石榴石型单晶、光隔离器及激光加工机制造技术

本发明专利技术提供一种石榴石型单晶，其由下述通式表示：（Tb3－xScx）（Sc2－yAly）Al3O12－z??（1）（式中，x满足0＜x＜0.1）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及石榴石型单晶、光隔离器及激光加工机。
技术介绍
光隔离器具有利用磁场的施加使入射光的偏振面旋转的法拉第旋光器，近年来，不仅在光通信中，在激光加工机中也逐渐开始使用。作为这样的在光隔离器中使用的法拉第旋光器，以往以来已知有铽 钪 铝 石榴石型单晶(TSAG =Tb3Sc2Al3O12)(下述非专利文献I)。现有技术文献 非专利文献非专利文献I:吉川，外5名，“法拉第旋光器用Tb3Sc2Al3O12单晶的直拉法生长”(Crochral ski growth of Tb3Sc2Al3O12 single crystal forFaraday rotator),材料 石开究·公报(Materials Research Bulletin), 2001 年，第 37 卷，ρ· I — 10
技术实现思路
但是，上述非专利文献I中记载的石榴石型单晶虽然具有透明性，但有时单晶会产生裂纹。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，目的在于提供一种具有透明性且能够充分抑制裂纹的产生的石榴石型单晶、光隔离器及激光加工机。本专利技术人等为了解决上述课题进行了深入研究，结果发现在非专利文献I的单晶中，通过用Sc置换Tb的一部分，从而能够解决上述课题，完成了本专利技术。S卩，本专利技术的石榴石型单晶，以下述通式表示(Tb3_xScx (S(VyAly) Al3O12-Z(I)(式中，X满足 O < X < 0. I)。该单晶具有透明性且能够充分抑制裂纹的产生。其中，特别是对于可充分抑制裂纹的产生的理由，本专利技术人等推测原因是通过Tb的一部分被Sc置换，从而使石榴石结构稳定化。另外，上述石榴石型单晶优选用于法拉第旋光器。在上述通式(I)中，优选y和ζ同时满足下式O ^ y ^ 0. 2O 彡 ζ 彡 0.3。此时，与y和ζ偏离上述范围的情况相比，能够更充分地抑制单晶的透射率的降低。在上述通式(I)中，进一步优选x、y以及ζ满足下式0. 05 彡 X 彡 0. 070. 07 ^ y ^ 0. 11O. 08 彡 ζ 彡 O. 12。满足上述式的单晶在1064nm的波长处具有更大的弗尔德常数。因此，满足上述式的石榴石型单晶极其适于用作以Nd:YAG激光作为光源的激光加工机的光隔离器中使用的法拉第旋光器用单晶。另外，本专利技术的光隔离器，是具有法拉第旋光器的光隔离器，上述法拉第旋光器由上述石榴石型单晶构成。在本专利技术的光隔离器中，法拉第旋光器由上述石榴石型单晶构成，由于能够由上述单晶大量地得到法拉第旋光器，所以能够使法拉第旋光器低价格化。因此，如果利用本专利技术的光隔离器，则能够低价格化。 此外，本专利技术的激光加工机，具有上述光隔离器。根据本专利技术的激光加工机，由于石榴石型单晶为透明的，所以石榴石型单晶所致的光的吸收减少。因此，能够提高光隔离器的光的耐损伤性。并且，由于能够抑制结晶内的晶格缺陷等，所以不会产生裂纹。因此，能够使光隔离器长寿命化。其结果能够在光加工机中减少光隔离器的交换频率。根据本专利技术，提供一种具有透明性且能够充分抑制裂纹的产生的石榴石型单晶、光隔离器以及激光加工机。附图说明图I是表示本专利技术的光隔离器的一个实施方式的图。图2是表示培育本专利技术的石榴石型单晶的工序的工序图。图3是表不本专利技术的激光加工机的一个实施方式的简图。具体实施例方式以下，边参照附图边对本专利技术的实施方式进行详细说明。图I是表示本专利技术的光隔离器的一个实施方式的图。如图I所示，光隔离器10具备起偏器I、检偏器2以及配置在起偏器I与检偏器2之间的法拉第旋光器3。其中，偏振器I和检偏器2以它们的透射轴彼此相互成为非平行的方式，例如以形成45°角度的方式而配置。例如沿着从起偏器I朝向检偏器2的方向，即沿着光的入射方向对法拉第旋光器3施加磁场B,法拉第旋光器3因磁场B的施加,使通过起偏器I的光L的偏振面旋转,使其通过检偏器2的透射轴。在此，详细说明法拉第旋光器3。法拉第旋光器3，由以下述通式表示的法拉第旋光器用石榴石型单晶构成。(Tb3_xScx (Sc2 —yAly)Al3012_z(I)(上述式中，X满足O< X < O. I)在此，以上述通式(I)表示的单晶表示铺 钪 招 石槽石型单晶。上述通式(I)表不的单晶以Tb3Sc2Al3O12为基准时,利用(Sc2_yAly)的部分表不Sc的一部分可被Al置换，利用(Tb3 _xScx)的部分表不Tb的一部分可被Sc置换。根据上述通式(I)表不的石槽石型单晶，至少在红外光和可见光的波长区域具有透明性且能够充分抑制切出时的裂纹的产生。在上述通式(I)中，X满足O < X < O. I。如果X为0，则单晶切出时，单晶产生裂纹。如果X为O. I以上，则在结晶中有第2相结晶而无法实现单晶。X优选为O. 04 O. 09。在上述通式(I)中，y通常为O O. 2，优选为O. 02 O. 2。在上述通式(I)中，ζ通常为O O. 3,优选为O O. 2。应予说明，ζ不为O时,氧原子数小于石榴石型结晶中的氧原子数，即小于12，这是由单晶中的缺陷引起的。特别是为了更充分地抑制因氧缺陷引起的透光率的降低，所以在上述通式(I)中，优选y和ζ同时满足下式O ^ y ^ O. 2O ^ z ^ O. 3o·其中，在将法拉第旋光器3用于以Nd:YAG (振荡波长1064nm)为光源的激光加工机的光隔离器情况下，为了使弗尔德常数更大，优选在上述通式(I)中，X、I以及ζ同时满足下式O. 05 彡 X 彡 O. 07O. 07 ^ y ^ O. 11O. 08 彡 ζ 彡 O. 12。接着，对上述单晶的培育方法进行说明。首先，在说明单晶的培育方法之前，边参照图2边对培育上述单晶的结晶培育装置进行说明。图2是表示培育本专利技术的法拉第旋光器用石榴石型单晶的工序的工序图。如图2所示，结晶培育装置20主要具备铱制坩埚21、收容坩埚21的陶瓷制的筒状容器22以及在筒状容器22周围卷绕的高频线圈23。高频线圈23用于使坩埚21产生感应电流来加热坩埚21。接着，对使用上述结晶培育装置20的上述单晶的培育方法进行说明。首先，准备Tb4O7粉末、Sc2O3粉末以及Al2O3粉末。然后，如果应当培育的单晶组成即上述通式(I)中的x、y、z确定，则根据该组成来决定Tb4O7粉末、Sc2O3粉末以及Al2O3粉末的配合率。此时，上述Tb4O7粉末、Sc2O3粉末以及Al2O3粉末如下所述。S卩，通常以Tb4O7粉末、Sc2O3粉末以及Al2O3粉末的总计摩尔数为基准，Tb4O7粉末的配合率为21. O 23. I摩尔％。通常以Tb4O7粉末、Sc2O3粉末以及Al2O3粉末的总计摩尔数为基准，Sc2O3粉末的配合率为30. 8 33. 5摩尔％。通常以Tb4O7粉末、Sc2O3粉末以及Al2O3粉末的总计摩尔为基准，Al2O3粉末的配合率为45. O 46. I摩尔％。然后，以该决定的配合率将上述Tb4O7粉末、Sc2O3粉末以及Al2O3粉末干式混合而得到混合粉末。接下来，将上述混合粉末装入坩埚21。接着，对高频线圈23施加电流。然后，坩埚21被加热，在坩埚21内混合粉末熔融而得到熔液24。接下来，准备棒状的籽晶25，将该籽晶25的前端浸溃于熔液24后，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】...

【专利技术属性】
技术研发人员：船木秋晴，畑中翼，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：