光子晶体光纤及其应用！.PDFVIP

! 卷（#$$% 年） 期 前沿进展 光子晶体光纤及其应用! 赵玲慧! ! 魏志义’ （中国科学院物理研究所! 中国科学院光物理重点实验室! 北京! ($$$)$） 摘! 要! ! 光子晶体作为一种新兴的材料，将会对整个光子学和光子产业领域产生深远的影响，而其最重要的应 用之一———光子晶体光纤已经在很多科研技术领域得到了应用* 文章综述了光子晶体光纤的研究进展，给出其分 类，并重点介绍了光子晶体光纤在超短脉冲、光频测量、光纤通信等科研领域的重要应用以及未来的发展前景* 关键词! ! 光子晶体光纤，飞秒激光，超边疆光谱 !#$#%’ ’()*$+, -./( +%0 $* +11,’+$#%* +,-. /0123,40! ! 567 +80390 ’ （!# $%’(%)’(# ’* +,)-./ 01#/-./，23/)-)4) ’* 01#/-./，51-3/ 6.%78# ’* 9.-3./，:-;-3= ($$$)$，51-3%） 2.*$(+’$3 3 -: ;1 0=?@;1@ 1AB ;@A?0;C =8@10D D?E:@;C: B0CC 8;FA ; 2?A;@ 0=;D@ 1 @8A A1@0?A =8@10D 013 G4:@?E* H8@10D D?E:@;C I0JA?（HKL）8;: ;C?A;GE I41G ;==C0D;@01 01 ;1E :D0A1@0I0D ;1G @AD81C20D;C ?A:A;?D8 I0ACG:* 5A ?AF0AB @8A GAFAC=A1@ I HKL ;1G 0@: G0IIA?A1@ @E=A:，ID4::012 1 0@: 0=?@;1@ ;==C0D;@01: 01 4C3 @?;:8?@ =4C:A C;:A?:，=@0D;C I?AM4A1DE A@?C2E ;1G I0JA? D410D;@01:，;: BACC ;: I4@4?A =?:=AD@:* 4/) 5#(0*3 3 =8@10D D?E:@;C I0JA?，IA@3:AD1G =4C:A，:4=A?3D1@0144 :=AD@?4 ! ! 国家自然科学基金（批准号：N$##$$，($##O%$(）资助项目 #$$ P $ P #$ 收到初稿，#$$ P (# P ( 修回 ’! 通讯联系人* 63;0C：QEBA0R ;=8E* 0=8E* ;D* D1 (! 引言 自 (S)O 年 T81 和 6E;JC1F0@D8 等人提出光子 晶体（=8@10D D?E:@;C）的概念以来［(，#］，有关这个领 域的研究得到了越来越多的关注* 正如同半导体材 料在晶格结点周期性的出现离子分布一样，光子晶 体是指在光波尺度下人为地在高折射率材料（ 比如 U0. # ）的某些位置上制造周期性分布的低折射率材 料（比如空气孔）而形成的晶体，通过人为控制高低 折射率材料的不同结构分布可以产生不同的类似于 半导体禁带光子频率禁带（=8@10D J;1G 2;=，HVW） 宽度，从而对入射光波进行选择性传输* 光子晶体光纤（=8@10D D?E:@;C I0JA?，HKL）是基 于光子晶体技术发展起来的新一代传输光纤* 由于 光子晶体光纤结构的可控性可以满足人们对于不同 信号传输特性的 HKL 的需要，因此引起了很多相关 科研领域的极大兴趣* 光子晶体光纤的概念最早是 由 X4::ACC U@ T H 等人于 (SS# 年提出的* 作为创始 人，他们当初是在如何通过光纤将光子晶体技术与 光子能带技术联系起来的奇思妙想中引发研究兴趣 的，“那简直是一种令人无法想象的困难，几乎没有 人认为这是可能的，因为你要在微米的尺度上营造 出多孔结构，但是，最终我们取得了成功”，(SSN 年 X4::ACC U@ T H 和他的组员 Y1028@ T K［］等人首次在 实验室成功制作出光子晶体光纤，随后各种不同结 构的光子晶体光纤相继产生* 相对于传统光纤而言，光子晶体光纤开创了完 全不同的光波传播原理，并且其性能也有很大的不 同* 它利用光子晶体所具有的光子频率禁带特性将 特定频率的光波强烈地束缚在纤芯内进行传导，光 ·677· 物理 纤弯曲或折叠状态对传输光波的影响非常小［!］，并 且在几 乎 所 有 的 传 播 波 长 处 都 能 够 保 持 单 模 运 转［］，且其零色散波长从传统光纤的红外波段移到 了可见光波段［!］，这对于光纤通信领域而言无疑是 一种莫大的福音# 另一方面，利用光子晶体光纤的非 线性效应在低于传统光纤三个量级的脉冲峰值功率 下就可以产生光谱覆盖紫外到红外的超连续光，这 在光频率测量、极短脉冲的产生、抽运探测光谱学等 领域的研究中有着极其重要的作用# $% 光子晶体光纤 !# # 光子晶体光纤