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《光子晶体及光子晶体光纤的研究现状.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、光子晶体及光子晶体光纤的研究现状光子晶体及光子晶体光纤的研究现状StatusandDevelopmentofResearchofphotoniccrystalfiberandphotoniccrystalfiberGaoXuesong,GaoChunqing,HuShuling,LiJiaze,WeiGuanghuiSchoolofinformationscience&technology,BeijingInstituteoftechnology100081Abstract:Duetotheirfantasticproperties,p
2、hotoniccrystalfibers(PCF)haverecent!yattractedgreatinherestsfromscienceandindustrycircles・Forconventionalsinglemodefibers,thesepropertiesareunapproachableandincogitable.ThestudyonPCFhasgotrapidprogressinrecenttenyears.Someuniqueopticalproperties,fabricationtechniquesandt
3、hetheoreticalresearchmethodsofPCFarepresentedinthispaper.Keywords:photoniccrystal,photoniccrystaifiber,photoniccrystalfiberlaser<-AX-—JL-*1、刖吞光子晶体光纤(photoniccrystalfiber,PCF),又称多孔光纤或微结构光纤,以其独特的光学特性和灵活的设计成为近年來的热门研究课题。这类光纤是由在纤芯周围沿着轴向规则排列微小空气孔构成，通过这些微小空气孔对光的约束，实现光的传导。独特的波导结
4、构，灵活的制作方法，使得PCF与常规光纤相比具有许多奇异的特性，有效地扩展和增加了光纤的应用领域［1］。在光纤激光器这一-领域内，PCF经专门设计可具有大模血积且保持无限单模的特性，有效地克服了常规光纤的设计缺陷。以这种具有新颖波导结构和特性的光纤作为有源掺杂的载体，并把双包层概念引入到光子晶体光纤屮，将使光纤激光器的某些性能有显著改善。近年來，国内外的很多人学和科研单位都在积极开展光子晶体光纤激光器的研究工作［2］。日前，国外输出功率达到儿百瓦的光子晶体光纤激光器U有报道。本文阐述了PCF的一些独特光学性质、制作技术及其理论研究方法，
5、介绍了PCF的发展以及最新成果。图1不同结构的光子晶体光纤2、光子晶体光纤的导光原理按导光机理來说，PCF可以分为两类：折射率导光机理和光子能隙导光机理。2.1折射率导光机理周期性缺陷的纤芯折射率（石英玻璃）和周期性包层折射率（空气）之间有一定差别，从而使光能够在纤芯屮传播，这种结构的PCF导光机理依然是全内反射，但与常规G.652光纤有所不同，由于包层包含空气，所以这种机理称为改进的全内反射，这是因为空芯PCF中的小孔尺寸比传导光的波长还小的缘故⑶。2.2光子能隙导光机理理论上求解光波在光子晶体屮的本征方程即可导出实芯和空芯PCF的传
6、导条件，即光子能隙导光理论。如图2所示，光纤小心为空芯，虽然空芯折射率比包层石英玻璃低，但仍能保证光不折射岀去，这是因为包层屮的小孔点阵构成光子晶体。当小孔间距和小孔玄径满足一定条件时，其光子能隙范围内就能阻止相应光传播，光被限制在屮心空芯之内传输。最近有研究表明，这种PCF可传输99%以上的光能，而空间光衰减极低，光纤衰减只有标准光纤的1/2〜1/4[4]。空芯PCF光子能隙传光机理具体解释为：在空芯PCF屮形成周期性的缺陷是空气，传光机理是利川包层对一定波长的光形成光子能隙，光波只能在空气芯形成的缺陷中存在和传播。虽然在空芯PCF屮
7、不能发生全内反射，包层屮的小孔点阵结构起到反射镜的作用，使光在许多小孔的空气和石英玻璃界血多次发生反射。(b>当光束从介质1进入介质2时，光纤屮光束传输常数P保持不变，如图3(a)所示；如果BWnlkO,其中kO为真空波矢量。而3>n2k0,则光束只能在介质1中传输,而不能传输到介质2中，这就是全反射情况，如图3(b)所示［5］。3、光子晶体光纤的参数特性2.1空心光子晶体光纤空心光子晶体光纤中的光是在由周期性排列的硅材料空气孔围成的空心屮传输。因为只有很少一部分光在硅材料小传输，所以相对于常规光纤來说，材料的非线性效应明显降低，损耗也
8、人为减少。据预测，空心光子晶体光纤最有可能成为下一代超低损耗传输光纤，在不久的将來，空心光子晶体光纤将广泛应用于光传输，脉冲整形和压缩，传感光学和非线性光学屮。日前，C开发出多种商用空心光子带隙光纤，波长覆
