光子晶体光纤.ppt

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1、光子晶体光纤photoniccrystalfiber光子晶体光纤的概念光子晶体光纤又称多孔光纤，微结构光纤，最早由Russe11等人在1992年提出的。它是一种带有线缺陷的二维光子晶体。包层由规则分布的空气孔排列成六角形的微结构组成，纤芯由石英或空气孔构成线缺陷，利用其局域光的能力，将光限制在纤芯中传播。光子晶体的分类PCF导光机制分为两种，一种光子带隙光纤（FBG-PCF），另外一种是全内反射光子晶体光纤（TIR-PCF）也称折射率引导光子晶体光纤。FBG-PCF的导光原理它是通过布拉格衍射来限制光在纤芯中传播要求包层空气孔比较大

2、，而且要求空气孔排列精密，规则的六角形晶格结构才存在有效的二维光子带隙，由于光只能在缺陷中传播，可以实现在几乎无损耗的纤芯中传播。TIR-PCF的导光原理由于纤芯折射率高于包层平均折射率，光波在纤芯中依靠全内反射传播。由于不依赖光子带隙，包层中空气孔并不要求大直径，排列的形状和周期性要求也不严格，甚至包层中可为无序列排列的空气孔，同样可以实现相同的导光特性。PCF的特性与其结构紧密相关，只要改变空气孔在包层中的分布规律和大小就可以设计出不同特性的PCF。光子晶体光纤的制作流程图光子晶体光纤的制作完成预制棒的设计和制作，预制棒里包含了

3、设计结构将预制棒放在光纤拉丝塔中，利用普通光纤的拉丝方法在更精确的温度和速度中控制下拉制成符合尺寸要求的光子晶体光纤在拉丝过程中，通过调整预制棒内部惰性气体的压强和拉丝的速度来保持光纤中空气孔的大小比例，从而获得一系列的不同结构的光子晶体光纤预制棒的制作工艺的方法：毛细管组合方法，（1）设计并制作出光子晶体光纤的截面结构（2）形成光子晶体结构（3）复制堆积拉丝过程光子晶体光纤的制作预制棒的制作工艺:溶胶-凝聚法—将溶胶浇注成设计成的结构使其凝胶，空气孔结构可由适当的圆棒插入，待凝胶后移除即可形成。化学腐蚀法—在构成预制棒的玻璃棒中插

4、入可被酸腐蚀的玻璃材料，将它们按设计要求排列好并融化成型后，利用酸腐蚀掉不需要的部分形成的空气孔，这种方法形成的预制棒能拉出结构更完美、更符合要求的光子晶体光纤。预热棒的制作过程图拉丝过程的流程图拉丝过程中的PCF以及实验初品不同截面的光子晶体光纤华中科技大学做出几种不同的成品光子晶体光纤的特征无截止的单模传输特点（只要满足空气孔径和孔间距之比不小于0.2）良好的非线性特点（当需要强的非线性时，通过改变光子晶体光纤的空气孔间距便可调节有效的模场面积）高双折射特征灵活的色散可调特征易于实现多芯传输以上特征都可以通过调节PCF的结构来实

5、现和改变光子晶体光纤的应用PCF的高非线性效应和高度可调的色散特征，成为超连续光谱产生的理论依据，这种特性可应用于光学频率测量、建立光学原子钟、生物医学成像、多光子光谱显微镜领域等基于PCF的大模场面积、单模宽带传输等特点，发展了光子晶体光纤激光器PCF的微结构和特殊性能，也为传感器的制作带来了新的研究方向PCF还可用于光开关、光纤陀螺、参量放大器、产生多信道超短脉冲源、光纤色散补偿等领域的研究