磁光材料及其制造方法、以及磁光設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及磁光材料W及磁光設(shè)備，更詳細(xì)地說(shuō)，設(shè)及適合構(gòu)成光隔離器等的磁 光設(shè)備的包含含有復(fù)合氧化物的透明陶瓷或單晶的磁光材料及其制造方法、W及使用了該 磁光材料的磁光設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，高輸出化也已成為了可能，使用了光纖激光器的激光加工機(jī)的普及顯著。 組裝于激光加工機(jī)的激光源如果來(lái)自外部的光入射，則共振狀態(tài)變得不穩(wěn)定，發(fā)生振蕩狀 態(tài)素亂的現(xiàn)象。特別是如果振蕩的光被中途的光學(xué)系反射而返回到光源，則大幅地?cái)垇y振 蕩狀態(tài)。為了防止其發(fā)生，通常將光隔離器設(shè)置于光源的近前等。
[0003] 光隔離器由法拉第轉(zhuǎn)子、配置于法拉第轉(zhuǎn)子的光入射側(cè)的起偏器、和配置于法拉 第轉(zhuǎn)子的光射出側(cè)的檢偏器組成。另外，法拉第轉(zhuǎn)子通過(guò)與光的行進(jìn)方向平行地施加磁場(chǎng) 而利用。此時(shí)，光的偏振波線部分在法拉第轉(zhuǎn)子中前進(jìn)或后進(jìn)，只在一定方向上旋轉(zhuǎn)。進(jìn)而， 將法拉第轉(zhuǎn)子調(diào)整為使光的偏振波線部分恰好旋轉(zhuǎn)45度的長(zhǎng)度。在此，如果使起偏器和檢 偏器的偏振面與前進(jìn)的光的旋轉(zhuǎn)方向錯(cuò)開45度，則前進(jìn)的光的偏振波由于在起偏器位置和 檢偏器位置一致，因此透射。另一方面，后進(jìn)的光的偏振波與從檢偏器位置偏離45度的起偏 器的偏振面的偏離角方向W逆旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)45度。運(yùn)樣起偏器位置中的回返光的偏振面相對(duì)于 起偏器的偏振面，偏離45度-(-45度）=90度，不能透射起偏器。作為運(yùn)樣使前進(jìn)的光透射、 射出，將后進(jìn)的回返光阻斷的光隔離器發(fā)揮功能。
[0004] 對(duì)于作為構(gòu)成上述光隔離器的法拉第轉(zhuǎn)子使用的材料，目前為止已知TGG結(jié)晶 (化沁曰5〇12)^546結(jié)晶（化(3-、)5。2413〇12)(特開2011-213552號(hào)公報(bào)（專利文獻(xiàn)1)、特開2002-293693號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)) dTGG結(jié)晶的維爾德常數(shù)比較大，為40rad/(T ? m)，作為目前標(biāo) 準(zhǔn)的光纖激光器裝置用材料，已廣泛地搭載。據(jù)說(shuō)TSAG結(jié)晶的維爾德常數(shù)為TGG結(jié)晶的1.3 倍左右，運(yùn)些也是搭載于光纖激光器裝置的材料。
[0005] 在上述W外，特開2010-285299號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)中公開了 W氧化物作為主成分 的單晶或陶瓷，該氧化物為(化xRi-x)2〇3(x為0.4^x^l.0)，R選自由筑、錠、銅、館、禮、鏡、鐵 和釘組成的組。由上述成分組成的氧化物的維爾德常數(shù)為0.18分鐘/(Oe . cm)W上，在實(shí)施 例中甚至有最大0.33分鐘/(Oe ? cm)的記載。另外，在同一文獻(xiàn)的本文中也記載了TGG的維 爾德常數(shù)為0.13分鐘/(Oe . cm)。兩者的維爾德常數(shù)之差實(shí)際上達(dá)到了2.5倍。
[0006] 特開2011-121837號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)4)中也公開了由大致同樣成分組成的氧化物， 記載了具有比TGG單晶大的維爾德常數(shù)。
[0007] 如上述專利文獻(xiàn)3、4那樣，如果得到維爾德常數(shù)大的光隔離器，則能夠使為了旋轉(zhuǎn) 45度而必需的全長(zhǎng)縮短，導(dǎo)致光隔離器的小型化而優(yōu)選。
[000引但是，上述專利文獻(xiàn)3、4中公開的（TbxRi-x)2化氧化物與專利文獻(xiàn)1中公開的TGG結(jié) 晶、或者專利文獻(xiàn)3的本文中提及的TGG結(jié)晶相比，確實(shí)維爾德常數(shù)非常大，為1.4倍~2.5 倍，雖然很少，但該氧化物吸收假定其利用的波段0.9~1.1皿的光纖激光。對(duì)于近年來(lái)的光 纖激光器裝置，其輸出不斷地高功率化，即使是稍有吸收的光隔離器，如果搭載到其中，也 會(huì)招致熱透鏡效應(yīng)引起的光束品質(zhì)的劣化而成為問題。
[0009]作為每單位長(zhǎng)度的維爾德常數(shù)非常大的材料，有含鐵(Fe)的錠鐵石惱石(通稱： YIG)單晶(特開2000-266947號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)5))。不過(guò)，鐵(Fe)在波長(zhǎng)0.9皿處具有大的光 吸收，對(duì)于波長(zhǎng)0.9~1. Iwii帶的光隔離器該光吸收的影響出現(xiàn)。因此，使用了該錠鐵石惱石 單晶的光隔離器在高輸出化傾向顯著的光纖激光器裝置中的利用變得極其困難。
[0010] 因此，需求維爾德常數(shù)比TGG結(jié)晶（化36日日0i2)、TSAG結(jié)晶（化(3-、儀2413〇12)大并且 不會(huì)吸收波段0.9~1. Imi的光纖激光的全新的材料。
[0011] 作為運(yùn)樣的材料的候補(bǔ)，可列舉具有燒綠石型的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的氧化物。燒綠石型結(jié) 晶具有A2B2化的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，已知如果A離子與B離子的半徑比在一定的范圍內(nèi)，則具有立方晶 結(jié)構(gòu)。如果能夠選擇結(jié)晶結(jié)構(gòu)采取立方晶的材料，單晶自不必說(shuō)，即使是陶瓷體也具有高透 明性的材料的制作成為可能，期待作為各種光學(xué)材料的應(yīng)用。
[0012] 作為運(yùn)樣的燒綠石型材料的例子，特開2005-330133號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)6)中公開了 立方晶系鐵氧化物燒綠石燒結(jié)體，其為在A位點(diǎn)具有稀±元素 RE的立方晶系鐵氧化物燒綠 石中該A位點(diǎn)的元素 RE由山、￥13、町1、61'、化、￥、5(3、〇7、化、6(1、611、5111、〔6的各元素中的一個(gè)或 二個(gè)W上構(gòu)成的復(fù)合氧化物RE2-xTi2〇7-s，其特征在于，通過(guò)將上述A位點(diǎn)元素 RE的不定比量 X根據(jù)該A位點(diǎn)元素 RE而設(shè)為
[0013] 0<x<0.5
[0014] 的范圍內(nèi)的電子導(dǎo)電性陶瓷粉體燒結(jié)，然后對(duì)其進(jìn)行還原處理而形成。由于用途 為電子導(dǎo)電性陶瓷，因此沒有提及該燒結(jié)體的透明度，本領(lǐng)域技術(shù)人員之間公知:如果只是 普通地進(jìn)行了燒結(jié)，通常制成不透明燒結(jié)體，專利文獻(xiàn)6記載的材料也推定為不可作為光學(xué) 材料用途利用，但包含化的鐵氧化物燒綠石可成為立方晶的信息由該專利文獻(xiàn)6公開。
[0015] 不過(guò)，在運(yùn)W前也另外獲知如果是單純的化的娃氧化物，不能取得立方晶（"Rare ea;rth disilicates R2Si2〇7(R = Gd,Tb,Dy,Ho) :type B"，Z.,Kristallogr.，第218 卷 No. 12 795-801(2003)(非專利文獻(xiàn)1))。
[0016] 另外，相同的時(shí)期公開了雖然完全不含化，但某種稀±給氧化物取得立方晶燒綠 石結(jié)構(gòu)，具有透光性的事實(shí)（"Imbrication of transparent La2Hf2〇7ceramics from combustion synthesized powders" ,Mat .Res .Bull. 40(3)553-559(2005)(非專利文獻(xiàn) 2))。
[0017] 另外，在特開2010-241677號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)7)中公開了光學(xué)陶瓷，其為各個(gè)結(jié)晶 的至少95重量％、優(yōu)選地至少98重量％具有立方晶黃綠石或蛋石結(jié)構(gòu)、包含化學(xué)計(jì)量的下 述化合物的多晶、透明光學(xué)陶瓷，
[001 引 A2+xByDzE7
[0019] 其中，-1.15^x^0和0^y^3和0^x^l.6W及3x+4y+5z = 8，并且A為選自稀±金 屬氧化物的組中的至少1個(gè)的3價(jià)陽(yáng)離子，B為至少1個(gè)的4價(jià)陽(yáng)離子，D為至少1個(gè)的5價(jià)陽(yáng)離 子，和E為至少1個(gè)的2價(jià)陰離子，A選自Y、Gd、化、Lu、Sc和1^曰，8選自1'1、2'、冊(cè)、511和〇6，確認(rèn)了 雖然完全不含化，但包含數(shù)種稀±的鐵氧化物、錯(cuò)氧化物、給氧化物、錫氧化物、錯(cuò)氧化物可 取得98重量％ W上的立方晶黃綠石(燒綠石)結(jié)構(gòu)。
[0020] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0021] 專利文獻(xiàn)
[0022] 專利文獻(xiàn)1:特開2011-213552號(hào)公報(bào)
[0023] 專利文獻(xiàn)2:特開2002-293693號(hào)公報(bào)
[0024] 專利文獻(xiàn)3:特開2010-285299號(hào)公報(bào) [00巧]專利文獻(xiàn)4:特開2011-121837號(hào)公報(bào) [00%] 專利文獻(xiàn)5:特開2000-266947號(hào)公報(bào)
[0027] 專利文獻(xiàn)6:特開2005-330133號(hào)公報(bào) [002引專利文獻(xiàn)7:特開2010-241677號(hào)公報(bào)
[0029] 非專利文獻(xiàn)
[0030] 非專利文獻(xiàn) 1: "Rare earth disilicates R2Si2〇7(R = Gd,Tb,Dy,Ho) :type B", Z.,Kristallogr.，第218卷No.12 795-801(2003)
[0031] 非專矛U文南犬2 :''Fabrication of transparent La2Hf2〇7ceramics from combustion synthesized powders''，Mat.Res.Bull.40(3)553-559(2005)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0032] 發(fā)明要解決的課題
[0033] 本發(fā)明鑒于上述實(shí)際情況而完成，目的在于提供不會(huì)吸收波段0.9~1.1皿的光纖 激光、因此也抑制熱透鏡的產(chǎn)生、維爾德常數(shù)比TGG結(jié)晶大的、適合構(gòu)成光隔離器等磁光設(shè) 備的透明的磁光材料及其制造方法、W及磁光設(shè)備。
[0034] 用于解決課題的手段
[0035] 本發(fā)明人W W上的現(xiàn)有技術(shù)的見識(shí)為基礎(chǔ)，作為維爾德常數(shù)比TGG結(jié)晶 (TbsGasOu)、TSAG結(jié)晶（Tb(3-x)Sc2Al3〇i2)大并且不會(huì)吸收波段0.9~1.1皿的光纖激光的全 新的材料候補(bǔ)，進(jìn)行了包含化的各種燒綠石型材料的研究，完成了適合構(gòu)成光隔離器等磁 光設(shè)備的磁光材料及磁光設(shè)備。
[0036] 目P，本發(fā)明為下述的磁光材料及其制造方法、W及磁光設(shè)備。
[0037] [1]磁光材料，其特征在于，包含含有下述式（1)所示的復(fù)合氧化物作為主成分的 透明陶瓷或下述式（1)所示的復(fù)合氧化物的單晶，在波長(zhǎng)l〇64nm下的維爾德常數(shù)為0.14分 鐘/(Oe ? cm) W上。
[003引化2化07 (1)
[0039] (式中，R為選自由娃、錯(cuò)、鐵、粗、錫、給、錯(cuò)組成的組中的至少1種元素（不過(guò)，對(duì)于 娃、錯(cuò)和粗，不包括為該元素單獨(dú)的情形）。）
[0040] [2] [ 1 ]所述的磁光材料，其特征在于，使光程長(zhǎng)為10mm，W光束直徑1.6mm使波長(zhǎng) 1064nm的激光入射的情況下，沒有產(chǎn)生熱透鏡的激光的入射功率的最大值為30WW上。
[0041] [3][1]或[2]所述的磁光材料，其中，每IOmm光程長(zhǎng)的波長(zhǎng)1064皿的光的直線透射 率為90%W上。
[0042] [4][1]~[3]的任一項(xiàng)所述的磁光材料，其中，具有燒綠石晶格的立方晶成為了主 相。
[0043] [5][1]~[4]的任一項(xiàng)所述的磁光材料，其中，上述透明陶瓷中的平均燒結(jié)粒徑為 2.5皿W下。
[0044] [ 6 ]磁光材料的制造方法，其中，將氧化鋪粉末、和選自由娃、錯(cuò)、鐵、粗、錫、給、錯(cuò) 組成的組中的至少巧巾的氧化物粉末(不過(guò)，對(duì)于娃、錯(cuò)和粗，不包括為該元素氧化物單獨(dú)的 情形)在相蝸內(nèi)賠燒而制作W立方晶燒綠石型氧化物作為主成分的賠燒原料，將該賠燒原 料粉碎而制成原料粉末，使用該原料粉末加壓成型為規(guī)定形狀后燒結(jié)，進(jìn)而進(jìn)行熱等靜壓 處理，得到包含下述式(1)所示的復(fù)合氧化物作為主成分的透明陶瓷的燒結(jié)體