氟化铽锂(LTF)晶体具有大的维尔德常数、低的吸收系数，是一种性能优良的磁光晶体材料，适合用作高功率、大能量激光系统用磁光器件的磁光材料。本文以高纯TbF3和LiF为原料，采用电阻加热提拉法，在Ar气和CF4混合气体保护下，成功生长出了直径达2英寸的大尺寸LTF晶体。该晶坯外观完整，具有良好的光学均匀性和较低的残留应力，He-Ne激光照射下无肉眼可见散射颗粒。该晶体还加工出了直径为10 mm的LTF晶体元件，测试其单程损耗系数、消光比、透过波前畸变和弱吸收系数等参数，结果表明生长的LTF晶体具有良好的光学质量，其维尔德常数约为市售商用TGG晶体的98%。

Tb3ScxAl5-xO12(TSAG)晶体是一种性能优异的磁光晶体材料，解决大尺寸TSAG晶体生长过程中开裂问题对高功率磁光隔离器的应用有着重要的意义。本文采用提拉法晶体生长技术，考察了稀土离子Dy、Lu在晶体生长过程中的分凝规律，分析了Dy、Lu掺杂对TSAG晶体性能的影响。结果表明，Dy、Lu掺杂有助于解决大尺寸TSAG晶体的开裂问题，生长的TSAG晶体均具有良好的内部质量，且所得晶体消光比均大于33 dB。Lu掺杂对TSAG晶体的维尔德常数有一定提升，而Dy掺杂则对TSAG晶体的维尔德常数提升无明显作用。Dy、Lu共掺的TSAG晶体磁光性能与TSAG基本相近，所制备晶体均满足高功率激光隔离器生产要求。

采用磁光晶体薄膜、半波片、偏振分束器、偏振合束器和高速法拉第转子等元器件研制了一种具有新型光路的1×2全光纤磁光开关，以用于全光网络通信. 采用雪崩晶体管设计和制作了多种纳秒脉冲发生器，用于驱动法拉第转子中的微型螺线管. 对螺线管的尺寸和结构布局进行了优化设计，并分析螺线管的磁场强度和自感系数等性能参量，以提高磁光开关的开关速度. 磁光开关的性能测试结果表明，纳秒脉冲上升时间为2~5 ns、脉冲宽度为6~12 ns、脉冲幅值为30~150 V. 磁光开关的插入损耗为1.55 dB，串扰为23.69 dB，消光比为-23.69 dB，开关时间为100~400 ns. 该全光纤磁光开关的开关时间已达到纳秒量级.

设计和分析了一种新型的用于全光通信网络的高速微型1×2磁光开关，包括光学光路和高速控制．纳秒脉冲发生器的纳秒脉冲电流用于控制传输1550nm光束的磁光晶体的磁化强度．对纳秒脉冲发生器的电路设计方案和纳秒脉冲磁场设计方案分别进行计算机仿真和实验验证．结果表明：纳秒脉冲发生器能够输出上升沿1．9～3．2ns、上升幅度10～90V和脉宽4～100ns的脉冲．在单片机MCU的控制下，可以实现光束的平稳切换，目前的开关时间小于1μs．

建立了磁光晶体磁致偏振特性测试系统。该系统采用中心波长为1538 nm的WGY型半导体激光器,在0～1500 mT的大范围可调磁场下,对光隔离器用磁光晶体GdYBiIG样品的退偏效应进行了测试。测试结果表明,达到磁饱和或接近磁饱和时,GdYBiIG晶体的偏振性能最优;达到磁饱和后,随着磁场的增强,出现了磁致退偏效应。分析了磁致退偏效应的产生机理,给出磁致圆二向色性及磁致线双折射是产生退偏的原因。实验测试与理论分析表明,根据磁光晶体GdYBiIG这种退偏效应的规律性,在利用该类晶体制作磁光器件时,外加磁场强度稍大于它的磁饱和强度即可。

采用高温助熔剂熔盐生长出了复合掺杂YbBi∶YIG磁光石榴石单晶,并应用于磁光光纤电流传感器研制.此单晶的比法拉弟旋转为-404deg/cm,磁光优值为25.8deg/dB,饱和磁化场为1400Oe,温度系数为4.2×10-4K-1(室温,λ=1.55μm).与纯YIG相比具有较好的磁光性能,有更高的比法拉弟旋转角和磁光优值以及较小的温度依赖性.用此单晶作为法拉弟转子材料,建立了单光路结构的磁光光纤电流传感器的实验原型,测试了它在测量50Hz交变电流时的性能,测试结果表明传感系统具有较高的精度和灵敏度并有较好的线性关系.

用熔盐法生长了两种Bi替代的高法拉第旋转、温度稳定的稀土铁石榴石磁光单晶Bi-HoYbIG和Bi-GdYIG,测试分析了其在近红外波段的磁光性能及其温度特性。Ho3-z-y,YbyiBixFe512(x＝1.03,y=1.20)单晶的比法拉第旋转角为-891°/cm(λ=1.31μm)和-767°/cm(λ＝1.55μm),Y3-z-yGdyBixFe5O12(x=0.46,y=0.24)单晶的值为－1067°／cm(λ=1.31μm)和-882°／cm(λ=1.55μm),两者都比纯YIG晶体高出许多。而且这两种晶体的法拉第旋转角随温度变化较小,在250～400K范围内,其温度灵敏度S分别为4. 60×10-4／K和4. 20×10-4/K。分析表明,Bi的掺入能大大提高晶体的法拉第旋转角,而yb3+、Gd3+等离子的掺入可以有效降低Bi3+替代磁光单晶的法拉第旋转的温度灵敏性,Bi-HoYbiG和Bi-GdYIG等磁光晶体非常适合作为高灵敏度、温度稳定的光纤电流传感器中的法拉第转子材料。