WO1995017538A1 - Dispositif magneto-optique et son procede de production - Google Patents

Dispositif magneto-optique et son procede de production Download PDF

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WO1995017538A1
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Koichi Onodera
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Tokin Corporation
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • G01R33/0322—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using magneto-optic devices, e.g. Faraday or Cotton-Mouton effect using the Faraday or Voigt effect

Definitions

  • the present invention is used as a Faraday rotator in an optical passive element, and the wavelength region of transmitted light is substantially 0.98 ⁇ ⁇ , 1. ⁇ 17 ⁇ m, l.047m, 1. ⁇ 64.
  • the m-band magneto-optical element is particularly suitable for use as an optical isolator used near an excitation light source (for example, a laser diode) for an optical amplifier and an optical magnetic field sensor used in the same wavelength region.
  • the present invention also relates to a method for manufacturing the magneto-optical element. Background art
  • the optical fiber amplifier pumped by the 1.4 S m band pump has a higher optical gain than the optical fiber amplifier pumped by the 98 m band pump.
  • a reliable pump laser light source has already been obtained in the 1.48 ⁇ m band, and an optical eye compatible with the 1.48 m band. It has already been put into practical use because the same solver has been developed.
  • optical fiber amplifiers with 0.98 m band pumping have higher efficiency and lower noise characteristics experimentally than optical fiber amplifiers with 1.48 m band pumping.
  • there has been no conventional high-power, appropriate pumping laser light source and optical isolator in the 0.98-um band which has been the key to development.
  • the light source for pumping the Pr-doped fiber amplifier for 1.3 mm signal light (1, 0, 17 m and 1.047 m) for 1.3 mm signal light, for optical CATV transmission for the laser diode pumped Nd: YAG laser light source (1.064), which is about to be used as a light source, a small, low-loss optical isolator is being sought.
  • One MnTe-HgTe-CdTe ternary semimagnetic semiconductor material is suitable as a material with low loss and high Faraday rotation coefficient near each band of m. This has been known for a long time in the official gazette of the Special Review No. 6 1-12 38 14 ( ⁇ [3, 1238 14/1986).
  • CdMnHgTe crystals disclosed in these publications are all manufactured by the MBE (Molecular Beam Epitaxy) method or the conventional Brijman method. These methods cannot be said to be methods capable of industrially mass-producing uniform single-crystal materials.
  • the MBE method is a method in which the constituent elements of the raw material are vapor-deposited on a base material in a vacuum, and the produced crystal is usually very thin, about several meters to several tens, and is generally an optical isolator. It is difficult to fabricate a device having a size and shape sufficient to obtain a Faraday rotation angle of 45 ° required at least and a thickness of at least about 300 m. In addition, in this method, the produced crystal often becomes another crystalline film, and it is difficult to obtain a single crystal element material having excellent optical uniformity used for the Faraday element.
  • the optical quality near the boundary surface is low. Therefore, in order to satisfy practical optical characteristics as a Faraday rotator, a specific orientation with respect to the twin plane (generally, It is necessary to cut out the grown crystal in a direction perpendicular to the twin plane), and in these devices, since the incident light passes through the twin plane, the optical quality is low and the variation in optical characteristics is large. Furthermore, the crystals obtained by this manufacturing method have a large compositional segregation (variation in crystal composition), and the values of the Wurde constant and the insertion loss vary greatly in the crystal growth direction. The region of the appropriate composition range that could be used for this purpose was a very limited part of the manufactured crystal. This Therefore, a CdMnHgTe crystal having no twinning and having a small composition segregation, which cannot be avoided by a conventional Bridgman crystal, is required.
  • the optical characteristics of the ternary semimagnetic semiconductor material of MnTe-HgTe-CdTe disclosed in the above-mentioned publication will be described.
  • the composition of the ternary semimagnetic semiconductor material of MnTe-HgTe-CdTe for obtaining high optical characteristics the composition ranges described in the above-mentioned publications are not necessarily appropriate. Not a thing.
  • the optical characteristics required for a Faraday element are:
  • the power-on wavelength there is a region where the insertion loss called the power-on wavelength sharply increases in the region of 0.7 to 0.9 ⁇ , and in the vicinity and in the region on the shorter wavelength side.
  • the loss is so large that it cannot be used as a Faraday rotator.
  • the value of the cut-on wavelength fluctuates according to the composition thereof, so that the optical characteristics outside the intended wavelength region are simply excluded.
  • the measured wavelength in the former example is 0.8 m. , 1.3 m, and 1.5 m, and the latter is limited to the range of 0.50 to 0.78 m.
  • composition range described in the above two publications is directly used as a range in which good optical characteristics can be obtained. It is impossible to apply it and it is impossible to determine the appropriate composition range.
  • CdMnHgTe semi-magnetic semiconductors are newly manufactured with various compositions, and their optical characteristics such as Wurde's constant and cut On-wavelength must be newly measured in the required wavelength range.
  • the corresponding wavelength region includes the 0.98 m band
  • the wavelength range to be used is 0.8 to 1.1 m.
  • the composition range of the claims was conspicuously narrower, and good optical characteristics could be obtained only with this region. It cannot be said that the composition range of the Faraday rotator for near-band wavelength is appropriate.
  • the CdMnHgTe semimagnetic semiconductor Faraday rotator used in the optical isolator for the wavelength near the 0.98 m band is required to:
  • the Faraday rotator made of CdMnHgTe semimagnetic semiconductor is used near the 0.98 m band. It is presumed that it is used for a wavelength optical isolator, but it is exactly the same when it is used as a Faraday rotator for an optical magnetic field sensor using transmitted light of the same wavelength.
  • Another object of the present invention is to provide a method for producing a magneto-optical element having a uniform composition and high optical quality, which can be used as a Faraday element.
  • C d 0.83 M n 0.13 H g 0.04 T e ′ C d 0.83 M n 0.05 H g 0.12 T e has a composition included in the range surrounded by four points, and has a thickness of 300 m or more, A magneto-optical element characterized by being composed of a single crystal substantially free of twins and composition segregation is obtained.
  • the proportion of elements other than Te is intact with respect to the target composition included in the above range, and the proportion of Te is 0.001 or more and 0.1 or less in excess.
  • Starting material consisting of metal Cd, metal Mn, metal Te, and metal HgTe or metal Cd, metal Mn, metal Te, and metal Hg Providing a process;
  • FIG. 1 is a diagram showing a composition range of a magneto-optical element according to an embodiment of the present invention in a pseudo ternary phase diagram of MnTe-HgTe-CdTe.
  • FIGS. 2 (a) and (b) are diagrams for explaining the operation of a crystal manufacturing apparatus for performing a conventional prismatic method.
  • FIG. 3 is an infrared polarization micrograph of the structure of a semimagnetic semiconductor crystal having a composition represented by CdMnHgTe manufactured by the above-mentioned conventional Bridgeman method.
  • FIG. 4 (a) and (b) are diagrams for explaining the operation of the crystal manufacturing apparatus for executing the manufacturing method according to the present invention.
  • FIG. 5 is an infrared polarization micrograph of the structure of a semimagnetic semiconductor crystal having a composition represented by CdMnHgTe manufactured by the manufacturing method of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a comparison of the distribution of compositional segregation of crystals manufactured by the conventional Prizigman method and the manufacturing method of the present invention
  • FIG. FIG. 3 is a diagram showing the value of the Wurde constant for each composition of a crystal in a pseudo-ternary phase diagram of MnTe-HgTe-CdTe.
  • the magneto-optical element according to an embodiment of the present invention, (C d 1 _ ⁇ _ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ H g ⁇ ) ⁇ ⁇ e 1 (0 ⁇ X ⁇ 1, 0 ⁇ ⁇ 1)
  • the magneto-optical element represented by, the wavelength range 0.98 / m, 1.017 ⁇ m, 1.047 ⁇ m.1.0 , M n T e —H g T e —C d T e
  • the above-described magneto-optical element made of a single crystal is simply manufactured as follows. That is, in the pseudo ternary phase diagram, the ratio of elements other than Te remains unchanged with respect to the target composition included in the above range, and T.e is in excess of 0.001 or more and 0.1 or less.
  • the raw material consisting of metal Cd, metal Mn, metal Te, and metal HgTe mixed in a base (or the raw material consisting of metal Cd, metal Mn, metal Te, and metal Hg) ) Is prepared as a starting material, and this starting material is filled in a quartz crucible.
  • the quartz crucible filled with the starting material is set to a pressure corresponding to the vapor pressure of Hg, and the quartz crucible filled with the starting material is placed in a uniform heating area of the heating furnace to melt the starting material. . Then, the melted raw material is rapidly solidified to form a polycrystal. Next, the quartz crucible containing the polycrystal is moved to a region having a specific temperature gradient (described later) in a heating furnace, and the quartz crucible containing the polycrystal is moved to a temperature lower than the phase transformation temperature of the polycrystal.
  • the above-mentioned single crystal is recrystallized and grown by a solid-state reaction in an atmosphere maintained at a temperature and at a pressure corresponding to a vapor pressure of Hg for several days.
  • a polycrystalline raw material having a composition substantially corresponding to a target composition which is manufactured by a quench method (high-pressure melt cooling method), is vacuum-sealed in a sample-shaped crucible, and this crucible is formed. Is maintained at a temperature lower than the phase transformation point of the polycrystalline raw material for several days by a heating device, whereby the polycrystalline raw material is recrystallized and grown to produce a single crystal.
  • a quench method high-pressure melt cooling method
  • the above-described single crystal magneto-optical element as a Faraday rotator, substantially high characteristics with an isolation of 30 dB or more and an insertion loss of 0.5 dB or less are obtained. 0.98 / m, 1.017 ⁇ , 1.047 ⁇ m.1.064 ⁇ m, which are small and can be mounted in LD modules. An optical isolator can be obtained.
  • the above-described magneto-optical element made of a single crystal as a Faraday rotator it is also possible to obtain a high-performance optical magnetic field sensor using transmitted light in the above-mentioned wavelength band.
  • C d 1 _ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ T e (0 ⁇ X ⁇ 1) in which C n is replaced by M n in C d Te with Z n S type structure is a device with a large Welde constant. It is known that it is used as a Faraday rotator for an optical isolator in the transmitted light range of 0.63 to ⁇ .85 m. However, the device has 0.98 / im, 1.017 ⁇ m 1.047 ⁇ m ⁇ 1 and 0.64 ⁇ m, which are the target regions in the present invention. Due to its small size, sufficient optical properties cannot be obtained as it is as a Faraday single rotator.
  • the CdMnTe element has a characteristic in which the Verdet constant becomes large near its cut-off wavelength, and the value is ⁇ , 6 to 0.7 m in the element. It is due to being.
  • the composition value of Mn to increase the absolute value of the Wörde constant, and to increase a part of Cd. May be replaced with Hg to shift the cut-on wavelength to the ⁇ 0.9 ⁇ m band.
  • the insertion loss of the element increases, so that it cannot be used as a Faraday-time element.
  • the cut-on wavelength for using the CdMnHgTe element in the vicinity of each of the above-mentioned bands is ⁇ .94 m or less.
  • the insertion loss at wavelengths of 0 and 98 m is less than 0.5 dB (the transmittance is 90% higher), and this value is necessary for use as a Faraday rotator for optical isolator. This is a small value.
  • the crystallinity which determines the optical quality of the bulk element, has a large effect on the optical properties of the final element.
  • the method for producing a CdMnHgTe single crystal can also be greatly improved by the production method proposed in the present invention.
  • a polycrystalline raw material having a composition corresponding to a target composition produced by the quench method (high-pressure melt cooling method) is vacuum-sealed in a sample-shaped crucible, and the desired composition is heated by the crucible heating device.
  • the quench method high-pressure melt cooling method
  • the desired composition is heated by the crucible heating device.
  • the polycrystalline raw material is recrystallized and grown to produce a single crystal.
  • FIG. 2 shows a schematic configuration of a manufacturing apparatus for executing the conventional Bridgeman method.
  • the quartz crucible 3 After melting in the melting zone H of the electric furnace 1 of the high-pressure Prizigman furnace (condition: melting point: about 150 ° C., pressure: about 20 atm), the quartz crucible 3 The crystal is cooled down from the lower side at a speed of 3 to 7 mm / hour, and the crystal is grown sequentially from the lower end of the quartz crucible 3 to obtain a single crystal 5.
  • the crystals obtained by this method have a wurtzite structure between the melting point (1 ° C) and the phase transformation point (950 ° C), and then have a sphalerite structure at temperatures below the phase transformation point. Change to structure.
  • FIG. 3 is an infrared polarization micrograph of the structure of the semi-magnetic semiconductor crystal manufactured by the conventional Bridgeman method.
  • the growth start part is on the back side of the photograph, and the crystal grows from there toward the front side of the photograph.
  • a streak-like structure is clearly observed on one surface in the oblique direction of this photograph, but this is the twin boundary generated.
  • the spacing between the boundaries, ie the thickness of the uniform single crystal region, is in this case about 30 m.
  • FIG. 4 shows a schematic configuration of a manufacturing apparatus for executing the manufacturing method according to the present invention. When preparing a single crystal of C d Q 8 oM n 0 13 H g Q () 4 Te corresponding to the composition at point c in FIG.
  • the starting material is charged into the quartz crucible 3, the inside of the pressurized vessel 8 is vacuum-sealed in the presence of argon gas 9, and melted in the melting zone H of the electric furnace 1 (condition: melting point of about 1050) (° C, pressure: about 20 atm) to obtain a melt, and then quenched to produce a polycrystalline sintered rod 6. Then, place the quartz crucible in a position where the heating zone is set to an appropriate temperature gradient ( ⁇ : A temperature gradient of 0 ° / cm exists in the vertical direction, and the temperature decreases as going downward).
  • ⁇ A temperature gradient of 0 ° / cm exists in the vertical direction, and the temperature decreases as going downward.
  • the single crystal 5 is grown by moving using the crucible moving mechanism of the apparatus, holding at a temperature lower than the phase transformation temperature (: 880.C), at a pressure of about 15 atm, and recrystallizing. Temperature during growth of single crystal 5 (about 900 ° C) Is below the phase transformation point (approximately 95 ° C), so single crystal 5 has a zinc-blende structure from the beginning. Therefore, in this case, no twins are generated because the phase transformation point does not pass during the crystal cooling process. In addition, the compositional deviation of the crystal is extremely small due to the growth at a temperature below the melting point, and a crystal having the above composition can provide a grown body having a single crystallized region with a yield of 90% or more. Was completed.
  • FIG. 5 is an infrared polarization microscope photograph of the structure of the semimagnetic semiconductor crystal produced by the production method of the present invention.
  • the growth start part is on the back side of the photo, and the crystal grows from there toward the front side of the photo.
  • no vertical stripes due to twinning were observed, indicating that the optical quality was uniform. ing.
  • the Hg concentration distribution a in the longitudinal direction of the crystal grown by the above-described manufacturing method of the present invention and the longitudinal direction of the crystal grown by the above-described conventional Prizigman method are described.
  • the Hg concentration distribution b is shown.
  • C indicates the target composition of the crystal.
  • the Hg concentration on the vertical axis in this figure corresponds to the value of Y represented by the composition formula Cd ⁇ vyMn personallyHgYTe of the crystal (next X, 1, Y1).
  • single crystals of CdMnHgTe of various compositions in the pseudo-ternary phase diagram of MnTe-HgTe-CdTe are formed.
  • the crystal After the crystal was fabricated, its Verdet constant and insertion loss were measured to determine the composition range suitable for the Faraday rotator.
  • the values of the constants are shown in Fig. 7.
  • the measurement positions are a total of 30 points shown in the figure.
  • the value of the Verdet constant of the Faraday rotator needs to be at least 0 .3 deg / cm ⁇ 0 e at the operating wavelength in the case of a CdMnHgTe single crystal due to usage conditions. . This is because if a permanent magnet with a magnetic field strength of 30000e is used, the polarization plane of transmitted light is 45.
  • Fig. 2 shows the region where the value of the Verdet constant is greater than 0 3 deg.cm ⁇ 0 e, and the area around the square connecting the four points a, b, c, and d indicated by the dotted line in the figure is shown. This corresponds to the compositional range faced by the four points a, b, c, and d in Fig. 1.
  • the cut-on wavelength is 94 points at all points in the square in the figure. It has been confirmed that at 0 nm or less, the insertion loss when used as an isolator is 0.5 dB or less.
  • an optical isolator for () .98 m band was fabricated.
  • An example is shown below.
  • Fabricated by the manufacturing method according to the present invention described above a set configuration of C d Q 83 M n fl 13 H g Q Q4 T e single crystal corresponding to the point c of FIGS. 1 and 2, full ⁇ La Defense one rotor
  • An optical isolator was constructed in which a magnetic field was applied by inserting it into a Nd-Fe-B cylindrical permanent magnet with a magnetic field strength of 30000e.
  • the shape of the Faraday rotator is 1.7 mm XI.7 mm X 5 mm, and the light transmission area is 0.98 on both sides. Anti-reflection coating for m. In addition, two glass polarizers similarly provided with a non-reflective coating were used as polarizing elements.
  • the size of the optical isolator is as small as ⁇ 8 mm X 8 Lmm. The optical characteristics are as follows: Isolation: 30 dB, Insertion loss: 0.5 dB, all of which are described as optical isolator for 0.98 ⁇ m band for optical fiber amplifier. It is a numerical value that can be used without understanding.
  • a composition suitable as a magneto-optical element for an optical isolator used for an amplifier pumping light source or the like (0.98 to 1.064 m) has a composition. It is possible to provide a magneto-optical element using a semi-magnetic semiconductor crystal represented by C d ⁇ _v ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ g ⁇ ⁇ e (0 ⁇ X ⁇ 1.0 ⁇ ⁇ 1).
  • the present invention uses the magneto-optical element as a Faraday rotator to provide an excitation light source for an amplifier (0.98 m band, 1.017 ⁇ m band, 1. ⁇ 47 m band, and 1.
  • a compact, high-performance optical isolator suitable for [] 64 01 band) can be obtained.
  • the magneto-optical element is used as a Faraday rotator, and the working wavelengths are 0.98 m band, 1.017 m band, 1.047 m band, and 1 mm.
  • a high performance optical magnetic field sensor in the 0 64 m band can be obtained,

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Description

明 細 書
班気光学 *子 よびその製造方法 技術分野
本発明は、 光受動素子にファラデー回転子と して用いられ、 透過 光の波長領域が実質的に 0. 98 ^ πι、 1. 〇 1 7 ^ m、 l . 04 7 m、 1. ◦ 64 m帯である磁気光学素子に関し、 特に、 光増 幅器用励起光源 （例えば、 レーザーダイォ— ド） の近傍に用いられ る光アイ ソ レータ、 および同波長領域で用いられる光磁界センサへ の使用に好適な磁気光学素子に関する。 本発明は、 また、 前記磁気 光学素子の製造方法に関する。 背景技術
光通信システムにおいては、 近年、 光信号を電気信号に置き換え るこ となく光信号のままで直接増幅を行う、 光フアイバ増幅器の使 用が検討されている。 この場合、 前記増幅器内に E 「 （エルビウム） 添加光ファ ィバを使用し、 この E r添加光ファィバに增幅する信号 光と励起光とを透過させて増幅光を得る。 光通信システムにおいて 一般的な波長である 1. 5 5 mの信号光が用いられている場合、 前記励起光の波長は 1. 48 ^ mまたは 0. 98 mの場合に特に 良好な結梁が得られるこ とが確認されている。
このうち 1. 4 S m帯励起による光フアイバ増幅器は◦ . 98 m帯励起による光ファイバ増幅器の場合に較べて、 得られる光学 特性の面で必ずしも優れているわけではないが、 1. 4 8 β m帯で は信頼性のある励起用レーザ光源がすでに得られている こと、 また 1. 4 8 m帯に対応した光アイ ソ レータが同じぐ開発済みである こ とから、 既に実用化されている。
いつぼう、 0. 9 8 m帯励起による光フ ァ イバ増幅器は、 1. 4 8 m帯励起による光フアイバ增幅の場合に較べて実験的により 高効率 ♦ 低雑音特性であることが確認されていたが、 〇 . 9 8 u m 帯域における高出力の適切な励起用レーザ光源および光アイ ソ レー 夕が従来は存在せず、 それが開発のネ ック となっていた。
ところで 1. 4 8 m帯用の光ファイバ増幅器では、 光アイ ソ レ 一夕用フ ァ ラデ一回転子に磁性ガーネッ ト膜を用いた素子を用いる ことが一般的である力《、 同素子は 0. 9 8 m帯においては挿入損 失がきわめて大きいために実用性がない。 一方、 0. 帯で は最近になって励起用レーザ光源と して半導体レーザの開発が進ん でいることから、 0. .9 8 m帯を用いた光ファイバ増幅器が注目 を集めつつある。 これらのことから小型、 低損失の 0. 9 8 ^1帯 用光アイ ソ レータに対する需要が高ま っており、 それに用いられる フ ァ ラデ一回転子の開発が求められている。 また将来的に実用の可 能性の大きい 1. 3 m m信号光に対する P r添加光ファィバ一増幅 器の励起用光源 （ 1 , 0 1 7 mおよび 1. 04 7 m) 、 光 C A T Vの伝送用光源として用いられよう と している レーザダイォー ド 励起 N d ： Y A G レ一ザ光源 （ 1. 0 64 ) に対しても小型、 低損失の光アイ ソ レータが求められよう と している。
0. 9 8 〃 m、 1. 0 1 7 ^ m , 1. 〇 4 7 〃 m、 1. 0 6 4
— つ '一 mの各帯域の近傍において低損失 · 高フ ァ ラデ—回転係数である材 料と して M n T e — H g T e — C d T eの 3元系半磁性半導体材料 が適切である こ とは、 特閲昭 6 1 — 1 2 38 1 4号 （β[3ち、 1 2 3 8 1 4 / 1 986号） 公報によって従来から知られていた。 また同 3元系材料においてファ ラデ一回転係数が高い値を示す組成領域に ついても、 前記特開昭 6 1 - 1 2 38 14号公報ゃ特開平 3 - 2 2 9 2 1 7号 （即ち、 2 2 9 2 1 7 Z 1 9 9 1号） 公報、 および平成 5年 （ 1 9 9 3年） 1月 2 5日出願の特願平 5— 9 984号明細書 (平成 6年 （ 1 9 94年） 8月 1 2 日公開の特開平 6 - 2 2 2 3 0 9号 （即ち、 2 2 2 3 0 9 1 9 94号） 公報参照） 等によつて提 案がなされている。
し力、しながら、 これらの公報に示されている C d M n H g T e結 晶はいずれも M B E (分子線ェピタキシィ ） 法や従来のブリ ツ ジマ ン法にて作製されているが、 これらは均一な単結晶の材料を工業的 に量産可能な方法であるとは言い難い。
M B E法は真空中で原料の構成元素を基盤材料に蒸着して作製す る方法であるから、 作製された結晶は、 通常、 数 m乃至数十 程度のきわめて薄いものとなり、 一般に光アイ ソ レータに必要な 4 5 ° のファラデー回転角を得るのに十分な寸法形状、 少なく と も厚 さ 3 0 0 m程度の素子を作製することは困難である。 また通常こ の方法では作製結晶は他結晶体膜となる場合が多く 、 フ ァラデー素 子に用いられる光学的均一性のすぐれた単結晶の素子材料を得る こ とは難しい。
一方、 従来のブリ ッ ジマン法によれば、 十分な大きさの素子を作 製することは可能であるが、 その作製の途中で双晶が発生したり、 結晶成長の途中でその組成に結晶偏祈と呼ばれる変動が生じるため に、 通常では組成が不均一かつ光学的品質の低い素子材料しか得る こ とができず、 これが歩留ま りの低下や光学品質や特性の低下の原 因となるために、 やはり実用的な方法であるとは言えない。 この従 来のブリ ッ ジマン法を用いて C d M n H g T e結晶 （単結晶） を作 製する場台について以下に詳細に説明する。 、
この従来のプリ ッ ジマン法を用いて C d M n H g T e結晶 （単結 晶） を作製する場合、 後に詳述するように、 出発原料を相変態点以 上の融点で溶融し、 溶融された原料を徐々に冷却するので、 この徐 々な冷却による結晶化過程で必ず相変態点を通過し、 その際に双晶 が発生する。 また、 この場合、 非コ ンダルヱン ト溶融であることか ら結晶の成長とと もに結晶と融液の組成が変化し、 得られた結晶に は場所により組成に差が生じるため、 均一な組成を有する結晶が得 られない。
双晶が存在する場合、 その境界面近傍は光学的品質が低いため、 フ ァラデー回転子と しての実用光学特性を満足するためには双晶面 に対して特定の向き （一般的には双晶面に垂直な向き） に育成結晶 を切り出す必要があり、 かつこれらの素子では入射光が双晶面を透 過するために光学的品質が低く 、 光学特性のばらつき も大きい。 さ らにこの製造法によつて得られた結晶は組成偏析 （結晶組成の変動） が大き く 、 結晶の成長方向にヴュルデ定数および挿入損失の値が大 き く 変動するので、 ファラデー回転子と して利用 しう る適切な組成 範囲の領域は製造した結晶の中のごく 限られた部分であつた。 これ らは従来のブリ ッ ジマン法による結晶では避けられなかったことで 双晶の発生がなく 、 かつ組成偏析の小さい C d M n H g T e結晶が 求めらる。
次に、 前述の公報に開示された M n T e — H g T e - C d T eの 3元系半磁性半導体材料の光学特性について説明する。 高光学特性 を得るための M n T e - H g T e - C d T eの 3元系半磁性半導体 材料の組成と しては、 前述の各公報に示された組成範囲は必ずしも 適当なものであるとは言えない。 一般にフ ァラデー素子に求められ る光学特性は、 透過光の波長に対して、
( 1 ) ヴヱルデ定数 （単位長さ · 単位印加磁界当たりのファ ラデ —回転角） が大きいこと
( 2 ) 透過光の揷入損失が小さいこと
の 2点である。 ところが、 揷入損失に関しては 0 . 7〜 0 . 9 μ ιη の領域に力 ッ トオ ン波長とよばれる挿入損失が急激に增加する領域 があり、 その近傍、 およびより短波長側の領域では挿入損失が大す ぎるためにファ ラデ一回転子と して用いることができない。 カ ッ ト オ ン波長の値は C d M n H g T e半磁性半導体の場合、 その組成に 応じて変動するので、 目的とする波長領域以外での光学特性のデ一 夕を単純に外揷して、 素子を用いる波長領域でファラデー回転子と して十分な光学特性を有するかを判断することは不可能である。 これをふまえて前記特開昭 6 1 - 1 2 3 8 1 4公報および前記特 開平 3 - 2 2 9 2 1 7公報を顧みれば、 前者では実施例に記された 実測波長は 0 . 8 m、 1 . 3 m、 1 . 5 m、 の 3波長のみで あり、 また後者では 0 . 5 0 ~ 0 . 7 8 mの領域に限定されてい る
従って、 Ό . 98 / m帯用光アイ ソ レータに用いる ことを前提と するフ ァラデー回転素子において、 良好な光学特性を得られる範囲 と して上記の 2つの公報に示された組成範囲をそのまま当てはめて 考える こ とは無理で、 適する組成範囲を知るためには様々な組成で C d M n H g T e半磁性半導体を新たに製作し、 その光学特性であ るヴュルデ定数とカ ツ 卜ォ ン波長を必要な波長領域で新規に測定す る必要がある。
また、 上記特願平 5 - 9 984号明細書ではその対応波長領域に 0. 98 m帯が含まれている ものの、 使用対象とする波長範囲を 0. 8〜； 1. 1 〃 mとかなり広く どったために使用波長を 0. 98 m近傍に限定した場合に較べると請求範囲の組成領域が逆に著し く狭く なつており、 この領域のみでは良好な光学特性が得られる 0. 98 m帯近傍波長用フ ァ ラデー回転素子の組成範囲と して適切と は言えない。
以上記した通り、 0. 98 m帯近傍波長用光アイ ソ レータに用 いられる C d M n H g T e半磁性半導体のファラデー回転子におい て求められているのは、
( 1 ) 工業的に安定して量産可能な製造の手段があること。
( 2 ) 同波長領域で透過光の挿入損失が小さ く 、 かつヴュルデ定 数が十分に大きい半磁性半導体の組成範囲が提示されること。
の以上 2点である。 しかし、 上述の先行技術ではこの何れについて も明確に示されてはいなかつた。 なお、 上記の説明では C d M n H g T e半磁性半導体によるファラデー回転子を 0. 98 m帯近傍 波長光アイ ソ レ一タに用いる ことを前提と しているが、 同じ波長の 透過光を用いる光磁界センサ用フ ァ ラ デー回転子と して用いる場合 でも全く 同様である。
従って、 本発明の課题は、 ファラデー素子と して用いる ことがで きる、 組成が均一でかつ光学的品質の高い磁気光学素子を提供する と i»る 0
本発明のもう一つの課題は、 ファ ラデー素子と して用いる こどが できる、 組成が均一でかつ光学的品質の高い磁気光学素子を、 製造 する方法を提供する ことにある。
発明の開示
本発明によれば、 （ C d M η χ H g γ ) i T e i ( 0 < X
< 1 0 < Y < 1 ) で表される磁気光学素子において、
M n T e — H g T e — C d T eの擬 3元系相図において、
M n 0.5 H g 0.5 T e ' M n 0.6 H g 0.4 T e '
C d 0.83M n 0.13H g 0.04T e ' C d 0.83M n 0.05H g 0.12T e の 4点に囲まれる範囲に含まれる組成を有し、 かつ 3 0 0 m以上 の厚さを有する、 双晶及び組成偏析を実質的に含まない単結晶から なることを特徴とする磁気光学素子が得られる。
更に本発明によれば、 （ C Μ η χ H g γ ) 1 T e r ( 0
Figure imgf000009_0001
< X < I s 0 < Y < 1 ) で表される磁気光学素子であつて、 Μ η Τ e — H g T e — C d T eの擬 3元系相図において、
M n 0.5 H g 0.5 T e ' Μ η 0.6 Η β 0.4 T e ，
C d 0.83Μ η 0.13Η 0.04Τ e ' . C d 0.83M n 0.05H g 0.12T e の 4点に囲まれる範囲に含まれる組成を有し、 かつ 3 0 0 m以上 の厚さを有する、 双晶及び組成偏析を実質的に含まない単結晶から なる前記磁気光学素子を製造する方法において、
前記擬 3元系相図において前記範囲に含まれる目標組成に対し、 T e以外の元素の割合はそのままの状態で、 T eが 0 . 0 0 1以上 0 . 1以下過剰である割合に配合された金属 C d、 金属 M n、 金属 T e、 および金厲 H g T eからなる原料又は金属 C d、 金属 M n、 金属 T e、 および金属 H gからなる原料を出発原料と して用意する 工程と ；
前記出発原料を、 H gの蒸気圧に対応する圧力に維持され、 かつ 前記出発原料を融解し得る温度に維持された雰囲気に置いて、 前記 出発原料を、 融解された原料に融解する工程と ；
前記融解された原料を急冷凝固して多結晶体とする工程と ； この多結晶体を、 H gの蒸気圧に対応する圧力に維持され、 かつ 前記多結晶体の相変態温度より低い温度に維持された雰囲気に置い て、 固相反応により前記単結晶を再結晶成長させる工程とを含むこ とを特徴とする磁気光学素子め製造方法が得られる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の一実施例による磁気光学素子の組成範囲を M n T e 一 H g T e 一 C d T eの擬 3元系相図において示した図であ
O o
第 2図 （ a ) 及び （ b ) は、 従来のプリ ッ ジマ ン法を実行するた めの結晶製造装置の動作を説明するための図である。 第 3図は、 上記従来のブリ ッ ジマン法にて製造された C d M n H g T eで示される組成を有する半磁性半導体結晶の構造の赤外偏光 顕微鏡写真である。
第 4図 （ a ) 及び （ b ) は、 本発明による製造方法を実行するた めの結晶製造装置の動作を説明するための図である。
第 5図は、 上記本発明の製造方法にて製造された C d M n H g T eで示される組成を有する半磁性半導体結晶の構造の赤外偏光顕微 鏡写真である。
第 6図は、 上記従来のプリ ッ ジマン法および上記本発明の製造方 法にて製造ざれた結晶の組成偏析の分布を比較して示した図である, 第 7図は、 半磁性半導体単結晶の各組成におけるヴュルデ定数の 値を M n T e - H g T e — C d T e の擬 3元系相図において示した 図である。 発明を実施するための形態
次に本発明の実施例について詳細に説明する。
第 1 図を参照すると、 本発明の一実施例による磁気光学素子は、 ( C d 1_χ_γ Μ η χ H g γ ) } Τ e 1 ( 0 < X < 1、 0 < Υ < 1 ) で表される磁気光学素子において、 波長領域 0. 9 8 / m、 1. 0 1 7 〃 m、 1. 04 7 ^ m . 1. 0 64 m帯の各波長近傍域で使 用できるように、 M n T e — H g T e 一 C d T eの擬 3元系相図に おいて、
M n 0.5 H g 0.5 T e ' Μ η 0.6 Η g 0.4 Τ e '
C d 0.83M η 0.13Η g 0.04Τ e ' じ d 0.83Μ η 0.05Η g 0.12Τ e の 4点 a、 b、 c、 及び dが囲む範囲に含まれる組成を有し、 かつ 3 0 0 m以上の厚ざを有する、 双晶及び組成偏折を実質的に含ま ない単結晶からなる。
後に詳述されるが、 上述の単結晶からなる磁気光学素子は、 簡単 に言えば、 以下のように製造される。 即ち、 前記擬 3元系相図にお いて前記範囲に含まれる目標組成に対し、 T e以外の元素の割合は そのままの状態で、 T . eが 0 . 0 0 1以上 0 . 1以下過剰である割 台に配合された金属 C d、 金属 M n、 金属 T e、 および金属 H g T eからなる原料 （又は金属 C d、 金属 M n、 金属 T e、 および金属 H gからなる原料） を出発原料と して用意し、 この出発原料を石英 るつぼに充填する。 この出発原料を充填した石英るつぼ内を、 H g の蒸気圧に対応する圧力と し、 加熱炉の均一な加熱領域に、 出発原 料を充填した石英るつぼを設置して、 出発原料を融解する。 そ して、 この融解された原料を急冷凝固して多結晶体とする。 次に、 この多 結晶体の入った石英るつぼを、 加熱炉の特定の温度勾配 （後述する） を持つ領域に移し、 多結晶体の入った石英るつぼを、 多結晶体の相 変態温度より低い温度に維持され、 かつ、 H gの蒸気圧に対応する 圧力に維持された雰囲気に数日間置いて、 固相反応により前述の単 結晶を再結晶成長させる。
この製造方法は、 ク ェ ンチ法 (高圧溶融冷却法） によって作製さ れた、 目標組成にほぼ対応する組成を持つ多結晶原料の口 ッ ドをァ ンプル状のるつぼに真空封入し、 このるつぼを加熱装置により多結 晶原料の相変態点より低い温度に数日間保持することで、 多結晶原 料を再結晶成長させる こ とにより単結晶を製造する。 この製造方法 によれば、 従来のプリ ッ ジマン法における上述した欠点が解消され- 双晶の発生がなく 、 組成偏折の極めて小さい高品質の単結晶を量産 するこ とができる。
上述の単結晶からなる磁気光学素子をフ ァラデー回転子と して備 える こ とによって、 アイ ソ レーシ ヨ ン ： 3 0 d B以上、 揷入損失 ： 0 . 5 d B以下の実質的高特性を有し、 かつ小型で L Dモジュ一ル 内に実装可能な 0 . 9 8 / m、 1 . 0 1 7 μ , 1 . 0 4 7 ^ m . 1 . 0 6 4 μ mの各近傍波長帯域用の光アイ ソ レータを得る ことができ る。 同様に、 上述の単結晶からなる磁気光学素子をファラデー回転 子と して備える ことによって、 上記波長帯域の透過光を用いる高性 能の光磁界センサを得る こと も可能である。
Z n S型構造を持つ C d T eの C dの一部を M n に置換した C d 1 _χ Μ η χ T e ( 0 < X < 1 ) は大きなヴエルデ定数を持つ素子で あるこ とが知られており、 0 . 6 3〜◦ . 8 5 mの透過光領域に おいて、 光アイ ソ レー夕用ファラデ一回転子と して用いられている こ とは公知である。 しかし同素子は本発明での対象領域である 0 . 9 8 /i m、 1 . 0 1 7 μ m 1 . 0 4 7 ^ m Ν 1 , 0 6 4 〃 m帯の 各近傍波長ではヴエルデ定数が小さいため、 そのままではフ ァラデ 一回転子と して十分な光学特性を得ることができない。 これは、 一 般に C d M n T e素子においてはヴェルデ定数がそのカ ツ小才ン波 長近く で大き く なる特徴があり、 その値が同素子では◦ , 6 ~ 0 . 7 mであることに起因している。 この素子を用いて上記の各帯域 の近傍で十分に大きなヴュルデ定数を得るには、 M nの組成値を変 化させてヴエルデ定数の絶対値を増大させるとと もに、 C dの一部 を H gに置換する こ とで前記カ ッ トオン波長を◦ . 9 ^ m帯域にシ フ 卜 させればよい。 ただし、 カ ツ トオン波長そのものの領域では素 子の挿入損失が増大するためにフ ァラデー回 fe子と しては使用でき なく なる。 挿入損失の面からは、 上記の各帯域の近傍で C d M n H g T e素子を用いるためのカ ツ 卜ォン波長は◦ . 9 4 m以下であ る ことが望ま しい。 このとき、 波長 0 , 9 8 mにおける挿入損失 は 0 . 5 d B以下 （透過率は 9 0 % 上） であり、 この値は光アイ ソ レー夕用ファラデー回転子と して用いるに必要な程度の小さな値 である。 なお、 最終的な素子の光学特性に対してはバルク素子と し ての光学品質を左右する結晶性も大き く 影響するこ とになる。
—方 C d M n H g T e単結晶の製造方法においても、 本発明にて 提案する製造方法によって大き く改善を図ることができる。 即ち、 ク ユ ンチ法 （高圧溶融冷却法） によって作製された、 目標組成に対 する組成を持つ多結晶原料の口 ッ ドをァンプル状のるつぼに真空封 入し、 このるつぼ加熱装置により 目的組成結晶の相変態点より低い 温度に保持することで、 多結晶原料を再結晶成長させて単結晶を製 造する。 その際に結晶育成上の問題点 （石英るつぼへの圧力歪み、 H gの析出など） を防ぐため、 圧力、 温度および温度勾配の設定値 を常に適切に保つようにすることで、 同一装置で繰り返し安定した 組'成の素子結晶の製造を行う ことが可能となる。 以上の方法をとる こ とで、 従来の従来のプリ ッ ジマン法では光学品質に対する大きな 問題であつた双晶の発生を原理的にゼロにするとと もに、 結晶の光 学特性に多大な変動を与える組成偏析を実用上問題が生じない範囲 に抑えこみう るため、 高光学特性のファラデー回転素子結晶を、 高
― 1 ― 歩留ま りで製造するこ とができ、 従ってこの方法で工業的に量産す るこ とがはじめて可能である。
次に本発明の具体例について説明する。
こ こでは、 第 1 図の c点の組成に相当する C d 0 8 3 M n 0 1 3 H g 0 04 T eの単結晶を作製する場合について、 以下に従来のブリ ッ ジ マン法および本発明による製造方法の双方について説明する。
第 2図は従来のブリ ッ ジマン法を実行するための製造装置の概略 構成を示している。 金属 C d、 金属 M n、 金属 H g T e、 および金 厲 T eを目標となる割合 （モル数比 ； C d ： M n ： H g T e ： T e = 0 . 8 3 ： 0 . 1 3 ： 0 . 0 4 ： 0 . 9 6 ) に秤量して出発原料 と し、 次いで出発原料を石英るつぼ 3に装填し、 加圧容器 8内をァ ルゴンガス 9の存在下において真空封止して、 高圧プリ ッ ジマン炉 の電気炉 1 の溶融ゾーン Hにて溶融 （条件 ： 融点約 1 0 5 0 °C、 圧 力約 2 0 a t m ) して融液 4 と した後に、 石英るつぼ 3を 3〜 7 m m / h o u rの速さで降下させてその下部側から冷却し、 石英るつ ぼ 3の下端側より順次結晶成長を行わせ、 単結晶 5とする。 この方 法で得られた結晶は、 まず融点 （ 1 ◦ 5 0 C ) から相変態点 （ 9 5 0 °C ) の間ではウルッ鉱型構造となり、 次いで相変態点以下の温度 では閃亜鉛鉱型構造に変わる。 以上のことから、 この製造方法を採 用すると、 得られる結晶は双晶が発生しかつ組成変動により結晶成 長方向で光学特性が変化する。 従って得られた結晶は光学素子の材 料と してはその特定面方位、 かつ特定領域の部分しか使う ことが出 来ないために歩留ま りが低下してしま う。 従ってこの結晶では、 フ ァ ラデー回転子と して利用できる領域は全体の結蠤のごく一部であ り、 しかも品質も不十分であった。
第 3図は、 この従来のブリ ッ ジマン法にて製造された半磁性半導 体結晶の構造の赤外偏光顕微鏡写真である。 第 3図では写真の裏面 側に育成開始部があり、 結晶はそこから写真の表面側に向けて成長 している。 この写真の斜め方向に一面にすじ状の構造が明瞭に観察 されるが、 これは発生した双晶の境界面である。 境界面どう しの間 隔、 すなわち均一な単結晶領域の厚さはこの場合約 3 0 mである。 第 4図は本発明による製造方法を実行するための製造装置の概略 構成を示している。 第 1図の c点の組成に相当する C d Q 8oM n 0 13H g Q ()4T eの単結晶を作製する場合には、 高純度金属金属 C d、 金属 M n、 金属 H g T e、 および金属 T eを目標割合より も T eを やや過剰に秤量 （ T e過剰量は 0. 0 0 1 (即ち、 0. 1 %) 以上 で 0. 1 (即ち、 1 0 %) 以下、 本例では◦ . 0 1 (即ち、 1. 〇 % ) 過剰と した。 モル数比 ； C d ： M n ： H g T e ： T e = 0. 8 3 : 0. 1 3 : 0. 04 : 1. 0 1 ) して出発原料とする。 次いで 出発原料を石英るつぼ 3に装填し、 加圧容器 8内をアルゴンガス 9 の存在下において真空封止して、 電気炉 1 の溶融ゾ一ン Hにて溶融 (条件 ： 融点約 1 0 50 °C、 圧力約 2 0 a t m) して融液と した後 に、 急冷して多結晶の焼結棒 6を作製する。 その後、 加熱領域を適 当な温度勾配 （〜： L 0 ° / c mの温度勾配が上下方向に存在し、 か つ下方に行く につれて低温となる） に設定してある位置に石英るつ ぼを装置のるつぼ移動機構を用いて移動し、 相変態温度より低い温 度 （：〜 880。C) 、 圧力約 1 5 a t mにて保持し、 再結晶させるこ とで単結晶 5の成長を行う。 単結晶 5の成長時の温度 （約 9 0 0 °C) は相変態点 （約 9 5◦ °C ) 以下なので単結晶 5ははじめから閃亜鉛 鉱型構造となる。 従ってこの場合は結晶冷却過程で相変態点を； ίΐ過 する ことがないので双晶が発生することはない。 また、 融点以下で の成長のため結晶の組成偏折はきわめて小さ く 、 上記組成の锆晶で は、 9 0 %以上の歩留ま りで単結晶化した領域を持つ育成体を得る こ とができた。
^ 5図は、 この本発明の製造方法にて製造された半磁性半導体結 晶の構造の赤外偏光顕微鏡写真である。 第 5図では写真の裏面側に 育成開始部があり、 結晶はそこから写真の表面側に向けて成長して いる。 第 3図に示す従来のブリ ッ ジマン法による製造の場合とは異 なり、 双晶の発生による縦方向のすじ状の構造は全く 見られず、 光 学的品質が均一である こ とを示している。
第 6図を参照すると、 上述の本発明の製造方法により育成された 結晶の長さ方向の H gの濃度分布 a と、 上述の従来のプリ ッ ジマン 法により育成された結晶の長ざ方向の H gの濃度分布 b とが、 示さ れている。 なお、 c は結晶の目標組成をしめしている。 また、 この 図における縦軸の H g濃度は、 結晶の組成式 C d ^v y M n„ H g Y T e (ひく Xく 1、 ◦ く Yく 1 ) で示される Yの値に対応する。 以上説明した本発明による製造方法を用い、 M n T e - H g T e 一 C d T eの擬 3元系相図における、 様々な組成の C d M n H g T eの単結晶を作製し、 そのヴ ルデ定数および挿入損失を測定して フ ァ ラデー回転子と して適する組成範囲を検討した。 実際に結晶を 製造し、 光学特性を測定した組成の位置とその組成でのヴェルデ定 数の値を第 7図に示す。 測定位置は図に示した合計 3 0点である。 一般にファラデ一回転子のヴェルデ定数の値は、 C d M n H g T e単結晶の場合は使用上の条件から使用波長において◦ . 0 3 d e g / c m · 0 e以上の値が必要である。 なぜなら、 磁界強度 3 0 0 0 0 eの永久磁石を用いれば透過光の偏波面を 4 5。 回転させるフ ァラデ一回転子の全長は 5 m mとなるが、 光アイ ソ レ一夕、 光磁界 セ ンサを工業的に量産することを念頭に置く と磁界強度 3 〇 ◦ 0 0 eを越える永久磁石を用いたり C d M n H g T e単結晶の全長が 5 m mを越えるような設計は現実的ではないからである。 そこでヴェ ルデ定数の値がひ. 0 3 d e gゾ c m · 0 e以上の領域を第 2図に 記すと、 図中に点線で示した 4点 a、 b、 c、 dを結ぶ四角形の周 上及びその内部となり、 これは第 1図の 4点 a、 b、 c、 dで面ま れる組成範囲に相当するのである。 なお、 フ ァ ラデー回転子の光学 特性ではヴュルデ定数が大きいこととと もに挿入損失が小さいこと が重要であるが、 図中の四角形の中の点ではいずれもカ ツ 卜オン波 長が 94 0 n m以下で、 アイソ レータと して使用する場合の揷入損 失も 0. 5 d B以下である ことが確認されている。
次に第 1図の 4点 a、 b、 c、 dで囲まれる組成範囲内の C d M n H g T e単結晶を用い、 〔） . 9 8 m帯用光アイ ソ レー夕を作製 した例について以下に示す。 第 1 図及び第 2図の c点に相当する組 成の C d Q 83M n fl 13H g Q Q4T e単結晶を上述した本発明による 製造方法で作製し、 フ ァ ラデ一回転子となし、 磁界強度 3 0 0 0 0 eの N d - F e — B円筒型永久磁石の内部に挿入して磁界印加した 構成の光アイ ソ レータを製作した。 フ ァラデー回転子の形状は 1. 7 m m X I . 7 m m X 5 m mであり、 光透過域面は両面に 0. 9 8 m用無反射コー トを施してある。 また偏光素子と して、 同じ く無 反射コ一 卜を施したガラス偏光子を 2枚用いた。 光アイ ソ レー夕の サイズは ø 8 m m X 8 L m mと小型である。 また光学特性は、 アイ ソ レー シヨ ン ： 3 0 d B、 挿入損失 ： 0. 5 d Bであり、 いずれも 光フ ァイバ增幅器用の 0. 98 ^ m帯用光アイ ソ レータと して申し 分な く 使用できる数値である。
これに対し従来のプリ ッ ジマン方で製作した結晶を用いた場合、 最良の結晶部分を用いても、 同様な構造の 0. 98 m帯用光アイ ソ レ一夕の特性はアイ ソ レ一 シ ョ ン 2 5 d B、 挿入損失 1. 〇 d B であり、 実用的には極めて不十分なものであった。 発明の効果
以上説明したように、 本発明によれば、 増幅器励起光源等 （ 0. 98〜 ： 1. 0 64 m) に用いられる光アイ ソ レ一夕用磁気光学素 子と して好適な、 組成が C d {_ν γ Μ η χ Η g γ Τ e ( 0 < Xく 1. 0 < Υ < 1 ) で示される半磁性半導体結晶による磁気光学素子を提 供することが可能となる。
更に本発明によれば、 上記半磁性半導体を双晶のない、 組成偏析 の十分に小さい高品質の単結晶と して効率よぐ製造できる方法が得 り る ο
また本発明は上記磁気光学素子をフ ァラデー回転子と して用いる こ とにより、 増幅器用励起光源 （ 0. 98 m帯、 1. 0 1 7 ^ m 帯、 1. ◦ 4 7 m帯、 及び 1. 〔〕 64 01帯） に好適な小型、 高 性能の光アイ ソ レータが得られる。 更に本発明によれば、 記磁気光学素子をフ ァ ラデ一回転子と して 用いる、 使用波長 0 . 9 8 m帯、 1 . 0 1 7 m帯、 1 . 0 4 7 m帯、 及び 1 . 0 6 4 m帯の高性能の光磁界センサが得られる,
8 一

Claims

請 求 の 範 囲
1 . ( C dト X一、， M η χ H g γ ) 1 T e { ( 0く Xぐ 1、 0 < Y く 1 ) で表される磁気光学素子において、
M n T e — H g T e - C d T eの擬 3元系相図において、
M n 0.5 H g 0.5 T e， Μ η 0.6 Η β 0.4 Τ e '
C d 0.83Μ η 0.13Η g 0.04T e ' C d 0.83M n 0.05H g 0.12T e の 4点に囲まれる範囲に含まれる組成を有し、 かつ 3 0 0 m m以上 の厚さを有する、 双晶及び組成偏析を実質的に含まない単結晶から なることを特徴とする磁気光学素子。
2. 実質的に 0. 98 m帯の波長領域に使用することを特徴と する請求项 1 に記載の磁気光学素子。
3. 実質的に 1. 0 1 7 m帯の波長領域に使用することを特徴 とする請求頊 1 に記載の磁気光学素子。
4. 実質的に 1. ◦ 4 7 m帯の波長領域に使用することを特徴 とする請求項 1 に記載の磁気光学素子。
5. 実質的に 1. 〇 64 m帯の波長領域に使用することを特徴 とする請求項 1 に記載の磁気光学素子。
6. 請求項 1 に記載の磁気光学素子をファラデー回転子と して備 えてなる こ とを特徴とする光アイ ソ レータ。
7. 請求項 1 に記載の磁気光学素子をファラデー回転子として備 えてなることを特徴とする光磁界セ ンサ。
8. ( C d， χ_ν Μ η χ H g γ ) 1 Τ e 1 ( 0 < Χ < 1、 〇 < Υ く 1 ) で表される磁気光学素子であつて、 M n T e - H g T e 一 C d T eの擬 3元系相図において、 M n 0.5 H g 0.5 T e， M n 0.6 H g 0.4 T e '
C d 0.83M n 0.13H 0.04T e ' C d 0.83M n 0.05H g 0.12T e の 4点に囲まれる範囲に含まれる組成を有し、 かつ 3 0 0 ^ m以上 の厚さを有する、 双晶及び組成偏析を実質的に含まない単結晶から なる前記磁気光学素子を製造する方法において、
前記擬 3元系相図において前記範囲に含まれる目標組成に対し、
T e以外の元素の割合はそのままの状態で、 T eが 0. 0 0 1以上
0. 1以下過剰である割合に配合された金属 C d、 金属 M n、 金属
T e、 および金厲 H g T eからなる原料又は金属 C d、 金属 M n、 金属 T e、 および金属 H gからなる原料を出発原料と して用意する 工程と ；
前記出発原料を、 H gの蒸気圧に対応する圧力に維持され、 かつ 前記出発原料を融解し得る温度に維持された雰囲気に置いて、 前記 出発原料を、 融解された原料に融解する工程と ；
前記融解された原料を急冷凝固して多結晶体とする工程と ； この多結晶体を、 H gの蒸気圧に対応する圧力に維持され、 かつ 前記多結晶体の相変態温度より低い温度に維持された雰囲気に置い て、 固相反応により前記単結晶を再結晶成長させる工程とを含むこ とを特徴とする磁気光学素子の製造方法。
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