磁光材料及其制造方法、以及磁光设备技术

本发明专利技术提供透明的磁光材料，其包含含有由下述式(1)表示的复合氧化物作为主成分的透明陶瓷或由下述式(1)表示的复合氧化物的单晶，波长1064nm下的维尔德常数为0.14分钟/(Oe·cm)以上，不会吸收波段0.9～1.1μm的光纤激光，也不引起热透镜的产生，维尔德常数比TGG结晶大，适合构成光隔离器等的磁光设备。Tb2R2O7(1)(式中，R为选自硅、锗、钛、钽、锡、铪、锆中的至少1种元素(不过，对于硅、锗及钽，不包括为该元素单独的情形))。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及磁光材料以及磁光设备，更详细地说，涉及适合构成光隔离器等的磁光设备的包含含有复合氧化物的透明陶瓷或单晶的磁光材料及其制造方法、以及使用了该磁光材料的磁光设备。
技术介绍
近年来，高输出化也已成为了可能，使用了光纤激光器的激光加工机的普及显著。组装于激光加工机的激光源如果来自外部的光入射，则共振状态变得不稳定，发生振荡状态紊乱的现象。特别是如果振荡的光被中途的光学系反射而返回到光源，则大幅地搅乱振荡状态。为了防止其发生，通常将光隔离器设置于光源的近前等。光隔离器由法拉第转子、配置于法拉第转子的光入射侧的起偏器、和配置于法拉第转子的光射出侧的检偏器组成。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，光的偏振波线部分在法拉第转子中前进或后进，只在一定方向上旋转。进而，将法拉第转子调整为使光的偏振波线部分恰好旋转45度的长度。在此，如果使起偏器和检偏器的偏振面与前进的光的旋转方向错开45度，则前进的光的偏振波由于在起偏器位置和检偏器位置一致，因此透射。另一方面，后进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离角方向以逆旋转旋转45度。这样起偏器位置中的回返光的偏振面相对于起偏器的偏振面，偏离45度-(-45度)＝90度，不能透射起偏器。作为这样使前进的光透射、射出，将后进的回返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，目前为止已知TGG结晶(Tb3Ga5O12)、TSAG结晶(Tb(3-x)Sc2Al3O12)(特开2011-213552号公报(专利文献1)、特开2002-293693号公报(专利文献2))。TGG结晶的维尔德常数比较大，为40rad/(T·m)，作为目前标准的光纤激光器装置用材料，已广泛地搭载。据说TSAG结晶的维尔德常数为TGG结晶的1.3倍左右，这些也是搭载于光纤激光器装置的材料。在上述以外，特开2010-285299号公报(专利文献3)中公开了以氧化物作为主成分的单晶或陶瓷，该氧化物为(TbxR1-x)2O3(x为0.4≦x≦1.0)，R选自由钪、钇、镧、铕、钆、镱、钬和钌组成的组。由上述成分组成的氧化物的维尔德常数为0.18分钟/(Oe·cm)以上，在实施例中甚至有最大0.33分钟/(Oe·cm)的记载。另外，在同一文献的本文中也记载了TGG的维尔德常数为0.13分钟/(Oe·cm)。两者的维尔德常数之差实际上达到了2.5倍。特开2011-121837号公报(专利文献4)中也公开了由大致同样成分组成的氧化物，记载了具有比TGG单晶大的维尔德常数。如上述专利文献3、4那样，如果得到维尔德常数大的光隔离器，则能够使为了旋转45度而必需的全长缩短，导致光隔离器的小型化而优选。但是，上述专利文献3、4中公开的(TbxR1-x)2O3氧化物与专利文献1中公开的TGG结晶、或者专利文献3的本文中提及的TGG结晶相比，确实维尔德常数非常大，为1.4倍～2.5倍，虽然很少，但该氧化物吸收假定其利用的波段0.9～1.1μm的光纤激光。对于近年来的光纤激光器装置，其输出不断地高功率化，即使是稍有吸收的光隔离器，如果搭载到其中，也会招致热透镜效应引起的光束品质的劣化而成为问题。作为每单位长度的维尔德常数非常大的材料，有含铁(Fe)的钇铁石榴石(通称：YIG)单晶(特开2000-266947号公报(专利文献5))。不过，铁(Fe)在波长0.9μm处具有大的光吸收，对于波长0.9～1.1μm带的光隔离器该光吸收的影响出现。因此，使用了该钇铁石榴石单晶的光隔离器在高输出化倾向显著的光纤激光器装置中的利用变得极其困难。因此，需求维尔德常数比TGG结晶(Tb3Ga5O12)、TSAG结晶(Tb(3-x)Sc2Al3O12)大并且不会吸收波段0.9～1.1μm的光纤激光的全新的材料。作为这样的材料的候补，可列举具有烧绿石型的结晶结构的氧化物。烧绿石型结晶具有A2B2O7的结晶结构，已知如果A离子与B离子的半径比在一定的范围内，则具有立方晶结构。如果能够选择结晶结构采取立方晶的材料，单晶自不必说，即使是陶瓷体也具有高透明性的材料的制作成为可能，期待作为各种光学材料的应用。作为这样的烧绿石型材料的例子，特开2005-330133号公报(专利文献6)中公开了立方晶系钛氧化物烧绿石烧结体，其为在A位点具有稀土元素RE的立方晶系钛氧化物烧绿石中该A位点的元素RE由Lu、Yb、Tm、Er、Ho、Y、Sc、Dy、Tb、Gd、Eu、Sm、Ce的各元素中的一个或二个以上构成的复合氧化物RE2-xTi2O7-δ，其特征在于，通过将上述A位点元素RE的不定比量x根据该A位点元素RE而设为0＜x＜0.5的范围内的电子导电性陶瓷粉体烧结，然后对其进行还原处理而形成。由于用途为电子导电性陶瓷，因此没有提及该烧结体的透明度，本领域技术人员之间公知：如果只是普通地进行了烧结，通常制成不透明烧结体，专利文献6记载的材料也推定为不可作为光学材料用途利用，但包含Tb的钛氧化物烧绿石可成为立方晶的信息由该专利文献6公开。不过，在这以前也另外获知如果是单纯的Tb的硅氧化物，不能取得立方晶(“RareearthdisilicatesR2Si2O7(R＝Gd,Tb,Dy,Ho)：typeB”，Z.,Kristallogr.，第218卷No.12795-801(2003)(非专利文献1))。另外，相同的时期公开了虽然完全不含Tb，但某种稀土铪氧化物取得立方晶烧绿石结构，具有透光性的事实(“FabricationoftransparentLa2Hf2O7ceramicsfromcombustionsynthesizedpowders”，Mat.Res.Bull.40(3)553-559(2005)(非专利文献2))。另外，在特开2010-241677号公报(专利文献7)中公开了光学陶瓷，其为各个结晶的至少95重量％、优选地至少98重量％具有立方晶黄绿石或萤石结构、包含化学计量的下述化合物的多晶、透明光学陶瓷，A2+xByDzE7其中，-1.15≦x≦0和0≦y≦3和0≦x≦1.6以及3x+4y+5z＝8，并且A为选自稀土金属氧化物的组中的至少1个的3价阳离子，B为至少1个的4价阳离子，D为至少1个的5价阳离子，和E为至少1个的2价阴离子，A选自Y、Gd、本文档来自技高网...

【技术保护点】
磁光材料，其特征在于，包含含有由下述式(1)表示的复合氧化物作为主成分的透明陶瓷或者由下述式(1)表示的复合氧化物的单晶，波长1064nm下的维尔德常数为0.14分钟/(Oe·cm)以上，Tb2R2O7   (1)式中，R为选自硅、锗、钛、钽、锡、铪、锆中的至少1种元素，其中，对于硅、锗及钽，不包括单独为硅元素、单独为锗元素及单独为钽元素的情形。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.12 JP 2013-1893481.磁光材料，其特征在于，包含含有由下述式(1)表示的复合
氧化物作为主成分的透明陶瓷或者由下述式(1)表示的复合氧化物的
单晶，波长1064nm下的维尔德常数为0.14分钟/(Oe·cm)以上，
Tb2R2O7(1)
式中，R为选自硅、锗、钛、钽、锡、铪、锆中的至少1种元素，
其中，对于硅、锗及钽，不包括单独为硅元素、单独为锗元素及单独
为钽元素的情形。
2.权利要求1所述的磁光材料，其特征在于，使光程长为10mm，
以光束直径1.6mm使波长1064nm的激光入射的情况下，不产生热透
镜的激光的入射功率的最大值为30W以上。
3.权利要求1或2所述的磁光材料，其中，每10mm光程长的
波长1064nm的光的直线透射率为90％以上。
4.权利要求1～3的任一项所述的磁光材料，其中，具有烧绿石
晶格的立方晶成为了主相。
5.权利要求1～4的任一项所述的磁光材料，其中，上述透明陶
瓷中的平均烧结粒径为2.5μm以下。
6.磁光材料的制造方法，其中，将氧化铽粉末、和选自硅、锗、
...

【专利技术属性】
技术研发人员：碇真宪，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP