2016-06-18 10:42:58

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光子晶体光纤有很多奇特的性质。例如,可以在很宽的带宽范围内只支持一个模式传输;包层区气孔的排列方式能够极大地影响模式性质;排列不对称的气孔也可以产生很大的双折射效应,这为我们设计高性能的偏振器件提供了可能。

基本信息

  • 外文名

    Micro-Structured Fibers, MSF

折叠 编辑本段 概述

光子晶体光纤(Photonic Crystal Fibers,PCF)又被称为微结构光纤(Micro-Structured Fibers, MSF),近年来引起广泛关注,它的横截面上有较复杂的折射率分布,通常含有不同排列形式的气孔,这些气孔的尺度与光波波长大致在同一量级且贯穿器件的整个长度,光波可以被限制在低折射率的光纤芯区传播。

折叠 编辑本段 概念的提出

光子晶体的概念最早出现在1987年,当时有人提出,半导体的电子带隙有着与光学类似的周期性介质结构。其中最有发展前途的领域是光子晶体在光纤技术中的应用。它涉及的主要议题是高折射率光纤的周期性微结构(它们通常由以二氧化硅为背景材料的空气孔组成)。这种被谈论着的光纤通常称之为光子晶体光纤(PCFs),这种新型光波导可方便地分为两个截然不同的群体。第一种光纤具有高折射率芯层(一般是固体硅),并被二维光子晶体包层所包围的结构。这些光纤有类似于常规光纤的性质,其工作原理是由内部全反射(TIR)形成波导;相比于传统的折射率传导,光子晶体包层的有效折射率允许芯层有更高的折射率。因此,重要的是要注意到,这些我们所谓的内部全反射光子晶体光纤(TIR-PCFs) ,实际上完全不依赖于光子带隙( PBG )效应。与TIR-PCFs截然不同的另一种光纤,其光子晶体包层显示的是光子带隙效应,它利用这种效应把光束控制在芯层内。这些光纤(PBG-PCFs)表现出可观的性能,其中最重要的是能力控制和引导光束在具有比包层折射率低的芯层内传播。相比而言,内部全反射光子晶体光纤(TIR-PCFs)首先是被制造出来的,而真正的光子带隙传导光纤(PBG-PCFs)只是在近期才得到实验证明。

折叠 编辑本段 分类

光子晶体光纤按照其导光机理可以分为两大类:折射率导光型(IG-PCF)和带隙引导型(PCF)。带隙型光子晶体光纤能够约束光在低折射率的纤芯传播。第一根光子晶体光纤诞生于1996年,其为一个固体核心被正六边形阵列的圆柱孔环绕。这种光纤很快被证明是基于内部全反射的折射率引导传光。真正的带隙引导光子晶体光纤诞生于1998年。带隙型光子晶体光纤中,导光中心的折射率低于覆层折射率。空心光子晶体光纤(Hollow-core PCF,HC-PCF)是一种常见的带隙型光子晶体光纤。光子晶体光纤主要通过堆叠的方式拉制而成,有些情况下会使用硬模(die)来辅助制造 光子晶体光纤光子晶体光纤

折叠 折射率导光型光子晶体光纤特性及应用

折射率引导型光子晶体光纤具有无截止单模特性 、大模场尺寸 /小模场尺寸和 色散可调特性(调节d,Λ等,无须掺杂)等特性。被广泛应用于色散控制 (色散平坦,零色散位移可以到800nm),非线性光学 (高非线性,超连续谱产生),多芯光纤 ,有源光纤器件(双包层PCF有效束缚泵浦光)和光纤传感等领域。

折叠 带隙型光子晶体光纤特性及应用

空隙带隙型光子晶体光纤具有易耦合,无菲涅尔反射,低弯曲损耗、低非线性和特殊波导色散等特点被广泛应用于高功率导光,光纤传感和气体光纤等方面。光子晶体光纤的发展为光纤传感开拓了广阔的空间,尤其是在生物传感和气体传感方面为光纤传感技术带来新的发展。

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