JPH0524116B2 - - Google Patents
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- JPH0524116B2 JPH0524116B2 JP10432988A JP10432988A JPH0524116B2 JP H0524116 B2 JPH0524116 B2 JP H0524116B2 JP 10432988 A JP10432988 A JP 10432988A JP 10432988 A JP10432988 A JP 10432988A JP H0524116 B2 JPH0524116 B2 JP H0524116B2
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Description
（産業上の利用分野）
本発明は磁気光学ガーネツトの製法に関する。
（従来の技術）
半導体レーザを光源として、光デイスク、光磁
気デイ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、再び半導体レーザに戻
ると、モードホツ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。 光アイソレータは、第１図に示すように、光源
より発振された光の偏波面を45度回転させるフア
ラデー回転子１とそれを挾んで配置される検光子
３及び偏光子２とで構成される。ここで偏光子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より発振された偏光
は、偏光子２を通過後、フアラデー回転子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）。一方それ
とは逆方向の光、例えば光アイソレータを通過し
た順方向の光が光デイスク等に反射されて戻つて
来た光（戻り光７）などは、フアラデー回転子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、この偏光
子２を通過できない。以上の原理により光アイソ
レータは、戻り光７を遮断するものである。 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アラデー回転子の厚みを薄く
する、及び／又はフアラデー回転子となる磁性ガ
ーネツト結晶の光吸収係数αを小さくする必要が
ある。 フアラデー回転子を薄くする、すなわち単位長
さ当たりのフアラデー回転量（以下フアラデー回
転係数という）を大きくする方法としては、磁性
ガーネツトの12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Bi置換磁性ガーネ
ツトという）を使用することが効果的である。 波長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（GdBi）3（FeAGa）5O12（Bi置換鉄・アル
ミニウム・ガリウムガーネツト）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、α＜２cm-1）、光アイソレータ材料としてす
でに実用化されている。 この磁性ガーネツト厚膜を光デイスクや、光磁
気デイ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。 （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、
磁性ガーネツトには、３価の鉄（Fe3+）の存在
による不可避の光吸収があり、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。 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Biを多量に置換させた磁性ガ
ーネツ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Bi置換磁性ガ
ーネツト膜では、最大のBi置換量としては2.3
（atoms／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Bi置換量の増加に伴い
光吸収が増加することも報告されている（フイジ
カルレビユーＢ Vol 27，No.11P.6608〜6624）。
この際、Bi置換量に伴うフアラデー回転係数の
増加が、光吸収の増加に比べて急峻であるような
Bi置換量の範囲は、一般に０〜1.5（atoms／f.u.）
程度であると言われている。例えば0.8μm帯用光
アイソレータ材料としてLPE法により育成され
たBi置換磁性ガーネツト膜厚に関する報告とし
ては、Bi置換量1.56（atoms／f.u.）の（YGdBi）3
（FeGa）5O12の挿入損失が最も小さく、その値は
1.7dB（光透過率68％）である（ダイジエスト
オブ ザ インターナシヨナル マグネテイクス
コンフアレンス1987 GC−03）。Bi置換量をさ
らに増加した場合には、るつぼ材や、フラツクス
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。 一方、磁性ガーネツトの製法としてイオンビー
ムスパツタ法によるものが提案されている。この
イオンビームスパツタ法においては、12面サイト
をすべてBiで占めているガーネツト、すなわち
ビスマス鉄ガーネツト（Bi3Fe5O12）の形成が報
告されている。イオンビームスパツタ法において
は、るつぼおよびフラツクスを使用しないことか
ら光吸収は、さほど大きくなく、0.8μmの波長
で、性能指数（挿入損失1dB当たりのフアラデー
回転角）55（deg／dB）が得られている。すなわ
ちフアラデー回転角45度当たりの挿入損失は、
0.8dBとなる。しかしながらスパツタにより堆積
しうる膜の厚みは、数μmと薄いため実用的な光
アイソレータ材料としては問題があつた。 それ故に本発明の課題は、実用的な0.8μm帯低
損失光アイソレータ材料として使用できる磁気光
学ガーネツトを提供することにある。 （課題を解決するための手段） 本発明によれば、非磁性ガーネツト基板上に
LPE育成されたBi置換磁性ガーネツト上にBi3
Fe5-xM5O12（ＭはＡあるは／およびGa）なる
組成の磁性ガーネツトをイオンビームスパツタに
より堆積することを特徴とする磁気光学ガーネツ
トの製法が得られる。 （実施例） 以下、幾つかの実施例につき説明する。 実施例 １ 白金るつぼに保持された酸化鉛−酸化ビスマス
−酸化ほう素系融剤より、格子定数が12.625Aの
サマリウム・スカンジウム・ガリウム・ガーネツ
ト基板｛111｝上にPr1.5Bi1.5Fe4Ga1O12なる化学
式を有する磁性ガーネツト単結晶膜を片面10μm
の厚さで基板両面に液相エピタキシヤル法で形成
した。さらにイオンビームスパツタ法により片面
4.5μmの厚さの薄膜を両面に堆積させたところ
0.78μmの波長で45度のフア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％）であつた。第１表には、比較のた
めLPE法により育成されたBi置換磁性ガーネツ
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
ムスパツ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ツト
膜のそれよりも小さかつた。 実施例 ２ 白金るつぼに保持された酸化鉛−酸化ビスマス
−酸化ほう素系融剤より、格子定数が12.560Aの
ガドリニウム・スカンジウム・ガリウム・ガーネ
ツト基板｛111｝上にPr1.5Bi1.5Fe4Ａ1O12なる
化学式を有する磁性ガーネツト単結晶膜を片面
10μmの厚さで基板両面に液相エピタキシヤル法
で形成した。さらにイオンビームスパツタ法によ
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度のフアラデー回転角を示
した。また、挿入損失は第１表に示すように
1.3dB（透過率74％）であつた。第１表には、比
較のためLPE法により育成されたBi置換磁性ガ
ーネツ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
ンビームスパツ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
ネツト膜のそれよりも小さかつた。
気デイ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、再び半導体レーザに戻
ると、モードホツ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。 光アイソレータは、第１図に示すように、光源
より発振された光の偏波面を45度回転させるフア
ラデー回転子１とそれを挾んで配置される検光子
３及び偏光子２とで構成される。ここで偏光子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より発振された偏光
は、偏光子２を通過後、フアラデー回転子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）。一方それ
とは逆方向の光、例えば光アイソレータを通過し
た順方向の光が光デイスク等に反射されて戻つて
来た光（戻り光７）などは、フアラデー回転子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、この偏光
子２を通過できない。以上の原理により光アイソ
レータは、戻り光７を遮断するものである。 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アラデー回転子の厚みを薄く
する、及び／又はフアラデー回転子となる磁性ガ
ーネツト結晶の光吸収係数αを小さくする必要が
ある。 フアラデー回転子を薄くする、すなわち単位長
さ当たりのフアラデー回転量（以下フアラデー回
転係数という）を大きくする方法としては、磁性
ガーネツトの12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Bi置換磁性ガーネ
ツトという）を使用することが効果的である。 波長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（GdBi）3（FeAGa）5O12（Bi置換鉄・アル
ミニウム・ガリウムガーネツト）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、α＜２cm-1）、光アイソレータ材料としてす
でに実用化されている。 この磁性ガーネツト厚膜を光デイスクや、光磁
気デイ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。 （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、
磁性ガーネツトには、３価の鉄（Fe3+）の存在
による不可避の光吸収があり、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。 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Biを多量に置換させた磁性ガ
ーネツ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Bi置換磁性ガ
ーネツト膜では、最大のBi置換量としては2.3
（atoms／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Bi置換量の増加に伴い
光吸収が増加することも報告されている（フイジ
カルレビユーＢ Vol 27，No.11P.6608〜6624）。
この際、Bi置換量に伴うフアラデー回転係数の
増加が、光吸収の増加に比べて急峻であるような
Bi置換量の範囲は、一般に０〜1.5（atoms／f.u.）
程度であると言われている。例えば0.8μm帯用光
アイソレータ材料としてLPE法により育成され
たBi置換磁性ガーネツト膜厚に関する報告とし
ては、Bi置換量1.56（atoms／f.u.）の（YGdBi）3
（FeGa）5O12の挿入損失が最も小さく、その値は
1.7dB（光透過率68％）である（ダイジエスト
オブ ザ インターナシヨナル マグネテイクス
コンフアレンス1987 GC−03）。Bi置換量をさ
らに増加した場合には、るつぼ材や、フラツクス
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。 一方、磁性ガーネツトの製法としてイオンビー
ムスパツタ法によるものが提案されている。この
イオンビームスパツタ法においては、12面サイト
をすべてBiで占めているガーネツト、すなわち
ビスマス鉄ガーネツト（Bi3Fe5O12）の形成が報
告されている。イオンビームスパツタ法において
は、るつぼおよびフラツクスを使用しないことか
ら光吸収は、さほど大きくなく、0.8μmの波長
で、性能指数（挿入損失1dB当たりのフアラデー
回転角）55（deg／dB）が得られている。すなわ
ちフアラデー回転角45度当たりの挿入損失は、
0.8dBとなる。しかしながらスパツタにより堆積
しうる膜の厚みは、数μmと薄いため実用的な光
アイソレータ材料としては問題があつた。 それ故に本発明の課題は、実用的な0.8μm帯低
損失光アイソレータ材料として使用できる磁気光
学ガーネツトを提供することにある。 （課題を解決するための手段） 本発明によれば、非磁性ガーネツト基板上に
LPE育成されたBi置換磁性ガーネツト上にBi3
Fe5-xM5O12（ＭはＡあるは／およびGa）なる
組成の磁性ガーネツトをイオンビームスパツタに
より堆積することを特徴とする磁気光学ガーネツ
トの製法が得られる。 （実施例） 以下、幾つかの実施例につき説明する。 実施例 １ 白金るつぼに保持された酸化鉛−酸化ビスマス
−酸化ほう素系融剤より、格子定数が12.625Aの
サマリウム・スカンジウム・ガリウム・ガーネツ
ト基板｛111｝上にPr1.5Bi1.5Fe4Ga1O12なる化学
式を有する磁性ガーネツト単結晶膜を片面10μm
の厚さで基板両面に液相エピタキシヤル法で形成
した。さらにイオンビームスパツタ法により片面
4.5μmの厚さの薄膜を両面に堆積させたところ
0.78μmの波長で45度のフア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％）であつた。第１表には、比較のた
めLPE法により育成されたBi置換磁性ガーネツ
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
ムスパツ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ツト
膜のそれよりも小さかつた。 実施例 ２ 白金るつぼに保持された酸化鉛−酸化ビスマス
−酸化ほう素系融剤より、格子定数が12.560Aの
ガドリニウム・スカンジウム・ガリウム・ガーネ
ツト基板｛111｝上にPr1.5Bi1.5Fe4Ａ1O12なる
化学式を有する磁性ガーネツト単結晶膜を片面
10μmの厚さで基板両面に液相エピタキシヤル法
で形成した。さらにイオンビームスパツタ法によ
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度のフアラデー回転角を示
した。また、挿入損失は第１表に示すように
1.3dB（透過率74％）であつた。第１表には、比
較のためLPE法により育成されたBi置換磁性ガ
ーネツ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
ンビームスパツ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
ネツト膜のそれよりも小さかつた。
【表】
尚、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。 また、本発明を適用し得る非磁性ガーネツト基
板は、サマリウム・スカンジウム・ガリウム・ガ
ーネツト、ガドリニウム・スカンジウム・ガリウ
ム・ガーネツトに限定されず、ガドリニウム・ガ
リウム・ガーネツト（GGG）で代表される非磁
性ガーネツト基板全般にわたるものである。 また、本発明を適用し得る下地のLPE膜は、
Pr1.5Bi1.5Fe4Ga1O12，Pr1.5Bi1.5Fe4Ａ1O12に限
定されずBi置換磁性ガーネツト全般にわたるも
のである。 また、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、Bi3Fe5O12，Bi3Fe4Ａ1O12に
限定されずBi3Fe5-xMxO12（Ｘ＝０〜2MはGaあ
るいは／およびＡ）の組成をとるものである。 （発明の効果） 以上説明した如く、本発明を用いることによ
り、Bi置換磁性ガーネツトの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。
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。 また、本発明を適用し得る非磁性ガーネツト基
板は、サマリウム・スカンジウム・ガリウム・ガ
ーネツト、ガドリニウム・スカンジウム・ガリウ
ム・ガーネツトに限定されず、ガドリニウム・ガ
リウム・ガーネツト（GGG）で代表される非磁
性ガーネツト基板全般にわたるものである。 また、本発明を適用し得る下地のLPE膜は、
Pr1.5Bi1.5Fe4Ga1O12，Pr1.5Bi1.5Fe4Ａ1O12に限
定されずBi置換磁性ガーネツト全般にわたるも
のである。 また、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、Bi3Fe5O12，Bi3Fe4Ａ1O12に
限定されずBi3Fe5-xMxO12（Ｘ＝０〜2MはGaあ
るいは／およびＡ）の組成をとるものである。 （発明の効果） 以上説明した如く、本発明を用いることによ
り、Bi置換磁性ガーネツトの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。
第１図は光アイソレータの原理図である。
１……フアラデー回転子、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。
…検光子、４……半導体レーザ、６……順方向の
光、７……戻り光。
Claims (1)
- １ 非磁性ガーネツト基板上にLPE育成された
Bi置換磁性ガーネツト上にBi3Fe5-xM5O12（Ｍは
Ａあるいは／およびGa）なる組成の磁性ガー
ネツトをイオンビームスパツタにより堆積するこ
とを特徴とする磁気光学ガーネツトの製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10432988A JPH01278499A (ja) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | 磁気光学ガーネットの製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10432988A JPH01278499A (ja) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | 磁気光学ガーネットの製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01278499A JPH01278499A (ja) | 1989-11-08 |
| JPH0524116B2 true JPH0524116B2 (ja) | 1993-04-06 |
Family
ID=14377896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10432988A Granted JPH01278499A (ja) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | 磁気光学ガーネットの製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01278499A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5459243B2 (ja) * | 2011-03-08 | 2014-04-02 | 住友金属鉱山株式会社 | ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜と光アイソレータ |
-
1988
- 1988-04-28 JP JP10432988A patent/JPH01278499A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01278499A (ja) | 1989-11-08 |
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