(57)【要約】【課題】ＲＩＧ膜表面を腐食（還元）させることなく短時間の熱処理を可能とするビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶の熱処理方法を提供する。【解決手段】希土類鉄ガーネット単結晶の原料成分と、酸化鉛を有するフラックス成分と、Ｃａ成分とが含まれる融液を用いて液相エピタキシャル成長法により非磁性ガーネット基板上に育成され、かつ、Ｐｂ含有量が０．１質量％以下であると共に、波長１μｍ帯の光アイソレータ用ファラデー回転子に適用されるビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶の熱処理方法において、熱処理されるビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶の表面粗さ（Ｒａ）が０．２〜０．４μｍであり、かつ、熱処理される時の雰囲気ガスが水素ガス４５〜６０体積％で残部が窒素ガスにより構成されると共に、熱処理温度が３００〜４００℃であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類鉄ガーネット単結晶の原料成分と、酸化鉛を有するフラックス成分と、Ｃａ成分とが含まれる融液を用いて液相エピタキシャル成長法により非磁性ガーネット基板上に育成され、かつ、Ｐｂ含有量が０．１質量％以下であると共に、波長１μｍ帯の光アイソレータ用ファラデー回転子に適用されるビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶の熱処理方法において、
熱処理されるビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶の表面粗さ（Ｒａ）が０．２〜０．４μｍであり、かつ、熱処理される時の雰囲気ガスが水素ガス４５〜６０体積％で残部が窒素ガスにより構成されると共に、熱処理温度が３００〜４００℃であることを特徴とするビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶の熱処理方法。
【請求項２】
ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶中のＣａ量が０．０８〜０．３５質量％であることを特徴とする請求項１に記載のビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶の熱処理方法。
【請求項３】
上記ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶が、化学式Ｇｄ3（ＳｃＧａ）5Ｏ12で示される非磁性ガーネット上に育成された化学式（ＲＧｄＢｉ）3Ｆｅ5Ｏ12（但し、Ｒは、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄから選択される一種以上の希土類元素を示す）で示されるビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶であることを特徴とする請求項１または２に記載のビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶の熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｃａ成分が含まれる融液を用いて非磁性ガーネット基板上に液相エピタキシャル成長法（以下、ＬＰＥ法と称する）により育成されたビスマス置換希土類鉄ガーネット（Rare-earth Iron Garnet：以下、ＲＩＧと略称する）単結晶の熱処理方法に係り、特に、ＲＩＧ単結晶表面を腐食（還元）させることなく短時間の熱処理が可能となるＲＩＧ単結晶の熱処理方法に関するものである。尚、この方法によって得られたＲＩＧ単結晶は、加工用高出力レーザ装置の戻り光対策に用いられる波長１μｍ帯光アイソレータ用ファラデー回転子の構成材料として利用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
磁性ガーネット単結晶はファラデー効果を持っており、光アイソレータの中心材料である。近年、この種の磁性ガーネット単結晶として、ＬＰＥ法により非磁性ガーネット基板上に育成するＲＩＧ膜が主になってきている。ＲＩＧ膜は、希土類鉄ガーネット単結晶中の希土類元素の一部がビスマスで置換されたもので、厚さ数百μｍ程度の単結晶である。また、ＬＰＥ法を採用する理由は、ＬＰＥ法が量産性に優れており、高品質の膜を低価格で製造できるからである。
【０００３】
ところで、ＲＩＧ膜を育成するＬＰＥ法では、フラックス成分のＰｂＯ−Ｂｉ2Ｏ3−Ｂ2Ｏ3に希土類鉄ガーネット単結晶の原料成分である希土類酸化物や酸化鉄を溶かした融液を、希土類鉄ガーネット単結晶が析出する過飽和温度状態にして種結晶となる非磁性ガーネット基板に接触させ、結晶育成が行われる。
【０００４】
この際、フラックス成分でありファラデー効果の増大をもたらすビスマスが取り込まれてＲＩＧが育成される。しかし、同じくフラックス成分であるＰｂも不純物として０.２〜０.８質量％が取り込まれる。
【０００５】
近年、環境に対する規制が厳しくなってきている。Ｐｂは、中枢神経系機能障害やガンを引き起こす物質であることから、例えば、ＲｏＨＳ指令「電気電子機器に含まれる特定有害物質の使用制限に関する欧州議会および理事会指令」における指定物質で、その最大許容量は０.１質量％と定められている。このＲｏＨＳ指令を満足させるためには、ＲＩＧ膜中に不純物として取り込まれるＰｂを０.１質量％以下に減らせるＲＩＧ製造技術が必要とされている。
【０００６】
そして、ＬＰＥ法で育成されたＲＩＧ膜へのＰｂ含有率を０．１質量％以下に抑制する方法として、融液にＣａＯやＣａＣＯ3等のＣａ成分を添加させる方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
また、特許文献２には、上記Ｃａ成分を添加した融液から育成され、両面を鏡面［表面粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍ以下］に研磨されたＲＩＧ膜を、水素ガスと窒素ガスの混合ガスで熱処理することで、ＲＩＧ膜の光吸収係数が低下し、ＲＩＧ膜を光アイソレータ用のファラデー回転子として適用した場合に挿入損失を低下させる方法が記載されている。
【０００８】
ところで、特許文献２に記載されたＲＩＧ膜は、波長１５５０ｎｍの光通信用光アイソレータに組み込まれるファラデー回転子を想定しているが、加工用高出力レーザ装置における波長１μｍ帯光アイソレータのファラデー回転子に上記ＲＩＧ膜を適用する試みがなされている。しかし、適用波長域が異なることに起因して、波長１μｍ帯光アイソレータのファラデー回転子に特許文献２に記載のＲＩＧ膜を適用した場合、ＲＩＧ膜中の鉄イオンによる１μｍ帯域付近の光吸収が大きくなり、光吸収に伴う温度上昇に起因して波長１μｍ帯光アイソレータの性能劣化を引き起こすことが知られている（特許文献３参照）。
【０００９】
このため、１μｍ帯域付近の波長におけるＲＩＧ膜の光吸収を減らす技術として、特許文献２で適用されている格子定数が１．２４９０ｎｍから１．２５１５ｎｍである（ＧｄＣａ）3（ＧａＺｒＭｇ）5Ｏ12基板（ＳＧＧＧ基板と称される）に代えて、その格子定数がより大きい非磁性ガーネット基板をＲＩＧ育成用基板として適用することで鉄イオンの光吸収を短波長側にシフトさせる方法が提案されており、例えば、特許文献４では、格子定数が１．２５６ｎｍであるＧｄ3（ＳｃＧａ）5Ｏ12基板（ＧＳＧＧ基板と称される）を用いてＲＩＧ膜を育成した例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−１５３６９６号公報（段落0008-0009参照）
【特許文献２】特開２００９−０１６５４８号公報（段落0002、段落0018参照）
【特許文献３】特開２０１２−１１６６７２号公報（段落0005参照）
【特許文献４】特開平６−２８１９０２号公報（請求項１参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記ＲｏＨＳ指令を満足させるためにＣａ成分が添加された融液を用い、かつ、ＧＳＧＧ基板等の格子定数が大きい非磁性ガーネット基板を用いてＬＰＥ法により育成されるＲＩＧ膜は、上述したように波長１μｍ帯光アイソレータのファラデー回転子に適用されることを想定している。
【００１２】
従って、ＧＳＧＧ基板等の格子定数が大きい非磁性ガーネット基板を用いて育成されたＲＩＧ膜に対し、波長１５５０ｎｍの光通信用光アイソレータに組み込まれるファラデー回転子を想定する特許文献２に記載の熱処理方法をそのまま応用しても、上記ＲＩＧ膜が１μｍ帯域付近（波長１０６０ｎｍ）の光を吸収するため、特許文献２におけるＲＩＧ膜の波長１５５０ｎｍに対する光吸収係数と同等レベルに光吸収係数を低下させることは難しく、波長１μｍ帯光アイソレータのファラデー回転子に適用された場合の挿入損失を低下させるには長時間の熱処理が必要となる問題が存在した。
【００１３】
他方、生産性を向上させるため、混合ガス中の水素ガス濃度や加熱温度を高く設定する等して短時間の熱処理を試みた場合、ＲＩＧ膜の表面が腐食（還元）してしまう別の問題が存在した。
【００１４】
本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、波長１μｍ帯の光アイソレータ用ファラデー回転子に適用されるＲＩＧ膜を前提とし、ＲＩＧ膜表面を腐食（還元）させることなく短時間の熱処理を可能とするビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶の熱処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
そこで、上記課題を解決するため本発明者等が鋭意研究を重ねた結果、Ｃａ成分が添加された融液を用い、かつ、ＧＳＧＧ基板等の格子定数が大きい非磁性ガーネット基板を用いてＬＰＥ法により育成されるＲＩＧ膜に対し上述の熱処理を行う際、処理前におけるＲＩＧ膜の表面粗さ（Ｒａ）を鏡面でなく所定の値（０．２〜０．４μｍ）に設定した場合、ＲＩＧ膜表面を腐食（還元）させることなく短時間の熱処理が可能となることを発見し、本発明を完成するに至った。
【００１６】
すなわち、請求項１に係る発明は、
希土類鉄ガーネット単結晶の原料成分と、酸化鉛を有するフラックス成分と、Ｃａ成分とが含まれる融液を用いて液相エピタキシャル成長法により非磁性ガーネット基板上に育成され、かつ、Ｐｂ含有量が０．１質量％以下であると共に、波長１μｍ帯の光アイソレータ用ファラデー回転子に適用されるビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶の熱処理方法において、
熱処理されるビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶の表面粗さ（Ｒａ）が０．２〜０．４μｍであり、かつ、熱処理される時の雰囲気ガスが水素ガス４５〜６０体積％で残部が窒素ガスにより構成されると共に、熱処理温度が３００〜４００℃であることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項２に係る発明は、
請求項１に記載のビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶の熱処理方法において、
ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶中のＣａ量が０．０８〜０．３５質量％であることを特徴とし、
請求項３に係る発明は、
請求項１または２に記載のビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶の熱処理方法において、
上記ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶が、化学式Ｇｄ3（ＳｃＧａ）5Ｏ12で示される非磁性ガーネット上に育成された化学式（ＲＧｄＢｉ）3Ｆｅ5Ｏ12（但し、Ｒは、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄから選択される一種以上の希土類元素を示す）で示されるビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶の熱処理方法によれば、
熱処理されるビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶の表面粗さ（Ｒａ）が０．２〜０．４μｍ、熱処理される時の雰囲気ガスが水素ガス４５〜６０体積％で残部が窒素ガスにより構成され、かつ、熱処理温度が３００〜４００℃に設定されているため、ＲＩＧ膜表面を腐食（還元）させることなく短時間の熱処理が可能となり、生産性を著しく向上できる効果を有している。
【００１９】
特に、ＲｏＨＳ指令を満足させると共に、波長１μｍ帯の光アイソレータ用ファラデー回転子に適用された場合の挿入損失が所望の０．５ｄＢ未満とするＲＩＧ膜を効率的に提供できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】表面粗さが異なるＲＩＧ膜を熱処理した場合の熱処理時間と挿入損失との関係を示すグラフ図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２２】
（１）ＲＩＧ膜の製造
ＰｂＯ、Ｂｉ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3をフラックス成分とし、希土類酸化物と酸化鉄をＲＩＧの原料成分とし、および、ＣａＯをＣａ成分として、各々白金坩堝中に投入かつ溶かし込んだ融液を、電気炉内で約８２０℃に加熱しながらその融液表面にＧｄ3（ＳｃＧａ）5Ｏ12基板（ＧＳＧＧ基板）を接触させ、該ＧＳＧＧ基板の片面にＲＩＧ膜を育成する。
【００２３】
ここで、ＲＩＧ膜としては、（ＲＧｄＢｉ）3Ｆｅ5Ｏ12（但し、Ｒは、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄから選択される一種以上の希土類元素を示す）が、加工用高出力レーザ装置で用いられる波長（約１μｍの光）に対する光吸収が少ないため好ましい。
【００２４】
また、育成されたＲＩＧ膜中のＣａ濃度は０．０８〜０．３５質量％が望ましい。Ｃａ濃度が０．０８質量％未満になるとＰｂ濃度が０．１質量％を超え易くなる場合があるからである。反対に、Ｃａ濃度が０．３５質量％を超えるような原料融液組成においてはＲＩＧ膜の育成が難しくなる場合があり、かつ、Ｃａ濃度が増えるにつれてＰｂ濃度の低減効果が飽和してくるため０．３５質量％を超えて添加するメリットが少ないからである。
【００２５】
ＲＩＧ膜の育成後は、ＲＩＧ膜が育成されたＧＳＧＧ基板を例えば１１ｍｍ角の小片に分割し、かつ、ＧＳＧＧ基板を研削により除去して小片状のＲＩＧ膜とする。
【００２６】
（２）ＲＩＧ膜の熱処理
まず、上述した小片状ＲＩＧ膜の主表面を砥石で研削し、表面粗さ（Ｒａ）が０．２〜０．４μｍになるよう調整する。砥石として粒度４００番〜６００番の砥石を用いると、表面粗さ（Ｒａ）が０．２〜０．４μｍに調整される。
【００２７】
次に、加熱炉内を真空状態にした後、窒素ガスでパージし炉内を窒素雰囲気にする。更に、その状態から、水素が４５〜６０体積％の水素−窒素混合ガスを導入して炉内の雰囲気を水素４５〜６０体積％とし、かつ、熱処理温度３００℃〜４００℃に設定して熱処理を行う。
【００２８】
従来、特許文献２に記載されているようにＲＩＧ膜の表面粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍ以下の鏡面に研磨された状態で熱処理を施していた。他方、本発明では、熱処理されるＲＩＧ膜の表面粗さ（Ｒａ）が０．２〜０．４μｍの状態にしてから、先ず、最初の熱処理を行い、次いで、ＲＩＧ膜の表面を鏡面［表面粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍ以下］に研磨して挿入損失の測定を行う。鏡面研磨の後に挿入損失を測定するのは、表面粗さ（Ｒａ）が０．２〜０．４μｍの状態では表面における散乱の影響が大きく、挿入損失の評価を正しくできないからである。最初の熱処理により挿入損失が所望の値まで低下しなかった場合は、表面が鏡面研磨状態にある上記ＲＩＧ膜に対して追加の熱処理を行い、挿入損失を所望の値まで低下させる。但し、鏡面研磨後は、熱処理による挿入損失の低減効果が発揮され難いため、最初の熱処理にて十分に挿入損失を低減させることが重要である。
【００２９】
ここで、表面粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍ以下（鏡面研磨）、０．０１５μｍ、０．２μｍ、０．４μｍとした４種類のＲＩＧ膜を用意し、水素ガス濃度が４５体積％の水素−窒素混合ガス中、３４５℃で熱処理した場合の挿入損失を図１に示す。
【００３０】
図１は、上記表面粗さの状態でまず１．５時間の熱処理を行い、次いで鏡面研磨を行った後に挿入損失を測定し、その後は、上述の鏡面研磨状態で１．５時間ずつ追加の熱処理を行って挿入損失を測定した結果を表している。
【００３１】
図１のグラフ図に示すように、ＲＩＧ膜の最初の表面粗さ（Ｒａ）が０．２〜０．４μｍの場合、３時間以内の追加熱処理で挿入損失が０．５ｄＢ以下の底値となった。他方、表面粗さ（Ｒａ）が０．０１５μｍの場合、挿入損失が０．５ｄＢ以下になるまでに７．５時間の追加熱処理が必要となり、表面粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍ以下（鏡面研磨）の場合は、１０．５時間の追加熱処理が必要となることが確認された。
【００３２】
尚、ＲＩＧ膜の表面粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ未満であると、波長１μｍ帯光アイソレータ用ファラデー回転子としての挿入損失が低下するのに要する熱処理時間が長くなり好ましくない。反対に、ＲＩＧ膜の表面粗さ（Ｒａ）が０．４μｍを超えると、熱処理時間が短くなり過ぎて還元過多になり、挿入損失が上昇に転じることがあるため好ましくない。
【００３３】
また、熱処理雰囲気の水素ガス濃度が４５体積％未満であると、波長１μｍ帯光アイソレータ用ファラデー回転子としての挿入損失が低下するのに要する熱処理時間が長くなり好ましくない。反対に、水素ガス濃度が６０体積％を超えると、熱処理時間が短くなり過ぎて還元過多になり、挿入損失が上昇に転じることがあるため好ましくない。
【００３４】
また、熱処理温度が３００℃未満であると、波長１μｍ帯光アイソレータ用ファラデー回転子としての挿入損失が低下するのに要する熱処理時間が長くなり好ましくない。反対に、熱処理温度が４００℃を超えると、熱処理時間が短くなり過ぎて還元過多になり、挿入損失が上昇に転じることがあるため好ましくない。
【００３５】
（３）ファラデー回転子の作製
上記熱処理後のＲＩＧ膜は、使用波長、例えば波長１．０６μｍの光に対しファラデー回転角が４５°となるようにＲＩＧ膜の厚みを研磨により調整し、次いで、ＲＩＧ膜の両面に波長１．０６μｍの光に対する反射防止膜を形成しファラデー回転子とする。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の実施例について比較例と共に具体的に説明する。
【００３７】
［実施例１］
ＲＩＧ膜として、Ｇｄ3（ＳｃＧａ）5Ｏ12基板（ＧＳＧＧ基板）上に、液相エピタキシャル成長法で育成された、組成式がＮｄ0.71Ｇｄ1.10Ｂｉ1.19Ｆｅ5Ｏ12、Ｃａ濃度が０．０８質量％のＲＩＧ膜を用意した。上記ＧＳＧＧ基板は研削により除去しており、サイズは１１ｍｍ角で、厚みが１６５μｍである。また、ＲＩＧ膜の主表面は６００番の砥石で研削し、表面粗さ（Ｒａ）は０．２μｍである。
【００３８】
次に、上記ＲＩＧ膜を、雰囲気を調整できる体積３００リットルの加熱炉内に配置し、加熱炉内を真空状態にした後に窒素ガスでパージし、炉内の窒素雰囲気を１００体積％にした。その状態から水素が４５体積％である水素、窒素混合ガスを導入し、炉内の雰囲気を水素４５体積％、窒素５５体積％とした。
【００３９】
水素４５体積％雰囲気下、３４５℃で１．５時間熱処理を行った後、ＲＩＧ膜の主表面を鏡面研磨し、波長１０６０ｎｍのレーザ光にて挿入損失を測定したところ、挿入損失は０．６３ｄＢであった。尚、この挿入損失は、実測された損失からＲＩＧ膜表面におけるフレネル反射による損失（反射損失）を差し引いた値である。
【００４０】
そこで、同様の熱処理を３時間追加したところ、挿入損失は０．４５ｄＢと良好な結果であった。この結果を表１に示す。
【００４１】
［実施例２］
雰囲気を水素６０体積％とした以外は、実施例１と同様にして熱処理を行ったところ、挿入損失は０．５６ｄＢであった。
【００４２】
そこで、同様の熱処理を１．５時間追加したところ、挿入損失は０．４５ｄＢと良好な結果であった。この結果も表１に示す。
【００４３】
［実施例３］
熱処理温度を３００℃とした以外は、実施例１と同様にして熱処理を行ったところ、挿入損失は０．６５ｄＢであった。
【００４４】
そこで、同様の熱処理を３時間追加したところ、挿入損失は０．４９ｄＢと良好な結果であった。この結果も表１に示す。
【００４５】
［実施例４］
熱処理温度を４００℃とした以外は、実施例１と同様にして熱処理を行ったところ、挿入損失は０．５６ｄＢであった。
【００４６】
そこで、同様の熱処理を１．５時間追加したところ、挿入損失は０．４６ｄＢと良好な結果であった。この結果も表１に示す。
【００４７】
［実施例５］
ＲＩＧ膜の主表面を４００番の砥石で研削し、表面粗さ（Ｒａ）を０．４μｍとした以外は、実施例１と同様にして熱処理を行ったところ、挿入損失は０．５５ｄＢであった。
【００４８】
そこで、同様の熱処理を１．５時間追加したところ、挿入損失は０．４５ｄＢと良好な結果であった。この結果も表１に示す。
【００４９】
［実施例６］
ＲＩＧ膜として、ＧＳＧＧ基板上に液相エピタキシャル成長法で育成された、組成式がＬａ0.26Ｇｄ1.55Ｂｉ1.19Ｆｅ5Ｏ12、Ｃａ濃度が０．１質量％のＲＩＧ膜を用いたこと以外は、実施例１と同様にして最初の熱処理と１．５時間の追加の熱処理を行ったところ、挿入損失は０．４３ｄＢと良好な結果であった。結果を表１に示す。
【００５０】
［実施例７］
ＲＩＧ膜として、ＧＳＧＧ基板上に液相エピタキシャル成長法で育成された、組成式がＰｒ0.61Ｇｄ1.20Ｂｉ1.19Ｆｅ5Ｏ12、Ｃａ濃度が０．３５質量％のＲＩＧ膜を用いたこと以外は、実施例１と同様にして最初の熱処理と１．５時間の追加の熱処理を行ったところ、挿入損失は０．４８ｄＢと良好な結果であった。結果を表１に示す。
【００５１】
［実施例８］
ＲＩＧ膜として、ＧＳＧＧ基板上に液相エピタキシャル成長法で育成された、組成式がＣｅ0.61Ｇｄ1.20Ｂｉ1.19Ｆｅ5Ｏ12、Ｃａ濃度が０．３質量％のＲＩＧ膜を用いたこと以外は、実施例１と同様にして最初の熱処理と１．５時間の追加の熱処理を行ったところ、挿入損失は０．４７ｄＢと良好な結果であった。結果を表１に示す。
【００５２】
［実施例９］
ＲＩＧ膜として、ＧＳＧＧ基板上に液相エピタキシャル成長法で育成された、組成式がＬａ0.01Ｎｄ0.70Ｇｄ1.10Ｂｉ1.19Ｆｅ5Ｏ12、Ｃａ濃度が０．２質量％のＲＩＧ膜を用いたこと以外は、実施例１と同様にして最初の熱処理と１．５時間の追加の熱処理を行ったところ、挿入損失は０．４５ｄＢと良好な結果であった。結果を表１に示す。
【００５３】
［比較例１］
ＲＩＧ膜の主表面を鏡面研磨し、表面粗さ（Ｒａ）を０．０１０μｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして熱処理を行ったところ、挿入損失は０．９ｄＢと、０．５ｄＢ未満にはならなかった。そこで、挿入損失が０．５ｄＢ未満になるまで熱処理を１．５時間ずつ延長したところ、熱処理時間の合計が１２時間に達した時、０．４８ｄＢとなった。結果を表１に示す。
【００５４】
［比較例２］
ＲＩＧ膜の主表面を１０００番の砥石で研削し、表面粗さ（Ｒａ）を０．０１５μｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして熱処理を行ったところ、挿入損失は０．８ｄＢと、０．５ｄＢ未満にはならなかった。そこで、挿入損失が０．５ｄＢ未満になるまで熱処理を１．５時間ずつ延長したところ、熱処理時間の合計が９時間に達した時、０．４８ｄＢとなった。結果を表１に示す。
【００５５】
［比較例３］
雰囲気を水素７５体積％としたこと以外は、実施例１と同様にして熱処理を行ったところ、挿入損失は０．５１ｄＢと、０．５ｄＢ未満にはならなかった。そこで、熱処理を１．５時間延長したところ、挿入損失が０．５５ｄＢと上昇してしまった。還元過多が発生し、挿入損失の底値を越えて、上昇に転じたためである。最初の熱処理を１．５時間行った後の挿入損失を表１に示す。
【００５６】
［比較例４］
熱処理温度を２８０℃としたこと以外は、実施例２と同様にして熱処理を行ったところ、挿入損失は１．０ｄＢと、０．５ｄＢ未満にはならなかった。そこで、熱処理温度を３４５℃として、挿入損失が０．５ｄＢ未満になるまで熱処理を１．５時間ずつ延長したところ、熱処理時間の合計が１５．５時間に達した時、０．４９ｄＢとなった。結果を表１に示す。
【００５７】
［比較例５］
熱処理温度を４２０℃としたこと以外は、実施例２と同様にして熱処理を行ったところ、挿入損失は０．５２ｄＢと、０．５ｄＢ未満にはならなかった。そこで、熱処理を１．５時間延長したところ、挿入損失が０．５６ｄＢと上昇してしまった。還元過多が発生し、挿入損失の底値を越えて、上昇に転じたためである。最初の熱処理を１．５時間行った後の挿入損失を表１に示す。
【００５８】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明に係るビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶の熱処理方法によれば、ＲｏＨＳ指令を満足させると共に波長１μｍ帯の光アイソレータ用ファラデー回転子に適用された場合の挿入損失が所望の０．５ｄＢ未満とするＲＩＧ膜を効率的に提供できるため、加工用高出力レーザ装置の戻り光対策に用いられる波長１μｍ帯光アイソレータ用ファラデー回転子の構成材料として利用される産業上の利用可能性を有している。
【図１】
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