科毅光通信 - 光开关器件与设备生产销售厂商

光开关作为构建高速光通信网络与未来光子计算的核心器件，其性能提升始终是行业焦点。近日，一项发表于国际顶级期刊《Nature Photonics》关于光学双稳态材料的研究取得里程碑式进展，为新一代高性能光开关与光存储器的开发奠定了坚实基础。广西科毅光通信科技有限公司作为专业的光通信设备与解决方案提供商，持续关注此类前沿光开关技术发展，致力于将尖端科研成果转化为实际应用。

研究突破：纳米级本征光学双稳态（IOB）实现

长期以来，开发适用于微型化光子器件的纳米级本征光学双稳态材料面临巨大挑战。光学双稳态是指材料对单一光输入能产生两种稳定光学输出状态（如“开”/“关”、高发光/低发光）的特性，其输出取决于此前的激发历史。这种特性是实现超快、低功耗光开关和光存储器的理想选择。

Intrinsic optical bistability of photon avalanching nanocrystals.

光子雪崩纳米晶体的本征光学双稳性

图1: KPb2Cl5:Nd3+ 雪崩纳米粒子avalanching nanoparticles，ANPs中的本征光学双稳态intrinsic optical bistability，IOB。

图2: KPb2Cl5:Nd3+雪崩纳米粒子ANPs的双稳态发光。

图3: KPb2Cl5:Nd3+雪崩纳米粒子ANPs中的本征光学双稳态IOB模型。

2025年1月，美国劳伦斯伯克利国家实验室的研究团队在KPb₂Cl₅基质中掺杂Nd³⁺（钕离子）的雪崩纳米粒子中，成功观测并证明了清晰稳定的本征光学双稳态现象。该材料能在高发光态与低发光态之间实现高对比度切换，并展现出典型的双稳态滞后特性。这一发现标志着在纳米尺度上实现实用化IOB材料取得了关键性突破。

核心机制：低温光子雪崩与强非线性

研究揭示了这种光学双稳态源于一种独特的低温非热机制。其核心是Nd³⁺离子中被抑制的非辐射弛豫过程与光子雪崩效应之间形成的强大正反馈循环。光子雪崩是一种高效的上转换过程，在此机制下被显著增强，最终导致了极其显著的>200阶光学非线性响应。这种极强的非线性是驱动双稳态行为的关键物理基础。

面向器件的可控性能：可调滞后与光开关演示

该研究的另一重要价值在于展示了对此光学双稳态特性的有效调控：

1. 滞后宽度可调： 通过调制激光脉冲参数，研究人员成功调节了双稳态回线（滞后环）的宽度，这意味着器件操作阈值和稳定性可以根据需要进行设计。

图4: 发光滞后的时间调制。

图5: 基于不稳定渡越crossing，雪崩纳米粒子ANPs的光开关。

1. 晶体管式光开关功能： 创新性地利用双激光束进行激发，成功实现了类似晶体管功能的光开关操作。其中一束光起到“门控”信号的作用，用另一束光来控制发光状态的开关，完美诠释了“利用光来操纵光”的概念。相关原理展示见图5。

应用前景与行业意义

    这项关于光子雪崩纳米晶体本征光学双稳性的研究，不仅深化了对基础物理过程的理解，更重要的是为开发新一代纳米光子器件，特别是超快、低功耗、高集成度的光开关和光存储器，提供了极具潜力的材料平台和设计原理。其低温工作、高对比度、强非线性及光控光的特点，使其在全光网络、光子芯片、量子信息处理、高分辨率生物成像等领域具有广阔的应用前景。

广西科毅光通信科技有限公司认为，此类基础材料的突破性进展，是推动光通信和光子技术向前发展的核心驱动力。我们密切关注包括光学双稳态材料在内的前沿光开关技术动态，并积极评估其在下一代光开关模块与系统中的应用潜力。科毅光通信致力于将最先进的科学技术融入产品开发，为客户提供高性能、高可靠性的光通信解决方案。

关于广西科毅光通信科技有限公司
广西科毅光通信科技有限公司是一家专注于光通信设备研发、生产与销售的高科技企业。公司核心产品涵盖各类光开关、光衰减器、波分复用器等无源器件及子系统，广泛应用于光纤通信、数据中心、测试测量等领域。我们坚持以技术创新为引领，以客户需求为导向，致力于成为全球领先的光通信器件供应商。

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