JPH11268993A - Bismuth substitution type garnet thick membrane material and its production - Google Patents

Bismuth substitution type garnet thick membrane material and its production

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JPH11268993A
JPH11268993A JP9689698A JP9689698A JPH11268993A JP H11268993 A JPH11268993 A JP H11268993A JP 9689698 A JP9689698 A JP 9689698A JP 9689698 A JP9689698 A JP 9689698A JP H11268993 A JPH11268993 A JP H11268993A
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JP
Japan
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garnet
thick film
garnet thick
thick membrane
grown
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JP9689698A
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Japanese (ja)
Inventor
Tadakuni Sato
忠邦 佐藤
Kazumitsu Endo
和光 遠藤
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Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bismuth substitution type garnet thick membrane material that avoids the absorption intrinsic to TbBi garnet at >= about 1.6 μm wavelength and is improved in the changing rate of θF depending on temperature, its production method and additionally provide a Faraday rotary element which is used in the range of >1.5 μm wavelength. SOLUTION: In the garnet thick membrane for optical purposes that is grown by the liquid-phase growing process on the garnet substrate and mainly comprises Tb, Ha, Bi, Fe, and Al, the composition of the garnet thick membrane is represented by the formula: Tb3-x-y Hox Biy Fe5-z Alz O12 (0<x<=0.45, 0.90<=y<=1.50, 0.05<=z<=0.45) and platinum oxide (PtO2 ) is included in the garnet thick membrane in amount of 0-3.5 wt.% where zero is excluded.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ファラデー回転効
果を有する光学用ガーネット材料の中で、特に、ビスマ
ス(Bi)置換型ガーネットとその製造方法に関し、特
に、液相成長法(LPE法)にて育成した(Tb,H
o,Bi)3(Fe,Al)512系ガーネット単結晶厚
膜材料及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical garnet material having a Faraday rotation effect, and more particularly to a bismuth (Bi) -substituted garnet and a method for producing the same, and particularly to a liquid phase growth method (LPE method). (Tb, H
The present invention relates to an o, Bi) 3 (Fe, Al) 5 O 12 based garnet single crystal thick film material and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、光通信において、ファラデー回転
を応用したデバイスが開発、実用化されている。又、光
通信の中でも、半導体レーザを使用した光通信におい
て、光ファイバーケーブルやコネクタなどからの反射光
が発振部に戻ると、発振が不安定となったり、停止する
状態となる。それゆえ、戻り光を遮断し、安定した発振
状態を確保するために、光アイソレータが使用されてい
る。
2. Description of the Related Art Hitherto, devices using Faraday rotation in optical communication have been developed and put into practical use. Also, in optical communication using semiconductor lasers, when reflected light from an optical fiber cable, a connector, or the like returns to the oscillation unit, the oscillation becomes unstable or stops. Therefore, an optical isolator is used to block return light and secure a stable oscillation state.

【0003】大きなファラデー回転を有するBi置換型
希土類鉄ガーネットは、LPE法、フラックス法等で育
成され、近赤外線領域でのアイソレータに使用されてい
る。特に、LPE法で育成されるガーネット厚膜は、生
産性に優れ、現在では、ほとんどこの方法で生産されて
いる。
A Bi-substituted rare earth iron garnet having a large Faraday rotation is grown by an LPE method, a flux method, or the like, and is used as an isolator in the near infrared region. In particular, a garnet thick film grown by the LPE method has excellent productivity, and is currently mostly produced by this method.

【0004】このLPE法で製造された市販のBi置換
型ガーネット厚膜は、GdBi系とTbBi系ガーネッ
トに分けられる。前者は、結晶の格子定数が大きいの
で、NGG基板(格子定数、約12.509オングスト
ローム)上に、後者は、結晶の格子定数が小さくなるの
で、SGGG基板(格子定数、約12.496オングス
トローム)上に育成することで、厚膜を安定して育成す
ることができるとされ、製造上の常識となっている。
[0004] Commercially available Bi-substituted garnet thick films produced by the LPE method are classified into GdBi-based and TbBi-based garnets. In the former, the lattice constant of the crystal is large, so that on the NGG substrate (lattice constant, about 12.509 angstroms), and in the latter, the lattice constant of the crystal is small, so that the SGGG substrate (lattice constant, about 12.496 angstroms). It is said that by growing above, a thick film can be stably grown, which is common sense in production.

【0005】又、市販されているGdBi系ガーネット
材は、必要な印加磁界が小さくて済むが、温度特性(低
温域での使用可能温度範囲が狭い、温度変化率が大き
い)が劣る。
A commercially available GdBi-based garnet material requires a small applied magnetic field, but is inferior in temperature characteristics (a narrow usable temperature range in a low temperature range and a large temperature change rate).

【0006】一方、TbBi系ガーネット材は、温度特
性は良いが、高い印加磁界を要するという欠点がある。
On the other hand, TbBi-based garnet materials have good temperature characteristics, but have the drawback of requiring a high applied magnetic field.

【0007】又、TbBi材は、GdBi材に比べ、構
成元素の種類から格子定数のばらつきが、本質的に大き
くなるSGGG基板を使用するので、結晶欠陥や歪が発
生し易く、均質化も劣る傾向が見られている。
[0007] Further, the TbBi material uses an SGGG substrate in which the variation in lattice constant is essentially large due to the type of constituent elements, so that crystal defects and strains are liable to occur and homogeneity is inferior to that of the GdBi material. There is a trend.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、市場の
趨勢は、温度特性の良好なTbBi系ガーネットの使用
に流れている。
However, the trend in the market is to use TbBi-based garnets having good temperature characteristics.

【0009】本発明は、TbBi系ガーネット厚膜の改
善に関係している。TbBi系ガーネット材の基本組成
を、その育成に適合するとされるSGGG基板にて育成
すると、ガーネットの組成は、Tb2.2Bi0.8Fe5
12近傍となる。
The present invention relates to the improvement of a TbBi-based garnet thick film. When the basic composition of the TbBi-based garnet material is grown on an SGGG substrate which is considered to be suitable for the growth, the composition of the garnet becomes Tb 2.2 Bi 0.8 Fe 5 O.
It is around 12 .

【0010】このTbBi系ガーネット厚膜の光学特性
は、ファラデー回転能(θF)が、約750deg/c
m、室温近傍におけるファラデー回転の温度変化率(θ
F/T)が約0.04deg/℃、挿入損失(I.L.)が、
0.10〜0.30dB、Hsは約800Oeとなってい
る。しかし、この結晶については、約500μm以上で
の厚膜化は、割れや結晶欠陥発生のため、製造が容易で
はない。
The optical characteristics of this TbBi-based garnet thick film are such that the Faraday rotation capability (θ F ) is about 750 deg / c.
m, temperature change rate of Faraday rotation near room temperature (θ
F / T ) is about 0.04 deg / ° C., and the insertion loss (IL) is
0.10~0.30dB, H s is about 800Oe. However, with respect to this crystal, production of a film having a thickness of about 500 μm or more is not easy because cracks and crystal defects occur.

【0011】そのため、TbBi系ガーネット製造する
各社においては、θFを向上することにより、厚膜化に
より発生する問題を軽減する手法をとっている。
For this reason, companies that manufacture TbBi-based garnets take a method of reducing the problem caused by increasing the film thickness by improving θ F.

【0012】その手法は、TbBi系基本組成に対し、
Tbの一部をHoあるいはYbで置換することにより、
ガーネットとのBi組成値を増加するものであるが、こ
れらは従来通りSGGG基板上に育成している。
The method is based on the basic composition of TbBi.
By substituting a part of Tb with Ho or Yb,
It increases the Bi composition value with garnet, but these are grown on an SGGG substrate as before.

【0013】従って、イオン半径の大きなBiイオンを
増加させるためには、イオン半径の小さなHoやYbを
多量に置換させる必要が生じている。
Accordingly, in order to increase the number of Bi ions having a large ion radius, it is necessary to replace a large amount of Ho or Yb having a small ion radius.

【0014】Ho系ガーネットやYbガーネット材料
は、Tb系ガーネットに比べ室温近傍における飽和磁化
(4πMs)が著しく高いため、TbHoBi系ガーネ
ット材料やTbYbBi系ガーネット材料のHsは、1
000〜1200Oe程度となってしまう。又、Tb系
ガーネット材の特徴であった良好な温度特性も劣化する
傾向となる。
[0014] Ho-based garnet and Yb garnet material, since significantly higher saturation magnetization (4 [pi] Ms) is at near room temperature compared to the Tb-based garnet, H s of TbHoBi based garnet material and TbYbBi garnet material, 1
It will be about 000-1200 Oe. In addition, good temperature characteristics, which were characteristics of the Tb-based garnet material, tend to deteriorate.

【0015】LPE法によるTbBi系ガーネット膜の
文献としては、日本応用磁気学会誌Vol.11,No.
2,1987,P157や特開昭60−208730、
特開平2−131216等があげられるが、これらは、
本発明に関する内容を示唆するには至っていない。
As literatures on TbBi-based garnet films by the LPE method, see the Journal of the Japan Society of Applied Magnetics, Vol.
2, 1987, P157 and JP-A-60-208730,
JP-A-2-131216 and the like can be mentioned.
The content relating to the present invention has not been suggested.

【0016】そこで、本発明の技術的課題は、TbBi
系ガーネットが本質的に持っている波長約1.6μm以
上での吸収を忌避するものであり、GdBi系ガーネッ
トのθfの温度変化率の改善したビスマス置換型ガーネ
ット厚膜材料及びその製造方法を提供することにある。
Therefore, the technical problem of the present invention is that TbBi
Are those systems garnet repelling absorption essentially have to have a wavelength of about 1.6μm or more, an improved bismuth-substituted garnet thick film material of the temperature change rate of the theta f the GdBi garnet and a manufacturing method thereof To provide.

【0017】又、本発明の他の技術的課題は、波長の中
でも特に約1.5μmを越える波長帯域で使用されるフ
ァラデー回転素子を提供することにある。
Another technical object of the present invention is to provide a Faraday rotator used in a wavelength band exceeding about 1.5 μm among wavelengths.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、SGGG
基板に比べ、格子定数の大きいNGG基板にてTbBi
系ガーネット材を育成することにより、HoやYb等の
イオン半径の小さな希土類での置換を少量にして、Bi
組成値の増大を図ることにより、Hs(4πMsと関
係)を押さえて、TbBi系ガーネットの改善を試み
た。
Means for Solving the Problems The present inventors have proposed SGGG.
TbBi on an NGG substrate with a larger lattice constant than the substrate
By growing a garnet-based material, the amount of substitution with rare earth elements having a small ionic radius such as Ho or Yb is reduced to a small amount,
By increasing the composition value, H s (related to 4πMs) was suppressed, and an attempt was made to improve the TbBi-based garnet.

【0019】その結果、TbHoBi系ガーネット材料
にて、Feの一部を少量のAlで置換する手法も含め
て、特定な溶液(メルト)組成にて、従来市販されてい
るTbHoBi系ガーネット材に比べ、Ho置換量が著
しく低く、かつ、Hsが1000Oe以下(従来のTb
HoBi材は、約1200Oe)の材料を得る条件を見
い出した。
As a result, the TbHoBi-based garnet material has a specific solution (melt) composition, including a method of replacing a part of Fe with a small amount of Al in the TbHoBi-based garnet material. , Ho substitution amount significantly lower, and, H s is 1000Oe following (conventional Tb
The HoBi material has found conditions for obtaining a material of about 1200 Oe).

【0020】又、TbBi系ガーネット材料としての波
長1.55μmにおける要求特性のθFを800deg/
cm以上、Hsを1000Oe以下、θF/Tを0.07d
eg/℃以下、ファラデー回転角が約45degにおけ
るI.L.が0.2dB以下、好ましくは、0.1dB以下
と設定して実施したものである。
The required characteristic θ F at a wavelength of 1.55 μm as a TbBi-based garnet material is 800 deg /
cm or more, the H s 1000Oe below, 0.07d the θ F / T
This was carried out by setting the IL to 0.2 dB or less, and preferably 0.1 dB or less at a Faraday rotation angle of about 45 deg or less.

【0021】その結果、更に、Tb,Ho,Bi,F
e,Alを主成分とするガーネット厚膜において、該ガ
ーネット中に酸化白金(PtO2)を0〜3.5w t%
(但し、0を含まず)含有することにより、I.L.が明
らかに低減することを見い出した。
As a result, Tb, Ho, Bi, F
e, in a garnet thick film containing Al as a main component, platinum oxide (PtO 2 ) is contained in the garnet in an amount of 0 to 3.5 wt%.
(But not including 0), it was found that IL was clearly reduced.

【0022】即ち、本発明によれば、ガーネット基板上
に、液相成長法により育成されたTb,Ho,Bi,F
e,Alを主成分とするガーネット厚膜であって、該ガ
ーネット厚膜の組成が、一般式、Tb3-x-yHoxBiy
Fe5-zAlz12(但し、0<x≦0.45,0.90≦
y≦1.50,0.05<z≦0.45)で表され、か
つ、該ガーネット厚膜中に酸化白金(PtO2)を0〜
3.5wt%(但し、0を含まず)含有するビスマス置
換型 ガーネット厚膜材料が得られる。
That is, according to the present invention, Tb, Ho, Bi, F grown on a garnet substrate by a liquid phase growth method.
a garnet thick film containing e and Al as main components, wherein the composition of the garnet thick film is represented by a general formula: Tb 3-xy Ho x Bi y
Fe 5-z Al z O 12 (provided that 0 <x ≦ 0.45, 0.90 ≦
y ≦ 1.50, 0.05 <z ≦ 0.45), and platinum oxide (PtO 2 ) in the garnet thick film is 0 to
A bismuth-substituted garnet thick film material containing 3.5 wt% (but not including 0) is obtained.

【0023】又、本発明によれば、前記ガーネット厚膜
から実質的になるファラデー回転素子が得られる。
According to the present invention, a Faraday rotator substantially consisting of the garnet thick film is obtained.

【0024】又、本発明によれば、前記ガーネット厚膜
を、ネオジウム・ガリウム・ガーネット(NGG)基板上
に育成するビスマス置換型ガーネット厚膜材料の製造方
法が得られる。
Further, according to the present invention, there is provided a method for producing a bismuth-substituted garnet thick film material in which the garnet thick film is grown on a neodymium gallium garnet (NGG) substrate.

【0025】又、本発明によれば、前記ガーネット厚膜
を、950〜1130℃の範囲で保持する熱処理を施す
ビスマス置換型ガーネット厚膜材料の製造方法が得られ
る。
Further, according to the present invention, there is provided a method for producing a bismuth-substituted garnet thick film material which is subjected to a heat treatment for maintaining the garnet thick film in a range of 950 to 1130 ° C.

【0026】又、本発明によれば、前記熱処理における
雰囲気の酸素含有量が10〜100%の範囲であるビス
マス置換型ガーネット厚膜材料の製造方法が得られる。
Further, according to the present invention, there is obtained a method for producing a bismuth-substituted garnet thick film material in which the oxygen content of the atmosphere in the heat treatment is in the range of 10 to 100%.

【0027】ここで、本発明において、PtO2を0〜
3.5 wt%(0を含まず)としたのは、PtO2の微
量の含有によっても、I.L.の低減効果が認められ、
3.5wt%を越えると、イオンバランスの不整合に起
因するI.L.の著しい増大が認められるからである。
Here, in the present invention, PtO 2 is set to 0 to
The reason why the content was set to 3.5 wt% (not including 0) was that even if a small amount of PtO 2 was contained, the effect of reducing IL was recognized.
When the content exceeds 3.5 wt%, a remarkable increase in IL due to mismatch of ion balance is observed.

【0028】又、本発明において、上記組成のTbHo
Bi系ガーネットをNGG基板上に育成するのは、SG
GG基板育成に比べ、Bi組成値を容易に増加すること
ができ、高Hsを生ずるYbやHoの置換を低減できる
からである。
In the present invention, the TbHo having the above composition
Growing Bi-based garnets on NGG substrates is done by SG
Compared to GG substrate development, a Bi composition value can be easily increased, because it reduces the substitution of Yb and Ho causing a high H s.

【0029】更に、本発明において、ガーネット厚膜を
酸素濃度が10〜100%の雰囲気中で、950〜11
30℃の温度範囲で熱処理することにより、I.L.の低
減を実現している。
Further, in the present invention, the garnet thick film is formed in an atmosphere having an oxygen concentration of 10 to 100% in the atmosphere of 950 to 11%.
By performing heat treatment in a temperature range of 30 ° C., a reduction in IL is realized.

【0030】なお、熱処理雰囲気の酸素濃度を5〜10
0%としたのは、5%未満では、酸素の欠乏により、ガ
ーネット構成元素のイオンバランスの修正が不十分とな
り、I.L.が増大するためである。
The oxygen concentration in the heat treatment atmosphere is 5-10.
The reason why the content is set to 0% is that if the content is less than 5%, correction of the ion balance of garnet constituent elements becomes insufficient due to lack of oxygen, and IL increases.

【0031】又、熱処理温度を950〜1130℃の範
囲としたのは、950℃未満では、結晶の均質化が不十
分で、挿入損失が殆ど低減しなくなり、1130℃を越
えると、ガーネットの分解が生じ、挿入損失が著しく増
大するからである。
The reason why the heat treatment temperature is set in the range of 950 to 1130 ° C. is that if the heat treatment temperature is lower than 950 ° C., the homogenization of the crystal is insufficient, and the insertion loss hardly decreases. This causes insertion loss to increase significantly.

【0032】このような光アイソレータ材料に用いられ
るBi置換型ガーネットの液相成長法は、次のようにし
て行われている。
The liquid phase growth method of the Bi-substituted garnet used for such an optical isolator material is performed as follows.

【0033】白金るつぼの中に、PbO,Bi23,B
23等をフラックス成分とし、ガーネット成分(Tb2
3,Ho23,Fe23,Al23等)を約900〜
1100℃にて溶解して溶液(メルト)を作製した後、
降温し、過飽和溶液状態とする。その溶液(メルト)に
ガーネット基板を浸漬し、長時間回転することにより、
Bi置換型ガーネット厚膜を育成する。
In a platinum crucible, PbO, Bi 2 O 3 , B
The 2 O 3 or the like as the flux component, garnet component (Tb 2
O 3 , Ho 2 O 3 , Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 )
After dissolving at 1100 ° C to make a solution (melt),
The temperature is lowered to a supersaturated solution state. By immersing the garnet substrate in the solution (melt) and rotating for a long time,
A Bi-substituted garnet thick film is grown.

【0034】育成されるガーネット単結晶の格子定数
は、この基板の格子定数とほぼ同程度に拘束されること
になり、原子の構成比が決定される。
The lattice constant of the grown garnet single crystal is constrained to be substantially the same as the lattice constant of the substrate, and the composition ratio of atoms is determined.

【0035】従って、過飽和成分の濃度管理が、極めて
重要となり、溶液(メルト)の温度や流動状態によって
育成ガーネットの組成や結晶性が変化し、材料特性の変
化や結晶欠陥や割れの発生を生じる。
Therefore, it is extremely important to control the concentration of the supersaturated component, and the composition and crystallinity of the grown garnet change depending on the temperature and the flow state of the solution (melt), thereby causing a change in the material properties and the occurrence of crystal defects and cracks. .

【0036】このLPE法の現状は、溶液の組成、温度
制御や基板との格子定数差や基板の回転数等を制御する
ことにより、結晶育成状況を管理している。
In the current state of the LPE method, the crystal growth state is managed by controlling the composition of the solution, the temperature, the lattice constant difference from the substrate, the number of rotations of the substrate, and the like.

【0037】しかしながら、育成の最適状態は極めて狭
い範囲に限定され、独立に要因を変化させて調整するこ
とは不可能に近い。特に、ガーネット結晶厚膜の割れ発
生は、育成基板とガーネットの格子定数や熱膨張の異な
ることが主要因となっている。
However, the optimum state of breeding is limited to an extremely narrow range, and it is almost impossible to adjust the factors independently by changing them. In particular, the main factor for the occurrence of cracks in the garnet crystal thick film is that the growth substrate and the garnet have different lattice constants and thermal expansions.

【0038】従って、育成されるガーネットの膜厚が大
きくなるに従い、割れ発生の頻度が高くなり、ガーネッ
ト膜のファラデー回転能を向上し、必要膜厚を低減する
ことは、割れ発生の低減効果をもたらし、工業上、有益
となる。
Accordingly, as the thickness of the garnet to be grown increases, the frequency of cracks increases, and the Faraday rotation performance of the garnet film is improved, and reducing the required thickness reduces the effect of reducing the occurrence of cracks. And industrially beneficial.

【0039】又、本発明に示した特性について、ガーネ
ットの挿入損失(I.L.)は、光の進行方向における減
衰に関するものであるから、小さい方がよく、ファラデ
ー回転能θFは、高い程、薄型化が可能となり、ファラ
デー回転の温度係数θF/Tは、0に近い程、温度安定性
が良い。
Regarding the characteristics shown in the present invention, since the garnet insertion loss (IL) relates to attenuation in the traveling direction of light, the smaller the better, the better the Faraday rotation capability θ F is. As the temperature coefficient θ F / T of the Faraday rotation becomes closer to 0, the temperature stability becomes better.

【0040】又、挿入損失の低下が飽和に達するために
必要な最小の磁場である飽和印加磁界(飽和磁界Hs
は、低い方が、ガーネット膜の磁化に使用する永久磁石
の特性を低くできたり、小型化、軽量化が実現できる。
Further, a saturation applied magnetic field (saturation magnetic field H s ) which is a minimum magnetic field required for the reduction of insertion loss to reach saturation.
The lower is, the lower the characteristics of the permanent magnet used for the magnetization of the garnet film can be, and the smaller and lighter can be realized.

【0041】従って、I.L.の低減、θFの向上、θF/T
の低下、Hsの低下は、工業上、有益となる。
[0041] Therefore, I.L. Reduction of, improvement of θ F, θ F / T
Reduction in decline, H s is, industrial, be beneficial.

【0042】[0042]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0043】(第1の実施の形態)高純度の酸化テルビ
ウム(Tb23)、酸化ホルミウム(Ho23)、酸化
第二鉄(Fe23)、酸化アルミニウム(Al23)、
酸化ビスマス(Bi23)、酸化鉛(PbO)および酸
化ホウ素(B23)の粉末を原料として使用し、PbO
−Bi23−B23系をフラックスとして、NGG基板
(格子定数12.509オングストローム)上に、主成
分比が、Tbd1.8Ho0.1Bi1.1Fe4.7Al0.312
で、PtO2を約1.0wt%含有する組成のTbHoB
i系ガーネット膜を厚さ約600μm育成した。
(First Embodiment) High-purity terbium oxide (Tb 2 O 3 ), holmium oxide (Ho 2 O 3 ), ferric oxide (Fe 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3) ),
Using powders of bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), lead oxide (PbO) and boron oxide (B 2 O 3 ) as raw materials, PbO
Using a Bi 2 O 3 -B 2 O 3 flux as a flux, the main component ratio was Tbd 1.8 Ho 0.1 Bi 1.1 Fe 4.7 Al 0.3 O 12 on an NGG substrate (lattice constant: 12.509 angstroms).
TbHoB having a composition containing about 1.0 wt% of PtO 2
An i-type garnet film was grown to a thickness of about 600 μm.

【0044】又、これと全く同様の溶液(メルト)を使
用して、SGGG基板(格子定数12.496オングス
トローム)上に、約600μmのガーネット厚膜を育成
した。
A garnet thick film having a thickness of about 600 μm was grown on an SGGG substrate (with a lattice constant of 12.496 angstroms) by using the same solution (melt).

【0045】次に、これらの試料を除去し、両面を研磨
し、波長1.55μmにおけるファラデー回転が、約4
5degとなる厚さに調整した。
Next, these samples were removed and both surfaces were polished, and a Faraday rotation at a wavelength of 1.55 μm was performed for about 4 hours.
The thickness was adjusted to 5 deg.

【0046】なお、上述した組成は、これら試料の両面
について、5点ずつEPMA分析を行い、その平均値と
して求めたものである。
The above composition was obtained by conducting EPMA analysis on each of the five surfaces of each of these samples at five points and calculating the average value.

【0047】次に、これら試料板にSiO2膜による無
反射被覆処理を行った後、電磁石を用いて磁界を約1.
5kOeまで印加していき、波長1.55μmにおい
て、透過率が飽和に達する最小の印加磁界(飽和磁界H
s)と挿入損失I.L.、及びファラデー回転能θF、及び
室温近傍におけるθFの温度変化率θF/Tを求めた。その
結果を表1に示す。
Next, after subjecting these sample plates to a non-reflection coating treatment with a SiO 2 film, a magnetic field of about 1.
5 kOe, and at a wavelength of 1.55 μm, the minimum applied magnetic field at which the transmittance reaches saturation (the saturation magnetic field H
s ), insertion loss IL, Faraday rotation ability θ F , and temperature change rate θ F / T of θ F near room temperature were determined. Table 1 shows the results.

【0048】 [0048]

【0049】表1から、NGG基板上に育成したガーネ
ット厚膜の方が、I.L.、θF、及びθF/Tについて明ら
かに優れている。又、Hsはやや高くなっているが、実
用上は全く問題とはならない程度の差である。
From Table 1, it can be seen that the garnet thick film grown on the NGG substrate is clearly superior in IL, θ F and θ F / T. Although H s is slightly higher, practically is the difference to the extent that not a problem at all.

【0050】従って、NGG基板上に育成する方が、明
らかに有益であるといえる。
Therefore, it can be said that the growth on the NGG substrate is clearly beneficial.

【0051】(第2の実施の形態)第1の実施の形態と
同様にして、NGG基板上に、主成分比が、Tb1.5
0 .2Bi1.3Fe4.8Al0.212で、PtO2を0,1.
0,2.0,3.0,4.0,5.0wt%含有する組成の
TbHoBi系ガーネット厚膜を厚さ約600μm育成
した後、試料を作製し、測定した。
(Second Embodiment) In the same manner as in the first embodiment, the main component ratio is set to Tb 1.5 H on an NGG substrate.
In o 0 .2 Bi 1.3 Fe 4.8 Al 0.2 O 12, the PtO 2 0, 1.
A TbHoBi-based garnet thick film having a composition containing 0, 2.0, 3.0, 4.0, and 5.0 wt% was grown to a thickness of about 600 µm, and then a sample was prepared and measured.

【0052】その結果、全ての試料について、Hsは約
850Oe、θFは約1200deg/cm、θF/Tは約
0.06deg/℃であった。
[0052] Consequently, for all samples, H s is about 850Oe, θ F is about 1200deg / cm, θ F / T was about 0.06deg / ℃.

【0053】又、I.L.とPtO2含有量との関係を図
1に示す。図1から、PtO2の含有により、I.L.は
減少し、PtO2が3.5wt%を越える領域で、I.L.
は著しく増加していることがわかる。
FIG. 1 shows the relationship between IL and PtO 2 content. From Figure 1, by the inclusion of PtO 2, I.L. Decreases in a region where PtO 2 exceeds 3.5wt%, I.L.
It can be seen that is significantly increased.

【0054】従って、PtO2の含有量は、0〜3.5w
t%(0を含まず)の範囲が有用といえる。更に、望ま
しくは、PtO2が0.4〜3.5wt%の範囲とするこ
とにより、I.L.を0.1dB以下とすることができ
る。
Therefore, the content of PtO 2 is from 0 to 3.5 w
It can be said that the range of t% (not including 0) is useful. Further, desirably, PtO 2 is in the range of 0.4 to 3.5 wt%, so that IL can be reduced to 0.1 dB or less.

【0055】(第3の実施の形態)第1の実施の形態と
同様にして、主成分比が、Tb2.0YHo0.1Bi0.9
4 .9Al0.112で、PtO2を約0.5wt%含有する
ガーネット厚膜を厚さ約700μm育成した。
(Third Embodiment) As in the first embodiment, the main component ratio is Tb 2.0 YHo 0.1 Bi 0.9 F
e in 4 .9 Al 0.1 O 12, and a thickness of about 700μm growing a garnet thick film containing PtO 2 to about 0.5 wt%.

【0056】次に、この試料を、約50%の酸素濃度雰
囲気中で、950℃,1000℃,1050℃,110
0℃,1130℃,1150℃の各温度で10時間保持
し、熱処理した。
Next, this sample was placed in an atmosphere of about 50% oxygen concentration at 950 ° C., 1000 ° C., 1050 ° C., 110 ° C.
It was kept at each of 0 ° C., 1130 ° C., and 1150 ° C. for 10 hours and heat-treated.

【0057】次に、これらの試料の両面について研磨
し、波長1.55μmにおけるファラデー回転が約45
degとなる厚さに調整した後、測定した。
Next, both surfaces of these samples were polished, and the Faraday rotation at a wavelength of 1.55 μm was about 45 °.
It was measured after adjusting to a thickness of deg.

【0058】その結果、全ての試料について、Hsは約
800Oe、θFは約900deg/cm、θF/Tは約
0.05deg/℃であった。
[0058] Consequently, for all samples, H s is about 800 Oe, theta F is about 900deg / cm, θ F / T was about 0.05 deg / ° C..

【0059】又、I.L.と熱処理温度との結果を図2に
示す。図2から、熱処理温度が950〜1130℃の範
囲で、熱処理によるI.L.の低減効果が認められる。
FIG. 2 shows the results of IL and heat treatment temperature. From FIG. 2, it can be seen that when the heat treatment temperature is in the range of 950 to 1130 ° C., the effect of reducing the IL by the heat treatment is recognized.

【0060】従って、950〜1130℃の温度範囲で
の熱処理が有用といえる。
Therefore, it can be said that heat treatment in a temperature range of 950 to 1130 ° C. is useful.

【0061】(第4の実施の形態)第3の実施の形態と
同様にして、主成分比が、Tb1.3Ho0.3Bi1.4Fe
4.6Al0.412で、PtO2を約3.0wt%含有するガ
ーネット厚膜を厚さ約600μmに育成した。
(Fourth Embodiment) In the same manner as in the third embodiment, the main component ratio is Tb 1.3 Ho 0.3 Bi 1.4 Fe
A garnet thick film containing about 3.0 wt% of PtO 2 was grown to a thickness of about 600 μm with 4.6 Al 0.4 O 12 .

【0062】次に、この試料を、1050℃の温度で、
雰囲気の酸素濃度を、0,10,20,40,60,8
0,100%とし、20時間保持して熱処理した後、試
料を作製し、測定した。
Next, this sample was heated at a temperature of 1050 ° C.
The oxygen concentration of the atmosphere is 0, 10, 20, 40, 60, 8
After setting the temperature to 0,100% and holding and heat-treating for 20 hours, a sample was prepared and measured.

【0063】その結果、全ての試料について、Hsは約
900Oe、θFは約1300deg/cm、θF/Tは約
0.06deg/℃であった。
[0063] Consequently, for all samples, H s is about 900 Oe, theta F is about 1300deg / cm, θ F / T was about 0.06deg / ℃.

【0064】I.L.と熱処理温度の関係を図3に示す。
図3から、熱処理雰囲気の酸素濃度が10〜100%の
範囲で、熱処理によるI.L.の低減効果が認められる。
FIG. 3 shows the relationship between IL and the heat treatment temperature.
FIG. 3 shows that the heat treatment has an effect of reducing the IL when the oxygen concentration in the heat treatment atmosphere is in the range of 10 to 100%.

【0065】従って、10〜100%の熱処理雰囲気の
酸素濃度が有用といえる。
Therefore, it can be said that a 10-100% oxygen concentration in the heat treatment atmosphere is useful.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、TbBi系ガーネットが本質的に持っている波長約
1.6μm以上での吸収を忌避するものであり、GdB
i系ガーネットのθFの温度変化率の改善したビスマス
置換型ガーネット厚膜材料及びその製造方法を提供する
ことができる。
As described above, according to the present invention, the absorption at a wavelength of about 1.6 μm or more inherently possessed by TbBi-based garnets is avoided.
i system improved bismuth-substituted garnet thick film materials and manufacturing method thereof rate of temperature change theta F garnet can be provided.

【0067】又、本発明によれば、波長の中でも、特
に、約1.5μmを越える波長帯域で使用されるファラ
デー回転素子を提供することができる。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a Faraday rotator used in a wavelength band exceeding about 1.5 μm among wavelengths.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第2の実施の形態のTbHoBi系ガ
ーネット厚膜におけるPtO2の含有量と挿入損失(I.
L.)との関係を示す図。
FIG. 1 shows the content and insertion loss of PtO 2 in a TbHoBi-based garnet thick film according to a second embodiment of the present invention.
L.).

【図2】本発明の第3の実施の形態のTbHoBi系ガ
ーネット厚膜の熱処理温度と挿入損失(I.L.)との関
係を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a heat treatment temperature and an insertion loss (IL) of a TbHoBi-based garnet thick film according to a third embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第4の実施の形態のTbHoBi系ガ
ーネット厚膜の熱処理雰囲気の酸素濃度と挿入損失
(I.L.)との関係を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between oxygen concentration in a heat treatment atmosphere of a TbHoBi-based garnet thick film and insertion loss (IL) according to a fourth embodiment of the present invention.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガーネット基板上に、液相成長法により
育成されたTb,Ho,Bi,Fe,Alを主成分とす
るガーネット厚膜であって、該ガーネット厚膜の組成
が、一般式、Tb3-x-yHoxBiyFe5-zAlz
12(但し、0<x≦0.45,0.90≦y≦1.50,
0.05≦z≦0.45)で表され、かつ、該ガーネット
厚膜中に酸化白金(PtO2)を0〜3.5wt%(但
し、0を含まず)含有することを特徴とするビスマス置
換型ガーネット厚膜材料。
1. A garnet thick film mainly composed of Tb, Ho, Bi, Fe, and Al grown on a garnet substrate by a liquid phase growth method, wherein the garnet thick film has a general formula: Tb 3-xy Ho x Bi y Fe 5-z Al z O
12 (However, 0 <x ≦ 0.45, 0.90 ≦ y ≦ 1.50,
0.05 ≦ z ≦ 0.45), and the garnet thick film contains 0 to 3.5% by weight (but not including 0) of platinum oxide (PtO 2 ). Bismuth substitution type garnet thick film material.
【請求項2】 請求項1記載のガーネット厚膜から実質
的になることを特徴とするファラデー回転素子。
2. A Faraday rotator substantially consisting of the garnet thick film according to claim 1.
【請求項3】 前記ガーネット厚膜を、ネオジウム・ガ
リウム・ガーネット(NGG)基板上に育成することを
特徴とする請求項1記載のビスマス置換型ガーネット厚
膜材料の製造方法。
3. The method for producing a bismuth-substituted garnet thick film material according to claim 1, wherein the garnet thick film is grown on a neodymium gallium garnet (NGG) substrate.
【請求項4】 前記ガーネット厚膜を、950〜113
0℃の範囲で保持する熱処理を施すことを特徴とする請
求項1または3記載のビスマス置換型ガーネット厚膜材
料の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the garnet thick film is 950-113.
4. The method for producing a bismuth-substituted garnet thick film material according to claim 1, wherein a heat treatment is performed at a temperature of 0 ° C.
【請求項5】 前記熱処理における雰囲気の酸素含有量
が10〜100%の範囲であることを特徴とする請求項
4記載のビスマス置換型ガーネット厚膜材料の製造方
法。
5. The method according to claim 4, wherein the oxygen content of the atmosphere in the heat treatment is in the range of 10 to 100%.
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