TWI673249B - 磁性光學材料及其製造方法、與磁性光學裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種磁性光學材料，其係適用於構成因不會吸收波長範圍0.9~1.1μm之光纖雷射光而抑制了熱透鏡之發生的光隔離器等之磁性光學裝置之透明的磁性光學材料，該磁性光學材料方面，係由包含將以下述式(1)所表示的複合氧化物作為主成分之透明陶瓷或以下述式(1)所表示的複合氧化物之單晶構成的磁性光學材料，Tb_2xR_2(2-x)O_8-x (1)(式中，0.800<x<1.00，R係由矽、鍺、鈦、鉭、錫、鉿、鋯所成之群中選出的至少1個元素(但，就矽、鍺及鉭而言，係排除單獨為該元素者))。

Description

磁性光學材料及其製造方法、與磁性光學裝置

本發明係關於磁性光學材料及磁性光學裝置，更詳細而言係關於適於構成光隔離器等之磁性光學裝置之由包含複合氧化物的透明陶瓷或單晶所構成之磁性光學材料及其製造方法，以及使用該磁性光學材料之磁性光學裝置。

近年來，高輸出化成為可能，而使用光纖雷射的雷射加工機之普及化驚人。另外，被組入雷射加工機之雷射光源係若來自外部的光入射，則共振狀態會不安定化，而引起振盪狀態混亂的現象。尤其，若所振盪的光被途中之光學系統所反射而返回至光源，則振盪狀態會被大幅擾亂。為了防止此事，通常在光源的前面等設置光隔離器。

光隔離器係由法拉第轉子、配置於法拉第轉子之光入射側的偏光鏡、以及配置於法拉第轉子之光射出側的分析器所構成。又，法拉第轉子係與光之行進方向平行地施加磁場來進行利用。此時，光的偏振線段係在法拉 第轉子中無論前進或後退皆只會朝一定方向進行旋轉。再者，法拉第轉子係光的偏振線段被調整成剛好45度旋轉的長度。在此，若將偏光鏡與分析器的偏振面朝前進的光之旋轉方向偏移45度，則前進的光之偏振係由於在偏光鏡位置與分析器位置為一致而會透過。另一方面，後退的光之偏振係成為與從分析器位置偏移45度的偏光鏡之偏振面的偏移角方向逆旋轉地45度旋轉。是故，偏光鏡位置之返回光的偏振面係相對於偏光鏡之偏振面而成為45度-(-45度)=90度之偏移，而無法透過偏光鏡。如此般前進的光係進行透過、射出，後退的光係發揮作為進行遮斷的光隔離器之功能。

上述，在作為構成光隔離器之法拉第轉子所使用的材料，以往已知有TGG結晶(Tb₃Ga₅O₁₂)或TSAG結晶(Tb_(3-x)Sc₂Al₃O₁₂)(日本特開2011-213552號公報(專利文獻1)、日本特開2002-293693號公報(專利文獻2))。TGG結晶之伐得常數(Verdet constant)較大，為40rad/(T．m)(亦即，0.14min/(Oe．cm))，目前被廣泛搭載作為標準的光纖雷射裝置用。TSAG結晶之伐得常數為TGG結晶的1.3倍左右(亦即，0.18min/(Oe．cm)左右)，此亦為被搭載於光纖雷射裝置的材料。

除上述以外，於日本特開2010-285299號公報(專利文獻3)係揭示有(Tb_xR_1-x)₂O₃(x係0.4≦x≦1.0)，R係以由鈧、釔、鑭、銪、釓、鐿、鈥、及鎦所成 之群中選出的氧化物作為主成分之單晶或陶瓷。由上述成分所構成的氧化物係伐得常數為0.18min/(Oe．cm)以上，在實施例中係有記載最大至0.33min/(Oe．cm)者。又，於同一文獻之本文中亦記載有TGG之伐得常數為0.13min/(Oe．cm)。兩者之伐得常數之差實際達2.5倍。

於日本特開2011-121837號公報(專利文獻4)中亦揭示有由大致相同成分所構成之氧化物，且記載具有比TGG單晶更大的伐得常數。

如上述專利文獻3、4般，若得到伐得常數大的光隔離器，則可縮短為了45度旋轉所必要的全長，使光隔離器之小型化，而為佳。

然而，上述專利文獻3、4所揭示的(Tb_xR_1-x)₂O₃氧化物，雖確實與專利文獻1所揭示之TGG結晶，或者專利文獻3之本文中所提及之TGG結晶相比，伐得常數為1.4~2.5倍乃非常大，但該氧化物雖僅少量但仍會吸收其利用所想定之波長範圍0.9~1.1μm之光纖雷射光。近年之光纖雷射裝置係其輸出幾乎功率化，即使為具有少量吸收之光隔離器，若搭載於其，則亦會導致因熱透鏡效果造成之光束品質的劣化而成為問題。

相同地，作為每單位長度之伐得常數為非常大的材料，具有包含鐵(Fe)之釔鐵石榴石(通稱：YIG)單晶(日本特開2000-266947號公報(專利文獻5))。但，鐵(Fe)係於波長0.9μm具有大的光吸收， 於波長0.9~1.1μm範圍之光隔離器係出現此光吸收的影響。因此，使用此釔鐵石榴石單晶的光隔離器成為非常難以利用在高輸出化傾向顯著的光纖雷射裝置。

又，TGG結晶(Tb₃Ga₅O₁₂)或TSAG結晶((Tb_(3-x)Sc_x)Sc₂Al₃O₁₂)所屬之石榴石型氧化物係若元素之摻合比率偏離化學計量比，則容易生成石榴石構造以外之結晶相一事乃在該業者之間一般所知悉，因原料摻合時之組成偏離導致的透光性之急遽的降低或良率的降低係成為問題。

作為此等之既存材料的代替係可列舉具有燒綠石型之結晶構造的氧化物。燒綠石型結晶係具有A₂B₂O₇之結晶構造，若A離子與B離子之半徑比在一定之範圍內則具有立方晶構造，此乃大眾所知悉。若選擇結晶構造為成立方晶的材料，則單晶係當然，即使為陶磁體亦成為可製作具有高透明性之材料，因而有望作為各種的光學材料之應用。

作為如此之燒綠石型材料之例，於日本特開2005-330138號公報(專利文獻6)中係揭示有一種立方晶系鈦氧化物燒綠石燒結體，其係於A部位具有稀土類元素RE之立方晶系鈦氧化物燒綠石當中，該A部位之元素RE係由Lu、Yb、Tm、Er、Ho、Y、Sc、Dy、Tb、Gd、Eu、Sm、Ce之各元素當中的一個或二個以上所成之複合氧化物RE_2-xTi₂O_7-δ，其特徵為，藉由將前述A部位元素RE之不定比量x對應於該A部位元素RE而設為 0<x<0.5之範圍內的電子導電性陶瓷粉體進行燒結，其後進行還原處理所形成。由於用途為電子導電性陶瓷，因此並無提及該燒結體之透明度，僅普通地燒結，而完成通常不透明燒結體一事乃該業者之間所知悉，雖推定專利文獻6記載之材料亦不可利用作為光學材料用途，但包含Tb之鈦氧化物綠石燒可成為立方晶的資訊乃藉由該專利文獻6所揭示。

但，之前，於單純的Tb之矽氧化物中無法成立方晶一事已另外得知("Rare earth disilicates R2Si2O7(R=Gd,Tb,Dy,Ho)：type B",Z.,Kristallogr.,Vol.218 No.12 795-801(2003)(非專利文獻1))。

又，同期間，揭示有雖完全不包含Tb，但某種稀土類鉿氧化物成立方晶燒綠石構造，而具有透光性的事實("Fabrication of transparent La₂Hf₂O₇ ceramics from combustion synthesized powders",Mat.Res.Bull.40(3)553-559(2005)(非專利文獻2))。

再者，於日本特開2010-241677號公報(專利文獻7)中係揭示一種光學陶瓷，其係具有各個結晶之至少95重量%，較佳為至少98重量%為立方晶黃綠石或螢石構造，且包含化學計量之化合物 A_2+xB_yD_zE₇

在此，-1.15≦x≦0及0≦y≦3及0≦x≦1.6以及3x+4y+5z=8，且A係由稀土類金屬氧化物之群中選出的至少1個之3價陽離子，B係至少1個4價陽離子，D係至少1個5價陽離子，及E係至少1個2價陰離子的多結晶、透明光學陶瓷，A係由Y、Gd、Yb、Lu、Sc及La中所選出，B係由Ti、Zr、Hf、Sn及Ge中所選出，可確認雖完全不包含Tb，但包含數種稀土類的鈦氧化物、鋯氧化物、鉿氧化物、錫氧化物、鍺氧化物係可成98重量%以上之立方晶黃綠石(燒綠石)構造。

又，燒綠石型氧化物係即使偏離形成A離子與B離子之摻合比率為理想的燒綠石構造之1比1的化學計量比，在某範圍之中亦顯示容許立方晶燒綠石相一事，推測可抑制在石榴石型氧化物所看到的因原料摻合時之組成偏離導致的透光性之急遽的降低或良率的降低("Phase equilibria in the refractory oxide systems of zirconia,hafnia and yttria with rare-earth oxides",J.Eur.Ceram.Soc.28 2363-2388(2008)(非專利文獻3)、"Stuffed rare earth pyrochlore solid solutions",J.solid state chem.179 3126-3135(2006)(非專利文獻4))。

但，迄今仍無對燒綠石型氧化物，且為一邊維持包含Tb離子的立方晶構造，一邊進一步使A離子與B離子之摻合比率積極地偏離化學計量比，藉此而使透明 性更高，因而可利用於高輸出雷射的磁性光學材料加以探討的公知例。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2011-213552號公報

[專利文獻2]日本特開2002-293693號公報

[專利文獻3]日本特開2010-285299號公報

[專利文獻4]日本特開2011-121837號公報

[專利文獻5]日本特開2000-266947號公報

[專利文獻6]日本特開2005-330133號公報

[專利文獻7]日本特開2010-241677號公報

[非專利文獻]

[非專利文獻1]"Rare earth disilicates R2Si2O7 (R=Gd, Tb, Dy, Ho) : type B", Z., Kristallogr., Vol.218 No.12 795-801 (2003)

[非專利文獻2]"Fabrication of transparent La₂Hf₂O₇ ceramics from combustion synthesized powders", Mat. Res. Bull. 40 (3) 553-559 (2005)

[非專利文獻3]"Phase equilibria in the refractory oxide systems of zirconia, hafnia and yttria with rare-earth oxides", J. Eur. Ceram. Soc. 28 2363-2388 (2008)

[非專利文獻4]"Stuffed rare earth pyrochlore solid solutions", J. solid state chem. 179 3126-3135 (2006)

本發明係鑑於上述情事而完成者，其目的為提供一種磁性光學材料，其係適用於構成因不會吸收波長範圍0.9~1.1μm之光纖雷射光而抑制了熱透鏡之發生的光隔離器等之磁性光學裝置之透明的磁性光學材料及其製造方法，以及磁性光學裝置。

本發明者們係將以上之先前技術的見解作為基礎，作為相較於(Tb_xR_1-x)₂O₃氧化物陶瓷，不會吸收波長範圍0.9~1.1μm之光纖雷射光，而可對應於功率雷射用途的全新之材料候補，而進行包含Tb之各種的燒綠石型材料之探討，並完成適於構成光隔離器等之磁性光學裝置的磁性光學材料及磁性光學裝置。

亦即，本發明係提供下述之磁性光學材料及其製造方法、與磁性光學裝置。

[1]一種磁性光學材料，其特徵為，由包含以下述式(1)所表示的複合氧化物作為主成分之透明陶瓷或以下述式(1)所表示的複合氧化物之單晶所構成，Tb_2xR_2(2-x)O_8-x (1) (式中，0.800<x<1.00，R係由矽、鍺、鈦、鉭、錫、鉿、鋯所成之群中選出的至少1個元素(但，就矽、鍺及鉭而言，係排除單獨為該元素))。

[2]如[1]之磁性光學材料，其中，在使波長1064nm之雷射光以光束直徑1.6mm進行入射作為光路徑長10mm的情況，不發生熱透鏡之雷射光的入射功率之最大值為30W以上。

[3]如[1]或[2]之磁性光學材料，其中，每光路徑長10mm之波長1064nm的光之直線透過率為90%以上。

[4]如[1]~[3]中任一項之磁性光學材料，其係使具有燒綠石晶格之立方晶成為主相。

[5]一種磁性光學材料之製造方法，其係將氧化鋱粉末與由矽、鍺、鈦、鉭、錫、鉿、鋯所成之群中選出的至少1個氧化物粉末(但，就矽、鍺及鉭而言，係排除單獨為該元素氧化物者)在坩堝內進行燒成而製作以立方晶燒綠石型氧化物為主成分之燒成原料，將該燒成原料進行粉碎作為原料粉末，並使用此原料粉末成形為既定形狀之後進行燒結，進一步進行熱間均壓處理，而得到包含以下述式(1)所表示之複合氧化物作為主成分之透明陶瓷之燒結體，Tb_2xR_2(2-x)O_8-x (1) (式中，0.800<x<1.00，R係由矽、鍺、鈦、鉭、錫、鉿、鋯所成之群中選出的至少1個元素(但，就矽、鍺及鉭而言，係排除單獨為該元素))。

[6]如[5]之磁性光學材料之製造方法，其係將上述氧化鋱粉末與上述由矽、鍺、鈦、鉭、錫、鉿、鋯所成之群中選出的至少1個氧化物粉末，以使該鋱原子與上述由矽、鍺、鈦、鉭、錫、鉿、鋯所成之群中選出的至少1個原子之莫耳比率成為x：(2-x)(但，x係大於0.800且小於1.00)的方式進行秤量、混合之後，在坩堝內進行燒成。

[7]一種磁性光學裝置，其特徵為，使用如[1]~[4]中任一項之磁性光學材料所構成者。

[8]如[7]之磁性光學裝置，其係為可在波長範圍0.9μm以上、1.1μm以下利用的光隔離器，該光隔離器係具備上述磁性光學材料作為法拉第轉子，且於該法拉第轉子之光學軸上的前後具備偏光材料。

[9]如[8]之磁性光學裝置，其中，上述法拉第轉子係於其光學面具有抗反射膜。

依據本發明，可提供一種透明的磁性光學材料，其係適於構成相較於(Tb_xR_1-x)₂O₃氧化物，不會發生熱透鏡且最大雷射光入射功率為大，即使搭載於波長範圍0.9~1.1μm之光纖雷射裝置，光束品質亦不劣化之光隔離 器等之磁性光學裝置。

100‧‧‧光隔離器

110‧‧‧法拉第轉子

120‧‧‧偏光鏡

130‧‧‧分析器

140‧‧‧磁鐵

[第1圖]係顯示使用本發明之磁性光學材料作為法拉第轉子的光隔離器之構成例的剖面示意圖。

[第2圖]係參考例1-1、實施例1-3、1-4、比較例1-1、1-2之陶瓷燒結體(Tb_2xHf_2(2-x)O_8-x)的X射線繞射圖型。

[第3圖]係第2圖之2 θ=15°附近的X射線繞射圖型放大圖。

[第4圖]係第2圖之2 θ=50°附近的X射線繞射圖型放大圖。

[磁性光學材料]

以下，針對本發明之磁性光學材料進行說明。

本發明之磁性光學材料係由包含以下述式(1)所表示的複合氧化物作為主成分之透明陶瓷或以下述式(1)所表示的複合氧化物之單晶所構成，Tb_2xR_2(2-x)O_8-x (1) (式中，0.800<x<1.00，R係由矽、鍺、鈦、鉭、錫、鉿、鋯所成之群中選出的至少1個元素(但，就矽、鍺及鉭而言，係排除單獨為該元素))。

鋱(Tb)係除了鐵(Fe)以外在順磁性元素當中為具有最大的伐得常數之材料，且於波長1.06μm中為透明(光路徑長1mm之光的直線透過率為80%以上)，因此為最適合使用於此波長範圍的光隔離器的元素。但，為了活用此透明性，鋱並不為金屬鍵結狀態，而必須成為安定的化合物狀態。

在此，作為形成安定的化合物之最典型的形態係可列舉氧化物。其中，具有燒綠石型構造之某種的材料(複合氧化物)係由於成立方晶構造(將其稱為具有燒綠石晶格的立方晶(燒綠石型立方晶))，因此可得到無異向性散亂之高度透明的化合物。因而，由鋱進入A部位之系所構成並為燒綠石型氧化物且成立方晶構造之化合物(含鋱之立方晶系燒綠石型氧化物)係較佳作為使用於波長範圍0.9μm以上、1.1μm以下，更詳細而言係1,064±40nm之光隔離器的材料。

又，作為用以成立方晶構造之B部位元素係可適宜利用矽、鍺、鈦、鉭、錫、鉿、鋯。

但，矽或鍺係由於離子半徑過小，因此若僅以此等之元素填充B部位，則會成為斜方晶而阻礙透明性，故不佳。因此，在選擇矽或鍺的情況係與離子半徑更大的其他元素之鋯組合來利用。

其結果，本發明之磁性光學材料較佳係以具有燒綠石晶格之立方晶(燒綠石型立方晶)成為主相者，更佳係由燒綠石型立方晶所構成者。另外，成為主相係指燒綠石型立方晶佔全體的90體積%以上，較佳為95體積%以上作為結晶構造。或是指由此磁性光學材料之粉末X射線繞射結果所算出的燒綠石化率在上述式(1)中之R單獨為鋯的情況係51.5%以上，在R為其他的情況(亦即，R為由矽、鍺、鈦、鉭、錫、鉿、鋯所成之群中選出的至少1個元素(但，就矽、鍺及鉭而言係排除單獨為該元素)的情況)係97.3%以上，較佳係99%以上。

另外，燒綠石化率係指由對象材料之粉末X射線繞射之相當於立方晶的(622)面之峰值位置(2 θ之值P₍₆₂₂₎)，根據魏加氏定律(Vegard's law)，使用氧化鋱的(622)面之2 θ之值(P_Tb)及在將對象材料設為理想的燒綠石型立方晶的情況之(622)面之2 θ之值(P_TbR)求出的上述對象材料中所佔之理想的燒綠石型立方晶的莫耳分率。另外，(622)面係燒綠石型立方晶之X射線繞射圖型中之4個主繞射面當中，最高角側之繞射面。

上述式(1)雖以包含鋱與R為由矽、鍺、鈦、鉭、錫、鉿、鋯所成之群中選出的至少1個元素(但，就矽、鍺及鉭而言，係排除單獨為該元素)者所構成，但亦可進一步含有其他元素。作為其他元素，若為稀土類元素則可例示：鑭、釓、銩、鈰、鐠、鐿、鏑，作為 各種雜質群，典型而言係可例示：鈣、鋁、磷、鎢、鉬等。

其他元素之含量較佳係當將鋱之全量設為100時為10以下，更佳係1以下，再更佳係0.1以下，特佳係0.001以下(實質上為零)。

式(1)中，x係大於0.800，未達1.00，較佳係0.900以上、未達1.00，更佳係0.950以上，未達1.00，特佳係0.950以上、0.999以下。在x為此範圍的情況，由於R離子會優先佔有B部位，其結果Tb離子會有效率地佔有A側，因此Tb之價數(3價)安定性會提昇而提高透光性。但，在x為0.800以下的情況，因燒綠石型立方晶不會成為主相，進而成為混晶而產生雙折射，其結果，透光性會明顯降低，故不佳。

本發明之磁性光學材料係含有以上述式(1)所表示之複合氧化物作為主成分。亦即，本發明之磁性光學材料係只要含有以上述式(1)所表示之複合氧化物作為主成分即可，亦可刻意含有其他成分作為副成分。

在此，作為主成分而含有係意味著含有50質量%以上之以上述式(1)所表示之複合氧化物。以式(1)所表示之複合氧化物的含量較佳為80質量%以上，更佳為90質量%以上，再更佳為99質量%以上，特佳為99.9質量%以上。

作為一般所例示之其他副成分(主成分以外之成分)係有在單晶成長時所摻雜之摻雜劑或助溶劑，在陶瓷製造 時所添加之燒結助劑等。

作為本發明之磁性光學材料之製法係有浮區法、微下拉法等之單晶製造方法，以及陶瓷製造法，使用任一製法皆無妨。但，一般而言，於單晶製造方法中係於固溶體之濃度比的設計上具有一定程度的限制，因而於本發明中係以陶瓷製造法較佳。

以下，針對作為本發明之磁性光學材料的製造方法之例的陶瓷製造法進一步詳細敘述，但並非排除沿襲本發明之技術性思想的單晶製造方法者。

<<陶瓷製造法>> [原料]

作為本發明所使用之原料係可適宜利用由鋱與元素R(R係由矽、鍺、鈦、鉭、錫、鉿、鋯所成之群中選出的至少1個元素(但，就矽、鍺及鉭而言，係排除單獨為該元素))所構成之本發明的磁性光學材料之構成元素所成的金屬粉末、或硝酸、硫酸、尿酸等之水溶液，或者上述元素之氧化物粉末等。

將該等以使鋱對R之莫耳比率成為x：(2-x)(但，x係大於0.800，小於1.00)的方式進行既定量秤量，混合之後進行燒成，而得到將所期望之構成的立方晶燒綠石型氧化物作為主成分之燒成原料。例如，較佳為將氧化鋱粉末與由矽、鍺、鈦、鉭、錫、鉿、鋯所成之群中選出的至少1個氧化物粉末(就矽、鍺及鉭而言，係排 除單獨為該元素氧化物)，以使其鋱原子與上述由矽、鍺、鈦、鉭、錫、鉿、鋯所成之群中選出的至少1個R之原子之莫耳比率成為x：(2-x)(但，x係大於0.800且小於1.00)的方式進行秤量、混合之後，在坩堝內進行燒成。此時，在由矽、鍺、鈦、鉭、錫、鉿、鋯所成之群中選擇複數個元素R之氧化物粉末的情況，較佳係以使該等之R原子的莫耳比率成為被均分的莫耳比率之方式進行秤量。例如，在選擇元素R₁、R₂之2種的氧化物粉末的情況，較佳係以R₁：R₂之莫耳比率成為1：1的方式將該等進行秤量。

此時之燒成溫度較佳為1200℃以上，且為比其後所進行之燒結溫度更低的溫度，更佳為1400℃以上，且為比其後所進行之燒結溫度更低的溫度。

另外，在此所謂的「作為主成分」係指燒成原料的大部分(例如，體積比率為50%以上)被燒綠石型之結晶構造的氧化物所佔據。又，指由燒成原料之粉末X射線繞射結果所算出的上述燒綠石化率在上述式(1)中之R單獨為鋯的情況係41.5%以上，在R為其他的情況(亦即，R為由矽、鍺、鈦、鉭、錫、鉿、鋯所成之群中選出的至少1個元素(但，就矽、鍺及鉭而言係排除單獨為該元素)的情況)係50%以上，較佳係55%以上。

又，上述原料之純度較佳係99.9質量%以上。接著，將所得之燒成原料進行粉碎而作為原料粉末。

又，最終雖使用所期望之構成的燒綠石型氧 化物粉末來進行陶瓷製造，但針對此時之粉末形狀並無特別限定，可適宜利用例如角狀、球狀、板狀之粉末。又，即使為二次凝聚的粉末亦可適宜利用，即使為藉由噴墨乾燥處理等之造粒處理所造粒而成的顆粒狀粉末亦可適宜利用。進而，針對此等之原料粉末的調製步驟並無特別限定。可適宜利用以共沉澱法、粉碎法、噴霧熱分解法、溶膠-凝膠法、烷氧化物水解法、錯合物聚合法、其他所有的合成方法所製作之原料粉末。又，亦可將所得之原料粉末適當藉由濕式球磨機、珠磨機、噴射磨機或乾式噴射磨機、鎚碎機等進行處理。

亦可於本發明所使用之燒綠石型氧化物粉末原料中適當添加燒結抑制助劑(燒結助劑)。尤其，較佳係為了得到高透明性，添加與含鋱之燒綠石型氧化物合適的燒結抑制助劑。但，其純度較佳係99.9質量%以上。另外，在不添加燒結抑制助劑的情況，針對所使用之原料粉末較佳係選定其一次粒子之粒徑為奈米級且燒結活性極高者。如此之選擇係適當即可。

進而，在製造步驟中之品質安定性或良率提昇的目的下，有時可添加各種有機添加劑。於本發明中，針對此等並無特別限定。亦即，可適宜利用各種之分散劑、黏合劑、潤滑劑、可塑劑等。

[製造步驟]

於本發明中，使用上述原料粉末，加壓成形成既定形 狀之後，進行脫脂，接著進行燒結，而製作相對密度最低為95%以上之緻密化的燒結體。作為其後步驟，較佳係進行熱間均壓(HIP)處理。

(成形)

於本發明之製造方法中係可適宜利用通常之加壓成形步驟。亦即，可利用一般常見的將原料粉末填充於模具中從一定方向進行加壓之加壓步驟、或密閉收納於可變形的防水容器以靜水壓進行加壓之CIP(Cold Isostatic Pressing)步驟。另外，施加壓力係只要一邊確認所得成形體之相對密度一邊進行適當調整即可，並無特別限制，但若以例如市售之CIP裝置在可對應之300MPa以下左右的壓力範圍進行管理，則可抑制製造成本。或者，於成形時不僅是成形步驟而是一氣呵成地直至燒結為止所實施之熱壓步驟或放電電漿燒結步驟、微波加熱步驟等亦可適宜利用。進而，不僅是加壓成形法，藉由使原料粉末分散於水及有機溶劑，並流入模具中進行成形之澆注成形法亦可適宜利用。澆鑄成形之方法並無特別限定，可適宜利用加壓澆鑄法、減壓澆注法、固形澆鑄法、離心澆鑄法等。此時，亦可適當添加以漿體之流動性或成形體之保形性提昇作為目的的分散劑以及黏合劑等。

(脫脂)

於本發明之製造方法中係可適宜利用通常之脫脂步 驟。亦即，可經過以加熱爐進行之昇溫脫脂步驟。又，此時之環境氣體的種類亦無特別限制，可適宜利用空氣、氧、氫等。脫脂溫度亦無特別限制，但如果在使用混合有機添加劑之原料的情況，較佳係進行昇溫直至其有機成分可分解消除的溫度為止。

(燒結)

於本發明之製造方法中係可適宜利用一般的燒結步驟。亦即，可適宜利用電阻加熱方式、感應加熱方式的加熱燒結步驟。此時之環境並無特別限制，但可適宜利用惰性氣體、氧氣、氫氣等。又，亦可在減壓下(真空中)進行燒結。

本發明之燒結步驟中之燒結溫度係藉由所選擇的起始原料進行適當調整。一般而言係使用所選擇的起始原料，並適宜選定為較所欲製造之含鋱之燒綠石型氧化物燒結體的熔點更靠低溫側數10℃至100℃或200℃左右的溫度。又，在想要製造於選定之溫度的附近有會相變化成立方晶以外之相的溫度範圍之含鋱之燒綠石型氧化物燒結體時，若嚴格地以成為避開該溫度範圍的條件之方式進行管理、燒結，則可抑制立方晶以外之相的混入，而具有可減低雙折射性之散射的優點。

本發明之燒結步驟中之燒結保持時間係依據所選擇的起始原料進行適當調整。一般而言大多數小時左右即為充分。但，含鋱之燒綠石型氧化物燒結體的相對密 度最低也必須緻密化達95%以上。

(熱間均壓(HIP))

於本發明之製造方法中係可在經過燒結步驟之後，進一步追加設有進行熱間均壓(HIP(Hot Isostatic Pressing))處理的步驟。

另外，此時之加壓氣體介質種類係可適宜利用氬、氮等之惰性氣體、或者Ar-O₂。藉由加壓氣體介質進行加壓的壓力較佳為50~300MPa，更佳為100~300MPa。在壓力未達50MPa時係有無法得到透明性改善效果的情況，在超過300MPa時係即使增加壓力亦無法得到其以上之透明性改善，恐有對裝置之負荷成為過多而損傷裝置之虞。施加壓力係若為以市售之HIP裝置所能處理之196MPa以下，則簡便而為佳。

又，此時之處理溫度(既定保持溫度)係只要依據材料之種類及/或燒結狀態而適當設定即可，在例如1000~2000℃，較佳為1300~1800℃之範圍內進行設定。此時，與燒結步驟的情況相同地，必須設為構成燒結體之含鋱之燒綠石型氧化物的熔點以下及/或相轉移點以下，在熱處理溫度超過2000℃時係本發明所想定之含鋱之燒綠石型氧化物燒結體會超過熔點或超過相轉移點，而難以進行適當的HIP處理。又，在熱處理溫度未達1000℃時係無法得到燒結體之透明性改善效果。另外，針對熱處理溫度之保持時間並無特別限制，但較佳係一邊充分確 認構成燒結體之含鋱之燒綠石型氧化物的特性一邊進行適當調整。

另外，HIP處理之加熱材、隔熱材、處理容器並無特別限制，但可適宜利用石墨、或鉬(Mo)、鎢(W)。

(退火)

於本發明之製造方法中，係有在結束HIP處理之後，於所得之含鋱之燒綠石型氧化物燒結體中產生氧缺損，而呈現淡灰色的外觀之情況。於此情況中，較佳係以前述HIP處理溫度以下(例如，1100~1500℃)，且在與前述HIP處理壓力相同的條件下，施加微氧化退火處理。於此情況中，若利用與前述HIP處理設備相同的設備來進行微氧化退火處理，則製造製程成為簡便而為佳。藉由此退火處理，呈現淡灰色之外觀的含鋱之燒綠石型氧化物燒結體亦可調整成完全無色透明的陶瓷體。

(光學研磨)

於本發明之製造步驟中，較佳係針對經過上述一連串之製造步驟的含鋱之燒綠石型氧化物燒結體(亦即，透明陶瓷)，將該光學性地利用之位於軸上的兩端面進行光學研磨。此時之光學面精度係在測定波長λ=633nm的情況，較佳為λ/8以下，特佳為λ/10以下。另外，亦可藉由於光學研磨後的面適當成膜抗反射膜，而進一步減低光 學損失。

如上述般，可得到熱透鏡之發生受到抑制之磁性光學材料。又，本發明之磁性光學材料，在使波長1064nm之雷射光以光束直徑1.6mm進行入射作為光路徑長10mm的情況，較佳係不發生熱透鏡之雷射光的入射功率之最大值為30W以上，更佳係80W以上。在上述不發生熱透鏡之雷射光的入射功率之最大值未達30W時，會有難以利用在高輸出之光纖雷射裝置的情況。又，本發明之磁性光學材料較佳係每光路徑長10mm之波長1064nm的光透過之直線透過率為90%以上。另外，於本發明中，「直線透過率」係意味著在將於測定光路徑中不放置樣品而以空白(空間)狀態所測定之透過光譜設為100%的情況之直線透過率。

[磁性光學裝置]

本發明之磁性光學材料係適於磁性光學裝置用途中，尤其適宜使用作為波長0.9~1.1μm之光隔離器的法拉第轉子。

第1圖係顯示具有由本發明之磁性光學材料所構成的法拉第轉子作為光學元件之光學裝置的光隔離器之一例子的剖面示意圖。於第1圖中，光隔離器100係具備有由本發明之磁性光學材料所構成的法拉第轉子110，於該法拉第轉子110前後係具備有作為偏光材料之偏光鏡120及分析器130。又，光隔離器100較佳係以偏光鏡120、法拉 第轉子110、分析器130的順序作配置，於該等之側面當中的至少1面載置磁鐵140。

又，上述光隔離器100係可適宜利於產業用光纖雷射裝置。亦即，適於將來自雷射光源所發出的雷射光之反射光返回至光源，而防止振盪成為不安定者。

[實施例]

以下，雖列舉實施例、比較例及參考例以更具體地說明本發明，但本發明並不限定於下述實施例。

[實施例1、比較例1、參考例1]

於上述式(1)中，針對作為於B部位位置(於上述式(1)中之R)填充單一元素之例而選定鉿、錫、鈦，並使x變化之例進行說明。

取得信越化學工業(股)製之氧化鋱粉末及Alfa Aesar製之氧化鉿粉末、以及(股)高純度化學研究所製之二氧化錫粉末及氧化鈦粉末。純度皆為99.9質量%以上。

使用上述原料，而製作以成為如表1般之最終組成的混合比率之合計13種(1種×7水準+2種×3水準)之混合氧化物原料。亦即，分別準備以使鋱之莫耳數與鉿之莫耳數成為x=0.700、0.800、0.900、0.950、0.990、0.999、1.00的方式進行秤量的混合粉末，及以使鋱之莫耳數與錫或鈦之莫耳數成為x=0.700、0.900、1.00的方式進行秤量 的混合粉末(也就是說，如成為Tb_1.40Hf_2.60O_7.30、Tb_1.60Hf_2.40O_7.20、Tb_1.80Hf_2.20O_7.10、Tb_1.90Hf_2.10O_7.05、Tb_1.98Hf_2.02O_7.01、Tb_1.998Hf_2.002O_7.001、Tb_2.00Hf_2.00O_7.00、Tb_1.40Sn_2.60O_7.30、Tb_1.80Sn_2.20O_7.10、Tb_2.00Sn_2.00O_7.00、Tb_1.40Ti_2.60O_7.30、Tb_1.80Ti_2.20O_7.10、Tb_2.00Ti_2.00O_7.00般之混合粉末)。具體而言，準備將氧化鋱與氧化鉿以使鋱與鉿分別成為合適莫耳比率的方式進行秤量的混合粉末、將氧化鋱與二氧化錫以使鋱與錫分別成為合適莫耳比率的方式進行秤量的混合粉末、將氧化鋱與氧化鈦以使鋱與鈦分別成為合適莫耳比率的方式進行秤量的混合粉末之13種。接著，一邊注意防止各者相互混入一邊在乙醇中以氧化鋯製球磨裝置進行分散/混合處理。處理時間為24小時。其後，進行噴霧乾燥處理，而製作任一者平均粒徑皆為20μm之顆粒狀原料。

接著，將此等之粉末放入銥坩堝，在高溫馬弗爐(muffle furnace)，以1400℃保持時間3小時進行燒成處理，而得到各組成之燒成原料。將所得之各燒成原料以PANalytical公司製粉末X射線繞射裝置進行繞射圖型解析。由此等之峰值特定出試料之結晶系。在峰值因Cu-K α 1射線及Cu-K α 2射線以外之影響而分流，無法決定單一之晶系的情況係判斷為混晶。另外，在議論磁性光學材料之品質的情況，非單一之晶系的情況雖足以判斷為混晶，但在此係試著藉由與X射線繞射圖型之參考數據的比較或裏特沃爾德解析，而將燒綠石型氧化物之結晶相以 外的相進行特定。

其結果，於B部位使用Hf(亦即R=Hf)的7種之燒成原料(Tb_1.40Hf_2.60O_7.30、Tb_1.60Hf_2.40O_7.20、Tb_1.80Hf_2.20O_7.10、Tb_1.90Hf_2.10O_7.05、Tb_1.98Hf_2.02O_7.01、Tb_1.998Hf_2.002O_7.001、Tb_2.00Hf_2.00O_7.00)係確認到可推測為燒綠石型氧化物或螢石型氧化物之結晶相的立方晶。但，針對Tb_1.60Hf_2.40O_7.20及Tb_1.40Hf_2.60O_7.30係混合存在有晶格常數不同的複數之立方晶螢石型氧化物。

相同地，於B部位使用Sn(亦即R=Sn)的3種之燒成原料(Tb_1.40Sn_2.60O_7.30、Tb_1.80Sn_2.20O_7.10、Tb_2.00Sn_2.00O_7.00)係全部皆確認到可推測為燒綠石型氧化物之結晶相的立方晶。但，針對Tb_1.40Sn_2.60O_7.30雖確認到除了立方晶燒綠石型氧化物以外亦混合存在有其他的結晶相之XRD繞射峰值，但缺乏參考數據而無法特定。

最後，於B部位使用Ti(亦即R=Ti)的3種之燒成原料(Tb_1.40Ti_2.60O_7.30、Tb_1.80Ti_2.20O_7.10、Tb_2.00Ti_2.00O_7.00)係全部皆確認到可推測為燒綠石型氧化物之結晶相的立方晶。但，針對Tb_1.40Ti_2.60O_7.30係除了立方晶燒綠石型氧化物以外亦混合存在有晶格常數不同之立方晶的螢石型氧化物相或六方晶之XRD繞射峰值。

關於如此所得之原料，分別施加以單軸加壓成形、198MPa之壓力的靜水壓處理而得到CIP成形體。將所得之成形體在馬弗爐中以1000℃、2小時之條件進行脫脂處理。接著，將該乾燥成形體裝入真空加熱爐中，在 2.0×10^-3Pa以下之減壓下，以1700℃±20℃進行3小時處理，而得到合計13種(1種×7水準+2種×3水準)之燒結體。此時，以使所有的樣品之燒結相對密度成為95%的方式將燒結溫度進行微調整。

將所得之各燒結體裝入碳加熱器製HIP爐中，在Ar中、200MPa、1650℃、3小時之條件進行HIP處理。

又，作為比較例係參考日本特開2010-285299號公報(專利文獻3)來製作Tb_1.2Y_0.8O₃透光性陶瓷(比較例1-5)。

進而，將如此方式所得之各陶瓷燒結體以成為直徑5mm、長度10mm的方式進行研削及研磨處理，接著，將各樣品之光學兩端面以光學面精度λ/8(在測定波長λ=633nm的情況)進行最終光學研磨。

對於R=Hf且x=0.700、0.800、0.900、0.950、1.00之5種的陶瓷燒結體(亦即，Tb_1.40Hf_2.60O_7.30、Tb_1.60Hf_2.40O_7.20、Tb_1.80Hf_2.20O_7.10、Tb_1.90Hf_2.10O_7.05、Tb_2.00Hf_2.00O_7.00)，使用Rigaku製粉末X射線繞射裝置(Smart Lab)，藉由Out-of-plane XRD法測定繞射圖型(第2圖)。此時之作為XRD條件，係於陽極使用銅，以45kV、200mA產生X射線，掃描範圍設為10~110°。各陶瓷燒結體之反射強度係以2 θ=30°附近之反射(亦即，於燒綠石係(222)面之反射，於螢石係(111)面之反射)強度予以規格化。x=1.00時於2 θ=14.6°附近觀測到歸屬於立方晶燒綠石構造的(111)面 之反射(第3圖)。伴隨著x之減少，於2 θ=14.6°附近所觀測到的(111)面之反射強度係減少。x=0.800及0.700時2 θ=14.6°附近之反射係消滅，因此，判斷為歸屬於立方晶螢石構造的繞射圖型。又，x=0.800及0.700時，高角側之反射(峰值圖型)會因Cu-K α 1射線及Cu-K α 2射線以外之影響而分流，因此判斷為歸屬於混晶者(第4圖)。

針對經光學研磨之14種全部的樣品，塗佈設計成各自中心波長成為1064nm的抗反射膜。在此所得之樣品的光學外觀亦進行確認。

針對所得之陶瓷樣品，如下述般地測定直線透過率。又，如第1圖所示般，將偏光元件設置於所得到之各陶瓷樣品的前後，將此樣品插入外徑32mm、內徑6mm、長度40mm之釹-鐵-硼磁鐵的中心之後，使用IPG Photonics Japan(股)製高功率雷射(光束直徑1.6mm)，從兩端面，將波長1064nm之高功率雷射光線入射，而測定伐得常數以及不發生熱透鏡的入射功率之最大值。

(直線透過率之測定方法)

直線透過率係採用使用NKT Photonics公司製之光源與Gentec公司製之功率計以及Ge光檢測器內製而成的光學系，將波長1064nm之光藉由當以光束直徑1~3mm 的尺寸透過試料(陶瓷樣品)時的光強度進行測定，根據 以下的式子，依據JIS K7361及JIS K7136來求出。

直線透過率(%/cm)=I/Io×100(式中，I係表示透過光強度(直線透過長度10mm(1cm)之試料的光強度)，I₀係表示入射光強度)。

針對直線透過率為80%以上之樣品，進行下述伐得常數及不發生熱透鏡之入射功率的最大值之測定，針對直線透過率未達80%之樣品係不實施伐得常數及不發生熱透鏡之入射功率的最大值之測定(以下，其他實施例中亦相同)。

(伐得常數之測定方法)

伐得常數V係根據以下的式子來求出。另外，施加於樣品的磁場之大小(H)係使用從上述測定系之尺寸、殘留磁通密度(Br)及保持力(Hc)，藉由模擬所算出之值。

θ=V×H×L(式中，θ為法拉第旋轉角(min)，V為伐得常數，H為磁場之大小(Oe)，L為法拉第轉子之長度(此時為1cm))。

另外，作為比較例1-5之Tb_1.2Y_0.8O₃的伐得常數係參 照文獻值(日本特開2010-285299號公報(專利文獻3))。

(不發生熱透鏡的入射功率之最大值的測定方法)

首先，以不配置陶瓷樣品的狀態，使波長1,064nm之高功率雷射光成為光束直徑1.6mm之空間光而射出，藉由光束分析儀，計測光束腰位置F0(m)。其後，於上述空間光學系統配置測定試料(陶瓷樣品)，相同地計測射出光之光束腰位置F1(m)。此時之光束腰位置的變化量(△F)係藉由以下式子表示。

△F(m)=F0-F1

此時，△F之變化雖伴隨著輸入雷射功率的增大而變大，但將成為△F=0.1m以下時之最大入射雷射功率[W]作為可忽視熱透鏡之值(不發生熱透鏡的入射功率之最大值)來求出。

另外，所使用之功率雷射係由於最大輸出至100W為止，因此其以上之熱透鏡評估係無法進行。

將以上的結果全部彙整顯示於表1。

由上述結果，可確認比較例1-5之Tb_1.2Y_0.8O₃係不發生熱透鏡之入射功率的最大值為20W，相對於此，於上述式(1)中，x=0.900之實施例1-4、1-5、1-6中係透明性優異，可製作不發生熱透鏡之入射功率的最大值為100W以上之磁性光學材料。進而，可確認x=0.999、0.990、0.950之實施例1-1、1-2、1-3亦相同地透明性優異，而可製作不發生熱透鏡之入射功率的最大值為100W以上之磁性光學材料。又，於x=1.00之參考例1-1、1-2、1-3中係不發生熱透鏡之入射功率的最大值為80W或90W，在本實施例中係不發生熱透鏡之入射功率的最大值進一步改善為100W以上。另外，x=0.800之比較例1-1及x=0.700之比較例1-2、1-3、1-4中係全部成為混晶而 失透。

亦即，可確認依據本實施例，可製作不發生熱透鏡之入射功率的最大值為100W以上之磁性光學材料。

[實施例2、比較例2、參考例2]

於上述式(1)中，針對作為於B部位位置(於上述式(1)中之R)選定鋯單一元素，並使x變化之例進行說明。

取得信越化學工業(股)製之氧化鋱粉末、及日產化學工業(股)製之氧化鋯粉末。純度皆為99.9質量%以上。使用上述原料，製作x=0.700、0.900、1.00之合計3種的氧化物原料(亦即，Tb_1.40Zr_2.60O_7.30、Tb_1.80Zr_2.20O_7.10、Tb_2.00Zr_2.00O_7.00)。具體而言係準備將氧化鋱與氧化鋯以使鋱與鋯分別成為合適莫耳比率的方式進行秤量之混合粉末之3種。接著，一邊注意防止各者相互混入一邊在乙醇中以氧化鋯製球磨裝置進行分散/混合處理。處理時間為24小時。其後，進行噴霧乾燥處理，而製作任一者平均粒徑皆為20μm之顆粒狀原料。

接著，將此等之粉末放入銥坩堝，在高溫馬弗爐(muffle furnace)，以1300℃保持時間3小時進行燒成處理，而得到各組成之燒成原料。將所得之各燒成原料以PANalytical公司製粉末X射線繞射裝置進行繞射圖型解析。由此等之峰值特定出試料之結晶系。在峰值因Cu-K α 1射線及Cu-K α 2射線以外之影響而分流，無法決 定單一之晶系的情況係判斷為混晶。另外，在議論磁性光學材料之品質的情況，非單一之晶系的情況雖足以判斷為混晶，但在此係試著藉由與X射線繞射圖型之參考數據的比較或裏特沃爾德解析，而將燒綠石型氧化物之結晶相以外的相進行特定。

其結果，於B部位使用Zr(亦即R=Zr)的3種之燒成原料(Tb_1.40Zr_2.60O_7.30、Tb_1.80Zr_2.20O_7.10、Tb_2.00Zr_2.00O_7.00)係確認到除了立方晶燒綠石型氧化物的相以外亦混合存在有晶格常數不同之立方晶的螢石型氧化物相。

關於如此所得之原料，分別施加以單軸加壓成形、198MPa之壓力的靜水壓處理而得到CIP成形體。將所得之成形體在馬弗爐中以1000℃、2小時之條件進行脫脂處理。接著，將該乾燥成形體裝入真空加熱爐中，在2.0×10^-3Pa以下之減壓下，以1700℃±20℃進行3小時處理，而得到合計3種之燒結體。此時，以使所有的樣品之燒結相對密度成為95%的方式將燒結溫度進行微調整。

將所得之各燒結體裝入碳加熱器製HIP爐中，在Ar中、200MPa、1650℃、3小時之條件進行HIP處理。

進而，將如此方式所得之各陶瓷燒結體，與實施例1相同地以成為長度10mm的方式進行研削及研磨處理，接著，塗佈抗反射膜。

測定以與實施例1相同方式所得之陶瓷樣品的直線透過率，並且如第1圖所示般，將偏光元件設定於 所得到之各陶瓷樣品的前後之後覆蓋磁鐵，使用IPG Photonics Japan(股)製高功率雷射(光束直徑1.6mm)，從兩端面，將波長1064nm之高功率雷射光線入射，以與實施例1相同方式來測定伐得常數以及不發生熱透鏡之入射功率的最大值。

將以上的結果彙整顯示於表2。

由上述結果，可確認於上述式(1)中，x=1.00之參考例2-1中係不發生熱透鏡之入射功率的最大值為20W，x=0.900之實施例2-1係透明性優異，而可製作不發生熱透鏡之入射功率的最大值進一步改善為30W後之磁性光學材料。另外，實施例2-1、參考例2-1雖作為光學外觀皆為無色透明，但發生些許雙折射。又，於x=0.700之比較例2-1中係成為混晶而失透。

亦即，可確認依據本實施例，可製作不發生熱透鏡之入射功率的最大值為30W之磁性光學材料。

[實施例3、比較例3]

針對於上述式(1)中，x=0.900，且於B部位位置由矽、鍺、鈦、鉭、錫所成之群中以成為實施例1的組成以外之組成的方式選擇至少1個之例進行說明。

取得信越化學工業(股)製之氧化鋱粉末、及(股)高純度化學研究所製之二氧化矽粉末、二氧化鍺粉末、氧化鈦粉末、二氧化錫粉末、以及昭和化學(股)製之五氧化二鉭(tantalum pentoxide)。純度皆為99.9質量%以上。

使用上述原料，製作各種之複合氧化物原料。亦即，準備將氧化鋱與二氧化矽與氧化鋯以使鋱與矽與鋯之莫耳比成為1.80：1.10：1.10的方式進行秤量之混合粉末、將氧化鋱與二氧化鍺與氧化鋯以使鋱與鍺與鋯之莫耳比成為1.80：1.10：1.10的方式進行秤量之混合粉末、將氧化鋱與二氧化錫與五氧化二鉭以使鋱與錫與鉭之莫耳比成為1.80：1.10：1.10的方式進行秤量之混合粉末、將氧化鋱與氧化鈦與五氧化二鉭以使鋱與鈦與鉭之莫耳比成為1.80：1.10：1.10的方式進行秤量之混合粉末、將氧化鋱與二氧化矽以使鋱與矽之莫耳比成為1.80：2.20的方式進行秤量之混合粉末、將氧化鋱與二氧化鍺以使鋱與鍺之莫耳比成為1.80：2.20的方式進行秤量之混合粉末、將氧化鋱與五氧化二鉭以使鋱與鉭之莫耳比成為1.80：2.20的方式進行秤量之混合粉末。接著，一邊注意防止各者相互混入一邊在乙醇中以氧化鋯製球磨裝置進行分散/混合處理。處理時間為24小時。接著，將此等之粉末放入銥坩 堝，在高溫馬弗爐(muffle furnace)，以1400℃ 3小時進行燒成處理。

接著，將所得之各種原料再度在乙醇中以氧化鋯製球磨裝置進行分散/混合處理。處理時間為40小時。其後，再度進行噴霧乾燥處理，而製作任一者平均粒徑皆為20μm之顆粒狀複合氧化物原料。

關於如此所得之原料，分別施加以單軸加壓成形、198MPa之壓力的靜水壓處理而得到CIP成形體。將所得之成形體在馬弗爐中以1000℃、2小時之條件進行脫脂處理。接著，將該乾燥成形體裝入真空加熱爐中，以1700℃±20℃進行3小時處理，而得到各種燒結體。此時，以使所有的樣品之燒結相對密度成為95%的方式將燒結溫度進行微調整。

將所得之各燒結體裝入碳加熱器製HIP爐中，在Ar中、200MPa、1650℃、3小時之條件進行HIP處理。關於所得之各燒結體當中的一部分，以氧化鋯製乳缽進行粉碎處理而成為粉末形狀。接著，將以與實施例1相同方式所得之各粉末樣品以PANalytical公司製粉末X射線繞射裝置進行繞射圖型解析。其結果，可確認為立方晶燒綠石型氧化物的組成為Tb_1.80Si_1.10Zr_1.10O_7.10、Tb_1.80Ge_1.10Zr_1.10O_7.10、Tb_1.80Ti_1.10Ta_1.10O_7.10、Tb_1.80Sn_1.10Ta_1.10O_7.10之群。又，雖為燒綠石型，但結晶系成為斜方晶的組成為Tb_1.80Si_2.20O_7.10、Tb_1.80Ge_2.20O_7.10之群。最後，針對Tb_1.80Ta_2.20O_7.10係無法得到明確的燒綠 石型之繞射圖型，而得到像是3種左右之不同的相之混合圖型的結果。但，無法正確地鑑定。因此，表記為Tb_1.80Ta_2.20O_7.10+α。

將如此方式所得之各陶瓷燒結體以成為長度10mm的方式進行研削及研磨處理，接著，將各樣品之光學兩端面以光學面精度λ/8(在測定波長λ=633nm的情況)進行最終光學研磨。進而，塗佈設計成中心波長成為1064nm的抗反射膜。在此所得之樣品的光學外觀亦進行確認。

測定以與實施例1相同方式所得之陶瓷樣品的直線透過率，並且如第1圖所示般，將偏光元件設定於所得到之各陶瓷樣品的前後之後覆蓋磁鐵，使用IPG Photonics Japan(股)製高功率雷射(光束直徑1.6mm)，從兩端面，將波長1064nm之高功率雷射光線入射，以與實施例1相同方式來測定伐得常數以及不發生熱透鏡之入射功率的最大值。

將此等結果彙整顯示於表3。

由上述結果，可確認即使為B部位單質填充時係成為失透或有失透傾向，而無法測定不發生熱透鏡之入射功率的最大值之元素(具體而言係比較例3-1~3-3中之矽、鍺、鉭)，在與適當的第3元素一起成為固溶於B部位的組成之情況(實施例3-1~3-4)，亦會成為以燒綠石型立方晶作為主相的材料，而不發生熱透鏡之入射功率的最大值成為40W以上。

另外，目前為止雖以實施形態來說明本發明，但本發明並不限定於上述實施形態，其他之實施形態、追加、變更、刪除等係可在該業者所能想到的範圍內進行變更，於任一樣態中只要能發揮本發明之作用效果，則包含於本發明之範圍內。

Claims (8)

1. 一種磁性光學材料，其特徵為，由包含以下述式(1)所表示的複合氧化物作為主成分之透明陶瓷或以下述式(1)所表示的複合氧化物之單晶所構成，且在使波長1064nm之雷射光以光束直徑1.6mm進行入射作為光路徑長10mm的情況，不發生熱透鏡之雷射光的入射功率之最大值為30W以上，Tb_2xR_2(2-x)O_8-x (1)(式中，0.800<x<1.00，R係由矽、鍺、鈦、鉭、錫、鉿、鋯所成之群中選出的至少1個元素(但，就矽、鍺及鉭而言，係排除單獨為該元素者))。
2. 如請求項1之磁性光學材料，其中，每光路徑長10mm之波長1064nm的光之直線透過率為90%以上。
3. 如請求項1之磁性光學材料，其係使具有燒綠石晶格之立方晶成為主相。
4. 一種磁性光學材料之製造方法，其係如請求項1~3中任一項之磁性光學材料之製造方法，其特徵為將氧化鋱粉末與由矽、鍺、鈦、鉭、錫、鉿、鋯所成之群中選出的至少1個氧化物粉末(但，就矽、鍺及鉭而言，係排除單獨為該元素氧化物者)在坩堝內進行燒成而製作以立方晶燒綠石型氧化物為主成分之燒成原料，將該燒成原料進行粉碎作為原料粉末，並使用此原料粉末成形為既定形狀之後進行燒結，進一步進行熱間均壓處理，而得到包含以下述式(1)所表示之複合氧化物作為主成分之透明陶瓷 之燒結體，Tb_2xR_2(2-x)O_8-x (1)(式中，0.800<x<1.00，R係由矽、鍺、鈦、鉭、錫、鉿、鋯所成之群中選出的至少1個元素(但，就矽、鍺及鉭而言，係排除單獨為該元素))。
5. 如請求項4之磁性光學材料之製造方法，其係將上述氧化鋱粉末與上述由矽、鍺、鈦、鉭、錫、鉿、鋯所成之群中選出的至少1個氧化物粉末，以使該鋱原子與上述由矽、鍺、鈦、鉭、錫、鉿、鋯所成之群中選出的至少1個原子之莫耳比率成為x：(2-x)(但，x係大於0.800且小於1.00)的方式進行秤量、混合之後，在坩堝內進行燒成。
6. 一種磁性光學裝置，其特徵為，使用如請求項1~3中任一項之磁性光學材料所構成者。
7. 如請求項6之磁性光學裝置，其係為可在波長範圍0.9μm以上、1.1μm以下利用的光隔離器，該光隔離器係具備上述磁性光學材料作為法拉第轉子，且於該法拉第轉子之光學軸上的前後具備偏光材料。
8. 如請求項7之磁性光學裝置，其中，上述法拉第轉子係於其光學面具有抗反射膜。