JPS63259618A

JPS63259618A - 磁気光学素子及びその製造方法

Info

Publication number: JPS63259618A
Application number: JP62094475A
Authority: JP
Inventors: Shiyunji Nomura; 俊自野村; Senji Shimanuki; 島貫　専治; Tomohisa Yamashita; 知久山下
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-04-17
Filing date: 1987-04-17
Publication date: 1988-10-26

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。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は磁気光学素子に関し、更に詳しくは光通信等に
用いられる半導体レーザへの戻り光を防ＩＦする光アイ
ソレータや変電所等の電力系統の制御・計測・保護を目
的とする光応用磁界センサ等のファラデー回転材料とし
て使用される磁気光学素子に係る。

（従来の技術）近年、近赤外領域における磁気光学素子としては、ガー
ネットフェライト単結晶が用いられている。しかし、一
般にガーネットフェライト単結晶のファラデー回転係数
ＯＦ（ｄｅｇ／ｃｍ）は温度依存性を有するため、磁気
光学素子として用いる場合に環境の温度変化に対応する
ことができないことが問題となっていた。

そこで、この問題を解決するために１例えばガーネｙ）
フェライト単結晶のキュリ一温度を高くして室温付近で
の温度特性を改善することが試みられている。また、ガ
ーネットフェライト単結晶のＯＦの温度依存性は主とし
て希土類元素の種類によって決定されるため、ＯＦの符
合の異なる２種の希土類ガーネットフェライトの固溶体
を育成することによって特性を改善することも試みられ
ている。

しかし、ガーネットフェライト単結晶のキュリ一温度を
高くするという対策では磁気光学素子の温度特性を十分
に改善することができなかった。

また、固溶体は主として液相からのガーネット析出によ
って育成されるが、２種以上の希土類元素どうしの分配
係数が違うため、均一な固溶体組成を有する単結晶を育
成することが困難であり、やはり磁気光学素子の温度特
性を十分に改善することはできなかった。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、温度特性に優れた磁気光学素子を提供することを目
的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本願力１の発明の磁気光学素子は、ファラデー回転係数
の温度依存性の異なる２種以上の希土類鉄ガーネット多
結晶体を接合したことを特徴とするものである。

また、本願力２の発明の磁気光学素子の製造方法は、フ
ァラデー回転係数の温度依存性の異なる２種以上の希土
類鉄ガーネット多結晶体をホットプレス法により接合す
ることを特徴とするものである。

本発明に係る磁気光学素子では、例えばファラデー回転
係数の温度依存性の異なる２種の多結晶体を用いる場合
、第１及び第２の多結晶体のファラデー回転係数をＯＦ
１、θ７、厚さをｔｌ、ｔｌとすれば、以下の２つの式
を同時に満たすように２種の多結晶体の厚さ１１．１２
が設定される。

ｔ１θＦ！＋ｔ７θｎ＝θ・・・■ （なお、■式におけるθの値は磁気光学素子の用途に応
じて異なり、例えば磁界センサとして用いる場合にはｅ
＝７°、光アイソレータとして用いる場合にはｅ＝４５
°程度である。）なお、３種以上の多結晶体を用いる場合でも上記■、■
式を満たすように各多結晶体の厚さが設定される。

本発明において用いられる希土類鉄ガーネット多結晶体
は次式Ｒ３Ｍ５Ｏ１２（ただし、ＲはＢｉ　、Ｙ及び希土類元素から選ばれる
少なくとも１種の元素とＣａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｓｒから選
ばれる少なくとも１種の元素とを示し、ＭはＡｌ、Ｓｃ
。

Ｃａ、Ｚｒ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｓｎ
から選ばれる少なくとも１種の元素とＦｅとを示す、）で表わされるものが望ましい。

上記のような希土類鉄ガーネット多結晶体は通常の焼結
法又はホットプレス法により作製することができる。得
られた多結晶体（高密度焼結体）を構成するドメインの
平均粒径は、組成や焼結温度により変動するが、磁気光
学素子として使用しうるにはドメインが微細であること
が要求され。

ドメインの大きさは　１００ＩＬ膳以下であることが望
ましい。

本願力２の発明において、２種以上の多結晶体を接合す
るにはホットプレス法が用いられる。このホットプレス
条件は多結晶体の組成によっても異なるが、異常粒成長
の起らない温度域において１０〜５００ｋｇ／ｃ層２の
圧力で行なうことが望ましい、これは、圧力が低すぎる
と接合が十分に行なえず、接合界面に気孔が集中して散
乱要因となり、一方圧力が高すぎると多結晶体にクラッ
クが生じてしまうためである。

なお、以上の工程を一段階で行なうこともでき、２種以
上の成形体をａ層してホットプレス法により焼結と接合
とを同時に行なってもよい。

（作用）上記■式は、２種（又は３種以上）の多結晶体が接合さ
れた磁気光学素子の特性が温度に依存しないことを意味
するものであるので、上記のように２種（又は３種以上
）の多結晶体の厚さを設定すれば、環境の温度変化や光
源（半導体レーザ等）の波長の温度による変化が起って
も、それを補償することができる。

また、本発明方法によれば、Ｊ：記のような良好な特性
を有する磁気光学素子を極めて容易に製造することがで
きる。

（実施例）以下、本発明の詳細な説明する。

実施例１まず、下記第１表に示す２種のガーネットフェライトが
１与られるように、　Ｙ２Ｏ３、Ｇｄｚ　　０３、Ｃａ
ＣＯ３、Ｆｅ０ＯＨ、Ｖ２　０ｅ、を秤量して配合し、
湿式ボールミルで２４時間粉砕・混合した後、乾燥した
０次に、得られた各混合粉末を造粒し、造粒粉をアルミ
ナルツボに充填して大気中において１１００℃で４時間
仮焼した。つづいて、仮焼体を再び湿式ボールミルで粉
砕した後、乾燥した。得られた粉末は第１表に示す組成
であった。

つづいて、各粉末にポリビニルアルコール水溶液を適量
添加してＩｔｏｎ／ｃｍ２の圧力でプレス成形し、直径
２０ｔｓ、厚み５ｍｍのペレットを得た０次いで、各ペ
レットを酸素フロー中、１４００〜１５００℃で８時間
焼成して焼結体（多結晶体）を得た。

以上にようにして得られた２種の多結晶体（以下、Ｃａ
Ｖ−ＹｒＧ及びＣａＶ−ＧｄｌＧと記す）をそれぞれ光
学研磨した後、光吸収係数α（Ｃｍ−”）及びファラデ
ー回転係数Ｏｒ　（ｄｅｇ／Ｃ履）を測定した。また、
第１図に示すようにファラデー回転係数の温度依存性を
調べ、その特性線の傾きからｄθ、／ｄＴを求めた。こ
れらの結果を第１表に併記する。

更に、第１表の入＝１．５５ｐＬ■における値を■、■
式に代入して（ただし、■式におけるｅの値は４５°）
得られた計算値、ｔ　　（ＣａＶ−ＹＩＧ）　　＝　　　２．３　　ａｍ
ｔ　（ＣａＶ−ＧｄＩＧ）＝　　５９０ｇｍとなるよう
に各多結晶体を光学研磨した後、圧力２００ｋｇ／ｃｍ
２．１３００℃、４時間の条件でホットプレス法により
２種の多結晶体を接合した。このようにして得られた磁
気光学素子のファラデー回転各の温度依存性を測定した
結果を第２図に示す。

第２図から明らかなように、１０〜９０℃の温度範囲で
ファラデー回転角は４５′″±０．０５°であった。ま
た、この磁気光学素子の吸収による損失は０．５ｄＢと
優れた特性を示し、１０〜９０℃の範囲で消光比は３０
ｄＢ以上であった。

同様に、第１表の入＝１．５５ｐＬｍにおける値を■、
■式に代入して（ただし、■式におけるθの値は７°）
得られた計算値、ｔ　（ＣａＶ−ＹＩＧ）　＝　　３８０ｐｍｔ　（Ｃａ
Ｖ−Ｇｄ４Ｇ）＝　　９０ｇｒａとなるように各多結晶
体を光学研磨した後、圧力４００ｋｇ／ｃｍ２．１３０
０℃、４時間の条件でホットプレス法により２種の多結
晶体を接合した。このようにして得られた磁気光学素子
のファラデー回転各の温度依存性を上記と同様に測定し
た結果、１０〜９０℃の温度範囲でファラデー回転角は
約７゜であり、誤差は０．１％以内であった。また、こ
の磁気光学素子の吸収による損失は０．２ｄＢと優れた
特性を示した。

実施例２まず、下記第２表に示す２種のガーネットフェライトが
得られるように、Ｇｄ２Ｏ３、Ｂｉ２　０３、Ｆｅ０Ｏ
Ｈ、Ｇａ２　０３、Ｌｕ２　　ｏ３を秤量して配合し。

実施例１と同様にして２種の多結晶体を作製した。ただ
し、仮焼温度は８００℃とし、焼結は２００ｋｇ１ｃ履
２．１１００℃、８時間の条件でホットプレス法により
行なった。

以上にようにして得られた２種の多結晶体をそれぞれ光
学研磨した後、光吸収係数α（ｃｍ−”）及びファラデ
ー回転係数θＦ　（ｄｅｇ／Ｃｍ）を測定し、実施例１
と同様にファラデー回転係数の温度依存性を調べ、その
特性線の傾きからｄＯ，／ｄＴを求めた。これらの結果
を第２表に併記する。

更に、各多結晶体の接合面を光学研磨した後、圧力２０
０ｋｇ／ｃｍ２．９００℃、４時間の条件でホットプレ
ス法により２種の多結晶体を接合した。この接合体につ
いて、各多結晶体の厚さが第２表の値を■、■式に代入
して（ただし、■式におけるｅの値は一４５°）得られ
た計算値、ｔ　　ＣＧｄ２　Ｂ　ｉ、　　Ｆｅａ　　Ｇａｔ　　０
１２）＝　　１７０ｐＬｍｔ　（Ｌｕ、、５Ｂｉ、、５
Ｆｅｓ　０，２）　　＝　３７０４となるように再び光
学研磨を施した。

このようにして得られた磁気光学素子のファラデー回転
各の温度依存性を実施例１と同様に測定したところ、１
０〜６０℃の温度範囲でファラデー回転角は４５°±０
．０５”であった、また、この磁気光学素子の吸収によ
る損失は０．９ｄＢと優れた特性を示した。

なお１以上の実施例ではいずれも２種の多結晶体を用い
たが、３種以上の多結晶体を用いてもよいことは勿論で
ある。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、温度特性に優れた
磁気光学素子及びこのような磁気光学素子を極めて簡便
に製造し得る方法を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１の磁気光学素子に用いられた
２種の多結晶体のファラデー回転係数の温度依存性を示
す特性図、第２図は本発明の実施例１における磁気光学
素子のファラデー回転角の温度依存性を示す特性図であ
る。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦遥　　稟　　（０Ｃ）第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ファラデー回転係数の温度依存性の異なる２種以
上の希土類鉄ガーネット多結晶体を接合したことを特徴
とする磁気光学素子。
（２）希土類鉄ガーネット多結晶体が次式Ｒ＿３Ｍ＿５Ｏ＿１＿２（ただし、ＲはＢｉ、Ｙ及び希土類元素から選ばれる少
なくとも１種の元素とＣａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｓｒから選ば
れる少なくとも１種の元素とを示し、ＭはＡｌ、Ｓｃ、
Ｇａ、Ｚｒ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｓｎ
から選ばれる少なくとも１種の元素とＦｅとを示す。）で表わされることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の磁気光学素子。
（３）ファラデー回転係数の温度依存性の異なる２種以
上の希土類鉄ガーネット多結晶体をホットプレス法によ
り接合することを特徴とする磁気光学素子の製造方法。
（４）希土類鉄ガーネット多結晶体が次式Ｒ＿３Ｍ＿５Ｏ＿１＿２（ただし、ＲはＢｉ、Ｙ及び希土類元素から選ばれる少
なくとも１種の元素とＣａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｂｒから選ば
れる少なくとも１種の元素とを示し、ＭはＡｌ、Ｓｃ、
Ｇａ、Ｚｒ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｓｎ
から選ばれる少なくとも１種の元素とＦｅとを示す。）で表わされることを特徴とする特許請求の範囲第３項記
載の磁気光学素子の製造方法。