報告書番号

T03072

タイトル（和文）

高感度光応用磁界センサ用材料Ce:YIGの開発

タイトル（英文）

Development of Ce:YIG for highly sensitive optical magnetic field sensor material

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

広い組成範囲にわたって大型で高品質なCe:YIG単結晶の成長方法を開発し、さらにそれを利用して高感度な光応用磁界センサの開発の基盤となる研究を行った。その結果，TSFZ法で高濃度のセリウムを置換したイットリウム鉄酸化物をソルベントとして使用し、成長速度を1 mm/hにすることにより、直径約8 mm、長さ約50 mmのCe:YIG単結晶を成長し、酸素雰囲気中で、最大8 %までのセリウムを置換できることを示した。また，Ce:YIG単結晶は近赤外光領域で光吸収係数が小さく、かつファラデー回転角が大きく，磁界センサ材料として有望であることを示した。さらに，Ce:YIG単結晶と「重ね合わせ法」を採用した磁界センサは，磁界の定格値を500 A/mとした場合にJEC1201の1PSの規格を満たし、感度としては充分実用に耐えられることを示した。

概要 （英文）

I developed a Ce:YIG crystal growth method for the production of large and high-quality crystals and performed basic research towards the development of highly sensitive optical magnetic field sensors. Ce:YIG single crystals of 8 mm diameter and approximately 50 mm length, was grown by using highly concentrated Ce-substituted yttrium iron oxide as the solvent in the TSFZ method setting. The optical absorption coefficient of Ce:YIG is smaller than that of Bi:YIG for wavelengths greater than 1250 nm. The Faraday rotation of Ce:YIG crystals was approximately five times greater than that of Bi:YIG crystals at a wavelength of 1300 nm. Therefore, these crystals are promising for use as magnetic field sensor materials. I proposed the pair of Ce:YIG crystals method for the improvement of the sensor characteristics. The magnetic sensitivity constant can be improved up to 0.01%m/A for 3-mm-thick crystals by this method. As a result, I was able to produce magnetic field sensors satisfying the JEC1201 1PS standard for the case when the rating of the magnetic field is 500 A/m. The sensor utilizing the pair of Ce:YIG crystals method has sufficient capacity for practical use.

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