石榴石型单晶、光隔离器以及光加工器制造技术

本发明专利技术涉及一种石榴石型单晶，其由铽铝石榴石型单晶构成，铝的一部分被钪取代，并且铝和铽中的至少一方的一部分被选自铥、镱以及钇中的至少1种取代。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种石榴石型单晶、光隔离器以及光加工器。
技术介绍
近年来，随着使用光纤线缆的光通信和精密加工用激光加工机的普及，作为光源的各种激光今后将会越来越高输出化。与此相伴，对光源的稳定化和防止光源的破坏的应对也变得越来越重要。作为承担这种光源的稳定化和防止破坏的设备在使用光隔离器。光隔离器具有通过施加磁场而使入射光的偏光面旋转的法拉第转子。以往，一直使用钇铁系石榴石作为光通信用的法拉第转子。但是，钇铁系石榴石有如下问题伴随光源的高输出化而薄膜单晶劣化，或由于光透过的波长区域窄而限制了可使用的波长区域等。这样的背景下，已开发出在400 1500nm的宽波长区域具有高的透光率且显示大的法拉第 旋转角的铽·铝·石榴石型单晶(下述专利文献1)，期待将其作为光隔离器用的法拉第转子。该单晶由下述通式表示(Tb3_xScx) Sc2Al3O12 (O. I ^ x < O. 3)0专利文献I:日本特开2002-293693号公报
技术实现思路
但是，上述专利文献I记载的石榴石型单晶具有下面所示的问题。S卩，法拉第转子通过将由结晶生长得到的单晶切成所希望的形状而得到。但是，上述专利文献I记载的单晶中存在将其切割时产生裂纹，无法实现优质的单晶的问题点。在此，也考虑了选择未产生裂纹的部分而进行切割。但是，即使切割没有裂纹的部分，裂纹也有可能扩展。因此，上述专利文献I记载的单晶不适合量产，无法说具有充分的实用性。因此，需要一种不产生裂纹并且在宽波长区域具有高透光率且具有大的法拉第旋转角的单晶。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种在宽波长区域具有高透光率且显示大的法拉第旋转角的优质的石榴石型单晶、光隔离器以及光加工器。本专利技术人等为解决上述课题而进行了深入的研究。其结果本专利技术人等认为上述课题是由以下原因而产生的。即，本专利技术人等认为在上述单晶中，通过将6配位的铝(以下，有时简称为“Al”)用钪(以下，有时简称为“Sc”)进行取代而企图实现稳定化。但是，其稳定化并不充分，所以单晶内发生形变，其结果产生裂纹。而且，本专利技术人等经过进一步反复深入的研究的结果发现，在铽 铝 石榴石型单晶中，不仅将Al的一部分用Sc进行取代，进一步还将铽(以下，有时简称为“Tb”)和Al的至少一方的一部分用铥(以下，有时简称为“Tm”)、镱(以下，有时简称为“Yb”)、钇(以下，有时简称为“Y”)进行取代，从而能够解决上述课题，由此完成了本专利技术。即，本专利技术为一种石榴石型单晶，其由铽铝石榴石型单晶构成，铝的一部分被钪取代，而且铝和铽中的至少一方的一部分被选自铥、镱以及钇中的至少I种取代。根据该专利技术，能够充分抑制裂纹，实现优质的单晶。因此，本专利技术的石榴石型单晶还适合量产，具有充分的实用性。另外根据本专利技术，还能够实现在宽波长区域(400nm 1500nm)具有高透光率且显示大的法拉第旋转角的石榴石型单晶。对于如上所述的不产生裂纹的理由，本专利技术人等进行了如下推测。即，本专利技术人等推测为基本上通过将6配位的Al的一部分用离子半径比Sc若干大的Tm、Yb、Y进行取代，将8配位的Tb的一部分用离子半径比Tb小的Tm、Yb、Y进行取代，从而使单晶内的离子半径的平衡变良好，石榴石结构稳定化。其结果充分抑制单晶中发生形变，单晶中难以产生裂纹。另外对本专利技术的石榴石型单晶在宽波长区域(400nm 1500nm)具有高透光率且显示大的法拉第旋转角的原因进行了如下推测。即，本专利技术人等推测为本专利技术的石榴石型单晶与在400 1500nm的宽波长区域具有高透光率且显示大的法拉第旋转角的专利文献I中的铽铝石榴石型单晶的晶型是相同的，并且构成石榴石型单晶的元素也除了 Tb的一部分和Al的一部分被Tm、Yb、Y取代以外，与专利文献I的单晶相同。因此，本专利技术的石榴石型单晶在宽波长区域具有高透光率，并且显示大的法拉第旋转角。另外在上述石榴石型单晶中，优选铝的一部分和铽的一部分分别被选自铥、镱以 及钇中的至少I种进一步取代。这种情况与仅铝和铽中的一方的一部分被选自铥、镱以及钇中的至少I种取代的情况相比，石榴石结构变得更稳定化。另外在上述石榴石型单晶中，优选铽还被钪取代。这种情况，通过将铽用钪进行取代，与不取代的情况相比，使石榴石结构变得更稳定化。而且，上述石榴石型单晶优选由下述通式表示(Tb3_x_zSczMx) (S(VyMy)Al3O12 (I)(式中，M表示选自Tm、Yb以及Y中的至少I种，x、y以及z满足下述式0< x+y ^ O. 30,0 ^ z ^ O. 30。)根据该专利技术，能够有效抑制发生裂纹，实现更优质的单晶。因此，本专利技术的石榴石型单晶还适合量产，具有充分的实用性。另外根据本专利技术，还能够实现在宽波长区域(400nm 1500nm)具有更高的透光率且显示更大的法拉第旋转角的石槽石型单晶。在上述通式(I)中，优选X和y同时满足下述式O ^ X ^ O. 30,0 ^ y ^ O. 30, x < y此时，石榴石结构变更稳定化。另外在上述通式(I)中，优选z同时满足下述式O < z 彡 O. 05此时，石榴石结构变更稳定化。另外在通式(I)中，优选X和z同时满足下述式X > z此时，石榴石结构变更稳定化。而且，本专利技术的石榴石型单晶优选作为法拉第转子被使用。另外本专利技术为一种光隔离器，其具有法拉第转子，其中，上述法拉第转子由上述石榴石型单晶构成。根据该光隔离器，使用在宽波长域具有高透光率的上述单晶作为法拉第转子。因此，单晶的光吸收变小。因此，也能够提高由法拉第转子的对光的耐损伤性。并且由于上述单晶具有大的法拉第旋转角，因此对上述单晶施加一定的磁场而使光的偏光面旋转时，能够减小法拉第转子的沿光的行进方向的长度，能够实现光隔离器的小型化。并且，作为法拉第转子而使用的上述单晶，由于不发生裂纹，所以操作中发生裂纹的频率变得非常低。因此，还能够实现光隔离器的长寿命化。并且，本专利技术为一种光加工器，其具备激光光源和配置在从上述激光光源射出的激光的光路上的光隔离器，其中，该光隔离器为上述的光隔离器。在该光加工器中，作为光隔离器法拉第转子使用的石榴石型单晶，使用如上所述在宽波长区域(400nm 1500nm)具有高透光率的石榴石型单晶。因此，能够充分抑制来自激光光源的光输出的下降。并且由于单晶的透光率高，所以单晶的光吸收变小。因此，也能够提高光隔离器的对光的耐损伤性。并且上述单晶在宽波长区域具有高透光率，因此也能够使用各种振荡波长的激光光源作为所使用的激光光源。并且上述石榴石型单晶在宽波长区域(400nm 1500nm)内的各个波长上具有大的法拉第旋转角。因此，对单晶施加一定的 磁场而使光的偏光面旋转时，能够减小光隔离器的沿光的行进方向的长度，能够实现光隔离器的小型化。因此，也能够实现光加工器的小型化。并且，光隔离器所使用的上述单晶中，由于充分抑制了裂纹的产生，所以操作中产生裂纹的频率变得非常低。因此，能够实现光隔离器长寿命化。其结果能够减少光加工器中的光隔离器的更换率。在此，优选上述激光光源的振荡波长为1064nm。这是因为本专利技术的石榴石型单晶在1064nm的波长上具有特别高的透光率，所以在石榴石型单晶中，能够充分减少来自激光光源的激光的吸收。根据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.20 JP 2010-0965681.一种石榴石型单晶，其由铽铝石榴石型单晶构成，铝的一部分至少被钪取代，铝和铽中的至少一方的一部分还被选自铥、镱以及钇中的至少I种取代。2.根据权利要求I所述的石榴石型单晶，其中，铝的一部分和铽的一部分还分别被选自铥、镱以及钇中的至少I种取代。3.根据权利要求I或2所述的石榴石型单晶，其中，铽的一部分还被钪取代。4.根据权利要求1所述的石榴石型单晶，其由下述通式表示(Tb3_x_zSczMx) (S(VyMy)Al3O12 (I) 式(I)中，M表示选自Tm、Yb以及Y中的至少I种，x、y以及z满足下述式0 < x+y ^ 0. 30,0 ^ z ^ 0. 30。5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：畑中翼，船木秋晴，岛村清史，比略拉·恩卡纳西翁·安东尼亚·加西亚，
申请(专利权)人：株式会社藤仓，独立行政法人物质·材料研究机构，
类型：
国别省市：