JPH09185027A - 低磁気モーメントを有する磁気光学材からなる製品 - Google Patents
低磁気モーメントを有する磁気光学材からなる製品Info
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Abstract
る製品を提供する。 【解決手段】 特定の実施例によるガーネット材は、予
め定めた動作範囲(例えば、−40℃から+80℃)内
で、|Hs|>|4πMs|Oeおよび|4πMs|<
100Gの実質的に四角い磁化ループを示す。この場
合、Hsはループの切替え磁場であり、4πMsは飽和
磁化である。上記の材料は、改善されたラッチング行動
を示す。本発明の他の実施例の場合には、ガーネット材
の組成は、上記の材料が少なくとも室温においてはしっ
かりとしたラッチング行動(|Hs|≧500Oe)を
示すように選ばれる。本発明のガーネット材は、磁気光
学アイソレータおよび他の磁気光学装置内で有利に使用
することができる。例えば、この材料を使用すれば、バ
イアス磁石を含んでいないアイソレータをつくることが
できる。
Description
を有する磁気光学材および上記の磁気光学材を使用する
装置および製品(例えば、光アイソレータを含む光ファ
イバ通信システム)に関する。
ソレータ、すなわち、一方向だけに光が通過することが
できる装置として動作することができる非可逆装置を提
供するために使用することができることは周知である。
周知の磁気光学材としては、(Bix Tb1-x )3 (F
ey Ga1-y )5 O12のような二重置換希土類鉄ガーネ
ットがある。磁気光学アイソレータについては、例え
ば、S.マキオ他の「日本におけるエレクトロニクスお
よび通信」の第二部、74(2)巻、323(199
1)ページを参照してほしい。
磁気光学材は、通常、相対的に高い飽和磁化を有してい
て、この高い飽和磁化のためには、通常、相対的に大型
の、強力な永久界磁石(例えば、SmCo)を必要とす
るが、そのような界磁石は、通常高価なばかりでなく、
近くの構成部材に影響を与えたり、および/または近く
の構成部材から影響を受ける恐れがある。
有していること、またこの材料に磁場の影響を与える
と、磁区の構造が変化することは周知である。特に、飽
和磁界より強いか、または等しい磁界内においては、上
記の材料は、通常、磁化の方向が加えた磁界の方向を向
いている本質的には一つの磁区を含んでいる。加えた磁
界を取り除くと、上記の材料は、通常ランダムの方向を
向いている多重磁区状態に戻る。磁気的に飽和状態の材
料内においては、その材料内を通る光が受けるファラデ
ー回転も同様に飽和する。光アイソレータは、通常、磁
気的に飽和している磁気光学材と一緒に動作するように
設計されるが、磁気的に飽和してない材料も使用するこ
とができる。
ソレータ内での使用に適している入手可能な磁気光学材
があれば明らかに有利である。磁気的に飽和した後で、
実質的に飽和(単一磁区)状態のままでいることができ
る磁気光学材を入手することは、特に望ましいことであ
る。当業者なら、例えば、上記の材料を、永久磁石を使
用しなくても(または相対的の弱い永久磁石を使用し
て)、アイソレータとして使用することができるという
ことを理解できるだろう。本出願は、以後「ラッッチン
グ」という上記の特性を有している材料を開示してい
る。K.松田他は、「応用物理レター」第59(5)
巻、507(1991)ページに、全く異なる設計の、
縞模様の磁区を有しているガーネット導波管を使用し、
磁石を使用しないファラデー・ローテータを提案してい
る。
ーネットが知られ、光アイソレータで使用されている。
(例えば、1991年10月24日出願のY.鳥羽の日
本特許出願平成3−306697を参照してほしい。)
上記のガーネットは、一般に約150G以上の飽和磁化
値を有している。例えば、ある種の市販の(Bi,T
b)3 (Fe,Ga)5 O12材は、150−390Gの
範囲の飽和磁化値を持ち、ある種の市販の(BiGd)
3 (Fe,Ga,Al)5 O12材は、約200Gの飽和
磁化値を有している。非常に低い飽和磁化値を有してい
るガーネットも知られている。例えば、Vieweg
Germany(1981)の611ページのG.ウイ
ンクラの「磁気ガーネット」には、飽和磁化値が10G
のEr2 Eu1 Fe3.7 Ga1.3 O12という組成物が開
示されている。この材料は、磁気光学ディスプレイに使
用できると考えられた。P.ハンセン他は、「IEEE
Trans.Magn.」MAG−20の1099
(1984)ページに、その材料の補償点および熱磁気
書き込みを利用する、薄膜可視光線ディスプレイ用の実
質的にBi1 Gd2 Fe4.4 Ga0.2 Al0.4 O12の組
成を有する低磁気モーメント材を開示している。199
4年8月12日の公告番号平成6−222311である
日本特許出願平成5−12046;1995年4月12
日の公告番号0647869A1のヨーロッパ特許出願
第94113620.2号およびG.R.プリアム他の
1982年3月の「J.Applied Physic
s」第53(3)巻、2754ページを参照してほし
い。これら出願などのすべては、室温である程度の「ラ
ッチング」行動を示す磁気光学材を開示している。
チング効果を有する磁気光学材があることを知っていた
が、これらの材料は、いくつかの欠点を有していて、そ
のために現在まで使用されなかった。例えば、従来技術
の材料は、室温で「しっかりした」ラッチングを示さな
いか、および/または相対的に温度依存性の高い磁気特
性を有する組成を有している。上記の欠点のない磁気光
学材を入手することが、非常に望ましいことは明かであ
ろう。本出願はそのような材料を開示している。
には、磁気光学材は、相対的に高いファラデー回転およ
び相対的に低い飽和磁化を有する必要があるばかりでな
く、通常一つの波長(例えば、1.54μm)の照射に
対して、通常低い減衰(例えば、45度のフィルムに対
して0.2dB以下)を有していなければならない。さ
らに、一般に、上記の材料は、飽和フィルムを通して関
連照射が一回通過する度に45度の回転を与えるのに十
分な厚さを有する単結晶フィルムとして成長することが
できるものでなければならない。しかし、ラッチング磁
気光学材の他の可能な用途の場合には、これらすべての
特徴を必要としない場合がある。
の「磁化ループ」は、例えば、ニューヨークのA.H.
モリッシュおよびJ.ウイリおよびサンズの1965年
の「磁気の物理的原理」の332−340ページに記載
されているように、磁化曲線対加えた磁場で表される。
磁化ループは、磁化反転の幅がせいぜい10Oe、好適
には5Oe以下である場合には、「実質的に四角」であ
る。
s)は、磁化が零を通る加えた磁場である。Hsは、従
来の磁化ループの「保磁磁場」(Hc)に対応する。
ングとは、通常起こる状態の下で切換え動作を起こさな
いようにするのに十分な、少なくとも室温において50
0Oeに等しいか、または大きいHsを有している材料
を意味する。
飽和磁化が零を通過する(キューリ温度以下の)温度で
ある。この場合、補償点以下の温度での一定の加えた磁
場内での旋光は、補償点より上の回転からの飽和の方向
に対して反対になる。
により定義される。本発明は、磁気光学ガーネット材
(例えば、以下に定義する組成とほぼ同じ組成を有する
小さな皿の形をした単結晶本体)の本体からなる製品ま
たは装置(集合的には、「製品」、例えば、本発明のア
イソレータからなる光アイソレータ、または光ファイバ
通信システム)内で実施される。本体は、主要面、厚さ
および主要面に対して直角の方向に、(飽和磁化4πM
sを含む)磁化を有している。本発明の製品は、さらに
通常、主要面に入射する波長λ(例えば、1.3または
1.54μmのような従来の通信波長、または1.47
μmのようなポンプ波長)の電磁放射を生じる手段(例
えば、放射源および光ファイバ)を含んでいる。この場
合、少なくともいくつかの(通常、ほとんどすべての)
入射放射は、本体を通して行われ、適当な利用手段(例
えば、光ファイバおよび/または検出器)によって受信
される。
体の組成および製造は、主要面に対して垂直な方向に、
平行(または逆平行、全体的には「平行」)に加えられ
た磁場内で、少なくとも室温において|4πMs|<1
00G、切替えフィールド|Hs|>|4πMs|O
e、|Hs|≧500Oeである、実質的に四角い磁化
ループを有するように選択される。上記の第二の不等式
の場合、Hsの(Oe単位での)絶対値は、4πMsの
(G単位の)絶対値より大きくなければならないことを
理解してほしい。本体は、通常厚さが少なくとも30μ
m、多くの場合50μm以上の厚さを有している。上記
の制限があるので、本体は少なくとも室温においてはし
っかりとしたラッチングを示す。
製造は、室温を含み、好適には例えば、光アイソレータ
の従来の動作温度範囲(−40から+80℃)である6
0℃または80℃のような高い温度も含んでいる予め定
めた温度範囲において、上記の条件を満たす主要面に垂
直方向に平行に加えられた磁場内において、|4πMs
|<100Gおよび|Hs|>|4πMs|、通常は|
Hs|>100Oeまたは200Oeの、実質的に四角
い磁化ループを有するように選択される。ある種の通常
使用される成分、例えば、Gd,TbおよびDyが最も
少なくなるような組成を選択することにより、材料の少
なくとも一部分において、上記の特性を達成することが
できる。
範囲に補償点を有するものであっても、有していないも
のであってもいい。ある種の好適な実施例の場合には、
ガーネット材は、1.3μmにおいて最大7dB/cm
の減衰を起こし、1.54μmにおいて最大4dB/c
mの減衰を起こし、1.3μmにおいて少なくとも10
00°/cmの比旋光度を起こし、1.54μmにおい
て700°/cmの比旋光度を起こす。これらすべての
数値は、室温(20℃)で測定した数値である。少なく
とも、従来のアイソレータの用途に対しては、本体の厚
みは、通常は、(通常約0.75−1.6μmの範囲
で)問題の放射の偏光面を45°±15°回転させるよ
うに、通常選択される。
とにより、今まで実現できなかった装置をつくることが
できるようになった。そのような装置の例としては、バ
イアス磁石を使用しない光アイソレータがある。
ガーネット材が、かなり広い温度範囲(例えば、光アイ
ソレータの従来の動作温度範囲(例えば、−40から+
80℃の範囲で)ラッチング動作を示すことができ、お
よび/または少なくとも室温でしっかりしたラッチング
を行うことができ、それ故、新規な装置、例えば、バイ
アス磁石を使用しないでも、または従来必要とされたも
のと比較すると非常に弱い磁石を使用して場合でも、光
アイソレータを提供することができることを発見した。
る。簡単に説明すると、如何なる温度においても、正味
の飽和磁化4πMsは、4π|Md(T)−Ma(T)
−Mc(T)|で与えられる。この場合、Md(T)、
Ma(T)およびMc(T)は、それぞれ4面体、8面
体および12面体の位置の温度に依存する影響である。
行うためには、相対的に低い温度依存性の4πMsを有
する組成を選択しなければならない。この理由から、G
d,TbおよびDyの濃度の高いものは避けた方が得策
である。高いキューリ温度を維持するためには、通常高
濃度の8面体の代替成分、例えば、Sc、それほど心配
する必要はないが、ラッチングに必要な4πMsの数値
を達成するのに必要な量を越えて4面体の代替成分(例
えば、Ga、Al)を使用しないことが望ましい。
は、従来の技術で成長させることができる。例えば、
「磁性ガーネット材」の467−491ページを参照し
てほしい。一例をあげると、この材料は、(Bix A
3-x )(Fe5-y Cy )O12という基準組成を有してい
る。この場合、xは0.3−2.0(好適には、0.8
−1.5、より好適には〜1.0)であり、Aは一つま
たはそれ以上の希土類(原子番号57−71)、Yおよ
びCaであり、CはAl、Ga、Si、Ge、Mg、M
nおよびZrの内の一つまたはそれ以上であり、yは
0.2−2.0(好適には、0.5−1.5)の範囲で
あり、状況に応じて、4πMsおよびHsが予め定めた
温度範囲または室温で必要な数値を有するように選択さ
れたものである。フィルムは、多くの場合、何種類かの
不純物、例えば、PbまたはPtを含んでいる。不純物
の濃度は、約0.1/規定単位以下であることが望まし
い。
(単結晶ガーネット・フィルムの成長を容易にするため
に)必要とする基板と格子が実質的にマッチするよう
に、また問題の波長での減衰を低くするためにも、基準
組成が選ばれる。例えば、低い飽和磁化を行うために、
多くの場合、好適な4面体の代替成分を有している相対
的に高い濃度のCイオンを選択した方が有利である。一
例をあげると、Ga、Al、SiおよびGeは、それぞ
れ、約1354、1211、1582および1582G
/規定単位だけ、4πMsを減少させる。
めにどのようにしてガーネット組成を修正したらいいの
かを知っている。それ故、実質的な格子の整合方法につ
いての説明は必要ないと思う。
収を行うためには、通常、Dy(およびできればSm)
を避けることが望ましく、1.54μmで低い吸収を行
うためには、通常SmおよびErを避けることが望まし
い。
吸収を避けるために、2+および4+のイオン濃度を均
等にバランスさせることが望ましいことを知っている。
表1に例示としての組成を示す。
では通常4価の状態の過度のPt不純物を周知の方法で
補償し、それにより正規の組成を維持するために、低濃
度の二価のドーパント(例えば、Pb2+またはMg2+)
を含んでいる。二価のドーパントの上記の濃度は、フィ
ルム内では測定できなかったが、通常規定単位当たり
0.05以下である。
ーネット・フィルムは、(111)方位単結晶(Gd
2.68Ca0.32)(Ga1.04Mg0.32Zr0.64)Ga3 O
12、Nd3 Ga5 O12、またはGd3.03Ga4.97O12上
で、液相エピタキシーによって成長する。他の基板も可
能である。
よび上記の低レベルのドーパントを除く)基準組成、厚
さ、および本発明による何種類かのガーネット・サンプ
ルおよび要件に適合しない従来技術のサンプル(4−
9)のいくつかの磁気パラメータを示す。
他の例示としての組成は、Bi1 Eu2 Fe4 Ga0.5
Al0.5 O12である。
有している鉄の代替成分(例えば、Ga)および磁気希
土類を使用して、飽和磁化を低減するのが望ましいこと
を発見した。Euは、1/Tの温度依存性を持たないの
に、有意に飽和磁化を低減する軽希土類であるという点
で特異なものである。それ故、現在の好適な組成は、飽
和磁化およびファラデー回転の必要とする数値に匹敵す
る濃度で、Euを含んでいる。相対的に低い温度依存性
を有している適度の濃度の他の希土類(例えば、Ho)
も、通常使用することができる。
bおよび/またはDyは望ましくない。より詳細に説明
すると、好適な組成は、基準がGd+(Tb/2.1)
+(Dy/2.5)<1.0であると仮定した場合、1
規定単位のGd当たり一つ以下の原子を、一規定単位の
Tb当たり2.1以下(好適には、1.5以下)の原子
を、一規定単位当たりのDy当たり2.5以下の(好適
には、2.0以下の)原子を含んでいる。上記の基準の
場合、Gd、TbおよびDyは、ゴドリニウム、テルビ
ウムおよびディスプロジウムの規定単位当たりの原子の
数による濃度を表している。最も好適な組成は、実質的
にGd、TbおよびDyを含んでいないものである。
化ループの性質である。図1に、例示としての三つのサ
ンプル、すなわち、サンプル2−4の磁化を示す。従来
の振動サンプル磁力計は、サンプル面に垂直に磁場を掛
けた場合の、サンプルの磁気モーメントを測定するのに
使用された。すべてのサンプルは、自立状態で、(すな
わち、基板に取り付けられたいない状態で)、完全に研
磨され、従来の反射防止コーティングを施した。
を磁気的に飽和させ、その後で大きな正の飽和磁場から
開始し、磁場の強さを磁石の残留磁化に低減し、磁場を
反転させ、大きな負の磁場まで磁場を走査し、それから
プロセスを反転させるという方法でループをトレースす
るという手順により測定した。
ち、欠陥のあるものを含めて、すべての磁区を除去する
ためには、通常、相対的に高い磁場(通常、1000O
e以上)が必要であった。飽和および再現性を確実に行
うためには、確実に飽和させるために、12kOeを使
用したサンプル1を除いて、表1のすべてのサンプルに
対して2.5kOeの飽和用の磁場を使用した。
141)を、飽和磁化を測定するために使用した。図1
を見れば分かるように、飽和磁化曲線は若干の勾配を有
している。この勾配は、本明細書では取り上げない常磁
性の影響によるものである。飽和磁化4πMsは、立方
センチ単位のサンプルの体積および(磁石の磁場の非均
一性の原因である)形状係数で、(ループの正と負の側
の間で平均した)零磁場交点において測定した電磁単位
の磁気モーメントを割り、4πを掛けて測定した。この
ようにして測定した飽和磁化は、サンプルの大きさには
無関係の4πM−H曲線に対して測定した(B−H)曲
線を、周知の方法で測定するのに使用した。
表1のサンプル2−4の磁化ループを示す。三本のルー
プはすべて、ラッチング材料に特有の実質的に四角いヒ
ステリシス・ループである。これらすべてのサンプルの
場合、切替えフィールド(Hs)の大きさは、飽和磁化
(4πMs)より大きく、最初の磁区の方向の符号が反
対になっている。ル−プ上の矢印は、ループが横切られ
る方向を示す。サンプル1のループは図示してない。何
故なら、信号はノイズが多く、他のデータに対して、何
らかの合理的なスケールで釣合がとれていないからであ
る。このループは、実質的に四角く、平らなループ10
と比べてもかなりもっと平たいという点が異なるだけで
あった。
磁区の壁の移動の速度で起こるように思われた。反転の
終わりの部分(例えば、15)における短い尾部は、欠
陥部の飽和保磁力に由来するものか、検出装置−記録装
置のエレクトロニクスによる人工的なものであるかもし
れないが、本明細書では触れないことにする。
磁化ループ20および21を示す。明らかに、磁化ルー
プは、「実質的に四角」ではないので、サンプル6およ
び7は、本発明のサンプルではない。これらサンプルは
ラッチしなかったし、飽和に必要な磁場より小さな消磁
フィールドHD を有していた。曲線21と実質的に同じ
磁化曲線を有しているガーネット材が知られている。例
えば、三菱ガス化学の光ファイバ・カタログ 1995
の5ページを参照してほしい。サンプル5に対するデー
タは、図2には示していない。何故なら、この曲線は実
質的に曲線20と重なっているからである。
化曲線(30、31)を示す。図を見ればすぐ分かるよ
うに、これらサンプルはヒステリシスを示していない
し、ラッチもしていない。上記の材料は、センサー用と
して役に立つが、本発明の材料ではない。表1も、サン
プル3−9の有効な透磁性(μ)の数値を示す。
発明の最初に飽和したサンプルは、本質的には一つの磁
区である。磁化の方向と反対方向にHsより大きい磁場
を掛けると、磁化の逆転が起こるが、この場合もサンプ
ルは本質的には一つの磁区である。
は、核形成および成長の一つであると思われる。臨界の
大きさの磁区が核形成されると、通常それは急速に成長
し、掛けられた磁場が臨界値を(例をあげて説明する
と、約4πMs/μ、但し、uは透磁率)超えると、サ
ンプルの磁化は完全に反転する。理論上の検討は、実質
的に四角い磁化ループは、飽和磁化4πMs<150G
又はおおよそ等しい場合にだけ、ガーネット材内で起こ
ることを示唆している。本発明の好適な実施例の場合に
は、4πMs<100G又はおおよそ等しいガーネット
材を選ぶが、4πMs<80G又はおおよそ等しいガー
ネットのほうがさらに好適である。
上の数値は、基準サンプル組成に依存しているばかりで
なく、測定の初期化(すなわち、サンプルを最初に磁化
するのに使用する磁場の強さ)、およびサンプルの形状
にも依存することを観察した。しかし、十分強い磁場
(一例をあげると、>1kOe、例えば、2.5kO
e)内で初期化を行うと、再現性のあるHs値が得られ
る。サンプルの形状への見かけ上のHsの依存性は、通
常均質/異質磁区の核形成化の確率に対する依存性によ
るものである。
もいくつかの製品を製造する際の重要な特徴は、磁気光
学本体の初期化(磁極化)である。通常、上記の磁極化
は本体の主要面に垂直な方向に磁場を掛けるプロセスを
含んでいる。磁極化を行う磁場は、通常本体全体の磁場
の方向に本質的に磁化整合を完全に行うのに十分なだけ
強い。必要とする磁場の強さは、通常、103 Oe以上
であり、104 Oe以上の場合すらある。
化された材料は、有意の強さの漂遊磁場があり、例え
ば、125℃の高温においても、長期間(例えば、実験
を継続した数カ月間)にわたって安定な磁化を示した。
当業者なら、上記の材料が周知の(例えば、飽和磁石を
使用していない光アイソレータ)のような製品を単純化
することができ、今まで実現できなかった装置を作るこ
とを可能にすることを理解することができるだろう。
わち、光アイソレータ40を示す。参照番号41は、予
め選択した波長の照射の偏光面を45度回転させるよう
に、厚さおよび飽和磁化を選択した、本発明のガーネッ
ト・フィルムを示す。このガーネット・フィルムは、フ
ィルム面に対して垂直に磁化を行った場合に、一つの磁
区を本質的に形成するように、磁極化が行われる。参照
番号42−45は、磁極化装置、分析装置、光学的入力
焦点手段および光学的出力焦点手段を示す。本発明のア
イソレータの好適な実施例は、永久磁石を含んでいない
で、磁化状態を維持するのにガーネット層のラッチング
特性を使用している。しかし、通常従来技術の装置より
強度が低い、永久磁石を含んでいる実施例、または(通
常、間欠的に)ガーネット・フィルムに磁場を掛けるこ
とができるコイルを含んでいる実施例も考慮中である。
ソレータからなる。例えば、アイソレータは、通常レー
ザを反射信号の放射から保護するために、レーザ送信機
の近くに設置される。図5は、光ファイバ通信システム
50の略図である。この図においては、参照番号51−
54は、それぞれ送信機、本発明のアイソレータ、光フ
ァイバおよび受信機を示す。本発明によるアイソレータ
を除けば、システムは従来のものをそのまま使用できる
ことを理解してほしい。
依存しない)光アイソレータは、また光ファイバ・アン
プ(米国特許5,140,456参照)または光ファイ
バ通信システムの他の構成部材と一緒に(例えば、従来
の波長分割マルチプレクサまたはカプラを一緒に)使用
できることを知っているものと思う。そのようなすべて
の使用も考慮中である。
組成は、通常、アイソレータを範囲内のすべての温度で
作動できるように、材料の補償温度をアイソレータの動
作温度範囲の外側に設定しなければならないという要件
に適合しなければならない。発明者は、この制約はバイ
アス磁石を含んでいない装置には適用されないことを発
見した。それ故、本発明のラッチング・ガーネット材の
場合には、アイソレータがバイアス磁石を有していない
場合には、アイソレータの動作温度範囲(例えば、−4
0から80℃)内に補償温度を設定することができる
し、実際に、多くの場合、上記の温度範囲内に補償温度
が設定されている。
しない装置の場合には、部分束磁化の方向が補償温度の
範囲内で同じ方向を向いているが、正味の飽和磁化およ
び上記の磁化に対するファラデー回転の符号の両方が変
化し、そのため相互に打ち消すという事実によるもので
ある。
ち、動作温度範囲内の補償温度が許されるために)動作
温度範囲内で|4πMs|<100Gという要件に適合
することがより容易になる。何故なら、上記の温度範囲
の中心付近で零交差が起こると、通常温度範囲の両端で
の飽和磁化を最も小さくするからである。
定)を行う場合、磁極化磁場と磁化との間を有意に結合
するには、飽和磁化の数値が零以外の数値(例えば、≧
5−10G)でなければならないことを理解してほし
い。それ故、室温で磁極化を行いたい場合には、補償温
度は室温であってはならない。しかし、材料を高温また
は低温で磁極化したい場合もあるだろう。何故なら、そ
のような場合には、補償温度を室温(約20℃)(また
はその付近に)するために、材料の組成を選ぶことがで
きるからである。上記の材料は、通常高く安定したラッ
チング行動を示す。
Fe4 Ga1 O12を有するガーネット本体は、以下の方
法で製造される。関連金属(純度99.99%またはそ
れ以上)の市販の酸化物を、Tb2 O3 を、Eu2 O3
およびHo2 O3 の50/50モル%混合物で置換し、
Fe2 O3 をFe2 O3 およびGa2 O3 の80/20
モル%混合物で置換することを除けば、(1993年3
月14日に発行された特許公報平成5−117095
の)上記の’697の日本特許出願の記載に実質的に従
って、計量し混合する。この混合物を周知の融剤を使用
して、白金の坩堝内で従来の方法で溶かす。850℃で
平衡状態に達した後、約40rpmで回転している(G
d2.68Ca0.32)(Ga1.04Mg0.32Zn0.64)Ga3
O12の組成の単結晶基板ウェーハに溶融物を接触させる
ことにより、ガーネット材の成長が始まる。必要な厚さ
(約100μm)に達した後、その上にガーネットが乗
っている基板を溶融物から引き上げ、融剤を除去し、結
合物を室温まで冷却する。基板を機械的手段で除去し、
得られたガーネット・ウェーハを11.5x11.5m
mのスラブに分割し、スラブの両面を光学的に磨き、反
射防止コーティングを行い、適当な磁極化を行った後、
光アイソレータ内に設置するのに適した2x2mmのチ
ップに切断する。スラブの一つおよびいくつかのチップ
上で、従来の振動サンプル磁力計を使用して、磁気測定
を行う。スラブとチップは、両方とも、−40から+8
0℃の温度範囲で、|Hs|>|4πMs|Oeおよび
|4πMs|<100Gの実質的に四角い磁化ループを
示し、また室温および上記の温度範囲の少なくとも有意
の部分で、しっかりとしたラッチングを示す。
の低磁気モーメントを有する材料に関する。
中間の磁気モーメントを有する材料を示す。
磁気モーメントを有する材料を示す。
る。すなわち、本発明の低磁気モーメントを有する磁気
光学材を使用した光アイソレータからなる光ファイバ通
信システムである。
Claims (15)
- 【請求項1】 規定単位当たりの原子の数で表したガド
リニウム、テルビウムおよびダイスプロジウムの濃度G
d,TbおよびDyが、Gd+(Tb/2.1)+(D
y/2.5)<1.0になるように、ガドリニウム、テ
ルビウムおよびダイスプロジウムそれぞれの規定単位当
たりの原子の数が1.0、2.1および2.5以下にす
るため、本体の規定組成を選択し、さらに室温を含む本
体の予め定めた動作温度範囲内での如何なる温度におい
ても、本体が、主要面に垂直な上記の方向に対して平行
に加えられた磁場H内において、Hsが磁化ループの切
替え磁場であり、4πMsが飽和磁化である場合に、|
Hs|>|4πMs|Oeの実質的に四角い磁化ループ
を有するように、また上記の飽和磁化が、上記の温度範
囲全体にわたって絶対値で100G以下となり、それに
より上記の本体が上記の動作温度範囲内の如何なる温度
においてもラッチング動作を示すように、基準組成を選
択することを特徴とする、基準組成、主要面および上記
の主要面に垂直な方向に4πMの磁化を有する磁気光学
ガーネット材の本体からなる製品。 - 【請求項2】 少なくとも室温において、本体が|Hs
|≧500Oeを持ち、それにより上記の本体が少なく
とも室温でしっかりとしたラッチング行動を示すよう
に、基準組成を選択する請求項1に記載の製品。 - 【請求項3】 本体が、主要面に垂直な上記の方向に対
して平行に加えられた磁場H内において、Hsが磁化ル
ープの切替え磁場であり、4πMsが飽和磁化である場
合に、|Hs|>|4πMs|Oeおよび|HS|≧5
00Oeの実質的に四角い磁化ループを、少なくとも室
温において有するように、また上記の飽和磁化が、少な
くとも室温において絶対値で100G以下となり、それ
により上記の本体が少なくとも室温においてラッチング
動作を示すように、本体の基準組成を選択することを特
徴とする、基準組成、主要面および上記の主要面に垂直
な方向に4πMの磁化を有する磁気光学ガーネット材の
本体からなる製品。 - 【請求項4】 規定単位当たりの原子の数で表したガド
リニウム、テルビウムおよびダイスプロジウムの濃度G
d,TbおよびDyが、Gd+(Tb/2.1)+(D
y/2.5)<1.0になるように、それぞれガドリニ
ウム、テルビウムおよびダイスプロジウムの規定単位た
り1.0、2.1および2.5原子以下にするために、
本体の規定組成を選択し、さらに室温を含む予め定めた
動作温度範囲全体にわたる如何なる温度においても、材
料が|Hs|>|4πMs|Oeおよび|Ms|<10
0Gを持ち、それにより本体が上記の温度範囲全体にわ
たってラッチング行動を示すように、基準組成の選択を
行う請求項3記載の製品。 - 【請求項5】 Aが一種類またはそれ以上の希土類(原
子番号57−71)、YおよびCaから選択したもので
あり、Cが、Al、Ga、Si、Ge、Mg、Mnおよ
びZrの一つまたはそれ以上からなるグループから選ん
だもので、xが、0.3−2.0の範囲であり、yが、
0.2−2.0の範囲である場合に、基準組成が(Bi
x A3-x )(Fe5-y Cy )O12であり、上記の動作温
度範囲が+60℃を含んでいる請求項2または4に記載
の製品。 - 【請求項6】 動作温度範囲が、−40℃から+80℃
である請求項5に記載の製品。 - 【請求項7】 上記の主要面に入射するように波長λの
電磁放射を起こさせる手段をさらに含み、入射照射の少
なくともある部分が本体を通して伝送され、利用手段に
より受信することができるように、上記の本体を選択す
る請求項5に記載の製品。 - 【請求項8】 製品が、バイアス磁石を含まない光アイ
ソレータである請求項7に記載の製品。 - 【請求項9】 製品が、波長λの電磁照射源、上記の電
磁照射の利用手段、信号が利用源と上記の電磁照射源を
伝送により接続し、光ファイバからなる送信経路と、磁
気光学ガーネット材の上記の本体を含む光アイソレータ
とからなる光ファイバ通信システムであって、上記の光
アイソレータがバイアス磁石を含んでいない請求項5に
記載の製品。 - 【請求項10】 基準組成が、テルビウムおよびダイス
プロジウムの規定単位当たりそれぞれ1.5および2.
0以下の原子からなる請求項5に記載の製品。 - 【請求項11】 Aがユーロピウムおよびホルミウムの
一方または両方を含んでいる請求項5に記載の製品。 - 【請求項12】 Aがユーロピウムまたはユーロピウム
およびホルミウムである請求項11に記載の製品。 - 【請求項13】 さらに、本体が上記の予め定めた動作
範囲内に補償温度を有するように、基準組成を選択する
請求項5に記載の製品。 - 【請求項14】 本体が、実質的に室温である補償温度
を有するように基準組成を選択する請求項13に記載の
製品。 - 【請求項15】 ガーネット材が、Bi1 Eu1 Ho1
Fe4 Ga1 O12、Bi.75 Eu1.5 Ho0.75Fe4.1
Ga0.9 O12およびBi1 Eu2 Fe4 Ga0.5 Al
0。5 O12から選らんだ基準組成を有している請求項5記
載の製品。
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002287104A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-10-03 | Photocrystal Inc | 磁石不使用ファラデー回転子の製造法 |
US6775052B2 (en) | 2001-12-25 | 2004-08-10 | Tdk Corporation | Hard magnetic garnet material, faraday rotator, optical device, optical communication system, method of manufacturing faraday rotator and method of manufacturing bismuth-substituted rare earth iron garnet single crystal |
US7133189B2 (en) | 2002-02-22 | 2006-11-07 | Tdk Corporation | Magnetic garnet material, faraday rotator, optical device, bismuth-substituted rare earth-iron-garnet single-crystal film and method for producing the same and crucible for producing the same |
US7211455B2 (en) | 2002-02-22 | 2007-05-01 | Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor module |
CN100399111C (zh) * | 2002-01-24 | 2008-07-02 | Tdk株式会社 | 法拉第转子及用其的光部件 |
US11353669B2 (en) | 2013-10-18 | 2022-06-07 | Corning Optical Communications LLC | Optical fiber cable with reinforcement |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6594068B2 (en) * | 2000-07-05 | 2003-07-15 | Zhifeng Sui | High switching speed digital faraday rotator device and optical switches containing the same |
US6733587B2 (en) * | 2001-10-05 | 2004-05-11 | Triquint Technology Holding Co. | Process for fabricating an article comprising a magneto-optic garnet material |
US6853473B2 (en) * | 2002-01-24 | 2005-02-08 | Tdk Corporation | Faraday rotator and optical device comprising the same, and antireflection film and optical device comprising the same |
US6795242B2 (en) * | 2002-02-06 | 2004-09-21 | Lightwaves 2020, Inc. | Miniature circulator devices and methods for making the same |
AT411852B (de) * | 2002-02-12 | 2004-06-25 | Didosyan Yuri S Dr | Verfahren und vorrichtung zur änderung des polarisationszustandes von licht mit einem magnetisch einachsigen kristall |
WO2004023194A2 (en) * | 2002-09-04 | 2004-03-18 | Massachusetts Institute Of Technology | Optical isolator with magneto-optical material and manufacturing method |
US6770223B1 (en) | 2002-12-13 | 2004-08-03 | Integrated Photonics, Inc. | Article comprising a faraday rotator that does not require a bias magnet |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0766044B2 (ja) * | 1985-06-29 | 1995-07-19 | 株式会社東芝 | 磁界センサ |
JP2779057B2 (ja) * | 1990-10-25 | 1998-07-23 | 信越化学工業株式会社 | 静磁波素子用チップおよび静磁波素子 |
JP3237031B2 (ja) * | 1993-01-27 | 2001-12-10 | 株式会社トーキン | ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜,光アイソレータ及び磁気光学スイッチ |
JPH07104224A (ja) * | 1993-10-07 | 1995-04-21 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | 非相反光デバイス |
US5608570A (en) * | 1995-07-05 | 1997-03-04 | Lucent Technologies Inc. | Article comprising a magneto-optic material having low magnetic moment |
-
1996
- 1996-06-12 US US08/653,085 patent/US5801875A/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-03 EP EP96304927A patent/EP0752713B1/en not_active Revoked
- 1996-07-03 DE DE69606356T patent/DE69606356T2/de not_active Revoked
- 1996-07-05 JP JP17610796A patent/JP3198053B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002287104A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-10-03 | Photocrystal Inc | 磁石不使用ファラデー回転子の製造法 |
US6775052B2 (en) | 2001-12-25 | 2004-08-10 | Tdk Corporation | Hard magnetic garnet material, faraday rotator, optical device, optical communication system, method of manufacturing faraday rotator and method of manufacturing bismuth-substituted rare earth iron garnet single crystal |
US7242516B2 (en) | 2001-12-25 | 2007-07-10 | Tdk Corporation | Hard magnetic garnet material, faraday rotator, optical device, optical communication system, method of manufacturing faraday rotator and method of manufacturing bismuth-substituted rare earth iron garnet single crystal |
CN100399111C (zh) * | 2002-01-24 | 2008-07-02 | Tdk株式会社 | 法拉第转子及用其的光部件 |
US7133189B2 (en) | 2002-02-22 | 2006-11-07 | Tdk Corporation | Magnetic garnet material, faraday rotator, optical device, bismuth-substituted rare earth-iron-garnet single-crystal film and method for producing the same and crucible for producing the same |
US7211455B2 (en) | 2002-02-22 | 2007-05-01 | Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor module |
US7333261B2 (en) | 2002-02-22 | 2008-02-19 | Tdk Corporation | Magnetic garnet material, faraday rotator, optical device, bismuth-substituted rare earth-iron-garnet single-crystal film and method for producing the same crucible for producing the same |
US7517406B2 (en) | 2002-02-22 | 2009-04-14 | Tdk Corporation | Magnetic garnet material, faraday rotator, optical device, bismuth-substituted rare earth-iron-garnet single-crystal film and method for producing the same and crucible for producing the same |
US11353669B2 (en) | 2013-10-18 | 2022-06-07 | Corning Optical Communications LLC | Optical fiber cable with reinforcement |
US11822139B2 (en) | 2013-10-18 | 2023-11-21 | Corning Optical Communications LLC | Optical fiber cable with reinforcement |
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Publication number | Publication date |
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