JPH06316497A - 磁気光学ガーネット - Google Patents
磁気光学ガーネットInfo
- Publication number
- JPH06316497A JPH06316497A JP12494893A JP12494893A JPH06316497A JP H06316497 A JPH06316497 A JP H06316497A JP 12494893 A JP12494893 A JP 12494893A JP 12494893 A JP12494893 A JP 12494893A JP H06316497 A JPH06316497 A JP H06316497A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- garnet
- faraday rotation
- film
- magneto
- optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 波長1.3μmを越える磁気光学ガーネットにお
いて、温度依存性0.06deg/℃以下で挿入損失−0.05dBを
切り、また膜厚350μm以上の膜厚では結晶性が悪く特性
の良い（挿入損失）ものは得られていないため、ファラ
デー回転係数が大きく、温度依存性が小さく、飽和磁場
が小さく、かつ光吸収損失が小さい磁気光学ガーネット
膜を得ること。 【構成】 TbxLu3-x-y-zCeyBizFe5Ｏ12で示される化学
式において、0.7≦x≦1.0，0＜y≦0.02，0.9≦z≦1.1組
成の磁気光学ガーネット。
いて、温度依存性0.06deg/℃以下で挿入損失−0.05dBを
切り、また膜厚350μm以上の膜厚では結晶性が悪く特性
の良い（挿入損失）ものは得られていないため、ファラ
デー回転係数が大きく、温度依存性が小さく、飽和磁場
が小さく、かつ光吸収損失が小さい磁気光学ガーネット
膜を得ること。 【構成】 TbxLu3-x-y-zCeyBizFe5Ｏ12で示される化学
式において、0.7≦x≦1.0，0＜y≦0.02，0.9≦z≦1.1組
成の磁気光学ガーネット。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ファラデー効果を利用
した光アイソレータに用いられる磁気光学ガーネットに
関するものであり、光センサー，光スイッチ用としても
応用が可能である。
した光アイソレータに用いられる磁気光学ガーネットに
関するものであり、光センサー，光スイッチ用としても
応用が可能である。
【０００２】
【従来の技術および課題】光アイソレータ，光センサ
ー，光スイッチなどには、ファラデー回転素子が用いら
れている。ファラデー回転素子の必要特性は、 ファラデー回転係数 光吸収損失 ファラデー回転角の温度係数 飽和磁場強度 である。ファラデー回転係数が大きいと素子の厚さを薄
くでき、光アイソレータの小型化に有効である。また素
子の光吸収損失が小さいと、光アイソレータの順方向損
失を小さくできる。またファラデー回転角の温度係数が
小さいと、周囲の環境温度が変化してもファラデー回転
角の変化は小さく、アイソレーションの劣化が少ない。
また素子の飽和磁場強度が小さいと、磁界強度の小さい
マグネットで素子を飽和させることができ、アイソレー
タなどの小型化が可能である。
ー，光スイッチなどには、ファラデー回転素子が用いら
れている。ファラデー回転素子の必要特性は、 ファラデー回転係数 光吸収損失 ファラデー回転角の温度係数 飽和磁場強度 である。ファラデー回転係数が大きいと素子の厚さを薄
くでき、光アイソレータの小型化に有効である。また素
子の光吸収損失が小さいと、光アイソレータの順方向損
失を小さくできる。またファラデー回転角の温度係数が
小さいと、周囲の環境温度が変化してもファラデー回転
角の変化は小さく、アイソレーションの劣化が少ない。
また素子の飽和磁場強度が小さいと、磁界強度の小さい
マグネットで素子を飽和させることができ、アイソレー
タなどの小型化が可能である。
【０００３】ところで、ガーネット膜を液相エピタキシ
ャル法により育成する場合、PbＯを主体としたフラック
スを使用するため、成長した結晶膜中に鉛イオンが混
入、同時に坩堝材の白金イオンが混入し、これらによっ
て光吸収損失がもたらされ、素子の挿入損失を大きくし
てしまう。そこで光吸収損失を下げるためには、ガーネ
ット中のBi置換量を多くして、ファラデー回転係数を大
きくし、45degのファラデー回転角をなす膜厚を薄くす
る手段と、ガーネット膜中のFe3+価数が不純物イオン
（Pb4+，Pb2+，Pt4+）によって一部Fe2+，Fe4+に変わり
吸収を増しているために、２価あるいは４価のSi，Ti，
Caなどのイオンを添加したり、熱処理などによって価数
制御する手段がある。
ャル法により育成する場合、PbＯを主体としたフラック
スを使用するため、成長した結晶膜中に鉛イオンが混
入、同時に坩堝材の白金イオンが混入し、これらによっ
て光吸収損失がもたらされ、素子の挿入損失を大きくし
てしまう。そこで光吸収損失を下げるためには、ガーネ
ット中のBi置換量を多くして、ファラデー回転係数を大
きくし、45degのファラデー回転角をなす膜厚を薄くす
る手段と、ガーネット膜中のFe3+価数が不純物イオン
（Pb4+，Pb2+，Pt4+）によって一部Fe2+，Fe4+に変わり
吸収を増しているために、２価あるいは４価のSi，Ti，
Caなどのイオンを添加したり、熱処理などによって価数
制御する手段がある。
【０００４】例えば、波長1.3μmにおけるファラデー回
転係数が−1800deg/cmと非常に大きく結晶欠陥の少ない
（GdLuBi）3Fe5Ｏ12膜においても45degのファラデー回
転角をなす膜厚で挿入損失が0.13dB、ファラデー回転角
の温度係数が0.08deg/℃の特性膜となっている。希土類
元素によって回転角の温度依存性が異なり、Gdは回転角
の温度特性上好ましくない。そこで、TbxLu3-x-yBiyFe5
Ｏ12（0.7≦x≦1.0，0.9≦y≦1.1や0.35≦x≦0.45，0≦
y≦１）が提案されている。
転係数が−1800deg/cmと非常に大きく結晶欠陥の少ない
（GdLuBi）3Fe5Ｏ12膜においても45degのファラデー回
転角をなす膜厚で挿入損失が0.13dB、ファラデー回転角
の温度係数が0.08deg/℃の特性膜となっている。希土類
元素によって回転角の温度依存性が異なり、Gdは回転角
の温度特性上好ましくない。そこで、TbxLu3-x-yBiyFe5
Ｏ12（0.7≦x≦1.0，0.9≦y≦1.1や0.35≦x≦0.45，0≦
y≦１）が提案されている。
【０００５】しかし膜厚350μm以上の膜厚では結晶性が
悪く特性の良い（挿入損失）ものは得られていない。特
に波長1.3μmを越えるものについては温度依存性0.06de
g/℃以下で挿入損失−0.05dBを切るものは得られていな
い。本発明はファラデー回転係数が大きく、温度依存性
が小さく、飽和磁場が小さく、かつ光吸収損失が小さい
磁気光学ガーネット膜を得ることを目的とする。
悪く特性の良い（挿入損失）ものは得られていない。特
に波長1.3μmを越えるものについては温度依存性0.06de
g/℃以下で挿入損失−0.05dBを切るものは得られていな
い。本発明はファラデー回転係数が大きく、温度依存性
が小さく、飽和磁場が小さく、かつ光吸収損失が小さい
磁気光学ガーネット膜を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、液相エピタキ
シャル成長法によるBi置換希土類鉄ガーネット膜におい
て、温度特性を改善する手段として、ファラデー回転角
θFの温度係数の符号の異なる２つのガーネット（ＲＩ
Ｇ）と（BiＩＧ）を組み合わせて固溶体にする手段が知
られており［ＲＩＧ：希土類鉄ガーネット，BiＩＧ：ビ
スマス鉄ガーネット］、本発明者らは希土類元素とし
て、Tb（テルビウム）とLu（ルテチウム）およびCe（セ
リウム）を選び、TbxLu3-x-y-zCeyBizFe5Ｏ12で示され
る化学式において、0.7≦x≦ 1.0，0＜y≦0.02，0.9≦z
≦1.1の組成を有する磁気光学ガーネットを提供するも
のである。
シャル成長法によるBi置換希土類鉄ガーネット膜におい
て、温度特性を改善する手段として、ファラデー回転角
θFの温度係数の符号の異なる２つのガーネット（ＲＩ
Ｇ）と（BiＩＧ）を組み合わせて固溶体にする手段が知
られており［ＲＩＧ：希土類鉄ガーネット，BiＩＧ：ビ
スマス鉄ガーネット］、本発明者らは希土類元素とし
て、Tb（テルビウム）とLu（ルテチウム）およびCe（セ
リウム）を選び、TbxLu3-x-y-zCeyBizFe5Ｏ12で示され
る化学式において、0.7≦x≦ 1.0，0＜y≦0.02，0.9≦z
≦1.1の組成を有する磁気光学ガーネットを提供するも
のである。
【０００７】それぞれの成分のモル比限定範囲外の場合
のファラデー回転，結晶等に関するデータを表１に示
す。
のファラデー回転，結晶等に関するデータを表１に示
す。
【表１】
【０００８】以上のように各成分のモル比が上記範囲外
の場合、結晶性が悪く、良好なガーネット膜が得られな
い。ガーネット中のTbの量が多いと温度特性は良くなる
が、Biの量が減り、ファラデー回転係数が下がってしま
う。逆にガーネット中のTbの量が少ないと温度特性は悪
くなるが、Biの量が増え、ファラデー回転係数を大きく
することが可能である。またTbは磁性イオンなので、Tb
の量が多いと飽和磁場を小さくすることができる。また
ガーネットの光吸収損失を下げるためには、大きなファ
ラデー回転係数が必要とされる。
の場合、結晶性が悪く、良好なガーネット膜が得られな
い。ガーネット中のTbの量が多いと温度特性は良くなる
が、Biの量が減り、ファラデー回転係数が下がってしま
う。逆にガーネット中のTbの量が少ないと温度特性は悪
くなるが、Biの量が増え、ファラデー回転係数を大きく
することが可能である。またTbは磁性イオンなので、Tb
の量が多いと飽和磁場を小さくすることができる。また
ガーネットの光吸収損失を下げるためには、大きなファ
ラデー回転係数が必要とされる。
【０００９】これらの関係より、本発明者らはBi置換量
を多く、Tb，Luの最適量を検討し、更に膜中にCeをドー
プすることで、ファラデー回転係数が高く、温度特性良
好で、光吸収損失が小さく、飽和磁場の小さな膜を得る
ことができた。Lu添加はBiのイオン半径が大きく、Luの
イオン半径が小さいので、両者で相殺することにより、
膜と基板との格子定数のマッチングに効果があると考え
た。そしてTbxLu3-x-y -zCeyBizFe5Ｏ12 系は、酸化ある
いは還元雰囲気中の熱処理により光吸収損失の改善も確
認された。
を多く、Tb，Luの最適量を検討し、更に膜中にCeをドー
プすることで、ファラデー回転係数が高く、温度特性良
好で、光吸収損失が小さく、飽和磁場の小さな膜を得る
ことができた。Lu添加はBiのイオン半径が大きく、Luの
イオン半径が小さいので、両者で相殺することにより、
膜と基板との格子定数のマッチングに効果があると考え
た。そしてTbxLu3-x-y -zCeyBizFe5Ｏ12 系は、酸化ある
いは還元雰囲気中の熱処理により光吸収損失の改善も確
認された。
【００１０】
【実施例１】下記の表２に示した融液中に浸漬した{11
1}面のＳＧＧＧ基板（格子定数が、12.496ÅのCa，Mg，
Zr置換のガドリニウム・ガリウム・ガーネット基板）上
に、790℃で11時間液相エピタキシャル成長させること
によって、550μmの膜厚を有する磁気光学ガーネット結
晶を得た。
1}面のＳＧＧＧ基板（格子定数が、12.496ÅのCa，Mg，
Zr置換のガドリニウム・ガリウム・ガーネット基板）上
に、790℃で11時間液相エピタキシャル成長させること
によって、550μmの膜厚を有する磁気光学ガーネット結
晶を得た。
【００１１】この単結晶膜のファラデー回転係数は、波
長1.3μmの光に対し、−1500deg/cm，ファラデー回転角
の温度係数は、−20℃〜70℃において0.05deg/℃，飽和
磁場は950Oeであった。この膜のファラデー回転角が45d
egとなる膜厚に仕上げた後、熱処理を行い、膜の両面に
ＡＲコートをつけて、光吸収損失を測定したところ−0.
03dBの値を示した。
長1.3μmの光に対し、−1500deg/cm，ファラデー回転角
の温度係数は、−20℃〜70℃において0.05deg/℃，飽和
磁場は950Oeであった。この膜のファラデー回転角が45d
egとなる膜厚に仕上げた後、熱処理を行い、膜の両面に
ＡＲコートをつけて、光吸収損失を測定したところ−0.
03dBの値を示した。
【００１２】
【実施例２】表２に示した融液中に浸漬した{111}面の
ＳＧＧＧ基板上に、795℃で14時間液相エピタキシャル
成長させることによって、600μmの膜厚を有する磁気光
学ガーネット結晶を得た。この単結晶膜のファラデー回
転係数は、波長1.55μmの光に対し、−1040deg/cm，フ
ァラデー回転角の温度係数は、−20℃〜70℃において0.
05deg/℃，飽和磁場は950Oeであった。この膜をファラ
デー回転角が45degとなる膜厚に仕上げた後、熱処理を
行い、膜の両面にＡＲコートを付し、光吸収損失を測定
したところ−0.04dBの値を示した。
ＳＧＧＧ基板上に、795℃で14時間液相エピタキシャル
成長させることによって、600μmの膜厚を有する磁気光
学ガーネット結晶を得た。この単結晶膜のファラデー回
転係数は、波長1.55μmの光に対し、−1040deg/cm，フ
ァラデー回転角の温度係数は、−20℃〜70℃において0.
05deg/℃，飽和磁場は950Oeであった。この膜をファラ
デー回転角が45degとなる膜厚に仕上げた後、熱処理を
行い、膜の両面にＡＲコートを付し、光吸収損失を測定
したところ−0.04dBの値を示した。
【００１３】
【表２】
【００１４】
【発明の効果】本発明により、挿入損失が極めて低く、
かつ温度特性が良く、飽和磁場の小さいファラデー回転
素子が得られる。
かつ温度特性が良く、飽和磁場の小さいファラデー回転
素子が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 誠 青森県黒石市大字下目内沢字小屋敷添５番 １号 並木精密宝石株式会社青森黒石工場 内
Claims (1)
- 【請求項１】 TbxLu3-x-y-zCeyBizFe5Ｏ12で示される
化学式において、 0.7≦x≦1.0 0＜y≦0.02 0.9≦z≦1.1 の組成を有することを特徴とする磁気光学ガーネット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12494893A JPH06316497A (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 磁気光学ガーネット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12494893A JPH06316497A (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 磁気光学ガーネット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06316497A true JPH06316497A (ja) | 1994-11-15 |
Family
ID=14898173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12494893A Pending JPH06316497A (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 磁気光学ガーネット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06316497A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007086606A1 (en) * | 2006-01-27 | 2007-08-02 | Showa Denko K.K. | Fluorescent substance and process for producing the same |
-
1993
- 1993-04-28 JP JP12494893A patent/JPH06316497A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007086606A1 (en) * | 2006-01-27 | 2007-08-02 | Showa Denko K.K. | Fluorescent substance and process for producing the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030919 |