国内光子晶体光纤的制造技术、应用研究现状

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1、第二届中国通信光电线缆产业高峰论坛既中周光纡光缆30年大会国内光子晶体光纤的制造技术、应用研究现状李进延陈伟蒋作文彭景刚李海清罗文勇烽火通估科技股份有限公司光纤研发郑摘要：光子晶体光纤由于其相对于常规光纤独特的性能和较高的设计自由度受到越来越广泛的关注，这些独特的性能使光子晶体光纤在光纤激光器、光源、色散补偿、光传感及其它新型光子晶体光纤器件中有广泛的应用前景。国内对光子晶体光纤的研究总体上落后于国际先进水平，但差距并不大，在国家重点基础研究发展计划(973)项目的支持下，多家高校和科研机构从光纤设计、制备技术和应用技术等多方面进行了系统深入的研究。本文

2、分析了国内光子晶体光纤制造技术及高非线性光子晶体光纤、色散补偿光子晶体光纤和有源光子晶体光纤的研究现状和发展方向。一、引言近年来，光子晶体光纤也称微结构光纤或多孔光纤由于其相对于常规光纤独特的性能和较高的设计自由度受到越来越广泛的关注。光予晶体光纤具备许多独特而新颖的物理特性，如：可控的非线性、可调节的奇异色散、低弯曲损耗、无尽单模特性与大模场等特性，这些特性是常规石英单模光纤所很难或无法实现的。随着光子晶体光纤制造工艺技术的进步，光子晶体光纤的各种指标已经取得了突破性进展，各种光子晶体光纤新产品应运而生。它不仅应用到常规光通信技术领域，而且广泛地应用到

3、光器件领域，如：高功率光纤激光器、光纤放大器、超连续光谱、色散补偿、光开关、光倍频、滤波器、波长变换器、孤子发生器、模式转换器、光纤偏振器、医疗、生物传感等领域，具备广泛的应用前景。本文将分析国内光子晶体光纤相关领域的研究进展，提出国内光子晶体光纤相关技术的发展趋势和方向。二．国内光r晶体光纤的研究现状分析总体上国内光子晶体光纤相关领域的研究起步较晚，在在国家重点基础研究发展计划(973)项目(新一代通信光电子集成器件及光纤的重要结构工艺创新与基础研究)的支持下，由北京邮电大学、武汉邮电科学研究院(烽火通信科技股份有限公司)、清华大学、天津大学、南开大学

4、等单位从光子晶体光纤结构设计、制备技术、器件应用技术等方面进行了系统深入的研究，迅速缩小了与国际先进水平的差距，具体叙述如下：1．光子晶体光纤制造技术光子晶体光纤的制造技术不同于常规光纤制造工艺技术，国内外基本没有光子晶体光纤工艺技术的细一132—第二膳巾幽通信光电线缆产业高峰论坛暨中囝j匕纤光缆30年人会节报道。但是总体来说，光子晶体光纤制造技术土耍包括：毛细管聚束拉始法、人直径预制棒钻孔法、熔融挤出法、溶胶凝胶法等。聚束拉丝法山丁

5、其有设计灵活、操作方便、容易实现复杂结构等优势而被广泛采用。2004年初武汉邮电科学研究院在973I自．目的支撑r开展了

6、诎结构光iT的研究T作．形成r自I知识产权的微结构光纤制造技术．』{二开发了系列的光子晶体光纤产晶．如：高*线性光了晶体光纤、袖子型光敏微结构光纤、色散补偿光子晶体光纤、双色层掺镱微结构光纤、掺铒微结构光纤、般折射微结构光纤、大模场微结构光纤、卒芯激光传输微结构光纤、PBG光r带隙光子晶体光纤、FTTH用微结构光纤等lO余种微结构光纤，申请发明专利7项。研制的光子晶体光纤挺供给，田内的科研院所和大学进行了基础应用研究工作，如提供给天律大学的高非线性光子d^体光纤，获得了从400nm～1400nm的超连续光满；提供给南开人学的柚子型光敏微结构光纤进行了多波

7、K光纤光栅的刻弓：提供给清华大学的光r品体光纤进行了色散补偿，他们都取得了可弃的成果，我们的台怍取得了共同的技术进步。并在项目规定的任务外进行了当前FTTII技术发胜需求的微结构光纤研究，取得了较大的技术进步。武汉邮电科学研究院研制的光子晶体光纤见图1～图9。图一l大模塥PCF固一2高非线性PCF图一3丌TH抗弯MoF图一4色散补偿PCF图一5空芯PCF图一6柚子光载N[OF图-7救芯PCF图一8保偏PCF图一9Eb珊-PCF聚束拉丝法(stackanddrawing)，就是将多根高纯毛细管事先排列成定的点阵结构，将其固化成为徽结构光纤预制件．然后在拉丝

8、设备上将微结构光纤预制件一次性直接拉制成徽结构光纤．或者拉制成一定尺寸的微结构中间体，然后再经过套管调整拉制成各种不同规格的微结构光纤。在把大尺寸微结构光纤预制件拉制成微米级的微结构光纤的工艺过程中，具有空气孔阵列排布的毛细管将会发生一定的几何尺寸变化。为了更好地控制空气孔点阵在拉丝过程中的结构，需要建立微结构光纤拉丝精密控制技术，为此，选择毛细管内外压力作为调控因子，建立如图10所示的微结构光纤拉丝压力控制系统。第二届中图通信光电线缆一业高峰论坛暨巾凼光纤光缆30年大会图10光于晶体光纤压力控制系统2．高非线性光子晶体光纤光纤的非线性效应在光开关、放大

9、器、波分复用和波K变换以及超连续谱产生方面有着，一泛的应用，何由于常规光纤的非线