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
- Publication number
- 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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- Japan
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- crystal film
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- Pending
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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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