JP2001174769A - １，６００ｎｍ帯用ファラデー回転子 - Google Patents
１，６００ｎｍ帯用ファラデー回転子Info
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- JP2001174769A JP2001174769A JP36069399A JP36069399A JP2001174769A JP 2001174769 A JP2001174769 A JP 2001174769A JP 36069399 A JP36069399 A JP 36069399A JP 36069399 A JP36069399 A JP 36069399A JP 2001174769 A JP2001174769 A JP 2001174769A
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- Pending
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Compounds Of Iron (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 1,600nm 帯用ファラデー回転子を提供する。
【構成】 液相エピタキシャル法によって格子定数が1.
2497±0.0003nmの（111)ガーネット単結晶(CaGd)3(GaMg
Zr)5O12 基板上に、一般式： Ho3-x-yGdxBiy Fe5-z(GaA
l)z O12(式中、 0.5≦ｘ≦0.7 、1.2 ≦ｙ≦1.4 、1.7
≦ x＋y≦2.0 、0 ≦ｚ≦0.4 ) で示されるビスマス置
換希土類鉄ガーネット単結晶膜を成長させ、これをファ
ラデー回転子とする。 【効果】 1,600nm 帯に好適なファラデー回転子が得ら
れた。
2497±0.0003nmの（111)ガーネット単結晶(CaGd)3(GaMg
Zr)5O12 基板上に、一般式： Ho3-x-yGdxBiy Fe5-z(GaA
l)z O12(式中、 0.5≦ｘ≦0.7 、1.2 ≦ｙ≦1.4 、1.7
≦ x＋y≦2.0 、0 ≦ｚ≦0.4 ) で示されるビスマス置
換希土類鉄ガーネット単結晶膜を成長させ、これをファ
ラデー回転子とする。 【効果】 1,600nm 帯に好適なファラデー回転子が得ら
れた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光アイソレータ用ファ
ラデー回転子に用いられるビスマス置換希土類鉄ガーネ
ット単結晶膜に関する。更に詳しくいえば、本発明は、
液相エピタキシャル法によって格子定数が1.2497±0.00
03nmの（111)ガーネット単結晶((CaGd)3(GaMgZr)5O12)
基板上に育成された一般式： Ho3-x-yGdxBiy Fe5-z(GaA
l)z O12 (式中、 0.5≦ｘ≦0.7, 1.2≦ｙ≦1.4, 1.7≦
(x＋y)≦2.0, 0≦ｚ≦0.4)で示されビスマス置換希土類
鉄ガーネット単結晶厚膜からなることを特徴とする 1,6
00nm帯用ファラデー回転子である。
ラデー回転子に用いられるビスマス置換希土類鉄ガーネ
ット単結晶膜に関する。更に詳しくいえば、本発明は、
液相エピタキシャル法によって格子定数が1.2497±0.00
03nmの（111)ガーネット単結晶((CaGd)3(GaMgZr)5O12)
基板上に育成された一般式： Ho3-x-yGdxBiy Fe5-z(GaA
l)z O12 (式中、 0.5≦ｘ≦0.7, 1.2≦ｙ≦1.4, 1.7≦
(x＋y)≦2.0, 0≦ｚ≦0.4)で示されビスマス置換希土類
鉄ガーネット単結晶厚膜からなることを特徴とする 1,6
00nm帯用ファラデー回転子である。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザは、光応用機器あるいは光
通信などのコヒーレントな光源として広く利用されてい
るが、半導体レーザから放出された光線が光学系などに
よって反射されて再びこの半導体レーザに戻るとレーザ
発振が不安定になるという問題がある。この問題に対処
するために、半導体レーザの光出力側に光アイソレータ
を設け、半導体レーザから放出された光が戻らないよう
に光路を設定することが行われている
通信などのコヒーレントな光源として広く利用されてい
るが、半導体レーザから放出された光線が光学系などに
よって反射されて再びこの半導体レーザに戻るとレーザ
発振が不安定になるという問題がある。この問題に対処
するために、半導体レーザの光出力側に光アイソレータ
を設け、半導体レーザから放出された光が戻らないよう
に光路を設定することが行われている
【０００３】光アイソレータは、一般に、二つの偏光素
子とファラデー回転子、及びファラデー回転子を磁気的
に飽和させるための永久磁石からなる。そしてファラデ
ー回転子としては、通常一般に、ファラデー効果が大き
なビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶厚膜が用いら
れてる。
子とファラデー回転子、及びファラデー回転子を磁気的
に飽和させるための永久磁石からなる。そしてファラデ
ー回転子としては、通常一般に、ファラデー効果が大き
なビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶厚膜が用いら
れてる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、インターネット
などの普及により情報通信需要が急速に高まっている。
そうした旺盛な通信需要に対応すべく1 本の光ファイバ
に波長の異なる多数の光信号を乗せ伝送容量を増す、い
わゆる波長多重通信が盛んに行われている。波長多重通
信の対象となる波長は、エルビウムドープ光ファイバ
（EDFA）を用いた光増幅に好適な 1,550nm帯、具体的に
は 1,530nmから 1,580nmまでの波長が利用されている。
そしてEDFAの性能向上とともに増幅可能な波長がさらに
長波長側に伸び、1,630nm までの光が利用される可能性
が出てきた。
などの普及により情報通信需要が急速に高まっている。
そうした旺盛な通信需要に対応すべく1 本の光ファイバ
に波長の異なる多数の光信号を乗せ伝送容量を増す、い
わゆる波長多重通信が盛んに行われている。波長多重通
信の対象となる波長は、エルビウムドープ光ファイバ
（EDFA）を用いた光増幅に好適な 1,550nm帯、具体的に
は 1,530nmから 1,580nmまでの波長が利用されている。
そしてEDFAの性能向上とともに増幅可能な波長がさらに
長波長側に伸び、1,630nm までの光が利用される可能性
が出てきた。
【０００５】現在、光アイソレータ用ファラデー回転子
として標準的に用いられているビスマス置換希土類鉄ガ
ーネット単結晶膜は、例えば公開特許公報 平01-21731
3 に開示されている(HoTbBi)3Fe5O12 、あるいは公開特
許公報平09-328398 に開示されている(TbBi)3(FeGaAl)5
O12 などである。これらのビスマス置換希土類鉄ガーネ
ット単結晶膜は 1,550nm帯において、優れた光学特性を
示す。しかしながら 1,600nmにおいてはTb3+イオンの吸
収損失があるため、0.1dB 以下の挿入損失を満たすこと
ができないという重大な欠点がある。
として標準的に用いられているビスマス置換希土類鉄ガ
ーネット単結晶膜は、例えば公開特許公報 平01-21731
3 に開示されている(HoTbBi)3Fe5O12 、あるいは公開特
許公報平09-328398 に開示されている(TbBi)3(FeGaAl)5
O12 などである。これらのビスマス置換希土類鉄ガーネ
ット単結晶膜は 1,550nm帯において、優れた光学特性を
示す。しかしながら 1,600nmにおいてはTb3+イオンの吸
収損失があるため、0.1dB 以下の挿入損失を満たすこと
ができないという重大な欠点がある。
【０００６】Tbを含まない希土類から構成されるビスマ
ス置換希土類鉄ガーネット単結晶としては特開昭61-209
26号公報に (GdBi)3(FeGaAl)5O12がある。しかし、Gdの
イオン半径が大きいため1.2497±0.0003nmのガーネット
単結晶(GdCa)3(GaMgZr)5O12基板を使用した場合、Bi含
有量に制限を生じ、結果としてファラデー回転係数が小
さくなって膜厚が厚くなる。膜厚が厚くなると結晶成長
時間が長くなるとか、結晶欠陥が増えるなどの不都合を
生じ、製造コストアップとなる。
ス置換希土類鉄ガーネット単結晶としては特開昭61-209
26号公報に (GdBi)3(FeGaAl)5O12がある。しかし、Gdの
イオン半径が大きいため1.2497±0.0003nmのガーネット
単結晶(GdCa)3(GaMgZr)5O12基板を使用した場合、Bi含
有量に制限を生じ、結果としてファラデー回転係数が小
さくなって膜厚が厚くなる。膜厚が厚くなると結晶成長
時間が長くなるとか、結晶欠陥が増えるなどの不都合を
生じ、製造コストアップとなる。
【０００７】多量生産するのに適する厚みは、具体的に
は、ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶（ＢＩＧ）
厚膜として、550 μｍ以下が好ましい。ＢＩＧ厚膜から
研磨によりファラデー回転子が製造されるが、研磨代は
50μｍ程度必要とされるので、結局ファラデー回転子と
しての厚さは 500μｍ以下が目標となる。ところが、1.
2497±0.0003nmのガーネット単結晶(GdCa)3(GaMgZr)5O
12 基板上に育成された(GdBi)3(FeGaAl)5O12 の場合163
0nmにおけるファラデー回転子の厚さは 500μｍ以上が
必要である。以上のように性能面、製造コスト面で 1,6
00nm帯に好適なファラデー回転子用ビスマス置換希土類
鉄ガーネット単結晶膜は未だ報告されていないのが現状
である
は、ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶（ＢＩＧ）
厚膜として、550 μｍ以下が好ましい。ＢＩＧ厚膜から
研磨によりファラデー回転子が製造されるが、研磨代は
50μｍ程度必要とされるので、結局ファラデー回転子と
しての厚さは 500μｍ以下が目標となる。ところが、1.
2497±0.0003nmのガーネット単結晶(GdCa)3(GaMgZr)5O
12 基板上に育成された(GdBi)3(FeGaAl)5O12 の場合163
0nmにおけるファラデー回転子の厚さは 500μｍ以上が
必要である。以上のように性能面、製造コスト面で 1,6
00nm帯に好適なファラデー回転子用ビスマス置換希土類
鉄ガーネット単結晶膜は未だ報告されていないのが現状
である
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく鋭
意検討した結果本発明者らは、希土類元素としてHoとGd
の二成分系を選択し、かつ、鉄の一部をGaやAlで置換し
た(HoGdBi)3(FeGaAl)5O12 が1,600nm 帯で良好な光学特
性を示すことを見出した。そしてさらに検討を 重ねて、一般式 ： Ho3-x-yGdxBiy Fe5-z(GaAl)z O12 (式中、 0.5≦ｘ≦0.7 、 1.2≦ｙ≦1.4 、1.7 ≦(x＋
y)≦2.0 、 0≦ｚ≦0.4)で示されるビスマス置換希土類
鉄ガーネット単結晶膜を開発するに至った。
意検討した結果本発明者らは、希土類元素としてHoとGd
の二成分系を選択し、かつ、鉄の一部をGaやAlで置換し
た(HoGdBi)3(FeGaAl)5O12 が1,600nm 帯で良好な光学特
性を示すことを見出した。そしてさらに検討を 重ねて、一般式 ： Ho3-x-yGdxBiy Fe5-z(GaAl)z O12 (式中、 0.5≦ｘ≦0.7 、 1.2≦ｙ≦1.4 、1.7 ≦(x＋
y)≦2.0 、 0≦ｚ≦0.4)で示されるビスマス置換希土類
鉄ガーネット単結晶膜を開発するに至った。
【０００９】本発明において、まず、Bi置換量(y) は
1.2〜1.40が好ましい。ｙが 1.2を下回るとファラデー
効果が低下して膜厚が厚くなるので生産面で不都合を生
じる。逆にｙが1.40を越える基板との格子整合がとれな
くなる。次に、Gd置換量(x) は 0.5〜0.7 が好ましい。
ｘが 0.5を下回ると飽和磁界が大きくなりすぎて好まし
くない。逆に、ｘが 0.7を越えるとBi置換量(y) を小さ
くとることが必要となり、ファラデー効果が低下して必
要な膜厚が厚くなるので生産面で不都合を生じる。鉄サ
イトのGaまたはAlによる置換量(z) は、無置換(0) また
は 0.4より小さい値を選択することが好ましい。ｚが
0.4を越えるとファラデー効果が小さくなって膜厚が厚
くなるので好ましくない。
1.2〜1.40が好ましい。ｙが 1.2を下回るとファラデー
効果が低下して膜厚が厚くなるので生産面で不都合を生
じる。逆にｙが1.40を越える基板との格子整合がとれな
くなる。次に、Gd置換量(x) は 0.5〜0.7 が好ましい。
ｘが 0.5を下回ると飽和磁界が大きくなりすぎて好まし
くない。逆に、ｘが 0.7を越えるとBi置換量(y) を小さ
くとることが必要となり、ファラデー効果が低下して必
要な膜厚が厚くなるので生産面で不都合を生じる。鉄サ
イトのGaまたはAlによる置換量(z) は、無置換(0) また
は 0.4より小さい値を選択することが好ましい。ｚが
0.4を越えるとファラデー効果が小さくなって膜厚が厚
くなるので好ましくない。
【００１０】本発明のビスマス置換希土類鉄ガーネット
単結晶膜の育成に用いるガーネット基板としては、現在
ファラデー回転子用のビスマス置換希土類鉄ガーネット
単結晶膜育成用の基板として広く用いられている、格子
定数が1.2497±0.0003nmの（111)ガーネット単結晶[(Gd
Ca)3(GaMgZr)5O12] 基板が好ましい。
単結晶膜の育成に用いるガーネット基板としては、現在
ファラデー回転子用のビスマス置換希土類鉄ガーネット
単結晶膜育成用の基板として広く用いられている、格子
定数が1.2497±0.0003nmの（111)ガーネット単結晶[(Gd
Ca)3(GaMgZr)5O12] 基板が好ましい。
【００１１】
【実施例】以下、実施例、比較例を示し本発明を具体的
に説明する。 実施例１ 酸化鉛(PbO, 4N) 3,600g、酸化ビスマス(Bi2O3, 4N) 4,
000g、酸化第２鉄(Fe2O3, 4N) 590g、酸化硼素(B2O3, 5
N) 180g 、酸化ホルミウム(Ho2O3, 3N) 33.9g、酸化ガ
ドリニウム(Gd2O3, 3N) 17.9g 、酸化アルミニウム(Al2
O3, 3N) 7.7gを容量 2,000mlの白金製ルツボに加熱溶融
し、ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶育成用融液
とした。ここに得られた融液表面に、常法に従って、厚
さが 600μｍで、格子定数が 1.2497 ±0.0003nmの（11
1)ガーネット単結晶［(CaGd)3(GaMgZr)5O12 ］基板の片
面を接触させ、エピタキシャル成長を行った。そして厚
さ 460μｍのHo1.2Gd0.5Bi1.3Fe4.9Al0.1O12単結晶膜を
得た。なお、組成分析はプラズマ発光分析法によった。
に説明する。 実施例１ 酸化鉛(PbO, 4N) 3,600g、酸化ビスマス(Bi2O3, 4N) 4,
000g、酸化第２鉄(Fe2O3, 4N) 590g、酸化硼素(B2O3, 5
N) 180g 、酸化ホルミウム(Ho2O3, 3N) 33.9g、酸化ガ
ドリニウム(Gd2O3, 3N) 17.9g 、酸化アルミニウム(Al2
O3, 3N) 7.7gを容量 2,000mlの白金製ルツボに加熱溶融
し、ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶育成用融液
とした。ここに得られた融液表面に、常法に従って、厚
さが 600μｍで、格子定数が 1.2497 ±0.0003nmの（11
1)ガーネット単結晶［(CaGd)3(GaMgZr)5O12 ］基板の片
面を接触させ、エピタキシャル成長を行った。そして厚
さ 460μｍのHo1.2Gd0.5Bi1.3Fe4.9Al0.1O12単結晶膜を
得た。なお、組成分析はプラズマ発光分析法によった。
【００１２】このHo1.2Gd0.5Bi1.3Fe4.9Al0.1O12単結晶
膜を研磨して、厚さ 406μｍに調整した。ただし、基板
は研磨の過程で除去した。その後両面に波長1.63μｍ対
応の反射防止膜を施して1.63μｍ用のファラデー回転子
を作製し、1630nmの半導体レーザ光を用いて光学特性を
測定した。その結果波長25℃におけるファラデー回転角
は44.5度、挿入損失は0.04dBであった。
膜を研磨して、厚さ 406μｍに調整した。ただし、基板
は研磨の過程で除去した。その後両面に波長1.63μｍ対
応の反射防止膜を施して1.63μｍ用のファラデー回転子
を作製し、1630nmの半導体レーザ光を用いて光学特性を
測定した。その結果波長25℃におけるファラデー回転角
は44.5度、挿入損失は0.04dBであった。
【００１３】
【発明の効果】本発明のビスマス置換希土類鉄ガーネッ
ト単結晶膜は、工業的生産に適したものであり、1600nm
帯において光アイソレータ用ファラデー回転子に要求さ
れるところの、0.1dB 以下の低損失が達成される。
ト単結晶膜は、工業的生産に適したものであり、1600nm
帯において光アイソレータ用ファラデー回転子に要求さ
れるところの、0.1dB 以下の低損失が達成される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H079 AA03 BA02 CA06 DA13 4G002 AA09 AB05 AD02 AE05 4G077 AA03 BC25 BC27 BC28 CG01 ED05
Claims (1)
- 【請求項１】 液相エピタキシャル法によって格子定数
が1.2497±0.0003nmの（111)ガーネット単結晶((CaGd)3
(GaMgZr)5O12) 基板上に育成された 一般式 ： Ho3-x-yGdxBiy Fe5-z(GaAl)z O12 (式中、 0.5≦ｘ≦0.7 、 1.2≦ｙ≦1.4 、1.7 ≦(x＋
y)≦2.0 、 0≦ｚ≦0.4)で示されるビスマス置換希土類
鉄ガーネット単結晶厚膜からなることを特徴とする 1,6
00nm帯用ファラデー回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36069399A JP2001174769A (ja) | 1999-12-20 | 1999-12-20 | １，６００ｎｍ帯用ファラデー回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36069399A JP2001174769A (ja) | 1999-12-20 | 1999-12-20 | １，６００ｎｍ帯用ファラデー回転子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001174769A true JP2001174769A (ja) | 2001-06-29 |
Family
ID=18470515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36069399A Pending JP2001174769A (ja) | 1999-12-20 | 1999-12-20 | １，６００ｎｍ帯用ファラデー回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001174769A (ja) |
-
1999
- 1999-12-20 JP JP36069399A patent/JP2001174769A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20050924 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051215 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20051216 |