に被覆す
る反射防止膜に関し更に詳しくはビスマス（Ｂｉ）置換
磁性ガーネット厚膜の反射防止膜に関する。
半導体レーザを用いる光ファイバ通信や光計測等におい
て、光コネクタなどの光学部品からの反射光が再び半導
体レーザに戻るとレーザ発振が不安定になり、周波数特
性の劣化や雑音発生の原因となる。そこで、光レーザ発
振を安定に行わせるために反射戻り光を遮断すめ光アイ
ソレータが必要であるが、特に、最近の高速伝送用とし
て実用化の進んでいるＤＦＢ（分布帰環：Ｄｉｓｔｒｉ
ｂｕｔｅｄＦｅｅｄ−Ｂａｃｋ）型半導体レーザは、単
一モード発振であるために反射光に対して非常に敏感で
あり、高性能な光アイソレータが要求される。これには
ファラデー回転子が好適で、このファラデー回転子には
、従来、ＦＺ（フローティング ゾーン）法によって育
成するＹＩＧ（Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２）のバルク単結晶が用
いられてきたが、近年、大量生産が可能で安価なＬＰＥ
（液相エピタキシー）法によって育成するＢｉ置換磁性
ガーネット厚膜が注目されている。
て、光コネクタなどの光学部品からの反射光が再び半導
体レーザに戻るとレーザ発振が不安定になり、周波数特
性の劣化や雑音発生の原因となる。そこで、光レーザ発
振を安定に行わせるために反射戻り光を遮断すめ光アイ
ソレータが必要であるが、特に、最近の高速伝送用とし
て実用化の進んでいるＤＦＢ（分布帰環：Ｄｉｓｔｒｉ
ｂｕｔｅｄＦｅｅｄ−Ｂａｃｋ）型半導体レーザは、単
一モード発振であるために反射光に対して非常に敏感で
あり、高性能な光アイソレータが要求される。これには
ファラデー回転子が好適で、このファラデー回転子には
、従来、ＦＺ（フローティング ゾーン）法によって育
成するＹＩＧ（Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２）のバルク単結晶が用
いられてきたが、近年、大量生産が可能で安価なＬＰＥ
（液相エピタキシー）法によって育成するＢｉ置換磁性
ガーネット厚膜が注目されている。
さらに、Ｂｉ置換磁性ガーネット厚膜はＹＩＧのバルク
単結晶に比べて、ファラデー回転係数が大きいために膜
厚を薄くすることが可能で光アイソレータを小型化する
ことができ、且つ価格低下もできる。Ｂｉ置換磁性ガー
ネット厚膜は、Ｇｄ系、ＹｂＴｂ系共にフラックス成分
としてＰｂＯ−Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３を用い、基板には
（ＧｄＣａ）３（ＧａＭｇＺｒ）５Ｏ１２を用いてＬＰ
Ｅ法により、（ＧｄＢｉ）３（ＦｅＡｌＧａ）５Ｏ１２
、または（ＹｂＴｂＢｉ）３Ｆｅ５Ｏ１２の約５００μ
ｍの単結晶膜を育成したのち、両面を光学研磨により、
ファラデー回転角が４５度になるような膜厚にされる。
単結晶に比べて、ファラデー回転係数が大きいために膜
厚を薄くすることが可能で光アイソレータを小型化する
ことができ、且つ価格低下もできる。Ｂｉ置換磁性ガー
ネット厚膜は、Ｇｄ系、ＹｂＴｂ系共にフラックス成分
としてＰｂＯ−Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３を用い、基板には
（ＧｄＣａ）３（ＧａＭｇＺｒ）５Ｏ１２を用いてＬＰ
Ｅ法により、（ＧｄＢｉ）３（ＦｅＡｌＧａ）５Ｏ１２
、または（ＹｂＴｂＢｉ）３Ｆｅ５Ｏ１２の約５００μ
ｍの単結晶膜を育成したのち、両面を光学研磨により、
ファラデー回転角が４５度になるような膜厚にされる。
さらに、このＢｉ置換磁性ガーネット厚膜には、半導体
レーザの反射戻り光を遮断するための反射防止膜を施す
必要があるが、従来は単層のＳｉＯ２膜が用いられてい
る。
レーザの反射戻り光を遮断するための反射防止膜を施す
必要があるが、従来は単層のＳｉＯ２膜が用いられてい
る。
この反射率が理論上ゼロになる単層反射防止膜の屈折率
は基板の屈折率の平方根で与えられるが、基板であるＢ
ｉ置換磁性ガーネット厚膜として、もっぱら使用されて
いる（ＧｄＢｉ）（ＦｅＡｌＧａ）５Ｏ１２および（Ｙ
ｂＴｂＢｉ）３Ｆｅ５Ｏ１２のレーザ波長１．３１μｍ
と１．５５μｍに対応する屈折率（ｎ）は前者では２．
２５、２．２２、後者では２．３５、２．３４である。
は基板の屈折率の平方根で与えられるが、基板であるＢ
ｉ置換磁性ガーネット厚膜として、もっぱら使用されて
いる（ＧｄＢｉ）（ＦｅＡｌＧａ）５Ｏ１２および（Ｙ
ｂＴｂＢｉ）３Ｆｅ５Ｏ１２のレーザ波長１．３１μｍ
と１．５５μｍに対応する屈折率（ｎ）は前者では２．
２５、２．２２、後者では２．３５、２．３４である。
従って反射防止膜の、屈折率としては前者では１．５０
、後者では１．５３が要求される。これに対してＳｉＯ
２膜ではレーザー波長が１．３１μｍに対してｎ＝１．
４５、１．５５μｍに対してｎ＝１．４４であり、要求
されるものより小であるが、（ＧｄＢｉ）３（ＦｅＡｌ
Ｇａ）５Ｏ１２の厚膜に被覆した場合、各波長に対する
反射率の理論値は０．１１５％と０．１１６％であり、
（ＹｂＴｂＢｉ）３Ｆｅ５Ｏ１２の場合は０．３０９％
と０．３６４％である。前記したＤＦＢ型半導体レーザ
に用いる光アイソレーターにおいては、この反射防止膜
の反射率が０．１％以下であることが求められており、
且つ地下通信回線や海底通信回線等に用いられるので高
温高湿度に対する耐久性もあわせて要求されている。
、後者では１．５３が要求される。これに対してＳｉＯ
２膜ではレーザー波長が１．３１μｍに対してｎ＝１．
４５、１．５５μｍに対してｎ＝１．４４であり、要求
されるものより小であるが、（ＧｄＢｉ）３（ＦｅＡｌ
Ｇａ）５Ｏ１２の厚膜に被覆した場合、各波長に対する
反射率の理論値は０．１１５％と０．１１６％であり、
（ＹｂＴｂＢｉ）３Ｆｅ５Ｏ１２の場合は０．３０９％
と０．３６４％である。前記したＤＦＢ型半導体レーザ
に用いる光アイソレーターにおいては、この反射防止膜
の反射率が０．１％以下であることが求められており、
且つ地下通信回線や海底通信回線等に用いられるので高
温高湿度に対する耐久性もあわせて要求されている。
しかしながら、現在用いられている電子ビーム蒸着法に
よるＳｉＯ２膜では未だ不十分である。
よるＳｉＯ２膜では未だ不十分である。
上記問題点を解決するために、本発明の目的は反射率が
０．１％以下で、高温高湿度下での耐久性も優秀なファ
ラデー回転子のＢｉ置換磁性ガーネット厚膜の反射防止
膜を提供することにある。
０．１％以下で、高温高湿度下での耐久性も優秀なファ
ラデー回転子のＢｉ置換磁性ガーネット厚膜の反射防止
膜を提供することにある。
上記目的を達成すめために、本発明はＢｉ置換磁性ガー
ネット厚膜の表面がＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３、ＺｒＯ
２、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＨＦＯ２、Ｙ２Ｏ３の中か
ら選ばれる１種とによる３層等価膜で蒸着法により被膜
されてなる点に特徴がある。
ネット厚膜の表面がＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３、ＺｒＯ
２、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＨＦＯ２、Ｙ２Ｏ３の中か
ら選ばれる１種とによる３層等価膜で蒸着法により被膜
されてなる点に特徴がある。
本発明にて使用することのできるＢｉ置換磁性ガーネッ
ト厚膜はＧｄ系やＹｂＴｂ系等があげられ、例えば（Ｇ
ｄＢｉ）３（ＦｅＡｌＧａ）５Ｏ１２や（ＹｂＴｂＢｉ
）３Ｆｅ５Ｏ１２等が好適である。これらは（ＧｄＣａ
）３（ＧａＭｇＺｒ）５Ｏ１２を基板に用いてＬＰＥ法
でＰｂＯ−Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３をフラックスとして約
５００μｍの単結晶を育成し、両面を光学研磨して、フ
ァラデー回転角が４５度になるようにしたものであれば
よい。
ト厚膜はＧｄ系やＹｂＴｂ系等があげられ、例えば（Ｇ
ｄＢｉ）３（ＦｅＡｌＧａ）５Ｏ１２や（ＹｂＴｂＢｉ
）３Ｆｅ５Ｏ１２等が好適である。これらは（ＧｄＣａ
）３（ＧａＭｇＺｒ）５Ｏ１２を基板に用いてＬＰＥ法
でＰｂＯ−Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３をフラックスとして約
５００μｍの単結晶を育成し、両面を光学研磨して、フ
ァラデー回転角が４５度になるようにしたものであれば
よい。
該３層等価膜は「Ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｏｐｔｉｃａｌ
ｆｉｌｔｅｒｓ２ｎｄ ｅｄｎ」（Ｈ．Ａ．Ｍａｃｌ
ｅｏｄ，Ｂｒｉｓｔｏｌ Ａｄａｍ ＨｉｌｇｅｒＬｔ
ｄ ｐ．１１８〜１２２，１９８６）に述べられている
ように、２種類の屈折率が異なる膜ＡおよびＢを用いて
、Ａ−Ｂ−Ａ又はＢ−Ａ−Ｂなる３層よりなる膜を形成
しＡおよびＢの中間的屈折率を有する膜となすものであ
る。すなわち、低屈折率膜Ａの屈折率をｎＡ、高屈折率
膜Ｂの屈折率をｎＢとし必要とする屈折率をｎＥとする
。但し、得られる３層等価膜はＡ−Ｂ−Ａなる構造を有
し、ｎＡ＜ｎＥ＜ｎＥである。１層目と３層目の光学的
膜厚ｎＡｄＡと２層目のｎＢｄＢは（１）式で示すこと
ができる。
ｆｉｌｔｅｒｓ２ｎｄ ｅｄｎ」（Ｈ．Ａ．Ｍａｃｌ
ｅｏｄ，Ｂｒｉｓｔｏｌ Ａｄａｍ ＨｉｌｇｅｒＬｔ
ｄ ｐ．１１８〜１２２，１９８６）に述べられている
ように、２種類の屈折率が異なる膜ＡおよびＢを用いて
、Ａ−Ｂ−Ａ又はＢ−Ａ−Ｂなる３層よりなる膜を形成
しＡおよびＢの中間的屈折率を有する膜となすものであ
る。すなわち、低屈折率膜Ａの屈折率をｎＡ、高屈折率
膜Ｂの屈折率をｎＢとし必要とする屈折率をｎＥとする
。但し、得られる３層等価膜はＡ−Ｂ−Ａなる構造を有
し、ｎＡ＜ｎＥ＜ｎＥである。１層目と３層目の光学的
膜厚ｎＡｄＡと２層目のｎＢｄＢは（１）式で示すこと
ができる。
但し
である。
本発明では、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｔａ２
Ｏ５、ＴｉＯ２、ＨＦＯ２、Ｙ２Ｏ３の中から選ばれる
１種との組み合せによる３層等価膜が適当であり、より
望ましくはＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３との組み合が好適であ
る。更に該Ｂｉ置換磁性ガーネット厚膜の表面との親和
性や耐高温高湿度性の点でＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｓｉ
Ｏ２の３層等価膜が望ましい。
Ｏ５、ＴｉＯ２、ＨＦＯ２、Ｙ２Ｏ３の中から選ばれる
１種との組み合せによる３層等価膜が適当であり、より
望ましくはＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３との組み合が好適であ
る。更に該Ｂｉ置換磁性ガーネット厚膜の表面との親和
性や耐高温高湿度性の点でＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｓｉ
Ｏ２の３層等価膜が望ましい。
本発明の３層等価膜は蒸着法で成膜することが重要であ
るが、特にイオンアシスト蒸着法が好適である。該イオ
ンアシスト蒸着法は、真空蒸着中の低エネルギーイオン
ビームを蒸着前または蒸着中に基板に照射する方法であ
り、基板表面の清浄化、薄膜付着力の向上、充填密度の
向上等に有効である。
るが、特にイオンアシスト蒸着法が好適である。該イオ
ンアシスト蒸着法は、真空蒸着中の低エネルギーイオン
ビームを蒸着前または蒸着中に基板に照射する方法であ
り、基板表面の清浄化、薄膜付着力の向上、充填密度の
向上等に有効である。
〔実施例−１〕
エピタキシャル基板として２インチの（ＧｄＣａ）３（
ＧａＭｇＺｒ）５Ｏ１２のウェハーと、フラックス成分
としてＰｂＯ−Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３とを用いてＬＰＥ
法によりＢｉ置換磁性ガーネット厚膜（ＧｄＢｉ）３（
ＦｅＡｌＧａ５Ｏ１２および（ＹｂＴｂＢｉ）３Ｆｅ５
Ｏ１２をそれぞれ約５００μｍの厚さに育成した。エピ
タキシャル基板とＢｉ置換磁性ガーネット厚膜の界面に
おける反射損失を除くためにエピタキシャル基板を削除
したのち、両面を光学研磨によりファラデー回転角が４
５度となるような膜厚にした。これらのＢｉ置換磁性ガ
ーネット厚膜を洗剤、有機洗剤等を用いて超音波洗浄を
行った。次にＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３蒸着材料をそれぞれ
ハースに入れイオンアシスト蒸着装置に設置し、準備し
たＢｉ置換磁性ガーネット厚膜をセットした後、３００
℃に加熱しながら、３×１０−６ｔｏｒｒまで排気した
。
ＧａＭｇＺｒ）５Ｏ１２のウェハーと、フラックス成分
としてＰｂＯ−Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３とを用いてＬＰＥ
法によりＢｉ置換磁性ガーネット厚膜（ＧｄＢｉ）３（
ＦｅＡｌＧａ５Ｏ１２および（ＹｂＴｂＢｉ）３Ｆｅ５
Ｏ１２をそれぞれ約５００μｍの厚さに育成した。エピ
タキシャル基板とＢｉ置換磁性ガーネット厚膜の界面に
おける反射損失を除くためにエピタキシャル基板を削除
したのち、両面を光学研磨によりファラデー回転角が４
５度となるような膜厚にした。これらのＢｉ置換磁性ガ
ーネット厚膜を洗剤、有機洗剤等を用いて超音波洗浄を
行った。次にＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３蒸着材料をそれぞれ
ハースに入れイオンアシスト蒸着装置に設置し、準備し
たＢｉ置換磁性ガーネット厚膜をセットした後、３００
℃に加熱しながら、３×１０−６ｔｏｒｒまで排気した
。
Ａｌ２Ｏ３の蒸着時には、酸素ガスを１×１０−４ｔｏ
ｒｒまで導入した。イオン化ガスには酸素またはアルゴ
ンまたは酸素とアルゴンの混合ガスを用いた。第１表に
示すようにレーザー光の使用波長１．３１μｍと１．５
５μｍに対応した３層等価膜のそれぞれの光学的膜厚に
合せるように光学的干渉モニターにより各層の膜厚を制
御しＳｉＯ２Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２からなる膜を作成し
た。得られた反射防止膜のそれぞれの波長における反射
率を測定したところ、第１表に示すようにいずれの膜で
も０．０４〜０．０６％と極めて低い結果であった。
ｒｒまで導入した。イオン化ガスには酸素またはアルゴ
ンまたは酸素とアルゴンの混合ガスを用いた。第１表に
示すようにレーザー光の使用波長１．３１μｍと１．５
５μｍに対応した３層等価膜のそれぞれの光学的膜厚に
合せるように光学的干渉モニターにより各層の膜厚を制
御しＳｉＯ２Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２からなる膜を作成し
た。得られた反射防止膜のそれぞれの波長における反射
率を測定したところ、第１表に示すようにいずれの膜で
も０．０４〜０．０６％と極めて低い結果であった。
〔実施例−２〕
実施例−１で得られた本発明の反射防止膜と、従来の通
常の電子ビーム蒸着法によるＳｉＯ２単層の反射防止膜
およびイオンアシスト法で得られるＳｉＯ２単層の反射
防止膜準備し、温度８５℃、湿度８５％の条件下に放置
して反射防止膜の耐久性を測定した。１５０時間まで放
置し、反射防止膜の中心波長からの移動量を測定した。
常の電子ビーム蒸着法によるＳｉＯ２単層の反射防止膜
およびイオンアシスト法で得られるＳｉＯ２単層の反射
防止膜準備し、温度８５℃、湿度８５％の条件下に放置
して反射防止膜の耐久性を測定した。１５０時間まで放
置し、反射防止膜の中心波長からの移動量を測定した。
中心波長は１．３１μｍを用いた。この結果を第１図に
示す。
示す。
第１図によれば、本発明のＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３一Ｓｉ
Ｏ反射膜はイオンアシスト法によるＳｉＯ２単層膜と同
一の性能を有することが分る。
Ｏ反射膜はイオンアシスト法によるＳｉＯ２単層膜と同
一の性能を有することが分る。
本発明の反射防止膜は反射率が０．１％以下と低く、か
つ高温高湿度下における耐久性も優れており、その効果
は大である。
つ高温高湿度下における耐久性も優れており、その効果
は大である。
第１図は高温高湿度下での反射防止膜の耐久性を示すグ
ラフである。
ラフである。
Claims (2)
- 【請求項１】ビスマス置換磁性ガーネット厚膜の表面が
ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｔａ
２Ｏ５、ＨＦＯ２、Ｙ２、Ｏ３の中から選ばれる１種と
による３層等価膜で蒸着法により被膜されてなることを
特徴とするファラデー回転子の反射防止膜。 - 【請求項２】請求の範囲（１）記載の蒸着法がイオンア
シスト蒸着法であることを特徴とするファラデー回転子
の反射防止膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1303365A JPH07117603B2 (ja) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | ファラデー回転子の反射防止膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1303365A JPH07117603B2 (ja) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | ファラデー回転子の反射防止膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04230701A true JPH04230701A (ja) | 1992-08-19 |
| JPH07117603B2 JPH07117603B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=17920115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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1989
- 1989-11-24 JP JP1303365A patent/JPH07117603B2/ja not_active Expired - Fee Related
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