(57)【要約】【課題】簡便な方法で製造でき、透過光と遮断光のコントラストが確保された、厚みの薄い光スイッチを提供する。【解決手段】本発明の光スイッチは、磁気ヘッド層と、磁気光学効果を有する層と、偏光子層とから構成される光スイッチにおいて、磁気光学効果を有する層は表面のみが磁性体及び非磁性体の周期構造で構成され、かつ、磁性体／非磁性体の長さの比が１／５以下であることを特徴とする。非磁性体として空気を好ましく用いることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも磁気ヘッド層と、磁気光学効果を有する層と偏光子層とを構成層として含む光スイッチにおいて、偏光子層は磁気光学効果を有する層の両側に配置されており、磁気光学効果を有する層は、磁性体の表面のみに一方向に沿って磁性体部分と非磁性体部分とが交互に繰り返されてなる周期構造が構成され、かつ磁性体部分と非磁性体部分との幅の比（磁性体幅／非磁性体幅）が１／５以下であることを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
上記非磁性体部分の層が空気層であることを特徴とする請求項１記載の光スイッチ。
【請求項３】
前記磁性体表面の周期構造の直上に、偏光子層として、屈折率の異なる２種類の誘電体層が交互に繰り返して積層されてなる傘型積層周期構造が設けられていることを特徴とする請求項１記載の光スイッチ。
【請求項４】
磁気ヘッド層の、偏光子層とは反対側に更に偏光子層として屈折率の異なる２種類の誘電体層が交互に繰り返して積層されてなる傘型積層周期構造が設けられていることを特徴とする請求項３記載の光スイッチ。
【請求項５】
磁気光学効果を有する層の材料が固体常磁性体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光スイッチ。
【請求項６】
磁気光学効果を有する層における周期構造が連続膜の結晶部と非晶部とから構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光スイッチ。
【請求項７】
磁気ヘッド層の表裏のいずれかの面に、光反射層を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光スイッチ。
【請求項８】
偏光子層を構成する屈折率の異なる２種類の誘電体多層膜中に透明磁性体層を挿入することを特徴とする請求項３又は４に記載の光スイッチ。
【請求項９】
磁気光学効果を有する層の周期構造の周期が、透過する光の波長よりも小さいことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光を通過させたり、遮断したりする光スイッチに関し、さらに詳しくは磁気ヘッドによって磁気光学効果を有する層を磁化し、高速度で光を通過させたり、遮断したりする光スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明者はこれまで、磁気ヘッド層と、磁気光学効果を有する層と、偏光子層とから構成される光スイッチを多く提案してきた（特許文献１〜５参照）。磁気光学効果を用いる光スイッチは以下のような特徴を有するために、有用性の高いデバイスとなり得る。▲１▼開閉スピードが速いこと、▲２▼構造が簡単で小さくできること、▲３▼熱や湿度などに対して耐久性が大きいことなどである。
【０００３】
これらの光スイッチにおいて、透過時と遮断時のコントラストを大きくするためには、磁気光学効果を大きくすることが好ましい。磁気光学効果を大きくしようとして磁性体の厚みを大きくすると、光透過率が低下して十分な機能を得られない。そこで本発明者は、膜厚当たりの磁気光学効果を増大するために、誘電体多層膜で磁性体を挟んだり、基板に周期構造を設けた後に磁性体の連続膜を形成したりする手段を発明して、下記特許文献１〜５に記載の発明を提案してきた。
【０００４】
屈折率の異なる少なくとも２種類の透明体からなる複数の層を設けた偏光素子を用いる従来技術に関しては、周期が１μｍ程度ないしそれ以下の２次元周期構造からなる偏光子を有するもの、そのような偏光子とその製造方法などがある（特許文献６及び７参照）。またこれらの偏光子を用いた導波路型光デバイスとして、周期が１μｍ程度ないしそれ以下の２次元周期構造からなる偏光子とその製造方法及び導波路型光デバイス（特許文献８参照）がある。
【０００５】
これらの発明で用いられる基板は、石英やポリイミドであり、表面に周期構造が形成される。近年上記発明の発明者の一人である川上彰二郎氏は、このような基板について、２００２年電気情報通信学会総合大会（Ｃ−４−６）にて、「石英ガラス上及び磁性ガーネット基板上直接加工型フォトニック結晶偏光分離素子の作製と評価」と題して報告した（非特許文献１）。この報告では、上記の従来の発明とは異なり、磁性ガーネット基板を用い、この磁性材料の表面のみに、周期構造を作製した後、その上に２種類の透明体からなる複数の層を設けた偏光素子を作製している。また、非特許文献２には、図３に示すような磁性ガーネットを基板とした光アイソレータが紹介されているが、磁性ガーネット基板は４５度のファラデー回転角を得るために、偏光素子よりも数倍厚く描かれている。すなわちファラデー回転角は磁性ガーネット基板全体で発生させて利用していることは明らかであり、本発明のような表面周期構造の効果についてはまったく触れられていない。
【０００６】
（従来技術の欠点）
従来技術の欠点として、以下のことが挙げられる。まず、誘電体多層膜で磁性体を挟んで磁気光学効果を増大する方法は、レーザー光のような特定単一波長の光に対しては有効であった。しかし可視光や赤外光に対して、広い範囲の波長を用いたディスプレイや窓ガラスの遮光などに利用することはできなかった。
【０００７】
また、可視光のような波長範囲を有する光に対しては、磁性体／非磁性体の周期を、可視光波長以下に形成することによって、回折現象を生じさせること無く、この周期構造を透過する光の磁気光学効果を増大させることが出来る。磁性体／非磁性体の周期構造を形成する方法には、従来提案されてきた方法では、大きく分類すると２種類がある。１つは図１（ａ）（ｂ）に示すように、基板に周期構造を設けた後に、磁性体の連続膜を形成する方法である。図１（ａ）は周期構造が波型であり、図１（ｂ）は矩形の場合である。連続膜はこの後、図１（ａ）のＥ部、図１（ｂ）のＡ部、Ｂ部、Ｄ部を削り取れば、より透明性が増大する。しかしこの方法は、▲１▼基板に周期構造を形成する、▲２▼連続膜を形成する、▲３▼Ａ部、Ｂ部、図１（ａ）のＥ部、図１（ｂ）のＤ部を削り取る、という三段階の手順が必要である。更に、▲４▼図１（ａ）、（ｂ）のＤ部に非磁性体を埋める、ことが必要な場合があり、面倒であった。
【０００８】
２つ目は図１（ｃ）に示すように、平坦な基板上に薄膜を形成した後、磁性体／非磁性体磁性体／非磁性体の周期構造を設けるために、磁性体層の一部を周期的に削り取る方法（エッチング）である。したがって、このような周期構造を取ると、非磁性体部位は何か透明な非磁性体で埋めることが必要な場合がある。ところで、磁性体／非磁性体の比は後に理由を説明するように、１／５より小さい方が磁気光学効果の増大効率は大きことがわかった。エッチングした部分を埋めなければ、偏光子層をその上に設けると、不安定になったり、構造が崩壊したりすることは類推できる。
【０００９】
従来のデバイス作製方法において、もうひとつの課題は偏光子の偏光軸方向と、上記磁性体／非磁性体の周期構造の方向とを正確に合せることが比較的困難なことである。偏光子にはいろいろな種類があるが、分離されたＴＥ波とＴＭ波の方向は、周期構造の周期方向と出来る限り正確に一致するかまたは直交することが望ましい。方向がずれていると透過光と遮断光とのコントラストが低減することは、原理からして明らかである。
【００１０】
川上らが発明した磁性ガーネット上の偏光子は、ファラデー効果を用いた光アイソレーターなどを狙いとして研究されていると思われるが、次のような欠点がある。
▲１▼  上述したように、基本的にファラデー回転は磁性ガーネット部分により生ずる。ガーネットは薄膜ではなく、単結晶であることは明らかである。すなわち、磁性ガーネットの表面周期構造（偏光子を傘型に形成するため）と、ガーネットとしての材料特性とをそのまま利用したものである。後述するように、本発明で利用する周期構造による磁気光学効果の増大効果は利用されていない。したがって、素子形状はファラデー増大効果がない分大きくなるし、光透過率は厚みが大きい分、低下することになる。
▲２▼  既に言及した非特許文献２には、偏光子が単結晶磁性ガーネットを挟んで２枚利用されている。これは、反射の戻り光を遮断するためには原理的に当然である。２枚の偏光方向は４５度回転している。すなわち、欠点としては２枚の偏光子が必要になることである。また単結晶磁性ガーネットを現在の技術で作製するには、ＧＧＧなどの下地基板上にエピタキシャル法を用いて形成するしかないが、下地基板の可視光透過率は非常に低いのが現状である。従って１．３μｍや１．５μｍという長波長の光通信用に用いられ、可視光用には使用が困難である。また単結晶を用いるために、１０ｃｍ×１０ｃｍ以上という大面積光素子の作製は極めて困難である。
【００１１】
▲３▼  単結晶磁性ガーネットの保磁力は微小（数Ｏｅ以下）であり、偏光面回転機能を維持するためには、連続的磁界印加が必要となる。光スイッチのスイッチングエネルギーを減少させる点においては、好ましくない。
▲４▼  特許文献８には隣接する溝間の距離は０．４μｍ、凹部の幅は０．２μｍの例が記載されている。すなわち凸部長さ／凹部長さは１／１であり、本発明のように磁性体／非磁性体の長さ比率を１／５以下とはなっていない。
▲５▼  前記▲４▼の構成を磁気ヘッドを配置した本発明のような光スイッチに利用しようとすると、ガーネットだけのファラデー回転機能を用いるために、単結晶は厚く（数ミクロン）なる。このためまず光の透過率が低下して、光素子としては大きなコントラストが得にくくなる。またピクセル化（各ピクセルには磁気ヘッドを対応させられない。磁気ヘッドから発生する磁界は、磁気ヘッドからの距離に反比例して減少する。なるべく磁気ヘッドと磁性体は近接させ、かつ薄い磁性体が磁化しやすいので好ましい）ができない。
【００１２】
【特許文献１】
特開平９−２３０２９８号公報
【特許文献２】
特開平１０−２１３７８５号公報
【特許文献３】
特開平１１−６５４８０号公報
【特許文献４】
特開平１１−８１２０号公報
【特許文献５】
特開平１１−２５９８５５号公報
【特許文献６】
特開２０００−５６１３３号公報
【特許文献７】
特開２００１−８３３２１号公報
【特許文献８】
特開２０００−１３１５２２号公報
【特許文献９】
米国特許第６０５５２１５号明細書
【非特許文献１】
２００２年電気情報通信学会総合大会（Ｃ−４−６）予稿集、「石英ガラス上及び磁性ガーネット基板上直接加工型フォトニック結晶偏光分離素子の作製と評価」
【非特許文献２】
光技術コンタクト「フォトニック結晶の産業化へのチャレンジ」川嶋貴之、川上彰二郎（株式会社フォトニックラティス）４９０〜４９６ページ、図６
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来技術の問題点に鑑み、本発明の目的とするところは、次の通りである。
▲１▼  従来に比較してより作製手順を簡略化した、簡便な方法で磁性体／非磁性体構造を作製すること。
▲２▼  磁気光学効果を有する層表面の該周期構造をそのまま利用して、その上に直接偏光子層を設けて、偏光の方向を容易に一致させて、透過光と遮断光のコントラストを確保すること。
▲３▼磁気光学効果を有する層を薄くして用い且つ全体も１０μｍ程度と薄い光スイッチを得ること。
なお、本発明の光スイッチは偏光子層を２枚備えているが、現在利用されているプロジェクターでは、光スイッチ（実際は空間光変調素子）の前に配置された光学系で、光は偏光子により直線偏光になっており、このような光学系の後に用いる場合には、本発明の光スイッチにおける偏光子の数を一枚にして使用することが出来る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するべく検討した結果、
磁性体の表面のみに一方向に沿って磁性体部分と非磁性体部分とが交互に繰り返されてなる周期構造が構成され、かつ磁性体部分と非磁性体部分との幅の比（磁性体幅／非磁性体幅）を１／５以下とすることにより大きな磁気光学効果が現れることを発見して、本発明に至った。
すなわち、上記課題を解決するための本発明の構成は次の通りである。
【００１５】
（１）少なくとも磁気ヘッド層と、磁気光学効果を有する層と偏光子層とを構成層として含む光スイッチにおいて、偏光子層は磁気光学効果を有する層の両側に配置されており、磁気光学効果を有する層は、磁性体の表面のみに一方向に沿って磁性体部分と非磁性体部分とが交互に繰り返されてなる周期構造が構成され、かつ磁性体部分と非磁性体部分との幅の比（磁性体幅／非磁性体幅）が１／５以下であることを特徴とする光スイッチ。
（２）上記非磁性体部分の層が空気層であることを特徴とする上記（１）記載の光スイッチ。
（３）前記磁性体表面の周期構造の直上に、偏光子層として、屈折率の異なる２種類の誘電体層が交互に繰り返して積層されてなる傘型積層周期構造が設けられていることを特徴とする上記（１）記載の光スイッチ。
【００１６】
（４）磁気ヘッド層の、偏光子層とは反対側に更に偏光子層として屈折率の異なる２種類の誘電体層が交互に繰り返して積層されてなる傘型積層周期構造が設けられていることを特徴とする上記（３）記載の光スイッチ。
（５）磁気光学効果を有する層の材料が固体常磁性体であることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の光スイッチ。
（６）磁気光学効果を有する層における周期構造が連続膜の結晶部と非晶部とから構成されることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の光スイッチ。
【００１７】
（７）磁気ヘッド層の表裏のいずれかの面に、光反射層を設けたことを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載の光スイッチ。
（８）偏光子層を構成する屈折率の異なる２種類の誘電体多層膜中に透明磁性体層を挿入することを特徴とする上記（３）又は（４）の光スイッチ。
（９）磁気光学効果を有する層の周期構造の周期が、透過する光の波長よりも小さいことを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれかに記載の光スイッチ。
以上（１）〜（９）の発明を本発明（１）〜（９）という。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の光スイッチは、磁気ヘッド層と、磁気光学効果を有する層と、偏光子層とから構成され、該磁気光学効果を有する層の表面に設けられる磁性体部分と非磁性体部分との周期構造は、本発明者が既に提案したように（例えば特許文献４及び９参照）０．２〜２μｍである。上記特許文献２に記載の光アイソレータは磁性体／非磁性体の比が１／５以下となっていない点で本発明と異なる。
【００１９】
また、上記従来の技術の欄で記載した本発明者による従来の発明は、図１（ａ）、（ｂ）に例として示した方法であり、一つは、▲１▼基板に周期構造を形成する、▲２▼該周期構造上に連続膜を形成する、▲３▼図１（ａ）のＤ部、図１（ｂ）のＡ部、Ｂ部、Ｄ部を削り取る、の手順からなる。さらに▲４▼図１（ａ）、（ｂ）のＤ部には、非磁性体を埋めることが必要な場合がある。もう一つの方法は、図１（ｃ）に示すような、平坦な支持体上に薄膜を形成した後、磁性体／非磁性体周期構造を設けるために、磁性体層の一部を周期的に削り取る（エッチング）方法である。
【００２０】
本発明はこれら２つの方法とは異なり、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、透明磁性体の表面層のみに磁性体部分と非磁性体部分とからなる周期構造を形成する。さらには、磁性体の形状は、図１（ｃ）に例を示した矩形に限定されるものではなく、図２（ａ）、（ｂ）に示すような形状でもよい。
【００２１】
図４に本発明の光スイッチの構成例を示した。磁気ヘッド層は後に述べるように透明な配線で形成されるか、又は銅線コイルの中を光が通過するように形成しても良い。この各層の順序は基本的に制限されないが、磁気ヘッド層と磁気光学効果を有する層とは近接させることが磁界利用効率の点から好ましい。磁気ヘッド層／磁気光学効果を有する層／偏光子層の順に形成した場合の光の偏光状態を説明する。磁気光学効果を有する層は周期（グレーティング）構造を有するために、通過した光は直線偏光になる。磁気光学効果を有する層を通過する場合に、磁気光学効果を有する層が近接配置された磁気ヘッド層の磁界で＋方向に磁化されていると、偏光面は右へ回転する。例えば４５度回転するとすると、磁気光学効果を有する層を通った光は回転した偏光面を有することになり、磁気光学効果を有する層の偏光軸から見て偏光軸を右へ４５度回転して設けられた偏光子はこの光を通すことが出来る。一方、磁気ヘッド層の磁界で−方向に磁化されていると、偏光面は左へ回転する。このために偏光軸を右へ４５度回転して設けられた偏光子はこの光を通すことが出来ない。このようにして光を磁界の向きによってスイッチングすることが出来る。
【００２２】
磁気光学効果を有する層の表面形状は図２に示すように、矩形、かまぼこ型など特に制限はない。また図５に示すように、透明磁性体の表面を削り取って周期構造を形成しても磁気光学効果を増大させる効果は同様である。
【００２３】
透明磁性層の表面に形成した磁性体／非磁性体周期構造の内、非磁性体として空気を選択する、すなわち磁性体層を空気層で形成することも可能で、同様の効果、すなわち磁気光学効果を増大させることができる。この場合にはこの周期構造の上に、非磁性体部をなんら埋めることなく、他の層すなわち偏光子層かまたは磁気ヘッド層を重ねて形成する。光は磁性体と空気との屈折率差を感じてワイヤグリッド偏光子のように旋光し、また磁性体による磁気光学効果との相乗効果によって巨大な磁気光学効果を生ずる。なお非磁性体としてプラスチックなどの有機物を埋め込み、強度を得られるようにしても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００２４】
さらには図５に示すように、透明磁性層の表面に形成した磁性体／非磁性体周期構造上に、非磁性体として何も埋めることなく、直接偏光子層として、屈折率の異なる２種類の誘電体層からなる積層周期構造を設けることにより、以下に述べる他の種々の効果を得ることが可能となる。図５に示すように、屈折率の異なる２種類の誘電体層が交互に繰り返して積層されてなる積層周期構造は、積層を重ねていくうちに傘を並べたような凹凸形状になり、構造的な屈折率分布を生じて偏光子機能を有するようになる。本件明細書では、このような傘型の周期構造を傘型積層周期構造という。上記のような傘型積層周期構造に用いられる誘電体は後に述べるような材料を用いることが出来るが、例えば低屈折率層としてのＳｉＯ２と、高屈折率層としてのＴａ２Ｏ５とを組み合わせることができる。
【００２５】
各層の厚みは目的により適宜選択されるが、５０〜５００ｎｍ程度が好ましい。また積層数は２〜５０層程度で良く、目的により選択される。このように透明磁性体の表面に周期構造を作製した後、屈折率の異なる２種類の誘電体層からなる積層周期構造を設けることの効果は、偏光子と磁性体の偏光軸を容易に且つ正確に一致させて作製できることである。別々に作製した磁気光学効果を有する層と偏光子層とを偏光方向を合わせて張り合わせることは煩雑な軸合せ作業を必要とするが、本発明における上記積層周期構造を有する偏光子は全厚みで数μｍと薄くても十分な偏光機能を有するため、全素子厚を薄くすることが可能となる。また、通常であれば接着層を用いて両層を張り合わせる必要があるが、直接偏光子となる薄膜を製膜するために、光学的なロスが大幅に減少するという効果も併せ有する。
【００２６】
本発明の光スイッチに用いる磁性体としては、基本的に以下に示すような強磁性体を用いる。強磁性体以外に常磁性体がある。酸素や水素などの気体も常磁性を示すが、固体の常磁性体にも比較的大きなファラデー効果を示すものがある。例えば無機材料では塩化カリウム、塩化ナトリウム、蛍石（ＣａＦ２）、塩化銅（ＣｕＣｌ）、ダイヤモンド、硫化亜鉛、水晶、ガラス（Ｈｏｙａファラデーガラス）、Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２などがある。有機材料では［Ｌｉ（ｔｈｆ）４］［ＣｒＩＩＩ（Ａｒ）４］、［ＣｒＩＶ（Ａｒ）４］（Ｃｈｅｍ．Ｅｕｒ．Ｊ．Ｖｏｌ．８，Ｎｏ．１７，ｐａｇｅ４０５６−４０６５  ２００２）などがある。これらの内、透明性の高いものが利用できる。ただしメモリー効果のある強磁性体と異なり、外部から磁界を印加し続ける必要がある。例えば酸化テルビウム（Ｔｂ４Ｏ７）のような材料は、可視光透過率が８０％で、ベルデ常数が−０．９ｍｉｎ／Ｏｅ・ｃｍ（波長６３３ｎｍ、厚み１０ｍｍ）と大きな値を有する。
【００２７】
ただし、上記の磁性体を含有させただけでは実用に耐える大きな磁気旋光を得ることは出来ない。このような常磁性体をガラスなどの中に含有させて、表面に周期構造を作製すれば、同様にファラデー効果が増大して、実用的なコントラストを得ることができる。ファラデー効果の増大分だけ常磁性体ガラスの厚みを低減できるので、透明性が向上し、少ない磁界強度で磁化が可能となる。また、本発明の特徴は、スイッチングする場合だけ電流を正または負の方向に、最短では数ナノセカンドと瞬間だけ流せば良く、後は磁性体のメモリー効果のために放置でき、省電力化できることである。しかし、常磁性体を用いる場合には、磁気ヘッドに電流を流しつづけなければならない。磁気ヘッドは例えば常磁性ガラスの表面でなく、側面に永久磁石を設けても良い。
【００２８】
ところで本発明のような周期（格子）構造では、周期が通過させる光の波長よりも大きければ、光は回折現象を生ずることは良く知られている。本発明のように光スイッチとして用いる場合には、周期は通過させる光の波長よりも短くする必要がある。
【００２９】
光がレーザーの場合には、この波長を考慮して周期を設計すれば良い。従って本発明の周期構造の周期には限定がなく、対象とする光の波長によって選択される。また可視光を対象とする場合には、約４００ｎｍ以下として周期が選ばれる。特殊な例として、回折光としてスイッチングしたい場合には、この限りではない。また光通信に用いられる１．３μｍの波長の場合には、１．３μｍ以下であれば良く、比較的長い周期構造を形成できるので、作製が容易となる。
【００３０】
以上では透明磁性体の表面に、磁性体／非磁性体の周期構造を物理的な凹凸として設けた。しかし、周期構造の目的は磁性体／非磁性体を形成すること、及び屈折率の周期を形成することである。凹凸でなくこの目的にかなう周期構造として、非晶質透明磁性体の表面を周期的に結晶化させる方法がある。たとえば希土類鉄ガーネットは非晶質では非磁性体であり、結晶化によって磁性体となる。従って非晶質希土類鉄ガーネットの表面を、たとえばレーザー光を照射して、線状に加熱して結晶化すれば形成可能である。結晶部位と非結晶部位では屈折率差は少ないので、磁気光学効果の増大率は必ずしも大きくはないが、全面結晶化後の磁性体に凹凸を形成するよりは容易である。
【００３１】
本発明における周期構造の形状は矩形に限らず、矩形の角が丸くなっていても良いし、所謂波型でも良い。この周期構造は以上のように必ずしも磁性体で形成されなくても、光が周期を感じてくれれば良い。たとえば基板上に周期凹凸構造を設けた後、磁性体の連続膜をその上に形成する方法がある。この場合には光にとって磁性体の濃淡（密度差）が周期的になっていることが重要である。例えばこれらの例は図１（ａ），（ｂ）に示した。この場合には各種の支持体を用いることになる。
【００３２】
本発明の光スイッチは、磁気ヘッドをアレイ状に配列して各スイッチの遮光状態を変えると、大面積の遮光膜として、また個々のスイッチを別々にスイッチングするとディスプレイとして用いることが出来る。
【００３３】
以下本発明の光スイッチの各部位について説明する。
本発明に用いる磁気ヘッド層は、磁気ヘッドが１個であっても良いし、複数をアレイ状に配列しても良い。レーザー光の場合には１個でも良いし、光スイッチを並べて画像を形成する場合には、マイクロ磁気ヘッドアレイを形成することが望ましい。
【００３４】
本発明に用いる磁気ヘッドは、図６に例を示すように、外形が２００μｍ程度の電磁誘導コイルと、該コイルの中心に高透磁率磁芯を配して作製する。高透磁率磁芯の代わりに、高透磁率膜を重ねて配置しても同様の効果がある。２次元に配列して用いると、画像表示部位と記録用磁気ヘッドアレイを相互に移動することなく、アレイへの励磁電流を逐次スイッチングして画像を形成することができる。電磁誘導コイルの中心に高透磁率を有するコアを形成しても良い。コイルは必ずしも複数回の巻き数でなくても、図７、図８（ｃ）及び図９に示すような簡易コイルを用いることもできる。マイクロ磁気ヘッドアレイは、一斉に励磁しても良いし、１つづつ順番にスイッチによって通電・駆動しても良い。また、本発明に用いるマイクロ磁気ヘッドアレイでは、各ライン上の磁気ヘッドは、中心位置が直線上からずれていて、いわゆる千鳥状に２次元的に配設されてもよい。これはより高密度に磁気ヘッドを配列して、高解像度の画像を形成するためである。
【００３５】
電磁誘導コイルの高透磁率コア外径は、コイル上端面の上部ではコイル内部寸法より縮小して、磁束密度を高めることが好ましい。これは磁束を集中させることにより、出来る限り磁束の発散を抑えて、強い磁界強度を透明磁性層に印加したいためである。従って断面形状は角形、円柱など形状は問わない。
【００３６】
なおコイルに用いられる材料は、一般的な銅が電気抵抗値の点から好ましいが、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｎｉなどの金属や、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＺｎＯ２：Ｓｉ、ＺｎＯ２：Ａｌ、ＣｄＩｎＯ２、ＩｎＯ２、ＳｎＯ２などの透明導電性材料も用いられる。マイクロ磁気ヘッドアレイの製造方法は大別して、フォトリソグラフィー法、電気メッキ法、塗布法＋エッチングが用いられる。配線のパターン形成用マスクには、各種レーザー光や軟Ｘ線、紫外線などが用いられる。
【００３７】
配線の加工においては、導線の断面積（線幅、線高さ）がより大きいことが、電気抵抗を低下させる点から重要であるが、前述したように、解像度の点からコイル間ピッチには制限があるので、導線間の絶縁層体積がより少ない方法が選ばれる。コイル形成用導線の高さは１μｍ以上とすることにより、電気抵抗を下げて発熱や断線を防止することが望ましい。マイクロ磁気ヘッドアレイを大きい面積で作製することが許されない場合には、コイル幅を細く作製せねばならないが、これも作製技術的な理由と共に、低電気抵抗が必要な点から限界がある。この場合には、コイルを複数段階に積み重ねて、この課題を解決できる。コイルから発生する磁界強度は、［コイルの巻き数×電流値］の大きさに依存するので、コイルを複数層にして設けることで比較的低電流で、大きな磁界強度を得ることが可能となる。
【００３８】
高透磁率コアに用いる軟磁性材料としては、従来多用される、純鉄、珪素鋼、鉄やニッケル及びコバルトとの各種合金（Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系）などが用いられる。特に本発明の目的には、これら鉄とニッケルで構成されるパーマロイが好適に用いられる。透磁率は１０００以上もしくは１００００以上が良い。
【００３９】
ディスプレイ等として用いる場合には、画像を上記のようなマイクロ磁気ヘッドアレイを用いて上書きしても良いし、永久磁石を用いるか、交流磁界消去法を用いて広い範囲を一括して消去しても良い。マイクロ磁気ヘッドアレイの電気的な駆動法は、ＦＥＴなどを用いてスイッチングによって単独又は複数個の磁気ヘッドに励磁電流を順次供給してなされる方法が適宜用いられる。なお更に高速度に画像形成したい場合は、数個づつに同時に電流を流す方法も、電源が大きくなるが可能である。
【００４０】
本発明の光スイッチに用いられる支持体には、各種ガラス、セラミックス、金属などの他にＭＭＡ、ＰＭＭＡ、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ポリプロピレン、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、エポキシ樹脂、ポリ−４−メチルペンテン−１、フッ素化ポリイミド、フッ素樹脂、フェノキシ樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ナイロン樹脂などが用いられる。ポリイミドフィルムのように耐熱性が高いプラスチックフィルムも利用できる。厚みは１０〜１００μｍであると柔軟性があって取り扱い上好ましい。
【００４１】
上記のマイクロ磁気ヘッドを用いて記録する磁気光学効果を有する層は制限されないが、適しているのは磁気光学効果の特に大きな透明磁性体である。複数の誘電体膜と透明磁性体とで構成される、磁気光学効果の大きな透明磁性層や、またいわゆる一般的な透明磁気記録媒体を用いても良い。誘電体と磁性体の多層膜によって、ファラデー効果が従来より大幅に増大されることを利用した例を以下に２つ示す。
【００４２】
１つは、誘電体をＧ、磁性体をＭ、正の整数をｍまたはｎとすると、次のような層構成を有する磁気記録媒体である。
｛（ＧＭ）ｎ（ＭＧ）ｎ｝ｍ／支持体
誘電体Ｇと磁性体Ｍは、ＧＭの次はＭＧのように積層順が逆になる。すなわち磁性体Ｍに関して対称となることが必要である。例を図１０に示す。光学膜厚（ｎ‘ｄ）は１／４波長である。
【００４３】
もう１つは、上記Ｇの層を高屈折率層と低屈折率層の２層で構成する方法である。このような磁性体を誘電体で挟んで、多層膜として磁気光学効果を増大させる手段は、屈折率の異なる２種類の誘電体層が交互に繰り返して積層されてなる傘型積層周期構造の誘電体多層膜にも同じ原理で利用できる。このように本来磁気光学効果を有する層に追加して、偏光子層においても透明磁性体層を付加して用いれば、ファラデー効果が増大されるので、透過と遮断の光透過率差すなわちＳ／Ｎが大きくなるという効果がある。
【００４４】
一般的な透明磁性体としては、コバルトフェライト、Ｂａフェライトなどの酸化物、ＦｅＢＯ３、ＦｅＦ３、ＹＦｅＯ３、ＮｄＦｅＯ３などの複屈折が大きな材料、ＭｎＢｉ、ＭｎＣｕＢｉ、ＰｔＣｏなどがある。近年Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎなどの遷移金属を含有して且つ、強磁性を有する酸化亜鉛（例えばＦｅＸＺｎ１−ＸＯやＣｏＸＺｎ１−ＸＯ）が見出されており、これらも好ましく利用できる。ｎ型Ｚｎ１−ｘＶｘＯや、ＣｏをドープしたＴｉＯ２なども利用できる。出来る限り可視光全体にわたって均一な、かつ大きな性能指数を有する透明磁性層としては、下記一般式で表される希土類鉄ガーネットが好ましい。
Ｒ３−×Ａ×Ｆｅ５−ｙＢｙＯ１２
式中、０．２＜×＜３、０≦ｙ＜５、Ｒは希土類金属で、Ｙ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕのうちの少なくとも一種であり、ＡはＢｉ、Ｃｅ、Ｐｂ、Ｃａ、Ｐｔなどであり、ＢはＡｌ、Ｇａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｒ及びＴｉの少なくとも一種である。以上の透明磁性体は単結晶でも良いし、多結晶や非晶質でも良い。磁性材料の保磁力は５０〜５０００  Ｏｅが好ましい。厚みは５０ｎｍ〜１０ｍｍの範囲が好ましいがこれに限定されるものではない。
【００４５】
磁気光学効果は、光の進行方向とスピンの方向とが平行の場合に最も大きな効果が得られるので、これらの材料は膜面に垂直に磁気異方性を有する膜が好ましい。これらの無機透明磁性材料は一般的なスパッタ、真空蒸着、ＭＢＥなどのＰＶＤ法やＣＶＤ法、メッキ法塗布法などによって形成される。
【００４６】
さらに、透明磁性材料として好ましく利用できる材料として分子磁性体が有る。たとえばバナジウムクロムヘキサシアノ錯体  ＫＩ０．６３ＶＩＩ［ＣｒＩＩＩ（ＣＮ）６］０．８８  ７．５Ｈ２Ｏ  ０．４ＥｔＯＨ  や  ＫＩ［（ＶＩＩ０．６ＶＩＩＩ０．４）ｘＣｒＩＩ１−ｘ］［（ＣｒＩＩＩ（ＣＮ）６）］などがある。後者は金属イオンの組成比  Ｘ＝ＶＩＩ／ＩＩＩＣｒＩＩにより、青色（Ｘ＝１）、水色（Ｘ＝０．３）、緑（Ｘ＝０．２２）、無色透明（Ｘ＝０）と変化する。膜作製は電気化学的な合成方法を用いる。磁性材料の保磁力は１００〜２０００  Ｏｅが好ましい。厚みは５０ｎｍ〜１ｍｍの範囲が好ましいがこれに限定されるものではない。
【００４７】
多層膜用誘電体に用いられる材料は、透明でかつ熱的に安定な物質が適し、例えば金属や半金属の酸化物、窒化物、カルコゲン化物、フッ化物、炭化物、及びこれらの混合物であり、具体的にはＳｉＯ２、ＳｉＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＴｅＯ２、ＴｉＯ２、ＭｏＯ３、ＷＯ３、ＺｒＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、ＺｎＳ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＡｇＦ、ＰｂＦ２、ＭｎＦ２、ＮｉＦ２、ＳｉＣなどの単体あるいはこれらの混合物である。これらの材料の中から透明磁性体と屈折率を異にする種類を選択すればよい。各膜厚は５〜２００ｎｍ好ましくは、５〜３０ｎｍの範囲にするのがよい。誘電体膜は複数の層構成としても良い。膜は各種のＰＶＤ、ＣＶＤ法を用いて作製される。
【００４８】
上記のような多層膜構造とすることによって、強磁性体特有の波長依存性に応じた最大のファラデー効果を有する波長（ピークを与える波長）で、直線偏光の偏光面回転角が増大するように設計できる。
【００４９】
反射層としては、ＰＶＤ法で設けられたＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｅＣ、ＳｅＡｓ、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＣｒＮなどの薄膜が用いられる。また誘電体多層膜を用いた反射膜なども利用することが出来る。厚みは０．１〜１μｍの範囲で選択される。
【００５０】
偏光子層としては、各種の市販の偏光フィルムなどが用いることが出来る。偏光フィルムには大別して多ハロゲン偏光フィルム、染料偏光フィルム、金属偏光フィルムなどがある。
【００５１】
また、次のような偏光子も利用できるが、これらに制限されるものではない。（１）特開平０１−９３７０２号公報に記載の偏光板（トヨタ自動車社）
強磁性体微粒子からなる多数の棒状素子を含む偏光層基板表面に、一定方向に配列して固着形成することにより、製造が容易でかつ光学的特性の優れた偏光板。
【００５２】
（２）ワイヤグリッド偏光子
東京農工大学  佐藤勝昭著「現代人の物理−光と磁気」（朝倉書店）１９８８年出版、１０３ページに記載。
透明基板に微小な間隔で金やアルミニウムの線を引くもの。この場合、線の間隔ｄ、波長をλとすると、λ≫ｄの波長の光に対して、透過光は線に垂直な振動面を持つほぼ完全な直線偏光になることを利用している。偏光度は９７％程度と言われている。
【００５３】
（３）ポーラコア（コーニング社）
長く延伸させた金属銀をガラス自身の中に一方向に配列させることにより、偏光特性を持たせたガラスで、従来の有機物偏光素子と異なり耐熱性、耐湿性、耐化学薬品性、レーザーに対する耐性に非常に優れている。赤外線用が主であるが、特殊仕様として可視光用がある。
【００５４】
（４）積層型偏光子
東北大学電気通信研究所の川上彰二郎教授が１９９１年頃に発表したもので、可視光用にはＲＦスパッタリング法で、６〜８ｎｍの厚みのＧｅ（ゲルマニウム）と、１μｍ厚みのＳｉＯ２を交互に６０μｍ厚みになるまで積層して作製している。０．６μｍの波長で測定した性能指数αＴＥ／αＴＭ（ＴＥ波とＴＭ波に対する消衰定数の比）は４００近く、０．８μｍの波長で測定した消光比は３５ｄＢ、挿入損失は０．１８ｄＢであり、可視光に対して十分なものである。
【００５５】
（５）反射型偏光子（住友３Ｍ社）
屈折率の異なる薄膜を、何百層も重ねて積層し、層間で反射・透過を繰り返し、偏光を取り出す。ＳとＰ偏光の内一方を反射して、一方を通過させるために、反射型という。全厚みは１００μｍ程度である。吸収タイプに比較して、反射するので画像が明るく感じられる。また米国Ｍｏｘｔｅｋ社のアルミニウム細線を周期的に並べた、ワイヤグリッドタイプの反射型偏光子もある。
【００５６】
（６）偏光ビームスプリッター
光束を２本以上のビームに分割または合成する光学素子をビームスプリッターという。その中でも分岐された２光波の偏光方向が異なるように分割するものを偏光ビームスプリッターという。２個の直角プリズムを接着した面に誘電体多層膜コートしたものが一般的であり、Ｐ偏光成分は透過し、Ｓ偏光成分は９０度反射するようになっている。透過率、反射率ともに９８％以上のものが得られる。他には特殊なグレーティングを用いたようなものもある。
【００５７】
（７）偏光プリズム
１軸性結晶は、光学軸方向に垂直に振動する常光線と光学軸を含む主断面内に振動方向をもつ異常光線では異なった屈折率をもつので、１軸性結晶から切り出した２つのプリズムを組み合わせると、振動面の異なる光を分離する偏光子を作ることが出きる。ニコルプリズム、グラントムソンプリズム、グランフーコープリズム、グランテーラープリズム、ロションプリズム、ウォーラストンプリズムなどがある。
【００５８】
（８）回折格子
回折格子はピッチを小さくしていけば、ＴＥ波とＴＭ波の透過率が異なり、偏光子として機能する。偏光子とは呼ばないが機能は偏光子機能を有するので、本発明に偏光子として用いることが可能である。薄膜を何層も重ねて作製した反射タイプ（ＳとＰ偏光の内一方を反射して、一方を通過させる、住友３Ｍ社）の偏光子も用いることが出来る。
【００５９】
他には、入射光を収束させるマイクロレンズアレイと、構造的に複屈折性を付与された高複屈折膜と、波長板が１つおきになど間隔に配列している偏光変換機能層とからなる高透過率偏光変換偏光子がある。これは本発明者が既に提案している（特開平１０−３４８０２７号公報など）。複屈折膜の屈折率Δｎは０．２以上で、薄膜で作製されＳ波とＰ波に分離する。このうちのどちらかの偏波を１／２波長板で偏光変換するものである。マイクロレンズアレイにはプラスチック製とガラス製などがあるが、変形が容易なプラスチック製が選ばれる。薄い構造で、上記の偏光子などよりも吸収や反射が少ない為に、透過率が高く、本発明には好適である。
本発明に用いられる「屈折率の異なる２種類の誘電体を交互に積層してなる」傘状偏光子の作製には、バイアススパッタリングという方法を用いるのが好ましい。バイアススパッタリングというのは、製膜とエツチングを同時に行う方法であり、ターゲットのみならず基板側にも電力を供給し、プラズマ空間に対して負の電位にバイアスさせることで、製膜と同時にプラズマからの積極的なイオン照射を行う方法であり、各種の半導体デバイス作製に用いられる。
いずれの偏光子を用いた場合でも、厚みは２〜１５０μｍの中で選択される。
【００６０】
【実施例】
以下に実施例によって詳しく説明する。
［実施例１］
はじめにマイクロ磁気ヘッドアレイを作製した。５０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍの外形を有する石英支持体上に銅膜を１μｍの厚みで形成した。形状はエッチングにより図８に示すようにした。図８の（ａ）は全体図、（ｂ）は配線の断面形状を示す図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は部分拡大図を夫々示す。線幅は１０μｍとし、高さを１μｍとした。１個のピクセルの外径は１００μｍとした。１００個が直線上に並ぶようにして、コイルを並べた。コア中の磁界強度は、４００ｍＡの通電時で約１１０ガウスであった。各コイルへの導線端はＩＮとＯＵＴに分離して集中させ、ＦＥＴを用いたスイッチを設けて、マイクロ磁気ヘッドアレイとした。
【００６１】
ついでスパッタ法を用いて、上記で作製したマイクロ磁気ヘッドアレイの上にＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜を作製した。基板温度は６５０℃、投入電力２００Ｗ、ガス圧力は７．０Ｐａ（Ａｒ：Ｏ２＝９：１）であった。Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜はＸ線回折法を用いて結晶化していることを確認した。膜の組成は  Ｂｉ２．４Ｙ０．６Ｆｅ３．８Ｇａ１．２Ｏ１２であった。磁気光学効果測定装置（日本分光株製Ｋ２５０、ビーム径２ｍｍ角）で測定したピークのファラデー回転角は６．３度であった。ＶＳＭで磁界を膜面に垂直に印加して測定した保磁力は６０  Ｏｅであった。
【００６２】
Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜の片側表面にＣｒマスクを製膜した後、Ａｒガスを用いてエッチングを行い周期が４００ｎｍ、磁性体幅６０ｎｍ（磁性体／非磁性体＝０．１７６＜１／５）、磁性体高さ１００ｎｍの周期構造を形成した。磁性体幅はこれ以外に、５０ｎｍ、７０ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの５種類を作製した。
【００６３】
ついで該透明磁性膜上および石英支持体上に、市販の多ハロゲン偏光子をそれぞ各１枚設け、偏光子層／磁気光学効果を有する層／磁気ヘッド層／石英支持体／偏光子層という構成の光スイッチを作製した。偏光子は電流をプラス方向に流した場合に、透過光が偏光子を通過して明るく見え、マイナス方向に逆向きに流した場合に、偏光子を通過できずに黒く見えるように偏光軸を回転させて固定した。磁気ヘッド１個づつにプラスおよびマイナス方向に電流を流して、磁気光学効果を有する層を磁化して、光遮断した。電流をプラス方向に流した場合には、光を透過させることが出来て、光スイッチとしての機能を確認できた。
磁性体幅を変化させて作製した各光スイッチの透過光／遮断光のコントラスト比率は以下の通りで、磁性体／非磁性体の比が１／５以下で好ましい結果が得られることがわかった。
×は１０以下、△は１０〜２０、○は２０以上である。
【００６４】
【表１】
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【００６５】
［実施例２］
実施例１と同様にしてマイクロ磁気ヘッドアレイおよび磁気光学効果を有する層への周期構造を設けた。
作製した周期構造の上に、バイアススパッタリング法によりＳｉＯ２（低屈折率層、ｎ＝１．４７）とＴｉ２Ｏ５（高屈折率層、ｎ＝２．１５）の積層膜を合計で３．３μｍとなるように形成して傘型積層周期構造を有する偏光子層を設けた。ＳｉＯ２の製膜条件は、基板温度３２０℃、酸素ガス圧力は１０×１０−４Ｔｏｒｒであった。またＴｉ２Ｏ５の製膜条件は、基板温度３００℃、酸素ガス圧力は１１×１０−４Ｔｏｒｒであった。製膜速度はＳｉＯ２の場合は２ｎｍ／秒、Ｔｉ２Ｏ５の場合には０．５ｎｍ／秒であった。積層数は各々１０層づつ行った。
次いで、石英支持体側に市販の多ハロゲン偏光子を、電流をプラス方向に流した場合に、透過光が偏光子を通過して明るく見え、マイナス方向に逆向きに流した場合に、偏光子を通過できずに黒く見えるように偏光軸を回転させて固定した。
上記のようにして、偏光子層／磁気光学効果を有する層／磁気ヘッド層／石英支持体／偏光子層という構成の光スイッチを作製した。磁気ヘッド１個づつにマイナス方向に電流を流して、磁気光学効果を有する層を磁化して、光遮断した。電流をプラス方向に流した場合には、光を透過させることが出来て、光スイッチとしての機能を確認できた。
【００６６】
［実施例３］
石英支持体の表面にエッチングにより周期構造を形成し、この周期構造を有する表面とは反対側に実施例２と同様にしてマイクロ磁気ヘッドアレイおよび磁気光学効果を有する層への周期構造を設けた。この場合、上下の周期構造の周期方向もまったく同様として平行になるように形成した。
ついで実施例２と同様にして、両周期構造上に傘型積層周期構造を有する偏光子層を設けた。
【００６７】
上記のようにして、偏光子層／磁気光学効果を有する層／磁気ヘッド層／石英支持体／偏光子層という構成の光スイッチを作製した。
磁気ヘッド１個づつにマイナス方向に電流を流して、磁気光学効果を有する層を磁化して、光遮断した。電流をプラス方向に流した場合には、光を透過させることが出来て、光スイッチとしての機能を確認できた。
【００６８】
［実施例４］
市販の常磁性ガラスを購入して用いた。ガラス厚みは研磨により５ｍｍとし、上下の表面に実施例１で石英支持体上に作製したと同様の方法で周期構造を形成した。次いで、一方の表面に実施例２と同様にして傘型積層周期構造を有する偏光子層を設けた。この傘型積層周期構造の反対側表面には、周期構造上に絶縁膜（ＳｉＯ２膜）を設けた後、平滑になるように研磨した。
この絶縁膜の上に図６のような巻き線型磁気ヘッド（銅線幅２０μｍ、高さ４μｍ、パーマロイのコアなし）を形成した。ついで実施例１と同様にして偏光子層を設けて光スイッチを作製した。
磁気ヘッドに電流をプラスに流した場合には透過光が偏光子を通して明るく見え、マイナス方向に電流を流した場合には、光が遮断されて光スイッチとしての機能を確認できた。
【００６９】
［実施例５］
実施例２と同様にして磁気ヘッド層／石英支持体を作製した。ついでスパッタ法を用いて、上記で作製したマイクロ磁気ヘッドアレイの上に、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜（ｎ＝２．０５）を厚み９００ｎｍ、基板温度は３５０℃、投入電力２００Ｗ、ガス圧力は７．０Ｐａ（Ａｒ：Ｏ２＝９：１）で製膜した。Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜はＸ線回折法を用いて調べるとアモルファスであった。レーザー（波長８００ｎｍ、１ｋＨｚ、５０ｆｓ、１ｍＪ／パルス）を約６０ｎｍの幅となるように集光して、空気中で加熱してＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜を結晶化した。膜の組成はＢｉ２．２Ｙ０．８Ｆｅ３．８Ａｌ１．２Ｏ１２であった。磁気光学効果測定装置（日本分光株製Ｋ２５０、ビーム径２ｍｍ角）で測定したファラデー回転角の波長依存性から、ピークのファラデー回転角は６．２度であった。ＶＳＭで磁界を膜面に垂直に印加して測定した保磁力は６０  Ｏｅであった。
ついで該透明磁性膜上および石英支持体上に、市販の多ハロゲン偏光子をそれぞれ各１枚設け、偏光子層／磁気光学効果を有する層／磁気ヘッド層／石英支持体／偏光子という構成の光スイッチを作製した。
磁気光学効果（ファラデー回転角）は増大され、従って大きなコントラストを有する光スイッチを得ることが出来た。
【００７０】
［実施例６］
実施例１と同様にして、偏光子層／磁気光学効果を有する層／磁気ヘッド層／石英支持体／偏光子という構成の光スイッチを作製した。
石英支持体の表面には１００ｎｍ厚みの銀を製膜して反射膜とした。磁気ヘッド層に電流を正方向に流した場合には、偏光子層で直線偏光となった光が磁気光学効果を有する層で偏光面が回転して、反射光は再度同じ角度の同方向の回転をして、偏光子層を通過できなくなり、十分な大きさのコントラストが生じた。
【００７１】
【発明の効果】
本発明（１）の効果
磁気ヘッド層と、磁気光学効果を有する層と偏光子層とから構成される光スイッチにおいて磁気光学効果を有する層は、磁性体の表面のみが磁性体部分と非磁性体部分との周期構造で構成され、磁性体幅／非磁性体幅の比を１／５以下としたので、磁気光学効果を有する層の固有の値よりも大幅に増大された磁気光学効果を有するようになり、透過光／遮断光のコントラスト比率が大幅に向上する。また支持体が不要になり、光スイッチとして薄くすることが出来て、取り扱いやすくなる。また作製工数が低減するので、製作コストが低減される。
【００７２】
本発明（２）の効果
非磁性層としては空気層を選択して用いるので、磁性体／非磁性体の屈折率差が大きくなり、より効果的に磁気光学効果が増大する。
【００７３】
本発明（３）の効果
磁性体表面の周期構造直上に、偏光子層として屈折率の異なる２種類の誘電体からなる積層周期構造を設けたので、偏光子層と磁気光学効果を有する層の各周期構造の方位合わせが不要となり、製作が簡便となるだけでなく、スイッチ全体の厚みを従来の１／１０程度に薄くすることが可能になる。
【００７４】
本発明（４）の効果
本発明３の磁気ヘッド層の、偏光子層とは反対側に更に偏光子層として屈折率の異なる２種類の誘電体からなる積層周期構造を設けたので、本発明（３）と異なりいずれの方向からも光を透過させてスイッチングすることができるようになる。
【００７５】
本発明（５）の効果
固体常磁性体の表面に周期構造を形成して、磁気光学効果を増大させて実用的なコントラストを得るようにしたので、常磁性体含有ガラスをそのまま基板として、用いることが出来て作製が容易になる。
【００７６】
本発明（６）の効果
磁気光学効果を有する層における周期構造が連続膜の結晶部／非晶部から構成されるようにしたので、エッチング工程が不要となりより簡便に作製することが可能となる。
【００７７】
本発明（７）の効果
光スイッチにおける磁気ヘッドのいずれかの側面に非磁性の光反射層を設けたので、簡便に反射型光スイッチを作製することが可能となる。
【００７８】
本発明（８）の効果
屈折率の異なる２種類の誘電体からなる周期積層構造を用いた偏光子に対しても、誘電体多層膜間に透明磁性体を挟んで用いたので、よりファラデー効果が増大して、高いＳ／Ｎを得ることが容易となる。
【００７９】
本発明（９）の効果
磁気光学効果を有する層は透過する光の波長よりも小さい、磁性体／非磁性体の周期構造としたので、透過光は回折することなく且つ磁気光学効果が大幅に増大され、大きな透過光／遮断光のコントラスト比を得ることができる。
【００８０】
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光スイッチの磁性体の周期構造断面を表す模式図である。
【図２】本発明の光スイッチに用いる磁性体の断面を表す模式図である。
【図３】従来技術の光アイソレータを示す図である。
【図４】本発明の光スイッチの層構成例を模式的に表す図である。
【図５】屈折率の異なる２種類の誘電体を交互に繰り返して積層してなる積層周期構造の偏光子層を設けた本発明の光スイッチの断面を表す模式図である。
【図６】本発明に用いるマイクロ磁気ヘッドのコイル平面及び断面を表す図である。
【図７】マイクロ磁気ヘッドアレイの概略図である。
【図８】（ａ）マイクロ磁気ヘッドアレイの全体図である。
（ｂ）マイクロ磁気ヘッドアレイの配線の断面形状を示す図である。
（ｃ）マイクロ磁気ヘッドアレイの配線の正面図である。
（ｄ）マイクロ磁気ヘッドアレイの配線部の部分拡大図である。
【図９】マイクロ磁気ヘッドアレイの概略図である。
【図１０】磁気光学効果を増大させるための層構成例を模式的に表す断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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