磁光开关等全光开关是全光网络的光分插复用、光交叉连接和光路由器等关键设备的核心器件之一,属于全光网络发展中迫切需要解决的关键问题,具有重要的学术价值和良好的应用前景。本项目组在国际上首先提出采用掺铋稀土铁石榴石晶体的磁光材料和超高速磁场的全光纤磁光开关研究方案。它具有无移动件、开关速度快和外形尺寸小巧等特点。全光纤磁光开关研究采用了授权发明专利"全光纤磁光开关",主要包括了光学光路设计、皮秒脉冲发生器和高速磁场等。光路设计包括了磁光晶体的选择、磁光开关中的偏振光的光路设计和性能分析、法拉第转子中的磁路设计等。采用特殊的微型螺线管产生超高速磁场,其研究包括线圈的结构设计和材料选择等。皮秒脉冲发生器应用了多级联晶体管的雪崩效应,并在试验中对多种晶体管进行了研究。实验结果表明,输出脉冲的上升沿时间达到了数百皮秒,满足全光网络中的高速磁光开关的要求。通过控制磁光材料的磁化程度,光束可以稳定地进行切换。目前,测量的开关时间约100纳秒,并有潜力达到皮秒量级,可广泛用于全光通信网络。在研究项目开展过程中,发表20篇文章,获得3项授权的发明专利和1项科研奖励。
英文主题词all-optical switch; ultrafast; magneto-optic film; all-fiber; magneto-optic effect.