自20世紀80年代以來顾彰，為了發(fā)展新的光學介質(zhì)（光子晶體光纖）极阅，研究人員已經(jīng)被光波長尺度，即亞微米量級或更小尺度的結(jié)構(gòu)材料
表現(xiàn)出的能力所吸引涨享。光子晶體通過將規(guī)則的微結(jié)構(gòu)引入光學材料筋搏，徹底改變了材料的光學特性。它可看作是半導體物理學成果在光子
領域中的拓展厕隧。實際上奔脐，半導體的能帶結(jié)構(gòu)是電子和晶格引起的周期性電動勢之間相互作用的結(jié)果。通過求解周期性電動勢的薛定諤方
程吁讨，就能得到被禁帶所分離的電子能量狀態(tài)髓迎。
目前主要光子晶體光纖的種類翎朱，特性及應用
一橄维、 從傳統(tǒng)光纖到光子晶體光纖
光纖是20世紀的重大科技成就之一。該技術(shù)以令人難以置信的速度發(fā)展拴曲，從1970年的第一根低損耗單模光纖至今争舞，光纖已成為全球所廣泛使用的通信網(wǎng)絡的重要組成部分。光纖也在通信之外的其他領域得到了應用澈灼，如醫(yī)學領域的光束分配與傳送兑障、機械加工與診斷、傳感及其他領域〗锻簦現(xiàn)代光纖技術(shù)已實現(xiàn)了對光纖中光信號的損失、光學非線性效應逞怨、群速度色散和偏振效應等各方面的優(yōu)化與權(quán)衡者疤。經(jīng)過30多年的廣泛研究，光纖系統(tǒng)的性能和制造工藝得到了不斷完善叠赦，近乎達到了最高極致驹马。
自20世紀80年代以來革砸，為了發(fā)展新的光學介質(zhì)（光子晶體光纖），研究人員已經(jīng)被光波長尺度糯累，即亞微米量級或更小尺度的結(jié)構(gòu)材料表現(xiàn)出的能力所吸引算利。光子晶體通過將規(guī)則的微結(jié)構(gòu)引入光學材料，徹底改變了材料的光學特性泳姐。它可看作是半導體物理學成果在光子領域中的拓展效拭。實際上，半導體的能帶結(jié)構(gòu)是電子和晶格引起的周期性電動勢之間相互作用的結(jié)果胖秒。通過求解周期性電動勢的薛定諤方程缎患，就能得到被禁帶所分離的電子能量狀態(tài)。類似地阎肝，如果把這種周期性變化的電動勢用周期性變化的介電常數(shù)挤渔，即折射率來替換，同時风题，把薛定諤替換成經(jīng)典的電磁波波動方程判导，就能獲得光子晶體中的光子帶隙。
早在1987年沛硅，多倫多大學的Sajeev John和貝爾通信實驗室的Eli Yablono-vitch就預言了光子帶隙眼刃，光子帶隙成為20世紀90年代初期光子學領域的研究熱點驾孔。他們的研究設想是通過建立合適的波導結(jié)構(gòu)骚亿，從而有選擇性地阻止部分具有特定能級（相對光子帶隙而言是指波長）的光子傳輸，而讓其他波長的光子自由通過誉券。此外朦蕴，波導周期性折射率的微小變化會在光子帶隙中引入新的能級篮条，猶如在傳統(tǒng)半導體的帶隙中產(chǎn)生新的能級。然而吩抓，此時建立這種合適的波導結(jié)構(gòu)已被證明是相當困難的涉茧，直到1991年，Yablono-vitch等通過在一塊折射率為3.6的材料中鉆出多個直徑為1mm的小孔疹娶，實現(xiàn)了世界上第一個光子帶隙材料伴栓。此后Philip Russel在Yablono-vitch的研究基礎上通過在光纖包層中制作二維的光子晶體，并成功地將光限制在空心光子晶體光纖的纖芯中雨饺，這種二維的光子晶體實際上就是玻璃中光波長尺度的周期微空氣孔晶格钳垮，因為這種新型光纖是依賴光子晶體的不尋常特性來導光的，所以稱為光子晶體光纖额港。
在光子晶體光纖中饺窿，只要選用的纖芯材料折射率高于包層的有效折射率，采用二維光子晶體作為光纖的包層是有可能的移斩。具有該結(jié)構(gòu)的光子晶體光纖的一個例子是硅固體纖芯被具有三角形晶格空氣孔的光子晶體包層包圍肚医，如圖1.1所示绢馍。這些光纖的導光是通過全內(nèi)反射（TIR），稱為改進TIR進行的肠套，因而稱為折射率導引型光子晶體光纖舰涌。導引機理被定義為“改進”，是由于包層的折射率不像傳統(tǒng)的光纖是一常數(shù)你稚，而是會隨波長變化瓷耙。
圖1.1 實心三角形光子晶體光纖顯微圖像
二、折射率導引型光子晶體光纖特性及應用
1入宦、無截止單模
第一根實心光子晶體光纖與圖1.1非常相似哺徊，由一個三角形晶格的空氣孔構(gòu)成，其中空氣孔的直徑d≈300nm乾闰，孔間距=2.3μm落追。這種光纖在實驗中似乎從未顯示出多模特性，即使對于短波長也是如此涯肩。Ressell已經(jīng)解釋了可以通過將光纖中這些空氣孔晶格比作模式濾波器或“篩子”用來理解光子晶體光纖所具有的這種獨特的無截止單模特性轿钠。對于三角形光子晶體光纖的深入研究表明：當d/Λ<0.4時，三角形光子晶體光纖就成為無截止單模光纖病苗，即光纖對于任意波長均呈現(xiàn)單模特性疗垛。在該條件下，纖芯尺寸或空氣孔的間距決定了光纖的零色散波長硫朦、模場直徑（MFD）和數(shù)值孔徑（NA）贷腕。
2、大模場面積大數(shù)值孔徑
大模場面積光纖是解決光纖激光器功率提升面臨的非線性效應及光纖損傷的一種最直接有效的途徑咬展。然而泽裳，為保證輸出激光的光束質(zhì)量，在要求大模場面積（LMA）的同時破婆，必須使光纖能夠單模運轉(zhuǎn)涮总。而傳統(tǒng)的單模光纖的纖芯直徑很小，難以實現(xiàn)大模場面積祷舀；增大纖芯直徑則不可避免地會造成多橫模競爭瀑梗，影響輸出光束質(zhì)量。光子晶體光纖無截止單模的特性使得光子晶體光纖被制作成大模場光纖成為可能裳扯，在保證單模傳輸?shù)那疤嵯屡桌觯m當改變纖芯尺寸或空氣孔的間距即可得到更大的模場直徑（MFD）和數(shù)值孔徑(NA)。因此饰豺，光子晶體光纖可實現(xiàn)單模大模場面積亿鲜，在保證激光傳輸質(zhì)量的同時，顯著降低光纖中的激光功率密度哟忍，減小光纖中的非線性效應狡门，提高光纖材料的損傷閾值；其次锅很，光子晶體光纖可以實現(xiàn)較大的內(nèi)包層數(shù)值孔徑其馏，從而提高抽運光的耦合效率，可采用長度相對較短的光纖實現(xiàn)高功率輸出爆安。
如圖1.2所示為空氣包層光子晶體光纖叛复，由于光纖中具有較大的硅脊寬度和空氣包層，這些特點導致光纖的纖芯和包層之間的折射率差極大地提高扔仓，這也就決定了光纖具有很大的數(shù)值孔徑褐奥。
圖1.2 空氣包層光子晶體光纖橫截面顯微圖
3、色散控制
在光子晶體光纖中翘簇，光纖色散可以被控制和以空前的自由度進行調(diào)節(jié)撬码。如果不斷增大光子晶體光纖的空氣孔，其纖芯就會變得越來越孤立版保，如果將整個光纖的結(jié)構(gòu)做的非常小呜笑，其零色散波長就會被轉(zhuǎn)移到可見光波段；相反的彻犁，在空氣孔較小的光子晶體光纖中叫胁，光纖具有較低的空氣填充比，此光纖可在一些特定的波長范圍內(nèi)具有非常平坦的光纖色散曲線汞幢。
4驼鹅、超高非線性特性
實心光子晶體光纖的重要特點是通過增大光纖的空氣孔，或者減小纖芯的尺寸森篷，光纖中可以實現(xiàn)比傳統(tǒng)光纖大的多的有效折射率差输钩，此時，光波會被約束在光纖的硅纖芯中疾宏，這樣可以起到對導波模式很強的限制作用张足。如此可在光纖的纖芯中聚集很高的光場強，這樣就增強了光纖的非線性效應坎藐。而且为牍，光子晶體光纖可用來制作具有所需色散特性的非線性光纖器件。目前這是光子晶體光纖最重要的應用領域岩馍。
圖1.4 適用于產(chǎn)生超連續(xù)譜的光子晶體光纖橫截面顯微圖
一個重要的例子是產(chǎn)生超連續(xù)譜碉咆，即通過高功率的光脈沖在非線性介質(zhì)中傳輸來產(chǎn)生寬帶超連續(xù)譜。超連續(xù)譜并非指某種特別的現(xiàn)象蛀恩，實際上是指各種非線性效應疫铜，它們共同導致了非常大的光頻譜展寬。超連續(xù)譜產(chǎn)生的決定因素是非線性介質(zhì)的色散双谆，通過適當?shù)纳⑻匦栽O計能夠明顯的降低超連續(xù)譜的功率要求壳咕。
5席揽、高雙折射
光子晶體光纖與傳統(tǒng)的保偏光纖（蝴蝶結(jié)形、橢圓形谓厘、熊貓形）不同幌羞，這些傳統(tǒng)保偏光纖中至少使用了兩種不同的玻璃材料，而每種材料的熱膨脹系數(shù)不同竟稳，因此存在溫度敏感的問題属桦；而光子晶體光纖所能獲得的雙折射特性對溫度極不敏感，這是許多領域都需的一個重要特征他爸。
圖1.5 保偏光子晶體光纖橫截面顯微圖
三聂宾、 光子帶隙導引型光子晶體光纖（空心光子晶體光纖）
當光子晶體光纖的纖芯區(qū)域具有比外圍的光子晶體包層小的折射率，光的導引傳輸機理不同于全內(nèi)反射诊笤，而是基于存在的光子帶隙（PBG）系谐。事實上，構(gòu)成光子晶體光纖包層的空氣孔微結(jié)構(gòu)是二維光子晶體盏混，它是一種具有光子帶隙特征的周期性電介質(zhì)材料蔚鸥，特定波長范圍的光是不能傳輸?shù)摹９饪梢栽诠庾泳w光纖空心的空氣中被導引傳輸许赃，因而可提供很多有前途的應用止喷，如低損耗波導、高功率傳輸混聊、對光纖彎曲引入的損耗不敏感弹谁。空氣導引的光子晶體光纖幾乎對彎曲不敏感句喜，具有極端的色散特性预愤、高度依賴波導元件。最后咳胃，如將合適的氣體植康、液體填充在空心中，光子晶體光纖可用于傳感應用和非線性光學展懈。
圖1.6光子帶隙導引型光子晶體光纖（空心光子晶體光纖）
上海昊量光電設備有限公司目前供應上述所有類型的光纖销睁，并且可以根據(jù)客戶要求進行各種光子晶體光纖定制。同時昊量光電還推出一系列用于高功率超快激光器傳輸?shù)目招墓庾泳w光纖存崖，主要用于：
（一）脈沖壓縮
（二）頻率轉(zhuǎn)換
（三）光譜和傳感
（四）超短激光脈沖傳輸
（五）光和氣體作用相關實驗
如有任何相應需求請和我們聯(lián)系
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