微結(jié)構(gòu)光纖

　　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)；排列不對稱的氣孔也可以產(chǎn)生很大的雙折射效應(yīng)，這為我們設(shè)計高性能的偏振器件提供了可能。

概述

　　光子晶體光纖(Photonic Crystal Fibers，PCF)又被稱為微結(jié)構(gòu)光纖（Micro-Structured Fibers， MSF)，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且貫穿器件的整個長度，光波可以被限制在低折射率的光纖芯區(qū)傳播。

概念的提出

　　光子晶體的概念最早出現(xiàn)在1987年，當(dāng)時有人提出，半導(dǎo)體的電子帶隙有著與光學(xué)類似的周期性介質(zhì)結(jié)構(gòu)。其中最有發(fā)展前途的領(lǐng)域是光子晶體在光纖技術(shù)中的應(yīng)用。它涉及的主要議題是高折射率光纖的周期性微結(jié)構(gòu)（它們通常由以二氧化硅為背景材料的空氣孔組成）。這種被談?wù)撝墓饫w通常稱之為光子晶體光纖（PCFs），這種新型光波導(dǎo)可方便地分為兩個截然不同的群體。第一種光纖具有高折射率芯層（一般是固體硅），并被二維光子晶體包層所包圍的結(jié)構(gòu)。這些光纖有類似于常規(guī)光纖的性質(zhì)，其工作原理是由內(nèi)部全反射（TIR）形成波導(dǎo)；相比于傳統(tǒng)的折射率傳導(dǎo)，光子晶體包層的有效折射率允許芯層有更高的折射率。因此，重要的是要注意到，這些我們所謂的內(nèi)部全反射光子晶體光纖（TIR-PCFs） ，實際上完全不依賴于光子帶隙（ PBG ）效應(yīng)。與TIR-PCFs截然不同的另一種光纖，其光子晶體包層顯示的是光子帶隙效應(yīng)，它利用這種效應(yīng)把光束控制在芯層內(nèi)。這些光纖（PBG-PCFs）表現(xiàn)出可觀的性能，其中最重要的是能力控制和引導(dǎo)光束在具有比包層折射率低的芯層內(nèi)傳播。相比而言，內(nèi)部全反射光子晶體光纖（TIR-PCFs）首先是被制造出來的，而真正的光子帶隙傳導(dǎo)光纖（PBG-PCFs）只是在近期才得到實驗證明。

光子晶體光纖分類

　　光子晶體光纖按照其導(dǎo)光機(jī)理可以分為兩大類：折射率導(dǎo)光型（IG-PCF)和帶隙引導(dǎo)型（PCF）。帶隙型光子晶體光纖能夠約束光在低折射率的纖芯傳播。第一根光子晶體光纖誕生于1996年，其為一個固體核心被正六邊形陣列的圓柱孔環(huán)繞[1]。這種光纖很快被證明是基于內(nèi)部全反射的折射率引導(dǎo)傳光。真正的帶隙引導(dǎo)光子晶體光纖誕生于1998年[2]。帶隙型光子晶體光纖中，導(dǎo)光中心的折射率低于覆層折射率?？招墓庾泳w光纖（Hollow-core PCF，HC-PCF）是一種常見的帶隙型光子晶體光纖。光子晶體光纖主要通過堆疊的方式拉制而成，有些情況下會使用硬模（die）來輔助制造

　　折射率導(dǎo)光型光子晶體光纖特性及應(yīng)用

　　折射率引導(dǎo)型光子晶體光纖具有無截止單模特性 、大模場尺寸 /小模場尺寸和 色散可調(diào)特性（調(diào)節(jié)d，Λ等，無須摻雜)等特性。被廣泛應(yīng)用于色散控制 (色散平坦，零色散位移可以到800nm)，非線性光學(xué) （高非線性，超連續(xù)譜產(chǎn)生），多芯光纖 ，有源光纖器件（雙包層PCF有效束縛泵浦光）和光纖傳感等領(lǐng)域。

　　帶隙型光子晶體光纖特性及應(yīng)用

　　空隙帶隙型光子晶體光纖具有易耦合，無菲涅爾反射，低彎曲損耗、低非線性和特殊波導(dǎo)色散等特點被廣泛應(yīng)用于高功率導(dǎo)光，光纖傳感和氣體光纖等方面。光子晶體光纖的發(fā)展為光纖傳感開拓了廣闊的空間，尤其是在生物傳感和氣體傳感方面為光纖傳感技術(shù)帶來新的發(fā)展。