JPH09230013A

JPH09230013A - 光磁界センサプローブ及び磁気光学素子

Info

Publication number: JPH09230013A
Application number: JP8033233A
Authority: JP
Inventors: Nobuki Itou; 伸器伊藤; Yukiko Yoshikawa; 由起子吉川; Satoshi Ishizuka; 石塚　　訓; Takashi Minemoto; 尚峯本; Onori Ishikawa; 大典石河
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-02-21
Filing date: 1996-02-21
Publication date: 1997-09-05
Also published as: US6404190B1; US6160396A; EP0791837A2; US20020039462A1; EP0791837A3; US6037770A; US6370288B1

Abstract

(57)【要約】【課題】非常に小型で、高い測定精度を有する光磁界
センサプローブを実現すること。【解決手段】光の進行方向に沿って、入力光ファイバ
６ａと、第１のレンズ５ａと、偏光子２と、磁気光学素
子１と、前記偏光子２に対して透過偏光方向を互いに異
ならしめた検光子３と、第２のレンズ５ｂと、出力光フ
ァイバ６ｂを配置して被測定磁界を出力光強度として検
知する光磁界センサプローブにおいて、第１と第２のレ
ンズ５ａ、５ｂがドラムレンズであり、されらを内蔵す
るドラムレンズホルダーを設けて共焦点光学系を構成す
る。また磁気光学素子１として、化学式（Ｂｉ_xＧｄ_yＲ
_zＹ_3-x-y-z）（Ｆｅ_5-wＧａ_w）Ｏ₁₂）で表わされ、組成
範囲においてxの値を0.84≦x≦1.10、かつyの値を0.73
≦y≦1.22、かつzの値を0.02≦z≦0.03、かつwの値を0.
27≦w≦0.32とする希土類鉄ガーネット材料を用いて光
磁界センサプローブを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ファラデー効果を
有する磁気光学素子と、それを用いて磁界を検出し、そ
の磁界強度を測定する光磁界センサプローブに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】電流の周りに発生する磁界強度を光を用
いて測定する方法として、ファラデー効果を有する磁気
光学素子と光ファイバを組み合わせた光磁界センサが知
られている。そのような光磁界センサは、絶縁性が高く
電磁誘導ノイズの影響を受けない等の利点から、電力分
野の高圧配電線の事故検知用センサとして既に実用化さ
れている（電気学会論文誌Ｂ分冊，115巻12号，1447頁
（平成７年））。さらに、近年、計測器として高性能化
の要求が高まっており、高精度で小型な光磁界センサが
求められている。

【０００３】ファラデー効果を利用した光磁界センサと
しては、これまでに図１６に示すセンサヘッド部が開示
されている（日本応用磁気学会誌, vol. 19, no. 2, p.
209(1995) 、及び IEEE Transactions on Magnetics,
vol. 31, p. 3191 (1995)参照）。図１６において、磁
界Ｈ中に希土類鉄ガーネット材料の磁気光学素子１が配
置される。図１６（ａ）のセンサヘッドは、コリメート
レンズ２４ａ、２４ｂを用いてコリメート光学系を構成
している。ここで、磁気光学素子１として使用される希
土類鉄ガーネット材料の寸法は3mm角で膜厚60μｍであ
る。また、光ファイバ６はコア径200μmのマルチモード
光ファイバである。偏光子２と検光子３ａには5mm立方
の偏光ビームスプリッタが採用されており、偏光子２と
検光子３ａの偏光方向が互いに45度になるように配置さ
れている。入力光ファイバ６ａから入射した光は、コリ
メートレンズ２４ａで平行光となる。さらに、偏光子２
で直線偏光となり、磁気光学素子１を通過してファラデ
ー効果により偏光面は磁界強度に比例して回転を受け
る。回転を受けた直線偏光は、偏光子２と透過偏光方向
を45度に異ならしめた検光子３ａを通過し、全反射ミラ
ー４で反射された後、コリメートレンズ２４ｂで集光さ
れ、出力光ファイバ６ｂに結像する。この様なセンサ光
学系は、検光子を固定しており、その検光子からの光出
力を１ポートのみ利用するものであり非差動固定検光子
法と呼ばれ、磁界強度の変化が光量変化に変換されて計
測が可能となる。図１６（ａ）の光磁界センサは、磁気
光学素子１である希土類鉄ガーネット材料の多磁区構造
によって回折された光を、０次光のみ受光しているので
磁界が高くなるにつれて、比誤差が大きくなることがこ
れまでに明らかにされている。

【０００４】一方、図１６（ｂ）のセンサヘッドは、レ
ンズに球レンズ２５ａ、２５ｂを用いて共焦点光学系を
構成し、磁気光学素子１の位置にビームウエストを形成
することによって、希土類鉄ガーネット材料による回折
光を高次まで受光することができ、直線性を改良してい
る。図１６（ｂ）では、磁気光学素子１の位置にビーム
ウエストを形成するように光路長を短くするために、検
光子３ｂには3mm角のガラス偏光板を採用している。ま
た、球レンズ２５は直径3mmで、屈折率1.517の材質ＢＫ
−７であり、センサヘッドの大きさは幅12mmで長さ20mm
である。これらの光磁界センサは、図９（本発明の光磁
界センサプローブを用いた光変流器の構成図）に示すよ
うに、空隙付き鉄心コア１６のギャップ部に設置して光
変流器として使用される。したがって、センサヘッドの
幅が小さくなるほど、ギャップを狭くすることができ、
感度の高い光変流器を実現することができる。

【０００５】この様なセンサに用いられている磁気光学
素子１として、化学式（化２）で示される希土類鉄ガー
ネット材料が開示されている（電子情報通信学会技術研
究報告 OQE92-105 (1992) 参照）。この従来の技術にお
いては、ＹをＢｉやＧｄで置換することにより温度特性
の良い磁気光学素子を実現している。この従来例で用い
られている結晶の化学式を（化２）に示す。

【０００６】

【化２】Ｂｉ_1.3Ｇｄ_0.1Ｌａ_0.1Ｙ_1.5Ｆｅ_4.4Ｇａ_0.6Ｏ₁₂

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】次に、この磁気光学素
子を用いて作製した図１６（ｂ）に示す光磁界センサの
直線性と温度特性を図１７と図１８に示す。図１７に示
すように約25 Oeから300Oeまでの磁界範囲で1.0％以下
の良好な直線性が実現されている。しかしながら、25 O
e以下の弱磁界を測定するには比誤差が大きく実用上問
題を有している。また、測定範囲も300 Oeまでと狭く、
さらに広い測定範囲を有する光磁界センサが望まれる。
図１８には、（化２）に示す磁気光学素子を用いて、図
１６（ａ）に示すコリメート光学系と図１６（ｂ）に示
す共焦点光学系の２種類のセンサ光学系を用い、感度の
温度変化を測定した結果が示されている。感度の変化率
が室温で規格化されており、印加磁界は50 Oeで60Hzの
交流磁界である。図１８中の●印のように、０次の回折
光のみを受光するコリメート光学系で構成された図１６
（ａ）に示す光磁界センサでは、1.0％以下の感度の温
度変化を示している。しかしながら、図１６（ｂ）に示
す光磁界センサに、（化２）に示す磁気光学素子を用い
た場合には、図１８中○印のように感度の温度変化率が
約10％の正特性を示している。すなわち、図１６（ｂ）
の光磁界センサは、直線性は優れているが、感度の温度
特性には大きな問題があることが分かる。

【０００８】したがって、従来の技術では良好な直線性
と良好な温度特性を両立する光磁界センサは実現できな
い。そこで、さらに小型で、しかも高精度な光磁界セン
サが望まれている。

【０００９】本発明は、かかる従来の光磁界センサの課
題を鑑みてなされたものであり、良好な直線性と温度特
性、さらには広い測定範囲を満足し、測定精度の高い、
小型の光磁界センサプローブ等を提供することを目的と
している。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題点を
解決するために、非常に小型の光磁界センサプローブを
構成して、広い測定範囲に対して直線性を改良し、かつ
そのセンサ構成に対して特有の材料組成を見い出して温
度特性を改良する。

【００１１】すなわち、小型のセンサヘッドを実現する
ために、高屈折率の球レンズを使用し、その周辺部を研
磨することによってドラムレンズを形成し、そのドラム
レンズ２個をホルダーに固定することによって、従来に
ない小型のドラムレンズホルダーを作製する。そのドラ
ムレンズホルダーを使用して、幅4mmの光磁界センサプ
ローブを構成する。

【００１２】さらには、その光磁界センサプローブに使
用する磁気光学素子として、化学式（化１）において、
xの値を0.84≦x≦1.10、かつyの値を0.73≦y≦1.22、か
つzの値を0.02≦z≦0.03、かつwの値を0.27≦w≦0.32と
した希土類鉄ガーネット材料を提供するものである。

【００１３】

【化１】（Ｂｉ_xＧｄ_yＲ_zＹ_3-x-y-z）（Ｆｅ_5-wＧａ_w）Ｏ₁₂ Ｒは希土類元素から選択される少なくとも１種類の元
素。

【００１４】さらに、低磁界の直線性を改良するため
に、希土類鉄ガーネット材料の磁壁抗磁力（Ｈ_W）の大
きさに着目し、比誤差を低減するために磁壁抗磁力の小
さな希土類鉄ガーネット材料を作製する。そのために、
本願では磁壁抗磁力の膜厚依存性とアニール効果を見出
した。本願発明によれば、ある希土類鉄ガーネット材料
の組成に対して膜厚を適切に調節することにより、磁壁
抗磁力を低減することができる。また、（化１）で表さ
れる希土類鉄ガーネット材料を高温で熱処理することに
よっても、磁壁抗磁力を低減することができる。そのよ
うにして膜厚の最適化と膜に熱処理を施した希土類鉄ガ
ーネット材料を磁気光学素子として光磁界センサプロー
ブに適用するものである。

【００１５】次に、上記のような構成を有する本発明の
作用効果を説明する。本発明の構成によって、極端に光
磁界センサの横幅を小さくすることができ、部品点数も
少なくなるので組立も容易となる。特に、ドラムレンズ
ホルダーの採用によって、信頼性も向上する。さらに、
本発明の光磁界センサプローブによれば、空隙付き鉄心
コアのギャップ間隔を小さくすることができる。したが
って、入力電流に対して高感度の光変流器を実現するこ
とができる。また、光変流器のヘッドも非常に小型に構
成することが可能となる。

【００１６】さらに、本発明の磁気光学素子は、磁気光
学素子の多磁区構造による回折光を高次まで受光するこ
とのできる光学系に使用するためのものである。すなわ
ち、本発明の磁気光学素子を用いて光磁界センサプロー
ブを構成すれば、高次の回折光を受光することができる
ので、直線性の良好なセンサを実現することができる。
また、磁気光学素子の飽和磁界が従来の磁気光学素子よ
りも大きく設計されているので、高磁界まで直線性良く
測定することができる。また、本発明の光磁界センサプ
ローブ用に特有の希土類鉄ガーネット材料組成を見出す
ことによって、良好な温度特性を実現することが可能と
なっている。このようにして、小型で高精度な光磁界セ
ンサプローブを実現することが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１８】本発明の第１の実施の形態は、光の進行方
向に沿って、偏光子と、磁気光学素子と、前記偏光子に
対して透過偏光方向を互いに異ならしめた検光子とを配
置して、被測定磁界を出力光強度として検知する光磁界
センサプローブにおいて、前記偏光子に第１のレンズを
介して光を入力するための入力光ファイバと、前記検光
子からの出力光を第２のレンズを介して出力する出力光
ファイバとを備え、前記入力光ファイバ、前記第１のレ
ンズ、前記磁気光学素子、前記第２のレンズ及び、前記
出力光ファイバが共焦点光学系で構成され、さらに前記
第１のレンズと前記第２のレンズがドラムレンズである
ことを特徴とする光磁界センサプローブである。

【００１９】本発明の第２の実施の形態は、光の進行方
向に沿って、偏光子と、磁気光学素子と、前記偏光子に
対して透過偏光方向を互いに異ならしめた検光子とを配
置して、被測定磁界を出力光強度として検知する光磁界
センサプローブにおいて、前記偏光子に第１のレンズを
介して光を入力するための入力光ファイバと、前記検光
子からの出力光を第２のレンズを介して出力する出力光
ファイバとを備え、前記入力光ファイバ、前記第１のレ
ンズ、前記磁気光学素子、前記第２のレンズ及び、前記
出力光ファイバが共焦点光学系で構成され、さらに前記
第１のレンズと前記第２のレンズを内蔵するレンズホル
ダーが配置されていることを特徴とする光磁界センサプ
ローブである。

【００２０】本発明の第３の実施の形態は、前記第１の
レンズと前記第２のレンズに屈折率が1.517以上のレン
ズを使用することを特徴とする光磁界センサプローブで
ある。

【００２１】本発明の第４の実施の形態は、光の進行方
向に沿って、偏光子と、磁気光学素子と、前記偏光子に
対して透過偏光方向を互いに異ならしめた検光子とを配
置して、被測定磁界を出力光強度として検知する光磁界
センサプローブにおいて、前記偏光子に第１のレンズと
第１のミラーを介して光を入力するための入力光ファイ
バと、前記検光子からの出力光を第２のミラーと第２の
レンズを介して出力する出力光ファイバとを備え、前記
入力光ファイバ、前記第１のレンズ、第１のミラー、前
記磁気光学素子、前記第２のミラー、前記第２のレンズ
及び、前記出力光ファイバがコの字型光学系で構成さ
れ、この光学系が内蔵されるケースに、前記第１のミラ
ーと前記第２のミラーが直接に蒸着されて形成されてい
ることを特徴とする光磁界センサプローブである。

【００２２】本発明の第５の実施の形態は、光の進行方
向に沿って、偏光子と、磁気光学素子と、前記偏光子に
対して透過偏光方向を互いに異ならしめた検光子とを配
置して、被測定磁界を出力光強度として検知する光磁界
センサプローブにおいて、前記磁気光学素子の一端に前
記偏光子を挟んで設けられた入力光ファイバと、前記磁
気光学素子の他端に前記検光子を挟んで設けられた出力
光ファイバとが、先端に直接レンズを有する先球光ファ
イバであることを特徴とする光磁界センサプローブであ
る。

【００２３】本発明の第６の実施の形態は、前記先球光
ファイバが、先端部の屈曲した屈曲先球光ファイバであ
ることを特徴とする光磁界センサプローブである。

【００２４】本発明の第７の実施の形態は、光の進行方
向に沿って、偏波面を保持する機能を有する入力光ファ
イバと、磁気光学素子と、前記入力光ファイバの偏波面
と偏光方向が異なる偏波面を保持する機能を有する出力
光ファイバとを配置して、被測定磁界を出力光強度とし
て検知することを特徴とする光磁界センサプローブであ
る。

【００２５】本発明の第８の実施の形態は、前記偏波面
を保持する光ファイバが、先端部の屈曲した屈曲偏波面
保持光ファイバであることを特徴とする光磁界センサプ
ローブである。

【００２６】本発明の第９の実施の形態は、光の進行方
向に沿って、入力光ファイバと、偏光子と、磁気光学素
子と、前記偏光子に対して透過偏光方向を互いに異なら
しめた検光子と、出力光ファイバを配置して被測定磁界
を出力光強度として検知する光磁界センサプローブにお
いて、前記入力光ファイバ、及び前記出力光ファイバは
オールプラスチック光ファイバであることを特徴とする
光磁界センサプローブである。

【００２７】本発明の第１０の実施の形態は、前記オー
ルプラスチック光ファイバが、先端部の屈曲した先端屈
曲オールプラスチック光ファイバであることを特徴とす
る光磁界センサプローブである。

【００２８】本発明の第１１の実施の形態は、希土類鉄
ガーネット材料利用した磁気光学素子であって、その希
土類鉄ガーネット材料が下記化学式で表され、xの値を
0.84≦x≦1.10、かつYの値を0.73≦y≦1.22、かつzの値
を0.02≦z≦0.03、かつwの値を0.27≦w≦0.32としたこ
とを特徴とする磁気光学素子である。

【００２９】

【化１】（Ｂｉ_xＧｄ_yＲ_ZＹ_3-x-y-z）（Ｆｅ_5-wＧａ_w）Ｏ₁₂ Ｒは希土類元素から選択される少なくとも１種類の元素
であるである。

【００３０】本発明の第１２の実施の形態は、前記希土
類鉄ガーネット材料を、ガーネット結晶基板上にエピタ
キシャル成長させて形成することを特徴とする磁気光学
素子である。

【００３１】本発明の第１３の実施の形態は、前記ガー
ネット結晶基板がＣａ−Ｍｇ−Ｚｒ置換型Ｇｄ₃Ｇａ₅Ｏ
₁₂基板であることを特徴とする磁気光学素子である。

【００３２】本発明の第１４の実施の形態は、前記希土
類鉄ガーネット材料が、熱処理されていることを特徴と
する磁気光学素子である。

【００３３】本発明の第１５の実施の形態は、前記希土
類鉄ガーネット材料の磁壁抗磁力が、0.2Oe以下とする
ことを特徴とする磁気光学素子である。

【００３４】次に本発明を更に詳しく実施例によって説
明する。

【００３５】（実施例１）図１は、本発明の第１の実施
例の光磁界センサプローブを示す図である。図１の磁気
光学素子１には、上記（化１）で表される希土類鉄ガー
ネット材料を使用している。図１中の点線は光線軌跡で
あり、共焦点光学系であることを示している。センサヘ
ッドの横幅を小さくするために、材質ＢＫ−７（屈折率
1.517）で、レンズ半径3mmでドラム直径2mmのドラムレ
ンズ５を採用している。また、偏光子２と検光子３に
は、2mm角のガラス製偏光板を用いており、全反射ミラ
ー４には2mm角の誘電体多層膜蒸着ミラーを使用してい
る。光ファイバ６は、コア径200μmのマルチモード光フ
ァイバである。図１のように各構成部品をケース７に固
定することによって、従来の半分の横幅6mmの小型の光
磁界センサプローブを実現している。

【００３６】図９の信号処理回路１８の光源から出射さ
れた光９ａは、光ファイバコード８ａを介して、センサ
ヘッドに導かれ、光ファイバ６ａから入射される。入射
光は、ドラムレンズ５ａで集光されて、全反射ミラー４
で90度に光路を曲げられて、偏光子２で直線偏光とな
り、磁気光学素子１を通過する。このとき、入射光９ａ
は磁気光学素子１の位置でビームウエストを形成する。
磁界が磁気光学素子１の膜面に垂直に印加されると、フ
ァラデー回転によって光の偏波面が回転する。偏光子２
と検光子３の偏光軸は互いに45度回転した角度配置とな
っているので、磁界強度が光強度に変換されることにな
る。検光子３を通過した光は、全反射ミラー４で再び90
度に光路を曲げられた後に、ドラムレンズ５ｂで集光さ
れて、光ファイバ６ｂに結像する。

【００３７】この光磁界センサプローブは、入力光ファ
イバ６ａと磁気光学素子１、磁気光学素子１と出力光フ
ァイバ６ｂの光学的配置が、レンズを介して共焦点光学
系で構成され、磁気光学素子１を中心としてほぼ線対称
に構成されている。このように磁気光学素子１に対して
線対称な共焦点の光学系を構成することによって、磁区
を有する磁気光学素子の回折光を高次光まで受光するこ
とができ、直線性の優れたセンサを実現することができ
る。

【００３８】（実施例２）図２は、本発明の第２の実施
例の光磁界センサプローブを示す図である。図２の光磁
界センサプローブが図１のセンサと異なる点は、集光用
レンズに材質ＳＦ−８（屈折率1.689）、レンズ半径2m
m、ドラム直径1.25mmのドラムレンズ５を採用している
点である。さらに、その入力側ドラムレンズ５ａと出力
側ドラムレンズ５ｂを、セラミックス製あるいは非磁性
ステンレス製ホルダー１１に内蔵している点である。そ
のドラムレンズ内蔵ホルダー１１を図３に示す。ホルダ
ーの平行する貫通穴に、２つのドラムレンズ５ａ、５ｂ
を固定した構成となっている。

【００３９】組立の際には、光ファイバをフェルール１
２に接着した後、フェルール端面を精密研磨する。フェ
ルール１２に固定した光ファイバ６を、図３に示すドラ
ムレンズホルダー１１に挿入して接着固定する。一方、
ケース７内側の底面や壁面を利用して、あらかじめ磁気
光学素子１、偏光子２、検光子３、全反射ミラー４をそ
れぞれ固定しておく。最後に、光ファイバ６が固定され
たドラムレンズホルダー１１をケース７の所定の位置に
固定して、光磁界センサプローブを完成する。このよう
に、従来にないドラムレンズホルダー１１を採用するこ
とによって、光軸調整も簡単となり信頼性も非常に向上
した。また、実施例１に比べて、さらに小型化が可能と
なった。図２に示す光磁界センサプローブは、幅4mmで
長さ20mmとなっている。

【００４０】また、さらに高い屈折率（1.804）を有す
る材質ＴａＦ−３のドラムレンズを採用した場合も、共
焦点光学系を構成すると、入力側レンズ５ａと出力側レ
ンズ５ｂの距離を短くすることができ、さらにプローブ
の幅を低減することができた。（実施例３）図４は、
本発明の第３の実施例の光磁界センサプローブを示す図
である。図４の光磁界センサプローブが図２のセンサと
異なる点は、部品点数をさらに減らせるために、誘電体
多層膜をケース７内側に直接に蒸着したところに特徴が
ある。このように構成することによって、誘電体多層膜
蒸着ミラー４をケース７に接着する手間を省け、実施例
２で述べた組立がさらに簡単となり、また実用上の信頼
性も一層向上された。

【００４１】（実施例４）図５は、本発明の第４の実施
例の光磁界センサプローブを示す図である。図５の光磁
界センサプローブが図１の光磁界センサと異なる点は、
部品点数をさらに減らせるために、レンズを省き、入力
光ファイバと出力光ファイバに、先球光ファイバで先端
が90度に屈曲している、屈曲先球光ファイバ１３ａと１
３ｂを使用している点である。この屈曲先球光ファイバ
１３を用いた場合も、実施例１や実施例２と同様に、セ
ンサ光学系は共焦点光学系で構成されている。このよう
に構成することによって、横幅6mmの小型で高精度な光
磁界センサプローブを作製することができた。

【００４２】（実施例５）図６は、本発明の第５の実施
例の光磁界センサプローブを示す図である。図６の光磁
界センサプローブが図１のセンサと異なる点は、部品点
数をさらに減らせて、ヘッド部の横幅を低減するため
に、レンズと偏光子、検光子を省き、入力光ファイバと
出力光ファイバに、偏波面を保持する機能を有する先端
屈曲光ファイバ１４を使用している点である。入力光フ
ァイバ１４ａと出力光ファイバ１４ｂの偏波面は、互い
に４５度回転させて配置している。このようにして、作
製した光磁界センサプローブの横幅は4mmと狭く、非常
に小型である。

【００４３】本実施例の場合、光ファイバが偏波面保持
光ファイバでなく、屈曲光ファイバの先端に偏光板を付
加したような偏波面保持機能のある光ファイバでも、同
等の性能を発揮することが可能である。

【００４４】（実施例６）図７は、本発明の第６の実施
例を示す光磁界センサプローブを示す図である。図７の
光磁界センサプローブが図１のセンサと異なる点は、Ｓ
ＮＲ特性と直線性を向上させるために、光ファイバに、
先端部が屈曲したオールプラスチック光ファイバ（ＰＯ
Ｆ）１５を使用している点である。一般に、ＰＯＦはコ
ア径が１mm程度と非常に大きいので、受光器での受光量
を大きく取ることができる。また、コア径が大きいと、
磁気光学素子１に希土類鉄ガーネット材料を使用したと
きに発生する回折光を高次まで受光することも可能であ
る。このように、ＰＯＦを使用することによって、光磁
界センサプローブの受光量を大きくすることが可能とな
り、センサとしてＳＮ特性をさらに向上させることが可
能となった。

【００４５】なお、実施例５と実施例６では、入力光フ
ァイバと出力光ファイバの間の距離が短くなるように、
膜厚の薄いガラス製偏光板や、ＳＧＧＧ基板を削除して
膜厚を薄くした希土類鉄ガーネット膜を使用すれば、希
土類鉄ガーネット材料の多磁区構造による入力光の回折
光を高次まで出力光ファイバで受光することができ、さ
らに直線性の良い光磁界センサプローブを構成すること
ができた。

【００４６】ここで、実施例１から実施例６の光磁界セ
ンサプローブの直線性を図８に示す。図８から明らかな
ように、本実施例による光磁界センサプローブは、従来
の図１７よりも、200 Oeさらに広い磁界範囲で優れた直
線性を示し、500 Oeまでの磁界範囲で比誤差がわずかに
1.0％以下であることがわかる。

【００４７】次に、これらの光磁界センサプローブを空
隙付き鉄心コアのギャップ間に設置して光変流器を構成
した。その様子を図９に示す。ここで１６は空隙付き鉄
心コア、１７は光磁界センサプローブ、１８は信号処理
回路、そして１９は導電体である。また、光変流器とし
て使用した場合の直線性と感度の測定結果をそれぞれ図
１０と図１１に示す。従来の光変流器の測定データも併
せて示しているが、小型化することによって直線性も感
度も共に大きく改善されていることがわかる。図９に
は、鉄心コア１６を使用して光変流器を構成した場合を
示しているが、鉄心コアなしで導電体に直接に光磁界セ
ンサプローブを設置することによっても、十分に測定す
る事が可能であった。

【００４８】（実施例７）次に、本発明の磁気光学素子
についての実施例について、図と表を用いて説明する。
（表１）は、本願の第７の実施例を示す組成表である。
Ｂｉ₂Ｏ₃−ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₅系フラックスを用いてＣａ−
Ｍｇ−Ｚｒ置換型Ｇｄ₃Ｇａ₅Ｏ₁₂基板上に化学式（化
１）で示される希土類鉄ガーネット材料をＬＰＥ法で結
晶成長した。数値は各元素に対する組成比を表す。（表
１）に示す磁気光学素子の温度特性を評価するために、
磁気光学素子を図２に示す光磁界センサプローブに構成
して、磁気光学素子の飽和磁界以下の磁界範囲で、感度
の温度変化を測定した。センサ感度の変化率を（表１）
に示している。交流磁界の周波数は、60Hzである。（表
１）中の温度特性に＃印を付した試料は、本発明の範囲
外のものである。また、（表１）で＊印を付した試料に
ついては、感度の温度変化の測定データを図１２に示し
ている。

【００４９】

【表１】

【００５０】本発明の磁気光学素子は、化学式(化１)で
示されるが、結晶組成が、xの値を0.84≦x≦1.10、かつ
yの値を0.73≦y≦1.22、かつzの値を0.02≦z≦0.03、か
つwの値を0.27≦w≦0.32では、−20℃から＋80℃の温度
範囲では、感度の温度変化が 3.0％以下（±1.5％以
下）に収まっている。従来例の図１８の○印と比較する
と著しく温度特性が改善されることが分かる。さらに、
（表１）の磁気光学素子は、図１〜図５に示される共焦
点光学系を用いた光磁界センサプローブに使用されてい
るので、その出力の直線性を評価すると、希土類鉄ガー
ネット材料が飽和する磁界の約500 Oeまで1.0％以下の
優れた直線性を示す。また、高次の回折光を受光するこ
とのできる図６や図７の屈曲ファイバ利用光磁界センサ
プローブに適用した場合にも、同様に良好な温度特性を
示した。

【００５１】この様な良好な結果を得るための基本的な
理論は、次のようなものである。磁気光学素子による回
折光の０次光だけを受光する光学系で構成される光磁界
センサプローブは、そのセンサ出力の直流成分Ｖ_0DCと
交流成分Ｖ_0ACは次式のように表される。ただし、ここ
で比例定数を１として規格化している。

【００５２】

【数１】Ｖ_0DC＝Ａ＋（１／２）ＣＨ_IN ²

【００５３】

【数２】Ｖ_0AC＝ＢＨ_INsinωｔ＋（１／２）ＣＨ_IN ²sin
（２ωｔ−π／２）ここで、定数Ａ，Ｂ，Ｃは、

【００５４】

【数３】Ａ＝cos²θ_F／２，Ｂ＝（cosθ_Fsinθ_F）／
Ｈ_S，Ｃ＝sin²θ_F／２Ｈ_S ² であり、θ_Fはファラデー回転角、Ｈ_Sは飽和磁界であ
る。希土類鉄ガーネット材料による回折光の０次光のみ
を受光する光磁界センサの基本波に対する変調度ｍ₀は
Ｖ_0AC／Ｖ_0DCで定義されるので、（数１）と（数２）か
ら求められる。出力基本波ωに対する変調度ｍ₀は、温
度Ｔの関数として次式のように表される。

【００５５】

【数４】ｍ₀(T)＝Ｂ(T)Ｈ_IN／（Ａ(T)＋Ｃ(T)Ｈ_IN ²／２）一方、磁気光学素子による回折光の全次数を受光する光
学系で構成される光磁界センサにおいて、その出力の直
流成分Ｖ_allDCと交流成分Ｖ_allACは次式のように表され
る。

【００５６】

【数５】Ｖ_allDC＝１／２

【００５７】

【数６】Ｖ_allAC＝２ＢＨ_IN，２Ｂ＝sin２θ_F／Ｈ_S したがって、全次数を受光する光磁界センサの変調度ｍ
_allは、温度Ｔの関数として次式のように表される。

【００５８】

【数７】ｍ_all(T)＝４Ｂ(T)Ｈ_IN （数４）と（数７）から、磁気光学素子であるガーネッ
ト材料の組成が決まれば、Ａ，Ｂ，Ｃの各定数とその温
度変化が決まるので、光磁界センサの感度の温度依存性
は一義的に決まるということが分かる。したがって、
（表１）に示した実施例のように、主にＧｄ元素の置換
濃度を変えることによって、高次の回折光まで受光する
ような光磁界センサプローブにおいて、感度の温度変化
の小さい希土類鉄ガーネット材料の組成を決定すること
が可能となる。

【００５９】さらに、（数７）から、全次数を受光すれ
ば、感度の温度依存性は印加磁界に依存しないことが分
かる。換言すれば、従来の０次光のみを受光するような
センサ光学系において、ある磁界強度で（数４）に基づ
き感度の温度変化を最小とする希土類鉄ガーネット材料
の組成を決定しても、磁界の２乗項が含まれるので、印
加磁界が変わると感度の温度依存性も変化することにな
る。したがって、高次の回折光まで受光するほど、温度
によって直線性が変動しない光磁界センサを実現できる
と考えられる。

【００６０】したがって、希土類鉄ガーネット材料を磁
気光学素子とする光磁界センサプローブの測定精度を高
めるために、高次の回折光を受光するセンサ光学系を採
用する場合には、必然的に本実施例と同様な方法で希土
類鉄ガーネット材料の組成を改良する必要がある。実施
例７の（表１）のように希土類元素に対して置換する元
素がＢｉ＋Ｇｄ＋Ｌａ＋Ｙの組み合わせだけでなく、こ
れまでに開示されている温度特性の制御しやすい置換の
組み合わせ、例えばＢｉ＋Ｇｄ＋Ｙ、Ｂｉ＋Ｇｄ、Ｂｉ
＋Ｔｂ、Ｂｉ＋Ｙｂ＋Ｔｂ、Ｂｉ＋Ｙ＋Ｔｂ、Ｂｉ＋Ｅ
ｕ＋Ｈｏ、Ｂｉ＋Ｎｄ＋Ｔｂ、Ｂｉ＋Ｈｏ＋Ｔｂ、Ｂｉ
＋Ｅｒ＋Ｐｂ等の希土類元素の組み合わせや、その上さ
らにＦｅ元素をＧａ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｐｔから選ば
れる少なくとも１種類の元素で置換した元素の組み合わ
せを有する希土類鉄ガーネット材料に対しても本願と同
様な方法で、感度の温度特性を低減し、直線性の良い光
磁界センサプローブや屈曲光ファイバ利用センサを構成
することも可能である。

【００６１】なお、本実施例７では、格子整合性をとる
ために置換する元素としてＬａを用いた例について記述
したが、化学式（化１）のＲ元素に１種類以上の希土類
元素を用いることも可能であった。その際、希土類鉄ガ
ーネット材料の飽和磁化に対して影響のない非磁性元素
であることが良好な結果を与える。また、ガーネット結
晶基板に格子定数の異なるＣａ−Ｍｇ−Ｚｒ置換型Ｇｄ
₃Ｇａ₅Ｏ₁₂結晶基板以外のものを用いた場合も、格子整
合性をとるために、化学式（化１）のＲ元素に１種類以
上の希土類元素を置換して、直線性と温度特性の良い希
土類鉄ガーネット材料を成長することができた。

【００６２】なお、この直線性と温度特性の改善は0.8
μm帯の光源だけでなく、希土類鉄ガーネット材料を透
過する1.3μm帯や1.5μm帯の他の波長についても認めら
れた。また、周波数60Hzだけでなく、ＤＣ磁界から数10
0MHz程度まで精度良く磁界を測定することができた。さ
らに、以上はＣａ−Ｍｇ−Ｚｒ置換型Ｇｄ₃Ｇａ₅Ｏ₁₂基
板（ＳＧＧＧ結晶基板）上に磁気光学素子を成長させた
ものであるが、Ｎｄ₃Ｇａ₅Ｏ₁₂基板上にも成長条件を変
えて成長し、同様な結果が得られた。また、気相成長法
を用いて、これらの基板上にエピタキシャル成長させる
ことも可能である。

【００６３】ただし、いずれの成長法においても成長条
件によって、化学式（化１）で示され、その結晶組成に
おいて、xの値が0.84≦x≦1.10、かつyの値が0.73≦y≦
1.22、かつzの値が0.02≦z≦0.03、かつwの値が0.27≦w
≦0.32の範囲である希土類鉄ガーネット材料が、エピタ
キシャル成長せずに多結晶体として形成されることもあ
るが、そのような多結晶体の磁気光学素子でも光吸収損
失が少し大きくなるものの充分に使用可能である。

【００６４】（実施例８）本発明の第８の実施例につい
て図面を参照しながら説明する。本実施例は、磁壁抗磁
力が、0.2Oe以下とすることを特徴としている。図１３
は、本発明の第８の実施例を示す弱磁界における光磁界
センサプローブの直線性について、その膜厚依存性と磁
壁抗磁力（Ｈ_W）の関係を示す図である。すなわち、図
１や図２に示すような回折光を高次まで受光することの
できる光磁界センサプローブの弱磁界における直線性
は、使用する磁気光学素子の膜厚（ｄ）に大きく依存す
ることを示している。磁気光学素子の膜厚が厚くなるに
つれて、弱磁界の比誤差が極端に改良されていくことが
わかる。

【００６５】このような良好な結果が得られる基本的な
理由を次に述べる。センサ出力の比誤差の要因として考
えられることは、回折光の受光次数の影響、希土類
鉄ガーネット材料の磁化曲線の非線形性、希土類鉄ガ
ーネット材料の磁壁抗磁力が大きいことの３点であり、
高磁界側では主にの回折光の受光条件が影響すると考
えられる。

【００６６】そこで、低磁界領域における直線性の改良
について、比誤差の観点から詳細に説明する。負の比誤
差が大きく現れる20 Oe以下の低磁界領域で、センサ出
力の周波数分析を行った。その結果、低磁界において基
本波（ω）と共に第３高調波（３ω）が観測された。印
加磁界3.4 Oeと105 Oeで測定したセンサ出力の周波数ス
ペクトルを図１４に示す。図１４（ａ）中の３ωは、印
加磁界が大きくなるにつれて、図１４（ｂ）に示すよう
にノイズと同レベルになり、実質的にはセンサ出力の線
形性に影響しなくなる。一般に、基本波に対して奇数次
の高調波が発生する場合は、入出力側にヒステリシスル
ープが存在すると考えられる。この第３高調波の原因
は、上記３点の要因のうち、主にのＢｉＲＩＧ結晶の
磁壁抗磁力（Ｈ_W）が大きいことであると考えられる。
Ｈ_Wが大きいと、Ｈ_W以下の微弱磁界では磁壁が動きにく
くなるので、センサ出力が直線的に変化しなくなる。つ
まり、Ｈ_Wが小さいほど、低磁界でのセンサ出力の直線
性が良いと考えられる。したがって、低磁界領域の比誤
差を低減するには、希土類鉄ガーネット材料のＨ_Wを小
さくすればよいと考えられる。

【００６７】そこで、膜厚の異なる希土類鉄ガーネット
材料を用いて光磁界センサプローブを作製し、直線性を
測定した。その結果が図１３である。ここでは、プロッ
トした点が実測値で、点線と実線が測定結果から求めた
Ｈ_Wの値を用いて計算した比誤差曲線である。Ｈ_Wの値
（ピーク値）は、印加磁界に対するセンサ出力値をプロ
ットしたグラフの直線部分を、センサ出力値のゼロに外
挿した点から求め、40μｍでＨ_W=0.2 Oe、60μｍでＨ_W=
0.03 Oeの値を得た。比誤差曲線は、全次数を受光する
磁界センサの変調度ｍ_allの（数７）にＨ_Wの項を考慮し
た次式（数８）を基に計算した。

【００６８】

【数８】m_all'＝ 0 , H₀＜H_W m_all'＝ 4B×(H₀-H_W) , H₀≧H_W この実施例から、60μmの厚膜を使用した方が、低磁界
における負の比誤差が大きく低減されていることが分か
る。また、さらに厚い膜厚の80μmの希土類鉄ガーネッ
ト材料を使用しても低磁界の比誤差は低減された。一
方、Ｈ_Wを考慮して求めた計算値は実測値とよく一致し
ており、比誤差曲線がＨ_Wの値に大きく依存することが
分かる。

【００６９】図１３から20Ｏｅ以下の磁界で1.0％以下
の精度で測定するためには、（数８）の理論式や実験か
ら、Ｈ_Wの値が0.2 Oe以下の磁気光学素子を使用すれば
良いことがわかる。さらに、Ｈ_Wの値が小さいほど、低
磁界の比誤差が低減されることが確認された。また、図
１３で使用した磁気光学素子は、（化１）で表される希
土類鉄ガーネット材料であるが、この磁壁抗磁力の膜厚
依存性は磁区を有する磁気光学素子のすべてに適用でき
ると考えられる。

【００７０】（実施例９）次に、本発明の第９の実施例
について、図面を参照しながら説明する。第９の実施例
は、磁気光学素子の熱処理が特徴であり、その熱処理が
低磁界の直線性に及ぼす効果を利用するものである。

【００７１】すなわち、（化１）で表される希土類鉄ガ
ーネット材料を適切に熱処理することによって、低磁界
領域における比誤差を低減することが実現された。熱処
理は、（化１）で表される希土類鉄ガーネット材料を、
図１５に示すように、基板２０に使用しているＳＧＧＧ
結晶２２上に希土類鉄ガーネット材料２１の成長面を接
触させてセラミック皿２３に置いて、電気炉内に設置し
て行う。このように成長面をカバーしなければ、うまく
熱処理できず、希土類鉄ガーネット材料の膜面が損傷を
受けて割れてしまう。熱処理温度は、900℃、950℃、10
00℃、1050℃、1100℃であり、時間依存性も見るため
に、それぞれの温度で熱処理時間を5時間、10時間、15
時間、20時間、25時間と変化させて熱処理を施した。熱
処理後の希土類鉄ガーネット材料２１の表面状態を光学
顕微鏡を用いて観察した。熱処理時間が10時間で、熱処
理温度が900℃から1000℃では結晶表面に特に変化は見
られないが、1100℃では膜表面の所々にダメージを受け
ていることが分かった。また、1200℃では、膜が割れを
起こしていまうことが分かった。

【００７２】そこで、熱処理を施した希土類鉄ガーネッ
ト材料を用いて、図２に示される光磁界センサプローブ
を作製し直線性を測定した。その結果を（表２）と（表
３）に示す。（表２）は熱処理温度を変化させた時のセ
ンサ出力の比誤差と磁壁抗磁力の測定結果であり、（表
３）は熱処理時間に対する比誤差と磁壁抗磁力の測定結
果である。表中の比誤差は、20 Oe以下の磁界範囲での
低磁界特性を表しており、×印は膜が損傷を受けて測定
できなかった場合である。

【００７３】

【表２】

【００７４】

【表３】

【００７５】（表２）から熱処理温度が高いほど、（表
３）から熱処理時間が長いほど、20Oe以下の比誤差が低
減されることが分かる。ただし、1100℃以上の高温で、
25時間以上行うと、（化１）で表される希土類鉄ガーネ
ット材料の膜が損傷を受けて、割れてしまうので、光磁
界センサプローブに構成することができない。したがっ
て、熱処理後の表面状態の観察と上記の結果から、1.0
％以下の比誤差を実現するには、1000℃〜1050℃の温度
で15時間以上の熱処理を施し、磁壁抗磁力が0.2 Oe以下
となるようにすることが適当である。

【００７６】

【発明の効果】以上述べてきたことから明らかなよう
に、本発明の磁気光学素子とセンサ光学系によれば、従
来よりも広い磁界範囲にわたって、良好な直線性と優れ
た温度特性を実現し、高精度に磁界を計測することでき
る小型で信頼性の高い光磁界センサプローブを提供する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光磁界センサプローブの一実施例を示
す図。

【図２】本発明の光磁界センサプローブの一実施例を示
す図。

【図３】本発明のドラムレンズホルダーの概略を示す
図。

【図４】本発明の光磁界センサプローブの一実施例を示
す図。

【図５】本発明の光磁界センサプローブの一実施例を示
す図。

【図６】本発明の光磁界センサプローブの一実施例を示
す図。

【図７】本発明の光磁界センサプローブの一実施例を示
す図。

【図８】本発明の光磁界センサプローブの直線性を示す
図。

【図９】本発明の光磁界センサプローブを用いた光変流
器の構成図。

【図１０】本発明の光磁界センサプローブを用いた光変
流器の直線性を示す図。

【図１１】本発明の光磁界センサプローブを用いた光変
流器の感度を示す図。

【図１２】本発明の光磁界センサプローブの温度特性を
示す図。

【図１３】本発明の光磁界センサプローブの比誤差の磁
壁抗磁力依存性を示す図。

【図１４】（ａ）従来の光磁界センサの3.4 Oeにおける
周波数スペクトルを示す図。（ｂ）従来の光磁界センサ
の105 Oeにおける周波数スペクトルを示す図。

【図１５】（ａ）本発明の磁気光学素子の熱処理方法を
示す側面図。（ｂ）本発明の磁気光学素子の熱処理方法
を示す斜視図。

【図１６】（ａ）従来のコリメート光学系を用いた光磁
界センサの内部構成を示す図。（ｂ）従来の共焦点光学
系を用いた光磁界センサの内部構成を示す図。

【図１７】従来の光磁界センサの直線性を示す図。

【図１８】従来の光磁界センサの温度特性を示す図。

【符号の説明】

１磁気光学素子２偏光子３検光子４全反射ミラー４ａ蒸着全反射ミラー５ａ、１０ａ入力側ドラムレンズ５ｂ、１０ｂ出力側ドラムレンズ６ａ入力光ファイバ６ｂ出力光ファイバ７センサケース８ａ、８ｂ入出力光ファイバコード９ａ入力光９ｂ出力光１１ドラムレンズホルダー１２フェルール１３ａ、１３ｂ屈曲先球光ファイバ１４ａ、１４ｂ屈曲偏波面保持光ファイバ１５ａ、１５ｂオールプラスチック光ファイバ１６空隙付き鉄心コア１７光磁界センサプローブ１８信号処理回路１９導電体２０基板２１希土類鉄ガーネット材料（成長膜）２２ＳＧＧＧ結晶基板２３セラミック皿２４ａ、２４ｂコリメートレンズ２５ａ、２５ｂ球レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者峯本尚大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者石河大典大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光の進行方向に沿って、偏光子と、磁気光
学素子と、前記偏光子に対して透過偏光方向を互いに異
ならしめた検光子とを配置して、被測定磁界を出力光強
度として検知する光磁界センサプローブにおいて、前記
偏光子に第１のレンズを介して光を入力するための入力
光ファイバと、前記検光子からの出力光を第２のレンズ
を介して出力する出力光ファイバとを備え、前記入力光
ファイバ、前記第１のレンズ、前記磁気光学素子、前記
第２のレンズ及び、前記出力光ファイバが共焦点光学系
で構成され、さらに前記第１のレンズと前記第２のレン
ズがドラムレンズであることを特徴とする光磁界センサ
プローブ。
【請求項２】光の進行方向に沿って、偏光子と、磁気光
学素子と、前記偏光子に対して透過偏光方向を互いに異
ならしめた検光子とを配置して、被測定磁界を出力光強
度として検知する光磁界センサプローブにおいて、前記
偏光子に第１のレンズを介して光を入力するための入力
光ファイバと、前記検光子からの出力光を第２のレンズ
を介して出力する出力光ファイバとを備え、前記入力光
ファイバ、前記第１のレンズ、前記磁気光学素子、前記
第２のレンズ及び、前記出力光ファイバが共焦点光学系
で構成され、さらに前記第１のレンズと前記第２のレン
ズを内蔵するレンズホルダーが配置されていることを特
徴とする光磁界センサプローブ。
【請求項３】前記第１のレンズと前記第２のレンズに屈
折率が1.517以上のレンズを使用することを特徴とする
請求項１または請求項２記載の光磁界センサプローブ。
【請求項４】光の進行方向に沿って、偏光子と、磁気光
学素子と、前記偏光子に対して透過偏光方向を互いに異
ならしめた検光子とを配置して、被測定磁界を出力光強
度として検知する光磁界センサプローブにおいて、前記
偏光子に第１のレンズと第１のミラーを介して光を入力
するための入力光ファイバと、前記検光子からの出力光
を第２のミラーと第２のレンズを介して出力する出力光
ファイバとを備え、前記入力光ファイバ、前記第１のレ
ンズ、第１のミラー、前記磁気光学素子、前記第２のミ
ラー、前記第２のレンズ及び、前記出力光ファイバがコ
の字型光学系で構成され、この光学系が内蔵されるケー
スに、前記第１のミラーと前記第２のミラーが直接に蒸
着されて形成されていることを特徴とする光磁界センサ
プローブ。
【請求項５】光の進行方向に沿って、偏光子と、磁気光
学素子と、前記偏光子に対して透過偏光方向を互いに異
ならしめた検光子とを配置して、被測定磁界を出力光強
度として検知する光磁界センサプローブにおいて、前記
磁気光学素子の一端に前記偏光子を挟んで設けられた入
力光ファイバと、前記磁気光学素子の他端に前記検光子
を挟んで設けられた出力光ファイバとが、先端に直接レ
ンズを有する先球光ファイバであることを特徴とする光
磁界センサプローブ。
【請求項６】前記先球光ファイバが、先端部の屈曲した
屈曲先球光ファイバであることを特徴とする請求項５記
載の光磁界センサプローブ。
【請求項７】光の進行方向に沿って、偏波面を保持する
機能を有する入力光ファイバと、磁気光学素子と、前記
入力光ファイバの偏波面と偏光方向が異なる偏波面を保
持する機能を有する出力光ファイバとを配置して、被測
定磁界を出力光強度として検知することを特徴とする光
磁界センサプローブ。
【請求項８】前記偏波面を保持する光ファイバが、先端
部の屈曲した屈曲偏波面保持光ファイバであることを特
徴とする請求項７記載の光磁界センサプローブ。
【請求項９】光の進行方向に沿って、入力光ファイバ
と、偏光子と、磁気光学素子と、前記偏光子に対して透
過偏光方向を互いに異ならしめた検光子と、出力光ファ
イバを配置して被測定磁界を出力光強度として検知する
光磁界センサプローブにおいて、前記入力光ファイバ、
及び前記出力光ファイバはオールプラスチック光ファイ
バであることを特徴とする光磁界センサプローブ。
【請求項１０】前記オールプラスチック光ファイバが、
先端部の屈曲した先端屈曲オールプラスチック光ファイ
バであることを特徴とする請求項９記載の光磁界センサ
プローブ。
【請求項１１】希土類鉄ガーネット材料利用した磁気光
学素子であって、その希土類鉄ガーネット材料が下記化
学式で表され、xの値を0.84≦x≦1.10、かつYの値を0.7
3≦y≦1.22、かつzの値を0.02≦z≦0.03、かつwの値を
0.27≦w≦0.32としたことを特徴とする磁気光学素子。【化１】（Ｂｉ_xＧｄ_yＲ_ZＹ_3-x-y-z）（Ｆｅ_5-wＧａ_w）Ｏ₁₂ Ｒは希土類元素から選択される少なくとも１種類の元素
である。
【請求項１２】希土類鉄ガーネット材料を、ガーネット
結晶基板上にエピタキシャル成長させて形成することを
特徴とする請求項１１記載の磁気光学素子。
【請求項１３】ガーネット結晶基板がＣａ−Ｍｇ−Ｚｒ
置換型Ｇｄ₃Ｇａ₅Ｏ₁₂基板であることを特徴とする請求
項１１記載の磁気光学素子。
【請求項１４】希土類鉄ガーネット材料が、熱処理され
ていることを特徴とする請求項１１記載の磁気光学素
子。
【請求項１５】希土類鉄ガーネット材料の磁壁抗磁力
が、0.2Oe以下とすることを特徴とする請求項１１記載
の磁気光学素子。