JPS6278194A - 磁気光学ガ−ネツト単結晶膜とその育成方法 - Google Patents
磁気光学ガ−ネツト単結晶膜とその育成方法Info
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- JPS6278194A JPS6278194A JP9713085A JP9713085A JPS6278194A JP S6278194 A JPS6278194 A JP S6278194A JP 9713085 A JP9713085 A JP 9713085A JP 9713085 A JP9713085 A JP 9713085A JP S6278194 A JPS6278194 A JP S6278194A
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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）
本発明は磁気光学素子用ガーネット材料に関しており、
特に波長１．５ｐｍ帯の光フアイバ通信用の光アイソレ
ータ材料に関する。
特に波長１．５ｐｍ帯の光フアイバ通信用の光アイソレ
ータ材料に関する。
（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レーザの開発に
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り光が光源である半
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。１．３〜１．８
ｐｍの長波長帯用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（Ｙ
３Ｆｅ５０１□・ＹＩＧ）や、第７回日本応用磁気学会
学術講演会概要集１６３〜１６４頁（講演番号８ｐＣ−
１、２）１９８３年に示されるようにビスマスを置換さ
せたガドリニウム・鉄・ガーネットのバルク単結晶にお
けるファラデー効果を用いたものが提案されている。
ファイバと長時間連続発振可能な半導体レーザの開発に
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り光が光源である半
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。１．３〜１．８
ｐｍの長波長帯用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（Ｙ
３Ｆｅ５０１□・ＹＩＧ）や、第７回日本応用磁気学会
学術講演会概要集１６３〜１６４頁（講演番号８ｐＣ−
１、２）１９８３年に示されるようにビスマスを置換さ
せたガドリニウム・鉄・ガーネットのバルク単結晶にお
けるファラデー効果を用いたものが提案されている。
しかしながら、バルク単結晶を用いる限り、結晶作成上
の歩留りや成長時間が長すぎて、安価に結晶を得ること
が困難である。この問題を解決するために、昭和５７年
度電子通信学会総合全国大会講演番号８８２に開示され
るように液相エピタキシャル成長させた磁性ガーネット
厚膜の膜面と平行に光を入射させてファラデー回転を生
じさせるものが提案されている。しかし、この方法では
、人出射光との結合にロッドレンズが必要であり、かつ
組み立て調整が煩雑である。この解決のためには、膜面
に垂直に光を入射させて低磁場で磁気的に飽和が生じフ
ァラデー回転が生ずる材料が必要である。また、光アイ
ソレータを波長１．５ｐｍ帯で用いる場合には、この波
長領域で大きなファラデー回転係数を有することが必要
である。すなわち、磁化容易軸が膜面と垂直方向にあり
、かつ１．５ｐｍ帯でのファラデー回転係数が大きい材
料が必要である。
の歩留りや成長時間が長すぎて、安価に結晶を得ること
が困難である。この問題を解決するために、昭和５７年
度電子通信学会総合全国大会講演番号８８２に開示され
るように液相エピタキシャル成長させた磁性ガーネット
厚膜の膜面と平行に光を入射させてファラデー回転を生
じさせるものが提案されている。しかし、この方法では
、人出射光との結合にロッドレンズが必要であり、かつ
組み立て調整が煩雑である。この解決のためには、膜面
に垂直に光を入射させて低磁場で磁気的に飽和が生じフ
ァラデー回転が生ずる材料が必要である。また、光アイ
ソレータを波長１．５ｐｍ帯で用いる場合には、この波
長領域で大きなファラデー回転係数を有することが必要
である。すなわち、磁化容易軸が膜面と垂直方向にあり
、かつ１．５ｐｍ帯でのファラデー回転係数が大きい材
料が必要である。
（発明の目的）
本発明の目的は、波長１．５ｐｍ帯においてファラデー
回転係数が、１０００°／ｃｍ以上であり、かつ磁化容
易軸が膜面と垂直方向にある光アイソレータ用磁気光学
ガーネットとその育成方法を提供することにある。
回転係数が、１０００°／ｃｍ以上であり、かつ磁化容
易軸が膜面と垂直方向にある光アイソレータ用磁気光学
ガーネットとその育成方法を提供することにある。
（発明の構成）
本発明者らは、ＰｂＯ１Ｂ２ｏ３系、融剤から育成した
（ＹＮｄ）３（ＣｏＧｅＦｅ）５０．２ガーネツト膜が
膜面と垂直方向に磁化容易軸を有し、かつ１．５ｐｍ帯
の波長領域において大きなファラデー回転係数を有する
ことを、実験的に見出して本発明をなすに至った。すな
わち、本発明によれば、非磁性ガーネット基板上に形成
されコバルト２価イオンとイツトリウムおよびｌもしく
は希土類イオンを含有する磁気光学ガーネット単結晶膜
において、前記コバルト２価イオン含有量がガーネット
分子式あたり０．０８から０．２２モルの範囲であるこ
とを特徴とする磁気光学ガーネット単結晶膜が得られる
。
（ＹＮｄ）３（ＣｏＧｅＦｅ）５０．２ガーネツト膜が
膜面と垂直方向に磁化容易軸を有し、かつ１．５ｐｍ帯
の波長領域において大きなファラデー回転係数を有する
ことを、実験的に見出して本発明をなすに至った。すな
わち、本発明によれば、非磁性ガーネット基板上に形成
されコバルト２価イオンとイツトリウムおよびｌもしく
は希土類イオンを含有する磁気光学ガーネット単結晶膜
において、前記コバルト２価イオン含有量がガーネット
分子式あたり０．０８から０．２２モルの範囲であるこ
とを特徴とする磁気光学ガーネット単結晶膜が得られる
。
更に本発明によれば、非磁性ガーネット基板上に液相エ
ピタキシャル法によりコバルト２価イオンとイツトリウ
ムおよび／もしくは希土類イオンを含有する磁気光学ガ
ーネット単結晶膜を育成する方法において、融剤として
酸化鉛−酸化ホウ素を主成分とし酸化第二鉄と一酸化コ
バルトとのモル比（２Ｆｅ２Ｏａ／ＣｏＯ）が４．０〜
９．８であるものを用い、９２５〜９５５℃の温度範囲
で育成することを特徴とする磁気光学ガーネット単結晶
膜の育成方法が得られる。
ピタキシャル法によりコバルト２価イオンとイツトリウ
ムおよび／もしくは希土類イオンを含有する磁気光学ガ
ーネット単結晶膜を育成する方法において、融剤として
酸化鉛−酸化ホウ素を主成分とし酸化第二鉄と一酸化コ
バルトとのモル比（２Ｆｅ２Ｏａ／ＣｏＯ）が４．０〜
９．８であるものを用い、９２５〜９５５℃の温度範囲
で育成することを特徴とする磁気光学ガーネット単結晶
膜の育成方法が得られる。
（実施例）
［実施例ＩＪ
第１表に示す組成比の融液を用いて基板面方位（１１１
）のガドリニウム・ガリウム・ガーネットＧｄ５Ｇａｓ
ｏｔ２ （ＧＧＧ）単結晶基板上に、（ＹＮｄ ）３（
ＣｏＧｅＦｅ ）５０□２ガーネツト膜を９２５℃から
９５５℃の温度範囲で液相エピタキシャル法により育成
した。なお、第１表の各パラメータは各酸化物のモル比
として以下のように定義される。
）のガドリニウム・ガリウム・ガーネットＧｄ５Ｇａｓ
ｏｔ２ （ＧＧＧ）単結晶基板上に、（ＹＮｄ ）３（
ＣｏＧｅＦｅ ）５０□２ガーネツト膜を９２５℃から
９５５℃の温度範囲で液相エピタキシャル法により育成
した。なお、第１表の各パラメータは各酸化物のモル比
として以下のように定義される。
亀＝（Ｆｅ２Ｏ３）ｌ（Ｙ２Ｏ３＋Ｎｄ２ｏ３）Ｒ，’
＝ （Ｃｏｏ ＋ Ｆｅ２Ｏ３）／（Ｙ２Ｏ３＋ Ｎｄ
２Ｏ３）４’＝２Ｆｅ２Ｏ３ ／Ｇｅｍ□ Ｒ２” ＝ ２Ｆｅ２Ｏ３／Ｃｏ。
＝ （Ｃｏｏ ＋ Ｆｅ２Ｏ３）／（Ｙ２Ｏ３＋ Ｎｄ
２Ｏ３）４’＝２Ｆｅ２Ｏ３ ／Ｇｅｍ□ Ｒ２” ＝ ２Ｆｅ２Ｏ３／Ｃｏ。
−＝ＰｂＯＩＢ２Ｏ３
Ｒ５＝Ｎｄ２Ｏ３１（Ｙ２Ｏ，＋Ｎｄ２ｏ３）育成され
たガーネット膜の組成は、育成温度によって変化し、Ｙ
２．９ ＮｄＯ，ｌＣｏ０．１９ＧｅＯ，１９Ｆｅ４．
６２Ｏ１２がらＹ２．９ ＮｄＯ，１” ０．２２Ｇｅ
Ｏ，２２Ｆｅ４．５６０１２であった。これらのガーネ
ット膜の一軸磁気異方性エネルギーの値は、第１図の１
に示すようであった。すなわち−軸磁気異方性エネルギ
ーＫｕは正であり、磁化容易軸は膜と垂直方向を向いて
いた。
たガーネット膜の組成は、育成温度によって変化し、Ｙ
２．９ ＮｄＯ，ｌＣｏ０．１９ＧｅＯ，１９Ｆｅ４．
６２Ｏ１２がらＹ２．９ ＮｄＯ，１” ０．２２Ｇｅ
Ｏ，２２Ｆｅ４．５６０１２であった。これらのガーネ
ット膜の一軸磁気異方性エネルギーの値は、第１図の１
に示すようであった。すなわち−軸磁気異方性エネルギ
ーＫｕは正であり、磁化容易軸は膜と垂直方向を向いて
いた。
一方、（ＹＮｄ）３（ＣｏＧｅＦｅ）５０膜における育
成温度と波長１．５４ｐｍにおけるファラデー回転係数
との関係は第２図のようであり、育成温度に応じ、すな
わちＣｏ含有量に応じ１８００から２６００°／ｃｍの
間で変化した。ファラデー回転係数が２６００°／ｃｍ
の材料を液相エピタキシャル法で単結晶厚膜として育成
すると、わずか１７３ｐｍの厚さに成長させただけで波
長１．５４ｐｍの光を４５°回転することが可能な光ア
イソレータ材料となった。
成温度と波長１．５４ｐｍにおけるファラデー回転係数
との関係は第２図のようであり、育成温度に応じ、すな
わちＣｏ含有量に応じ１８００から２６００°／ｃｍの
間で変化した。ファラデー回転係数が２６００°／ｃｍ
の材料を液相エピタキシャル法で単結晶厚膜として育成
すると、わずか１７３ｐｍの厚さに成長させただけで波
長１．５４ｐｍの光を４５°回転することが可能な光ア
イソレータ材料となった。
［実施例２］
第１表に示す組成比の融液から基板面方位が（１１１）
のＧＧＧ単結晶基板上に、（ＹＮｄ）３（ＣｏＧｅＦｅ
）５０１□ガーネツト膜を、９３０℃から９５０℃の温
度範囲で液相エピタキシャル法により育成した。
のＧＧＧ単結晶基板上に、（ＹＮｄ）３（ＣｏＧｅＦｅ
）５０１□ガーネツト膜を、９３０℃から９５０℃の温
度範囲で液相エピタキシャル法により育成した。
育成したガーネット膜の組成は、育成温度によって変化
し、Ｙ２．９ ＮｄＯ，Ｉ ＣｏＯ，１３５Ｆｅ４．７
３０１２からＹ２．。
し、Ｙ２．９ ＮｄＯ，Ｉ ＣｏＯ，１３５Ｆｅ４．７
３０１２からＹ２．。
ＮｄＯ，Ｉ ＣｏＯ，１６ＧｅＯ，１６Ｆｅ４．６８０
１２であった。これらのガーネット膜の一軸磁気異方性
エネルギーは第２図の２に示すようであり、磁化容易軸
は膜面と垂直方向を向いていた。波長１．５４ｐｍでの
ファラデー回転係数は、育成温度に応じて、すなわちＣ
ｏの含有量に応じ１６００から１９００°／ｃｍであり
、膜面と垂直方向に光を入射して使用可能な光アイソレ
ータ材料となった。
１２であった。これらのガーネット膜の一軸磁気異方性
エネルギーは第２図の２に示すようであり、磁化容易軸
は膜面と垂直方向を向いていた。波長１．５４ｐｍでの
ファラデー回転係数は、育成温度に応じて、すなわちＣ
ｏの含有量に応じ１６００から１９００°／ｃｍであり
、膜面と垂直方向に光を入射して使用可能な光アイソレ
ータ材料となった。
［実施例３１
第１表に示す組成比の融液から基板面方位が（１１１）
のＧＧＧ単結晶基板上に、（ＹＮｄ）３（ＣｏＧｅＦｅ
）５０１２ガーネツト膜を９３０℃の温度範囲で波相エ
ピタキシャル法により育成した。
のＧＧＧ単結晶基板上に、（ＹＮｄ）３（ＣｏＧｅＦｅ
）５０１２ガーネツト膜を９３０℃の温度範囲で波相エ
ピタキシャル法により育成した。
育成したガーネット膜の組成は、育成温度によって変化
しＹ２．９ ＮｄＯ，Ｉ ＣｏＯ，０８ＧｅＯ，０８Ｆ
ｅ４．８４０１２からＹ２．９ ＮｄＯ，Ｉ ＣｏＯ，
０９ＧｅＯ，０９Ｆｅ４．８２ ｏ１２であった。これ
らのガーネット膜の一軸磁気異方性エネルギーは、第２
図の３に示すようであり、磁化容易軸は膜面と垂直方向
を向いていた。すなわち、波長１．５４ｐｍでのファラ
デー回転係数は１０００から１２Ｏ０膜１ｃｍであり、
膜面と垂直方向に光を入射して使用可能な光アイソレー
タ材料となった。
しＹ２．９ ＮｄＯ，Ｉ ＣｏＯ，０８ＧｅＯ，０８Ｆ
ｅ４．８４０１２からＹ２．９ ＮｄＯ，Ｉ ＣｏＯ，
０９ＧｅＯ，０９Ｆｅ４．８２ ｏ１２であった。これ
らのガーネット膜の一軸磁気異方性エネルギーは、第２
図の３に示すようであり、磁化容易軸は膜面と垂直方向
を向いていた。すなわち、波長１．５４ｐｍでのファラ
デー回転係数は１０００から１２Ｏ０膜１ｃｍであり、
膜面と垂直方向に光を入射して使用可能な光アイソレー
タ材料となった。
なお、本発明になるＣ ＹＮｄ ）３（Ｃｏ ＧｅＦｅ
）５０１２膜の育成にあたっては第１表に例示した融
液組成比にとどまらず、特にＲ２″を４．０から９．８
の間の任意の値に変えることによってＣｏ含有量ガーネ
ット分子式あたり０．０８モルから０．２モルまで任意
の大きさに変えることができた。またＣｏ含有量をガー
ネット分子式あたりを０．０８モル以下とすると、波長
１．５４ｐｍでのファラデー回転係数が１１０００ｄｅ
／ｃｍ以下となり、４５°のファラデー回転を生じさせ
るのに必要な膜厚か４５０ｐｍ以上となり、厚膜を育成
するのが著しく困難となった。一方Ｃｏ含有量がガーネ
ット分子式あたりを０．２２モルを越えるとファラデー
回転係数としては３０００°／ｃｍ以上も得られたが光
吸収係数も大きくなった。
）５０１２膜の育成にあたっては第１表に例示した融
液組成比にとどまらず、特にＲ２″を４．０から９．８
の間の任意の値に変えることによってＣｏ含有量ガーネ
ット分子式あたり０．０８モルから０．２モルまで任意
の大きさに変えることができた。またＣｏ含有量をガー
ネット分子式あたりを０．０８モル以下とすると、波長
１．５４ｐｍでのファラデー回転係数が１１０００ｄｅ
／ｃｍ以下となり、４５°のファラデー回転を生じさせ
るのに必要な膜厚か４５０ｐｍ以上となり、厚膜を育成
するのが著しく困難となった。一方Ｃｏ含有量がガーネ
ット分子式あたりを０．２２モルを越えるとファラデー
回転係数としては３０００°／ｃｍ以上も得られたが光
吸収係数も大きくなった。
Ｅ別の実施例］
以上の実施例では希土類元素としてＮｄを例示したが、
他のＧｄ、 Ｔｂ、 Ｄｙ、 Ｈｏ、 Ｙｂ等の希土類
元素も用いても効果は同様であって、これらの元素をＹ
と組み合わせて用いる場合、あるいはＹだけを用いる場
合も効果は同様であった。また実施例においては基板結
晶としてＧｄａ Ｇａ５Ｏ１２（ＧＧＧ）を用いる例を
示したが、Ｎｄ３Ｇａ５０１２ （ＮＧＧ）、あるいは
Ｓｍ３Ｇａ５ｏ１□（ＳＧＧ）を用いて効果は同様であ
った。
他のＧｄ、 Ｔｂ、 Ｄｙ、 Ｈｏ、 Ｙｂ等の希土類
元素も用いても効果は同様であって、これらの元素をＹ
と組み合わせて用いる場合、あるいはＹだけを用いる場
合も効果は同様であった。また実施例においては基板結
晶としてＧｄａ Ｇａ５Ｏ１２（ＧＧＧ）を用いる例を
示したが、Ｎｄ３Ｇａ５０１２ （ＮＧＧ）、あるいは
Ｓｍ３Ｇａ５ｏ１□（ＳＧＧ）を用いて効果は同様であ
った。
（発明の効果）
以上、本発明を用いることにより、波長１．５ｐｍ帯で
使用可能な垂直入射型光アイソレータ材料が得られる。
使用可能な垂直入射型光アイソレータ材料が得られる。
第１図は、育成温度と一軸磁気異方性エネルギーとの関
係を示す図、１は実施例１の、２は実施例２の、３は実
施例３の融液な用いて育成した膜の場合。 第２図は、育成温度と波長１．５４ｐｍにおけるファラ
デー回転係数との関係を示す図。ｌは実施例１の、２は
実施例２の、３は実施例３の融液を用いて育成した膜の
場合。 □！〜代理
人ブ「淑内 原 Ｗ ； 、：Ｊｌｌ。 ＼ □ Ｉ 第１ 図 育成温度（０Ｃ） 波長１．５４ｐｍにおけるファラデー回転角（Ｘ ｌｏ
”ｄｅｇ／ｃｍ）−ｒｌｌ）（ＪＪ
係を示す図、１は実施例１の、２は実施例２の、３は実
施例３の融液な用いて育成した膜の場合。 第２図は、育成温度と波長１．５４ｐｍにおけるファラ
デー回転係数との関係を示す図。ｌは実施例１の、２は
実施例２の、３は実施例３の融液を用いて育成した膜の
場合。 □！〜代理
人ブ「淑内 原 Ｗ ； 、：Ｊｌｌ。 ＼ □ Ｉ 第１ 図 育成温度（０Ｃ） 波長１．５４ｐｍにおけるファラデー回転角（Ｘ ｌｏ
”ｄｅｇ／ｃｍ）−ｒｌｌ）（ＪＪ
Claims (2)
- （１）非磁性ガーネット基板上に形成されコバルト２価
イオンとイットリウムおよび／もしくは希土類イオンを
含有する磁気光学ガーネット単結晶膜において、前記コ
バルト２価イオン含有量がガーネット分子式あたり０．
０８から０．２２モルの範囲であることを特徴とする磁
気光学ガーネット単結晶膜。 - （２）非磁性ガーネット基板上に液相エピタキシャル法
によりコバルト２価イオンとイットリウムおよび／もし
くは希土類イオンを含有する磁気光学ガーネット単結晶
膜を育成する方法において、融剤として酸化鉛−酸化ホ
ウ素を主成分とし酸化第二鉄と一酸化コバルトとのモル
比（２Ｆｅ＿２Ｏ＿３／ＣｏＯ）が４．０〜９．８であ
るものを用い、９２５〜９５５℃の温度範囲で育成する
ことを特徴とする磁気光学ガーネット単結晶膜の育成方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9713085A JPS6278194A (ja) | 1985-05-08 | 1985-05-08 | 磁気光学ガ−ネツト単結晶膜とその育成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9713085A JPS6278194A (ja) | 1985-05-08 | 1985-05-08 | 磁気光学ガ−ネツト単結晶膜とその育成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6278194A true JPS6278194A (ja) | 1987-04-10 |
Family
ID=14183982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9713085A Pending JPS6278194A (ja) | 1985-05-08 | 1985-05-08 | 磁気光学ガ−ネツト単結晶膜とその育成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6278194A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5965287A (en) * | 1996-10-29 | 1999-10-12 | Fdk Corporation | Magneto-optical element material and Faraday element using the same |
| JP2002315682A (ja) * | 2001-04-19 | 2002-10-29 | Toto Ltd | 手洗装置 |
| CN104775153A (zh) * | 2015-05-08 | 2015-07-15 | 西南应用磁学研究所 | 新型磁光单晶材料生长方法 |
-
1985
- 1985-05-08 JP JP9713085A patent/JPS6278194A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5965287A (en) * | 1996-10-29 | 1999-10-12 | Fdk Corporation | Magneto-optical element material and Faraday element using the same |
| JP2002315682A (ja) * | 2001-04-19 | 2002-10-29 | Toto Ltd | 手洗装置 |
| CN104775153A (zh) * | 2015-05-08 | 2015-07-15 | 西南应用磁学研究所 | 新型磁光单晶材料生长方法 |
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