JPS6369800A - 磁気光学結晶 - Google Patents
磁気光学結晶Info
- Publication number
- JPS6369800A JPS6369800A JP61210935A JP21093586A JPS6369800A JP S6369800 A JPS6369800 A JP S6369800A JP 61210935 A JP61210935 A JP 61210935A JP 21093586 A JP21093586 A JP 21093586A JP S6369800 A JPS6369800 A JP S6369800A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotation angle
- faraday rotation
- crystal
- garnet
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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
本発明は光通信、光計測に用いられるファラデー効果を
利用した磁気光学結晶に関するものである。
利用した磁気光学結晶に関するものである。
従来の技術
近年、光通信の分野において光源である半導体レーザへ
、伝送回路途中の機器、コ坏りター等の端面からの反M
戻り光を阻止する光アインレータ用の磁気光学結晶が盛
んに研究されている。その中でも希土類元素をBiで置
換したBi置換型希土類ガーネソ) (BiRe)IC
は単位長さあたりのファラデー回転角が大きく、光アイ
ソレータ用として必要な結晶の厚みが数100μmでよ
いこと、また液相エビタギシャル法により数100μm
。
、伝送回路途中の機器、コ坏りター等の端面からの反M
戻り光を阻止する光アインレータ用の磁気光学結晶が盛
んに研究されている。その中でも希土類元素をBiで置
換したBi置換型希土類ガーネソ) (BiRe)IC
は単位長さあたりのファラデー回転角が大きく、光アイ
ソレータ用として必要な結晶の厚みが数100μmでよ
いこと、また液相エビタギシャル法により数100μm
。
厚みの結晶を得る事ができ1枚のウェハから多数のチッ
プを取り出す事ができ量産性にすぐれていること等によ
り開発が急速に進んで来ている。1例として第8回日本
応用磁気学会学術講演概要集13aB−1、13aB−
2等を掲げる事ができる。
プを取り出す事ができ量産性にすぐれていること等によ
り開発が急速に進んで来ている。1例として第8回日本
応用磁気学会学術講演概要集13aB−1、13aB−
2等を掲げる事ができる。
発明が解決しようとする問題点
Bi置換希土類置換ガーネットは、例えば第33回応用
物理学関係連合講演会講演予稿集1p−H−15で報告
されているようにファラデー回転角の温度変化が大きく
、室温でのファラデー回転角の45°からの変化は最も
小さいものでも6.8X10 /’C程度である。こ
れはBiを置換しないイツトリウム鉄ガート(YIG)
のファラデー回転角の45°からの変化4×10 °/
’Cと比べて4割程度大きい。ファラデー回転角の45
°からのずれはアイソレーション比の劣化の原因となり
、例えばファラデー回転角が46°から1°ずれるとア
イソレーション比は理想状態(無限大)から345(i
Bに低下する。したがってもし室温でファラデー回転角
を45°になるように結晶の厚みを選んでおいても、B
i置換型ガーネットでは約17°c1また、ファラデー
回転角の温度変化が小さいYIGでも約25°C変化す
るとアイソレーション比は35dBに低下し、実用上問
題が残る。
物理学関係連合講演会講演予稿集1p−H−15で報告
されているようにファラデー回転角の温度変化が大きく
、室温でのファラデー回転角の45°からの変化は最も
小さいものでも6.8X10 /’C程度である。こ
れはBiを置換しないイツトリウム鉄ガート(YIG)
のファラデー回転角の45°からの変化4×10 °/
’Cと比べて4割程度大きい。ファラデー回転角の45
°からのずれはアイソレーション比の劣化の原因となり
、例えばファラデー回転角が46°から1°ずれるとア
イソレーション比は理想状態(無限大)から345(i
Bに低下する。したがってもし室温でファラデー回転角
を45°になるように結晶の厚みを選んでおいても、B
i置換型ガーネットでは約17°c1また、ファラデー
回転角の温度変化が小さいYIGでも約25°C変化す
るとアイソレーション比は35dBに低下し、実用上問
題が残る。
問題点を解決するための手段
本発明は、(Tb3−xL2Lx )(Fe5−y−2
sQyInz)012において、x、y、zはともに正
又は○であり、かつ0≦x −1−y −1−z≦0.
8であり、かつx + y −1−2\0なる化学組成
のガーネット結晶にBi置換型希土類ガーネットをエピ
タキシャル成長した磁気光学結晶である。
sQyInz)012において、x、y、zはともに正
又は○であり、かつ0≦x −1−y −1−z≦0.
8であり、かつx + y −1−2\0なる化学組成
のガーネット結晶にBi置換型希土類ガーネットをエピ
タキシャル成長した磁気光学結晶である。
作用
本発明によシ温度が変化してもファラデー回転角の変化
がゼロになる理由を以下に説明する。第2図において横
軸は温度、たて軸はファラデー回転角である。図中には
テルビウム鉄ガーネットTbIG 、 Bi置換型希土
類ガーネット(BiRe ) r Gのファラデー回転
角の温度変化と、これらを合成したファラデー回転角の
温度変化を模式的に示す。
がゼロになる理由を以下に説明する。第2図において横
軸は温度、たて軸はファラデー回転角である。図中には
テルビウム鉄ガーネットTbIG 、 Bi置換型希土
類ガーネット(BiRe ) r Gのファラデー回転
角の温度変化と、これらを合成したファラデー回転角の
温度変化を模式的に示す。
一般にBi置換型希土類ガーネッ) (BiRa)IG
において希土類元素(Re)の位置にBiが多量(希土
類元素の2割程度以上)に入ると、ファラデー回転角の
温度変化はReの種類にあまり依存しない。
において希土類元素(Re)の位置にBiが多量(希土
類元素の2割程度以上)に入ると、ファラデー回転角の
温度変化はReの種類にあまり依存しない。
この時(BiRe)rGのファラデー回転角は負の大き
な値から、温度の上昇とともに、ゼロに近づく。
な値から、温度の上昇とともに、ゼロに近づく。
この時ファラデー回転角が室温で一45°となるように
結晶の厚みを調節すると温度変化によるファラデー回転
角の一45°からの変化は正でその値は+0.05°/
’C以上である。一方Tt) IGの77ラデ一回転角
は正の大きな値から、温度の上昇とともに、ゼロに近づ
く。この時ファラデー回転角の45°からの変化は室温
付近において−0,23°/°cである。したがってこ
れらの結晶を組み合わせ、結晶のそれぞれの厚みを適当
に調節する事により5ヘージ ファラデー回転角の温度係数をゼロにする事が可能であ
る。
結晶の厚みを調節すると温度変化によるファラデー回転
角の一45°からの変化は正でその値は+0.05°/
’C以上である。一方Tt) IGの77ラデ一回転角
は正の大きな値から、温度の上昇とともに、ゼロに近づ
く。この時ファラデー回転角の45°からの変化は室温
付近において−0,23°/°cである。したがってこ
れらの結晶を組み合わせ、結晶のそれぞれの厚みを適当
に調節する事により5ヘージ ファラデー回転角の温度係数をゼロにする事が可能であ
る。
次にエピタキシャル成長に関係して、格子整合の話と結
晶の膜厚について述べる。上記したように(BiRa)
IG系とTbIG系の組み合わせによυファラデー回転
角の温度係数をゼロにする事が可能であるが、これらを
互いにエピタキシャル成長するためには互いの格子定数
を一致させる必要がある。TbI(、の格子定数を変化
させるため、鉄元素をScまたはInで、Tb元素をL
aで適当な量だけ置換する事によってこれらの結晶の格
子定数を一致させる事ができる。またSc 、 In
、 Laなと他の元素を固溶する事によりファラデー回
転角の大きさ及びその温度依存性がもとのTt)I(r
の場合と変ってくるので、あらかじめファラデー回転角
の温度変化を測定し、(BiRe)M(rの膜厚とTb
3−xLaxFe5、−2ScyInz0,2 との
膜厚の比の調整を行った。この事は実施例10所で詳し
く述べる。
晶の膜厚について述べる。上記したように(BiRa)
IG系とTbIG系の組み合わせによυファラデー回転
角の温度係数をゼロにする事が可能であるが、これらを
互いにエピタキシャル成長するためには互いの格子定数
を一致させる必要がある。TbI(、の格子定数を変化
させるため、鉄元素をScまたはInで、Tb元素をL
aで適当な量だけ置換する事によってこれらの結晶の格
子定数を一致させる事ができる。またSc 、 In
、 Laなと他の元素を固溶する事によりファラデー回
転角の大きさ及びその温度依存性がもとのTt)I(r
の場合と変ってくるので、あらかじめファラデー回転角
の温度変化を測定し、(BiRe)M(rの膜厚とTb
3−xLaxFe5、−2ScyInz0,2 との
膜厚の比の調整を行った。この事は実施例10所で詳し
く述べる。
実施例
本発明の第1の実施例として、TbIG系−(BiLu
Gd ) I G系の2層構造の結晶について述べる。
Gd ) I G系の2層構造の結晶について述べる。
PbO−B2O5系融剤を用い、Ga −Mg −Zr
置換型ガドリニウム・ガリウム・ガーネット(高格子定
数GGG 格子定数a=12,497人)を基板とし
て、その上にTb3Fe4,51no、5Chzを67
7 μmエピタキシャル成長した。この時、成長した結
晶の格子定数は12 、497人であり、基板の上に格
子不整合なく鏡面状の厚膜として得る事ができる。
置換型ガドリニウム・ガリウム・ガーネット(高格子定
数GGG 格子定数a=12,497人)を基板とし
て、その上にTb3Fe4,51no、5Chzを67
7 μmエピタキシャル成長した。この時、成長した結
晶の格子定数は12 、497人であり、基板の上に格
子不整合なく鏡面状の厚膜として得る事ができる。
さらにこの時のファラデー回転角はア0であり、またフ
ァラデー回転の7°からの温度変化は室温付近で一〇、
07°/’Cであった。なお、ファラデー回転角の測定
は光通信、光計測によく用いられる波長1.3μmの光
を用いてすべて行った。
ァラデー回転の7°からの温度変化は室温付近で一〇、
07°/’Cであった。なお、ファラデー回転角の測定
は光通信、光計測によく用いられる波長1.3μmの光
を用いてすべて行った。
次にBi203− PbO−B2O3系融剤を用いて高
格子定数G(、G (格子定数a=12,497人)上
に(BiloLu(,4Gd16 )Fe5012を1
100t1成長した。
格子定数G(、G (格子定数a=12,497人)上
に(BiloLu(,4Gd16 )Fe5012を1
100t1成長した。
この時成長した結晶の格子定数は同様に12−497人
となり、格子不整合なく鏡面状の結晶を得ることができ
る。さらにこの時の室温でのファラデー7、、−7 回転角は一14°であり、この時ファラデー回転角の一
14°からのずれは室温付近で+0.019 ’/℃で
ある。そこで(BiloLuO,4GJ6)Fe501
2を371μmとするとファラデー回転角は一52°と
なりまたその温度変化は+0,07°/’Cとなる。し
たがってTb3Fe45In(1,5012677μm
と(Bi1oLuo4Gdt6)Fe5Cz2を371
μmを2層にする事により、ファラデー回転角は一45
°、壕だファラデー回転角の温度変化はちょうど打ち消
しあってゼロになるはずである。
となり、格子不整合なく鏡面状の結晶を得ることができ
る。さらにこの時の室温でのファラデー7、、−7 回転角は一14°であり、この時ファラデー回転角の一
14°からのずれは室温付近で+0.019 ’/℃で
ある。そこで(BiloLuO,4GJ6)Fe501
2を371μmとするとファラデー回転角は一52°と
なりまたその温度変化は+0,07°/’Cとなる。し
たがってTb3Fe45In(1,5012677μm
と(Bi1oLuo4Gdt6)Fe5Cz2を371
μmを2層にする事により、ファラデー回転角は一45
°、壕だファラデー回転角の温度変化はちょうど打ち消
しあってゼロになるはずである。
そこで高格子定数GGG (1L=12,497人)上
にまずTJFe4,5Ino、sO+2を677 μm
エピタキシャル成長し、次にこの結晶の上に(Bilo
Lu(14σd16)Fe5012を371μm エピ
タキシャル成長した。
にまずTJFe4,5Ino、sO+2を677 μm
エピタキシャル成長し、次にこの結晶の上に(Bilo
Lu(14σd16)Fe5012を371μm エピ
タキシャル成長した。
この時、これら2層のエピタキシャル膜の格子定数はい
ずれも12.497人であるため格子不整合なく、欠陥
のない鏡面状の結晶を得る事ができる。
ずれも12.497人であるため格子不整合なく、欠陥
のない鏡面状の結晶を得る事ができる。
第1図に得られた結晶のファラデー回転角の温度変化を
示す。■は(BiloLuo、4Gd1,6 )Fe5
012のみのファラデー回転角の温度変化であり、室温
付近の一46°からのずれは+0.06°/°Cである
。■はTb5Fe4,51no50+z を677
pm成長した上に(Bil、oLuo4Gd、6)Fe
50.2を371μm成長した結晶のファラデー回転角
の温度依存であり、温度0〜50’Cの範囲において、
ファラデー回転角の温度変化のほとんどない結晶を得る
事ができた。
示す。■は(BiloLuo、4Gd1,6 )Fe5
012のみのファラデー回転角の温度変化であり、室温
付近の一46°からのずれは+0.06°/°Cである
。■はTb5Fe4,51no50+z を677
pm成長した上に(Bil、oLuo4Gd、6)Fe
50.2を371μm成長した結晶のファラデー回転角
の温度依存であり、温度0〜50’Cの範囲において、
ファラデー回転角の温度変化のほとんどない結晶を得る
事ができた。
本発明の第2の実施例としてTbIG系−(BiYbe
d)IC系の2層構造の結晶について述べる。pbo
−B203系融剤を用い、格子定数& = 12.49
5人の基板上にTb3Fe43SCo、7042を46
5 、camを成長した後、その上にBi2O5−Pb
O−Bi2O5系溶媒を用いて(Bil、IYbo5G
d14)F6sO+zを140μm成長した。この結晶
の室温でのファラデー回転角は23°であったが、この
結晶の厚みを、ファラデー回転角が45°となるように
換算すると、ファラデー回転角の45°からの変化は+
0.01°/’Cとなり良好な結果が得られた。
d)IC系の2層構造の結晶について述べる。pbo
−B203系融剤を用い、格子定数& = 12.49
5人の基板上にTb3Fe43SCo、7042を46
5 、camを成長した後、その上にBi2O5−Pb
O−Bi2O5系溶媒を用いて(Bil、IYbo5G
d14)F6sO+zを140μm成長した。この結晶
の室温でのファラデー回転角は23°であったが、この
結晶の厚みを、ファラデー回転角が45°となるように
換算すると、ファラデー回転角の45°からの変化は+
0.01°/’Cとなり良好な結果が得られた。
本発明の第3の実施例としてTbI(It系−(BiL
uTb)IC系の2層構造の結晶について述べる。pb
o −B2o3系融剤を用い、格子定数a = 12.
497人の9へ−ジ 基板上に(Tk)24Lao、6)Fe5012を52
5 μm、次に実施例1と同様の融剤を用いて(Bil
oLu、3Tb1,7 )Fe50,2を480μm成
長した。この結晶のファラデー回転角を測定した結果室
温でのファラデー回転角は45°。またその温度係数は
室温付近でゼロであった。
uTb)IC系の2層構造の結晶について述べる。pb
o −B2o3系融剤を用い、格子定数a = 12.
497人の9へ−ジ 基板上に(Tk)24Lao、6)Fe5012を52
5 μm、次に実施例1と同様の融剤を用いて(Bil
oLu、3Tb1,7 )Fe50,2を480μm成
長した。この結晶のファラデー回転角を測定した結果室
温でのファラデー回転角は45°。またその温度係数は
室温付近でゼロであった。
なお本実施例ではIn 、 Sc 、 La、それぞれ
を別々に固溶した場合について説明したが、これらは同
時にTMGに固溶してもよい。この時基板として一般に
用いられる結晶の格子定数(a=12,490〜12,
504人)に格子整合をとるためには、(Tb3−xL
ax)(Fe5−y−2scyInz )O+zにおい
てX。
を別々に固溶した場合について説明したが、これらは同
時にTMGに固溶してもよい。この時基板として一般に
用いられる結晶の格子定数(a=12,490〜12,
504人)に格子整合をとるためには、(Tb3−xL
ax)(Fe5−y−2scyInz )O+zにおい
てX。
y、zはともに正又は○であり、かつ○≦x−1−y+
2≦0.8、かつx−)y+z\0なる条件が必要であ
る。さらに(BiLu(J)I(r 、 (BiYbG
4)IG 。
2≦0.8、かつx−)y+z\0なる条件が必要であ
る。さらに(BiLu(J)I(r 、 (BiYbG
4)IG 。
及び(BiLuTb)rGの3つの実施例について示し
たが、上記(Tb3−XL&X ) (Fe5−7−z
sOyInz ) 012と格子整合のとれるBiを含
むBi置換型希土類ガーネットであれば、他の組成のも
のでもよい。
たが、上記(Tb3−XL&X ) (Fe5−7−z
sOyInz ) 012と格子整合のとれるBiを含
むBi置換型希土類ガーネットであれば、他の組成のも
のでもよい。
!≧に蟲鉗巨斗uRiLf糾りL1各φ; 9届151
μの鬼陸10.1.・ にする事により、さらに広い温度範囲でファラデー回転
角の温度変化をゼロとする事が可能である。
μの鬼陸10.1.・ にする事により、さらに広い温度範囲でファラデー回転
角の温度変化をゼロとする事が可能である。
発明の効果
本発明により光アイソレータ用磁気光学結晶であるBi
置換型ガーネット結晶のファラデー回転角の温度変化を
ゼロにする事が可能となり、この結晶を光アイソレータ
として用いる事により、広い温度範囲にわたり高アイン
レーション比の光アイソレータを提供することが可能と
なりその実用的価値は高い。
置換型ガーネット結晶のファラデー回転角の温度変化を
ゼロにする事が可能となり、この結晶を光アイソレータ
として用いる事により、広い温度範囲にわたり高アイン
レーション比の光アイソレータを提供することが可能と
なりその実用的価値は高い。
第1図は本発明の第1の実施例を説明するための図であ
り、■は本発明を用いる前のファラデー回転角の温度変
化を示し■は本発明を用いた時の′ファラデー回転角の
温度変化を示した図、第2図はBi置換型希土類ガーネ
ッ) (BiRe)ICのファラデー回転角の温度変化
をTb IGのファラデー回転角の温度変化で打ち消す
ことができる事を示した模式図である。
り、■は本発明を用いる前のファラデー回転角の温度変
化を示し■は本発明を用いた時の′ファラデー回転角の
温度変化を示した図、第2図はBi置換型希土類ガーネ
ッ) (BiRe)ICのファラデー回転角の温度変化
をTb IGのファラデー回転角の温度変化で打ち消す
ことができる事を示した模式図である。
Claims (1)
- (Tb_3_−_xLa_x)(Fe_5_−_y_−
_zSc_yIn_z)O_1_2において、x、y、
zはそれぞれ正又は0であり、かつ0≦x+y+z≦0
.8であり、かつx+y+z≠0なる化学組成のガーネ
ット結晶にBi置換型希土類ガーネットをエピタキシャ
ル成長した事を特徴とする磁気光学結晶。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61210935A JPS6369800A (ja) | 1986-09-08 | 1986-09-08 | 磁気光学結晶 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61210935A JPS6369800A (ja) | 1986-09-08 | 1986-09-08 | 磁気光学結晶 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6369800A true JPS6369800A (ja) | 1988-03-29 |
Family
ID=16597520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61210935A Pending JPS6369800A (ja) | 1986-09-08 | 1986-09-08 | 磁気光学結晶 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6369800A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6351331B1 (en) | 1999-05-28 | 2002-02-26 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Faraday rotator and magneto-optical element using the same |
-
1986
- 1986-09-08 JP JP61210935A patent/JPS6369800A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6351331B1 (en) | 1999-05-28 | 2002-02-26 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Faraday rotator and magneto-optical element using the same |
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