磁光材料及其制造方法、以及磁光设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及磁光材料W及磁光设备，更详细地说，设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、W及使用了该 磁光材料的磁光设备。
【背景技术】
[0002] 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 态素乱的现象。特别是如果振荡的光被中途的光学系反射而返回到光源，则大幅地揽乱振 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。
[0003] 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W逆旋转旋转45度。运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。作为运样使前进的光透射、 射出，将后进的回返光阻断的光隔离器发挥功能。
[0004] 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 (化沁曰5〇12)^546结晶（化(3-、)5。2413〇12)(特开2011-213552号公报（专利文献1)、特开2002-293693号公报(专利文献2)) dTGG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，运些也是搭载于光纤激光器装置的材料。
[0005] 在上述W外，特开2010-285299号公报(专利文献3)中公开了 W氧化物作为主成分 的单晶或陶瓷，该氧化物为(化xRi-x)2〇3(x为0.4^x^l.0)，R选自由筑、锭、铜、館、礼、镜、铁 和钉组成的组。由上述成分组成的氧化物的维尔德常数为0.18分钟/(Oe . cm)W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。
[0006] 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。
[0007] 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。
[000引但是，上述专利文献3、4中公开的（TbxRi-x)2化氧化物与专利文献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0.9~1.1皿的光纤激光。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。
[0009]作为每单位长度的维尔德常数非常大的材料，有含铁(Fe)的锭铁石恼石(通称： YIG)单晶(特开2000-266947号公报(专利文献5))。不过，铁(Fe)在波长0.9皿处具有大的光 吸收，对于波长0.9~1. Iwii带的光隔离器该光吸收的影响出现。因此，使用了该锭铁石恼石 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。
[0010] 因此，需求维尔德常数比TGG结晶（化36日日0i2)、TSAG结晶（化(3-、仪2413〇12)大并且 不会吸收波段0.9~1. Imi的光纤激光的全新的材料。
[0011] 作为运样的材料的候补，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A2B2化的结晶结构，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。
[0012] 作为运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 立方晶系铁氧化物烧绿石烧结体，其为在A位点具有稀±元素 RE的立方晶系铁氧化物烧绿 石中该A位点的元素 RE由山、￥13、町1、61'、化、￥、5(3、〇7、化、6(1、611、5111、〔6的各元素中的一个或 二个W上构成的复合氧化物RE2-xTi2〇7-s，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
[0013] 0<x<0.5
[0014] 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，但包含化的铁氧化物烧绿石可成为立方晶的信息由该专利文献6公开。
[0015] 不过，在运W前也另外获知如果是单纯的化的娃氧化物，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)(非专利文献1))。
[0016] 另外，相同的时期公开了虽然完全不含化，但某种稀±给氧化物取得立方晶烧绿 石结构，具有透光性的事实（"Imbrication of transparent La2Hf2〇7ceramics from combustion synthesized powders" ,Mat .Res .Bull. 40(3)553-559(2005)(非专利文献 2))。
[0017] 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蛋石结构、包含化学计量的下 述化合物的多晶、透明光学陶瓷，
[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为选自稀±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、化、Lu、Sc和1^曰，8选自1'1、2'、册、511和〇6，确认了 虽然完全不含化，但包含数种稀±的铁氧化物、错氧化物、给氧化物、锡氧化物、错氧化物可 取得98重量％ W上的立方晶黄绿石(烧绿石)结构。
[0020] 现有技术文献
[0021] 专利文献
[0022] 专利文献1:特开2011-213552号公报
[0023] 专利文献2:特开2002-293693号公报
[0024] 专利文献3:特开2010-285299号公报 [00巧]专利文献4:特开2011-121837号公报 [00%] 专利文献5:特开2000-266947号公报
[0027] 专利文献6:特开2005-330133号公报 [002引专利文献7:特开2010-241677号公报
[0029] 非专利文献
[0030] 非专利文献 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] 非专矛U文南犬2 :''Fabrication of transparent La2Hf2〇7ceramics from combustion synthesized powders''，Mat.Res.Bull.40(3)553-559(2005)
【发明内容】
[0032] 发明要解决的课题
[0033] 本发明鉴于上述实际情况而完成，目的在于提供不会吸收波段0.9~1.1皿的光纤 激光、因此也抑制热透镜的产生、维尔德常数比TGG结晶大的、适合构成光隔离器等磁光设 备的透明的磁光材料及其制造方法、W及磁光设备。
[0034] 用于解决课题的手段
[0035] 本发明人W W上的现有技术的见识为基础，作为维尔德常数比TGG结晶 (TbsGasOu)、TSAG结晶（Tb(3-x)Sc2Al3〇i2)大并且不会吸收波段0.9~1.1皿的光纤激光的全 新的材料候补，进行了包含化的各种烧绿石型材料的研究，完成了适合构成光隔离器等磁 光设备的磁光材料及磁光设备。
[0036] 目P，本发明为下述的磁光材料及其制造方法、W及磁光设备。
[0037] [1]磁光材料，其特征在于，包含含有下述式（1)所示的复合氧化物作为主成分的 透明陶瓷或下述式（1)所示的复合氧化物的单晶，在波长l〇64nm下的维尔德常数为0.14分 钟/(Oe ? cm) W上。
[003引化2化07 (1)
[0039] (式中，R为选自由娃、错、铁、粗、锡、给、错组成的组中的至少1种元素（不过，对于 娃、错和粗，不包括为该元素单独的情形）。）
[0040] [2] [ 1 ]所述的磁光材料，其特征在于，使光程长为10mm，W光束直径1.6mm使波长 1064nm的激光入射的情况下，没有产生热透镜的激光的入射功率的最大值为30WW上。
[0041] [3][1]或[2]所述的磁光材料，其中，每IOmm光程长的波长1064皿的光的直线透射 率为90%W上。
[0042] [4][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。
[0043] [5][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 2.5皿W下。
[0044] [ 6 ]磁光材料的制造方法，其中，将氧化铺粉末、和选自由娃、错、铁、粗、锡、给、错 组成的组中的至少巧巾的氧化物粉末(不过，对于娃、错和粗，不包括为该元素氧化物单独的 情形)在相蜗内赔烧而制作W立方晶烧绿石型氧化物作为主成分的赔烧原料，将该赔烧原 料粉碎而制成原料粉末，使用该原料粉末加压成型为规定形状后烧结，进而进行热等静压 处理，得到包含下述式(1)所示的复合氧化物作为主成分的透明陶瓷的烧结体