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1、第30頁共30頁光子晶體光纖簡介及原理中文摘要:光子晶體光纖又被稱為微結(jié)構(gòu)光纖，近年來引起廣泛關(guān)注，它的橫截面上有較復(fù)雜的折射率分布，通常含有不同排列形式的氣孔，這些氣孔的尺度與光波波長大致在同一量級(jí)且貫穿器件的整個(gè)長度，光波可以被限制在光纖芯區(qū)傳播。光子晶體光纖有很多奇特的性質(zhì)。例如，可以在很寬的帶寬范圍內(nèi)只支持一個(gè)模式傳輸；包層區(qū)氣孔的排列方式能夠極大地影響模式性質(zhì)；排列不對(duì)稱的氣孔也可以產(chǎn)生很大的雙折射效應(yīng)，這為我們?cè)O(shè)計(jì)高性能的偏振器件提供了可能。中文關(guān)鍵字：光子晶體光纖PCF導(dǎo)光機(jī)理PCF的特性英文摘
2、要:In1991,theemergingfieldofphotoniccrystalsledtothedevelopmentofphotonic-crystalfiberwhichguideslightbymeansofdiffractionfromaperiodicstructure,ratherthantotalinternalreflection.Thefirstphotoniccrystalfibersbecamecommerciallyavailablein2000.[8]Photoniccryst
3、alfiberscanbedesignedtocarryhigherpowerthanconventionalfiber,andtheirwavelengthdependentpropertiescanbemanipulatedtoimprovetheirperformanceincertainapplications.英文關(guān)鍵字:photonic-crystalfiber光子晶體（PC）是一種介電常數(shù)隨空間周期性變化的新型光學(xué)微結(jié)構(gòu)材料，其概念是1987年分別由S.Jon和E.Yablonovitch提出來
4、的，就是將不同介電常數(shù)的介質(zhì)材料在一維、二維或者三維空間組成具有光波長量級(jí)的折射率周期性變化的結(jié)構(gòu)材料。第30頁共30頁光子晶體的發(fā)現(xiàn)，可以說是光和電磁波傳播與控制技術(shù)方面的一次革命。與電子晶體不同，光子晶體是折射率周期性變化產(chǎn)生光子能帶和能隙，頻率（波長、能量）處在禁帶范圍內(nèi)的光子禁止在光子晶體中傳播。當(dāng)在光子晶體中引入缺陷使其周期性結(jié)構(gòu)遭到破壞時(shí)，光子能隙就形成了具有一定頻率寬度的缺陷區(qū)。我們知道，現(xiàn)代信息技術(shù)爆炸之發(fā)端是人類能以極為精巧復(fù)雜的方法控制半導(dǎo)體中電子流的能力，光子晶體則可以讓人們同樣地控制光
5、子，甚至控制得更為靈活多樣?？梢灶A(yù)見，光子晶體將在光通信、光學(xué)、光電子學(xué)和信息科學(xué)等方面引發(fā)革命性變革，極有可能在21世界扮演更為重要的角色。1999年12月17日，國際權(quán)威雜志《Science》將光子晶體方面的研究列為當(dāng)今十大科學(xué)進(jìn)展之一。1991年，Russell等人根據(jù)光子晶體傳光原理首次提出了光子晶體光纖（PCF）的概念。1996年，英國南安普頓大學(xué)的J.C.Knight等人研制出世界上第一根PCF，之后在光纖通信光子晶體光纖又被稱為微結(jié)構(gòu)光纖，近年來引起廣泛關(guān)注，它的橫截面上有較復(fù)雜的折射率分布，通
6、常含有不同排列形式的氣孔，這些氣孔的尺度與光波波長大致在同一量級(jí)且貫穿器件的整個(gè)長度，光波可以被限制在光纖芯區(qū)傳播。光子晶體光纖有很多奇特的性質(zhì)。例如，可以在很寬的帶寬范圍內(nèi)只支持一個(gè)模式傳輸；包層區(qū)氣孔的排列方式能夠極大地影響模式性質(zhì)；排列不對(duì)稱的氣孔也可以產(chǎn)生很大的雙折射效應(yīng)，這為我們?cè)O(shè)計(jì)高性能的偏振器件提供了可能和光學(xué)研究領(lǐng)域中，PCF引起了全世界的普遍興趣。光子晶體光纖又被稱為微結(jié)構(gòu)光纖，近年來引起廣泛關(guān)注，它的橫截面上有較復(fù)雜的折射率分布，通常含有不同排列形式的氣孔，這些氣孔的尺度與光波波長大致在同
7、一量級(jí)且貫穿器件的整個(gè)長度，光波可以被限制在光纖芯區(qū)傳播。光子晶體光纖有很多奇特的性質(zhì)。例如，可以在很寬的帶寬范圍內(nèi)只支持一個(gè)模式傳輸；包層區(qū)氣孔的排列方式能夠極大地影響模式性質(zhì)；排列不對(duì)稱的氣孔也可以產(chǎn)生很大的雙折射效應(yīng)，這為我們?cè)O(shè)計(jì)高性能的偏振器件提供了可能。就結(jié)構(gòu)而言，PCF可以分為實(shí)心光纖和空心光纖。實(shí)心光纖是將石英玻璃毛細(xì)管以周期性規(guī)律排列在石英玻璃棒周圍的光纖?？招墓饫w是將石英玻璃毛細(xì)管以周期性規(guī)律排列在石英玻璃管周圍的光纖。PCF導(dǎo)光機(jī)理可以分為兩類：折射率導(dǎo)光機(jī)理和光子能隙導(dǎo)光機(jī)理。第30頁共
8、30頁折射率導(dǎo)光機(jī)理：周期性缺陷的纖心折射率（石英玻璃）和周期性包層折射率（空氣）之間有一定的差別，從而使光能夠在纖芯中傳播，這種結(jié)構(gòu)的PCF導(dǎo)光機(jī)理依然是全內(nèi)反射，但與常規(guī)G.652光纖有所不同，由于包層包含空氣，所以這種機(jī)理稱為改進(jìn)的全內(nèi)反射，這是因?yàn)榭招綪CF中的小孔尺寸比傳導(dǎo)光的波長還小的緣故。光子能隙導(dǎo)光機(jī)理：在理論上,求解電磁波(光波)在光子晶體中的本征方程即可導(dǎo)出實(shí)芯和空芯PCF的傳導(dǎo)
