JPH07270733A - 磁気光学素子 - Google Patents
磁気光学素子Info
- Publication number
- JPH07270733A JPH07270733A JP8276494A JP8276494A JPH07270733A JP H07270733 A JPH07270733 A JP H07270733A JP 8276494 A JP8276494 A JP 8276494A JP 8276494 A JP8276494 A JP 8276494A JP H07270733 A JPH07270733 A JP H07270733A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- magneto
- optical element
- verdet constant
- range
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ベルデ定数の温度変化率が１０℃あたり±
０．２％以内と小さい磁界センサー用の磁気光学素子を
提供すること。 【構成】 （Ｙ3-x-y-z Ｂｉx Ｈｏy Ｌａz ）（Ｆｅ
5-u Ｇａu ）Ｏ12 で表される組成（但し、１．２≦ｘ≦１．６、０≦ｙ≦
１．８、０≦ｚ≦０．１、０．０１≦ｕ≦１．４、かつ
４．０≦８ｙ＋５ｕ、かつ１．３ｙ＋１．７５ｕ≦２．
２８）を持つ磁性ガーネット結晶よりなる磁界センサー
用磁気光学素子。
０．２％以内と小さい磁界センサー用の磁気光学素子を
提供すること。 【構成】 （Ｙ3-x-y-z Ｂｉx Ｈｏy Ｌａz ）（Ｆｅ
5-u Ｇａu ）Ｏ12 で表される組成（但し、１．２≦ｘ≦１．６、０≦ｙ≦
１．８、０≦ｚ≦０．１、０．０１≦ｕ≦１．４、かつ
４．０≦８ｙ＋５ｕ、かつ１．３ｙ＋１．７５ｕ≦２．
２８）を持つ磁性ガーネット結晶よりなる磁界センサー
用磁気光学素子。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁気光学素子に関し、特
に磁界測定に適した磁性ガーネット結晶より成る磁気光
学素子に関する。
に磁界測定に適した磁性ガーネット結晶より成る磁気光
学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気光学素子はその飽和磁界よりも小さ
い磁界中ではファラデー回転角が磁界に比例する。この
現象を利用して磁気光学素子から磁界測定を行うセンサ
ーを構成することは良く知られており、高電圧が発生す
る変圧器や遮断機、或いは絶縁性が要求される場所で光
ファイバと組み合わせて使用されている。磁界センサー
に使用される代表的な磁気光学素子（ファラデー素子）
には次のものが知られている。 特開昭５８−１３９０８２によると、一般式 Ｂｉx Ｒ3-x （Ｆｅ5-y Ｍy ）Ｏ12 で表される組成を有する磁性ガーネット薄膜において、
ＲをＹや、Ｌａ等の希土類元素、ＭをＧａ、Ａｌ、Ｇｅ
等の元素で置換した材料は、ベルデ定数の温度変化が小
さく、磁界を測定する装置を構成した場合の温度安定性
に優れていると記載されている。 また、特開平２−１９６１００号によると、特に組
成を（Ｙ3-x-y ＨｏxＢｉy ）Ｆｅ5 Ｏ12のように限定
した場合、１００℃あたりのベルデ定数の温度変化率が
±２％以内という優れた特性を示す組成範囲が示されて
いる。 さらに、松下電器：日本応用磁気学会講演概要集第
７ｐＡ−１６頁，１９９２によると、特に組成を（Ｙ
3-x-y-z Ｇｄx Ｂｉy Ｌａz ）Ｆｅ5-u Ｇａu Ｏ12のよ
うに限定した場合、１００℃あたりのベルデ定数の温度
変化率が１％以内である組成が示されている。また飽和
磁界を下げ、低磁界で感度を高くすることが示されてい
る。
い磁界中ではファラデー回転角が磁界に比例する。この
現象を利用して磁気光学素子から磁界測定を行うセンサ
ーを構成することは良く知られており、高電圧が発生す
る変圧器や遮断機、或いは絶縁性が要求される場所で光
ファイバと組み合わせて使用されている。磁界センサー
に使用される代表的な磁気光学素子（ファラデー素子）
には次のものが知られている。 特開昭５８−１３９０８２によると、一般式 Ｂｉx Ｒ3-x （Ｆｅ5-y Ｍy ）Ｏ12 で表される組成を有する磁性ガーネット薄膜において、
ＲをＹや、Ｌａ等の希土類元素、ＭをＧａ、Ａｌ、Ｇｅ
等の元素で置換した材料は、ベルデ定数の温度変化が小
さく、磁界を測定する装置を構成した場合の温度安定性
に優れていると記載されている。 また、特開平２−１９６１００号によると、特に組
成を（Ｙ3-x-y ＨｏxＢｉy ）Ｆｅ5 Ｏ12のように限定
した場合、１００℃あたりのベルデ定数の温度変化率が
±２％以内という優れた特性を示す組成範囲が示されて
いる。 さらに、松下電器：日本応用磁気学会講演概要集第
７ｐＡ−１６頁，１９９２によると、特に組成を（Ｙ
3-x-y-z Ｇｄx Ｂｉy Ｌａz ）Ｆｅ5-u Ｇａu Ｏ12のよ
うに限定した場合、１００℃あたりのベルデ定数の温度
変化率が１％以内である組成が示されている。また飽和
磁界を下げ、低磁界で感度を高くすることが示されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のの文
献については例示されたＢｉ、Ｒ、Ｍの元素比率によっ
ては、ベルデ定数の温度変化率が１０℃あたり数％と大
きく、実用に供しない。この文献には使用できる元素と
して二十数種に及ぶ元素から数種を選択して磁性ガーネ
ット構造を構成するように組み合わせることが記載さ
れ、その中にはＲとしてＹ、Ｌａ、Ｈｏ等を選択でき、
ＭとしてＧａを選択できることが記載されてはいるが、
この文献の実施例にはＨｏもＧａも使用されておらず、
ましてやこれらを共存させた際の相乗効果による顕著な
熱安定性と高感度性を示唆していない。実際、例示され
た組成は本発明のものとは全然違い、また熱安定性も後
で説明するように本発明に比べて５倍以上も悪い。
献については例示されたＢｉ、Ｒ、Ｍの元素比率によっ
ては、ベルデ定数の温度変化率が１０℃あたり数％と大
きく、実用に供しない。この文献には使用できる元素と
して二十数種に及ぶ元素から数種を選択して磁性ガーネ
ット構造を構成するように組み合わせることが記載さ
れ、その中にはＲとしてＹ、Ｌａ、Ｈｏ等を選択でき、
ＭとしてＧａを選択できることが記載されてはいるが、
この文献の実施例にはＨｏもＧａも使用されておらず、
ましてやこれらを共存させた際の相乗効果による顕著な
熱安定性と高感度性を示唆していない。実際、例示され
た組成は本発明のものとは全然違い、また熱安定性も後
で説明するように本発明に比べて５倍以上も悪い。
【０００４】また上記の文献については、ファラデー
回転の飽和に要する磁界が大きく、特にこの磁気光学素
子（ファラデー素子）を用いて、数百 Oe 以下の低い磁
界を測定するセンサーを構成した場合、感度が低いとい
う欠点があった。
回転の飽和に要する磁界が大きく、特にこの磁気光学素
子（ファラデー素子）を用いて、数百 Oe 以下の低い磁
界を測定するセンサーを構成した場合、感度が低いとい
う欠点があった。
【０００５】さらに上記の文献では、Ｇｄのイオン半
径が比較的大きいため、Ｂｉの置換量に限度があり、フ
ァラデー回転角を大きくすることができないため、薄い
膜厚にすることが困難である。８００ｎｍの波長帯では
磁性ガーネット結晶膜の光吸収が大きいため、その吸収
損失ができるだけ小さいほうが望ましいが、Ｇｄを含有
すると膜厚が厚く、吸収損失が大きくなる。
径が比較的大きいため、Ｂｉの置換量に限度があり、フ
ァラデー回転角を大きくすることができないため、薄い
膜厚にすることが困難である。８００ｎｍの波長帯では
磁性ガーネット結晶膜の光吸収が大きいため、その吸収
損失ができるだけ小さいほうが望ましいが、Ｇｄを含有
すると膜厚が厚く、吸収損失が大きくなる。
【０００６】また、従来の磁界センサー用のカーネット
結晶膜は設計の自由度が小さく、高飽和磁界の磁性ガー
ネットの組成を調整しても低飽和磁界の磁性ガーネット
は得ることが困難であり、またその逆も真である。更
に、他の問題は磁界センサーの出力を光ファイバーで監
視場所まで導く場合に従来のように８００ｎｍ程度の波
長を使用すると、磁気光学素子や光ファイバの減衰が大
きいため、損失が大きくなり検出が困難になる。したが
って、１３００ｎｍ以上の波長で検出する時に高感度を
示す磁気光学素子が望まれる。
結晶膜は設計の自由度が小さく、高飽和磁界の磁性ガー
ネットの組成を調整しても低飽和磁界の磁性ガーネット
は得ることが困難であり、またその逆も真である。更
に、他の問題は磁界センサーの出力を光ファイバーで監
視場所まで導く場合に従来のように８００ｎｍ程度の波
長を使用すると、磁気光学素子や光ファイバの減衰が大
きいため、損失が大きくなり検出が困難になる。したが
って、１３００ｎｍ以上の波長で検出する時に高感度を
示す磁気光学素子が望まれる。
【０００７】したがって、本発明の目的はベルデ定数の
温度変化率が１０℃あたり０．２％％以下と小さい磁気
光学素子を提供することにある。本発明の他の目的は、
飽和磁界が低く、磁界に対する検出感度の高く、しかも
ベルデ定数の温度変化率が１０℃あたり±０．２％以内
と小さい磁気光学素子を提供することにある。本発明の
更に他の目的は、１３００ｎｍ以上の光波長で使用した
時に、損失が小さく、しかもベルデ定数の温度変化率が
１０℃あたり±０．２％以内と小さい磁気光学素子を提
供することにある。
温度変化率が１０℃あたり０．２％％以下と小さい磁気
光学素子を提供することにある。本発明の他の目的は、
飽和磁界が低く、磁界に対する検出感度の高く、しかも
ベルデ定数の温度変化率が１０℃あたり±０．２％以内
と小さい磁気光学素子を提供することにある。本発明の
更に他の目的は、１３００ｎｍ以上の光波長で使用した
時に、損失が小さく、しかもベルデ定数の温度変化率が
１０℃あたり±０．２％以内と小さい磁気光学素子を提
供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、一般式 （Ｙ3-x-y-z Ｂｉx Ｈｏy Ｌａz ）（Ｆｅ5-u Ｇａu ）
Ｏ12 で表される組成（但し、１．２≦ｘ≦１．６、０≦ｙ≦
１．８、０≦ｚ≦０．１、０．０１≦ｕ≦１．４、かつ
４．０≦８ｙ＋５ｕ、かつ１．３ｙ＋１．７５ｕ≦２．
２８）を持つ磁性ガーネット結晶よりなる磁界センサー
用磁気光学素子により上記の課題を解決する。この磁気
光学素子は優れた温度安定性を有し、ベルデ定数の温度
変化率が１０℃あたり±０．２％以内と小さい。
Ｏ12 で表される組成（但し、１．２≦ｘ≦１．６、０≦ｙ≦
１．８、０≦ｚ≦０．１、０．０１≦ｕ≦１．４、かつ
４．０≦８ｙ＋５ｕ、かつ１．３ｙ＋１．７５ｕ≦２．
２８）を持つ磁性ガーネット結晶よりなる磁界センサー
用磁気光学素子により上記の課題を解決する。この磁気
光学素子は優れた温度安定性を有し、ベルデ定数の温度
変化率が１０℃あたり±０．２％以内と小さい。
【０００９】本発明はまた、上記一般式において、さら
に３．４≦ｙ＋１７ｕを満たすことを特徴とする、磁性
ガーネット結晶よりなる高感度磁界センサー用磁気光学
素子により上記の課題を解決する。この磁気光学素子
は、ベルデ定数の温度変化率が１０℃あたり±０．２％
以内と熱安定性が良いだけでなく、更に飽和磁界が１２
００ Oe 以下であり、磁界センサーとして使用した時に
感度が高い。
に３．４≦ｙ＋１７ｕを満たすことを特徴とする、磁性
ガーネット結晶よりなる高感度磁界センサー用磁気光学
素子により上記の課題を解決する。この磁気光学素子
は、ベルデ定数の温度変化率が１０℃あたり±０．２％
以内と熱安定性が良いだけでなく、更に飽和磁界が１２
００ Oe 以下であり、磁界センサーとして使用した時に
感度が高い。
【００１０】さらに、上記一般式において、さらに３．
４≦ｙ＋１７ｕを満たし、同時に７．２≦９ｙ＋８ｕを
満たすことを特徴とする、高波長１３００ｎｍ以上の波
長帯の光源を用いて磁界を測定する装置に適した磁性ガ
ーネット結晶よりなる磁界センサー用磁気光学素子によ
り、上記の課題を解決する。この磁気光学素子はベルデ
定数の温度変化率が１０℃あたり０．２％以下と熱安定
性が良いだけでなく、飽和磁界が１２００ Oe 以下であ
り、磁界センサーとして使用した時に感度が高く、さら
に１３００ｎｍ以上の光源を使用でき、それにより光損
失が少なくなる。
４≦ｙ＋１７ｕを満たし、同時に７．２≦９ｙ＋８ｕを
満たすことを特徴とする、高波長１３００ｎｍ以上の波
長帯の光源を用いて磁界を測定する装置に適した磁性ガ
ーネット結晶よりなる磁界センサー用磁気光学素子によ
り、上記の課題を解決する。この磁気光学素子はベルデ
定数の温度変化率が１０℃あたり０．２％以下と熱安定
性が良いだけでなく、飽和磁界が１２００ Oe 以下であ
り、磁界センサーとして使用した時に感度が高く、さら
に１３００ｎｍ以上の光源を使用でき、それにより光損
失が少なくなる。
【００１１】本発明では、Ｂｉの一部をＨｏで置換する
ことにより、温度安定性を向上させベルデ定数の温度変
化率が１０℃あたり±０．２％以内と小さくできる。そ
の際にＨｏはイオン半径が前述の従来例のＧｄより小さ
く、その分イオン半径の大きなＢｉの量をできるだけ多
くすることができる。Ｂｉはファラデー回転能を高める
効果があり、同じファラデー回転角を得るのに、膜厚を
薄くできる利点がある。８００ｎｍの波長帯ではガーネ
ット結晶膜の光吸収が大きいため、その吸収損失ができ
るだけ小さいほうが望ましい。従って、Ｈｏ置換によ
り、Ｇｄ置換よりも膜厚を薄くすることで、吸収損失を
低く押えられる。Ｈｏよりイオン半径の小さい希土類イ
オンを置換した場合は、Ｈｏと違って負のベルデ定数の
温度係数を持つので、温度係数を小さくすることが困難
である。また、Ｈｏを使用すればＧｄの場合より膜厚が
薄くてよいので、厚膜を形成する際に生じる欠陥やワレ
などが少ないという製造上の利点がある。また、ランニ
ングコストも少なくてすむ。
ことにより、温度安定性を向上させベルデ定数の温度変
化率が１０℃あたり±０．２％以内と小さくできる。そ
の際にＨｏはイオン半径が前述の従来例のＧｄより小さ
く、その分イオン半径の大きなＢｉの量をできるだけ多
くすることができる。Ｂｉはファラデー回転能を高める
効果があり、同じファラデー回転角を得るのに、膜厚を
薄くできる利点がある。８００ｎｍの波長帯ではガーネ
ット結晶膜の光吸収が大きいため、その吸収損失ができ
るだけ小さいほうが望ましい。従って、Ｈｏ置換によ
り、Ｇｄ置換よりも膜厚を薄くすることで、吸収損失を
低く押えられる。Ｈｏよりイオン半径の小さい希土類イ
オンを置換した場合は、Ｈｏと違って負のベルデ定数の
温度係数を持つので、温度係数を小さくすることが困難
である。また、Ｈｏを使用すればＧｄの場合より膜厚が
薄くてよいので、厚膜を形成する際に生じる欠陥やワレ
などが少ないという製造上の利点がある。また、ランニ
ングコストも少なくてすむ。
【００１２】Ｈｏ置換の場合の一軸磁気異方性はＧｄ置
換の場合よりも小さく、そのため結晶膜の垂直磁化成分
はＧｄより少ない。一般には、垂直磁化成分が少ないと
ヒステリシスを生じにくくなる。ヒステリシスはＧａ置
換により、飽和磁界を小さくしていくと起こりやすい。
Ｈｏ置換により、Ｇｄよりもヒステリシスの発生する飽
和磁界を低くできる。このため低磁界の使用に有利な、
安定性の良い磁界測定装置を構成できる。
換の場合よりも小さく、そのため結晶膜の垂直磁化成分
はＧｄより少ない。一般には、垂直磁化成分が少ないと
ヒステリシスを生じにくくなる。ヒステリシスはＧａ置
換により、飽和磁界を小さくしていくと起こりやすい。
Ｈｏ置換により、Ｇｄよりもヒステリシスの発生する飽
和磁界を低くできる。このため低磁界の使用に有利な、
安定性の良い磁界測定装置を構成できる。
【００１３】次に、本発明ではＦｅの一部をＧａで置換
する。Ｇａは磁性ガーネットの飽和磁界を低下し、磁気
センサーとして使用する時に磁性ガーネット結晶よりな
る磁気光学素子を高感度にすることができる。Ｇａの置
換量が適当なら、Ｈｏの置換により得られる磁性ガーネ
ットの温度安定性は影響されない。
する。Ｇａは磁性ガーネットの飽和磁界を低下し、磁気
センサーとして使用する時に磁性ガーネット結晶よりな
る磁気光学素子を高感度にすることができる。Ｇａの置
換量が適当なら、Ｈｏの置換により得られる磁性ガーネ
ットの温度安定性は影響されない。
【００１４】こうして、本発明はＨｏとＧａを組み合わ
せることにより、温度特性を安定に維持しながら測定磁
界に応じて磁界センサーとして使用される磁性ガーネッ
ト磁気光学素子の飽和磁界を比較的自由に設計できる。
後で実施例に関連して説明するが、図１は、実施例の組
成点を示すグラフ（横軸：Ｇａの式量、縦軸：Ｈｏの式
量）で、試料番号を点上に示す。黒枠内は、λ＝８０
０、または１３００ｎｍの光源を使用して測定したベル
デ定数の温度変化率が±０．２％／１０℃以内の組成範
囲を表す。この範囲は上記一般式においてｘ，ｙ，ｚ，
ｕが所定範囲にあるとき、４．０≦８ｙ＋５ｕで且つ
１．３ｙ＋１．７５ｕ≦２．２８の範囲にある。図２
は、波長８００ｎｍの光源を用いて測定されたベルデ定
数の温度変化率と飽和磁界の関係を示す。これから、±
０．２％／１０℃以内の温度変化率において飽和磁界を
３８０ Oe 〜１６７０ Oe の範囲で任意に設定できるこ
とが分かる。図３は、実施例の組成点を示すグラフで試
料番号を点上に示す。点枠内は波長８００、または１３
００ｎｍの光源を用いて測定したベルデ定数の温度変化
率が±０．２％／１０℃以内で且つ飽和磁界が１．２ k
Oe以内の範囲にある組成範囲を表す。この条件は上記一
般式においてｘ，ｙ，ｚ，ｕが所定範囲にあるとき、
４．０≦８ｙ＋５ｕ、１．３ｙ＋１．７５ｕ≦２．２８
で、且つ３．４≦ｙ＋１７ｕで満足される。こうして高
感度磁界センサーとして好適な磁気光学素子が得られ
る。高感度センサーはほとんどの場合１２００ Oe 以下
の磁界を測定する。図３の黒枠内は波長１３００ｎｍの
光源を用いて測定したとき、ベルデ定数の温度変化率が
±０．２％／１０℃以内で且つ飽和磁界が１．２ kOe以
内の範囲にある組成範囲を表す。この範囲は上記一般式
においてｘ，ｙ，ｚ，ｕが所定範囲にあるとき、７．２
≦９ｙ＋８ｕ、１．３ｙ＋１．７５ｕ≦２．２８で、且
つ３．４≦ｙ＋１７ｕで満足される。こうして低損失磁
界センサーとして好適な磁気光学素子が得られる。
せることにより、温度特性を安定に維持しながら測定磁
界に応じて磁界センサーとして使用される磁性ガーネッ
ト磁気光学素子の飽和磁界を比較的自由に設計できる。
後で実施例に関連して説明するが、図１は、実施例の組
成点を示すグラフ（横軸：Ｇａの式量、縦軸：Ｈｏの式
量）で、試料番号を点上に示す。黒枠内は、λ＝８０
０、または１３００ｎｍの光源を使用して測定したベル
デ定数の温度変化率が±０．２％／１０℃以内の組成範
囲を表す。この範囲は上記一般式においてｘ，ｙ，ｚ，
ｕが所定範囲にあるとき、４．０≦８ｙ＋５ｕで且つ
１．３ｙ＋１．７５ｕ≦２．２８の範囲にある。図２
は、波長８００ｎｍの光源を用いて測定されたベルデ定
数の温度変化率と飽和磁界の関係を示す。これから、±
０．２％／１０℃以内の温度変化率において飽和磁界を
３８０ Oe 〜１６７０ Oe の範囲で任意に設定できるこ
とが分かる。図３は、実施例の組成点を示すグラフで試
料番号を点上に示す。点枠内は波長８００、または１３
００ｎｍの光源を用いて測定したベルデ定数の温度変化
率が±０．２％／１０℃以内で且つ飽和磁界が１．２ k
Oe以内の範囲にある組成範囲を表す。この条件は上記一
般式においてｘ，ｙ，ｚ，ｕが所定範囲にあるとき、
４．０≦８ｙ＋５ｕ、１．３ｙ＋１．７５ｕ≦２．２８
で、且つ３．４≦ｙ＋１７ｕで満足される。こうして高
感度磁界センサーとして好適な磁気光学素子が得られ
る。高感度センサーはほとんどの場合１２００ Oe 以下
の磁界を測定する。図３の黒枠内は波長１３００ｎｍの
光源を用いて測定したとき、ベルデ定数の温度変化率が
±０．２％／１０℃以内で且つ飽和磁界が１．２ kOe以
内の範囲にある組成範囲を表す。この範囲は上記一般式
においてｘ，ｙ，ｚ，ｕが所定範囲にあるとき、７．２
≦９ｙ＋８ｕ、１．３ｙ＋１．７５ｕ≦２．２８で、且
つ３．４≦ｙ＋１７ｕで満足される。こうして低損失磁
界センサーとして好適な磁気光学素子が得られる。
【００１５】
【実施例】以下に、本発明の実施例を説明するが、その
前にベルデ定数の温度変化率測定方法と、その１０℃あ
たりの温度変化率を定義する。試料を−２０℃〜８０℃
の範囲でベルデ定数を測定する。測定は−２０℃、２５
℃、及び８０℃で行う。２５℃におけるベルデ定数を基
準とし、これをＶ25とおく。−２０℃、８０℃における
ベルデ定数をＶ-20 、Ｖ80とすれば、Ｖ26に対する平均
的なベルデ定数の偏差は （Ｖ80−Ｖ-20 ）／Ｖ25 （％／℃） となり、これは１℃あたりの偏差であるが、これを１０
倍して１０℃あたりの変化率と定義する。
前にベルデ定数の温度変化率測定方法と、その１０℃あ
たりの温度変化率を定義する。試料を−２０℃〜８０℃
の範囲でベルデ定数を測定する。測定は−２０℃、２５
℃、及び８０℃で行う。２５℃におけるベルデ定数を基
準とし、これをＶ25とおく。−２０℃、８０℃における
ベルデ定数をＶ-20 、Ｖ80とすれば、Ｖ26に対する平均
的なベルデ定数の偏差は （Ｖ80−Ｖ-20 ）／Ｖ25 （％／℃） となり、これは１℃あたりの偏差であるが、これを１０
倍して１０℃あたりの変化率と定義する。
【００１６】実施例１ Ｂｉ2 Ｏ3 、ＰｂＯ、Ｂ2 Ｏ3 を主成分とするフラック
スにＹ2 Ｏ3 、Ｂｉ2Ｏ3 、Ｈｏ2 Ｏ3 、Ｌａ2 Ｏ3 、
Ｆｅ2 Ｏ3 、Ｇａ2 Ｏ3 を融解し、カルシウム、マグネ
シウム、ジルコニウム置換ＧＧＧ基板にＬＰＥ法を用い
て約１００μｍのガーネット単結晶膜を育成した。この
膜を約９０μｍの厚さに鏡面研磨し、蛍光Ｘ線分析をお
こなったところ、（Ｙ0.82、Ｂｉ1.31、Ｈｏ0.83、Ｌａ
0.04）（Ｆｅ4.83、Ｇａ0.17）Ｏ12で表される組成であ
った。この膜面に垂直な方向にピーク波長１３００ｎｍ
の光を入射し、膜面に垂直な磁界を印加し、光学測定を
おこなった。この結果、ファラデー回転角の飽和磁界は
１１７５ Oe であった。さらに−２０〜８０℃の温度範
囲でベルデ定数の値を測定したところ、１０℃あたりの
変化率は０．１４％と、極めて安定であった。次にこの
膜を約２５μｍの厚みに鏡面研磨し、ピーク波長８００
ｎｍの光源を用いて同様な測定をおこなった。その結
果、飽和磁界はほぼ１３００ｎｍの場合と同様な値を示
したが、ベルデ定数の温度変化率は１０℃あたり−０．
１０％と負側にシフトしていた。
スにＹ2 Ｏ3 、Ｂｉ2Ｏ3 、Ｈｏ2 Ｏ3 、Ｌａ2 Ｏ3 、
Ｆｅ2 Ｏ3 、Ｇａ2 Ｏ3 を融解し、カルシウム、マグネ
シウム、ジルコニウム置換ＧＧＧ基板にＬＰＥ法を用い
て約１００μｍのガーネット単結晶膜を育成した。この
膜を約９０μｍの厚さに鏡面研磨し、蛍光Ｘ線分析をお
こなったところ、（Ｙ0.82、Ｂｉ1.31、Ｈｏ0.83、Ｌａ
0.04）（Ｆｅ4.83、Ｇａ0.17）Ｏ12で表される組成であ
った。この膜面に垂直な方向にピーク波長１３００ｎｍ
の光を入射し、膜面に垂直な磁界を印加し、光学測定を
おこなった。この結果、ファラデー回転角の飽和磁界は
１１７５ Oe であった。さらに−２０〜８０℃の温度範
囲でベルデ定数の値を測定したところ、１０℃あたりの
変化率は０．１４％と、極めて安定であった。次にこの
膜を約２５μｍの厚みに鏡面研磨し、ピーク波長８００
ｎｍの光源を用いて同様な測定をおこなった。その結
果、飽和磁界はほぼ１３００ｎｍの場合と同様な値を示
したが、ベルデ定数の温度変化率は１０℃あたり−０．
１０％と負側にシフトしていた。
【００１７】実施例２ Ｂｉ2 Ｏ3 、ＰｂＯ、Ｂ2 Ｏ3 を主成分とするフラック
スにＹ2 Ｏ3 、Ｂｉ2Ｏ3 、Ｈｏ2 Ｏ3 、Ｌａ2 Ｏ3 、
Ｆｅ2 Ｏ3 、Ｇａ2 Ｏ3 を融解し、カルシウム、マグネ
シウム、ジルコニウム置換ＧＧＧ基板にＬＰＥ法を用い
て約２００μｍのガーネット単結晶膜を育成した。この
膜を約９０μｍの厚さに鏡面研磨し、蛍光Ｘ線分析をお
こなったところ、（Ｙ1.43、Ｂｉ1.43、Ｈｏ0.10、Ｌａ
0.04）（Ｆｅ4.18、Ｇａ0.82）Ｏ12で表される組成であ
った。この膜面に垂直な方向にピーク波長１３００ｎｍ
の光を入射し、膜面に垂直な磁界を印加し、光学測定を
おこなった。この結果、ファラデー回転角の飽和磁界は
５００ Oe であった。さらに−２０〜８０℃の温度範囲
でベルデ定数の値を測定したところ、１０℃あたりの変
化率は０．１８％と、極めて安定であった。次にこの膜
を約２５μｍの厚みに鏡面研磨し、ピーク波長８００ｎ
ｍの光源を用いて同様な測定をおこなった。その結果、
飽和磁界はほぼ１３００ｎｍの場合と同様な値を示した
が、ベルデ定数の温度変化率は１０℃あたり０．０２％
と負側にシフトしていた。
スにＹ2 Ｏ3 、Ｂｉ2Ｏ3 、Ｈｏ2 Ｏ3 、Ｌａ2 Ｏ3 、
Ｆｅ2 Ｏ3 、Ｇａ2 Ｏ3 を融解し、カルシウム、マグネ
シウム、ジルコニウム置換ＧＧＧ基板にＬＰＥ法を用い
て約２００μｍのガーネット単結晶膜を育成した。この
膜を約９０μｍの厚さに鏡面研磨し、蛍光Ｘ線分析をお
こなったところ、（Ｙ1.43、Ｂｉ1.43、Ｈｏ0.10、Ｌａ
0.04）（Ｆｅ4.18、Ｇａ0.82）Ｏ12で表される組成であ
った。この膜面に垂直な方向にピーク波長１３００ｎｍ
の光を入射し、膜面に垂直な磁界を印加し、光学測定を
おこなった。この結果、ファラデー回転角の飽和磁界は
５００ Oe であった。さらに−２０〜８０℃の温度範囲
でベルデ定数の値を測定したところ、１０℃あたりの変
化率は０．１８％と、極めて安定であった。次にこの膜
を約２５μｍの厚みに鏡面研磨し、ピーク波長８００ｎ
ｍの光源を用いて同様な測定をおこなった。その結果、
飽和磁界はほぼ１３００ｎｍの場合と同様な値を示した
が、ベルデ定数の温度変化率は１０℃あたり０．０２％
と負側にシフトしていた。
【００１８】実施例３ 実施例２と同様な配合比で育成時間を延長し、厚さ約５
００μｍのガーネット単結晶を得た。この膜を１３００
ｎｍの光源を用いて光学測定したところ、ファラデー回
転能１９００deg/cmであった。飽和磁界は５００ Oe
で、ベルデ定数の温度特性は実施例２と同様であった。
この膜を４２０μｍの厚さに鏡面研磨したところ、ファ
ラデー回転角は約８０°であった。この膜を用いて直流
磁界を印加しながら、光量の変化を測定した（偏光子、
検光子は４５°配置）。その結果、測定磁界が±１５０
Oe 内では光量変化の直線性が±２％以内であった。ま
た、３０ Oe の磁界下での光量の温度変化は−２０℃〜
８０℃の範囲で１０℃あたり０．２％と安定であった。
また感度も優れていた。さらにこれを２１０μｍの厚さ
に鏡面研磨したところ、ファラデー回転角は約４０°で
あった。同様な光量変化特性を測定したところ、測定磁
界が±３００ Oe 内では光量変化の直線性が±１．８％
以内であった。この様に結晶膜を厚くし、ファラデー回
転角を大きくして、ファラデー回転角が約２５°になる
様最大測定磁界を決めれば、光量の直線性誤差が２％以
内で、かつ低磁界で感度の良い磁界測定装置を構成でき
た。このように、市場の要求磁界に対し膜厚の制御のみ
で迅速に低コストで対応できた。
００μｍのガーネット単結晶を得た。この膜を１３００
ｎｍの光源を用いて光学測定したところ、ファラデー回
転能１９００deg/cmであった。飽和磁界は５００ Oe
で、ベルデ定数の温度特性は実施例２と同様であった。
この膜を４２０μｍの厚さに鏡面研磨したところ、ファ
ラデー回転角は約８０°であった。この膜を用いて直流
磁界を印加しながら、光量の変化を測定した（偏光子、
検光子は４５°配置）。その結果、測定磁界が±１５０
Oe 内では光量変化の直線性が±２％以内であった。ま
た、３０ Oe の磁界下での光量の温度変化は−２０℃〜
８０℃の範囲で１０℃あたり０．２％と安定であった。
また感度も優れていた。さらにこれを２１０μｍの厚さ
に鏡面研磨したところ、ファラデー回転角は約４０°で
あった。同様な光量変化特性を測定したところ、測定磁
界が±３００ Oe 内では光量変化の直線性が±１．８％
以内であった。この様に結晶膜を厚くし、ファラデー回
転角を大きくして、ファラデー回転角が約２５°になる
様最大測定磁界を決めれば、光量の直線性誤差が２％以
内で、かつ低磁界で感度の良い磁界測定装置を構成でき
た。このように、市場の要求磁界に対し膜厚の制御のみ
で迅速に低コストで対応できた。
【００１９】実施例４ 酸化物のモル比で表して表１に示す組成（ただしＦｅ2
Ｏ3 とＧａ2 Ｏ3 の合計で５．００）の磁性ガーネット
を製造した。得られた試料のベルデ定数の温度変化率
（λ＝８００ｎｍ及びλ＝１３００ｎｍ）及び飽和磁化
を測定した結果を表１に示す。
Ｏ3 とＧａ2 Ｏ3 の合計で５．００）の磁性ガーネット
を製造した。得られた試料のベルデ定数の温度変化率
（λ＝８００ｎｍ及びλ＝１３００ｎｍ）及び飽和磁化
を測定した結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】表１の結果を図１、２、３に示す。図１
は、実施例の組成点を示すグラフ（横軸：Ｇａの式量、
縦軸：Ｈｏの式量）で、試料番号を点上に示す。黒枠内
は、λ＝８００、または１３００ｎｍの光源を使用して
測定したベルデ定数の温度変化率が±０．２％／１０℃
以内の組成範囲を表す。この範囲は上記一般式におい
て、４．０≦８ｙ＋５ｕ、かつ１．３ｙ＋１．７５ｕ≦
２．２８の範囲である。図２は、波長８００ｎｍの光源
を用いて測定されたベルデ定数の温度変化率と飽和磁界
の関係を示す。図３は、実施例の組成点を示すグラフで
試料番号を点上に示す。点枠内は飽和磁界が１．２ kOe
以内の範囲で、波長８００、または１３００ｎｍの光源
を用いて測定したベルデ定数の温度変化率が±０．２％
／１０℃以内の組成範囲を表す。この範囲は上記一般式
において、４．０≦８ｙ＋５ｕ、かつ１．３ｙ＋１．７
５ｕ≦２．２８の範囲のほか、さらに３．４≦ｙ＋１７
ｕを満足する。図３の黒枠内は飽和磁界が１．２ kOe以
内の範囲で、波長１３００ｎｍの光源を用いて測定し
た、ベルデ定数の温度変化率が±０．２％／１０℃以内
の組成範囲を表す。この範囲は上記一般式において、
７．２≦９ｙ＋８ｕ、１．３ｙ＋１．７５ｕ≦２．２
８、且つ３．４≦ｙ＋１７ｕを満足する。
は、実施例の組成点を示すグラフ（横軸：Ｇａの式量、
縦軸：Ｈｏの式量）で、試料番号を点上に示す。黒枠内
は、λ＝８００、または１３００ｎｍの光源を使用して
測定したベルデ定数の温度変化率が±０．２％／１０℃
以内の組成範囲を表す。この範囲は上記一般式におい
て、４．０≦８ｙ＋５ｕ、かつ１．３ｙ＋１．７５ｕ≦
２．２８の範囲である。図２は、波長８００ｎｍの光源
を用いて測定されたベルデ定数の温度変化率と飽和磁界
の関係を示す。図３は、実施例の組成点を示すグラフで
試料番号を点上に示す。点枠内は飽和磁界が１．２ kOe
以内の範囲で、波長８００、または１３００ｎｍの光源
を用いて測定したベルデ定数の温度変化率が±０．２％
／１０℃以内の組成範囲を表す。この範囲は上記一般式
において、４．０≦８ｙ＋５ｕ、かつ１．３ｙ＋１．７
５ｕ≦２．２８の範囲のほか、さらに３．４≦ｙ＋１７
ｕを満足する。図３の黒枠内は飽和磁界が１．２ kOe以
内の範囲で、波長１３００ｎｍの光源を用いて測定し
た、ベルデ定数の温度変化率が±０．２％／１０℃以内
の組成範囲を表す。この範囲は上記一般式において、
７．２≦９ｙ＋８ｕ、１．３ｙ＋１．７５ｕ≦２．２
８、且つ３．４≦ｙ＋１７ｕを満足する。
【００２２】
【発明の効果】本発明による磁気光学素子（ファラデー
素子）を用いて、磁界を計測するセンサー装置を構成し
た場合、周囲の温度変化に対し極めて安定した計測値が
得られる。特に図１枠内の組成領域では、広い範囲の計
測波長において温度変化に対し安定である。さらに、図
２のように飽和磁化を任意に選択できるため、高磁界の
測定に用いたり、図３のように低磁界で感度の高い測定
をおこなうといった市場の要求を十分満たすものであ
る。さらに図３の黒枠のように高感度且つ低損失の測定
を行うことができる。
素子）を用いて、磁界を計測するセンサー装置を構成し
た場合、周囲の温度変化に対し極めて安定した計測値が
得られる。特に図１枠内の組成領域では、広い範囲の計
測波長において温度変化に対し安定である。さらに、図
２のように飽和磁化を任意に選択できるため、高磁界の
測定に用いたり、図３のように低磁界で感度の高い測定
をおこなうといった市場の要求を十分満たすものであ
る。さらに図３の黒枠のように高感度且つ低損失の測定
を行うことができる。
【図１】実施例の組成点を示すグラフ（横軸：Ｇａの式
量、縦軸：Ｈｏの式量）で、試料番号を点上に示す。黒
枠内は、ベルデ定数の温度変化率が±０．２％／１０℃
以内の組成範囲を表す。
量、縦軸：Ｈｏの式量）で、試料番号を点上に示す。黒
枠内は、ベルデ定数の温度変化率が±０．２％／１０℃
以内の組成範囲を表す。
【図２】波長８００ｎｍの光源を用いて測定されたベル
デ定数の温度変化率と飽和磁界の関係を示す。
デ定数の温度変化率と飽和磁界の関係を示す。
【図３】実施例の組成点を示すグラフで試料番号を点上
に示す。点枠内は飽和磁界が１．２ kOe以内の範囲で請
求項２の範囲を表す。黒枠内は波長１３００ｎｍの光源
を用いて測定した、ベルデ定数の温度変化率が±０．２
％／１０℃以内の組成範囲を表す。
に示す。点枠内は飽和磁界が１．２ kOe以内の範囲で請
求項２の範囲を表す。黒枠内は波長１３００ｎｍの光源
を用いて測定した、ベルデ定数の温度変化率が±０．２
％／１０℃以内の組成範囲を表す。
Claims (3)
- 【請求項１】 一般式 （Ｙ3-x-y-z Ｂｉx Ｈｏy Ｌａz ）（Ｆｅ5-u Ｇａu ）
Ｏ12 で表される組成（但し、１．２≦ｘ≦１．６、０≦ｙ≦
１．８、０≦ｚ≦０．１、０．０１≦ｕ≦１．４、かつ
４．０≦８ｙ＋５ｕ、かつ１．３ｙ＋１．７５ｕ≦２．
２８）を持つ磁性ガーネット結晶よりなる磁界センサー
用磁気光学素子。 - 【請求項２】 請求項１において、さらに３．４≦ｙ＋
１７ｕを満たすことを特徴とする、磁性ガーネット結晶
よりなる高感度の磁界センサー用磁気光学素子。 - 【請求項３】 請求項２において、さらに７．２≦９ｙ
＋８ｕを満たすことを特徴とする、高波長１３００ｎｍ
以上の波長帯の光源を用いて磁界を測定する装置に適し
た磁性ガーネット結晶よりなる磁界センサー用磁気光学
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08276494A JP3538449B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 磁気光学素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08276494A JP3538449B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 磁気光学素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07270733A true JPH07270733A (ja) | 1995-10-20 |
| JP3538449B2 JP3538449B2 (ja) | 2004-06-14 |
Family
ID=13783515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08276494A Expired - Fee Related JP3538449B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 磁気光学素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3538449B2 (ja) |
-
1994
- 1994-03-30 JP JP08276494A patent/JP3538449B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3538449B2 (ja) | 2004-06-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0510621B1 (en) | Magneto-optical element and magnetic field measurement apparatus | |
| EP0208476B1 (en) | Magnetic field sensor having magneto-optic element | |
| JP3193945B2 (ja) | 磁気光学素子及び光磁界センサ | |
| JPH07270733A (ja) | 磁気光学素子 | |
| RU2138069C1 (ru) | Магнитооптическая тонкопленочная структура | |
| US6542299B2 (en) | Material for bismuth substituted garnet thick film and a manufacturing method thereof | |
| EP0785454A1 (en) | Faraday rotator for magneto-optic sensors | |
| US6031654A (en) | Low magnet-saturation bismuth-substituted rare-earth iron garnet single crystal film | |
| JP2679157B2 (ja) | テルビウム鉄ガーネット及びそれを用いた磁気光学素子 | |
| Daval et al. | Liquid phase epitaxy of ferrimagnetic garnet double-layers for magneto-optics | |
| JPS63163815A (ja) | 磁界センサ | |
| Shick et al. | Novel garnet then film optical waveguides | |
| JP3458012B2 (ja) | 磁界センサ | |
| Machida et al. | Growth of Bi-substituted garnet thick epitaxial films for optical isolators | |
| JPH0821981A (ja) | 磁気光学素子材料 | |
| JPS61242997A (ja) | 磁界測定装置 | |
| Dillon Jr et al. | Forced Magneto-Optical Rotation (MOR) in YIG | |
| JPS62195619A (ja) | 光アイソレ−タ | |
| JPH03249566A (ja) | 磁界センサー用磁気光学膜 | |
| Luther et al. | Chemical Analysis of Bi‐Containing Magnetic Bubble Garnet Films | |
| JPS62186505A (ja) | ビスマス含有磁性ガ−ネツトの製法 | |
| Gualtieri | Magneto‐optical waveguides of aluminum garnet | |
| JPH05339099A (ja) | 磁気光学ガーネット | |
| JPH11337893A (ja) | 磁気光学ガーネット | |
| JPH05119288A (ja) | 光磁界センサの磁気光学膜 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20040303 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Effective date: 20040316 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Effective date: 20040322 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 5 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090326 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |