JPS60103603A - 磁気光学素子用ガ−ネツト膜 - Google Patents
磁気光学素子用ガ−ネツト膜Info
- Publication number
- JPS60103603A JPS60103603A JP21134383A JP21134383A JPS60103603A JP S60103603 A JPS60103603 A JP S60103603A JP 21134383 A JP21134383 A JP 21134383A JP 21134383 A JP21134383 A JP 21134383A JP S60103603 A JPS60103603 A JP S60103603A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- mode
- double refraction
- optically
- garnet film
- Prior art date
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- Granted
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、光通信などの光応用システムある用いて構
成されているが、将来の長波光を用いた光通信システム
においては、小屋、大容量、低コスト、他の光学素子と
の集積化等を考慮すると、特に、導波路量の磁気光学素
子が有力となる。
成されているが、将来の長波光を用いた光通信システム
においては、小屋、大容量、低コスト、他の光学素子と
の集積化等を考慮すると、特に、導波路量の磁気光学素
子が有力となる。
導波路中を伝搬する元は、その振動電界成分の方向が基
板と膜との界面に平行な、いわゆるＴＥモードと、その
振動磁界成分の方向が界面に平行な、いわゆる７Ｍモー
ドとに区別される。このＴＥモードと７Ｍモードの波の
強度を磁気光学効果により変化させることにより、光変
調器、光スイッチ、光フイソンータ２元す−キュンータ
などの機能を実現することができる。
板と膜との界面に平行な、いわゆるＴＥモードと、その
振動磁界成分の方向が界面に平行な、いわゆる７Ｍモー
ドとに区別される。このＴＥモードと７Ｍモードの波の
強度を磁気光学効果により変化させることにより、光変
調器、光スイッチ、光フイソンータ２元す−キュンータ
などの機能を実現することができる。
さて、このＴＥモードと７Ｍモードとの間のモード変換
を示す変換効率の最大値Ｒ１，、、ｘは下記筒（１）式
で表わされる。
を示す変換効率の最大値Ｒ１，、、ｘは下記筒（１）式
で表わされる。
Ｒ□８−θ”／（θｆｆｉ＋（Δβ／２）”）・・・・
・・・・・・・・（１）（ただし、上記第（１）式中の
θは単位長さ当たりのファラデー回転能、Δβ、は単位
長さ当たりのＴＥモードと７Ｍモードの伝搬位相定数の
差で、以下単にΔβと呼ぶ、である。） また、ガーネット結晶は立方晶系の結晶構造を持ってい
るが、立方晶系の物質は光学的には等方向であることが
知られている。一方、光学的に等方向な膜で作られた光
導波路においては、Δβの値は決して零にはならないこ
Ｅか知られている。
・・・・・・・・（１）（ただし、上記第（１）式中の
θは単位長さ当たりのファラデー回転能、Δβ、は単位
長さ当たりのＴＥモードと７Ｍモードの伝搬位相定数の
差で、以下単にΔβと呼ぶ、である。） また、ガーネット結晶は立方晶系の結晶構造を持ってい
るが、立方晶系の物質は光学的には等方向であることが
知られている。一方、光学的に等方向な膜で作られた光
導波路においては、Δβの値は決して零にはならないこ
Ｅか知られている。
七のため、ＴＥモードとＴＭモードの間の変換効率は１
００チにならず、素子の性能が低く抑えられてきた。高
い性能を持つ磁気光学素子を実現するためには、上記第
（］）式に示したモード変換効率の最大値ＲＩＩ１．８
を１とすることが必要である。
００チにならず、素子の性能が低く抑えられてきた。高
い性能を持つ磁気光学素子を実現するためには、上記第
（］）式に示したモード変換効率の最大値ＲＩＩ１．８
を１とすることが必要である。
従来、モード変換効率を上昇させるために下記の２つの
異なる方法が利用されてきた。
異なる方法が利用されてきた。
第１の方法は、光の伝搬方向に沿って磁化を周期的に反
転させるものである。その周期を、２π／Δβに等しく
取り、かつ１周期的反転を完全にａｉｎ関数的に行った
場合には、１００％のモード変換効率が理論的に期待さ
れる。ところか、実際には完全なｓｉｎ関数的な磁化の
反転を実現することは難しく、この第１の方法による１
００チのモード変換効率は実現されていない。さらに、
モード変換に必要な光伝搬長が必然的に長くなり、素子
が小屋にならないとともに、光の伝搬損失が増大するこ
と、および精度の高い微細加工を必要とすること等の欠
点が存在する。
転させるものである。その周期を、２π／Δβに等しく
取り、かつ１周期的反転を完全にａｉｎ関数的に行った
場合には、１００％のモード変換効率が理論的に期待さ
れる。ところか、実際には完全なｓｉｎ関数的な磁化の
反転を実現することは難しく、この第１の方法による１
００チのモード変換効率は実現されていない。さらに、
モード変換に必要な光伝搬長が必然的に長くなり、素子
が小屋にならないとともに、光の伝搬損失が増大するこ
と、および精度の高い微細加工を必要とすること等の欠
点が存在する。
第２の方法は、膜と基板との界面に平行な方向の屈折率
ｎ／よりも界面に垂直な方向の屈折率ｎ工の方が大きな
光学複屈折を持つ膜でできた導波路中においては、上記
Δβを零にすることが可能であることに注目したもので
ある。光学的に等方的なガーネット膜に上記のような光
学複屈折を付けるためには、光弾性効果を利用しており
、膜の格子定数を基板の格子定数より大きくすることに
より、その格子定数の差による歪を膜にかげる必要があ
る。第２の方法を用いて、１００％近くのモード変換が
実現されている。ところが、この方法では膜には常に歪
がかかつている状態のため、素子の安定性に問題がある
。さらに、この方法で発生できる光学複屈折の大きさが
限られている等の欠点があった。
ｎ／よりも界面に垂直な方向の屈折率ｎ工の方が大きな
光学複屈折を持つ膜でできた導波路中においては、上記
Δβを零にすることが可能であることに注目したもので
ある。光学的に等方的なガーネット膜に上記のような光
学複屈折を付けるためには、光弾性効果を利用しており
、膜の格子定数を基板の格子定数より大きくすることに
より、その格子定数の差による歪を膜にかげる必要があ
る。第２の方法を用いて、１００％近くのモード変換が
実現されている。ところが、この方法では膜には常に歪
がかかつている状態のため、素子の安定性に問題がある
。さらに、この方法で発生できる光学複屈折の大きさが
限られている等の欠点があった。
この発明は、こうした従来の欠点を解消したもので、ビ
スマスイオンを含ませることにより本来光学的に等方的
であるガーネット膜に戒長峰導光学複屈折な発生させ、
Δβを零にすることによりモード変換効率を向上させよ
５とするものである。
スマスイオンを含ませることにより本来光学的に等方的
であるガーネット膜に戒長峰導光学複屈折な発生させ、
Δβを零にすることによりモード変換効率を向上させよ
５とするものである。
本発明者等は、上記目的に沿い種々のガーネット膜の光
学的性質を詳細に研究していたところ、ビスマスイオン
を含むガーネット膜においては、基板と膜との格子定数
差に起因する歪により誘起された光学複屈折の他に、大
きな光学複屈折が発生し、かつ、その複屈折の大きさは
、ｎよ） ｎ７になるようなものであることを見出し、
この知見に基づきこの発明ｔなしたものである。
学的性質を詳細に研究していたところ、ビスマスイオン
を含むガーネット膜においては、基板と膜との格子定数
差に起因する歪により誘起された光学複屈折の他に、大
きな光学複屈折が発生し、かつ、その複屈折の大きさは
、ｎよ） ｎ７になるようなものであることを見出し、
この知見に基づきこの発明ｔなしたものである。
第１図はこの発明の一実施例を示し、液相エピタキシャ
ル（以下ＬＰＥと称す）成長法により育成した（ＧｄＬ
ｕＢｉ）３ （ＦｅＧａ）ｌ１０１１ 膜に存在する波
長１．１５／ｊｍにおける光学複屈折Δｎ Ｙ（ＧｄＬ
ｕＢｉ）。
ル（以下ＬＰＥと称す）成長法により育成した（ＧｄＬ
ｕＢｉ）３ （ＦｅＧａ）ｌ１０１１ 膜に存在する波
長１．１５／ｊｍにおける光学複屈折Δｎ Ｙ（ＧｄＬ
ｕＢｉ）。
（ＦｅＧａ）ｓｏｓ＊膜トＧｄ５ＧａｌＯＩＨａ板との
格子定数差（以下格子不整合と称す）Δ１ａの関数とし
て示し 。
格子定数差（以下格子不整合と称す）Δ１ａの関数とし
て示し 。
Ｒ（Ｌ） ＝Ｒｆｆｌａｘ、ｓ ｉ ｎ” （＋ （Ｊ
／／Ｌ ） ” 、Ｌ Ｆ・（２１この図で、破線工
は格子不整合Δａ、Ｊ−による歪によりもたらされた光
学複屈折（以下歪光学複屈折という）であり、従来より
良く知られているものである。実線■はこの発明による
ビスマスイオ条件：格子定数差Δａ”＝５．２Ｘ１０−
畠温度 １１３０℃ 時間 ５ ｈｏｕｒ その結果、格子不整合Δａ１の値は変化を起こさず、光
学複屈折Δｎの値が大幅に減少し、その値は第１図の破
＊Ｉで示した線に近い−１，５Ｘ１０’になった。すな
わち、英？Ｍｆで示した成長誘導光スマスイオンを含む
ガーネット膜にｎよ〉ｎ〃の光学複屈折Δｎが存在する
ことも明確になった。
／／Ｌ ） ” 、Ｌ Ｆ・（２１この図で、破線工
は格子不整合Δａ、Ｊ−による歪によりもたらされた光
学複屈折（以下歪光学複屈折という）であり、従来より
良く知られているものである。実線■はこの発明による
ビスマスイオ条件：格子定数差Δａ”＝５．２Ｘ１０−
畠温度 １１３０℃ 時間 ５ ｈｏｕｒ その結果、格子不整合Δａ１の値は変化を起こさず、光
学複屈折Δｎの値が大幅に減少し、その値は第１図の破
＊Ｉで示した線に近い−１，５Ｘ１０’になった。すな
わち、英？Ｍｆで示した成長誘導光スマスイオンを含む
ガーネット膜にｎよ〉ｎ〃の光学複屈折Δｎが存在する
ことも明確になった。
特に、上述の他、ビスマスイオンを含む下記に示す種々
のガーネット膜、 （ＹＬｕＢ ｉ ）ＩＩ （ＦｅＧａ ）１０１！膜１
（ＹＮｄＢｉ）、 （ＦｅＧａ）、 Ｏ，、膜。
のガーネット膜、 （ＹＬｕＢ ｉ ）ＩＩ （ＦｅＧａ ）１０１！膜１
（ＹＮｄＢｉ）、 （ＦｅＧａ）、 Ｏ，、膜。
（ＹｂＰｒＢｉ ）ｓ （ＦｅＧａ）１１０ｆ！膜＋
（Ｂｉ Ｌｕ ）２ Ｆｅ５０Ｉｙｓ。
（Ｂｉ Ｌｕ ）２ Ｆｅ５０Ｉｙｓ。
（ＴｍＮｄＢ１ ）３ （Ｆ ｅＧａ ）６０１ｇ膜２
等にはｎ、：＞ｎ：の成長誘導光学複屈折が存在するこ
とも上記と同様存在しないか、または存在してもその値
が１０４オーダより小さな値であり、かつ、ｎよ〈ｎ、
であると判った。
等にはｎ、：＞ｎ：の成長誘導光学複屈折が存在するこ
とも上記と同様存在しないか、または存在してもその値
が１０４オーダより小さな値であり、かつ、ｎよ〈ｎ、
であると判った。
次に上記実施例に基づき、格子不整合Δａ”＝＝ Ｏ。
膜厚３．２μｍの（ＧｄＬｕＢｉ ）３ （ＦｅＧａ
）５０１ｇ膜をＬＰＥ成長法で育成したものを光導波路
として使用した場合について説明する。
）５０１ｇ膜をＬＰＥ成長法で育成したものを光導波路
として使用した場合について説明する。
０次モードにおいて、Δβ＝０となり、約１．４關の光
伝搬長にて１００チのモード変換効率が得られた。成長
誘導光学複屈折を用いなげれば、最大変換効率Ｒ□８は
高々４９チと計算されることを考えると、成長誘導光学
複折の作用効果の大きいことがわかる。
伝搬長にて１００チのモード変換効率が得られた。成長
誘導光学複屈折を用いなげれば、最大変換効率Ｒ□８は
高々４９チと計算されることを考えると、成長誘導光学
複折の作用効果の大きいことがわかる。
なお、この発明は従来より知られている歪光学複屈折と
組み合わせて用いることもできるのはいうまでもない。
組み合わせて用いることもできるのはいうまでもない。
以上詳細に説明したように、この発明は従来知られてい
なかったｎよ〉ｎ、／／である成長誘導光学複屈折特性
をビスマスイオンを含むガーネット膜に発生させ、これ
によりΔβ−０とし、１００％のモード変換効率ヲ実現
させるものであるので、高性能の各種磁気光学素子の実
現を可能にするものである。さらに、この発明によれば
無歪の膜を用いて１ｏｏｑ６のモード変換ができる。さ
らに成長誘導光学複屈折を熱処理条件によって容易に変
えることができるので、ガーネット膜の育成時に必らず
しもΔβ−０の条件を厳密に規定する必要がなく、従来
の歪光学複屈折のみを利用した位相整合法に比べ格段に
広範な膜形成条件を選択できる等の優れたオＵ点がある
。
なかったｎよ〉ｎ、／／である成長誘導光学複屈折特性
をビスマスイオンを含むガーネット膜に発生させ、これ
によりΔβ−０とし、１００％のモード変換効率ヲ実現
させるものであるので、高性能の各種磁気光学素子の実
現を可能にするものである。さらに、この発明によれば
無歪の膜を用いて１ｏｏｑ６のモード変換ができる。さ
らに成長誘導光学複屈折を熱処理条件によって容易に変
えることができるので、ガーネット膜の育成時に必らず
しもΔβ−０の条件を厳密に規定する必要がなく、従来
の歪光学複屈折のみを利用した位相整合法に比べ格段に
広範な膜形成条件を選択できる等の優れたオＵ点がある
。
第１図は光学複屈折Δｎｖ格子不整合ΔａＪＬの関数と
して示した図、第２図は成長誘導光学複屈折の１０８０
℃と１１３０℃の温度の熱処理による変化を示す図であ
る。 −（，０Ｌ）ＬＪＶ 身Ｗ８−４ｉｈ ＋ ”
して示した図、第２図は成長誘導光学複屈折の１０８０
℃と１１３０℃の温度の熱処理による変化を示す図であ
る。 −（，０Ｌ）ＬＪＶ 身Ｗ８−４ｉｈ ＋ ”
Claims (1)
- ビスマスイオンを含み液相成長時に誘起させた成長誘導
光学複屈折％性を保持することを％徴とする磁気光学素
子用ガーネット膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21134383A JPS60103603A (ja) | 1983-11-10 | 1983-11-10 | 磁気光学素子用ガ−ネツト膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21134383A JPS60103603A (ja) | 1983-11-10 | 1983-11-10 | 磁気光学素子用ガ−ネツト膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60103603A true JPS60103603A (ja) | 1985-06-07 |
| JPH0330965B2 JPH0330965B2 (ja) | 1991-05-01 |
Family
ID=16604390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21134383A Granted JPS60103603A (ja) | 1983-11-10 | 1983-11-10 | 磁気光学素子用ガ−ネツト膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60103603A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006130583A (ja) * | 2004-11-04 | 2006-05-25 | Ntt Infranet Co Ltd | 管切断器 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5622699A (en) * | 1979-07-18 | 1981-03-03 | Sperry Rand Corp | Magnetooptical bi1lu2fe5o12 crystal |
| JPS5694610A (en) * | 1979-12-27 | 1981-07-31 | Nec Corp | Liquid-phase epitaxial film of (110) garnet |
| JPS57160105A (en) * | 1981-03-27 | 1982-10-02 | Nec Corp | Garnet material for magnetism optical element |
-
1983
- 1983-11-10 JP JP21134383A patent/JPS60103603A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5622699A (en) * | 1979-07-18 | 1981-03-03 | Sperry Rand Corp | Magnetooptical bi1lu2fe5o12 crystal |
| JPS5694610A (en) * | 1979-12-27 | 1981-07-31 | Nec Corp | Liquid-phase epitaxial film of (110) garnet |
| JPS57160105A (en) * | 1981-03-27 | 1982-10-02 | Nec Corp | Garnet material for magnetism optical element |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006130583A (ja) * | 2004-11-04 | 2006-05-25 | Ntt Infranet Co Ltd | 管切断器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0330965B2 (ja) | 1991-05-01 |
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