(57)【要約】【課題】  磁化を飽和させるための磁界印加手段が不要、あるいは弱磁界で充分磁化を飽和させることができるＢｉ置換希土類鉄ガーネットから成るファラデー回転子を提供する。【解決手段】  ファラデー回転子を磁気光学効果を有する多結晶のＢｉ置換希土類鉄ガーネットで構成し、かつ該多結晶体が、磁気異方性エネルギーが異なる複数のＢｉ置換希土類鉄ガーネットの結晶粒から構成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気光学効果を有するＢｉ置換希土類鉄ガーネットの多結晶体から構成されるファラデー回転子であって、該多結晶体が、磁気異方性エネルギーが異なる複数のＢｉ置換希土類鉄ガーネットの結晶粒から構成されていることを特徴とするファラデー回転子。
【請求項２】
該Ｂｉ置換希土類鉄ガーネットの結晶粒の磁気異方性エネルギーを異ならしめる手段が、該Bi置換希土類鉄ガーネットの磁気弾性効果を利用する手段であることを特徴とする請求項１記載のファラデー回転子。
【請求項３】
該Ｂｉ置換希土類鉄ガーネットの結晶粒は、その化学組成が（BixR3-x）（Fe5-yMy）O12（ただし、RはLa, Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb, Ho, Y, Yb, Lu の内少なくとも1種、MはGa, Alの少なくとも1種であり、x、ｙは、各々、0＜x≦1.6,  0≦ｙ≦1.0である。）の範囲内にあり、かつ該多結晶体が該化学組成の範囲内で異なる組成を有する複数の結晶粒から構成されていることを特徴とする請求項１記載のファラデー回転子。
【請求項４】
請求項１乃至４記載のファラデー回転子の製造方法であって、該ファラデー効果を有する単一組成の、若しくは組成の異なる複数のＢｉ置換希土類鉄ガーネットから成る原料微粒子を搬送ガスと混合してエアロゾル化し、減圧チャンバ内で該搬送ガスと共に、該原料微粒子をノズルを通して加速して基体表面に向けて噴射せしめることにより、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネットから成る多結晶成膜体を形成するエアロゾルデポジション工程を含むことを特徴とするファラデー回転子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光通信分野、あるいは光計測の分野において、半導体レーザー等の光源から出射された光が、種々の原因で光源に帰還することを防止するための光アイソレータ等に用いられるファラデー回転子であって、特にその磁化を光伝播方向に飽和させるための磁界印加手段を必要としない、若しくは弱磁界でその磁化を充分に飽和させることができるファラデー回転子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４に、従来からよく知られた、ファラデー回転子を用いた光アイソレータの構成概略を示す。図中、４１はファラデー回転子、４２は偏光子、４３は検光子、４４は永久磁石等の磁界印加手段、４５は半導体レーザー等から成る光源、４６は光源４５から出射された光の伝播方向を示す。
【０００３】
従来ファラデー回転子４１の材料としては、例えば特許文献１に記載されているように、非磁性ガーネット基板上に液相エピタキシャル法で形成されたビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶が用いられていた。一般的に、ファラデー回転子に入射する光の偏光方向と、ファラデー回転子を透過した後の光の偏光方向との成す角度、すなわちファラデー回転角は、ファラデー回転子の光伝播方向の厚さに比例する。
【０００４】
例えば、光アイソレータの場合、ファラデー回転角は４５度であることが必要であり、そのためのビスマス置換希土類鉄ガーネットの厚さは４００〜５００μmとなる（以下、４５度のファラデー回転角を得るための厚さを「伝播長」と記す）。通常、係る伝播長を得るために、液相エピタキシャル法で、ビスマス置換希土類鉄ガーネットを前述した伝播長より厚く形成した後、基板を研磨で除去し、更に、精密研磨により所望のファラデー回転角を得るために必要な膜厚に追い込む、と云う加工方法が採られていた。
【０００５】
ファラデー回転子を光アイソレータ等に使用する場合、一般的には、永久磁石等の適当な磁界印加手段４４により、ファラデー回転子の磁化を光伝播方向に飽和させて使用されるが、例えば、特許文献２には、係る磁界印加手段を必要としないファラデー回転子が記載されている。同公報に記載されているファラデー回転子は、液相エピタキシャル法で形成されたTb3-xBiXFe5-Y-ZGayAlzO12  (但し、 1.1≦ｘ≦1.5、0.65≦ｙ＋ｚ≦1.2 、ｚ≦ｙ）で表されるビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶から成るものであり、当該ファラデー回転子を磁界中で着磁処理をすることにより、その磁化反転磁界が負の値（着磁するための磁界印加方向を正とする。）となり、結果として、永久磁石等の磁界印加手段が不要になることが記載されている。
【特許文献１】特開平７−２０６５９３号公報
【特許文献２】特開平９−３２８３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発明者による、外部磁界が不要のファラデー回転子について、その磁化反転磁界の再現性等について系統的な検討の結果、磁化反転磁界の大きさは、単結晶の部位、あるいは単結晶の切断、研磨等の機械的加工条件に依存して変化し、従来の方法ではその再現性が得られ難い、と云う問題点があることが明らかとなった。そこで本発明が解決しようとする課題は、磁化を飽和させるための磁界印加手段が不要、あるいは弱磁界で十分磁化を飽和させることのできるファラデー回転子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明により提供される第１の手段は、
磁気光学効果を有するＢｉ置換希土類鉄ガーネットの多結晶体から構成されるファラデー回転子であって、該多結晶体が、磁気異方性エネルギー若しくは飽和磁化の少なくともいずれか一方が異なる複数のＢｉ置換希土類鉄ガーネットの結晶粒から構成されていることを特徴とするファラデー回転子である。
【０００８】
また、本発明により提供される第２の手段は、
該Ｂｉ置換希土類鉄ガーネットの結晶粒の磁気異方性エネルギーを異ならしめる手段が、該Bi置換希土類鉄ガーネットの磁気弾性効果を利用する手段であることを特徴とするファラデー回転子である。
【０００９】
また、本発明により提供される第３の手段は、
該Ｂｉ置換希土類鉄ガーネットの結晶粒は、その化学組成が（BixR3-x）（Fe5-yMy）O12（ただし、RはLa, Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb, Ho, Y, Yb, Lu の内少なくとも1種、MはGa, Alの少なくとも1種であり、x、ｙは、各々、0＜x≦1.6,  0≦ｙ≦1.0である。）の範囲内にあり、かつ該多結晶体が該化学組成の範囲内で異なる組成を有する複数の結晶粒から構成されていることを特徴とするファラデー回転子である。
【００１０】
更に、本発明により提供される第４の手段は、
前述したファラデー回転子の製造方法であって、
該ファラデー効果を有する単一組成の、若しくは組成の異なる複数のＢｉ置換希土類鉄ガーネットから成る原料微粒子を搬送ガスと混合してエアロゾル化し、減圧チャンバ内で該搬送ガスと共に、該原料微粒子をノズルを通して加速して基体表面に向けて噴射せしめることにより、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネットから成る多結晶成膜体を形成するエアロゾルデポジション工程を含むことを特徴とするファラデー回転子の製造方法である。
【００１１】
一般的に、強磁性体若しくはフェリ磁性体等の多結晶磁性体の磁化過程は、磁壁移動を伴う過程と磁化回転による過程に大別される。多結晶磁性体において、その結晶粒間に働く磁気的交換相互作用が、結晶粒内に働く磁気的交換相互作用に比べて充分小さく（例えば結晶粒界が非磁性体で構成されている場合等）、かつ結晶粒の大きさが単一磁区構造をとなる臨界粒径に比べて小さい場合、その磁化過程は磁化回転過程が支配的となり、当該磁性体の保磁力は、結晶粒の有する磁気異方性エネルギーと磁化の大きさによって決定される。
【００１２】
一方、結晶粒間に働く磁気的交換相互作用が充分大きい場合、換言すると磁気的に連続とみなせる場合には、特に、その初期的な磁化過程においては磁壁移動が支配的になり、当該磁性体の保磁力は磁壁移動の難易によって決定されることになる。磁壁移動の難易によって決定される保磁力は、特に磁壁抗磁力と称され、磁化回転に基づく保磁力と区別される。
【００１３】
以下、磁壁抗磁力について、詳細に説明する。
【００１４】
一般的に、磁壁エネルギーは（１）式によって与えられることが知られている。
【００１５】
【数１】
2008076772.tif 000003
式（１）において、γは磁壁エネルギー、Ａは交換スティフネス定数、Ｋは異方性エネルギーである。
【００１６】
図５は、磁壁エネルギー（γ）の、磁性体内部の位置による変化を模式的に示したものである。理想的な磁性体においては、交換スティフネス定数（Ａ）、及び異方性エネルギー（Ｋ）共に、場所に依らず一定であり、磁壁エネルギーは一様な値となる。この場合、磁壁抗磁力は零となる。しかし、例えば多結晶体等の場合には、場所に依る結晶粒の結晶方位の変化、あるいは結晶粒界の存在等によって、実質的な異方性エネルギーが場所によって変化し、その結果、磁壁エネルギーも場所によって変化することになり、磁壁抗磁力は有限の値をとることになる。
【００１７】
一般的に、磁性体に磁界が印加されていない場合、磁壁は、磁壁エネルギーの極小点に存在することになる。図５において、その位置をｘ１とする。磁性体に磁界を印加した場合、磁壁の位置は、印加磁界の強度に応じて変化することになる。
【００１８】
印加磁界が充分大きくない場合、図５において、磁壁はｘ１からｘ２に移動したと仮定すると、（２）式が成立する。
【００１９】
【数２】
2008076772.tif 000004
式（２）において、Isは磁化、Hは印加磁界である。
式（２）と図５とから、印加磁界が一定の場合、磁壁は、磁壁エネルギーの位置に対する微係数の増大と共に、あるいは磁化の減少と共に、移動し難くなることが定性的に理解される。また、  印加磁界が充分大きい場合には、磁壁は磁壁エネルギーの極大を乗り越えて移動し、磁性体の印加磁界に応じて磁化量は増加することになる。
【００２０】
以上、説明したように、磁壁抗磁力は、磁壁エネルギーの不均一性、換言すると異方性エネルギーの不均一性に起因するものであり、その値は、磁壁エネルギーの位置に対する微係数を増大せしめることにより大きくすることができる。
【００２１】
磁壁抗磁力が増大すれば、残留磁化量が増大し、結果として永久磁石等の磁界印加手段を講じなくとも、充分なファラデー回転を得ることができる。
【００２２】
本発明は、多結晶のＢｉ置換希土類鉄ガーネット磁性体において、当該多結晶体を構成する結晶粒の異方性エネルギーを異ならしめることにより、磁壁エネルギーの位置に対する微係数を増大せしめ、高い磁壁抗磁力を発現せしめるものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明により、磁化を飽和させるための磁界印加手段が不要、あるいは弱磁界で充分磁化を飽和させることができるＢｉ置換希土類鉄ガーネットから成るファラデー回転子の提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の実施の形態について、以下説明する。
【００２５】
図１に本発明により成る多結晶のＢｉ置換希土類鉄ガーネットの形態を模式的に示す。同図において、１，２，１１，１２，１３は多結晶Ｂｉ置換希土類鉄ガーネットを構成する結晶粒、３は結晶粒界、３１，３２は各々結晶粒１１と１２間に存在する結晶粒界、及び結晶粒１２と１３の間に存在する結晶粒界である。また、結晶粒１，１１，１３の磁気異方性エネルギーは、結晶粒２，１２の同エネルギーと異なる。
【００２６】
以下、結晶粒１１及び１３の磁気異方性エネルギーが結晶粒１２に比べて大きい場合を例にとり説明する。図２に、図１中のAA’線に沿った磁壁エネルギー（式（１）参照）を模式的に示す。図中、Ｐ１、Ｐ２は、図１に示した結晶粒界３１，３２が存在する箇所に対応する。  交換スティフネス定数（Ａ）がほぼ一定と仮定すると、磁壁エネルギーは磁気異方性エネルギーに比例することから、結晶粒１２に相当する部分で小さく、結晶粒１１及び１３に相当する部分で大きくなる。
【００２７】
前述したように、磁壁抗磁力は、磁壁エネルギーの位置に対する微係数に比例することから、磁壁エネルギーの変化、すなわち磁気異方性エネルギーの変化を急峻にすればするほど磁壁抗磁力は大きくなる。  本発明により成る多結晶Ｂｉ置換希土類鉄ガーネットの場合、磁気異方性エネルギーが変化する領域は、ほぼ結晶粒界の領域に限定され、かつ結晶粒界は、一般的に非常に薄いことから、磁気異方性エネルギーの位置に対する微係数、引いては磁壁エネルギーの同係数は非常に大きくなり、磁壁抗磁力の増大を図ることができる。
【００２８】
以上、本発明における磁壁抗磁力の増大メカニズムについて説明したが、斯かる磁壁抗磁力の増大は、結晶粒１２の磁気異方性エネルギーが、結晶粒１１及び１３の同エネルギーに比べて大きい場合にも、当然に発現するものである。
【００２９】
また、多結晶Ｂｉ置換希土類鉄ガーネットを構成する結晶粒の磁気異方性エネルギーを変化させる方法としては、＜１＞結晶粒の化学組成を変化させる方法、あるいは＜２＞磁気弾性効果によって磁気異方性を誘導させる方法、等を挙げることができる。これ等方法の内、＜１＞の方法は、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネットの場合、その化学組成によって磁気異方性エネルギーが異なることに基づく方法である。＜２＞の磁気弾性効果によって磁気異方性を誘導させる方法について、以下に説明する。
【００３０】
一般的に、磁性体に力を印加した場合、磁気弾性効果により磁気異方性が誘導される。力を印加することによって磁性体内部に発生する応力と磁気異方性エネルギーとの関係は（３）式によって与えられる。
【００３１】
【数３】
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式（３）において、Ｋｕは誘導される磁気異方性エネルギー、λは磁歪定数、σは応力である。一般的に、応力が圧縮応力の場合には、σは負、同引っ張り応力の場合には正で表記される。また、磁歪定数（λ）は正・負いずれの値もとり得、λ・σ積が正の場合には、応力の方向を磁化容易軸とする一軸的な磁気異方性が、λ・σ積が負の場合には、応力の方向と直交する方向を磁化容易軸とする磁気異方性が誘導される。
また、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネットのような立方晶に属する磁性体の場合、磁歪定数（λ）は、λ111とλ100の線型結合で表される。ここで、λ111は応力の方向が（１１１）方向の場合の磁歪定数、λ100は同（１００）方向の場合の磁歪定数である。一般的に、磁歪定数、λ111とλ100は互いに異なり、例えばTb3Fe5O12の場合、λ111は12×106、λ100は-3.3×106である。
【００３２】
図３ａ及び図３ｂに、磁気弾性効果による磁気異方性を誘導させる方法の一例について説明する。図３ａは、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット多結晶体を適当な基板上に形成した場合の形態を模式的に示した概略側断面図、図３ｂは、各結晶粒に磁気弾性効果によって誘導される磁気異方性を模式的に示した図である。図中、３３は基板、３４はＢｉ置換希土類鉄ガーネット多結晶体、３５は多結晶体３４を構成する結晶粒、３５１は磁歪定数が正の結晶粒、３５２は磁歪定数が負の結晶粒、３６及び３７は磁化容易軸方向を示す矢印、３８は応力の方向を示す。
【００３３】
同図に示したように、多結晶体３４の形成面を上面として凸に反る場合には、多結晶体３４の内部には圧縮応力が存在する。係る場合、多結晶体３４を構成する結晶粒３５の結晶軸は無秩序に配向していることから、応力の方向に対する磁歪定数も異なり、例えば図３ｂに示したように、ある結晶粒においてはその磁歪定数が正となり、またある結晶粒においては負となる場合も生じ得る。例えば、前述したTb3Fe5O12の場合においては、応力の方向が＜１１１＞軸と一致する結晶粒にあっては、誘導される磁気異方性に関与する磁歪定数は正の値であるλ111のみであって、また応力の方向が＜１００＞軸と一致する結晶粒にあっては、誘導される磁気異方性に関与する磁歪定数は負の値であるλ100のみとなる。
【００３４】
このように、磁歪定数の符号が異なる場合には、図３ｂに示したように、誘導される磁気異方性エネルギーのみならず磁化容易軸方向が結晶粒によって異なることになる。
【００３５】
なお、本発明において、磁歪定数の符号が異なることは必須の要件ではなく、要は各結晶粒において、誘導される磁気異方性に関与する磁歪定数が異なっている限りにおいて、本発明の磁壁抗磁力増大効果は発現する。また、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネットに存在する応力も圧縮応力に限定されるものではなく、引っ張り応力の場合においても、本発明の磁壁抗磁力増大効果は発現する。
【００３６】
前述した磁気異方性エネルギーを変化させる方法として、＜１＞の方法、すなわち結晶粒の化学組成を変化させる方法を採る場合には、各結晶粒の化学組成が、結晶粒界を境として明確に区別されることが肝要となる。係る観点から、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネットの形成方法としては、エアロゾルデポジション法を用いた成膜方法が好適である。
【００３７】
エアロゾルデポジション法（以下、ＡＤ法と記す）は、粒径が数十ｎｍ〜数μmのセラミックス等の微粒子から成る原料をガスと混合してエアロゾル化し、ノズルを通して基板に噴射して、セラミックス等の膜を形成する技術である。ＡＤ法は、低基板温度で、かつ高成膜速度で、原料である微粒子と同様の結晶構造を有する緻密な被膜が形成できる方法である。
【００３８】
ＡＤ法を用いた成膜装置について図５を用いて説明する。図５は、成膜装置の基本構成を示した概略図である。図中、５１は被成膜基板、５２は被成膜基板５１を移動せしめるＸＹステージ、５３はノズル、５４は成膜チャンバ、５５は分級器、５６はエアロゾル発生器、５７は高圧ガス、５８はマスフロー制御器、５９はパイプライン、図中矢印は基板走査方向を模式的に示したものである。セラミックス等からなる原料微粒子は、エアロゾル発生器５６の内部でマスフロー制御器５８を介して供給される搬送ガス（図示せず）と混合されてエアロゾル化される。成膜チャンバ５４の内部は、真空ポンプ（図示せず）で〜５０Ｐａ程度に減圧されており、この圧力とエアロゾル発生器５６内部の圧力との差圧によって生じるガス流によってエアロゾル化された原料微粒子は、分級器５５を介して成膜チャンバ５４内に導かれ、ノズル５３を通して加速、被成膜基板５１に噴射される。ガスによって搬送された原料微粒子は、１ｍｍ以下の微小開口のノズルを通すことで数百ｍ／ｓまでに加速される。加速された原料微粒子は被成膜基板５１に衝突し、その運動エネルギーは一気に解放され、皮膜が形成されることになる。
【００３９】
前述したように、ＡＤ法を用いることにより低基板温度で、かつ原料微粒子と同一の結晶構造を有するセラミックス膜を形成できることから、例えば組成が異なる複数種のＢｉ置換希土類鉄ガーネットから成る微粒子を予め所望の比率に混合し、当該複合微粒子を原料微粒子として、ＡＤ法を用いて成膜することにより、結晶粒界を境として、化学組成が明確に区別されるＢｉ置換希土類鉄ガーネット多結晶体を得ることができる。
【００４０】
以下、実施例を用いて本発明を更に詳細に説明する。
【実施例】
【００４１】
＜実施例１＞
ＡＤ法により、サファイア基板の表面に、Bi1.0Gd2.0Fe5O12膜を３００μm厚に成膜した。ここで用いた原料微粒子の平均粒径は０．８μｍ、搬送ガスは酸素で、その流量は５リットル／分であった。また、噴射ノズルの開口径は０．６ｍｍφであった。また、用いたサファイア基板の形状は、１０ｍｍ角で、厚さは０．６ｍｍであった。
【００４２】
サファイア基板の熱膨張係数は約５×１０−６／℃であり、本実施例で用いたＢｉ置換希土類鉄ガーネットの熱膨張係数（約１０×１０−６／℃）に比べて小さい。
【００４３】
成膜後、酸素雰囲気中で７００℃、１時間の条件で熱処理を施した。熱処理後の試料は、膜形成面を上面とした場合に凹型に反っており、Bi1.0Gd2.0Fe5O12膜には引っ張り応力が残留していることが確認された。また、粉末Ｘ線回折法で熱処理後のBi1.0Gd2.0Fe5O12膜のＸ線回折を測定した結果、同膜は多結晶体であり、かつ特定の結晶軸が優先的に配向していないことが確認された。
【００４４】
熱処理後の試料を、幅：３００μm、長さ：４５０μmの直方体形状に切断し、磁化曲線、及びファラデー回転を測定した。（当該直方体試料のBi1.0Gd2.0Fe5O12膜厚は３００μmで、サファイア基板の厚さ：０．６ｍｍを含めると、直方体試料の厚さは０．９ｍｍとなる。）
波長：１．５５μmの光を直方体試料の長手方向に透過させて、飽和ファラデー回転角を測定した結果、その値は５４度であった。また、VSM（振動式磁力計）で、試料長手方向に磁界を掃引して磁化曲線を測定した結果、Bi1.0Gd2.0Fe5O12膜の保磁力は１７０  Ｏｅで、Ｍｒ角形比は約０．８５であった。
＜実施例２＞
実施例１に記載した方法とほぼ同様の方法で、サファイア基板の表面に、Bi1.0Gd2.0Fe5O12とBi1.0Tb2.0Fe5O12の混合物から成るＢｉ置換希土類鉄ガーネット混合膜を３００μm厚に成膜した。用いた原料微粒子は、共に平均粒径が０．８μmのBi1.0Gd2.0Fe5O12とBi1.0Tb2.0Fe5O12の粉末を重量比で１：１に混合した微粒子である。
【００４５】
粉末X線回折法で熱処理後の試料についてX線回折を測定した結果、実施例１と同様、形成されたＢｉ置換希土類鉄ガーネット混合膜は多結晶体であり、かつ特定の結晶軸が優先的に配向していないことが確認された。また、ガーネット構造に起因する高回折角度側に位置する回折は、Bi1.0Gd2.0Fe5O12とBi1.0Tb2.0Fe5O12の各々に基ずく回折に明瞭に分離しており、形成された膜は、組成が明確に異なる２種類のＢｉ置換希土類鉄ガーネットの混合物であることが確認された。
【００４６】
熱処理後の試料について、実施例１に記載した方法と同様の方法で、飽和ファラデー回転角を測定した結果、その値は５０度であった。また保磁力は２００  Ｏｅで、Ｍｒ角型比は約０．８２であった。
＜実施例３＞
実施例２と同様の方法で、Bi1.0Gd2.0Fe5O12とBi1.0Gd2.0Fe4.5Al0.5O12の混合物から成るＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜を形成した。両者の混合比は、実施例２と同様１：１である。
【００４７】
粉末X線回折法で熱処理後の試料についてX線回折を測定した結果、実施例１と同様、形成されたＢｉ置換希土類鉄ガーネット混合膜は多結晶体であり、かつ特定の結晶軸が優先的に配向していないことが確認された。また、ガーネット構造に起因する高回折角度側に位置する回折は、Bi1.0Gd2.0Fe5O12とBi1.0Gd2.0Fe4.5Al0.5O12の各々に基ずく回折に明瞭に分離しており、形成された膜は、組成が明確に異なる２種類のＢｉ置換希土類鉄ガーネットの混合物であることが確認された。
【００４８】
熱処理後の試料について、実施例１に記載した方法と同様の方法で、飽和ファラデー回転角を測定した結果、その値は４８度であった。また保磁力は２００  Ｏｅで、Ｍｒ角型比は約０．８５であった。
＜実施例４＞
実施例２と同様の方法で、Bi1.0Gd2.0Fe5O12とBi1.0Gd2.0Fe4.5Ga0.5O12の混合物から成るＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜を形成した。両者の混合比は、実施例２と同様１：１である。
【００４９】
粉末X線回折法で熱処理後の試料についてX線回折を測定した結果、実施例１と同様、形成されたＢｉ置換希土類鉄ガーネット混合膜は多結晶体であり、かつ特定の結晶軸が優先的に配向していないことが確認された。また、ガーネット構造に起因する高回折角度側に位置する回折は、Bi1.0Gd2.0Fe5O12とBi1.0Gd2.0Fe4.5Gal0.5O12の各々に基ずく回折に明瞭に分離しており、形成された膜は、組成が明確に異なる２種類のＢｉ置換希土類鉄ガーネットの混合物であることが確認された。
【００５０】
熱処理後の試料について、実施例１に記載した方法と同様の方法で、飽和ファラデー回転角を測定した結果、その値は４９度であった。また保磁力は２１０  Ｏｅで、Ｍｒ角型比は約０．８５であった。
【００５１】
以上、実施例として、主にＢｉ置換Ｇｄ鉄ガーネットの場合について詳細に説明したが、本発明は当該ガーネット組成に限定されるものではない。すなわち、前述したように、本発明の効果である、磁壁抗磁力の増大効果を発現させるための要件は、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット多結晶体を構成する結晶粒の有する磁気異方性エネルギーが異なることであり、この範囲内において、一般式：（BixR3-x）（Fe5-yMy）O12で表されるＢｉ置換希土類鉄ガーネットのＲ をLa, Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb, Ho, Y, Yb, Lu の内少なくとも1種とすることが可能であり、またMをGa, Alの少なくとも1種とすることが可能である。ただし、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネットの場合、Ｂｉの置換量が大きくなると、ガーネット構造自体が不安定となるため、置換量：ｘの範囲は0＜x≦1.6であることが好ましい。また、鉄の置換元素であるＭは、非磁性元素であるために、その置換はファラデー回転の低下を来す。よって、この観点からその置換量：ｙの範囲は  0≦ｙ≦1.0であることが好ましい。
【００５２】
更に、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜を形成する際の、ＡＤ法の成膜条件、熱処理条件、あるいは基板種も前述した実施例に記載された条件、種類に限定されるものではない。
【００５３】
例えば、実施例1で記載した、磁気弾性効果による誘導磁気異方性を利用する場合にあっては、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネットの磁歪定数と必要な内部応力の観点から、通常の実験的手段を用いて、適宜基板種あるいは熱処理条件を選定することができる。またＡＤ法の成膜条件である、搬送ガス流量、あるいは原料微粒子の平均粒径についても、通常の実験的手段により、適宜選定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明により成る多結晶のＢｉ置換希土類鉄ガーネットの形態模式図
【図２】図１中のAA’線に沿った磁壁エネルギーの変化を示す模式図
【図３ａ】Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット多結晶体を適当な基板上に形成した場合の形態を            模式的に示した概略側断面図
【図３ｂ】結晶粒に磁気弾性効果によって誘導される磁気異方性を模式的に示した図
【図４】ファラデー回転子を用いた光アイソレータの構成概略図
【図５】磁壁エネルギーの位置による変化を示す模式図
【図６】ＡＤ法を用いた成膜装置の基本構成を示した概略図
【符号の説明】
【００５５】
１，２，１１，１２，１３    多結晶Ｂｉ置換希土類鉄ガーネットを構成する結晶粒
３    結晶粒界
３１    結晶粒１１と１２間に存在する結晶粒界、
３２    結晶粒１２と１３の間に存在する結晶粒界  
Ｐ１    図１に示した結晶粒界３１が存在する箇所
Ｐ２    図１に示した結晶粒界３２が存在する箇所  
３３    基板
３４    Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット多結晶体
３５    多結晶体３４を構成する結晶粒
３５１    磁歪定数が正の結晶粒
３５２    磁歪定数が負の結晶粒
３６、３７    磁化容易軸方向を示す矢印
３８    応力の方向を示す矢印
４１    ファラデー回転子
４２    偏光子
４３    検光子
４４    永久磁石等の磁界印加手段
４５    半導体レーザー等から成る光源
４６    光源４５から出射された光の伝播方向
５１    被成膜基板
５２    被成膜基板５１を移動せしめるＸＹステージ
５３    ノズル
５４    成膜チャンバ
５５    分級器
５６    エアロゾル発生器
５７    高圧ガス
５８    マスフロー制御器
５９    パイプライン
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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