[发明专利]磁性石榴石材料和使用该材料的光磁器件

说明书

本发明涉及本身为磁性石榴石材料的Bi(铋)置换稀土族铁石榴石单晶材料。此外，本发明还涉及利用使用磁性石榴石材料的光磁效应的光磁器件，特别是涉及法拉第转子。

现有的光通信，由使用波长1310nm或1550nm等的单波长的光的通信系统构成。在现有的光通信系统中使用的本身为光被动部件的光隔离器，由于在上述单波长中使用，故本身为构成光隔离器的光磁器件的法拉第转子，也被开发为使得在波长为1310nm或1550nm等的单波长下可以得到优良的特性。例如，在特开平3-69847号公报中，就公开了含有Tb(铽)的Bi置换稀土族铁石榴石单晶。如果用该磁性石榴石材料制作法拉第转子，则可以得到温度特性的改善效果。为此，使用以Tb为主要构成元素的法拉第转子的光隔离器，在光通信系统中就被人们广为使用开来。

近些年来，借助于因特网等的普及，通信线路中的通信量飞跃性地增加起来。作为实现今后的大容量光通信的手段，人们提出了用一条光纤同时传送波长不同的多个光信号的光波长多路通信系统(以下，叫做WDM通信系统)的方案。在WDM通信系统中使用的光放大器是以铒·涂料·纤维作为放大媒体直接放大光信号。在WDM通信系统的情况下，例如，在L波段(波长1570nm～1620nm)的波长范围内传送波长不同的多个光信号。

于是，就要求在光隔离器或光衰减器、光复合组件等的光被动部件中，在比现有的波长1550nm还长的长波长范围内，也具有优良的光磁特性。然而，用含Tb的Bi置换稀土类铁石榴石单晶制作的法拉第转子，在比1550nm还长的长波长范围中，插入损耗变大。因此用含有Tb的法拉第转子构成的光被动部件的插入损耗，在比1550nm还长的长波长范围的光中变大。

即，以Tb为主要组成的法拉第转子，要满足于在WDM通信系统中利用的L波段的波长范围中所要求的插入损耗在0.1dB以下的特性是困难的。

为此，在光通信系统内为了确保恒定的光量，就产生了使光源的功率变得更大的需要，结果是产生了光通信系统的价格增大的问题。

此外，当光的波长变长后，由于法拉第旋转系数(deg/μm)将降低，故要想得到用Bi置换稀土类铁石榴石单晶材料制作的法拉第转子所要求的法拉第旋转角度45deg，就必须加厚法拉第转子的膜厚。为此，就象WDM通信系统的L波段那样，在比现有的使用波长还长的波长范围内使用的光隔离器的法拉第转子，所需要的膜厚就变得比1550nm的单波长下使用的转子还厚，因而就产生了在单晶膜形成时或对法拉第转子进行研磨加工时因变成为经常发生裂纹而使成品率降低的根由这样的问题。

本发明的目的在于提供在单晶膜形成时或研磨加工时难于产生裂纹的磁性石榴石材料。

此外，本发明的目的还在于提供光磁器件，该器件是在波长λ(1570nm≤λ≤1620nm)的光入射进来之际法拉第旋转角θ将成为44deg≤θ≤46deg的光磁器件，而且是在加工时难于产生裂纹，因而可以抑制成品率的降低的光磁器件。

上述目的，可以用特征为可以用通式Bi_aM1_3-aFe_5-bM2_bO₁₂表示的磁性石榴石材料来实现。

其中，M1是从Y、La、Eu、Gd、Ho、Yb、Lu、Pb中选出来的至少一种元素，M2是从Ga、Al、Ti、Ge、Si、Pt中选出来的至少一种元素，a满足1.0≤a≤1.5,b满足0≤b≤0.5。

上述本发明涉及的是磁性石榴石材料，其特征是：上述材料，是用液相外延生长法形成的。

此外，上述目的，可以通过光磁器件实现，该光磁器件是在规定波长λ(但，1570nm≤λ≤1620nm)的光入射进来之际法拉第旋转角θ将成为44deg≤θ≤46deg的光磁器件，该光磁器件的特征是用上述本发明的磁性石榴石材料形成的。

上述本发明涉及的是光磁器件，其特征是：上述波长λ的光入射进来之际的插入损耗在0.1dB以下。

本申请的发明人等根据下述条件对石榴石组成进行了探讨。

(1)在比1550nm还长的长波长的L波段(1570～1620nm)的波段范围内一般说满足法拉第转子所要求的插入损耗0.1dB；而且

(2)可以得到在外延膜的生长中或对法拉第转子进行加工时的裂纹少的单晶。

结果发现作为稀土类元素使用Y、La、Eu、Gd、Ho、Yb、Lu，并使Bi量处于1.0～1.5的范围内，则具有大的效果。