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光子晶体光纤Photonic Crystal Fibers 材料学院 学号：S200409075 姓名：靳广永 一 光子晶体光纤的原理和制作 光子晶体( Photonic Crystal)这一概念可以追溯到1987年。当时人们发现,同半导体具有电子带隙相类似,周期性变化的介电结构,即光子晶体,也具有能带是通过改变空气孔的排列和大小来控制其光学特性，在设计方面更具灵活性。光子带隙的存在有可能改变光在其中的传播，因而人们提出光子晶体可以应用于光纤技术,这种光纤被称为光子晶体光纤（Photonic Crystal Fiber，PCF）。它与传统光纤相比,具有很多显著的优点，近几年成为光通信领域的一个研究热点。 光子晶体光纤在外观上和传统的普通单模光纤非常相似，但微观上光子晶体光纤的横截面完全不同。光子晶体光纤是带有空孔的光纤，它沿光纤长度方向存在几个或几十个延伸的空孔。光子晶体光纤的横截面由非常微小的孔阵列组成，类似于晶体中的晶格，这也是光子晶体名称的由来。实际上这些小孔是一些直径为光波长量级的毛细管，平行延伸在光纤中。 二 PCFs的损耗机制分析 实验表明：当PCFs加入其他纤维或者纤维在一定的范围内弯曲时，就会出现损耗现象。弯曲损耗也可以有不同的PCFs设计而获得。PCFs的损耗取决于光子晶体包层的结构参数 大模场晶体光纤 多模晶体光纤 保偏非线性晶体光纤 三 光子晶体光纤的优点 光子晶体光纤和普通单模光纤相比有3个突出的优点：第一，光子晶体光纤可以在很大的频率范围内支持光的单模传输；第二，光子晶体光纤允许改变纤芯面积，以削弱或加强光纤的非线性效应；第三，光子晶体光纤可灵活地设计色散和色散斜率，提供宽带色散补偿。光子晶体光纤可以把零色散波长的位置移到1μｍ以下。 总之,光子晶体是新型光学材料,它的潜能有多大还不清楚,对它的研究还有很多工作要做，但由于光子晶体的优越性能,必将有广泛的应用前景,因此它极有可取代大多数传统的光学器件,将在光学,光电子学,信息科学中引起革命性变革。 四 能带隙光子晶体光纤 另一新的研究对象为PBFs（photonic bandgap fibers,PBFs）即能带隙光子晶体光纤。能带隙光子晶体光纤采用的结构是：在直径数μm的中空中心轴（芯线）外围，包裹着数百根仍旧是中空且直径1μm左右的微细管。这种管起着在芯线中传导的光线“绝缘体”的作用。其优点在于能够将路径损耗和光线散射控制得非常低。因为与普通光纤不同，其芯线是中空的。尤其是散射，即便是过去在光通信中无法使用的蓝色和紫外线激光波长，也能控制得非常低。由于中心为空心，PBFs具有低损耗，低色散和低线性纤维。最近，应用超点阵结构又开发一类新的宽带隙PBFs。 * * * * * * * * * * *