JPS63212901A - 磁性ガ−ネツト素子の反射防止膜 - Google Patents
磁性ガ−ネツト素子の反射防止膜Info
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- JPS63212901A JPS63212901A JP62046244A JP4624487A JPS63212901A JP S63212901 A JPS63212901 A JP S63212901A JP 62046244 A JP62046244 A JP 62046244A JP 4624487 A JP4624487 A JP 4624487A JP S63212901 A JPS63212901 A JP S63212901A
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Landscapes
- Surface Treatment Of Optical Elements (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】
［産業上の利用分野］
本発明は、ファラデー効果を利用した光アイソレータ、
光サーキュレータ等に使用される磁性ガーネット素子の
反射防止膜に関すφものである。
光サーキュレータ等に使用される磁性ガーネット素子の
反射防止膜に関すφものである。
［従来の技術］
光通信、光記録、光計測等に半導体レーザを光源として
使用する場合、光伝送路の途中に設けられたコネクター
、スイッチ等により、反射光が光源である半導体レーザ
に戻ると、モードホッピング現象により安定なレーザ発
振が得られないという問題がある。そのためこの戻り光
を阻止丈るために、ファラデー効果を利用した光アイソ
レータの必要性が高まっている。
使用する場合、光伝送路の途中に設けられたコネクター
、スイッチ等により、反射光が光源である半導体レーザ
に戻ると、モードホッピング現象により安定なレーザ発
振が得られないという問題がある。そのためこの戻り光
を阻止丈るために、ファラデー効果を利用した光アイソ
レータの必要性が高まっている。
光アイソレータの構造は、偏光子・検光子（例えば方解
石、ルチル、ＰＢＳ等）、ファラデー回転子、永久磁石
等で構成され、光路となる各々の素子には光の反射ロス
が生じないように反射防止膜が施されている。従来ファ
ラデー回転子としては、ＦＺ （フローティング・ゾー
ン）法によるバルクのＹＩＧ単結晶や、常磁性ガラスが
使用されていた。しかしながら近年希土類ガーネットの
希土類をＢｉ（ビスマス）原子で置換することにより、
ファラデー回転能が大きくなるＢ１１ｔ換磁性ガーネツ
トが提案されてからは、ＦＺ法より量産性の優れた液相
エピタキシャル（ＬＰＥ）法が注目されている。
石、ルチル、ＰＢＳ等）、ファラデー回転子、永久磁石
等で構成され、光路となる各々の素子には光の反射ロス
が生じないように反射防止膜が施されている。従来ファ
ラデー回転子としては、ＦＺ （フローティング・ゾー
ン）法によるバルクのＹＩＧ単結晶や、常磁性ガラスが
使用されていた。しかしながら近年希土類ガーネットの
希土類をＢｉ（ビスマス）原子で置換することにより、
ファラデー回転能が大きくなるＢ１１ｔ換磁性ガーネツ
トが提案されてからは、ＦＺ法より量産性の優れた液相
エピタキシャル（ＬＰＥ）法が注目されている。
ＬＰＥ法では、磁性ガーネット膜を成長させるためには
、膜と格子定数がほぼ同程度の非磁性ガーネット基板が
必要であり、膜組成に応じて格子定数の異なるＧ Ｇ
ａ ＜ Ｇｄ５Ｇａ５０１２）、 ＳＧＧ （ＳＤ１３
Ｇａ５０１２）１Ｎ ＧＧ （Ｎｄ３ Ｇａ５０１２
）Ｎ ＯＧ （（Ｇｄ、Ｃａ）３（Ｆｅ、Ｈａ、Ｚｒ）
５０１２）等の単結晶基板が使用される。これらの基板
上に育成された磁性ガーネット膜は、光学研摩により表
面が鏡面仕上げされ、さらに光の反射を防止するために
磁性ガーネット膜側、非磁性ガーネット基板側の両面に
反射防止膜が被覆される。もし反射防止膜が被覆されな
い場合、単に空気との界面での反射率を求めると、磁性
ガーネット膜側で約１５〜１７％、非磁性ガーネット基
板側で約１０％の光が反射される。したがって反射防止
膜は光アイソレータの挿入損失等の向上には必ず必要で
あり、なおかつ出来るだけ目的とする中心波長λで反射
防止効果が最大となるように設計することが重要である
。
、膜と格子定数がほぼ同程度の非磁性ガーネット基板が
必要であり、膜組成に応じて格子定数の異なるＧ Ｇ
ａ ＜ Ｇｄ５Ｇａ５０１２）、 ＳＧＧ （ＳＤ１３
Ｇａ５０１２）１Ｎ ＧＧ （Ｎｄ３ Ｇａ５０１２
）Ｎ ＯＧ （（Ｇｄ、Ｃａ）３（Ｆｅ、Ｈａ、Ｚｒ）
５０１２）等の単結晶基板が使用される。これらの基板
上に育成された磁性ガーネット膜は、光学研摩により表
面が鏡面仕上げされ、さらに光の反射を防止するために
磁性ガーネット膜側、非磁性ガーネット基板側の両面に
反射防止膜が被覆される。もし反射防止膜が被覆されな
い場合、単に空気との界面での反射率を求めると、磁性
ガーネット膜側で約１５〜１７％、非磁性ガーネット基
板側で約１０％の光が反射される。したがって反射防止
膜は光アイソレータの挿入損失等の向上には必ず必要で
あり、なおかつ出来るだけ目的とする中心波長λで反射
防止効果が最大となるように設計することが重要である
。
従来の反射防止膜としては、磁性ガーネット膜（ＹＩＧ
からＢｉ置換ガーネット）の屈折率が２１５〜２．４０
程度であったので、磁性ガーネット膜側には屈折率が１
．４５〜１．４７のｓｉｏ、単層反射防止膜が用いられ
、屈折率が１．９０〜２．００の非磁性ガーネット基板
には、屈折率が１．３８のＨ（ＩＦ２単層反射防止膜が
用いられていた。ここにおいて空気を媒体とした場合、
反射防止膜は基板の屈折率ｎ の平方根Ｃ冗〒＝ｎの屈
折率を有する材質が反射防止膜として効果があるので、
前記のような組合せでも反射防止効果は期待できた。
からＢｉ置換ガーネット）の屈折率が２１５〜２．４０
程度であったので、磁性ガーネット膜側には屈折率が１
．４５〜１．４７のｓｉｏ、単層反射防止膜が用いられ
、屈折率が１．９０〜２．００の非磁性ガーネット基板
には、屈折率が１．３８のＨ（ＩＦ２単層反射防止膜が
用いられていた。ここにおいて空気を媒体とした場合、
反射防止膜は基板の屈折率ｎ の平方根Ｃ冗〒＝ｎの屈
折率を有する材質が反射防止膜として効果があるので、
前記のような組合せでも反射防止効果は期待できた。
［発明が解決しようとする問題点］
しかし非磁性ガーネット基板側にＨ（ＪＦ２を用いた場
合、加工性、化学的耐久性の点において不具合が生ずる
。たとえば光アイソレータ用ファラデー素子として磁性
ガーネット膜を用いる場合、１″または２″基板上にＬ
ＰＥ成長させ、その後光学研摩して切断する。この際に
反射防止膜の形成は数層角、数履φに加工した後に施す
より、１“または２″のままで反射防止膜を形成し、そ
の後切断する方が、治具の簡素化および工程短縮となり
、量産性が良い。しかしながら切断時に反射防止膜が切
断面で剥がれたり、切断後の洗浄により形成膜の白濁あ
るいは剥がれが生じる問題がある。
合、加工性、化学的耐久性の点において不具合が生ずる
。たとえば光アイソレータ用ファラデー素子として磁性
ガーネット膜を用いる場合、１″または２″基板上にＬ
ＰＥ成長させ、その後光学研摩して切断する。この際に
反射防止膜の形成は数層角、数履φに加工した後に施す
より、１“または２″のままで反射防止膜を形成し、そ
の後切断する方が、治具の簡素化および工程短縮となり
、量産性が良い。しかしながら切断時に反射防止膜が切
断面で剥がれたり、切断後の洗浄により形成膜の白濁あ
るいは剥がれが生じる問題がある。
ＨｇＦ２を蒸着装置で被覆する場合、基板温度（Ｔｓ）
が高＜ （１Ｏ−５Ｔｏｒｒ以下テＴｓ−３００℃以上
）ないと、形成膜の付着力が低下しやすく、耐水性等も
劣化する欠点があり、超音波洗浄等の後処理により形成
膜が白濁することがある。逆にＴｓを高くすると磁性ガ
ーネット膜がアニールされ光吸収損失が増大することが
あるため、Ｔｓは２００℃以下にすることが望ましい。
が高＜ （１Ｏ−５Ｔｏｒｒ以下テＴｓ−３００℃以上
）ないと、形成膜の付着力が低下しやすく、耐水性等も
劣化する欠点があり、超音波洗浄等の後処理により形成
膜が白濁することがある。逆にＴｓを高くすると磁性ガ
ーネット膜がアニールされ光吸収損失が増大することが
あるため、Ｔｓは２００℃以下にすることが望ましい。
また反射防止膜を被覆した磁性ガーネット素子を偏光子
・検光子と組合わせる時に、紫外線硬化樹脂等を使用し
直接接着する方法があるが、Ｈ！ｌｌＦ２は接着材と反
応して経年変化を生ずる問題がある。
・検光子と組合わせる時に、紫外線硬化樹脂等を使用し
直接接着する方法があるが、Ｈ！ｌｌＦ２は接着材と反
応して経年変化を生ずる問題がある。
本発明はこの点を鑑みて、非磁性ガーネット基板上に被
覆する反射防止膜の構造を改良することにより、ファラ
デー素子の加工性、化学的耐久性を向上させることを目
的とする。
覆する反射防止膜の構造を改良することにより、ファラ
デー素子の加工性、化学的耐久性を向上させることを目
的とする。
［問題点を解決するための手段］
本発明は、液相エピタキシャル法により磁性ガーネット
膜を育成させるための屈折率が１．９０〜２，００の範
囲内にある非磁性ガーネットのＧＧＧ、ＳＧＧ、ＮＧＧ
、ＮＯＧ等の単結晶基板の非育成面上において、中心波
長をλとして、基板上にＨａＦ２を、その光学ＩＩＩ厚
が１／４λになるように形成し、さらにその上に屈折率
が１．４５〜′１．４７の８１０．を、その光学膜厚が
１／１６〜１／８λの範囲になるよう形成した、２層構
造の反射防止膜で構成したものである。Ｓ＋Ｏｔの膜厚
限定理由は、１７１６λより薄くなると酸化膜を被覆し
た効果が小さくなり、加工性、化学的耐久性の向上が期
待できず、１／８λを越えると光学的な設計が崩れ反射
防止効果が損なわれるからである。
膜を育成させるための屈折率が１．９０〜２，００の範
囲内にある非磁性ガーネットのＧＧＧ、ＳＧＧ、ＮＧＧ
、ＮＯＧ等の単結晶基板の非育成面上において、中心波
長をλとして、基板上にＨａＦ２を、その光学ＩＩＩ厚
が１／４λになるように形成し、さらにその上に屈折率
が１．４５〜′１．４７の８１０．を、その光学膜厚が
１／１６〜１／８λの範囲になるよう形成した、２層構
造の反射防止膜で構成したものである。Ｓ＋Ｏｔの膜厚
限定理由は、１７１６λより薄くなると酸化膜を被覆し
た効果が小さくなり、加工性、化学的耐久性の向上が期
待できず、１／８λを越えると光学的な設計が崩れ反射
防止効果が損なわれるからである。
［実施例］
格子定数が１２．４９０人で大きさが１″の非磁性（Ｇ
ｄ、Ｃａ） （Ｆｅ、ＨＱ、７ｒ）５ ｏ１２ガーネ
ット単結晶（１１１） Ｉ板１ ＪｊＣ１Ｂｉ２０３−
ＰｂＯ−Ｂ２ｏ３を融剤としだ液相エピタキシャル法に
より、Ｂｉ （Ｌｕ、Ｇｄ） Ｆｅ Ｏなる
組成の厚膜ガ０．７ ２．３ ５ １２ −ネットを４００ｐ育成した。この膜のファラデー回転
係数は、波長λ−１，３７ｍで−１、２００６ＱＯ／ｃ
ｍであったので、光学研摩により膜厚３１５膚まで研摩
し、ファラデー回転角が４５°になるようにした。その
時磁性ガーネット膜と反対側の基板上にもフラックス等
の付着があったので、４Ｇ。
ｄ、Ｃａ） （Ｆｅ、ＨＱ、７ｒ）５ ｏ１２ガーネ
ット単結晶（１１１） Ｉ板１ ＪｊＣ１Ｂｉ２０３−
ＰｂＯ−Ｂ２ｏ３を融剤としだ液相エピタキシャル法に
より、Ｂｉ （Ｌｕ、Ｇｄ） Ｆｅ Ｏなる
組成の厚膜ガ０．７ ２．３ ５ １２ −ネットを４００ｐ育成した。この膜のファラデー回転
係数は、波長λ−１，３７ｍで−１、２００６ＱＯ／ｃ
ｍであったので、光学研摩により膜厚３１５膚まで研摩
し、ファラデー回転角が４５°になるようにした。その
時磁性ガーネット膜と反対側の基板上にもフラックス等
の付着があったので、４Ｇ。
研摩した。
その後、１“基板のままで洗浄して真空蒸着装置に入れ
、基板温度Ｔｓ−２００℃、真空度１×１Ｏ−６Ｔｏｒ
ｒ、蒸着時はＯｔガスを導入し、１Ｘ１０−’Ｔｏｒｒ
で蒸着した。膜厚は光電式膜厚モニターを使用し、第１
図に示すように磁性ガーネット膜４側にはＳ！Ｏｔ５を
中心波長λ−１，３−に対して１／４λの光学膜厚で蒸
着し、非磁性ガーネットＮＯＧ基板３側にはＨｇＦ２２
を１／４λ（ただし蒸着時の真空度１ ｘ １Ｇ’Ｔｏ
ｒｒ）で、さらにその上に５ｉＯｓｌを１／１６λの光
学膜厚で蒸着した。同様にして５ｆＯｔ１を１／１６λ
でなく、１／８λ、１／４λの光学膜厚にした試料も作
成し、それぞれについて基板側の反射率を測定した。比
較のためＨｇＦ２のみ蒸着の試料についても測定した。
、基板温度Ｔｓ−２００℃、真空度１×１Ｏ−６Ｔｏｒ
ｒ、蒸着時はＯｔガスを導入し、１Ｘ１０−’Ｔｏｒｒ
で蒸着した。膜厚は光電式膜厚モニターを使用し、第１
図に示すように磁性ガーネット膜４側にはＳ！Ｏｔ５を
中心波長λ−１，３−に対して１／４λの光学膜厚で蒸
着し、非磁性ガーネットＮＯＧ基板３側にはＨｇＦ２２
を１／４λ（ただし蒸着時の真空度１ ｘ １Ｇ’Ｔｏ
ｒｒ）で、さらにその上に５ｉＯｓｌを１／１６λの光
学膜厚で蒸着した。同様にして５ｆＯｔ１を１／１６λ
でなく、１／８λ、１／４λの光学膜厚にした試料も作
成し、それぞれについて基板側の反射率を測定した。比
較のためＨｇＦ２のみ蒸着の試料についても測定した。
第２図はＨｇＦ２のみ蒸着の反射率曲線（ａ） 、ｓｔ
ｏ。
ｏ。
を１／１６λ、１／８λ蒸着したそれぞれの反射率曲線
（ｂ）、 （Ｃ）を示し、はとんど差が生じなかったが
、Ｓｉｎ、を１／４λ蒸着した試料は （ｄ）に示すよ
うに１〜３％反射ロスが多くなった。反射防止膜を蒸着
した後、マルチワイヤーソーにより３×３履に切断した
。切断時切り口を検査したが、本発明の反射防止膜につ
いては膜の剥がれはなかった。さらに本発明の反射防止
膜の化学的耐久性を調べるために、非磁性ガーネットＮ
ＯＧ基板側の反射防止膜、ＨｇＦ２上にＳｉｎ、を１／
１６λ。
（ｂ）、 （Ｃ）を示し、はとんど差が生じなかったが
、Ｓｉｎ、を１／４λ蒸着した試料は （ｄ）に示すよ
うに１〜３％反射ロスが多くなった。反射防止膜を蒸着
した後、マルチワイヤーソーにより３×３履に切断した
。切断時切り口を検査したが、本発明の反射防止膜につ
いては膜の剥がれはなかった。さらに本発明の反射防止
膜の化学的耐久性を調べるために、非磁性ガーネットＮ
ＯＧ基板側の反射防止膜、ＨｇＦ２上にＳｉｎ、を１／
１６λ。
１／８λ蒸着した試料と、ＨｇＦ２のみ蒸着した試料に
ついて、温度６０℃、湿度９０％以上の条件において２
，０００時間放置した。本発明のＳｉｎ、を蒸着した試
料は変化がなく、ＨｏＦ２のみ蒸着した試料は白く濁っ
た。
ついて、温度６０℃、湿度９０％以上の条件において２
，０００時間放置した。本発明のＳｉｎ、を蒸着した試
料は変化がなく、ＨｏＦ２のみ蒸着した試料は白く濁っ
た。
本発明による磁性ガーネット素子を使用して光アイソレ
ーターを作成したところ、挿入損失０．３ｄＢ、アイソ
レーション３８ｄＢの特性が得られた。
ーターを作成したところ、挿入損失０．３ｄＢ、アイソ
レーション３８ｄＢの特性が得られた。
本発明の反射防止膜は真空蒸着以外でも、スパッタリン
グ、ＣＶＯ等の装置で形成可能である。
グ、ＣＶＯ等の装置で形成可能である。
［発明の効果］
本発明により、特に非磁性ガーネット基板に被覆する反
射防止膜の構成を、ＨｇＦ２とｓｈｏ、の２層構成とし
、Ｓｉｎ、の光学膜厚を限定することにより、加工性、
化学的耐久性が向上し、量産時においても工程短縮の効
果を有する。
射防止膜の構成を、ＨｇＦ２とｓｈｏ、の２層構成とし
、Ｓｉｎ、の光学膜厚を限定することにより、加工性、
化学的耐久性が向上し、量産時においても工程短縮の効
果を有する。
第１図は、本発明の反射防止膜を被覆した断面図。
第２図は、本発明の反射防止膜とその比較例との反射率
曲線。 １；５：５ｉＯｔ ＩＩ ２：ＨＯＦ ２膜
３：非磁性ガーネット基板 ４：磁性ガーネット膜特許
出願人 並木精密宝石株式会社 図 面 第ｉｍｌ 第２ｍ
曲線。 １；５：５ｉＯｔ ＩＩ ２：ＨＯＦ ２膜
３：非磁性ガーネット基板 ４：磁性ガーネット膜特許
出願人 並木精密宝石株式会社 図 面 第ｉｍｌ 第２ｍ
Claims (1)
- 液相エピタキシャル法により磁性ガーネット膜を育成さ
せるための非磁性ガーネット基板の非育成面上において
、中心波長をλとして、基板上にＭｇＦ＿２を、その光
学膜厚が１／４λになるように形成し、さらにその上に
、屈折率が１．４５〜１．４７のＳｉＯ＿２を、その光
学膜厚が１／１６〜１／８λの範囲になるように形成す
ることを特徴とした磁性ガーネット素子の反射防止膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62046244A JPS63212901A (ja) | 1987-02-28 | 1987-02-28 | 磁性ガ−ネツト素子の反射防止膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62046244A JPS63212901A (ja) | 1987-02-28 | 1987-02-28 | 磁性ガ−ネツト素子の反射防止膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63212901A true JPS63212901A (ja) | 1988-09-05 |
Family
ID=12741731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62046244A Pending JPS63212901A (ja) | 1987-02-28 | 1987-02-28 | 磁性ガ−ネツト素子の反射防止膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63212901A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63291028A (ja) * | 1987-05-25 | 1988-11-28 | Furukawa Electric Co Ltd:The | ファラデ−素子 |
| JP2006047924A (ja) * | 2004-08-09 | 2006-02-16 | Olympus Corp | 反射防止膜 |
| US7242516B2 (en) | 2001-12-25 | 2007-07-10 | Tdk Corporation | Hard magnetic garnet material, faraday rotator, optical device, optical communication system, method of manufacturing faraday rotator and method of manufacturing bismuth-substituted rare earth iron garnet single crystal |
-
1987
- 1987-02-28 JP JP62046244A patent/JPS63212901A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63291028A (ja) * | 1987-05-25 | 1988-11-28 | Furukawa Electric Co Ltd:The | ファラデ−素子 |
| US7242516B2 (en) | 2001-12-25 | 2007-07-10 | Tdk Corporation | Hard magnetic garnet material, faraday rotator, optical device, optical communication system, method of manufacturing faraday rotator and method of manufacturing bismuth-substituted rare earth iron garnet single crystal |
| JP2006047924A (ja) * | 2004-08-09 | 2006-02-16 | Olympus Corp | 反射防止膜 |
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