[发明专利]石榴石型单晶、光隔离器以及光加工器

说明书

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：

（Tb_3-xSc_x）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：