JPH09265003A - ファラデー回転子用反射防止膜および光アイソレーター - Google Patents

ファラデー回転子用反射防止膜および光アイソレーター

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JPH09265003A
JPH09265003A JP8076040A JP7604096A JPH09265003A JP H09265003 A JPH09265003 A JP H09265003A JP 8076040 A JP8076040 A JP 8076040A JP 7604096 A JP7604096 A JP 7604096A JP H09265003 A JPH09265003 A JP H09265003A
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JP
Japan
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faraday rotator
film
antireflection film
sio
optical
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JP8076040A
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English (en)
Inventor
Yoshiyuki Shiono
嘉幸 塩野
Toshiaki Watanabe
聡明 渡辺
Masayuki Tanno
雅行 丹野
Toshihiko Riyuuou
俊彦 流王
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 反射率が非常に小さく、付着性、摩耗性もす
ぐれているファラデー回転子用反射防止膜および戻り光
が非常に小さく、アナログ伝送用のレーザー光源の発信
においてすぐれた安定性を示す光アイソレーターを提供
する。 【解決手段】 本発明のファラデー回転子用反射防止膜
はファラデー回転子上にAl2O3、TiO2、ZrO2、Ta2O5 、H
fO2、Y2O3のいずれか1種を蒸着して積層したのち、こ
の積層構造体上にSiO2を蒸着積層したものであることを
特徴とするものであり、この光アイソレーターはファラ
デー回転子に上記ファラデー回転子用反射防止膜を設け
てなるものを組み込んでなることを特徴とするものであ
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回転子用
反射防止膜、およびこのファラデー回転子用反射膜を設
けたファラデー回転子を組み込んでなる光アイソレータ
ーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】光アイソレーターに使用されるファラデ
ー回転子は非磁性単結晶基板(GGG基板)と磁性ガー
ネット膜(LPE膜)からなり、光源への戻り光を低減
させるための素子であることから、光学部品の反射光も
低減させることが必要である。そして、一般的にファラ
デー回転子に用いる反射防止膜としては、最も設計、製
作が簡単であるSiO2をλ/4(λは使用光源の波長)の
厚さに被着した単層反射防止膜が知られている。このSi
O2を用いた単層反射防止膜はファラデー回転子との付着
力が良好であり、かつ膜に付着した汚れを洗浄する工程
でも表面に傷がつきにくいという利点を有しているが、
最近は光アイソレーターからの光源への戻り光をさらに
低減化すること、すなわち、光アイソレーターを構成す
る光学部分からの反射光のさらなる低減化が求められて
おり、ファラデー回転子もその例外ではない。
【0003】他方、単層反射防止膜を用いて反射率を0
とするには、光学理論から対空気の場合反射防止膜の屈
折率をn1 、それが被着される媒体の屈折率をnS とす
ると、式n1 =√nS の関係を満足させる必要がある
が、ファラデー回転子の屈折率が2.32であり、SiO2の屈
折率が1.44であるために、この式を満足できず、反射率
を0とすることはできない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】使用光源の波長での反
射率を0%とするには、被着される媒体に2層以上の反
射防止膜を形成すればよいことが光学理論により導かれ
る(H・A・Mac-leod著、「光学薄膜」日刊工業新聞社参
照)。ファラデー回転子用反射防止膜として、ZrO2と M
gFによる2層膜(特開平1-253709号公報参照)、SiO2
び Al2O3、TiO2、ZrO2、Ta2O5 、HfO2、Y2O3の中から選
ばれる1種とによる3層等価膜(特開平4-230701号公報
参照)が知られている。しかし、最表面がSiO2以外の場
合には膜に付着した汚れを洗浄する工程で表面に傷が着
きやすくなるという問題を有している。また、特開平4-
230701号公報に記載された3層等価膜で最表面がSiO2
場合にはSiO2単層反射防止膜に比較して反射率を著しく
低減でき、膜に付着した汚れを洗浄する工程で表面に傷
がつきにくく非常に良い構成である。しかし、3層積層
構成であるため、製造時間が長いこと、蒸着材料を多く
使用するという問題を有している。さらに、被着される
媒体が光学ガラスの場合にはSiO2及び Al2O3、TiO2、Zr
O2、Ta2O5 、HfO2、Y2O3では十分な付着力が得られる
が、ガーネット単結晶であるファラデー回転子では同様
な付着力が得られない。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような不
利、問題点を解決したファラデー回転子用反射防止膜及
び光アイソレーターに関するもので、このファラデー回
転子用反射防止膜は、ガーネット単結晶からなるファラ
デー回転子上に Al2O3、TiO2、ZrO2、Ta2O5 、HfO2、Y2
O3のいずれか1種を蒸着して積層したのち、この積層構
造体上にSiO2を蒸着積層したものであることを特徴とす
るもの、及び光アイソレーターは、光アイソレーターに
上記ファラデー回転子用反射防止膜を設けたファラデー
回転子を組み込んでなることを特徴とするものを要旨と
する。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明はファラデー回転子用反射
防止膜およびこれをファラデー回転子に設けた光アイソ
レーターに関するものである。ファラデー回転子は、非
磁性単結晶基板上にLPE法により成膜した磁性ガーネ
ット単結晶膜からなる公知のもので、例えばGGG基板
上にLPE法で形成されたYIGなどの磁性膜からなる
ものが例示される。ファラデー回転子はまず酸素イオン
またはアルゴンイオンなどの公知の方法によってクリー
ニングされた後、反射防止膜が形成される。この反射防
止膜はまずAl2O3、TiO2、ZrO2、Ta2O5 、HfO2、Y2O3
いずれか1種を蒸着して積層したのち、この積層膜上に
SiO2膜を蒸着するものである。
【0007】図1は金属酸化物を積層するための装置の
縦断面図を示したものであり、金属酸化物の積層は図1
の真空蒸着装置で行えばよい。上記の方法でクリーニン
グされたファラデー回転子1をチャンバー2内に配置
し、ファラデー回転子1を 300℃に加熱しながら、チャ
ンバー2内を1×10-5Torr以上の圧力に排気する。つい
で、イオン銃3からイオンエネルギー 750eV、イオン電
流密度10μA/cm2 となるように酸素イオンを30秒照射
し、その後チャンバー2の圧力が1×10-4Torrとなるよ
うに酸素ガスを導入してから、ルツボ4に充填した粒状
のAl2O3 5を電子銃6により蒸着させ、光学膜厚計7で
観察しながらAl2O3膜を適宜の光学膜厚(屈折率×膜厚
の積、以下同じ)になるように蒸着させる。つぎに、酸
素ガスの導入を停止し、ルツボ8に充填した粒状のSiO2
9を電子銃10で蒸発させ、光学膜厚計7で観察しながら
SiO2膜を適宜な光学膜厚になるように蒸着させれば Al2
O3とSiO2とからなる反射防止膜が形成される。
【0008】なお、上記の例では Al2O3とSiO2とからな
る積層構造体の形成を示したが、金属酸化物はAl2O3
代わりに、TiO2、ZrO2、Ta2O5 、HfO2、Y2O3の1種を適
宜選択して用いても同様に形成が可能である。本発明の
ファラデー回転子用反射防止膜はこの金属酸化物積層構
造体の上にさらに同じ方法で適宜の厚さに蒸着SiO2膜を
形成させたものである。
【0009】このようにして製造された本発明の反射防
止膜は2層積層構造で反射率を0%にすることが光学理
論から導かれ、SiO2が最上層であることから膜に付着し
た汚れを洗浄する工程で表面に傷がつきにくく、酸素イ
オン又はアルゴンイオンでクリーニングを蒸着前のファ
ラデー回転子に行うため、付着力が十分大きいので剥が
れにくい。さらに、2層積層構造であるため製造時間が
短縮でき、蒸着材料を節約できるため、安価な提供が可
能である。
【0010】また、本発明はこのファラデー回転子用反
射防止膜を設けたファラデー回転子を組み込んだ光アイ
ソレーターに関するものである。光アイソレーターは公
知のものでよく、例えば永久磁石円筒内に偏光子・ファ
ラデー回転子・検光子をこの順序に組み込んだ構造のも
のが例示される。ファラデー回転子の表面に上記のファ
ラデー回転子用反射防止膜を設けたものを組込んだ光ア
イソレーターは、光源への戻り光を非常に小さくするこ
とができることが判明した。
【0011】
【実施例】つぎに本発明の実施例、比較例をあげるが、
例中における物性値はつぎの測定法による測定値を示し
たものである。 〈光学特性〉光源波長1.31μmのレーザー光を、図5に
示したようにファラデー回転子1上に形成した反射防止
膜に入射角度3°で入射したときの反射率を測定した。 〈付着力〉反射防止膜にセロテープNo.405[ニチバン
(株)製]18mm幅を貼り付けた後、テープの一端を手に
持って素早く剥がした。 〈磨耗性〉反射防止膜を消しゴムで10回こすった。
【0012】実施例1 図1に示した蒸着積層装置を使用し、酸素イオンでクリ
ーニングされた清浄なGGG基板の両面にLPE法で形
成されたYIGガーネット単結晶からなる外径25mm、厚
さ 0.4mmのファラデー回転子1をチャンバー2内に配置
し、これを 300℃に加熱してチャンバー2内を1×10-5
Torrの圧力に排気してから、イオン銃3からイオンエネ
ルギー 750eV、イオン電流密度10μA/cm2 となるように
酸素イオンを30秒間照射した。ついでチャンバー2に酸
素ガスを導入して圧力を1×10-4Torrとしたのち、ルツ
ボ4に充填したAl2O3 5を電子銃6で蒸着速度 0.6nm/
秒で蒸発させ、光学膜厚計7で観測しながら Al2O3膜を
光学膜厚が 185nmになるまで蒸着した。
【0013】つぎに、酸素ガスの導入を停止し、ルツボ
8に充填したSiO29を電子銃10で蒸着速度 0.5nm/秒で
蒸発させ、光学膜厚計7で観察しながらSiO2膜を光学膜
厚が172nmになるまで蒸着して2層構造の反射防止膜を
形成させたところ、図2に示したようにファラデー回転
子1の上に Al2O3からなる反射防止膜11、SiO2からなる
反射防止膜12からなるファラデー回転子用反射防止膜13
が得られたので、この物性をしらべたところ、表1に示
したとおりの結果が得られ、比較例1〜3で得られたも
のに比べて、反射率、付着性、磨耗性のすぐれたもので
あった。またこの反射防止膜を処理したファラデー回転
子を偏光子と検光子に挿んで永久磁石円筒に組込んだ光
アイソレーターを作製し、この光アイソレーターに波長
1.31μmの光を入射して透過損失を測定したところ0.19
dBであった。
【0014】比較例1 ガーネット単結晶からなるファラデー回転子1について
酸素イオンクリーニングを行なわず、実施例1と同じ方
法で Al2O3とSiO2とからなる2層構造の反射防止層を形
成し、このものの物性をしらべたところ、表1に示した
ような結果が得られ、これは反射率、磨耗性は実施例1
のものと同じであったが、付着性が悪く、使用中に膜が
剥離した。
【0015】比較例2 図1に示した真空蒸着装置を使用し、実施例1と同じ方
法でファラデー回転子用反射防止膜を製造したが、この
場合の反射防止膜の形成はSiO2を電子銃10で蒸着速度
0.5nm/秒で蒸発させ、光学膜厚計7で観察しながらSiO
2膜を光学膜厚が328nmとなるまで蒸着するだけとしたと
ころ、これは図3に示したようにファラデー回転子1の
上にSiO2からなる反射防止層31だけが積層された単層反
射防止膜32となったので、この物性をしらべたところ、
表1に示したような結果が得られ、これは付着性、磨耗
性には異常はなかったが、反射率は実施例1、2のもの
に比べて著しく劣化していた。ついでこのファラデー回
転子を、実施例1と同様に光アイソレーターを作製し実
施例1と同様に透過損失を測定したところ0.23dBであっ
た。
【0016】比較例3 図1に示した真空蒸着装置を使用し、ファラデー回転子
用反射防止膜を製造したが、この場合の反射防止膜の形
成はまずSiO2を電子銃10で蒸着速度 0.5nm/秒で蒸発さ
せ、光学膜厚計7で観察しながら、SiO2膜を光学膜厚 1
23nmとなるまで蒸着させ、ついでチャンバー内の圧力を
1×10-4Torrになるように酸素ガスを導入してから Al2
O3を電子銃6で蒸着速度 0.6mm/秒で蒸発させ、光学膜
厚計で観察しながら、 Al2O3膜を光学膜厚が 179nmにな
るまで蒸着した。
【0017】このようにして得られたファラデー回転子
用反射防止層43は図4に示したように、ファラデー回転
子1の上にSiO2からなる反射防止層41と Al2O3からなる
反射防止層42が積層されたものであるが、この物性をし
らべたところ、表1に示したとおりの結果が得られ、こ
れは付着性に異常はなかったが実施例1、2のものに比
べて反射率が低下し、磨耗性については傷が多数発生し
ていた。ついでこのファラデー回転子を、実施例1と同
様に光アイソレーターを作製し実施例1と同様に透過損
失を測定したところ0.43dBであった。
【0018】
【表1】
【0019】
【発明の効果】本発明はファラデー回転子用防止膜およ
び光アイソレーターに関するものであるが、本発明のフ
ァラデー回転子用反射防止膜は反射率を非常に小さくす
ることができ、付着性、磨耗性もすぐれており、この反
射防止膜を施したファラデー回転子を組込んだ光アイソ
レーターは戻り光が非常に小さく、アナログ伝送用など
のレーザー光源の発信においてすぐれた安定化を図るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のファラデー回転子用反射防止膜製造装
置の縦断面要図を示したものである。
【図2】本発明の実施例1で得られたファラデー回転子
用反射防止膜の縦断面構成図を示したものである。
【図3】比較例2で得られたファラデー回転子用反射防
止膜の縦断面構成図を示したものである。
【図4】比較例3で得られたファラデー回転子用反射防
止膜の縦断面構成図を示したものである。
【図5】実施例、比較例で得られたファラデー回転子用
反射防止膜の反射率測定法の縦断面要図を示したもので
ある。
【符号の説明】
1…ファラデー回転子 2…チャンバー 3…イオン銃 4,8…ルツボ 5…Al2O3 6,10…電子銃 7…光学膜厚計 9…SiO2 11,42…Al2O3 反射防止膜 12,31,41 …SiO2反射防止膜 13,32,43…ファラデー回転子用反射防止膜
フロントページの続き (72)発明者 流王 俊彦 群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガーネット単結晶からなるファラデー回
    転子上にAl2O3 、TiO2、ZrO2、Ta2O5 、HfO2、Y2O3のい
    ずれか1種を蒸着して積層したのち、この積層構造体上
    にSiO2を蒸着積層したものであることを特徴とするファ
    ラデー回転子用反射防止膜。
  2. 【請求項2】 蒸着前のファラデー回転子に酸素イオン
    またはアルゴンイオンでクリーニングを行ったものであ
    る請求項1に記載したファラデー回転子用反射防止膜。
  3. 【請求項3】 光アイソレーターに請求項1又は請求項
    2に記載したファラデー回転子用反射防止膜を設けたフ
    ァラデー回転子を組み込んでなることを特徴とする光ア
    イソレーター。
JP8076040A 1996-03-29 1996-03-29 ファラデー回転子用反射防止膜および光アイソレーター Pending JPH09265003A (ja)

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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62123401A (ja) * 1985-11-22 1987-06-04 Nippon Kogaku Kk <Nikon> 遠紫外用光学薄膜
JPH01253709A (ja) * 1988-04-01 1989-10-11 Namiki Precision Jewel Co Ltd 光アイソレータ用ファラデー回転子の反射防止膜
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JPH07172868A (ja) * 1993-12-14 1995-07-11 Toshiba Glass Co Ltd イメージセンサ用窓ガラス

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