磁性材料独有的磁响应特性增强了传统电荷型器件的磁控能力，而超薄甚至可单原子层剥离的二维磁性材料在低维尺度下增强了电子自旋与电荷、晶格的相互作用并带来了非凡的物性。在自旋电子学中，反铁磁材料不仅展现了高频、低耗、抗串扰的优势，其与超导、磁相变等现象联系的关联电子态还疏通了人们利用光电子学探索低维磁性及其机理的道路。近年来，得益于额外的磁自由度、二维光电效应、反铁磁与铁磁/非磁材料的功能化异质结，激光驱动的二维反铁磁材料成为研究热点。综合稳态和瞬态的显微光学手段，回顾总结了二维反铁磁材料中的各类磁光效应和元激发准粒子研究，包括激光与物质相互作用中的载流子、激子、声子、磁子及其耦合态效应。随着可见光到太赫兹成像和其他配套技术的发展，二维反铁磁材料的检测和调控难题正逐步得到解决，高极化度和低阻尼输运的微纳自旋应用有望被植入到光伏、光信息处理领域并发挥重要作用。

提出一种基于周期性宇称-时间(PT)对称结构的磁光调制器,该结构由在中间的水基MnFe₂O₄磁流体层和两侧周期性PT对称单元构成,利用磁流体的磁光效应,实现具有增益的高消光比光调制。利用传输矩阵法对结构进行仿真分析,结果表明,对于波长处于结构禁带低透射区域的入射光波,在以1550 nm为中心从1513 nm到1587 nm的波长范围内,调制器对入射光最大增益接近25 dB,消光比最高接近60 dB,最低可达30 dB,同时入射光波透射率和波长移动的平均调制灵敏度最大分别可以达到74.51 dB和108.2 nm。

磁光材料是现代光通信产业中不可或缺的关键功能材料。为了实现光通信器件的小型化，高质量磁光薄膜材料受到关注。软铋矿型Bi25FeO40具有高对称性的立方晶体结构，单位体积所含铋离子浓度高，理论上应具有较强的磁光效应，但却因为磁性偏弱、制备困难等缺点而限制了其应用。本文采用射频磁控溅射法，在掺钇二氧化锆(YSZ)基底上沉积获得具有立方相软铋矿型结构的Bi26-x-yMxNyO40 (M, N=Fe, Co, Gd)磁光薄膜，并对其形貌、磁性、透过率、磁圆二色信号等进行表征。结果表明，薄膜均较为平整，厚度约为190 nm，在近红外区的透过率约为60%~70%。薄膜的磁性随着掺杂离子含量的提高逐渐增强。Bi13.6Gd2.7Co4.0Fe5.7O40/YSZ薄膜具有强磁光效应，在716 nm处的磁圆二色光谱信号高达到1 710 deg/cm，有望应用于集成光隔离器等光通信器件中。

以碳酸氢铵(AHC)为沉淀剂，采用液相沉淀法结合高温热分解获得了TbO1.81和Tb2O3超细粉体。研究表明，沉淀前驱体呈现出一维纳米线形貌特征，纳米线的平均宽度随碳酸氢铵含量的增加而增长。前驱体在空气中直接加热煅烧经过脱水、脱碳和颗粒生长等过程得到了平均粒径约为140 nm的类球状TbO1.81纳米粉体; 而前驱体在流动氢气气氛下加热则获得了颗粒尺寸更小的Tb2O3粉体(平均粒度约为85 nm)。碳酸氢铵与Tb3+的摩尔比对氧化物粉体的分散有显著影响，最佳摩尔比为1∶1。TbO1.81和Tb2O3的禁带宽度分别约为1.67 eV和5.20 eV。

为实现输电线路单相断线故障的快速精准定位, 缩短供电恢复时间, 提出了一种基于OPGW光传感技术的光偏振态故障定位方法。根据法拉第磁光效应的原理, 以光纤复合架空地线(OPGW)为传感器, 通过自制设备捕获和分析输电线路相导线对 OPGW产生的感应电流在单相断线瞬间的突变信号, 实现对故障点的定位。在实验环境下进行模拟实验对其验证, 结果表明: 在给定的电流范围内, 设备获取的信号强度与导线通电电流大小呈正相关, 设备能有效捕捉线路断电瞬间的突变信号, 实现 故障点定位, 定位结果误差在±250 m内, 满足工程设计的要求。

随着光通信和高功率激光技术等领域的发展，磁光隔离器得到了越来越广泛的研究和应用，推动了磁光材料尤其是磁光晶体的发展。目前已经发展了多 种新型磁光晶体，同时为了满足大功率激光的需求，需要不断提高磁光晶体尺寸和光学品质。本文首先介绍了法拉第磁光效应及应用，然后介绍了稀土正铁氧 体、稀土钼酸盐、含铽铌酸盐、钇铁石榴石、含铽石榴石磁光晶体及部分种类磁光陶瓷的研究进展，最后对磁光晶体的未来进行了展望。

为了获得圆偏振和激光输出一体化的结构,利用增益和损耗微腔、磁性微腔和金属层组成一个复合结构体系,并借助4×4传输矩阵研究该结构的传输特性。结果发现,该结构在一定结构参数范围内产生了较强的法拉第旋转效应,并获得了增益传输模式,实现了多种椭圆偏振或圆偏振激光的同时输出。此外,在某些特定结构参数和特定波长条件下,该结构会产生超强的圆偏振激光。

应用4×4传输矩阵法数值分析线偏振光在一维磁光光子晶体中的传输特性。 首先推导了4×4传输矩阵, 然后数值计算线偏振光在一维磁光光子晶体中传输时的透射谱和法拉第旋转角,结果表明:当施加外磁场时, 由于磁光材料的磁光效应,线偏振光中的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光在一维磁光光子晶体中传播时的透射谱 不再重合,导致透射谱发生分裂。最后计算透射光的电场强度x分量和y分量的振幅和相位,得到透射光的表达式和法拉第旋转角。

从传感光纤的高双折射螺距和光纤结构两方面分析不同螺距下光纤内光的偏振态差异及其受温度变化的影响,对比了PANDA光纤、椭圆芯光纤、保偏微结构光纤的温度特性。结果表明,在全光纤电流传感器(FOCS)中,当传感光纤的螺距L_T是光纤对应的未螺旋状态下拍长L_p的2倍时,温度特性最差。L_T减小,光纤偏振保持能力减弱,抗物理干扰能力变差。当L_T≈L_p时,传感光纤既有较好的温度特性,也有较强的抗外界物理干扰能力。不同结构的传感光纤,传感器比差的范围不同,其中基于微结构保偏光纤的传感光纤,在-40~+70 ℃全温度下未经补偿,传感器比差变化范围最低,仅为±0.32%。