JPH08253395A - ガーネット結晶およびその製造方法 - Google Patents
ガーネット結晶およびその製造方法Info
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- JPH08253395A JPH08253395A JP8177595A JP8177595A JPH08253395A JP H08253395 A JPH08253395 A JP H08253395A JP 8177595 A JP8177595 A JP 8177595A JP 8177595 A JP8177595 A JP 8177595A JP H08253395 A JPH08253395 A JP H08253395A
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- JP
- Japan
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- crystal
- magnetic
- garnet
- garnet crystal
- light
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 液相エピタキシャル法によって育成した磁性
ガーネット結晶を用いたファラデー回転子を作製する場
合、結晶の（１１１）面に平行な方向を光の入射方向と
して、この方向の磁化が飽和し易いガーネット結晶を供
する。 【構成】 非磁性ガーネット基板１の（１１１）面上に
磁性ガーネット結晶２を育成した後に、１０００℃以上
の温度で熱処理することにより、結晶成長面内に存在す
る成長誘導磁気異方性を低減し、結晶成長面内の一定方
向に磁化容易軸をもたせたガーネット結晶である。
ガーネット結晶を用いたファラデー回転子を作製する場
合、結晶の（１１１）面に平行な方向を光の入射方向と
して、この方向の磁化が飽和し易いガーネット結晶を供
する。 【構成】 非磁性ガーネット基板１の（１１１）面上に
磁性ガーネット結晶２を育成した後に、１０００℃以上
の温度で熱処理することにより、結晶成長面内に存在す
る成長誘導磁気異方性を低減し、結晶成長面内の一定方
向に磁化容易軸をもたせたガーネット結晶である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光アイソレータ等に応
用される液相エピタキシャル法により育成された磁性ガ
ーネット結晶に関する。
用される液相エピタキシャル法により育成された磁性ガ
ーネット結晶に関する。
【０００２】
【従来の技術】非磁性ガーネット基板の（１１１）結晶
面上に成長させた磁性ガーネット結晶膜は、基板と同一
の原子配列をした結晶であり、この結晶の成長面である
（１１１）面に垂直に光を入射させ、光ファラデー回転
子、あるいは光アイソレータとして用いている。
面上に成長させた磁性ガーネット結晶膜は、基板と同一
の原子配列をした結晶であり、この結晶の成長面である
（１１１）面に垂直に光を入射させ、光ファラデー回転
子、あるいは光アイソレータとして用いている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の光ファラデー回
転子、あるいは光アイソレータは、ガーネット成長面
（１１１）を光を入射する面として利用している。
転子、あるいは光アイソレータは、ガーネット成長面
（１１１）を光を入射する面として利用している。
【０００４】通常、液相エピタキシャル法によって成長
させた磁性ガーネット結晶膜の膜厚は、８００μｍ程度
が最大限度であり、１.５５μより長い波長の光を用い
る場合、あるいはファラデー回転角を４５゜以上必要と
する場合には、磁性ガーネット結晶膜の厚さが不足す
る。例えば、波長が１.７５μの光であれば、ファラデ
ー回転角を４５゜得るためには、厚さが８００μｍ以上
必要となる。更に、磁性ガーネット結晶膜表面である
（１１１）面に光導波路型光アイソレータを作製する場
合、磁化容易方向が（１１１）面に垂直方向であって、
膜面内に磁化困難方向が存在し、強い磁界が必要とな
る。
させた磁性ガーネット結晶膜の膜厚は、８００μｍ程度
が最大限度であり、１.５５μより長い波長の光を用い
る場合、あるいはファラデー回転角を４５゜以上必要と
する場合には、磁性ガーネット結晶膜の厚さが不足す
る。例えば、波長が１.７５μの光であれば、ファラデ
ー回転角を４５゜得るためには、厚さが８００μｍ以上
必要となる。更に、磁性ガーネット結晶膜表面である
（１１１）面に光導波路型光アイソレータを作製する場
合、磁化容易方向が（１１１）面に垂直方向であって、
膜面内に磁化困難方向が存在し、強い磁界が必要とな
る。
【０００５】本発明の技術的課題は、非磁性ガーネット
基板上に育成された磁性ガーネットの膜面に平行に光を
入射する光アイソレータを作製するに適した光入射方向
が磁化容易方向である磁性ガーネット結晶を供すること
である。
基板上に育成された磁性ガーネットの膜面に平行に光を
入射する光アイソレータを作製するに適した光入射方向
が磁化容易方向である磁性ガーネット結晶を供すること
である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】従来、液相エピタキシャ
ル法によって、非磁性ガーネット基板の（１１１）面上
に育成された磁性ガーネット結晶膜の膜面内方向に、成
長誘導加熱磁気異方性に由来する磁化困難軸があり、膜
面方向に光を入射した場合、強い磁界を印加しないと、
目標とするファラデー回転角が得られない。
ル法によって、非磁性ガーネット基板の（１１１）面上
に育成された磁性ガーネット結晶膜の膜面内方向に、成
長誘導加熱磁気異方性に由来する磁化困難軸があり、膜
面方向に光を入射した場合、強い磁界を印加しないと、
目標とするファラデー回転角が得られない。
【０００７】本発明では、液相エピタキシャル法により
育成された（１１１）面を膜面とする磁性ガーネット結
晶膜を１０００℃以上で熱処理することによって、面内
方向の成長誘導磁気異方性を低減させ、光を入射する膜
面に平行な方向に磁化容易軸をもたせることにより、弱
い印加磁界でも、目標とするファラデー回転が得られる
ようなガーネット結晶膜を提供するものである。
育成された（１１１）面を膜面とする磁性ガーネット結
晶膜を１０００℃以上で熱処理することによって、面内
方向の成長誘導磁気異方性を低減させ、光を入射する膜
面に平行な方向に磁化容易軸をもたせることにより、弱
い印加磁界でも、目標とするファラデー回転が得られる
ようなガーネット結晶膜を提供するものである。
【０００８】
【作用】光の入射方向を磁性ガーネットの膜面に平行に
した場合、磁性ガーネット膜の光の入射方向を磁化容易
方向とすることにより、飽和磁界が小さくて済むので、
磁石を小型化でき、光ファラデー回転子あるいは光アイ
ソレータの小型化、あるいは低価格化を実現することが
できる。更に、本発明であるガーネット結晶膜を利用し
て、光導波路型光アイソレータを含む光導波路型光部品
を実現することができる。
した場合、磁性ガーネット膜の光の入射方向を磁化容易
方向とすることにより、飽和磁界が小さくて済むので、
磁石を小型化でき、光ファラデー回転子あるいは光アイ
ソレータの小型化、あるいは低価格化を実現することが
できる。更に、本発明であるガーネット結晶膜を利用し
て、光導波路型光アイソレータを含む光導波路型光部品
を実現することができる。
【０００９】
【実施例】本発明の実施例について図面を用いて説明す
る。
る。
【００１０】図１は、非磁性ネオジウム・ガリウム・ガー
ネット（ＮＧＧ）結晶基板１の（１１１）面上に液相エ
ピタキシャル法により育成した組成が（Ｇｄ・Ｂｉ）
3（Ｆｅ・Ａｌ・Ｇａ）5Ｏ12の磁性ガーネット結晶２の膜
を育成した後、１０００℃で窒素雰囲気中で熱処理を行
ったものについて、光の入射面３に垂直な光の入射方向
６に磁化容易軸を持たせた磁性ガーネット結晶を示す。
ネット（ＮＧＧ）結晶基板１の（１１１）面上に液相エ
ピタキシャル法により育成した組成が（Ｇｄ・Ｂｉ）
3（Ｆｅ・Ａｌ・Ｇａ）5Ｏ12の磁性ガーネット結晶２の膜
を育成した後、１０００℃で窒素雰囲気中で熱処理を行
ったものについて、光の入射面３に垂直な光の入射方向
６に磁化容易軸を持たせた磁性ガーネット結晶を示す。
【００１１】図２は、本発明による磁性ガーネット結晶
の膜の光の入射方向６に平行で、かつ結晶成長方向５に
平行な面４内で、光の入射方向６と平行な方向８’（図
１の面４に一点鎖線で示す）と、これに直交する方向
７’（図１の面４に一点鎖線で示す）とに磁場を印加し
て、磁気特性を測定した結果を示す。光の入射方向と直
交する方向７’に磁場を印加して得られた磁化曲線７
と、光の入射方向と平行な方向８’に磁場を印加した場
合の磁化曲線８は、ほぼ同等の磁界２５０エルステッド
で磁化が飽和する。
の膜の光の入射方向６に平行で、かつ結晶成長方向５に
平行な面４内で、光の入射方向６と平行な方向８’（図
１の面４に一点鎖線で示す）と、これに直交する方向
７’（図１の面４に一点鎖線で示す）とに磁場を印加し
て、磁気特性を測定した結果を示す。光の入射方向と直
交する方向７’に磁場を印加して得られた磁化曲線７
と、光の入射方向と平行な方向８’に磁場を印加した場
合の磁化曲線８は、ほぼ同等の磁界２５０エルステッド
で磁化が飽和する。
【００１２】図３は、結晶育成後、熱処理を施さない従
来の磁性ガーネット結晶膜を示したものであり、光の入
射方向６が磁化困難軸方向となっている。
来の磁性ガーネット結晶膜を示したものであり、光の入
射方向６が磁化困難軸方向となっている。
【００１３】図４は、従来の磁性ガーネット結晶の光の
入射方向に平行で、かつ結晶成長方向５に平行な面４内
で、光の入射方向６に平行な方向１０’（図３の面４に
一点鎖線で示す）に磁場を印加して測定した場合の磁化
曲線１０と、光の入射方向と直交する方向９’（図３の
面４に一点鎖線で示す）に磁場を印加して測定した磁化
曲線９を示す。光の入射方向６に直角に磁場を印加した
場合（磁化曲線９）は、２５０エルステッド程度で磁化
が飽和するが、光の入射方向６に磁場を印加した場合、
１０００エルステッドでも飽和せず、完全に飽和させる
ためには、１００００エルステッド程度の磁場を印加す
る必要があることを示している。
入射方向に平行で、かつ結晶成長方向５に平行な面４内
で、光の入射方向６に平行な方向１０’（図３の面４に
一点鎖線で示す）に磁場を印加して測定した場合の磁化
曲線１０と、光の入射方向と直交する方向９’（図３の
面４に一点鎖線で示す）に磁場を印加して測定した磁化
曲線９を示す。光の入射方向６に直角に磁場を印加した
場合（磁化曲線９）は、２５０エルステッド程度で磁化
が飽和するが、光の入射方向６に磁場を印加した場合、
１０００エルステッドでも飽和せず、完全に飽和させる
ためには、１００００エルステッド程度の磁場を印加す
る必要があることを示している。
【００１４】このことは、従来の磁性ガーネット結晶を
用いて、結晶成長面（１１１）に平行に光を入射した場
合、光の入射方向の磁化が飽和していないために、ファ
ラデー回転が十分に行われず、光アイソレータに応用し
た場合、一般的に必要な４５゜のファラデー回転を得る
ためには、１００００エルステッド程度が必要になるこ
とを示しており、小型のマグネットで、これを実現する
のは困難であるか、実現できても、非常に高価なものと
なり、工業的には有用でない。
用いて、結晶成長面（１１１）に平行に光を入射した場
合、光の入射方向の磁化が飽和していないために、ファ
ラデー回転が十分に行われず、光アイソレータに応用し
た場合、一般的に必要な４５゜のファラデー回転を得る
ためには、１００００エルステッド程度が必要になるこ
とを示しており、小型のマグネットで、これを実現する
のは困難であるか、実現できても、非常に高価なものと
なり、工業的には有用でない。
【００１５】本実施例は、（Ｇｄ・Ｂｉ）3（Ｆｅ・Ａｌ・
Ｇａ）5Ｏ12磁性ガーネット結晶について記述したが、
（Ｔｂ・Ｂｉ）3Ｆｅ5Ｏ12等の磁性ガーネット膜につい
ても適応することが確認されており、本発明は、磁性ガ
ーネット結晶（Ｒ・Ｂｉ）3（Ｆｅ・Ａ・Ｂ）5Ｏ12（Ｒ：
Ｙを含む希土類元素、Ａ，Ｂ：Ｇａ，Ａｌ等）について
適応する。
Ｇａ）5Ｏ12磁性ガーネット結晶について記述したが、
（Ｔｂ・Ｂｉ）3Ｆｅ5Ｏ12等の磁性ガーネット膜につい
ても適応することが確認されており、本発明は、磁性ガ
ーネット結晶（Ｒ・Ｂｉ）3（Ｆｅ・Ａ・Ｂ）5Ｏ12（Ｒ：
Ｙを含む希土類元素、Ａ，Ｂ：Ｇａ，Ａｌ等）について
適応する。
【００１６】
【発明の効果】以上、説明したように、液相エピタキシ
ャル法により育成される磁性ガーネット結晶膜の、膜面
に平行で光の入射方向に磁化容易軸に持つことを特徴と
する磁性ガーネット結晶を用いることにより、光アイソ
レータが小型化され、低価格化が可能である。光アイソ
レータあるいは他の光部品を製作する場合でも、光波長
１.５５μｍより長い波長の光にも応用することがで
き、ファラデー回転角が４５゜以上必要な時にも、十分
対応することができる。更に、光導波路型光部品として
も、本発明の磁性ガーネット結晶を用いることが可能で
ある。
ャル法により育成される磁性ガーネット結晶膜の、膜面
に平行で光の入射方向に磁化容易軸に持つことを特徴と
する磁性ガーネット結晶を用いることにより、光アイソ
レータが小型化され、低価格化が可能である。光アイソ
レータあるいは他の光部品を製作する場合でも、光波長
１.５５μｍより長い波長の光にも応用することがで
き、ファラデー回転角が４５゜以上必要な時にも、十分
対応することができる。更に、光導波路型光部品として
も、本発明の磁性ガーネット結晶を用いることが可能で
ある。
【図１】本発明による結晶成長方向に直交する方向で、
光の入射方向に磁化容易軸を持つ磁性ガーネット結晶膜
の説明図。
光の入射方向に磁化容易軸を持つ磁性ガーネット結晶膜
の説明図。
【図２】図１で示されるガーネット結晶膜の結晶成長方
向に平行な面での結晶成長方向とこれと直交する方向に
磁界を印加した場合の磁化曲線。
向に平行な面での結晶成長方向とこれと直交する方向に
磁界を印加した場合の磁化曲線。
【図３】従来の磁性ガーネット結晶について、結晶成長
方向が磁化容易軸であり、結晶成長方向に直交する方向
が磁化困難軸であるガーネット結晶の説明図。
方向が磁化容易軸であり、結晶成長方向に直交する方向
が磁化困難軸であるガーネット結晶の説明図。
【図４】図３で示されるガーネット結晶膜の結晶成長方
向に平行な面内での結晶成長方向に平行な方向およびこ
れと直交する方向に磁界を印加した場合の磁化曲線。
向に平行な面内での結晶成長方向に平行な方向およびこ
れと直交する方向に磁界を印加した場合の磁化曲線。
１ 非磁性ガーネット基板［ネオジウム・ガリウム・ガー
ネット（ＮＧＧ）結晶の（１１１）面を使用］ ２ 液相エピタキシャル法で育成した磁性ガーネット
結晶 ３ 光の入射面 ４ 光の入射方向に平行で、かつ結晶成長方向に平行
な面 ５ 結晶成長方向 ６ 光の入射方向 ７ 本発明のガーネット結晶の結晶成長方向に磁界を
印加した場合の磁化曲線 ７’，９’ 光の入射方向と直交する方向 ８ 本発明でのガーネット結晶の結晶成長方向に直交
する方向に磁界を印加した場合の磁化曲線 ８’，１０’ 光の入射方向と平行な方向 ９ 従来のガーネット結晶の結晶成長方向に磁界を印
加した場合の磁化曲線 １０ 従来のガーネット結晶の結晶成長方向に直交す
る方向に磁界を印加した場合の磁化曲線
ネット（ＮＧＧ）結晶の（１１１）面を使用］ ２ 液相エピタキシャル法で育成した磁性ガーネット
結晶 ３ 光の入射面 ４ 光の入射方向に平行で、かつ結晶成長方向に平行
な面 ５ 結晶成長方向 ６ 光の入射方向 ７ 本発明のガーネット結晶の結晶成長方向に磁界を
印加した場合の磁化曲線 ７’，９’ 光の入射方向と直交する方向 ８ 本発明でのガーネット結晶の結晶成長方向に直交
する方向に磁界を印加した場合の磁化曲線 ８’，１０’ 光の入射方向と平行な方向 ９ 従来のガーネット結晶の結晶成長方向に磁界を印
加した場合の磁化曲線 １０ 従来のガーネット結晶の結晶成長方向に直交す
る方向に磁界を印加した場合の磁化曲線
Claims (2)
- 【請求項１】 液相エピタキシャル法により非磁性ガー
ネット結晶基板の（１１１）面上に育成された希土類ビ
スマス系磁性ガーネット結晶において、結晶成長面内の
特定方向に磁化容易軸に持つことを特徴とする磁性ガー
ネット結晶。 - 【請求項２】 液相エピタキシャル法により非磁性ガー
ネット結晶基板の（１１１）面上に育成された希土類ビ
スマス系磁性ガーネット結晶を、その結晶成長面内に磁
化容易軸を持つように、１０００℃以上の温度で熱処理
することを特徴とするガーネット結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8177595A JPH08253395A (ja) | 1995-03-13 | 1995-03-13 | ガーネット結晶およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8177595A JPH08253395A (ja) | 1995-03-13 | 1995-03-13 | ガーネット結晶およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08253395A true JPH08253395A (ja) | 1996-10-01 |
Family
ID=13755862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8177595A Pending JPH08253395A (ja) | 1995-03-13 | 1995-03-13 | ガーネット結晶およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08253395A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8254745B2 (en) | 2007-08-01 | 2012-08-28 | Nec Corporation | Optical device, optical integrated device, and method of manufacturing the same |
-
1995
- 1995-03-13 JP JP8177595A patent/JPH08253395A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8254745B2 (en) | 2007-08-01 | 2012-08-28 | Nec Corporation | Optical device, optical integrated device, and method of manufacturing the same |
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