JPS6120926A - 磁気光学素子材料 - Google Patents
磁気光学素子材料Info
- Publication number
- JPS6120926A JPS6120926A JP14182884A JP14182884A JPS6120926A JP S6120926 A JPS6120926 A JP S6120926A JP 14182884 A JP14182884 A JP 14182884A JP 14182884 A JP14182884 A JP 14182884A JP S6120926 A JPS6120926 A JP S6120926A
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- JP
- Japan
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- film
- garnet
- substrate
- optical
- thick
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は、ファラデー回転効果を利用じた光アイソレー
タ、サーキュレータまたはスイッチなどに用いられる磁
気光学素子用磁性ガーネット材料に関する。
タ、サーキュレータまたはスイッチなどに用いられる磁
気光学素子用磁性ガーネット材料に関する。
（従来技術とその問題点）
近時、光フアイバ通信技術の進歩は目ざましい。
低損失ファイバと長時間連続発振可能な半導体し＝ザの
開発により、光フアイバ通信技術は通信量の増加に対応
し安価でしかも高品質の通信手段を提供する手段として
期待されている。しかしながら、光伝送路の途中に設け
られるスイッチ等の部品から反射される戻シ光が光源で
ある半導体レーザに入るとレーザ発振の安定性を損うと
いう大きな問題がある。
開発により、光フアイバ通信技術は通信量の増加に対応
し安価でしかも高品質の通信手段を提供する手段として
期待されている。しかしながら、光伝送路の途中に設け
られるスイッチ等の部品から反射される戻シ光が光源で
ある半導体レーザに入るとレーザ発振の安定性を損うと
いう大きな問題がある。
この問題の解決のために、光アイソレータをレーザ光源
の後段に設けることが提案されている。
の後段に設けることが提案されている。
１．３〜１．８μｍの長波長帯用光アイソレータとして
は、電子通信学会技術研究報告０ＱＥ７８−１３３に報
告されているように、強磁性体であるイツトリウム・鉄
・ガーネット（Ｙｓ ｐｅ ＊ ０１ ＊・Ｙ、ＩＱ）
の７アラデー効果を用いたものが提案されている。
は、電子通信学会技術研究報告０ＱＥ７８−１３３に報
告されているように、強磁性体であるイツトリウム・鉄
・ガーネット（Ｙｓ ｐｅ ＊ ０１ ＊・Ｙ、ＩＱ）
の７アラデー効果を用いたものが提案されている。
この報告で用いられているＹＩＧは７ラツクス法で育成
されたバルク単結晶である。
されたバルク単結晶である。
一方、ＹＩＧを光が通過する際に入射偏向面の回転が生
ずるため罠は、ＹＩＧは光の入射方向と平行に磁気的に
飽和していなければならない。円筒形に加工したＹＩＧ
バルク単結晶を用いる場合には、飽和のための外部磁場
は極めて大きくなシ２００００ｅにも達する。この問題
点を解決する九めＫ、電子通信学会技術研究報告０ＱＥ
８０−５３に示されるととぐ、ＹＩＧバルク単結晶や第
７回日本応用磁気学会学術講演概要集１６３〜１６４頁
（講演番号８ｐＣ−１，−２）１９８３年に示されるご
とくビスマスを置換させたガドリニウム、鉄ガーネット
、バルク単結晶を薄板状に研磨したものを用いることが
提案されている。しかしながら、バルク単結晶を用いる
かぎシ高゛品質々ＹＩＧ＋Ｂｉ置換ガドリニウム鉄ガー
ネットのバルク単結晶を入手することは極めて難しく、
この大め光アイソレータの原材料コストは高くなり、光
アイソレータの普及を阻げている。この解決のために、
特願昭５５−１２６２３９ Ｋ開示される如く、 非磁
性ガーネット基板上にエピタキシャル成長させたガーネ
ット厚膜の採用が提案されている。これにより、原材料
コストを安価にしかクバルク結晶より高品質なガーネッ
ト材料を得ることが可能である。
ずるため罠は、ＹＩＧは光の入射方向と平行に磁気的に
飽和していなければならない。円筒形に加工したＹＩＧ
バルク単結晶を用いる場合には、飽和のための外部磁場
は極めて大きくなシ２００００ｅにも達する。この問題
点を解決する九めＫ、電子通信学会技術研究報告０ＱＥ
８０−５３に示されるととぐ、ＹＩＧバルク単結晶や第
７回日本応用磁気学会学術講演概要集１６３〜１６４頁
（講演番号８ｐＣ−１，−２）１９８３年に示されるご
とくビスマスを置換させたガドリニウム、鉄ガーネット
、バルク単結晶を薄板状に研磨したものを用いることが
提案されている。しかしながら、バルク単結晶を用いる
かぎシ高゛品質々ＹＩＧ＋Ｂｉ置換ガドリニウム鉄ガー
ネットのバルク単結晶を入手することは極めて難しく、
この大め光アイソレータの原材料コストは高くなり、光
アイソレータの普及を阻げている。この解決のために、
特願昭５５−１２６２３９ Ｋ開示される如く、 非磁
性ガーネット基板上にエピタキシャル成長させたガーネ
ット厚膜の採用が提案されている。これにより、原材料
コストを安価にしかクバルク結晶より高品質なガーネッ
ト材料を得ることが可能である。
エピタキシャル成長させたガーネット膜をこのような磁
気光学素子として用いる場合、ファラデー回転係数が大
きい材料を用いれば光路長を小さくすることができ、素
子をより小型化することが可能である。Ｂｉを置換させ
たガーネットはζ７アラデ一回転係数の大きい材料であ
り、特に希土類イオンとしてＧｄ を用いる場合には
ジャーナル・オプ・アプライドフィジクス（Ｊｏｕｒｎ
ａ／ ｏｆＡｐｐＡ’ｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ）第４
４巻、４７８９ページ（１９７３年）およびジャパニー
ズ・ジャーナル・オプ・アプライドフィジクス（Ｊａｐ
ａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒ−ｎａｌ ｏｆ ＡｐｐＡ！ｉｅ
ｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）第１３巻、１６６３ページ（１９
７４年）に開示されているように、大量［Ｂｉを同浴さ
せることができ、しかも優れた性能指数（ファラデー回
転係数と吸収係数との比）を示す。さらに、膜厚の大き
いガーネット膜が得られればさらにファラデ回転角の大
きい優れた磁気光学素子材料となる。
気光学素子として用いる場合、ファラデー回転係数が大
きい材料を用いれば光路長を小さくすることができ、素
子をより小型化することが可能である。Ｂｉを置換させ
たガーネットはζ７アラデ一回転係数の大きい材料であ
り、特に希土類イオンとしてＧｄ を用いる場合には
ジャーナル・オプ・アプライドフィジクス（Ｊｏｕｒｎ
ａ／ ｏｆＡｐｐＡ’ｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ）第４
４巻、４７８９ページ（１９７３年）およびジャパニー
ズ・ジャーナル・オプ・アプライドフィジクス（Ｊａｐ
ａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒ−ｎａｌ ｏｆ ＡｐｐＡ！ｉｅ
ｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）第１３巻、１６６３ページ（１９
７４年）に開示されているように、大量［Ｂｉを同浴さ
せることができ、しかも優れた性能指数（ファラデー回
転係数と吸収係数との比）を示す。さらに、膜厚の大き
いガーネット膜が得られればさらにファラデ回転角の大
きい優れた磁気光学素子材料となる。
このＢｉ置換ガーネット厚膜を用いた光アイ゛ンレータ
を光通信等で用いるとき１行きと帰りでファラデー回転
を４５°ずつ行なってうまく反射もど夛光をカットする
必要がある。０．８μｍ帯では上記膜厚が少なくとも４
０μｍは必要であり、１．３μｍ帯では少なくとも２０
０μｍ必要である。 しかし従来は光アイソレータはこ
のような波長帯で用いられておらず膜厚が薄いものしか
なかつ文。
を光通信等で用いるとき１行きと帰りでファラデー回転
を４５°ずつ行なってうまく反射もど夛光をカットする
必要がある。０．８μｍ帯では上記膜厚が少なくとも４
０μｍは必要であり、１．３μｍ帯では少なくとも２０
０μｍ必要である。 しかし従来は光アイソレータはこ
のような波長帯で用いられておらず膜厚が薄いものしか
なかつ文。
しかしながら１３ｉを含む液相エピタキシャルガーネッ
ト膜を育成する場合、′以下のような二つの問題点があ
る。すなわち、（＋）Ｂｉｉｌｉイオン半径が大きいた
めＢｉの置換景に応じて格子定数が著しく変化すること
％仁のため基板と膜との格子定数差によ夕膜に欠陥が入
りやすい。（ｉｆ）ジャーナル拳オブ・クリ、Ｘ タＡ
／グロウｘ （Ｊ 、Ｃｒ、ｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ
）第５６巻１３２〜１３６頁（１９８２年）に示される
如くＢｉ置換ガーネット膜を育成するための７ラツクス
であｍｐｂが膜に入り光吸収４を増大させる、ことであ
る。
ト膜を育成する場合、′以下のような二つの問題点があ
る。すなわち、（＋）Ｂｉｉｌｉイオン半径が大きいた
めＢｉの置換景に応じて格子定数が著しく変化すること
％仁のため基板と膜との格子定数差によ夕膜に欠陥が入
りやすい。（ｉｆ）ジャーナル拳オブ・クリ、Ｘ タＡ
／グロウｘ （Ｊ 、Ｃｒ、ｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ
）第５６巻１３２〜１３６頁（１９８２年）に示される
如くＢｉ置換ガーネット膜を育成するための７ラツクス
であｍｐｂが膜に入り光吸収４を増大させる、ことであ
る。
（発明の目的）
本発明の目的は、基板と膜との格子定数の整合がよくこ
のため鏡面状態を示し、しかも光吸収が小さく膜厚が大
きいため優れた性能指数を示す磁気光学ガーネット材料
番提供することである。
のため鏡面状態を示し、しかも光吸収が小さく膜厚が大
きいため優れた性能指数を示す磁気光学ガーネット材料
番提供することである。
（発明のもととなった実験事実）
本発明者らは、ＰｂＯ−Ｂ１ ｘｉｓ−ＢｘＯｊ系の融
液よｒ） Ｇｄ５−ｘＢｉｘ、Ｆｅｉ −ｙ−ｚＡＪｙ
Ｇａｚｏｔｔ （但しＸ＝０．９〜１．３． Ｙ＝０〜
０．８． Ｚ＝０．２５〜０．３０）をＮｄ ｓＧａ
ｓｏ ｔｔ 単結晶［Ｕ）基板上に育成したところ１
Ｍ厚が５０〜３００μｍの厚膜を育成しても表面は鏡面
であり、かつ１１００ｄｅ／ｄＢ以上の性能指数が得ら
れることを見出し本発明をなすに至った。
液よｒ） Ｇｄ５−ｘＢｉｘ、Ｆｅｉ −ｙ−ｚＡＪｙ
Ｇａｚｏｔｔ （但しＸ＝０．９〜１．３． Ｙ＝０〜
０．８． Ｚ＝０．２５〜０．３０）をＮｄ ｓＧａ
ｓｏ ｔｔ 単結晶［Ｕ）基板上に育成したところ１
Ｍ厚が５０〜３００μｍの厚膜を育成しても表面は鏡面
であり、かつ１１００ｄｅ／ｄＢ以上の性能指数が得ら
れることを見出し本発明をなすに至った。
（実施例１）
ＰｂＯ−Ｂｉ 意Ｑｓ−Ｂａｇ’ｓ系融剤よｊ） （ｉ
ｌｌ） Ｎｄ５Ｇａ・０１！ 基板上に液相エピタキ
シャル法により育成した厚す２１ＱＮＬｆ）Ｇｄ１．ｅ
Ｂｉ ｔｘＦｅａａｓＡＪＯｊ’Ｇａ０Ｊ’Ｏｔ＊
ガーネット厚膜は格子定数が１２５１８Ａであり、１２
．５０９Ａの格子定数を有する基板との格子定数不整合
による欠陥は現われず鏡面を呈した。この材料のファラ
デー回転係数お°よび光吸収係数はそれぞれ−１８５０
ｄｅｇ ／ｃＩＩＬおよび１．６ｃＩＩｖ”で、性能指
数（７アラデ一回転係数と吸収損との比）は２６７ ｄ
ｅｇ／ｄＢで今す、磁気光学材料として優れた特性を示
した。
ｌｌ） Ｎｄ５Ｇａ・０１！ 基板上に液相エピタキ
シャル法により育成した厚す２１ＱＮＬｆ）Ｇｄ１．ｅ
Ｂｉ ｔｘＦｅａａｓＡＪＯｊ’Ｇａ０Ｊ’Ｏｔ＊
ガーネット厚膜は格子定数が１２５１８Ａであり、１２
．５０９Ａの格子定数を有する基板との格子定数不整合
による欠陥は現われず鏡面を呈した。この材料のファラ
デー回転係数お°よび光吸収係数はそれぞれ−１８５０
ｄｅｇ ／ｃＩＩＬおよび１．６ｃＩＩｖ”で、性能指
数（７アラデ一回転係数と吸収損との比）は２６７ ｄ
ｅｇ／ｄＢで今す、磁気光学材料として優れた特性を示
した。
（実施例２）
ＰｂＯ−Ｂ ｉ ２０ｓ −Ｂ２Ｏ５系融剤より（１１
１）Ｎｄｓ（ＪａｓＯｓｘ基板上に液相エピタキシャル
法によす育成シタ厚さ３ＱＱμｍのＧｄ Ｌｓ Ｂ ｉ
ｏ、ｅ Ｆｅ ４４４ Ａｊ’ ｏａｓ Ｇａｏ、ｚ
ｓＯｔｘガーネット厚膜は格子定数力１２．５０８Ａで
あり、基板との格子定数不整合による欠陥は現われず鏡
面を呈した。この材料のファラデー回転係数および光吸
収係数はそれぞれ−１８７２ｄｅｇ／ｃｍ及び１．３ｃ
ｍ−性能指数は３３２ｄｅｇ／ｄＢであり磁気光学材料
として優れた特性を示した。
１）Ｎｄｓ（ＪａｓＯｓｘ基板上に液相エピタキシャル
法によす育成シタ厚さ３ＱＱμｍのＧｄ Ｌｓ Ｂ ｉ
ｏ、ｅ Ｆｅ ４４４ Ａｊ’ ｏａｓ Ｇａｏ、ｚ
ｓＯｔｘガーネット厚膜は格子定数力１２．５０８Ａで
あり、基板との格子定数不整合による欠陥は現われず鏡
面を呈した。この材料のファラデー回転係数および光吸
収係数はそれぞれ−１８７２ｄｅｇ／ｃｍ及び１．３ｃ
ｍ−性能指数は３３２ｄｅｇ／ｄＢであり磁気光学材料
として優れた特性を示した。
（実施例３）
ＰｄＯ−Ｂｉ 鵞０ｓ−Ｂｔｕｓ系融剤より（１１１）
ＮｄｓＧａｍｅｓｔ基板上に液相エピタキシャル法によ
り育、成した厚さ４０ｆｉｍのＱｄ １．７ Ｂｉ １
．ｓ Ｆｅ ａ、ｔｓ Ｇａ ｏ、ｔｓ Ｏｔｔガーネ
ット厚膜は格子定数１２．５３５ Ａ”艶り、基板との
格子定数不整合による欠陥は現われず鏡面を呈した。こ
の材料のファラデー回転係数および光吸収係数はそれぞ
れ−２５５０ｄｅｇ／ｃｍおよび３．５ｃｒＩＬ−”性
能指数は１６７ ｄｅｇ／ｄ１３であ夕、磁気光学材料
として優れた特性を示した。なお、Ｂｉをガーネット分
子式あ７？１．、！７１．３を越えて置換させると格子
定数が大きくなりすぎ、格子定数不整合によタガ−ネッ
ト厚膜表面上にファセットが生じ結晶性を劣化させた。
ＮｄｓＧａｍｅｓｔ基板上に液相エピタキシャル法によ
り育、成した厚さ４０ｆｉｍのＱｄ １．７ Ｂｉ １
．ｓ Ｆｅ ａ、ｔｓ Ｇａ ｏ、ｔｓ Ｏｔｔガーネ
ット厚膜は格子定数１２．５３５ Ａ”艶り、基板との
格子定数不整合による欠陥は現われず鏡面を呈した。こ
の材料のファラデー回転係数および光吸収係数はそれぞ
れ−２５５０ｄｅｇ／ｃｍおよび３．５ｃｒＩＬ−”性
能指数は１６７ ｄｅｇ／ｄ１３であ夕、磁気光学材料
として優れた特性を示した。なお、Ｂｉをガーネット分
子式あ７？１．、！７１．３を越えて置換させると格子
定数が大きくなりすぎ、格子定数不整合によタガ−ネッ
ト厚膜表面上にファセットが生じ結晶性を劣化させた。
まｆｃ、ｇ’ｂよびＱａを置換させる限界は両者を合せ
て分子式あたり０．３８であった。これを越えると、た
とえＢｉを増加させてもファラデー回転係数が小さくな
り、むしろＢｉの増加に伴うｐｂの増加による光吸収が
問題となった。
て分子式あたり０．３８であった。これを越えると、た
とえＢｉを増加させてもファラデー回転係数が小さくな
り、むしろＢｉの増加に伴うｐｂの増加による光吸収が
問題となった。
またＱａやＡｄの量が少なすぎると格子定数のマツチン
グがとれなくなるので少なくともＧａを分子式あたり０
．２５以上含ませる。
グがとれなくなるので少なくともＧａを分子式あたり０
．２５以上含ませる。
（発明の効果）
以上、本発明を用いることにより、膜厚が４０μ旬以上
で表面が鏡面を呈し、性能指数が１００ｄ ｅ ｇ／ｄ
８以上の性能指数が得られるＢｉ置換ガドリニウムガ
ーネット厚膜となり、光アイソ１／−タ、サーキュレー
タ、スイッチなどの磁気光学素子として用いることが可
能である。
で表面が鏡面を呈し、性能指数が１００ｄ ｅ ｇ／ｄ
８以上の性能指数が得られるＢｉ置換ガドリニウムガ
ーネット厚膜となり、光アイソ１／−タ、サーキュレー
タ、スイッチなどの磁気光学素子として用いることが可
能である。
Claims (1)
- 非磁性ガーネット｛１１１｝単結晶基板上にガーネット
液相エピタキシャル厚膜が形成された磁気光学素子材料
において、膜厚が４０μｍ以上であり、その組成式がＧ
ｄ＿３＿−＿ｘＢｉ＿ｘＦｅ＿５＿−＿ｙＡｌ＿ｙＧａ
＿ｚＯ＿１＿２（但し、ｘ＝０．９〜１．３、ｙ＝０〜
０．０８、ｚ＝０．２５〜０．３０）であることを特徴
とする磁気光学素子材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59141828A JPH0642026B2 (ja) | 1984-07-09 | 1984-07-09 | 磁気光学素子材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59141828A JPH0642026B2 (ja) | 1984-07-09 | 1984-07-09 | 磁気光学素子材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6120926A true JPS6120926A (ja) | 1986-01-29 |
| JPH0642026B2 JPH0642026B2 (ja) | 1994-06-01 |
Family
ID=15301068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59141828A Expired - Lifetime JPH0642026B2 (ja) | 1984-07-09 | 1984-07-09 | 磁気光学素子材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0642026B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0252509A2 (en) * | 1986-07-09 | 1988-01-13 | Nec Corporation | An Optical isolator device having two cascaded isolator elements with different light beam rotation angels |
| EP0647869A1 (en) * | 1993-10-07 | 1995-04-12 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Non-reciprocal optical device |
| EP0684325A1 (en) | 1994-05-23 | 1995-11-29 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Low saturated magnetic field bismuth-substituted rare earth iron garnet single crystal and its use |
| US6527973B2 (en) * | 2000-02-22 | 2003-03-04 | Tdk Corporation | Magnetic garnet material and magnetooptical device using the same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5854315A (ja) * | 1981-09-28 | 1983-03-31 | Nec Corp | 光アイソレ−タ |
-
1984
- 1984-07-09 JP JP59141828A patent/JPH0642026B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5854315A (ja) * | 1981-09-28 | 1983-03-31 | Nec Corp | 光アイソレ−タ |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0252509A2 (en) * | 1986-07-09 | 1988-01-13 | Nec Corporation | An Optical isolator device having two cascaded isolator elements with different light beam rotation angels |
| EP0647869A1 (en) * | 1993-10-07 | 1995-04-12 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Non-reciprocal optical device |
| EP0684325A1 (en) | 1994-05-23 | 1995-11-29 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Low saturated magnetic field bismuth-substituted rare earth iron garnet single crystal and its use |
| US5512193A (en) * | 1994-05-23 | 1996-04-30 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Low saturated magnetic field bismuth-substituted rare earth iron garnet single crystal and its use |
| US6527973B2 (en) * | 2000-02-22 | 2003-03-04 | Tdk Corporation | Magnetic garnet material and magnetooptical device using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0642026B2 (ja) | 1994-06-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |