JPH0933870A - 低飽和磁界ファラデー回転子 - Google Patents
低飽和磁界ファラデー回転子Info
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- JPH0933870A JPH0933870A JP18403695A JP18403695A JPH0933870A JP H0933870 A JPH0933870 A JP H0933870A JP 18403695 A JP18403695 A JP 18403695A JP 18403695 A JP18403695 A JP 18403695A JP H0933870 A JPH0933870 A JP H0933870A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/34—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites
- H01F1/342—Oxides
- H01F1/344—Ferrites, e.g. having a cubic spinel structure (X2+O)(Y23+O3), e.g. magnetite Fe3O4
- H01F1/346—[(TO4) 3] with T= Si, Al, Fe, Ga
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光アイソレータの小型化に好適なファラデー
回転子用の飽和磁界の低いビスマス置換希土類鉄ガーネ
ット単結晶を製造する。 【解決手段】 液相エピタキシャル法により格子定数が
1.2497±0.0003nmの非磁性ガーネット基板上に育成さ
れ、一般式 Gd3-x Bix Fe5-y-z Gay Alz O12（但し、
0.90≦ｘ≦1.05、0.50≦ｙ＋ｚ≦0.65、0.20≦ｙ／ｚ≦
0.27）で示されるビスマス置換希土類鉄ガーネット単結
晶膜からなるファラデー回転子。 【効果】 ０℃から50℃において飽和磁界が 200 Oe 以
下、磁気補償温度が0℃以下である優れた特性と有する
ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜が得られた。
回転子用の飽和磁界の低いビスマス置換希土類鉄ガーネ
ット単結晶を製造する。 【解決手段】 液相エピタキシャル法により格子定数が
1.2497±0.0003nmの非磁性ガーネット基板上に育成さ
れ、一般式 Gd3-x Bix Fe5-y-z Gay Alz O12（但し、
0.90≦ｘ≦1.05、0.50≦ｙ＋ｚ≦0.65、0.20≦ｙ／ｚ≦
0.27）で示されるビスマス置換希土類鉄ガーネット単結
晶膜からなるファラデー回転子。 【効果】 ０℃から50℃において飽和磁界が 200 Oe 以
下、磁気補償温度が0℃以下である優れた特性と有する
ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜が得られた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光アイソレータや
光スイッチに用いられるファラデー回転子に関する。さ
らに詳しくいえば、本願発明は、特定のビスマス置換希
土類鉄ガーネット単結晶からなり、波長 1.3μｍ帯から
1.55μｍ帯用として好適なファラデー回転子に関するも
のである。
光スイッチに用いられるファラデー回転子に関する。さ
らに詳しくいえば、本願発明は、特定のビスマス置換希
土類鉄ガーネット単結晶からなり、波長 1.3μｍ帯から
1.55μｍ帯用として好適なファラデー回転子に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザは、光応用機器、或いは、
光通信などのコヒーレントな光源として広く利用されて
いる。しかし、半導体レーザには、半導体レーザから放
出された光線が光学系、例えば、コネクタ端面などによ
って反射されて、再びこの半導体レーザ光源に戻ると、
レーザ発振が不安定になるという重大な欠点・問題点が
ある。
光通信などのコヒーレントな光源として広く利用されて
いる。しかし、半導体レーザには、半導体レーザから放
出された光線が光学系、例えば、コネクタ端面などによ
って反射されて、再びこの半導体レーザ光源に戻ると、
レーザ発振が不安定になるという重大な欠点・問題点が
ある。
【０００３】半導体レーザの有するこの問題点を解決す
るために、半導体レーザの光出力側に光アイソレータを
設けて半導体レーザの反射光が半導体レーザ光源に戻ら
ないように光路を設計・設定することが行われている。
ここに用いられる光アイソレータは偏光子、検光子、フ
ァラデー回転子、およびファラデー回転子を磁気的に飽
和させるための永久磁石からなる。光アイソレータは半
導体レーザと一体化した形、すなわち半導体レーザモジ
ュールとして用いられることが多く、そのため光アイソ
レータの小型化は重要な課題である。
るために、半導体レーザの光出力側に光アイソレータを
設けて半導体レーザの反射光が半導体レーザ光源に戻ら
ないように光路を設計・設定することが行われている。
ここに用いられる光アイソレータは偏光子、検光子、フ
ァラデー回転子、およびファラデー回転子を磁気的に飽
和させるための永久磁石からなる。光アイソレータは半
導体レーザと一体化した形、すなわち半導体レーザモジ
ュールとして用いられることが多く、そのため光アイソ
レータの小型化は重要な課題である。
【０００４】光アイソレータ用ファラデー回転子として
は、液相エピタキシャル法で育成される厚さ数十μｍ以
上のビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶（一般式 R
3-xBix Fe5-yMy O12 で示され、Ｒはイットリウムや希
土類元素、Ｍはアルミニウムやガリウムなどを表す）が
用いられている。光アイソレータ用ファラデー回転子に
用いられるビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶とし
ては、(YbTbBi)3Fe5O12(特開報平2-51494)や(HoTbBi)3F
e5O12(特開報平1-217313) が報告されている。
は、液相エピタキシャル法で育成される厚さ数十μｍ以
上のビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶（一般式 R
3-xBix Fe5-yMy O12 で示され、Ｒはイットリウムや希
土類元素、Ｍはアルミニウムやガリウムなどを表す）が
用いられている。光アイソレータ用ファラデー回転子に
用いられるビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶とし
ては、(YbTbBi)3Fe5O12(特開報平2-51494)や(HoTbBi)3F
e5O12(特開報平1-217313) が報告されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これらの材料は、ファ
ラデー回転係数が大きいためファラデー回転子としての
厚さが 0.4mm以下 (ただし、波長1.55μｍにおいて) と
非常に薄く、そのため光アイソレータ（通常は円筒形）
の厚さを薄くするのに好適な材料である。一方、光アイ
ソレータの半径方向のサイズを小さくするためには、永
久磁石の小型化が効果的である。永久磁石が小さくなる
ことは、永久磁石の形成する磁界強度が弱くなることを
意味する。従ってこの場合、弱い磁界でも磁気的に飽和
するファラデー回転子、換言すれば低飽和磁界ファラデ
ー回転子が必要となるが、上記ビスマス置換希土類鉄ガ
ーネット単結晶の飽和磁界は 1,000 Oe と非常に大きい
という問題があった。
ラデー回転係数が大きいためファラデー回転子としての
厚さが 0.4mm以下 (ただし、波長1.55μｍにおいて) と
非常に薄く、そのため光アイソレータ（通常は円筒形）
の厚さを薄くするのに好適な材料である。一方、光アイ
ソレータの半径方向のサイズを小さくするためには、永
久磁石の小型化が効果的である。永久磁石が小さくなる
ことは、永久磁石の形成する磁界強度が弱くなることを
意味する。従ってこの場合、弱い磁界でも磁気的に飽和
するファラデー回転子、換言すれば低飽和磁界ファラデ
ー回転子が必要となるが、上記ビスマス置換希土類鉄ガ
ーネット単結晶の飽和磁界は 1,000 Oe と非常に大きい
という問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、光アイソ
レータのより一層の小型化を図るため、ビスマス置換希
土類鉄ガーネット単結晶 (以下、ＢＩＧと記す）膜の飽
和磁界を低減する方法を種々検討した。光アイソレータ
は、０℃から50℃の温度範囲で使用されることを鑑み、
ＢＩＧの特性もこの温度範囲を対象とした。光アイソレ
ータ用ファラデー回転子に要求される特性としては、上
記した飽和磁界が低いことの他に、ファラデー回転係数
が大きいこと、ファラデー回転係数の温度依存性が小さ
いことが要求される。
レータのより一層の小型化を図るため、ビスマス置換希
土類鉄ガーネット単結晶 (以下、ＢＩＧと記す）膜の飽
和磁界を低減する方法を種々検討した。光アイソレータ
は、０℃から50℃の温度範囲で使用されることを鑑み、
ＢＩＧの特性もこの温度範囲を対象とした。光アイソレ
ータ用ファラデー回転子に要求される特性としては、上
記した飽和磁界が低いことの他に、ファラデー回転係数
が大きいこと、ファラデー回転係数の温度依存性が小さ
いことが要求される。
【０００７】ファラデー回転係数が小さいと、ファラデ
ー回転子としての厚さが厚くなり、光アイソレータの小
型化という面で好ましくない。また、液相エピタキシャ
ル法で育成されるビスマス置換希土類鉄ガーネット単結
晶膜の厚さが厚くなると、結晶育成時間が長くなり、製
造コストの上昇を招く。また、膜厚が厚くなと結晶欠陥
が増えるなどの不都合を生じるので、できるだけファラ
デー回転係数は大きいことが好ましい。
ー回転子としての厚さが厚くなり、光アイソレータの小
型化という面で好ましくない。また、液相エピタキシャ
ル法で育成されるビスマス置換希土類鉄ガーネット単結
晶膜の厚さが厚くなると、結晶育成時間が長くなり、製
造コストの上昇を招く。また、膜厚が厚くなと結晶欠陥
が増えるなどの不都合を生じるので、できるだけファラ
デー回転係数は大きいことが好ましい。
【０００８】ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜
のファラデー回転係数はビスマス置換量に応じて大きく
なることから、ファラデー回転係数を大きくするために
はビスマス置換量を大きくすることが必要である。しか
し、ビスマス置換量が大きくなると、飽和磁界が大きく
なる。ビスマスのイオン半径が大きいため格子定数も大
きくなって基板との格子整合がとれなくなるなどの問題
を生じる。
のファラデー回転係数はビスマス置換量に応じて大きく
なることから、ファラデー回転係数を大きくするために
はビスマス置換量を大きくすることが必要である。しか
し、ビスマス置換量が大きくなると、飽和磁界が大きく
なる。ビスマスのイオン半径が大きいため格子定数も大
きくなって基板との格子整合がとれなくなるなどの問題
を生じる。
【０００９】飽和磁界を低減するに際しては、鉄の一部
を非磁性元素で置換する必要があるが、この場合、非磁
性元素の置換量が多くなると、飽和磁界は低くなるもの
の、ファラデー回転係数そのものが小さくなるとか、フ
ァラデー回転係数の温度依存性が大きくなる、あるいは
磁気補償温度（ファラデー回転係数の符号が反転する温
度）が０℃以上になることが実験結果から判明した。フ
ァラデー回転係数の温度依存性が大きいこと、すなわち
ファラデー回転角が温度によって大きく変化すること
は、光アイソレータの反射戻り光の遮断機能が劣化する
ことになる。また、磁気補償温度以下では光アイソレー
タの機能が正常に機能しなくなるなどの不都合がある。
を非磁性元素で置換する必要があるが、この場合、非磁
性元素の置換量が多くなると、飽和磁界は低くなるもの
の、ファラデー回転係数そのものが小さくなるとか、フ
ァラデー回転係数の温度依存性が大きくなる、あるいは
磁気補償温度（ファラデー回転係数の符号が反転する温
度）が０℃以上になることが実験結果から判明した。フ
ァラデー回転係数の温度依存性が大きいこと、すなわち
ファラデー回転角が温度によって大きく変化すること
は、光アイソレータの反射戻り光の遮断機能が劣化する
ことになる。また、磁気補償温度以下では光アイソレー
タの機能が正常に機能しなくなるなどの不都合がある。
【００１０】新規にＢＩＧを開発するに際しては、非磁
性のガーネット基板を選択する必要がある。現在、安価
に市販されている非磁性ガーネット基板としては、格子
定数が 1.2383 nmの Gd3Ga5O12基板(GGG基板) と格子定
数が 1.2497 ±0.0003 nm の(CaGd)3(ZrMgGa)5O12基板
(SGGG基板) がある。しかしながら GGG基板は格子定数
が小さいため、イオン半径の大きなビスマスの置換量に
制限が生じる。以上のように、ＢＩＧ膜の飽和磁界を低
減するためには、飽和磁界のみならず、ファラデー回転
係数、ファラデー回転係数の温度依存性、磁気補償温度
さらには基板との格子整合をも考慮した材料開発が必要
であり、これらを考慮して種々実験し、検討した本発明
を完成した。
性のガーネット基板を選択する必要がある。現在、安価
に市販されている非磁性ガーネット基板としては、格子
定数が 1.2383 nmの Gd3Ga5O12基板(GGG基板) と格子定
数が 1.2497 ±0.0003 nm の(CaGd)3(ZrMgGa)5O12基板
(SGGG基板) がある。しかしながら GGG基板は格子定数
が小さいため、イオン半径の大きなビスマスの置換量に
制限が生じる。以上のように、ＢＩＧ膜の飽和磁界を低
減するためには、飽和磁界のみならず、ファラデー回転
係数、ファラデー回転係数の温度依存性、磁気補償温度
さらには基板との格子整合をも考慮した材料開発が必要
であり、これらを考慮して種々実験し、検討した本発明
を完成した。
【００１１】すなわち、本発明は、液相エピタキシャル
法により格子定数が1.2497±0.0003nmの非磁性ガーネッ
ト基板上に育成されたビスマス置換希土類鉄ガーネット
単結晶膜であって、一般式 Gd3-x Bix Fe5-y-z Gay Al
z O12 （但し、0.90≦ｘ≦1.05、0.50≦ｙ＋ｚ≦0.65、
0.20≦ｙ／ｚ≦0.27）からなり、０℃から50℃における
飽和磁界が 200 Oe 以下、磁気補償温度が 0℃以下であ
ることを特徴とするファラデー回転子である。
法により格子定数が1.2497±0.0003nmの非磁性ガーネッ
ト基板上に育成されたビスマス置換希土類鉄ガーネット
単結晶膜であって、一般式 Gd3-x Bix Fe5-y-z Gay Al
z O12 （但し、0.90≦ｘ≦1.05、0.50≦ｙ＋ｚ≦0.65、
0.20≦ｙ／ｚ≦0.27）からなり、０℃から50℃における
飽和磁界が 200 Oe 以下、磁気補償温度が 0℃以下であ
ることを特徴とするファラデー回転子である。
【００１２】本発明の格子定数が1.2497±0.0003nmの非
磁性ガーネット基板とは、市販されている (CaGd)3(ZrM
gGa)5O12基板 (SGGG基板) である。本発明のビスマス置
換量ｘは、0.95≦ｘ≦1.05の範囲から選択する。上記し
たようにファラデー回転係数を大きくするという観点か
らは、ビスマス置換量ｘは出来るだけ大きくすることが
好ましい。しかし、大きくすると飽和磁界が高くなる。
さらに、ガリウムとアルミニウムの置換量に応じて格子
定数が基板とほぼ一致するようにする必要がある。これ
らから0.95≦ｘ≦1.05の範囲が決定された。
磁性ガーネット基板とは、市販されている (CaGd)3(ZrM
gGa)5O12基板 (SGGG基板) である。本発明のビスマス置
換量ｘは、0.95≦ｘ≦1.05の範囲から選択する。上記し
たようにファラデー回転係数を大きくするという観点か
らは、ビスマス置換量ｘは出来るだけ大きくすることが
好ましい。しかし、大きくすると飽和磁界が高くなる。
さらに、ガリウムとアルミニウムの置換量に応じて格子
定数が基板とほぼ一致するようにする必要がある。これ
らから0.95≦ｘ≦1.05の範囲が決定された。
【００１３】本発明のガリウム置換量ｙとアルミニウム
置換量ｚは、0.50≦ｙ＋ｚ≦0.65、0.20≦ｙ／ｚ≦0.27
の範囲から選択する。ｙ＋ｚが 0.50 未満、ｙ／ｚが
0.2未満になると０℃から50℃における飽和磁界が 200
Oe 以上となるので好ましくない。逆に、ｙ＋ｚが 0.65
を越えるか、ｙ／ｚが 0.27 を越えると磁気補償温度
が０℃以上となるので好ましくない。
置換量ｚは、0.50≦ｙ＋ｚ≦0.65、0.20≦ｙ／ｚ≦0.27
の範囲から選択する。ｙ＋ｚが 0.50 未満、ｙ／ｚが
0.2未満になると０℃から50℃における飽和磁界が 200
Oe 以上となるので好ましくない。逆に、ｙ＋ｚが 0.65
を越えるか、ｙ／ｚが 0.27 を越えると磁気補償温度
が０℃以上となるので好ましくない。
【００１４】本発明の実施に用いる液相エピタキシャル
成長用のフラックス成分は、酸化鉛(PbO) 、酸化ビスマ
ス(Bi2O3) 、酸化ほう素(B2O3)で構成するのが好適であ
る。本発明の液相エピタキシャル成長温度に特に制限は
ないが、通常一般に行われているビスマス置換ガーネッ
ト単結晶育成温度である 700℃〜850 ℃の範囲で、適宜
選択するのが好ましい。
成長用のフラックス成分は、酸化鉛(PbO) 、酸化ビスマ
ス(Bi2O3) 、酸化ほう素(B2O3)で構成するのが好適であ
る。本発明の液相エピタキシャル成長温度に特に制限は
ないが、通常一般に行われているビスマス置換ガーネッ
ト単結晶育成温度である 700℃〜850 ℃の範囲で、適宜
選択するのが好ましい。
【００１５】
【実施例】以下、本発明を実施例によって、その実施態
様と効果を具体的に、かつ詳細に説明するが、以下の例
は、具体的に説明するためのものであって、本発明の実
施態様や発明の範囲を限定するものとしては意図されて
いない。 実施例１ 容量 2,000ml(ミリリットル)の白金製ルツボに、酸化鉛(PbO,
4N) 4,500g、酸化ビスマス(Bi2O3, 4N) 4,500g、酸化第
二鉄(Fe2O3, 4N) 650g、酸化ほう素(B2O3, 4N)190g、酸
化ガドリニウム(Gd2O3, 3N) 67.0g 、酸化ガリウム(Ga2
O3, 3N) 12.0g、酸化アルミニウム(Al2O3, 3N) 33.0g
を仕込んだ。
様と効果を具体的に、かつ詳細に説明するが、以下の例
は、具体的に説明するためのものであって、本発明の実
施態様や発明の範囲を限定するものとしては意図されて
いない。 実施例１ 容量 2,000ml(ミリリットル)の白金製ルツボに、酸化鉛(PbO,
4N) 4,500g、酸化ビスマス(Bi2O3, 4N) 4,500g、酸化第
二鉄(Fe2O3, 4N) 650g、酸化ほう素(B2O3, 4N)190g、酸
化ガドリニウム(Gd2O3, 3N) 67.0g 、酸化ガリウム(Ga2
O3, 3N) 12.0g、酸化アルミニウム(Al2O3, 3N) 33.0g
を仕込んだ。
【００１６】これを精密縦型管状電気炉の所定の位置に
設置し、1000℃に加熱溶融して十分に攪拌して均一に混
合したのち、融液温度 788℃にまで冷却してビスマス置
換磁性ガーネット単結晶育成用融液とした。ここに得ら
れた融液表面に、常法にしたがって、厚さが 480μｍで
格子定数が1.2497nmの２インチの (111)ガーネット単結
晶[(GdCa)3(GaMgZr)5O12] の片面を接触させ、融液温度
を 788℃に維持しながら32時間のエピタキシャル成長を
行った。
設置し、1000℃に加熱溶融して十分に攪拌して均一に混
合したのち、融液温度 788℃にまで冷却してビスマス置
換磁性ガーネット単結晶育成用融液とした。ここに得ら
れた融液表面に、常法にしたがって、厚さが 480μｍで
格子定数が1.2497nmの２インチの (111)ガーネット単結
晶[(GdCa)3(GaMgZr)5O12] の片面を接触させ、融液温度
を 788℃に維持しながら32時間のエピタキシャル成長を
行った。
【００１７】ここに得られた結晶は、Gd2.02Bi0.98Fe
4.46Ga0.11Al0.43O12 の組成を有するビスマス置換磁性
ガーネット単結晶膜で、単結晶の膜厚は 561μｍであっ
た。この膜の基板を研磨で除去したのち両面を研磨によ
って鏡面に仕上げて、厚さ528μｍとした。その後膜両
面に波長1.55μｍ対応の反射防止膜を施して、波長1.55
μｍのレーザ光源を用いて各種特性を調べた。その結
果、ファラデー回転角は25℃で45.3度、飽和磁界は 0℃
で 15 Oe、25℃で 67 Oe、50℃で170 Oe、ファラデー回
転角の温度依存性は 0.084deg/℃、磁気補償温度は-4℃
であった。
4.46Ga0.11Al0.43O12 の組成を有するビスマス置換磁性
ガーネット単結晶膜で、単結晶の膜厚は 561μｍであっ
た。この膜の基板を研磨で除去したのち両面を研磨によ
って鏡面に仕上げて、厚さ528μｍとした。その後膜両
面に波長1.55μｍ対応の反射防止膜を施して、波長1.55
μｍのレーザ光源を用いて各種特性を調べた。その結
果、ファラデー回転角は25℃で45.3度、飽和磁界は 0℃
で 15 Oe、25℃で 67 Oe、50℃で170 Oe、ファラデー回
転角の温度依存性は 0.084deg/℃、磁気補償温度は-4℃
であった。
【００１８】実施例２ 容量 2,000mlの白金製ルツボに、酸化鉛(PbO, 4N) 4,50
0g、酸化ビスマス(Bi2O3, 4N) 4,500g、酸化第二鉄(Fe2
O3, 4N) 650g、酸化ほう素(B2O3, 4N) 190g 、酸化ガド
リニウム(Gd2O3, 3N) 67.0g 、酸化ガリウム(Ga2O3, 3
N) 12.0g 、酸化アルミニウム(Al2O3, 3N) 37.0g を仕
込んだ。これを精密縦型管状電気炉の所定の位置に設置
し、1000℃に加熱溶融して十分に攪拌して均一に混合し
たのち、融液温度 786℃にまで冷却してビスマス置換磁
性ガーネット単結晶育成用融液とした。
0g、酸化ビスマス(Bi2O3, 4N) 4,500g、酸化第二鉄(Fe2
O3, 4N) 650g、酸化ほう素(B2O3, 4N) 190g 、酸化ガド
リニウム(Gd2O3, 3N) 67.0g 、酸化ガリウム(Ga2O3, 3
N) 12.0g 、酸化アルミニウム(Al2O3, 3N) 37.0g を仕
込んだ。これを精密縦型管状電気炉の所定の位置に設置
し、1000℃に加熱溶融して十分に攪拌して均一に混合し
たのち、融液温度 786℃にまで冷却してビスマス置換磁
性ガーネット単結晶育成用融液とした。
【００１９】ここに得られた融液表面に、常法にしたが
って、厚さが 480μｍで格子定数が1.2497nmの２インチ
の (111)ガーネット単結晶[(GdCa)3(GaMgZr)5O12] の片
面を接触させ、融液温度を 786℃に維持しながら22時間
のエピタキシャル成長を行った。ここに得られた結晶
は、Gd1.98Bi1.02Fe4.41Ga0.10Al0.49O12 の組成を有す
るビスマス置換磁性ガーネット単結晶膜で、単結晶の膜
厚は 405μｍであった。
って、厚さが 480μｍで格子定数が1.2497nmの２インチ
の (111)ガーネット単結晶[(GdCa)3(GaMgZr)5O12] の片
面を接触させ、融液温度を 786℃に維持しながら22時間
のエピタキシャル成長を行った。ここに得られた結晶
は、Gd1.98Bi1.02Fe4.41Ga0.10Al0.49O12 の組成を有す
るビスマス置換磁性ガーネット単結晶膜で、単結晶の膜
厚は 405μｍであった。
【００２０】この膜の基板を研磨で除去したのち両面を
研磨によって鏡面に仕上げて、厚さ361μｍとした。そ
の後膜両面に波長1.31μｍ対応の反射防止膜を施して、
波長1.31μｍのレーザ光源を用いて各種特性を調べた。
その結果、ファラデー回転角は25℃で44.6度、飽和磁界
は０℃で 24 Oe、25℃で 85 Oe、50℃で190 Oe、ファラ
デー回転角の温度依存性は 0.083deg/℃、磁気補償温度
は -14℃であった。
研磨によって鏡面に仕上げて、厚さ361μｍとした。そ
の後膜両面に波長1.31μｍ対応の反射防止膜を施して、
波長1.31μｍのレーザ光源を用いて各種特性を調べた。
その結果、ファラデー回転角は25℃で44.6度、飽和磁界
は０℃で 24 Oe、25℃で 85 Oe、50℃で190 Oe、ファラ
デー回転角の温度依存性は 0.083deg/℃、磁気補償温度
は -14℃であった。
【００２１】比較例１ 容量 2,000mlの白金製ルツボに、酸化鉛(PbO, 4N) 4,50
0g、酸化ビスマス(Bi2O3, 4N) 4,500g、酸化第二鉄(Fe2
O3, 4N) 650g、酸化ほう素(B2O3, 4N) 190g 、酸化ガド
リニウム(Gd2O3, 3N) 67.0g 、酸化ガリウム(Ga2O3, 3
N) 14.0g 、酸化アルミニウム(Al2O3, 3N) 38.0g を仕
込んだ。これを精密縦型管状電気炉の所定の位置に設置
し、1000℃に加熱溶融して十分に攪拌して均一に混合し
たのち、融液温度 789℃にまで冷却してビスマス置換磁
性ガーネット単結晶育成用融液とした。
0g、酸化ビスマス(Bi2O3, 4N) 4,500g、酸化第二鉄(Fe2
O3, 4N) 650g、酸化ほう素(B2O3, 4N) 190g 、酸化ガド
リニウム(Gd2O3, 3N) 67.0g 、酸化ガリウム(Ga2O3, 3
N) 14.0g 、酸化アルミニウム(Al2O3, 3N) 38.0g を仕
込んだ。これを精密縦型管状電気炉の所定の位置に設置
し、1000℃に加熱溶融して十分に攪拌して均一に混合し
たのち、融液温度 789℃にまで冷却してビスマス置換磁
性ガーネット単結晶育成用融液とした。
【００２２】ここに得られた融液表面に、常法にしたが
って、厚さが 480μｍで格子定数が1.2497nmの２インチ
の (111)ガーネット単結晶[(GdCa)3(GaMgZr)5O12] の片
面を接触させ、融液温度を 789℃に維持しながら22時間
のエピタキシャル成長を行った。ここに得られた結晶
は、Gd1.94Bi1.06Fe4.34Ga0.15Al0.51O12 の組成を有す
るビスマス置換磁性ガーネット単結晶膜で、単結晶の膜
厚は 396μｍであった。
って、厚さが 480μｍで格子定数が1.2497nmの２インチ
の (111)ガーネット単結晶[(GdCa)3(GaMgZr)5O12] の片
面を接触させ、融液温度を 789℃に維持しながら22時間
のエピタキシャル成長を行った。ここに得られた結晶
は、Gd1.94Bi1.06Fe4.34Ga0.15Al0.51O12 の組成を有す
るビスマス置換磁性ガーネット単結晶膜で、単結晶の膜
厚は 396μｍであった。
【００２３】この膜の基板を研磨で除去したのち両面を
研磨によって鏡面に仕上げて、厚さ359μｍとした。そ
の後膜両面に波長1.31μｍ対応の反射防止膜を施して、
波長1.31μｍのレーザ光源を用いて各種特性を調べた。
その結果、ファラデー回転角は25℃で44.0度、飽和磁界
は25℃で 49 Oe、50℃で143 Oe、ファラデー回転角の温
度依存性は 0.086deg/℃、磁気補償温度は +2℃であっ
た。
研磨によって鏡面に仕上げて、厚さ359μｍとした。そ
の後膜両面に波長1.31μｍ対応の反射防止膜を施して、
波長1.31μｍのレーザ光源を用いて各種特性を調べた。
その結果、ファラデー回転角は25℃で44.0度、飽和磁界
は25℃で 49 Oe、50℃で143 Oe、ファラデー回転角の温
度依存性は 0.086deg/℃、磁気補償温度は +2℃であっ
た。
【００２４】比較例２ 容量 2,000mlの白金製ルツボに、酸化鉛(PbO, 4N) 4,50
0g、酸化ビスマス(Bi2O3, 4N) 4,500g、酸化第二鉄(Fe2
O3, 4N) 650g、酸化ほう素(B2O3, 4N) 190g 、酸化ガド
リニウム(Gd2O3, 3N) 67.0g 、酸化ガリウム(Ga2O3, 3
N) 10.0g 、酸化アルミニウム(Al2O3, 3N) 29.0g を仕
込んだ。これを精密縦型管状電気炉の所定の位置に設置
し、1000℃に加熱溶融して十分に攪拌して均一に混合し
たのち、融液温度 784℃にまで冷却してビスマス置換磁
性ガーネット単結晶育成用融液とした。
0g、酸化ビスマス(Bi2O3, 4N) 4,500g、酸化第二鉄(Fe2
O3, 4N) 650g、酸化ほう素(B2O3, 4N) 190g 、酸化ガド
リニウム(Gd2O3, 3N) 67.0g 、酸化ガリウム(Ga2O3, 3
N) 10.0g 、酸化アルミニウム(Al2O3, 3N) 29.0g を仕
込んだ。これを精密縦型管状電気炉の所定の位置に設置
し、1000℃に加熱溶融して十分に攪拌して均一に混合し
たのち、融液温度 784℃にまで冷却してビスマス置換磁
性ガーネット単結晶育成用融液とした。
【００２５】ここに得られた融液表面に、常法にしたが
って、厚さが 480μｍで格子定数が1.2497nmの２インチ
の (111)ガーネット単結晶[(GdCa)3(GaMgZr)5O12] の片
面を接触させ、融液温度を 784℃に維持しながら25時間
のエピタキシャル成長を行った。ここに得られた結晶
は、Gd2.13Bi0.87Fe4.50Ga0.08Al0.42O12 の組成を有す
るビスマス置換磁性ガーネット単結晶膜で、単結晶の膜
厚は 422μｍであった。
って、厚さが 480μｍで格子定数が1.2497nmの２インチ
の (111)ガーネット単結晶[(GdCa)3(GaMgZr)5O12] の片
面を接触させ、融液温度を 784℃に維持しながら25時間
のエピタキシャル成長を行った。ここに得られた結晶
は、Gd2.13Bi0.87Fe4.50Ga0.08Al0.42O12 の組成を有す
るビスマス置換磁性ガーネット単結晶膜で、単結晶の膜
厚は 422μｍであった。
【００２６】この膜の基板を研磨で除去したのち両面を
研磨によって鏡面に仕上げて、厚さ374μｍとした。そ
の後膜両面に波長1.31μｍ対応の反射防止膜を施して、
波長1.31μｍのレーザ光源を用いて各種特性を調べた。
その結果、ファラデー回転角は25℃で44.8度、飽和磁界
は０℃で 33 Oe、25℃で112 Oe、50℃で215 Oe、ファラ
デー回転角の温度依存性は 0.083deg/℃、磁気補償温度
は -20℃であった。
研磨によって鏡面に仕上げて、厚さ374μｍとした。そ
の後膜両面に波長1.31μｍ対応の反射防止膜を施して、
波長1.31μｍのレーザ光源を用いて各種特性を調べた。
その結果、ファラデー回転角は25℃で44.8度、飽和磁界
は０℃で 33 Oe、25℃で112 Oe、50℃で215 Oe、ファラ
デー回転角の温度依存性は 0.083deg/℃、磁気補償温度
は -20℃であった。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、光アイソレータ用のビ
スマス置換希土類鉄ガーネット単結晶の飽和磁界を非常
に低くすることが可能となり、光アイソレータの小型化
が図られる。
スマス置換希土類鉄ガーネット単結晶の飽和磁界を非常
に低くすることが可能となり、光アイソレータの小型化
が図られる。
Claims (1)
- 【請求項１】 液相エピタキシャル法により格子定数が
1.2497±0.0003nmの非磁性ガーネット基板上に育成され
たビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜であって、
一般式 Gd3-x Bix Fe5-y-z Gay Alz O12 （但し、0.90
≦ｘ≦1.05、0.50≦ｙ＋ｚ≦0.65、0.20≦ｙ／ｚ≦0.2
7）からなり、０℃から50℃における飽和磁界が 200 Oe
以下、磁気補償温度が 0℃以下であることを特徴とす
る低飽和磁界ファラデー回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18403695A JPH0933870A (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | 低飽和磁界ファラデー回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18403695A JPH0933870A (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | 低飽和磁界ファラデー回転子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0933870A true JPH0933870A (ja) | 1997-02-07 |
Family
ID=16146246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18403695A Pending JPH0933870A (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | 低飽和磁界ファラデー回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0933870A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6309557B1 (en) | 1999-03-15 | 2001-10-30 | Tdk Corporation | Magnetic garnet material and faraday rotator using the same |
-
1995
- 1995-07-20 JP JP18403695A patent/JPH0933870A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6309557B1 (en) | 1999-03-15 | 2001-10-30 | Tdk Corporation | Magnetic garnet material and faraday rotator using the same |
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