CN102834554A - 石榴石型单晶、光隔离器以及光加工器 - Google Patents

石榴石型单晶、光隔离器以及光加工器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种石榴石型单晶，其由铽铝石榴石型单晶构成，铝的一部分被钪取代，并且铝和铽中的至少一方的一部分被选自铥、镱以及钇中的至少1种取代。

Description

石榴石型单晶、光隔离器以及光加工器
技术领域
本发明涉及一种石榴石型单晶、光隔离器以及光加工器。
背景技术
近年来，随着使用光纤线缆的光通信和精密加工用激光加工机的普及，作为光源的各种激光今后将会越来越高输出化。与此相伴，对光源的稳定化和防止光源的破坏的应对也变得越来越重要。作为承担这种光源的稳定化和防止破坏的设备在使用光隔离器。
光隔离器具有通过施加磁场而使入射光的偏光面旋转的法拉第转子。以往，一直使用钇铁系石榴石作为光通信用的法拉第转子。但是，钇铁系石榴石有如下问题：伴随光源的高输出化而薄膜单晶劣化，或由于光透过的波长区域窄而限制了可使用的波长区域等。这样的背景下，已开发出在400～1500nm的宽波长区域具有高的透光率且显示大的法拉第旋转角的铽·铝·石榴石型单晶（下述专利文献1），期待将其作为光隔离器用的法拉第转子。该单晶由下述通式表示：
（Tb3-xScx）Sc2Al3O12（0.1≤x＜0.3）。
专利文献1:日本特开2002-293693号公报
发明内容
但是，上述专利文献1记载的石榴石型单晶具有下面所示的问题。
即，法拉第转子通过将由结晶生长得到的单晶切成所希望的形状而得到。但是，上述专利文献1记载的单晶中存在将其切割时产生裂纹，无法实现优质的单晶的问题点。在此，也考虑了选择未产生裂纹的部分而进行切割。但是，即使切割没有裂纹的部分，裂纹也有可能扩展。因此，上述专利文献1记载的单晶不适合量产，无法说具有充分的实用性。
因此，需要一种不产生裂纹并且在宽波长区域具有高透光率且具有大的法拉第旋转角的单晶。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种在宽波长区域具有高透光率且显示大的法拉第旋转角的优质的石榴石型单晶、光隔离器以及光加工器。
本发明人等为解决上述课题而进行了深入的研究。其结果本发明人等认为上述课题是由以下原因而产生的。即，本发明人等认为在上述单晶中，通过将6配位的铝（以下，有时简称为“Al”）用钪（以下，有时简称为“Sc”）进行取代而企图实现稳定化。但是，其稳定化并不充分，所以单晶内发生形变，其结果产生裂纹。而且，本发明人等经过进一步反复深入的研究的结果发现，在铽·铝·石榴石型单晶中，不仅将Al的一部分用Sc进行取代，进一步还将铽（以下，有时简称为“Tb”）和Al的至少一方的一部分用铥（以下，有时简称为“Tm”）、镱（以下，有时简称为“Yb”）、钇（以下，有时简称为“Y”）进行取代，从而能够解决上述课题，由此完成了本发明。
即，本发明为一种石榴石型单晶，其由铽铝石榴石型单晶构成，铝的一部分被钪取代，而且铝和铽中的至少一方的一部分被选自铥、镱以及钇中的至少1种取代。
根据该发明，能够充分抑制裂纹，实现优质的单晶。因此，本发明的石榴石型单晶还适合量产，具有充分的实用性。另外根据本发明，还能够实现在宽波长区域（400nm～1500nm）具有高透光率且显示大的法拉第旋转角的石榴石型单晶。
对于如上所述的不产生裂纹的理由，本发明人等进行了如下推测。即，本发明人等推测为基本上通过将6配位的Al的一部分用离子半径比Sc若干大的Tm、Yb、Y进行取代，将8配位的Tb的一部分用离子半径比Tb小的Tm、Yb、Y进行取代，从而使单晶内的离子半径的平衡变良好，石榴石结构稳定化。其结果充分抑制单晶中发生形变，单晶中难以产生裂纹。另外对本发明的石榴石型单晶在宽波长区域（400nm～1500nm）具有高透光率且显示大的法拉第旋转角的原因进行了如下推测。即，本发明人等推测为本发明的石榴石型单晶与在400～1500nm的宽波长区域具有高透光率且显示大的法拉第旋转角的专利文献1中的铽铝石榴石型单晶的晶型是相同的，并且构成石榴石型单晶的元素也除了Tb的一部分和Al的一部分被Tm、Yb、Y取代以外，与专利文献1的单晶相同。因此，本发明的石榴石型单晶在宽波长区域具有高透光率，并且显示大的法拉第旋转角。
另外在上述石榴石型单晶中，优选铝的一部分和铽的一部分分别被选自铥、镱以及钇中的至少1种进一步取代。
这种情况与仅铝和铽中的一方的一部分被选自铥、镱以及钇中的至少1种取代的情况相比，石榴石结构变得更稳定化。
另外在上述石榴石型单晶中，优选铽还被钪取代。
这种情况，通过将铽用钪进行取代，与不取代的情况相比，使石榴石结构变得更稳定化。
而且，上述石榴石型单晶优选由下述通式表示：
（Tb3-x-zSczMx）（Sc2-yMy）Al3O12（1）
（式中，M表示选自Tm、Yb以及Y中的至少1种，x、y以及z满足下述式：0＜x+y≤0.30，0≤z≤0.30。）
根据该发明，能够有效抑制发生裂纹，实现更优质的单晶。因此，本发明的石榴石型单晶还适合量产，具有充分的实用性。另外根据本发明，还能够实现在宽波长区域（400nm～1500nm）具有更高的透光率且显示更大的法拉第旋转角的石榴石型单晶。
在上述通式（1）中，优选x和y同时满足下述式：
0≤x≤0.30，0≤y≤0.30，x＜y
此时，石榴石结构变更稳定化。
另外在上述通式（1）中，优选z同时满足下述式：
0＜z≤0.05
此时，石榴石结构变更稳定化。
另外在通式（1）中，优选x和z同时满足下述式：
x＞z
此时，石榴石结构变更稳定化。
而且，本发明的石榴石型单晶优选作为法拉第转子被使用。
另外本发明为一种光隔离器，其具有法拉第转子，其中，上述法拉第转子由上述石榴石型单晶构成。
根据该光隔离器，使用在宽波长域具有高透光率的上述单晶作为法拉第转子。因此，单晶的光吸收变小。因此，也能够提高由法拉第转子的对光的耐损伤性。并且由于上述单晶具有大的法拉第旋转角，因此对上述单晶施加一定的磁场而使光的偏光面旋转时，能够减小法拉第转子的沿光的行进方向的长度，能够实现光隔离器的小型化。并且，作为法拉第转子而使用的上述单晶，由于不发生裂纹，所以操作中发生裂纹的频率变得非常低。因此，还能够实现光隔离器的长寿命化。
并且，本发明为一种光加工器，其具备激光光源和配置在从上述激光光源射出的激光的光路上的光隔离器，其中，该光隔离器为上述的光隔离器。
在该光加工器中，作为光隔离器法拉第转子使用的石榴石型单晶，使用如上所述在宽波长区域（400nm～1500nm）具有高透光率的石榴石型单晶。因此，能够充分抑制来自激光光源的光输出的下降。并且由于单晶的透光率高，所以单晶的光吸收变小。因此，也能够提高光隔离器的对光的耐损伤性。并且上述单晶在宽波长区域具有高透光率，因此也能够使用各种振荡波长的激光光源作为所使用的激光光源。并且上述石榴石型单晶在宽波长区域（400nm～1500nm）内的各个波长上具有大的法拉第旋转角。因此，对单晶施加一定的磁场而使光的偏光面旋转时，能够减小光隔离器的沿光的行进方向的长度，能够实现光隔离器的小型化。因此，也能够实现光加工器的小型化。
并且，光隔离器所使用的上述单晶中，由于充分抑制了裂纹的产生，所以操作中产生裂纹的频率变得非常低。因此，能够实现光隔离器长寿命化。其结果能够减少光加工器中的光隔离器的更换率。
在此，优选上述激光光源的振荡波长为1064nm。这是因为本发明的石榴石型单晶在1064nm的波长上具有特别高的透光率，所以在石榴石型单晶中，能够充分减少来自激光光源的激光的吸收。
根据本发明，提供一种充分抑制裂纹的产生，在宽波长区域具有高透光率且具有大的法拉第旋转角的石榴石型单晶、光隔离器以及光加工器。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的光隔离器的一个实施方式的示意图。
图2是表示本发明所涉及的石榴石型单晶培养工序的工序图。
图3是表示使用了本发明所涉及的石榴石型单晶的光加工器的一个实施方式的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
图1是表示本发明的光隔离器的一个实施方式的图。如图1所示，光隔离器10具备偏振器1、检振器2、配置在偏振器1和检振器2之间的法拉第转子3。在此，偏振器1的透光轴和检振器2的透光轴以相互非平行的方式配置，例如以呈45°的角度的方式配置。
在从偏振器1朝向检振器2的方向对法拉第转子3施加磁场B，法拉第转子3通过磁场B的施加，将穿过了偏振器1的光L，旋转其偏光面，从而使其穿过检振器2的透光轴。
在此，对法拉第转子3进行详细说明。
法拉第转子3由铽铝石榴石型单晶构成。在此，铝的一部分至少被钪取代，进而铝和铽中的至少一方的一部分被选自铥、镱以及钇中的至少1种取代。
另外在上述石榴石型单晶中，优选铝和铽的一部分分别进一步被选自铥、镱以及钇中的至少1种取代。
这种情况与仅铝和铽中的一方的一部分被选自铥、镱以及钇中的至少1种取代的情况相比，石榴石结构变更稳定化。
另外在上述石榴石型单晶中，优选铽进一步被钪取代。
上述石榴石型单晶优选由下述通式表示：
（Tb3-x-zSczMx）（Sc2-yMy）Al3O12（1）
（上述式中，M表示选自Tm、Yb以及Y中的至少1种，x、y以及z满足下述式：0＜x+y≤0.30，0≤z≤0.30。）
在此，上述通式（1）表示铽钪铝石榴石型单晶。上述通式（1）中，（Sc2-yMy）的部分表示Al的一部分被Sc取代，或者被Sc和M即选自Tm、Yb、Y中的至少1种取代，（Tb3-x-zSczMx）的部分表示Tb的一部分可被Sc和M中的至少一方取代。
根据由上述通式（1）表示的石榴石型单晶，能够充分抑制裂纹，实现优质的单晶。因此，本发明的石榴石型单晶还适合量产，具有充分的实用性。另外根据上述单晶，能够实现在宽的波长区域（400nm～1500nm）具有高透光率且显示大的法拉第旋转角的石榴石型单晶。
使用如上所述在宽的波长区域（400nm～1500nm）具有高透光率的单晶作为法拉第转子3。因此，单晶的光吸收变小。因此，能够提高法拉第转子3的对光的耐损伤性。
另外上述单晶在宽波长区域（400nm～1500nm）内的各个波长上具有大的法拉第旋转角。因此，施加一定的磁场使光的偏光面旋转时，能够减小法拉第转子3的沿光的行进方向的长度，能够实现光隔离器10的小型化。
并且，作为法拉第转子3使用的上述单晶中，由于不发生裂纹，所以操作中产生裂纹的频率变非常低。因此，能够实现光隔离器10的长寿命化。
在上述通式（1）中，M表示选自Tm、Yb以及Y中的至少1种。即，M可以单独为Tm、Yb、Y中的任一种，也可以是它们中的2种以上的组合。
在上述通式（1）中，x和y满足下述式：
0＜x+y≤0.30
在此，x和y的任一方可以为0，但如果x+y为0则将成为Tb和Al都不被M部分取代，所以石榴石结构不稳定化，有时产生裂纹，无法实现优质的石榴石型单晶。
另外如果x+y为0.30以下，则能够使石榴石结构更稳定化，更加充分地抑制裂纹的产生，实现更优质的石榴石型单晶。
另外，优选x和y同时满足下述式：
0≤x≤0.30，0≤y≤0.30，x＜y
此时，石榴石结构变更稳定化。
在此，更优选x和y同时满足下述式：
0≤x≤0.20，0≤y≤0.20
在上述通式（1）中，z满足下式0≤z≤0.30。如果z在上述范围内，则与z在上述范围以外的情况相比，能够使石榴石结构更稳定化，更加充分地抑制裂纹的产生，实现更优质的石榴石型单晶。
在此，优选z满足下述式：
0＜z≤0.05
这种情况，与z在上述范围以外的情况相比，石榴石结构更稳定化。
应予说明，z可以为0。这种情况与z大于0的情况相比Tb浓度变大，其结果可进一步增大单晶的法拉第旋转角。在此，z=0表示Tb的一部分未被Sc取代。
并且，z=0时，优选x=0。这种情况，与z=0且x＞0的情况相比，能可进一步增大单晶的法拉第旋转角。在此，z=0且x=0表示Tb未被Sc和M取代。
另外在上述通式（1）中，优选x和z同时满足下述式：
x＞z
这种情况，与x为z以下的情况相比，石榴石结构变更稳定化。
接着，对上述单晶的培养方法进行说明。
首先，在说明上述单晶的培养方法之前，参照图2对培养上述单晶的晶体培养装置进行说明。图2是表示本发明所涉及的石榴石型单晶的培养工序的工序图。如图2所示，晶体培养装置20主要具备铱制坩埚21、收容坩埚21的陶瓷制的筒状容器22、卷绕在筒状容器22周围的高频线圈23。高频线圈23用于在坩埚21上产生感应电流而加热坩埚21。
接着，对使用了上述晶体培养装置20的上述单晶的培养方法进行说明。
首先准备Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Al2O3粉末。然后准备M的氧化物。即，M为Tm时准备Tm2O3粉末。或者M为Yb时准备Yb2O3粉末，M为Y时准备Y2O3粉末。M由Tm、Yb以及Y中的2种以上元素构成时，可以准备这2种以上的元素的氧化物粉末。
然后，为得到具有由上述通式（1）表示的组成的单晶，决定Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、M2O3粉末以及Al2O3粉末的配合比。此时，上述Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、M2O3粉末以及Al2O3粉末的配合比分别如下设定。
即，Tb4O7粉末的配合比通常以Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、M2O3粉末以及Al2O3粉末的总摩尔数为基准，设为21.5～23.5摩尔%。
Sc2O3粉末的配合比通常以Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、M2O3粉末以及Al2O3粉末的总摩尔数为基准，设为27.0～31.0摩尔%。
M2O3粉末的配合比以Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、M2O3粉末以及Al2O3粉末的总摩尔数为基准，设为0.5～5.0摩尔%。
Al2O3粉末的配合比以Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、M2O3粉末以及Al2O3粉末的总摩尔数为基准，设为45.0～47.0摩尔%。
然后，按该决定了的配合比对上述Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、M2O3粉末以及Al2O3粉末进行干式混合得到混合粉末。
接着，将上述混合粉末装入坩埚21。
接着，对高频线圈23施加电流，则坩埚21被加热，在坩埚21内混合粉末熔融，得到熔液24。接着，准备棒状的晶种25，一边使该晶种25以规定的转速旋转一边将其前端浸于熔液24中后，按规定的提升速度进行提升。
此时，作为晶种25，例如可以使用钇铝石榴石（YAG）等石榴石型单晶。
另外晶种25的转速优选为3～50rpm，更优选为3～10rpm。
另外拉晶速度优选为0.1～3mm/h，更优选为0.2～1mm/h。
另外晶种25的提升优选在非活性气体环境下进行，通常使用氮气作为非活性气体。另外晶种25的提升通常在大气压下进行。
如此地提升晶种25，则能够在晶种25的前端得到由上述通式（1）表示的块状的单晶26。
接着，参照图3对本发明的光加工器进行详细说明。应予说明，在图3中，对与图1相同或同等的构成要素标注相同符号，省略重复的说明。
图3是表示本发明的光加工器的一个实施方式的示意图。如图3所示，光加工器100具备激光光源11和配置在从激光光源11射出的激光L的光路P上的光隔离器10。在此，光隔离器10具有法拉第转子3。根据该光加工器100，从激光光源11射出的激光L穿过光隔离器10射出，利用该射出光可对被加工体Q进行加工。
在此，作为光隔离器10的法拉第转子3使用的石榴石型单晶，使用如上所述在宽波长区域（400nm～1500nm）具有高的透光率的石榴石型单晶。因此，能够充分抑制来自激光光源11的光输出的下降。另外由于单晶的透光率高，单晶的光吸收变小。因此，也能够提高法拉第转子3的对光的耐损伤性。并且上述单晶在宽波长区域具有高透光率，因此能够使用各种振荡波长的激光光源作为所使用的激光光源11。
并且上述石榴石型单晶在宽波长区域（400nm～1500nm）内的各个波长上具有大的法拉第旋转角。因此，施加一定的磁场使光的偏光面旋转时，能够减小法拉第转子3的沿光的行进方向的长度，能够实现光隔离器10的小型化。因此，也能够实现光加工器100的小型化。
并且，在作为法拉第转子3而使用的上述单晶中，由于充分抑制裂纹的产生，所以操作中产生裂纹的频率变得非常低。因此，能够实现光隔离器10的长寿命化。其结果能够减少光加工器100中的光隔离器10的更换频率。
上述单晶在1064nm的波长上具有高的透光率。因此，作为激光光源11，特别优选振荡波长为1064nm的激光光源，例如Nd：YAG激光等。但是，上述单晶在宽波长区域具有高透光率。因此，也能够使用振荡波长为1080nm的掺Yb光纤激光作为激光光源11。
另外也可使用振荡波长为400～700nm的激光光源。作为这样的激光光源，例如可举出振荡波长为405nm的GaN系半导体激光、振荡波长为700nm的钛宝石激光等。应予说明，如此地，根据具备了具有短波长区域的振荡波长的激光光源11的光加工器100，则被加工体Q的切断部不会因热受到损伤，因此能够使切断面变光滑。另外上述单晶即使在短波长区域（400～700nm）也具有足够高的透光率。因此，即使光加工器100的激光光源11的振荡波长为400～700nm，也能充分防止因光隔离器10导致输出下降。
本发明并不限于上述实施方式。例如在上述实施方式中，作为激光光源11的振荡波长，举出了1064nm以上或400～700nm的范围，但并不限于此。激光光源11的振荡波长也可以为700～1064nm的范围内，例如800nm附近或1030～1080nm。
另外在上述实施方式中，单晶被用于光加工器的光隔离器，但并不限于光隔离器，也可适用于使用法拉第转子通过计量法拉第旋转角的变化来观测磁场的变化的光学磁场传感器等。
以下，举出实施例对本发明的内容进行更具体的说明，但本发明并不限于下述实施例。
（实施例1）
首先准备Tb4O7粉末（纯度99.99%）、Sc2O3粉末（纯度99.99%）、Al2O3粉末（纯度99.99%）、Tm2O3粉末（纯度99.99%），对这些粉末进行干式混合，得到混合粉末。此时，Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Tm2O3粉末以及Al2O3粉末的配合比分别以Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Tm2O3粉末以及Al2O3粉末的总摩尔数为基准，设为22.8摩尔%、30.4摩尔%、0.8摩尔%、46.0摩尔%。接着，将上述混合粉末装入直径50mm、深度50mm的筒状的坩埚21中。
接着，对高频线圈23施加电流来加热坩埚21使混合粉末熔融，得到熔液24。接着，准备由YAG构成的3mm×3mm×70mm的方棒状的晶种25，一边使该晶种25以10rpm的转速旋转，一边将其前端浸于熔液24中后，将晶种25以1mm/h的提升速度进行提升。此时，在筒状容器22内以2L/min的流量流入氮气，在大气压下、氮气环境中进行晶种25的提升。
这样得到直径25mm的块状单晶。
对这样得到的单晶进行粉末X射线衍射的结果，确认到了Tb3Sc2Al3O12的峰。另外，对单晶进行利用ICP（电感耦合等离子体）的化学分析，确认了单晶的组成（Tb、Sc、Tm、Al以及O的原子数比）。并且，对得到的单晶使用Bruker AXS公司制SMART APEX进行了利用单晶X射线衍射的结构解析。根据以上，确认到了得到由（Tb2.97Sc0.01Tm0.02)(Sc1.97Tm0.03）Al3O12的组成式表示的石榴石型单晶。
（实施例2）
分别将Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Tm2O3粉末以及Al2O3粉末的配合比以Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Tm2O3粉末以及Al2O3粉末的总摩尔数为基准，设为22.5摩尔%、30.0摩尔%、1.5摩尔%、46.0摩尔%，除此之外，与实施例1相同地得到单晶。对这样得到的单晶进行与实施例1相同的组成调查的结果，确认到了得到由表1的组成式表示的石榴石型单晶。
（实施例3）
分别将Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Tm2O3粉末以及Al2O3粉末的配合比以Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Tm2O3粉末以及Al2O3粉末的总摩尔数为基准，设为22.1摩尔%、29.0摩尔%、3.1摩尔%、45.8摩尔%，除此之外，与实施例1相同地得到单晶。对这样得到的单晶进行与实施例1相同的组成调查的结果，确认到了得到由表1的组成式表示的石榴石型单晶。
（实施例4）
分别将Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Tm2O3粉末以及Al2O3粉末的配合比以Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Tm2O3粉末以及Al2O3粉末的总摩尔数为基准，设为22.0摩尔%、27.7摩尔%、4.6摩尔%、45.7摩尔%，除此之外，与实施例1相同地得到单晶。对这样得到的单晶进行与实施例1相同的组成调查的结果，确认到了得到由表1的组成式表示的石榴石型单晶。
（实施例5）
使用Yb2O3粉末代替Tm2O3粉末，分别将Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Yb2O3粉末以及Al2O3粉末的配合比以Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Yb2O3粉末以及Al2O3粉末的总摩尔数为基准，设为22.8摩尔%、30.4摩尔%、0.8摩尔%、46.0摩尔%，除此之外，与实施例1相同地得到单晶。对这样得到的单晶进行与实施例1相同的组成调查的结果，确认到了得到由表1的组成式表示的石榴石型单晶。
（实施例6）
使用Yb2O3粉末代替Tm2O3粉末，分别将Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Yb2O3粉末以及Al2O3粉末的配合比以Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Yb2O3粉末以及Al2O3粉末的总摩尔数为基准，设为22.7摩尔%、29.8摩尔%、1.5摩尔%、46.0摩尔%，除此之外，与实施例1相同地得到单晶。对这样得到的单晶进行与实施例1相同的组成调查的结果，确认到了得到由表1的组成式表示的石榴石型单晶。
（实施例7）
使用Yb2O3粉末代替Tm2O3粉末，分别将Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Yb2O3粉末以及Al2O3粉末的配合比以Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Yb2O3粉末以及Al2O3粉末的总摩尔数为基准，设为22.4摩尔%、28.6摩尔%、3.1摩尔%、45.9摩尔%，除此之外，与实施例1相同地得到单晶。对这样得到的单晶进行与实施例1相同的组成调查的结果确认到了得到由表1的组成式表示的石榴石型单晶。
（实施例8）
使用Yb2O3粉末代替Tm2O3粉末，分别将Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Yb2O3粉末以及Al2O3粉末的配合比以Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Yb2O3粉末以及Al2O3粉末的总摩尔数为基准，设为22.0摩尔%、27.6摩尔%、4.6摩尔%、45.8摩尔%，除此之外，与实施例1相同地得到单晶。对这样得到的单晶进行与实施例1相同的组成调查的结果，确认到了得到由表1的组成式表示的石榴石型单晶。
（实施例9）
使用Y2O3粉末代替Tm2O3粉末，分别将Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Y2O3粉末以及Al2O3粉末的配合比以Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Y2O3粉末以及Al2O3粉末的总摩尔数为基准，设为22.6摩尔%、29.9摩尔%、1.5摩尔%、46.0摩尔%，除此之外，与实施例1相同地得到单晶。对这样得到的单晶进行与实施例1相同的组成调查的结果，确认到了得到由表1的组成式表示的石榴石型单晶。
（实施例10）
使用Y2O3粉末代替Tm2O3粉末，分别将Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Y2O3粉末以及Al2O3粉末的配合比以Tb4O7粉末、Sc2O3粉末、Y2O3粉末以及Al2O3粉末的总摩尔数为基准，设为21.8摩尔%、28.0摩尔%、4.5摩尔%、45.7摩尔%，除此之外，与实施例1相同地得到单晶。对这样得到的单晶进行与实施例1相同的组成调查的结果，确认到了得到由表1的组成式表示的石榴石型单晶。
（比较例1）
不使用Tm2O3粉末，分别将Tb4O7粉末、Sc2O3粉末以及Al2O3粉末的配合比以Tb4O7粉末、Sc2O3粉末以及Al2O3粉末的总摩尔数为基准，设为23.0摩尔%、30.9摩尔%、46.1摩尔%，除此之外，与实施例1相同地得到单晶。对这样得到的单晶进行与实施例1相同的组成调查的结果，确认到了得到由表1的组成式表示的石榴石型单晶。
（比较例2）
不使用Tm2O3粉末，分别将Tb4O7粉末、Sc2O3粉末以及Al2O3粉末的配合比以Tb4O7粉末、Sc2O3粉末以及Al2O3粉末的总摩尔数为基准，设为22.1摩尔%、32.1摩尔%、45.8摩尔%，除此之外，与实施例1相同地得到单晶。对这样得到的单晶进行与实施例1相同的组成调查的结果，确认到了得到由表1的组成式表示的石榴石型单晶。
［特性评价］
对如上述地得到的实施例1～10和比较例1～2的石榴石型单晶进行以下的特性调查。
（1）有无裂纹
通过目视调查了实施例1～10和比较例1～2的单晶有无裂纹。结果在表1中示出。
（2）透光率
对实施例1～10和比较例1～2的单晶，测定了405nm、633nm、1064nm以及1500nm的波长上的透光率。结果在表1中示出。
（3）法拉第旋转角
首先在偏振器和检振器之间不配置单晶的状态下，使检振器旋转，使其成为消光状态。接着，将实施例1～10和比较例1～2的单晶切割成3.5mm×3.5mm×20mm的方棒状，将其配置在偏振器和检振器之间，在沿单晶的长度方向施加0.42T的磁通密度的状态下射入光，再次使检振器旋转，使其成为消光状态。然后，计算在偏振器和检振器之间夹设单晶前的检振器的旋转角与夹设单晶后的检振器的旋转角之差，将该角度差作为法拉第旋转角。在此，将光源的波长变为633nm、1064nm、1303nm，分别测定法拉第旋转角。结果在表1中示出。
表1
Figure BDA00002243428700161
根据表1所示的结果可知实施例1～10的石榴石型单晶中未产生裂纹。与此相对，可知比较例1～2的石榴石型单晶中产生了大的裂纹。
另外可知实施例1～10的单晶在405nm、633nm、1064nm以及1500nm的全波长区域具有高的透光率。与此相对，对于比较例1～2的单晶，由于产生了大的裂纹，因此不能测定透光率。
并且可知实施例1～10的单晶分别在633nm、1064nm、1303nm的各波长上具有大的法拉第旋转角。与此相对，对于比较例1～2的单晶，由于产生了大的裂纹，因此不能测定法拉第旋转角。
根据以上，确认了本发明的石榴石型单晶为优质的单晶，在宽波长区域具有高透光率且显示大的法拉第旋转角。
工业上的可利用性
本发明的石榴石型单晶为优质的单晶，在宽波长区域具有高透光率且显示大的法拉第旋转角。因此，本发明的石榴石型单晶能够作为光加工器、光通信用的光源装置中所使用的光隔离器的法拉第转子很好地适用。
符号说明
1…偏振器
2…检振器
3…法拉第转子
10…光隔离器
11…激光光源
100…光加工器

Claims (11)

1.一种石榴石型单晶，其由铽铝石榴石型单晶构成，铝的一部分至少被钪取代，铝和铽中的至少一方的一部分还被选自铥、镱以及钇中的至少1种取代。
2.根据权利要求1所述的石榴石型单晶，其中，铝的一部分和铽的一部分还分别被选自铥、镱以及钇中的至少1种取代。
3.根据权利要求1或2所述的石榴石型单晶，其中，铽的一部分还被钪取代。
4.根据权利要求1所述的石榴石型单晶，其由下述通式表示：
（Tb3-x-zSczMx）（Sc2-yMy）Al3O12     （1）
式（1）中，M表示选自Tm、Yb以及Y中的至少1种，x、y以及z满足下述式：
0＜x+y≤0.30，
0≤z≤0.30。
5.根据权利要求4所述的石榴石型单晶,其中，x和y同时满足下述式：
0≤x≤0.30，
0≤y≤0.30，
x＜y。
6.根据权利要求4或5所述的石榴石型单晶，其中，z同时满足下述式：
0＜z≤0.05。
7.根据权利要求4～6中任一项所述的石榴石型单晶，其中，x和z同时满足下述式：
x＞z。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的石榴石型单晶，其用于法拉第转子。
9.一种光隔离器，具有法拉第转子，其中，所述法拉第转子由权利要求8所述的石榴石型单晶构成。
10.一种光加工器，具备：
激光光源，和
配置在从所述激光光源射出的激光的光路上的光隔离器，
其中，所述光隔离器为权利要求9所述的光隔离器。
11.根据权利要求10所述的光加工器，其中，所述激光光源的振荡波长为1064nm。
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