JPH0251494A - 磁気光学素子用材料 - Google Patents
磁気光学素子用材料Info
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- JPH0251494A JPH0251494A JP19979888A JP19979888A JPH0251494A JP H0251494 A JPH0251494 A JP H0251494A JP 19979888 A JP19979888 A JP 19979888A JP 19979888 A JP19979888 A JP 19979888A JP H0251494 A JPH0251494 A JP H0251494A
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Landscapes
- 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、アアラデー効果を利用した光アイソレータ、
光サーキュレータ等に用いられる磁気光学材料に関する
ものである。
光サーキュレータ等に用いられる磁気光学材料に関する
ものである。
(従来の技術)
半導体レーザを光源に用いる光通信や光計測において、
光源に反射光が戻るのを防ぐために光アイソレータが必
要であり、光アイソレータにはファラデー効果を有する
磁性ガーネットが用いられている。ファラデー回転子材
料に要求されるものには、■)ファラデー回転係数が大
きい、2)ファラデー回転角の温度変化が小さい、3)
使用波長領域において吸収がない、4)飽和に要する磁
界が小さいなどがあり、これらを総合的に満たす材料が
望まれる。
光源に反射光が戻るのを防ぐために光アイソレータが必
要であり、光アイソレータにはファラデー効果を有する
磁性ガーネットが用いられている。ファラデー回転子材
料に要求されるものには、■)ファラデー回転係数が大
きい、2)ファラデー回転角の温度変化が小さい、3)
使用波長領域において吸収がない、4)飽和に要する磁
界が小さいなどがあり、これらを総合的に満たす材料が
望まれる。
従来、ファラデー回転子には、イツトリウム・鉄・ガー
ネットYJe5O12 (Y I G)が用いられてき
た。しかし、YIGはファラデー回転係数が小さいため
45度のファラデー回転角を得るのに必要な厚さが2〜
3鶴と厚くなってしまう。近年、YIGに代わる材料と
してBi置換希土類鉄ガーネットが提案、されている。
ネットYJe5O12 (Y I G)が用いられてき
た。しかし、YIGはファラデー回転係数が小さいため
45度のファラデー回転角を得るのに必要な厚さが2〜
3鶴と厚くなってしまう。近年、YIGに代わる材料と
してBi置換希土類鉄ガーネットが提案、されている。
これは、磁性ガーネットの希土類元素をBiで置換する
と、Bi置換量に比例してファラデー回転係数が著しく
増加するものである。さらに、希土類元素を選択するこ
とにより、ファラデー回転角の温度変化が小さく、飽和
に要する磁界の小さい材料YbxTbyBi*−x−y
Fe5O12が提案されている(特願昭61−1318
96)。
と、Bi置換量に比例してファラデー回転係数が著しく
増加するものである。さらに、希土類元素を選択するこ
とにより、ファラデー回転角の温度変化が小さく、飽和
に要する磁界の小さい材料YbxTbyBi*−x−y
Fe5O12が提案されている(特願昭61−1318
96)。
(発明が解決しようとする課題)
一般に、波長0.4〜1.0μmにおける磁性ガーネッ
トの吸収は主に、酸素四面***置の24dサイトと酸素
八面***置の162サイトとを占めるFe”イオンの結
晶場遷移によるものである。この他に、フラックスやる
つぼ材から混入したpb”pb”、 pt’°イオンの
電価補償によって生じるFe2゜p e4 +のブロー
ドな吸収が存在丈るため、上記吸収のすそのが波長1.
3μm、1.55μmにかかり、これらの波長における
挿入損失が大きくなっていた。
トの吸収は主に、酸素四面***置の24dサイトと酸素
八面***置の162サイトとを占めるFe”イオンの結
晶場遷移によるものである。この他に、フラックスやる
つぼ材から混入したpb”pb”、 pt’°イオンの
電価補償によって生じるFe2゜p e4 +のブロー
ドな吸収が存在丈るため、上記吸収のすそのが波長1.
3μm、1.55μmにかかり、これらの波長における
挿入損失が大きくなっていた。
前記(YbTbBi) Je5O12において、このブ
ロードな吸収が顕著に現れ、波長1.3μm、1.55
μmにおける挿入損失がそれぞれ0.6 dB、 0.
4dBと太き(なっている。そのため、この材料では低
損失(1dB以下)の光アイソレータを作製することが
困難であった。
ロードな吸収が顕著に現れ、波長1.3μm、1.55
μmにおける挿入損失がそれぞれ0.6 dB、 0.
4dBと太き(なっている。そのため、この材料では低
損失(1dB以下)の光アイソレータを作製することが
困難であった。
本発明の目的は、(YbTbBi) 3FesO+ z
の希土類の組成比を変えることによって吸収を減らし、
光アイソレータや光サーキュレータの使用波長領域であ
る0、8〜1.6μmにおける挿入損失を低減した高性
能なファラデー回転子材料を提供するにある。
の希土類の組成比を変えることによって吸収を減らし、
光アイソレータや光サーキュレータの使用波長領域であ
る0、8〜1.6μmにおける挿入損失を低減した高性
能なファラデー回転子材料を提供するにある。
(課題を解決するための手段)
(YbTbB i) :+Fe50 + zにおいて、
TbイオンはTb”の他にTb”でも安定に存在しうろ
ことから、Tb”イオンによって誘起されるFe”イオ
ンのブロードな吸収がさらに加わるため、挿入損失が大
きくなっていることを実験的に見いだし、本発明をなす
に至った。上記問題点を解決するために、本発明の磁気
光学素子は、(YbTbBi) 3FesO+ zのT
bの量を減らして材料自身の吸収係数を減少させること
と、Biを多量に置換しファラデー回転係数を増加させ
て所望の角度を得るのに必要な厚さを減少させることに
より、挿入損失の低減を図ることに特徴がある。すなわ
ち、本発明の磁気光学素子用材料は、前記高格子定数G
GG基板上に式:YbつTbyBiz□=。
TbイオンはTb”の他にTb”でも安定に存在しうろ
ことから、Tb”イオンによって誘起されるFe”イオ
ンのブロードな吸収がさらに加わるため、挿入損失が大
きくなっていることを実験的に見いだし、本発明をなす
に至った。上記問題点を解決するために、本発明の磁気
光学素子は、(YbTbBi) 3FesO+ zのT
bの量を減らして材料自身の吸収係数を減少させること
と、Biを多量に置換しファラデー回転係数を増加させ
て所望の角度を得るのに必要な厚さを減少させることに
より、挿入損失の低減を図ることに特徴がある。すなわ
ち、本発明の磁気光学素子用材料は、前記高格子定数G
GG基板上に式:YbつTbyBiz□=。
Fe5(L2で表される旧置換希土類鉄ガーネットをエ
ピタキシャル成長させたものであり、上記式においてX
とyは、x+y≦2.2.x>yおよびy−一2.3x
+21K(21,62−a )(ただし、aは上記基板
の格子定数である。)なる条件をいずれも満足するよう
に選定されている。
ピタキシャル成長させたものであり、上記式においてX
とyは、x+y≦2.2.x>yおよびy−一2.3x
+21K(21,62−a )(ただし、aは上記基板
の格子定数である。)なる条件をいずれも満足するよう
に選定されている。
YbxTb、Bit−x−yFe5O12において、X
とyはファラデー回転係数と吸収係数の目標値および基
板材料との格子定数マツチングにより決まる値である。
とyはファラデー回転係数と吸収係数の目標値および基
板材料との格子定数マツチングにより決まる値である。
まず、上記組成系において、ファラデー回転係数は旧置
換量に比例しファラデー回転係数の目標値を−1000
deg/ c+n以上(波長1.314m)とするには
、1分子当りのB+の含有率を0.8/f、u、以上と
する必要がある。この実験結果に基づき、3−x−y≧
0.8であること、すなわちx+y≦2.2が導かれる
。次に、吸収係数はTbO量に比例し、吸収による損失
を小さくするためには、Yb/Tbのモル比を1より大
きくする必要がある。すなわち、Xとyはx>yなる関
係を満たす必要がある。さらに、基板と上記組成の膜と
は格子定数がマツチングしている必要がある。このマツ
チング条件は、Yb3Fe5012. TbJe、0+
z、 BiJesO+2の格子定数とXとyおよび基板
の格子定数から理論的に求められる。すなわち、Yb3
Fe50tz、 TbJe5O12の格子定数は12.
291人、 12.477人であり、B13Fe50+
zの理論的格子定数は12.620人であるので、基板
の格子定数を3人とすれば格子定数のマツチングを表す
式は、 12.291 x +12.477y +12.620
(3−x −y)−3aとなる。この式から、y =
−2,3x + 21x(12,62−a)が導かれる
。aは12゜47〜12.53人の範囲である。したが
って、基板の格子定数が決まればXとyは一義的に決ま
る。
換量に比例しファラデー回転係数の目標値を−1000
deg/ c+n以上(波長1.314m)とするには
、1分子当りのB+の含有率を0.8/f、u、以上と
する必要がある。この実験結果に基づき、3−x−y≧
0.8であること、すなわちx+y≦2.2が導かれる
。次に、吸収係数はTbO量に比例し、吸収による損失
を小さくするためには、Yb/Tbのモル比を1より大
きくする必要がある。すなわち、Xとyはx>yなる関
係を満たす必要がある。さらに、基板と上記組成の膜と
は格子定数がマツチングしている必要がある。このマツ
チング条件は、Yb3Fe5012. TbJe、0+
z、 BiJesO+2の格子定数とXとyおよび基板
の格子定数から理論的に求められる。すなわち、Yb3
Fe50tz、 TbJe5O12の格子定数は12.
291人、 12.477人であり、B13Fe50+
zの理論的格子定数は12.620人であるので、基板
の格子定数を3人とすれば格子定数のマツチングを表す
式は、 12.291 x +12.477y +12.620
(3−x −y)−3aとなる。この式から、y =
−2,3x + 21x(12,62−a)が導かれる
。aは12゜47〜12.53人の範囲である。したが
って、基板の格子定数が決まればXとyは一義的に決ま
る。
上記のように、ybとTbの量すなわちXとyは、)<
+y≦2.2.x>yおよびy=−2,3x+21y(
12,62−a )の三式を満たす必要がある。
+y≦2.2.x>yおよびy=−2,3x+21y(
12,62−a )の三式を満たす必要がある。
(実施例)
基板として格子窓912.498人の(GdCa) 3
(GaHgZr) s0+2を用い、液相エピタキシ
ャル法によ/)Yb+、。
(GaHgZr) s0+2を用い、液相エピタキシ
ャル法によ/)Yb+、。
7bo、 7Bi1.3FesO+ zなる化学式を有
する磁性ガーネット単結晶膜を育成した。この液相エピ
タキシャル方法は、融液粗成YbzOz 2.84 g
、Tbz032.70g、 FezOz 46.06
g、 Pb0174.10g、 BizO:+ 363
.45g、 820310.86gとし、これらを白金
るつぼ中で920℃で融解したのち、810℃に温度を
下げて過冷却状態とし、この融液に上記基板を1100
rpで回転しながら接触させて行った。成長速度は0.
35μm/分で、膜厚320μmに成長させた。このガ
ーネット膜のファラデー回転係数と挿入損失を、波長1
.3μm、1.55μmにおいて室温で測定したところ
第1表に示すような結果が得られた。この組成の磁性ガ
ーネット膜において、挿入損失は、波長1.3μm、1
.55μmにおいてそれぞれ0.3dB、 0.2d
Bと従来の半分となり、大きく改善された。
する磁性ガーネット単結晶膜を育成した。この液相エピ
タキシャル方法は、融液粗成YbzOz 2.84 g
、Tbz032.70g、 FezOz 46.06
g、 Pb0174.10g、 BizO:+ 363
.45g、 820310.86gとし、これらを白金
るつぼ中で920℃で融解したのち、810℃に温度を
下げて過冷却状態とし、この融液に上記基板を1100
rpで回転しながら接触させて行った。成長速度は0.
35μm/分で、膜厚320μmに成長させた。このガ
ーネット膜のファラデー回転係数と挿入損失を、波長1
.3μm、1.55μmにおいて室温で測定したところ
第1表に示すような結果が得られた。この組成の磁性ガ
ーネット膜において、挿入損失は、波長1.3μm、1
.55μmにおいてそれぞれ0.3dB、 0.2d
Bと従来の半分となり、大きく改善された。
(発明の効果)
本発明により、波長1.3μm、1.55μmにおいて
挿入損失がそれぞれ0.3dB、 0.2dBと従来
の半分になり特性が大きく向上した。このような材料を
用いることにより、高性能な光アイソレータや光サーキ
ュレータを作製することができる。
挿入損失がそれぞれ0.3dB、 0.2dBと従来
の半分になり特性が大きく向上した。このような材料を
用いることにより、高性能な光アイソレータや光サーキ
ュレータを作製することができる。
Claims (1)
- (1)式:(GdCa)_3(GaMgZr)_5O_
1_2で表される組成を有するガーネット単結晶基板と
、該基板上にエピタキシャル成長させた、 式:Yb_xTb_yBi_3_−_x_−_yFe_
5O_1_2で表されかつxとyは、x+y≦2.2、
x>yおよび y=−2.3x+21×(12.62−a)(aは上記
基板の格子定数で、12.47〜12.53Åの範囲の
値)なる条件を満足する磁性ガーネット単結晶膜とから
なる磁気光学素子用材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19979888A JPH0251494A (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | 磁気光学素子用材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19979888A JPH0251494A (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | 磁気光学素子用材料 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0251494A true JPH0251494A (ja) | 1990-02-21 |
JPH0476351B2 JPH0476351B2 (ja) | 1992-12-03 |
Family
ID=16413799
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19979888A Granted JPH0251494A (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | 磁気光学素子用材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0251494A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6230248A (ja) * | 1985-08-01 | 1987-02-09 | Fuji Photo Film Co Ltd | 画像形成方法 |
US5434101A (en) * | 1992-03-02 | 1995-07-18 | Tdk Corporation | Process for producing thin film by epitaxial growth |
JP2006117492A (ja) * | 2004-10-25 | 2006-05-11 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | ビスマス置換型テルビウム−鉄−ガーネット単結晶 |
-
1988
- 1988-08-12 JP JP19979888A patent/JPH0251494A/ja active Granted
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6230248A (ja) * | 1985-08-01 | 1987-02-09 | Fuji Photo Film Co Ltd | 画像形成方法 |
US5434101A (en) * | 1992-03-02 | 1995-07-18 | Tdk Corporation | Process for producing thin film by epitaxial growth |
US5662740A (en) * | 1992-03-02 | 1997-09-02 | Tdk Corporation | Process for producing thin film by epitaxial growth |
JP2006117492A (ja) * | 2004-10-25 | 2006-05-11 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | ビスマス置換型テルビウム−鉄−ガーネット単結晶 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0476351B2 (ja) | 1992-12-03 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
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