隨著人類進入原子物理恩袱、光量子物理來科學描述微觀世界的時代泣棋，用于描述這些微觀世界快速運動的時間單位與精度，也逐步發(fā)展到毫
秒（10-3s）畔塔、微秒（10-6s）潭辈、納秒（10-9s）鸯屿、皮秒（10-12s）、甚至飛秒（10-15s）把敢。用于研究反映物理寄摆、化學中電子快速過程
的電子技術(shù)，已可產(chǎn)生毫秒技竟、微妙冰肴、納秒和皮秒級的電脈沖，但無法產(chǎn)生飛秒脈沖榔组。
摘要：隨著人類進入原子物理熙尉、光量子物理來科學描述微觀世界的時代，用于描述這些微觀世界快速運動的時間單位與精度搓扯，也逐步發(fā)
展到毫秒（10-3s）检痰、微秒（10-6s）、納秒（10-9s）锨推、皮秒（10-12s）铅歼、甚至飛秒（10-15s）。用于研究反映物理换可、化學中電子快
速過程的電子技術(shù)椎椰，已可產(chǎn)生毫秒、微妙沾鳄、納秒和皮秒級的電脈沖慨飘，但無法產(chǎn)生飛秒脈沖。
一译荞、光子晶體光纖的發(fā)展
20世紀60年代出現(xiàn)的激光技術(shù)為產(chǎn)生皮秒和飛秒級的光脈沖提供了新的技術(shù)手段瓤的。飛秒激光技術(shù)經(jīng)歷了1981年的染料激光（第一代）
和1991年以摻鈦藍寶石激光（第二代）為代表的發(fā)展階段，實現(xiàn)了超快的時間特性和超強的功率特性（峰值功率可提高至1015W）吞歼，
成為激光受控核聚變的快速點火圈膏、新一代加速器、精密微納加工等前沿科學技術(shù)的重要支撐技術(shù)篙骡，從而開創(chuàng)了飛秒激光技術(shù)應(yīng)用的新時
代稽坤。在這樣的前沿科學技術(shù)發(fā)展需求的背景下，1995年在德國研制出了第一根光子晶體光纖（photonic crystal Fiber糯俗，PCF）慎皱，到21
世紀初已形成以光子晶體光纖激光為代表的新一代飛秒激光技術(shù)。其主要特征是叶骨，將微納結(jié)構(gòu)引入增益介質(zhì)，從而使產(chǎn)生飛秒激光的主
要物理機制成為可控祈匙、可調(diào)忽刽、可設(shè)計天揖，且其集成的功能具有高效率、高功率（平均）跪帝、高光束質(zhì)量今膊、結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定等特點伞剑。
二斑唬、光子晶體光纖的原理
（1）光子晶體的概念、結(jié)構(gòu)類型與機理黎泣。光子晶體的概念恕刘，與光纖是由包層與纖芯兩種介質(zhì)組成類比，光子晶體光纖通常是由單一介
質(zhì)構(gòu)成的抒倚，其包層周期性地規(guī)則對稱分布著具有波長量級的空氣整列褐着，包層為涂覆層。因此托呕，也可稱其為“多孔光纖”（Holey
Fiber）或“微結(jié)構(gòu)光纖”（Microstructure Fiber）含蓉。光纖的中心，即被空氣陣列包層包圍的纖芯部位项郊，可以視為周期結(jié)構(gòu)陣列中存
在的“缺陷”馅扣。
圖1.光子晶體光纖微結(jié)構(gòu)
（2）根據(jù)纖芯缺陷部位的介質(zhì)情況，可以將光子晶體光纖區(qū)分為兩類：纖芯可以是實心的着降，即包層介質(zhì)材料相同差油，折射率引導型
（Index Guiding PCF）。這種PCF可視為由許多石英芯的細微管按設(shè)計要求的六角形等做規(guī)則排列鹊碍，纖芯缺陷處插入實心石英棒厌殉，后
在高溫下通過數(shù)次復絲拉伸獲得；纖芯也可以是空心的（即為空氣孔）侈咕。
（3）折射率引導型光子晶體光纖公罕，折射率引導型PCF的傳光機理，與傳統(tǒng)階躍光纖的纖芯與包層界面處反射的傳光機理類似耀销。纖芯為
石英材料楼眷，其折射率為n1；包層則為由石英材料和空氣孔構(gòu)成的二維光子晶體熊尉，其多孔的陣列結(jié)構(gòu)有效地降低了包層的平均折射率罐柳，
因而包層材料的有效折射率低于纖芯的，其折射率差構(gòu)成了與傳統(tǒng)階躍光纖類同的全內(nèi)反射傳光機理狰住。因此张吉，又稱之為全內(nèi)反射。
三催植、光子晶體光纖的應(yīng)用
（1）高速大容量長途傳輸肮蛹，光子晶體光纖具有優(yōu)異色散特性勺择，可以制造出色散平坦、大有效面積伦忠，同時具備無盡單模特性的光子晶體
光纖省核；
（2）高功率光纖激光器，光子晶體光纖摻稀土元素昆码，具備良好的抗熱損傷能力气忠，同時激光光束質(zhì)量好，空氣形成的內(nèi)包層數(shù)值孔徑
大赋咽，大大提高了激光二極管與光纖的耦合效率旧噪，實現(xiàn)KW級激光輸出，在大功率切割焊接以及激光打標等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用冬耿；
（3）光存儲領(lǐng)域的技術(shù)儲備舌菜，利用光子晶體光纖的超高非線性效應(yīng)，可以實現(xiàn)光速減慢與光速控制亦镶，這為未來的光存儲與光交換奠定
了技術(shù)基礎(chǔ)日月，也為全光通信提供了技術(shù)實現(xiàn)的新路徑。
圖2.光子晶體光纖傳輸?shù)奶攸c
結(jié)語：光子晶體光纖具有普通光纖所不具備的各種新穎特性缤骨，其在光器件領(lǐng)域應(yīng)用遠遠不止這些爱咬，光子晶體光纖靈活而善變的新奇特性
給科研工作者提供了廣闊的想象與創(chuàng)新空間，預(yù)示著微結(jié)構(gòu)光纖將會在光通信绊起、光器件精拟、光傳感、先進激光等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前
景虱歪。
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