(57)【要約】【課題】本発明は、ＬＰＥ法により育成した磁性ガーネット単結晶及びそれを用いた光学素子に関し、光部品に使用される光学素子の消光比特性を向上できる磁性ガーネット単結晶及びそれを用いた光学素子を提供することを目的とする。【解決手段】ＬＰＥ法により育成され、一般式  Ｂｉ3-x-yＭ１xＰｂyＦｅ5-z-wＭ２zＭ３wＯ12（式中のＭ１は、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕから選択される少なくとも１種類の元素、Ｍ２は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎから選択される少なくとも１種類の元素、Ｍ３は、Ｐｔ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉから選択される少なくとも１種類以上の元素であり、１．５＜ｘ＜３．０、０＜ｙ＜０．０２、０≦ｚ＋ｗ＜１．５）で示される磁性ガーネット単結晶を用いる。【選択図】図１
2005247589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液相エピタキシャル成長法により育成され、
一般式  Ｂｉ3-x-yＭ１xＰｂyＦｅ5-z-wＭ２zＭ３wＯ12
（式中のＭ１は、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕから選択される少なくとも１種類の元素、Ｍ２は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎから選択される少なくとも１種類の元素、Ｍ３は、Ｐｔ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉから選択される少なくとも１種類以上の元素であり、１．５＜ｘ＜３．０、０＜ｙ＜０．０２、０≦ｚ＋ｗ＜１．５）
で示されること
を特徴とする磁性ガーネット単結晶。
【請求項２】
請求項１記載の磁性ガーネット単結晶であって、
０≦ｗ＜０．０２
であること
を特徴とする磁性ガーネット単結晶。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の磁性ガーネット単結晶であって、
０．０１＜ｙ＜０．０２
であること
を特徴とする磁性ガーネット単結晶。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁性ガーネット単結晶で形成されることを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液相エピタキシャル（ＬＰＥ）法により育成した磁性ガーネット単結晶及びそれを用いた光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液相エピタキシャル法により育成された磁性ガーネット単結晶で作製される光学素子の一つであるファラデー回転子は、近年の光通信技術の飛躍的進歩に伴い、通信用光アイソレータだけでなく、光アッテネータ、偏波コントローラ、光スイッチなど多様な光部品に応用されてきている。
【０００３】
光アッテネータや偏波コントローラ等の光部品では、例えば１００ｄｅｇ．（度）以上の大きなファラデー回転角を有するファラデー回転子が用いられる。ところが、ファラデー回転角を大きくするとファラデー回転子の消光比が低くなってしまうため、このようなファラデー回転子を用いた光部品の消光比も低下してしまうという問題が生じている。
【０００４】
また、ファラデー回転子の生産性を向上させるため、磁性ガーネット単結晶膜の育成に使用する単結晶基板のサイズを大きくすることが行われている。現在では、従来の２インチ基板に代えて３インチ基板や４インチ基板が用いられつつある。基板サイズが大きくなると、基板の結晶品質のばらつきが増加してしまうだけでなく、磁性ガーネット単結晶膜を育成中の単結晶ウェハ（基板及び基板上の単結晶膜）の反りが大きくなることが原因で単結晶中に応力が残留してしまう。残留応力の生じている磁性ガーネット単結晶でファラデー回転子を作製すると、当該ファラデー回転子の消光比が低下してしまうという問題が生じる。そこで、ファラデー回転子に要求される消光比の特性を満足させるため、高い消光比を有する磁性ガーネット単結晶を育成する必要が生じている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−０４４０２６号公報
【特許文献２】特開２００１−０４４０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、光部品に使用される光学素子の消光比特性を向上できる磁性ガーネット単結晶及びそれを用いた光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、液相エピタキシャル成長法により育成され、一般式  Ｂｉ3-x-yＭ１xＰｂyＦｅ5-z-wＭ２zＭ３wＯ12（式中のＭ１は、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕから選択される少なくとも１種類の元素、Ｍ２は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎから選択される少なくとも１種類の元素、Ｍ３は、Ｐｔ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉから選択される少なくとも１種類以上の元素であり、１．５＜ｘ＜３．０、０＜ｙ＜０．０２、０≦ｚ＋ｗ＜１．５）で示されることを特徴とする磁性ガーネット単結晶によって達成される。
【０００８】
上記本発明の磁性ガーネット単結晶であって、０≦ｗ＜０．０２であることを特徴とする。
【０００９】
上記本発明の磁性ガーネット単結晶であって、０．０１＜ｙ＜０．０２であることを特徴とする。
【００１０】
上記目的は、上記本発明の磁性ガーネット単結晶で形成されることを特徴とする光学素子によって達成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、磁性ガーネット単結晶に含まれるＰｂ量を削減することにより、当該磁性ガーネット単結晶を用いた光学素子の消光比を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の一実施の形態による磁性ガーネット単結晶及びそれを用いた光学素子について説明する。ファラデー回転子の消光比の特性は構成材料である磁性ガーネット単結晶の消光比により決まる。磁性ガーネット単結晶の結晶品質が優れていると消光比は高くなる。結晶品質とは結晶格子の歪みの程度で決まる。ガーネット型の結晶は立方晶の構造で基本的には複屈折を示さない材料であるが、結晶に歪みが内在していると結晶の格子が変形して複屈折が生じる。複屈折があると直線偏波の光がガーネット単結晶を透過する際に透過光の偏光面が崩れる。これがガーネット単結晶の消光比が低くなる原因である。
【００１３】
磁性ガーネット単結晶を構成する各元素が消光比に与える影響について調べたところ、磁性ガーネット単結晶にわずかに含まれるＰｂの量を削減することで消光比を向上できることが分かった。ＰｂＯは、磁性ガーネット単結晶を液相エピタキシャル法で育成するための溶媒の主材料として用いられている。Ｐｂは、磁性ガーネット単結晶内に希土類元素と置換して混入しているがイオン半径が大き過ぎるため、本来は希土類鉄ガーネットに安定には入らない元素である。しかし、液相エピタキシャル成長に用いる溶液中には多量のＰｂがあるため少量が磁性ガーネット単結晶膜に混入する。イオン半径が大きすぎるＰｂが磁性ガーネット単結晶に混入することにより結晶格子に歪みが生じ、これにより磁性ガーネット単結晶の消光比が低下すると考えられる。従来、Ｐｂの混入量は、化学式Ｂｉ3-x-yＭ１xＰｂyＦｅ5-z-wＭ２zＭ３wＯ12に示す量ｙの値で０．０２〜０．０４程度である。Ｐｂの量ｙと磁性ガーネット単結晶の消光比の関係を調べたところ、Ｐｂの量ｙを０．０２より少なくすると磁性ガーネット単結晶の消光比は高くなり、Ｐｂの量ｙが０に近づくと消光比の特性は最も改善される。溶媒の主な材料にＰｂＯを用いるため磁性ガーネット単結晶に混入するＰｂを完全に除くことはできないが、Ｐｂ量を削減するほど消光比が向上することが分かった。
【００１４】
従来、磁性ガーネット単結晶に混入するＰｂ量は、溶媒中のＰｂＯの割合やエピタキシャル成長時の雰囲気を変えることにより少しは変動するものの、大きく削減することは困難であった。ところが、磁性ガーネット単結晶に含まれる４価が安定な電荷となるカチオン（陽イオン）の量を変えることにより、Ｐｂ量が削減できることが明らかとなった。
【００１５】
ＰｂＯを原料とするため、Ｐｂは、２価の電荷を持つカチオンの状態で育成中の磁性ガーネット単結晶膜に入る。磁性ガーネットを構成するカチオンの電荷は基本的に３価であるため、２価の電荷を持つＰｂのカチオンがガーネット中に入ると、電荷のバランスが崩れることになる。ガーネットに入り得る４価の電荷を持つカチオンが融液中に存在すると、そのカチオンはＰｂカチオンの２価の電荷を補償するようにガーネット単結晶に取り込まれていく。２価の電荷を持つＰｂカチオンと４価の電荷を持つカチオンが同時に単結晶内に入ることで磁性ガーネット単結晶の電荷のバランスは取れる。仮に４価のカチオンが存在しなければ、ガーネット単結晶の電荷のバランスを保つため、Ｐｂの混入量は抑制されることになる。
【００１６】
ガーネットの結晶構造では、Ｐｂカチオンの周辺は酸素を介してＦｅカチオン及びＦｅと置換したカチオンで占められている。そのため４価で安定な電荷となるカチオンがＦｅカチオンと置換すると、局所的な電荷のバランスを取るため、その４価のカチオンの隣に２価のＰｂカチオンが入り易くなる。
【００１７】
Ｆｅと置換してガーネット単結晶に入ることができ、４価で安定な電荷となるカチオンとして代表的なものにＰｔカチオンが挙げられる。一般に液相エピタキシャル成長で磁性ガーネット単結晶膜を育成する場合、Ｐｔはルツボの材質として使われており、育成中に少量のＰｔが融液に溶解する。ＰｔカチオンはＦｅカチオンに大きさが近く４価で安定な電荷を取るカチオンであるため、Ｐｂカチオンの２価の電荷を補償する形でＦｅカチオンを置換してガーネット単結晶内に入る。電荷がＰｔで補償されることによりＰｂはガーネット単結晶への混入量が増加する。すなわち、Ｐｔには、Ｐｂの混入量を増大させる効果がある。従って、Ｆｅカチオンと置換が可能で、４価の電荷で安定となるカチオンなら、Ｐｔと同じくＰｂ量を増加させる効果を生じ得る。Ｐｂ量を増加させる効果を持つ元素としては、Ｐｔ以外にＳｉ、Ｇｅ、Ｔｉ等が挙げられる。従って、Ｆｅと置換してガーネット単結晶に入ることが可能で、４価の電荷で安定となる元素のガーネット単結晶に含まれる量を抑制すると、磁性ガーネット単結晶に含まれるＰｂ量を削減させることができる。４価の電荷で安定となる元素のガーネット単結晶に含まれる量は、化学式Ｂｉ3-x-yＭ１xＰｂyＦｅ5-z-wＭ２zＭ３wＯ12の元素Ｍ３の量ｗの値を０．０２未満とすることがＰｂ量削減に有効である。さらに４価の電荷で安定となる元素Ｍ３のガーネット単結晶に含まれる量ｗを０とした場合は、ガーネット単結晶に含まれるＰｂの量ｙも非常に少なくすることが可能となる。
【００１８】
しかし、Ｐｔ等の４価の電荷で安定となるカチオンの量ｗが０となり、Ｐｂのみがガーネット単結晶中に残った場合、電荷のバランスを保つことができなくなるため磁性ガーネット単結晶に光吸収が発生する。従って、Ｐｂ量ｙには望ましい下限があり、０．０１以下になるとファラデー回転子の光挿入損失が増大する原因となる。従って、Ｐｂ量のｙは０．０１より大きく、０．０２より小さい値がさらに望ましい。
【００１９】
磁性ガーネット単結晶では飽和磁界を調整するため、Ｆｅを３価の電荷が安定なカチオンであるＧａ、ＡｌやＩｎで置換することがある。このようなガーネット単結晶でも、Ｐｂ量の含有量を削減することで消光比の特性を改善し、さらに４価の電荷が安定なカチオンの含有量を抑制することでＰｂ含有量を削減することができる。上記化学式においてＦｅと置換する非磁性元素（Ｍ２＋Ｍ３）の量（ｚ＋ｗ）は、キュリー温度を室温以上にするため（ｚ＋ｗ）＜１．５とする必要がある。
【００２０】
以下、本実施の形態による磁性ガーネット単結晶及びそれを用いた光学素子について、図１と実施例１乃至５及び比較例を用いて具体的に説明する。図１は、磁性ガーネット単結晶のＰｂ含有量と消光比との関係を示している。横軸は磁性ガーネット単結晶のＰｂの含有量ｙを表し、縦軸はファラデー回転子の消光比（ｄＢ）を表している。図１に示すように、磁性ガーネット単結晶に含まれるＰｂ量を削減することにより、当該磁性ガーネット単結晶を用いたファラデー回転子の消光比を高くすることができる。用いたファラデー回転子は、育成した磁性ガーネット単結晶膜を研磨して波長１．５５μｍの光に対してファラデー回転角が４５ｄｅｇとなるように膜厚を調整し、表面に無反射コートを成膜した後２ｍｍ角に切断して、ファラデー回転角が１３５ｄｅｇ．にするためにそれらを３枚重ね合わせた構成を有している。
【００２１】
（実施例１）
金と白金の合金製のルツボにＧｄ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、ＰｂＯを充填して、電気炉に配置した。９５０℃まで炉温を上げてルツボ内の材料を溶解し、金製の攪拌用冶具を使用して融液を攪拌した。
【００２２】
磁性ガーネット単結晶膜を育成するための単結晶基板には、引き上げ法により育成したガーネット単結晶のインゴットから作製された単結晶ウェハを用いる。本実施例では、単結晶育成用基板としてＣａＭｇＺｒ置換ＧＧＧ（ガドリニウム・ガリウム・ガーネット）単結晶基板（（ＧｄＣａ）3（ＧａＭｇＺｒ）5Ｏ12）を用いている。
【００２３】
ＣａＭｇＺｒ置換ＧＧＧ基板を金製の固定冶具に取り付けて炉内に投入し、８５０℃まで炉温を下げてから基板の片面を融液に接触させてエピタキシャル成長を４０時間行った。膜厚５００μｍのＢｉ置換希土類鉄ガーネット単結晶（磁性ガーネット単結晶）膜が得られた。育成した単結晶を蛍光Ｘ線分析法により組成分析したところ、組成はＢｉ1.19Ｇｄ1.20Ｙｂ0.60Ｐｂ0.01Ｆｅ4.99Ｐｔ0.01Ｏ12であった。次にＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ；高周波誘導結合プラズマ）分析法で詳しく組成を評価して、ＰｔとＰｂの含有量を確定させた。その結果、磁性ガーネット単結晶の化学式は（ＢｉＧｄＹｂ）2.985Ｐｂ0.015Ｆｅ4.985Ｐｔ0.015Ｏ12であることが分かった。Ｐｂの含有量が非常に小さくなっていることが確認された。育成した単結晶膜を加工して、波長１．５５μｍの光に対してファラデー回転角４５ｄｅｇとなる単結晶板を作製した。その単結晶板の研磨面に無反射コートを成膜した後、切断して２ｍｍ角のファラデー回転子とした。それらのファラデー回転子を３枚重ねてファラデー回転角を１３５ｄｅｇ．として、波長１．５５μｍの光で消光比を測定した。１枚の磁性ガーネット単結晶から得られた全てのファラデー回転子で消光比を測定したところ、平均値は４０．７ｄＢであった（図１参照）。また、挿入損失は０．０５ｄＢであり、ファラデー回転子として優れた特性であった。
【００２４】
（実施例２）
金と白金の合金製のルツボにＧｄ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、ＰｂＯを充填して、電気炉に配置した。９５０℃まで炉温を上げてルツボ内の材料を溶解し、金製の攪拌用冶具を使用して融液を攪拌した。ＣａＭｇＺｒ置換ＧＧＧ基板を金製の固定冶具に取り付けて炉内に投入し、８５０℃まで炉温を下げてから基板の片面を融液に接触させてエピタキシャル成長を４０時間行った。膜厚５００μｍの磁性ガーネット単結晶膜が得られた。育成した単結晶を蛍光Ｘ線分析法により組成分析したところ、組成はＢｉ1.19Ｇｄ1.20Ｙｂ0.60Ｐｂ0.01Ｆｅ4.99Ｐｔ0.01Ｏ12であった。次にＩＣＰ分析法で詳しく組成を評価して、ＰｔとＰｂの含有量を確定させた。その結果、磁性ガーネット単結晶の化学式は（ＢｉＧｄＹｂ）2.989Ｐｂ0.011Ｆｅ4.989Ｐｔ0.011Ｏ12であることが分かった。Ｐｂの含有量が非常に小さくなっていることが確認された。育成した単結晶膜を加工して、波長１．５５μｍの光に対してファラデー回転角４５ｄｅｇとなる単結晶板を作製した。その単結晶板の研磨面に無反射コートを成膜した後、切断して２ｍｍ角のファラデー回転子とした。それらのファラデー回転子を３枚重ねてファラデー回転角を１３５ｄｅｇ．として、波長１．５５μｍの光で消光比を測定した。１枚の磁性ガーネット単結晶から得られた全てのファラデー回転子で消光比を測定したところ、平均値は４１．８ｄＢであった（図１参照）。また、挿入損失は０．０７ｄＢであり、ファラデー回転子として優れた特性であった。
【００２５】
（実施例３）
金と白金の合金製のルツボにＧｄ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、ＰｂＯを充填して、電気炉に配置した。９５０℃まで炉温を上げてルツボ内の材料を溶解し、白金製の攪拌用冶具を使用して融液を攪拌した。ＣａＭｇＺｒ置換ＧＧＧ基板を白金製の固定冶具に取り付けて炉内に投入し、８５０℃まで炉温を下げてから基板の片面を融液に接触させてエピタキシャル成長を４０時間行った。膜厚５００μｍの磁性ガーネット単結晶膜が得られた。育成した単結晶を蛍光Ｘ線分析法により組成分析したところ、組成はＢｉ1.20Ｇｄ1.20Ｙｂ0.60Ｆｅ5.00Ｏ12であり、ＰｂとＰｔは検出されたが組成を確定させることはできなかった。次にＩＣＰ分析法で詳しく組成を評価して、ＰｔとＰｂの含有量を確定させた。その結果、磁性ガーネット単結晶の化学式は（ＢｉＧｄＹｂ）2.982Ｐｂ0.018Ｆｅ4.982Ｐｔ0.018Ｏ12であることが分かった。Ｐｂの含有量が非常に小さくなっていることが確認された。育成した単結晶膜を加工して、波長１．５５μｍの光に対してファラデー回転角４５ｄｅｇとなる単結晶板を作製した。その単結晶板の研磨面に無反射コートを成膜した後、切断して２ｍｍ角のファラデー回転子とした。それらのファラデー回転子を３枚重ねてファラデー回転角を１３５ｄｅｇ．として、波長１．５５μｍの光で消光比を測定した。１枚の磁性ガーネット単結晶から得られた全てのファラデー回転子で消光比を測定したところ、平均値は４０．１ｄＢであった（図１参照）。また、挿入損失は０．０６ｄＢであり、ファラデー回転子として優れた特性であった。
【００２６】
（実施例４）
金製のルツボにＧｄ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、ＰｂＯを充填して、電気炉に配置した。９５０℃まで炉温を上げてルツボ内の材料を溶解し、金製の攪拌用冶具を使用して融液を攪拌した。ＣａＭｇＺｒ置換ＧＧＧ基板を金製の固定冶具に取り付けて炉内に投入し、８５０℃まで炉温を下げてから基板の片面を融液に接触させてエピタキシャル成長を４０時間行った。膜厚５００μｍの磁性ガーネット単結晶膜が得られた。育成した単結晶を蛍光Ｘ線分析法により組成分析したところ、組成はＢｉ1.20Ｇｄ1.20Ｙｂ0.60Ｆｅ5.00Ｏ12であり、Ｐｂは検出されたが組成を確定させることはできなかった。次にＩＣＰ分析法で詳しく組成を評価したところ、ガーネット単結晶中に４価の電荷が安定となる元素は検出できず、Ｐｂの含有量を確定できた。その結果、磁性ガーネット単結晶の化学式は（ＢｉＧｄＹｂ）2.997Ｐｂ0.003Ｆｅ5.000Ｏ12であることが分かった。Ｐｂの含有量が非常に小さくなっていることが確認された。育成した単結晶膜を加工して、波長１．５５μｍの光に対してファラデー回転角４５ｄｅｇとなる単結晶板を作製した。その単結晶板の研磨面に無反射コートを成膜した後、切断して２ｍｍ角のファラデー回転子とした。それらのファラデー回転子を３枚重ねてファラデー回転角を１３５ｄｅｇ．として、波長１．５５μｍの光で消光比を測定した。１枚の磁性ガーネット単結晶ウェハから得られた全てのファラデー回転子で消光比を測定したところ、平均値は４３．８ｄＢであった（図１参照）。また、挿入損失は０．１５ｄＢであり、ファラデー回転子として、消光比は優れているが挿入損失では劣る特性であった。
【００２７】
（実施例５）
金製のルツボにＧｄ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、Ｇａ2Ｏ3、ＧｅＯ4、Ｂ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、ＰｂＯを充填して、電気炉に配置した。９５０℃まで炉温を上げてルツボ内の材料を溶解し、金製の攪拌用冶具を使用して融液を攪拌した。ＣａＭｇＺｒ置換ＧＧＧ基板を金製の固定冶具に取り付けて炉内に投入し、８５０℃まで炉温を下げてから基板の片面を融液に接触させてエピタキシャル成長を４０時間行った。膜厚５００μｍの磁性ガーネット単結晶膜が得られた。育成した単結晶を蛍光Ｘ線分析法により組成分析したところ、組成はＢｉ1.19Ｇｄ1.20Ｙｂ0.60Ｐｂ0.01Ｆｅ4.64Ｇａ0.35Ｇｅ0.01Ｏ12であった。次にＩＣＰ分析法で詳しく組成を評価して、ＰｔとＰｂの含有量を確定させた。その結果、磁性ガーネット単結晶の化学式は（ＢｉＧｄＹｂ）2.982Ｐｂ0.018（ＦｅＧａ）4.982Ｇｅ0.018Ｏ12であることが分かった。Ｐｂの含有量が非常に小さくなっていることが確認された。育成した単結晶膜を加工して、波長１．５５μｍの光に対してファラデー回転角４５ｄｅｇとなる単結晶板を作製した。その単結晶板の研磨面に無反射コートを成膜した後、切断して２ｍｍ角のファラデー回転子とした。それらのファラデー回転子を３枚重ねてファラデー回転角を１３５ｄｅｇ．として、波長１．５５μｍの光で消光比を測定した。１枚の磁性ガーネット単結晶から得られた全てのファラデー回転子で消光比を測定したところ、平均値は４０．３ｄＢであった。また、挿入損失は０．０８ｄＢであり、ファラデー回転子として優れた特性であった。
【００２８】
（比較例）
白金製のルツボにＧｄ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、ＰｂＯを充填して、電気炉に配置した。９５０℃まで炉温を上げてルツボ内の材料を溶解し、白金製の攪拌用冶具を使用して融液を攪拌した。ＣａＭｇＺｒ置換ＧＧＧ基板の片面を融液に接触させてエピタキシャル成長を４０時間行った。膜厚５００μｍの磁性ガーネット単結晶膜が得られた。育成した単結晶を蛍光Ｘ線分析法により組成分析したところ、組成はＢｉ1.18Ｇｄ1.29Ｙｂ0.59Ｐｂ0.04Ｆｅ4.96Ｐｔ0.04Ｏ12であった。次にＩＣＰ分析法で詳しく組成を評価して、ＰｔとＰｂの含有量を確定させた。その結果、磁性ガーネット単結晶の化学式は（ＢｉＧｄＹｂ）2.960Ｐｂ0.040Ｆｅ4.960Ｇｅ0.040Ｏ12であることが分かった。育成した単結晶膜を加工して、波長１．５５μｍの光に対してファラデー回転角４５ｄｅｇとなる単結晶板を作製した。その単結晶板の研磨面に無反射コートを成膜してから切断して２ｍｍ角のファラデー回転子とした。それらのファラデー回転子を３枚重ねてファラデー回転角を１３５ｄｅｇ．として、波長１．５５μｍの光で消光比を測定した。１枚の磁性ガーネット単結晶から得られた全てのファラデー回転子で消光比を測定したところ、平均値は３８．９ｄＢであり要求特性である４０．０ｄＢに達しなかった。また、挿入損失は０．０８ｄＢであり、ファラデー回転子として用いるには問題のある特性であった。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施の形態で明らかになった磁性ガーネット単結晶のＰｂ含有量と消光比との関係を示す図である。
【図１】
2005247589.tif 000003