[发明专利]顺磁性石榴石型透明陶瓷、磁光材料和磁光器件

说明书

本发明为顺磁性石榴石型透明陶瓷，其特征在于，是由下述式(1)表示的含有铽的复合氧化物的烧结体，光程15mm下波长1064nm的直线透射率为83％以上。(Tb_1‑x‑ySc_xCe_y)₃(Al_1‑zSc_z)₅O₁₂ (1)(式中，0＜x＜0.08、0≤y≤0.01、0.004＜z＜0.16。)。

技术领域

本发明涉及顺磁性石榴石型透明陶瓷，更详细地说，涉及适于构成光隔离器等磁光器件的由含铽的石榴石型透明陶瓷构成的磁光材料以及使用了该磁光材料的磁光器件。

背景技术

近年来，高输出功率化也已成为可能，使用了光纤激光器的激光加工机的普及显著。就在激光加工机中组装的激光源而言，如果来自外部的光入射，则共振状态不稳定化，发生振荡状态紊乱的现象。特别是如果经振荡的光被中途的光学系反射而返回至光源，则大幅地扰乱振荡状态。为了防止其发生，通常在光源的跟前等设置光隔离器。

光隔离器由法拉第转子、在法拉第转子的光入射侧配置的起偏器和在法拉第转子的光出射侧配置的检偏器构成。另外，法拉第转子通过与光的行进方向平行地施加磁场而利用。此时，光的偏振波线段变得在法拉第转子中前进或后退都只在一定方向上旋转。进而，法拉第转子的光的偏振波线段被调整为恰好旋转45度的长度。其中，如果使起偏器与检偏器的偏振面在前进的光的旋转方向上错开45度，则前进的光的偏振波在起偏器位置和检偏器位置一致，因此透过。另一方面，后退的光的偏振波与从检偏器位置偏离45度的起偏器的偏振面的偏移角方向以反旋转旋转45度。于是，起偏器位置处的返回光的偏振面相对于起偏器的偏振面偏离45度-(-45度)＝90度，不能透过起偏器。这样作为使前进的光透过、出射而将后退的返回光阻断的光隔离器发挥功能。

对于作为构成上述光隔离器的法拉第转子使用的材料而言，目前为止已知TGG晶体(Tb₃Ga₅O₁₂)和TSAG晶体((Tb_(3-x)Sc_x)Sc₂Al₃O₁₂)(日本特开2011-213552号公报(专利文献1)、日本特开2002-293693号公报(专利文献2))。TGG晶体广泛地用于现在标准的光纤激光器装置而搭载。另一方面，据称TSAG晶体的维尔德常数为TGG晶体的1.3倍左右，其也是即使搭载于光纤激光器装置也合适的材料，但由于Sc是价格极高的原料，因此从制造成本方面出发，尚未采用。

其后，如日本专利第5611329号公报(专利文献3)、日本专利第5935764号公报(专利文献4)那样TSAG晶体的开发也在继续进行，但均未能实现Sc使用量的减少，尚未普及。

在上述以外，作为维尔德常数比TSAG更大的法拉第转子，迄今也已知TAG晶体(Tb₃Al₅O₁₂)。不过，TAG晶体为分解熔融型晶体，因此在固液界面处首先最初生成钙钛矿相，然后，存在着生成TAG相这样的制约。即，TAG晶体的石榴石相与钙钛矿相只能常常在混在一起的状态下晶体培育，尚未实现品质良好、大尺寸的TAG晶体培育。

在日本专利第3642063号公报(专利文献5)、日本专利第4107292号公报(专利文献6)中，作为抑制该混晶的手段，提出了通过使FZ培育用的多晶原料棒或者种晶成为多孔质，从而使作为初相的钙钛矿相在多孔质介质中优先地析出的方式。不过，实际上随着熔融位置移动，钙钛矿相容易析出的位置也移动，因此虽然只使种晶和多晶原料棒的界面多孔化，但要完全地抑制钙钛矿相的析出基本上是不可能的。