应用于磁光开关的正负交替脉冲发生器的设计-厦门理工学院学报.PDF

　 第２３卷　 第３期 厦门理工学院学报 Ｖｏｌ．２３　 Ｎｏ．３ 　 　 ２０１５ 年６月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉａｍｅｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｊｕｎ． ２０１５ 应用于磁光开关的正负交替脉冲发生器的设计 １，２ １，２ １，２ 阮剑剑 ， 许英朝 ， 朱文章 （１． 厦门理工学院光电与通信工程学院， 福建厦门３６１０２４； ２． 福建省光电信息材料与器件重点实验室， 福建厦门３６１０２４ ） ［摘　 要］ 基于磁光开关的工作原理， 利用晶体管的雪崩特性， 设计了一种正负交替脉冲发生器， 能 产生正负交替转换的大电流脉冲， 作用于螺线管线圈， 产生高速磁场． 通过螺线管内电流方向的转换， 以 改变磁光晶体外向磁场的方向， 从而达到磁光开关光路转换的要求． 设计的脉冲发生器产生的正负脉冲前 沿时间约为３～５ｎｓ， 脉冲幅值为６０～９０Ｖ， 脉冲电流可达６Ａ 以上， 产生的磁场远大于３９７８９Ａ／ｍ， 满足 磁光开关的需求． ［关键词］ 磁光开关； 磁光晶体； 正负交替脉冲发生器； 脉冲电流； 雪崩晶体管 ［中图分类号］ Ｏ４３６ ４　 ［文献标志码］ Ａ　 ［文章编号］ １６７３－４４３２ （２０１５） ０３－００６３－０５ 光开关是全光网络中必不可少的关键器件之一， 主要应用于光通信、 光计算机、 光信息处理和全 光数据处理等领域． 光开关的种类有很多， 磁光开关是利用法拉第磁光效应的光开关． 所谓磁光效应 是指线偏振光透过放置在磁场中的磁光物质， 沿着磁场方向传播时， 光的偏振面发生旋转的一种现 象， 也称法拉第旋转． 一般磁光材料中， 法拉第旋转 （用旋转角θＦ表示） 和外加磁感强度Ｂ、 样品 长度Ｌ成正比， 即θＦ ＝ＶＢＬ， 其中 Ｖ是与材料特性、 光的频率有关的常数， 称为费尔德常数． 因为磁 场下电子的运动总附加有右旋的拉莫尔进动， 当光的传播方向相反时， 法拉第旋转角方向不倒转， 而 是往同一方向累加， 所以法拉第效应为非互易效应． 这种非互易特性在全光通信网络中是很重要 的［１－３］． 磁光开关主要是通过改变外加磁场的方向来改变磁光晶体内法拉第旋转角的方向， 从而达到切换 光路的目的． 与其他光开关相比， 磁光开关的优点是： 1 开关速度快， 功率低， 没有移动部分， 稳定可靠， 工艺简 / 单． 其主要缺点是集成化难度大． 近年来， 随着全光网络 2 的高速发展， 磁光开关得到了越来越多的关注和研 究［４－５］． 因此， 本文利用磁光开关的原理， 设计了一种正 负交替脉冲发生器， 满足了磁光开关的要求． １　 磁光开关的结构设计 TTL 磁光开关的结构设计主要包括光路设计、 脉冲发生器 的设计和磁场结构的设计． 本文中磁场结构采用螺线管线 AT89S52 圈来产生外加磁场． 磁光开关的总体结构设计框架图如 图 1 磁光开关总体结构设计框架图 图１所示． 整个实验装置共分成４个模块， 每一个模块都