(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部磁場がなくても磁気的に飽和した状態が維持されるＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜の着磁方法において、
上記Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜に対し永久磁石により磁場を印加した状態で、５０℃以上かつ永久磁石のキュリー温度未満の温度に加熱した後、冷却することを特徴とするＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜の着磁方法。
【請求項２】
外部磁場がなくても磁気的に飽和した状態が維持されるＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜を組み込んだ磁気光学デバイスの着磁方法において、
磁気光学デバイスに組み込まれたＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜に対し永久磁石により磁場を印加した状態で、５０℃以上かつ永久磁石のキュリー温度未満の温度に加熱した後、冷却することを特徴とする磁気光学デバイスの着磁方法。
【請求項３】
上記Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜へ印加する磁場が１５．９２ｋＡ／ｍ以上であることを特徴とする請求項１または２記載の着磁方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部磁場がなくても磁気的に飽和した状態が維持されるＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜およびこのＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜が組み込まれた光アイソレータ、光サーキュレータ、光スイッチ、光磁気センサ等磁気光学デバイスの着磁方法に係り、特に、強い磁場を印加することなく安定した着磁を行えるＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜およびこのＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜が組み込まれた磁気光学デバイスの着磁方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ通信や光計測等では、多くの場合、信号源として半導体レーザが使用されている。しかし、この半導体レーザには、光ファイバ端面等から反射され、再び半導体レーザ自身に戻ってくるいわゆる反射戻り光が存在すると発振が不安定になるという重大な欠点がある。このため、半導体レーザの出射側に光アイソレータを設け、反射戻り光を遮断して半導体レーザの発振を安定化させる方法が一般的に行われている。
【０００３】
ところで、上記光アイソレータは、ファラデー回転子とこの両側に配置された偏光子および検光子とで構成され、かつ、ファラデー回転子の周囲にはファラデー回転子を磁気的に飽和させる永久磁石が配置されている。上記ファラデー回転子は一般に多磁区の状態が安定のため、永久磁石により単一磁区にする必要があるからである。尚、単一磁区にすることを磁気的に飽和させるという。
【０００４】
そして、光アイソレータの中心的な機能を担う上記ファラデー回転子には、主に液相エピタキシャル法（以下、ＬＰＥ法と略する）で育成された厚さ数十〜５５０μｍ程度のビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶（以下「ＲＩＧ」と略称する）、例えば、（Ｙｂ，Ｔｂ，Ｂｉ）3Ｆｅ5Ｏ12、（Ｇｄ，Ｂｉ）3（Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12などが適用されている。
【０００５】
また、近年の光アイソレータに対する小型化の要求に答えるべく、磁石を使用しなくとも磁気的に飽和した状態が維持される磁性ガーネット膜も開発されている。そして、この磁性ガーネット膜として例えば（Ｅｕ，Ｈｏ，Ｂｉ）3（Ｆｅ，Ｇａ）5Ｏ12、（Ｔｂ，Ｂｉ）3（Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12、（Ｈｏ，Ｔｂ，Ｂｉ）3（Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12などが提案されている。尚、この磁性ガーネット膜は、最初に外部磁場を印加して磁気的に飽和させた後は、外部磁場を取り除いても磁気的に飽和した状態が維持されることから高保磁力膜と呼ばれている。
【０００６】
そして、高保磁力膜であるこの磁性ガーネット膜を適用することにより、構成部品としての上記磁石を省略できるため、従来の１／３程度に小型化された光アイソレータを実現することが可能となる。
【０００７】
ここで、光アイソレータ等に組み込まれるＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜は、通常、以下のような工程を経て製造されている。
【０００８】
まず、ＬＰＥ法による上記ＲＩＧ結晶が育成され、研磨工程で基板の除去と厚さ調整が行われた後に光学研磨される。次に、両面に真空蒸着法などにより反射防止膜が施され、かつ、ダイシングマシーンやスクライバーなどにより光アイソレータ用ファラデー回転子として必要な大きさに細かく裁断されて光アイソレータ等に組み込まれるＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜（チップ）が得られる。
【０００９】
また、光アイソレータの製造では、裁断した上記Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜（チップ）をそのまま組み込んで使用する場合、あるいは、裁断する前に光アイソレータに必要な偏光子と検光子を予め両面側に接着し、その後裁断して光アイソレータのチップとして使用する場合があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、高保磁力膜であるＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜においては、上記研磨や裁断工程等で膜に応力が加ったり、光アイソレータの組み立て時においてハンダ工程や接着工程で膜が加熱された場合、折角固定した高保磁力膜の磁気的飽和状態が解除され、単一の磁区であったものが当初の多磁区状態に戻ってしまうことがあった。
【００１１】
そして、ファラーデー回転子としてのＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜が多磁区になっていると所望のファラデー回転角が得られないため、磁気光学デバイスとして使用できなくなる問題があった。
【００１２】
このため、従来においては、多磁区状態に戻ってしまったＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜に対し静磁場着磁を行い単一磁区に再着磁する方法が採られていた。
【００１３】
しかし、この方法では、室温において３１８．４０ｋＡ／ｍ以上の磁場を印加する必要があるため大掛かりな磁場発生装置を必要とし、かつ、膜のすべてが単一磁区に戻る保証はなく多磁区のまま再着磁されないこともあった。
【００１４】
従って、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜の加工工程や光アイソレータ等磁気光学デバイスの組み立て工程における取り扱い如何によっては歩留まりが低下してしまうため、取り扱いに十分注意しなければならない問題があった。
【００１５】
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、大掛かりな磁場発生装置を必要とせずしかも単一磁区に確実に着磁できるＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜およびこのＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜が組み込まれた磁気光学デバイスの着磁方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
そこで、この課題を解決するため本発明者が鋭意研究を行ったところ以下のような技術的知見を見出すに至った。すなわち、高保磁力膜のＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜の加工処理後、および、このＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜が組み込まれた磁気光学デバイス（光アイソレータ、光サーキュレータ、光スイッチ、光減衰器、光合波器、光分波器、光磁気センサなど）の組み立て処理後、上記Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜に対して永久磁石により磁場を印加した状態のまま５０℃以上の温度に加熱し次いで冷却した場合、上記各処理工程により磁気的飽和状態が解かれて多磁区になっていたＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜を完全に単一磁区化できることを見出すに至った。本発明はこのような技術的知見に基づき完成されたものである。
【００１７】
すなわち、請求項１に係る発明は、
外部磁場がなくても磁気的に飽和した状態が維持されるＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜の着磁方法を前提とし、
上記Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜に対し永久磁石により磁場を印加した状態で、５０℃以上かつ永久磁石のキュリー温度未満の温度に加熱した後、冷却することを特徴とし、
請求項２に係る発明は、
外部磁場がなくても磁気的に飽和した状態が維持されるＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜を組み込んだ磁気光学デバイスの着磁方法を前提とし、
磁気光学デバイスに組み込まれたＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜に対し永久磁石により磁場を印加した状態で、５０℃以上かつ永久磁石のキュリー温度未満の温度に加熱した後、冷却することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項３に係る発明は、
請求項１または２記載の発明に係る着磁方法を前提とし、
上記Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜へ印加する磁場が１５．９２ｋＡ／ｍ以上であることを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
本発明は、高保磁力膜であるＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜、および、このＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜が組み込まれた磁気光学デバイスの着磁方法であって、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜に対し永久磁石により磁場を印加した状態で、５０℃以上かつ永久磁石のキュリー温度未満の温度に加熱した後、冷却することによりＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜を完全に単一磁区化することを特徴とするものである。
【００２１】
そして、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜に対する磁場の印加方法は、上述したように永久磁石を用いる方法のため、コイルを用いた大掛かりな従来の磁場発生装置を使用する方法に較べて装置の小型化が図れる。
【００２２】
また、磁場を印加する際、室温条件であると上述した従来技術のように大掛かりな磁場発生装置が必要となりかつ単一磁区に着磁できないこともあるため、永久磁石により磁場を印加した状態で５０℃以上の温度に加熱する必要がある。加熱手段は任意であり、オーブン等の中にＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜あるいはこのＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜が組み込まれた磁気光学デバイスを収容して加熱する方法が例示される。また、加熱温度の上限は、上述したように適用する永久磁石の磁化が消出するキュリー温度未満であることを要する。尚、磁気光学デバイスがハンダ等を用いて組み立てられる構成部材やハウジング等を具備する場合、上記加熱温度の上限はハンダ等が融解しない温度以下に設定することを要する。
【００２３】
次に、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜に対する磁場の強さについては、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜を完全に単一磁区化できる範囲で任意に設定されるが、好ましくは１５．９２ｋＡ／ｍ以上であるとよい。また、磁場の上限値は特に限定されないが、大掛かりな磁場発生装置を使用せずに永久磁石で実現できる磁場である７９．６ｋＡ／ｍ以下が好ましい。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について具体的に説明する。
【００２５】
［実施例１］
上記高保磁力膜であるＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜として（Ｅｕ，Ｈｏ，Ｂｉ）3（Ｆｅ，Ｇａ）5Ｏ12を使用し、かつ、図１（Ａ）に示すようにこのＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜１を垂直方向に着磁された板状永久磁石２の上に置いた後、図示外のオーブン中に導入してＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜１における磁区の変化を評価した。また、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜１の磁化させる方向と上記板状永久磁石２の磁化方向が一致するようにして板状永久磁石２の上にＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜１を置いている。
【００２６】
そして、着磁されたＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜１の評価は赤外の偏光顕微鏡を用いて行った。その結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
0004070479.tif 000002
表１に示されたデータから明らかなように、印加磁場１５．９２ｋＡ／ｍ以上、温度５０℃以上の条件（試料番号２〜６）で着磁されたＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜１は単一磁区になっていることが確認された。
【００２８】
［実施例２］
上記高保磁力膜であるＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜として（Ｅｕ，Ｈｏ，Ｂｉ）3（Ｆｅ，Ｇａ）5Ｏ12を使用しかつこの膜が組み込まれた光アイソレータチップ１０を、図１（Ｂ）に示すように垂直方向に着磁された上記板状永久磁石２の上に置いた後、図示外のオーブン中に導入して光アイソレータチップ１０のＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜１における磁区の変化を評価した。
【００２９】
尚、光アイソレータチップ１０は、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜１とこの両面に接着された偏光子１１および検光子１２とで構成されている。また、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜１の磁化させる方向と上記板状永久磁石２の磁化方向が一致するようにして板状永久磁石２の上に光アイソレータチップ１０を置いている。また、図１（Ｂ）中の矢印３は、光アイソレータの順方向を示している。
【００３０】
そして、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜１が組み込まれた光アイソレータチップ１０の光学特性（挿入損失、アイソレーション）を評価した。その結果を表２に示す。
【００３１】
【表２】
0004070479.tif 000003
表２に示されたデータから明らかなように、印加磁場１５．９２ｋＡ／ｍ以上、温度５０℃以上の条件（試料番号２〜６）で着磁された光アイソレータチップ１０は必要とする光学特性（挿入損失０．１ｄＢ以下、アイソレーション３５ｄＢ以上）が得られており、これ等光アイソレータチップ１０に組み込まれたＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜１は単一磁区になっていることが確認された。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１〜３記載の発明に係る着磁方法によれば、
高保磁力膜であるＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜若しくは磁気光学デバイスに組み込まれたＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜に対し、永久磁石により磁場を印加した状態で、５０℃以上かつ永久磁石のキュリー温度未満の温度に加熱した後、冷却していることから、大掛かりな磁場発生装置を使用することなくＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜についてこれを完全に単一磁区化することが可能となる。
【００３３】
従って、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜の加工工程や光アイソレータ等磁気光学デバイスの組み立て工程等における取り扱いに起因した歩留まりの低下を防止することができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）は本発明の実施例１に係る着磁方法を示す概略説明図、図１（Ｂ）は本発明の実施例２に係る着磁方法を示す概略説明図。
【符号の説明】
１  Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜
２  永久磁石
１０  光アイソレータチップ（磁気光学デバイス）
１１  偏光子
１２  検光子
【図１】
0004070479.tif 000004