光子晶体光纤的研究新进展
光子晶体光纤通讯提供更快的传输速度
光子晶体光纤通讯提供更快的传输速度在当今数字时代，通讯技术的发展对人类生活产生了深远的影响。
无论是个人交流、商业往来还是科学研究，都离不开高速、稳定的通信网络。
近年来，光子晶体光纤通信技术的出现，为我们提供了更快的传输速度和更可靠的通信质量。
光子晶体光纤通信是一种基于光传输的技术，它利用光信号携带信息，并通过特殊的纤维材料传输光信号。
相较于传统的金属导线和标准光纤，光子晶体光纤具有更高的带宽、更低的传输损耗和更大的传输距离。
这一技术的突破为人们提供了突破性的通信体验。
首先，光子晶体光纤通信在传输速度方面具备明显的优势。
传统的通信方式主要依赖于电信号的传输，而光子晶体光纤通过光信号的传输，极大地提升了传输速度。
由于光信号的传输速度是电信号的数倍甚至数十倍，使用光子晶体光纤进行通信能够极大地提升数据传输的效率。
对于大数据传输、高清视频会议等高带宽需求场景而言，光子晶体光纤通信技术能够有效地满足快速传输的需求。
其次，光子晶体光纤通信在传输损耗方面表现出色。
在传统的金属导线和标准光纤中，随着信号的传输距离增加，信号的衰减和损耗也会增加。
这导致通信质量的下降，信号的质量和可靠性受到影响。
而光子晶体光纤技术有效地克服了这一问题。
由于光子晶体光纤的结构和特性，光信号在传输过程中衰减和损耗更小，能够更远距离地传输信息，保持较高的通信质量。
此外，光子晶体光纤通信还具备更大的传输距离。
传统光纤的传输距离受制于光信号的衰减和损耗，使得通信距离有限。
而光子晶体光纤利用特殊的结构和材料，能够有效地减少信号的衰减和损耗，从而实现更远距离的传输。
这在国际间的长距离通信和海底光缆的布设上具有巨大的潜力和应用前景。
随着信息技术的迅猛发展和应用的普及，光子晶体光纤通信技术在未来具有广阔的应用前景。
它将为人们带来更快的网速、更稳定的通信质量，进一步促进科技创新、经济发展和社会进步。
例如，在云计算、物联网和人工智能等新兴领域需求巨大的数据传输中，光子晶体光纤通信技术的快速传输特性将为数据中心和云服务提供商提供更高效的解决方案。
光子晶体光纤的研究
光子晶体光纤的研究光子晶体光纤是一种由光子晶体材料制成的光纤结构，具有一系列独特的光学和传输特性。
它相比传统的光纤，具有更低的损耗和更大的带宽，适用于光通信、光传感、光声学等领域。
在过去的几十年中，光子晶体光纤的研究取得了许多重要的进展，本文将对其中的关键问题进行综述。
首先，我们将介绍光子晶体光纤的基本原理。
光子晶体是具有周期性结构的光学材料，其周期往往与入射光的波长相当。
通过精确设计和控制光子晶体的结构参数，比如晶格常数、填充率等，可以实现对光的传输和控制。
在光子晶体光纤中，光的传输是通过光子晶体的周期性折射率变化引导的，从而实现低损耗和大带宽的特性。
其次，我们将重点介绍光子晶体光纤的设计和制备方法。
光子晶体光纤可以通过多种方法来制备，包括体外法、孔蚀法和结合法等。
其中，体外法是最常用的方法之一，其基本步骤是将光子晶体材料制备成光纤的预制坯料，然后通过拉伸和微调制得到所需的光纤结构。
在制备过程中，需要注意光子晶体的晶格参数和填充率对光纤性能的影响，以及如何实现精确控制和调节。
然后，我们将介绍光子晶体光纤的光学特性。
光子晶体光纤的光学特性主要是由光子晶体的结构和材料的选取所决定的。
光子晶体的周期结构可以实现对光的波长选择性传输，从而实现对光的色散和非线性效应的控制。
此外，光子晶体材料的选择也决定了光纤的损耗和带宽，常用的材料包括硅、玻璃、聚合物等。
通过设计和优化光子晶体光纤的结构和材料，可以实现对光纤的性能的控制和调节。
最后，我们将讨论光子晶体光纤在实际应用中的一些研究进展和挑战。
光子晶体光纤具有许多潜在的应用，例如高速通信、传感和光声学等领域。
在高速通信中，光子晶体光纤可以实现更高的传输速率和更长的传输距离，从而提高光纤通信系统的性能。
在传感方面，光子晶体光纤可以实现对温度、压力、化学成分等的高灵敏度测量。
在光声学中，光子晶体光纤可以实现对声波的传输和控制，为光声成像、光声治疗等提供新的可能性。
新型光子晶体的研究与应用
新型光子晶体的研究与应用随着科技的进步，人们对于光子晶体的研究也越来越深入。
光子晶体是一种具有高度应用前景的新型材料，并且在光学领域具有广泛的应用。
本文将介绍新型光子晶体的研究与应用。
一、光子晶体的概述光子晶体是一种具有周期性介质常数分布的光学结构，它的物理性质与晶体的周期性结构十分相似，所以称之为光子晶体。
光子晶体的基元通常是具有高折射率和低折射率的介质交替堆积而成，它的周期长度约为光波长的几倍至几十倍，这种结构存在着光子带隙现象，可以对不同波长的光进行调控，从而实现光的控制和操纵。
二、新型光子晶体的研究近年来，研究人员不断提出新型光子晶体的结构和制备方法。
例如，在二维空间中采用正方形、六边形、七边形等不规则的布局，来制备不同的光子晶体结构。
此外，还有一些研究团队尝试采用生物大分子作为基元结构，制备具有可自组装、反应可逆性等新特性的光子晶体。
有趣的是，研究人员还尝试将光子晶体与其他材料相结合，制备出新型的“光子超材料”。
这些材料通过控制介电常数分布，实现对电磁波的超常传输、反射、吸收和聚焦等功能。
这种光子超材料不仅可以应用于光学、电子和通信等领域，也可以被运用在能源、光伏和传感等新兴领域。
三、新型光子晶体的应用在光学领域，光子晶体可以被用于光学滤波、光学分束、微纳抗反射涂层等方面。
举个例子，某些光子晶体结构可以用于光学传感器，通过引入探测物质来改变介电常数分布，产生不同的反射光谱，从而实现对目标物的检测。
此外，光子晶体在光学通信领域也具有潜在应用。
其中一个重要的应用是制备光子晶体光纤，该光纤可以用于增强通信信号的传输距离和带宽。
而采用光子晶体材料的光发射和激发器件也被广泛研究和应用于实用的激光系统、光学计算、光学制造等领域。
结语总之，新型光子晶体的研究与应用已经成为科研人员的热点，具有广泛的前景和潜力。
我们期待未来，在光子晶体学领域得到更多的研究成果。
光子晶体材料研究进展及应用前景
光子晶体材料研究进展及应用前景随着科学技术的不断进步，人们对于材料的研究也越来越深入。
在新材料领域中，光子晶体材料的研究一直备受关注。
它的出现不仅改变了传统材料的性质，而且在光电子、能源等领域具有广泛的应用前景。
本文将介绍光子晶体材料的研究进展及其应用前景。
一、光子晶体材料的基础概念光子晶体材料，其实就是一种具有光子带隙的晶体材料。
简单来说，就是通过在材料中引入周期性结构，从而达到对于某些频率的光线有选择性的反射或折射，使其不能通过材料的表面，从而形成光子带隙。
光子晶体材料不仅可以对于光线起到滤波器的作用，而且具有传统材料所没有的一些新颖性质，比如能够在材料内部引发较为复杂的相互作用，从而实现信息处理、光学传输等。
二、光子晶体材料的研究进展1. 光子晶体材料的制备光子晶体材料的制备是研究的基础。
传统的光子晶体材料制备方法包括光刻、等离子体刻蚀、溶胶-凝胶法等。
然而，这些方法不仅操作复杂，而且成本较高。
因此，研究人员开始关注通过自组装的方法制备光子晶体材料。
目前，自组装光子晶体材料的制备方法包括: 溶液自组装法、模板法、电沉积法、表面修饰法等。
这些新的制备方法的出现，使得光子晶体材料制备变得更加容易和便捷。
2. 光子晶体材料特殊性质的研究对于光子晶体材料的特殊性质的研究，则是深入理解该材料的关键所在。
目前，研究人员发现，由于光子晶体具有纳米级别的周期性结构，其表现出来的性质和传统材料是不同的，比如光子晶体的多级结构和空洞结构的存在使得材料中存在的能带不止一个，从而能够过滤更宽波长的光线。
此外，研究人员还发现当光子晶体中存在缺陷时，其在光电子学、微波强度识别、传感器等方面的应用具有广泛的前景。
三、光子晶体材料的应用前景1. 光子晶体过滤器由于光子晶体材料能够对于特定波长的光线进行选择性的反射或折射，发挥着像过滤器一样的作用，因此其被广泛地应用于光子晶体过滤器的制造中。
在光纤通讯技术方面，光子晶体过滤器可以滤除带宽噪声，提高信号的传输质量和分辨率；在图像处理方面，它可以过滤掉光干扰，减少图像的噪声和失真，提高图像的清晰度和质量。
光子晶体光纤激光器进展
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则 必 须要 大模 场面 积 的光纤 ，以
光纤 所 不具备 的特 征优 势 ，不 仅 （Ｅ 。 Ｓ Ｍ）该激光器激射阈值 ＜ｌ ｎ ， （Ｗ ｋ ３ ｍＷ 时 ，获得 １ ｍ ４ Ｗ 赋予 了 Ｐ Ｆ Ｃ Ｌ大 功率输 出等许 多 输入 功率 ３ ０ 优 点 ， 对光集 成有 着重要意 义 。 的输 出功率 。 也 目前 Ｐ Ｆ Ｃ Ｌ已成 为热 门技术 ， 不但 为提 高功 率 ，该大 学 又将掺
信 、 谱研究 与测量 、 学数据存 光 光 储 、军事 、工业 加工 与在 线测量 、
激光 印刷 医疗 、 生物 医学 与环境
探 测等领 域 中。 然而 ， 非线 性效 应 （ 受激喇曼 散射 ） Ｌ 最大极 如 使Ｆ 的
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纤 ，仅需 要 两个 周期 的空 气孔 即
注． 并进 行 了广 泛的研 究和开发 。 方 向迈 出的 极其重 要 的一 步 。这
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重大进展 ．除研 制 出掺 Ｙ 和双 包 径 ｄ ０６ ｐ 孔径与 晶格常数 ｂ ＝ ～０８ ｒ ｏ
2024年光子晶体光纤市场前景分析
2024年光子晶体光纤市场前景分析简介光子晶体光纤作为一种具有优异性能的新型光纤材料，具有高透光性、低损耗、宽波长范围等优点，被广泛应用于光通信、传感和激光技术等领域。
本文将对光子晶体光纤市场的前景进行分析。
光子晶体光纤市场概况光子晶体光纤市场自面世以来，不断发展壮大。
目前，光子晶体光纤在全球范围内已得到广泛应用，市场规模持续增长。
光子晶体光纤市场呈现出多元化的特点，包括光传输、传感和光学器件等多个应用领域。
光传输领域光子晶体光纤在光通信领域具有广阔的市场前景。
光子晶体光纤的低损耗、高带宽特性，使其成为光纤通信系统中的理想选择。
与传统的光纤相比，光子晶体光纤具有更小的色散和更低的损耗，可以大幅提高光信号传输的效率和质量。
传感领域光子晶体光纤在传感领域的应用也越来越广泛。
光子晶体光纤的特殊结构和优异性能，使其成为高灵敏度、高分辨率的传感器元件。
光子晶体光纤传感器可以应用于温度、压力、生物、化学等多个领域，具有很大的市场潜力。
光学器件领域光子晶体光纤作为一种优质材料，可以用于制备各种光学器件，如光衰减器、光纤滤波器、偏振控制器等。
这些光学器件在光通信、光学传感等领域具有重要应用价值。
随着市场对高性能光学器件的需求不断增加，光子晶体光纤市场前景将更加广阔。
市场驱动因素光子晶体光纤市场的快速发展离不开以下几个市场驱动因素：技术进步推动市场需求随着科技发展的迅猛，人们对高速、高质量通信和传感技术的需求不断增加。
光子晶体光纤作为一种新型光纤材料，具有卓越的性能和潜力，能够满足高速通信和高灵敏度传感的需求，因此受到市场的青睐。
应用领域不断拓展光子晶体光纤作为一种全新的材料，在光通信、传感和激光技术等领域得到广泛应用。
随着技术的发展和市场的需求，光子晶体光纤的应用领域会不断拓展，从而进一步推动市场的发展。
政策支持促进产业发展政府在推动科技创新和产业发展方面起到重要作用。
在光通信和光纤传感等领域，政府出台了一系列支持政策和鼓励措施，为光子晶体光纤市场的发展提供了良好的环境。
《光子晶体光纤光栅折射率传感特性的研究》范文
《光子晶体光纤光栅折射率传感特性的研究》篇一一、引言随着现代科技的不断发展，光子晶体光纤（PCF）因其独特的物理和光学特性，在传感器技术领域得到了广泛的应用。
其中，光子晶体光纤光栅（PCF-Bragg Grating）作为一种重要的光学元件，具有高灵敏度、高分辨率以及良好的稳定性等优点，被广泛应用于折射率传感领域。
本文旨在研究光子晶体光纤光栅的折射率传感特性，为相关领域的研究和应用提供理论支持。
二、光子晶体光纤与光栅原理1. 光子晶体光纤（PCF）原理光子晶体光纤是一种基于光子晶体原理的光纤，其内部结构具有周期性排列的微结构。
这种结构使得光子晶体光纤在光传输过程中具有较低的损耗和较强的约束能力，可有效控制光的传播方向和模式。
2. 光栅原理光栅是一种具有周期性结构的衍射元件，其作用是将入射光束分解成多束衍射光束。
在光子晶体光纤中引入光栅结构，可形成光子晶体光纤光栅（PCF-Bragg Grating），其具有对特定波长或波长范围的光束进行选择性衍射的能力。
三、PCF-Bragg Grating折射率传感特性研究1. 实验原理与方法本研究采用PCF-Bragg Grating作为传感器元件，通过测量衍射光谱的变化来反映外界折射率的变化。
实验中，我们使用不同浓度的溶液作为折射率变化的介质，将PCF-Bragg Grating浸入不同浓度的溶液中，观察其衍射光谱的变化情况。
同时，我们还采用光谱仪等设备对衍射光谱进行精确测量和分析。
2. 实验结果与分析实验结果表明，当PCF-Bragg Grating浸入不同浓度的溶液中时，其衍射光谱发生了明显的变化。
随着溶液浓度的增加，衍射光谱的峰值波长逐渐发生红移或蓝移。
这一现象表明PCF-Bragg Grating的折射率传感特性具有良好的灵敏度和分辨率。
此外，我们还发现PCF-Bragg Grating的稳定性较好，能够在不同环境下保持较高的测量精度和可靠性。
为了进一步分析PCF-Bragg Grating的折射率传感特性，我们采用了多种数学方法对实验数据进行处理和分析。
具有高双折射光子晶体光纤特性分析与研究
具有高双折射光子晶体光纤特性分析与研究具有高双折射光子晶体光纤特性分析与研究摘要：光子晶体光纤作为一种新兴的光纤传输技术，在光通信、光传感等领域具有广泛的应用前景。
本文通过对具有高双折射特性的光子晶体光纤的研究与分析，从光纤的制备过程、光纤的传输特性、光纤的偏振相关特性等方面进行了深入的阐述与探讨。
1. 引言在光通信和光传感领域，光纤作为一种重要的传输介质，以其带宽大、传输损耗小等优势而备受关注。
传统的光纤具有单折射特性，然而在某些应用中，需要一种具有高双折射特性的光纤来满足特定的传输需求。
光子晶体光纤作为一种新型的光纤结构，在光传输中具有独特的优势，具有高双折射特性的光子晶体光纤更是引人注目。
2. 光子晶体光纤的制备过程光子晶体光纤的制备通常采用光纤拉制技术。
首先，通过高纯度的石英玻璃材料制备光纤的芯杆材料，然后通过拉伸和熔融等工艺形成一种具有周期性微结构的光子晶体结构。
制备过程中的参数调控直接影响光子晶体光纤的性能，例如芯杆材料的纯度、拉伸速度、拉伸温度等。
3. 光子晶体光纤的传输特性与传统的单模光纤相比，具有高双折射特性的光子晶体光纤在传输中表现出独特的特性。
首先，光子晶体光纤具有较大的模场面积，可以实现更低的非线性效应和更低的色散效应。
其次，光子晶体光纤具有高度的模式选择性，可以实现光波在特定频率范围内的选择性传输。
此外，光子晶体光纤还具有较低的损耗和高的带宽等优点。
4. 光子晶体光纤的偏振相关特性光子晶体光纤的偏振相关特性是其独特性能的重要组成部分。
具有高双折射特性的光子晶体光纤能够实现偏振保持和调控等功能。
通过调节光子晶体光纤的结构参数，可以实现对特定偏振模式的选择传输，实现偏振编码和解码等应用。
5. 应用前景与展望在光通信、光传感等领域，具有高双折射特性的光子晶体光纤具有广阔的应用前景。
其高度的模式选择性和低损耗特性使其在多通道传输、色散补偿等方面具备重要的应用潜力。
此外，光子晶体光纤还可以应用于光传感领域，通过光纤中的微小结构变化实现对环境参数的高灵敏度检测。
光子晶体光纤及其研究现状
常规单模光纤实际上是波长比二次模截止波长小的多模光纤 ， 而宽带单模光子晶体光纤是真正意义 上的单模光纤 ， 这种特性是 由于其包层 由周期性排列的多孔结构构成 ， 主要用于短波长光传输 ， 传感器和
干涉仪 。
３ ４ 保偏 光子 晶体光 纤 ．
传统保偏光纤双折射现象由纤芯附近合成材料热扩张差异差形成 。保偏光子 晶体光纤是 由非周期
结 构纤芯 中空气 和玻璃 的大折射 率差 而形 成双 折射 现 象 ， 而得 到 更 小 的拍 长 ， 小 偏 振态 和保偏 消 光 从 减 比之间 的耦 合 曲率 ， 主要用 于光传 感 器 、 纤陀 螺和 干涉仪 。 光
３ ５ 超连续 光谱 发生器 的 光子 晶体 光纤 ．
超连续 光子 晶体光 纤是 特别设 计 用来 把一种 新 的 Ｑ变换 Ｎ ¨微 芯 片 激 光 器 变成 一 种 结构 紧密 ， ｂ 低
导 色散 和总色散 。这 种方 法物 理 图像 清晰 ， 相对 简单 ， 还可 以满 足较 高 的精度 要 求 ， 它在 分 析光 波模 式 但
和偏 振特性 方 面也存 在不 足 。
４ ３ 时域 有限差 分 法（ ｉｉ ｉｅｅ ｃ ｉ ｏ ｉ ｔｏ Ｄ Ｄ） ． Ｆｎｔ Ｄｆ ｒｎｅＴｍｅＤ ｍａ Ｍｅ ｄＦ Ｔ ｅ ｆ ｎ ｈ
时域有限差分法 是 Ｙ ｅＫＳ １６ ｅ 在 ９６年提出的求解电磁场问题 的一种数值方法 。它直接将随时间
变化 的 Ｍ ｘ ｅ 方 程组 转化 为 有 限差分 方 程 ， ａｗ ｌ ｌ 得到 场分 量 的有 限差 分式 。通过 研 究 Ｙ ｅ氏空 间网格 及电 ｅ
磁场的初值和边界条件 ， 可以直接得到方程的数值解 。此方法易于编程实现 ， 但数值计算量大。它可用 来研究光子晶体光纤 中的各种问题 ， 包括色散 ， 模式和非线性等。 ４ ４ 有 限元 法 （ ｉｉ ｌ ｎ ｔｏ ， Ｅ ． Ｆｎｔ Ｅ ｅ ｔ ｈ ｄ Ｆ Ｍ） ｅ ｍｅ Ｍｅ 对于包层空气孔分布不规则的非均匀光子晶体光纤 ， 可以用有限元法进 行计算 。有限元法 是 ２ ０ 世纪 ５ 年代 中期至 ６ ０ Ｏ年代末出现 的一种现代计算方法。目前随着计算机技术的迅猛发展 ， 出现了很多 大型的专业有限元分析软件。有限元法在现代结构力学 、 热力学 、 流体力学 和电磁学等许多领域都发挥
光子晶体技术的研究进展与应用前景
光子晶体技术的研究进展与应用前景光子晶体是指在纳米尺度的范围内，通过控制材料的晶格结构使得电磁波的传输特性发生改变的一种新型材料。
随着纳米技术的不断发展和进步，光子晶体技术也在不断地被研究和应用。
其应用领域包括光电子学、光信息处理、基础研究等众多领域，其前景非常广阔。
一、光子晶体的基本原理光子晶体是由空气或其他物质的等间距排列的球形或柱形结构组成。
其特点是具有周期性结构，制备时要求每个元部件的大小和位置要满足一定的限制。
在光子晶体中，当光子的波长和晶格常数具有相同的数量级时，发生Bragg衍射。
由于光子晶体的等间距排列结构和Bragg衍射的原理，使得其具有优异的光学性能。
因此，光子晶体被应用在许多领域中，如光电子材料、光信息处理、生物医学等领域。
二、光子晶体的应用1.光子晶体的应用于太阳能电池光子晶体能够有效地控制光子的传输，这使其成为一个理想的材料用来提高太阳能电池的效率。
通过将光子晶体嵌入到太阳能电池中，可以增强太阳能电池的吸收效率，提高太阳能电池的转换效率。
事实上，研究发现，将光子晶体嵌入到太阳能电池中，其转换效率可以提高约30%。
因此，光子晶体在太阳能电池中的应用是非常有前途的。
2. 光子晶体的应用于生物医学光子晶体能够通过改变光子的波长，来识别某种特定的生物大分子，例如蛋白质和DNA等。
这一特点使得光子晶体在生物医学领域中的应用具有很大的潜力。
例如，可以使用光子晶体来制备高灵敏的生物传感器，以检测某种特定的生物分子。
此外，光子晶体还可以用于制备药物传输系统，以实现精准治疗。
由于其在生物医学领域的广泛应用，光子晶体技术已经逐渐成为了当今生物医学领域的热门研究课题。
3.光子晶体的应用于光纤通信光子晶体能够通过调整光子的传输效应来控制光纤中的波导，并且能够使波导具有更好的光学性能。
这使光子晶体成为一种理想的材料，用于光纤通信中的波导制备。
实际上，光子晶体在现代光纤通信网络中已经开始得到广泛的应用。
2024年光子晶体光纤市场规模分析
2024年光子晶体光纤市场规模分析引言光子晶体光纤（Photonic Crystal Fiber, PCF）是一种具有特殊结构的光纤，其内部由周期性排列的微孔构成。
由于其独特的光传输性能，光子晶体光纤被广泛应用于通信、传感和光学器件等领域。
本文将对光子晶体光纤市场规模进行分析，探讨其趋势和发展前景。
市场概述光子晶体光纤市场自20世纪末开始崛起，并呈现出高速增长的趋势。
光子晶体光纤相对于传统光纤具有更低的损耗和更大的带宽，因此被广泛应用于高速通信网络和光学传感系统中。
目前，光子晶体光纤市场主要集中在北美、欧洲和亚太地区。
市场规模分析光子晶体光纤市场规模的分析需要考虑多个因素，包括市场容量、市场增长率和市场竞争情况等。
市场容量根据市场研究机构的数据，2019年全球光子晶体光纤市场规模约为10亿美元。
光子晶体光纤的应用领域不断扩大，包括通信、医疗、工业和军事等。
随着新技术的不断涌现，光子晶体光纤市场容量有望进一步增长。
市场增长率光子晶体光纤市场以每年超过10%的增长率呈现出强劲的增长势头。
这主要得益于光子晶体光纤在通信、传感和医疗领域的广泛应用。
高速通信网络的快速发展和对高性能光学传感系统的需求推动了光子晶体光纤市场的增长。
市场竞争情况光子晶体光纤市场存在着激烈的竞争。
目前，市场上存在多家主要厂商，包括Corning Inc.、Furukawa Electric Co. Ltd.、POFLink等。
这些厂商通过技术创新和产品升级来争夺市场份额。
此外，亚洲地区的光子晶体光纤市场竞争日趋激烈，中国的光子晶体光纤企业也迅速崛起。
市场趋势和发展前景技术进步驱动市场增长随着光子晶体光纤技术的不断进步，其性能和应用领域不断扩大。
光子晶体光纤的低损耗、大带宽和高可靠性使其在高速通信网络、医学成像、激光器和传感系统等领域具有广阔的应用前景。
未来随着新材料和制造技术的引入，光子晶体光纤市场有望得到进一步的发展。
亚太地区市场潜力巨大亚太地区作为全球最大的通信市场之一，对光子晶体光纤的需求日益增长。
光子晶体制造中的前沿技术与趋势分析
光子晶体制造中的前沿技术与趋势分析光子晶体是一种具有特殊性质的材料，它能够控制光的传播，从而实现光的操控。
随着科技的不断发展，光子晶体制造技术也在不断进步，并呈现出一些前沿技术和趋势。
一、光子晶体的制造技术目前，光子晶体的制造技术主要包括微纳加工技术和薄膜制备技术。
微纳加工技术主要是通过在硅片上制作微纳结构，从而实现对光的操控。
薄膜制备技术则是通过物理或化学方法制备光子晶体薄膜，从而实现大面积、高精度的光子晶体制造。
二、前沿技术1. 光子晶体自组装技术：自组装技术是一种新型的纳米制造技术，它能够在纳米尺度上实现对材料的自我组装。
这种技术可以实现大面积、高精度的光子晶体制备，具有广阔的应用前景。
2. 光子晶体三维结构制造技术：三维结构光子晶体可以实现对光的全方向控制，因此具有更广泛的应用前景。
目前，研究者们正在研究如何利用三维打印技术、激光烧蚀等技术制造三维结构光子晶体。
3. 光子晶体与量子点的复合制造技术：量子点是一种具有特殊性能的纳米材料，它可以与光子晶体结合，实现更精确的光操控。
目前，研究者们正在研究如何将量子点与光子晶体复合制造，从而开发出更高效、更精确的光子器件。
三、趋势分析1. 规模化制造：随着技术的不断进步，光子晶体的制备将逐渐实现规模化制造，从而满足大规模应用的需求。
2. 智能化控制：未来，光子晶体的制造将更加智能化，通过引入人工智能技术，实现更精确的光操控。
3. 多功能化：光子晶体将逐渐实现多功能化，不仅可以用于光操控，还可以与其他材料结合，实现更广泛的应用。
总之，光子晶体制造中的前沿技术和趋势分析表明，未来光子晶体将在更多领域得到应用，并成为未来科技发展的重要方向之一。
光子晶体光纤的制备与应用研究
光子晶体光纤的制备与应用研究光子晶体光纤的制备主要分为两种方法：传统方法和新型方法。
传统方法是将光子晶体纳米颗粒混入熔融的硅酸盐玻璃中，通过拉伸和制作纤芯来制备光纤。
新型方法则是通过叠加不同颜色的光子晶体微球堆积来制作纤芯。
这些方法制备的光子晶体光纤具有高透明度、低损耗、高灵敏度和宽带宽等优点。
光子晶体光纤的应用研究主要集中在通信、传感和激光技术等领域。
在通信方面，光子晶体光纤可以提供更高的带宽和更低的损耗，可以用于长距离传输和高速数据传输。
在传感方面，光子晶体光纤具有较好的灵敏度和可调谐性，可以用于气体、液体和生物传感。
在激光技术方面，光子晶体光纤可以用作激光波导器件，用于光子晶体激光器和光纤拉曼激光器等的输出波导。
光子晶体光纤的研究还包括光纤传输特性和光纤结构改进等方面。
光子晶体光纤的光传输特性主要通过调整光子晶体光纤的纤芯结构和纤芯材料来实现，以改变纤芯的折射率和色散特性。
光纤结构改进主要通过改变纤芯的孔径和填充材料来实现，以提高光子晶体光纤的性能和应用范围。
光子晶体光纤的应用前景广阔。
随着信息技术的发展和需求的增加，对光纤通信和数据传输的需求也越来越大。
光子晶体光纤由于其独特的光学和物理特性，可以满足高带宽和低损耗的需求，因此在通信领域具有广阔的应用前景。
同时，光子晶体光纤在传感和激光技术领域也有很大的应用潜力，可以用于生命科学、环境监测和材料研究等方面。
总之，光子晶体光纤的制备与应用研究是一项具有重要意义的研究领域。
通过对光子晶体光纤的制备方法和应用特性的研究，可以推动光子晶体光纤在通信、传感和激光技术等领域的广泛应用，为信息技术的发展和创新做出贡献。
光子晶体材料与器件的研究与发展
光子晶体材料与器件的研究与发展随着科技的不断进步，精密加工技术和微纳米技术日趋完善，光子晶体材料与器件的研究与发展逐渐成为光学界的热门话题。
光子晶体是一种结构具有光子带隙的周期性光学材料，它在光学通讯、储存、显示等领域具有广泛的应用前景。
一、光子晶体的基本概念光子晶体又称为光子带隙材料，是指一种由有序微结构单元所组成的具有周期性的折射率分布的材料。
由于它的结构具有等效的光学性质，可以产生能量与频率之间的显著相互作用，从而产生了光子带隙和光子晶体慢光现象。
光子带隙是指由结构周期性体积折射率的改变所产生的光禁带，即特定光波长无法通过此材料。
这样，就可以通过光子晶体来过滤某些光波长，改变光的传播性质，从而实现对光的控制与调制。
二、光子晶体材料的发展历程光子晶体材料的研究起源于20世纪80年代，最初只是以理论研究为主，但随着技术的进步，人们相继在实验中制备出了具有光子禁带效应的人工周期性材料，因而光子晶体材料的研究进入了实验阶段。
在90年代初，随着光子晶体传输和光子晶体放大的研究逐渐深入，其在光通信方面的应用逐渐得到认可。
随着材料学和加工技术的不断发展，光子晶体材料的制备原理，加工水平和性能指标得到了显著提高，进一步推动了光子晶体材料和器件的研究与发展。
现在，光子晶体材料已经成为一种重要的功能材料，应用范围也越来越广泛。
三、光子晶体材料和器件的应用1、光子晶体光纤光子晶体光纤是新一代通讯中心应用的重要组成部分。
光子晶体光纤具有较大的光子带隙宽度、低损耗的传输能力和大动态范围的调制能力，对于光通信的长距离传输和调制具有重要的应用价值。
2、光子晶体慢光器件光子晶体慢光器件可以更好地控制和调制光信号。
这种器件能够延长光在光子晶体内的时间滞后，使光在材料内的速度减慢，从而减少了材料中的光损耗，并增强了信号传输的稳定性和精度。
这样，光子晶体慢光器件常被用作光调制器、光放大器、光开关等光学减速器。
3、光子晶体二极管光子晶体二极管（PCD）可以用作全光开关、光控调制器等。
光子晶体光纤的特性与研究现状
的空芯石 英光纤 。Ｐ Ｆ与常 规光纤 相 比具 有许 多奇 Ｃ
异 的特性 ， 效地 扩展 和增 加 了光纤 的应 用领 域［ 。 有 １ ］
３ 光 子 晶体 光 纤 的分 类
３ １ 空 心 光 子 晶 体 光 纤 ．
心光子 晶体光 纤将 广 泛应 用 于 光传 输 ， 冲整 形 和 脉
２ 光 子 晶体 光 纤 的导 光 原理
根据纤 芯引 入缺 陷态 的 不 同 ， Ｃ Ｐ Ｆ导 光机 理 可
压缩 ， 感光学 和非线 性光学 中 。 传
３ ２ 高 非 线 性 光 子 晶 体 光 纤 ．
以分为两类 ： 内反射 型和光 子带 隙型 。 全
光子 晶体 光纤 （ Ｃ 的概 念 由 Ｊ Ｒ ｓｅｌ 人 Ｐ Ｆ） ． ｕ ｓｌ等
理论 上求解 光波在 光子 晶体 中的本征 方程 即可 导出 实芯和 空芯 Ｐ Ｆ的传导条 件 ， Ｃ 即光 子 带 隙导光 理 论 。在 空芯 Ｐ Ｆ中形成 周期 性 的缺 陷是 空 气 ， Ｃ 空 气 芯折射 率 比包 层 石 英玻 璃低 ， 但仍 能 保 证 光 不折 射 出去 ， 是 因为包 层 中的小孔点 阵构 成光 子 晶体 。 这 当小 孔 间距 和小 孔 直径 满 足一 定 条 件 时 ， 光子 能 其 隙范 围 内就 能阻 止相 应 光传 播 ， 被 限 制在 中心 空 光 芯之 内传输 。这种 Ｐ Ｆ可传输 ９ 以上 的光 能 ， Ｃ ９ 而 空 间光 衰减 极 低 ， 纤 衰减 只有标 准 光 纤 的 １ ２ 光 ／ ～
Ｐ Ｆ的 一 些 独 特 光学 性质 ， 结 了 光 子 晶体 光 纤 的 研 究 成 果 。 Ｃ 总
综述光子晶体的研究进展
综述光子晶体的研究进展光子晶体（Photonic crystal）是一种具有周期性的折射率分布的人工光学材料，其在电磁波的传播中发挥着重要作用。
光子晶体可以通过控制光的传播行为实现对光波的调控和控制，具有广泛的应用潜力。
本文将综述光子晶体的研究进展。
光子晶体的发展可以追溯到1987年，当时Yablonovitch等人首次提出了光子禁带（Photonic bandgap）的概念，即在一些频率范围内，光子晶体可以完全排除特定方向上的电磁波的传播。
这一概念引发了光子晶体研究的热潮。
在光子晶体的研究中，设计和制备光子晶体材料是关键环节。
研究人员通过改变光子晶体的周期、形状和尺寸等参数，来调控光的传播特性。
常用的制备方法包括自组装法、溶胶凝胶法、光刻法和自旋镀膜法等。
随着技术的发展，研究人员可以制备出具有二维和三维周期结构的光子晶体材料。
光子晶体的研究进展可以总结为以下几个方面。
首先，光子晶体在光学器件中的应用取得了重要进展。
例如，在光纤通信中，光子晶体光纤可以提供低损耗和低色散的传输特性，进一步提高了通信带宽和传输距离。
此外，光子晶体在激光器、太阳能电池和光学传感器等领域也有广泛应用。
其次，光子晶体的表面等离子体共振研究也取得了重要进展。
通过将金属等离子体纳米颗粒引入光子晶体中，可以产生局域表面等离子体共振效应，从而实现对光的超聚焦和局域增强效应。
这对于提高光学器件的分辨率和灵敏度具有重要意义。
另外，光子晶体在光学传感器和生物医学领域的应用也受到了广泛的关注。
光子晶体结构可以通过改变其反射光的特性对环境中的物质进行探测和识别。
例如，通过改变光子晶体的折射率，可以实现对环境中的气体和化学物质的检测。
此外，光子晶体还可以用于生物成像和癌症治疗等生物医学应用。
最后，光子晶体的研究也涉及到新型材料的开发。
近年来，研究人员通过结合光子晶体结构和具有特定光学性质的材料，如非线性光学材料和拓扑绝缘体材料，实现了更多样化和功能化的光子晶体器件。
光子晶体光纤的研究现状及其应用
传 输 而 不 被 截 止 ， 为 “ 尽 单 模 ” 传 输 特 性 。 这 种 光 纤 的 成 无 的
传 输 原理 同普 通 光 纤 相 似 ， 常 利 用 分析 普 通 光 纤 的 类似 方 法 通 进 行 分 析 和 研 究 工 作 。 图 １为 全 反 射 型 光 子 晶 体 光 纤 的结 构
（ ＢＧ， ｈ ｔｎｃｂ ｎ ａ 。 与 传 统 光 纤 比 ， 子 晶 体 光 纤 具 Ｐ ｐ ｏｏ ｉ ａ ｄｇ ｐ） 光 有 许 多重 要 的 特点 ， 可 以在 很 大 的 波 长 范 围 内保 持单 模 传 输 如 特 性 ；可 以在 大模 场 面 积 的 光 子 晶体 光 纤 里 保 持 单 模 传 输 特
２１ ０ ０年第 ６期
ＴＩ ＡＮＪＮ Ｉ ＳＣＩ ＮＣＥ ＥＣＨＮ Ｅ ＆Ｔ ＯＬ ＯＧＹ
刨新技术
张 蔺 蔺 郑风 振 刘 笑 东 （ 中国电子科技集 团公司第四十六研究所 天津 ３０２ ） ０２０
光子晶体 光纤 的研究现状及其应 用
【 摘 要 】 绍 了光子 晶体 光 纤 （ Ｃ ） 介 Ｐ Ｆ 的研 究现 状 ， 结合 目前 Ｐ Ｆ研 究 的进 展 ， Ｃ 简要 阐述 了 Ｐ Ｆ的基 本 Ｃ
１１ 全 反 射 型 （ Ｒ） 子 晶体 光 纤 ． ＴＩ 光 全 反 射 型 光 子 晶体 光 纤 纤 芯 的 折 射 率 高 于 包 层 的平 均 折 射率 ， 因此 由传 统 的 光 学理 论 可 以认 为 光 束被 束缚 在 光 纤 中传 输 。 过 改 变石 英 同 空 气 孔 的 比例 关 系 可 以调 节 光 纤 折 射率 差 通 的 大小 ， 当空 气 孔 足 够 小 的时 候 ， 意 波 长 的光 均 能 在 光纤 中 任
光子晶体光纤传感器的研究进展
ｃ ｓ ｅ ｅ ｐ ｃｉ ｅｙ ｕ ｓ ｄ ｒ ｓ ｅ ｔｖ ｌ ．
Ｋｅ ｒ ｓ ｈ ｔｎｃ ｃ ｓａ ｂ ｒ ｅ ｓ ｒ ｖ ｅ ｃ ｎ ｖ ；ｆ ｏ ｅ ｃ ｎ ｅ；ｉ ｔｆ ｒ ｍｅｅ ；ｆｂ ｒｇａ ｉ ｇ ｙ ｗｏ ｄ ：ｐ ｏｏ ｉ ｒ ｔ ｆ ｅ ；ｓ ｎ ｏ ；ｅ ａ ｓ ｅ ｔ ｙ ｌｉ ｎ ｗａ ｅ ｌ ｒ ｓ ｅ ｃ ｕ ｎｅ ｅ ｏ ｔｒ ｉｅ ｔ ｒ ｎ
（ 北大学物理科学与技术学院 ， 河 河北 保 定 ０ １０ ） ７０ ２
摘要 ： 简要 介 绍 了光 子 晶体 光 纤 的 基 本 结 构 、 导光 原 理 扣 主 要 特 性 。 依 据 传 感 机 理 将 光 子 晶 体 光 纤传 感 器 分 为 ４类 ： 吸 收 型 光 子 晶体 光 纤 传 感 器 、 荧光 光 子 晶体 光 纤 传 感 器 、 涉型 光 子 晶 体 光 纤 传 感 器 、 子 晶 体 光 纤光 栅 传 感 器 ， 别 对 干 光 分 其 工作 原 理 、 构 、 点 扣研 究进 展 进 行 了讨 论 。 结 特 关键词 ： 子晶体光纤； 感器 ； 光 传 消逝 波 ； 荧光 ； 涉仪 ； 纤 光 栅 干 光 中 图分 类号 ：Ｐ １ Ｔ ２２ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ２—１４ （０ ８ ０ ００ ０ １０ ８ １ ２０ ） ２— ０ ６— ３
光子晶体材料在光纤通信中的应用研究
光子晶体材料在光纤通信中的应用研究随着信息产业的发展和信息技术的不断进步，光纤通信日益成为人们生活中不可或缺的一部分。
然而，光纤通信中一个重要的问题就是光信号的传输、耗散和损失。
为了解决这些问题，科学家们开始使用光子晶体材料进行研究。
什么是光子晶体材料？光子晶体材料是一种具有真正的三维宏观周期结构的材料。
它主要由介电常数分布具有空间周期性的部分组成，这样的空间周期性可以通过合适的加工方法制造出来。
由于光子晶体材料的特殊结构，光子晶体材料可以产生许多与光有关的特性，如光子带隙、光子晶体谐振腔等。
这些特性使光子晶体材料在光电子学和信息领域有广泛的应用前景，特别是在光纤通信中的应用研究方面。
光子晶体材料在光纤通信中的应用由于光信号在光纤中的传输会出现大量的能量耗散和损失，因此，光信号传输的距离和传输速度有限。
光子晶体材料的特殊结构可以帮助光信号在光纤中传输更远、更稳定，并且节约更多的能量。
光子晶体光纤可以用于传输高速光信号。
在光子晶体光纤中，由于光子带隙的存在，只有特定频率的光子可以在光子晶体光纤中传输，这样就可以消除信号误差和交叉干扰，从而实现高速、稳定的光信号传输。
此外，根据光子晶体材料的不同特性，还可以研究出许多其他的应用方法，在信号处理、光学传感器等领域得到广泛的应用。
光子晶体材料的应用前景目前，光子晶体材料的研究方向主要集中在提高光子晶体材料的制备和加工工艺、探索光子晶体材料的特殊结构和属性以及开发与光子晶体材料匹配的技术和产品。
这些研究都将有利于光子晶体材料在光纤通信中的应用研究。
在未来，随着光纤通信技术的不断发展，光子晶体材料也将在更广泛的领域得到应用。
同时，随着光子晶体材料制备技术的进一步发展，光子晶体材料也将成为一个新的材料热点。
基于受激辐射的光子晶体光纤激光器的研究新进展
口 欧艺 文 王 珊珊
湖北 ・ 汉 武 ４０６ ） ３ ０ ５ （ 汉工 业 学 院 工 商 学 院 武
摘 要 ：近年来， 光子 晶体光纤激光器 已获得 了学术界和产业界的广 泛关注。这主要是 因为它具有其他 激光器 无 与伦 比的优势 ， 主要体 现在 ： 可以轻易地实现大模 面积、 空气 ／硅” “ 双包层、 大数值孔径 ， 具有高增益、 转换 效 率高、 低阈值、 出光束质量好、 输 结构紧凑 、 可靠性高等特性。所 有这 些都来源于其特殊的光学特性及 灵活的结 构设计。与常规光纤激光器 相比， 光子 晶体光纤激光器 的连续输 出功率可提高到千 瓦量级。该文主要介 绍 了基 于受激辐射的光子晶体光纤激光器 的最新研 究进展 。 关键 词 ：光子晶体光纤 激光器 大模面积 斜率效 率
光 的约 束 ， 现 光 的传 导 光子 晶体 光 纤 由于其 特 殊 的光 学 光器。 由于传统光纤在紫外波段很难实现单模传 输，因而这 实 。
特性和灵活的结构设计， 以轻易地 实现大模面积、 包层结 项 研 究 发现 具有 重 要 的意 义 。 可 双 构， 高非线性、 大数值孔径 以及高偏振特性等， 解决 了常规光纤 ２１ ０ ０年 ４月 ， Ｚ Ｚ ｕ ｎ 等 人 究 了 被 动 调 Ｑ 的光 子 ｗ． ． ｈ ａｇ 研 ５ｍ 激 光 器 存 在 的 问题 。光 子 晶体 光 纤 光 纤 激 光 器 由于 具 有 高 输 晶 体 光 纤激 光器 。该 研 究 小 组 采 用 ５ ｃ 保 偏掺 镱 光 子 晶体 Ｃ ４ＹＡ ＋ 其后使用 高 出功率 、 高转换效率和高光束质量等独特优点， 其发展和应用 光纤作为工作物质， ｒ： Ｇ晶体为饱和吸收体 ， 反 腔 作 为 反馈 ， 现 了被 动 调 Ｑ 的 光 子 晶 体 光 纤 激 光 器 。 当 实 受 到 了全 球 的 关 注 ， 得 到 了广 泛 的研 究 和 开 发 。 文将 主 要 并 本 介绍光子晶体光纤激 光器（ｃ Ｌ的最新研 究进展。 Ｐ Ｆ） 泵 浦 功 率 为 １２ 时 ， 大 脉 冲 能 量 可 高达 ６ ０ Ｊ 脉 宽 为 ３ ４Ｗ 最 ３￣、 ６
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ｍｅｎｔｓ ｉｎ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｉｂｅｒ ｌａｓｅｒ ｉｎｆｆｏｄｕｃｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ ｆｉｂｅｒ（ＰＣＦ） ｏｐｔｉｃａｌ ｓｗｉｔｃｈ ｆｉｂｅｒ ｌａｓｅｒ
ｎｏｎｌｉｎｅａｒ
ｓｏｈｔｏｎ
ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ ｒａｎｌａｎ ｓｃａｔｃｅｎｎｇ（ＳＲＳ）ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ
万方数据
激光与光电子学进展
质，这些性质主要与光纤的结构有 关，而有效折射率法采取了平均的 方法，忽略了光纤结构。当纤芯与 包层之间的折射率的差值很大的 时候（对于ｄ／Ａ＞Ｏ．５，ｄ为空气孑Ｌ直 径），这种方法就不适用，更精确的 计算则要采用矢量法。
时域有限差分法（ＦＤＴＤ）和有 限元法可计算微结构光纤的一些 性质。时域有限差分法是求解电磁 问题的一种数值方法，时域有限差 分法直接将有限差分式代替麦克 斯韦时域场旋度方程中的微分式， 得到关于场分量的有限差分式，用 具有相同电参量的空间网格去模 拟被研究体．选取合适的场初始值 和边界条件，计算后可得到麦克斯 韦方程的数值解。有限元法是将光 纤分成许多具有相同性质的小块， 对每一小单元运用离散的麦克斯 韦方程。再在这些单元的边界上加 上连续性条件，来计算具有任意结 构的ＰＣＦｓ，这种方法计算量大，计 算效率不高。平面波方法是描述平 面波电磁场．为了与纤芯相适应， 需要建立一个包含纤芯的小单元， 计算量较大【４】。另有一种方法，把其 中的空气孔看成光栅，做一些定性 分析，详细可见参考文献【５】。
ＮБайду номын сангаасｗ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｆｉｂｅｒｓ
ＤＡ Ｎｉｎｇ ＹＡＮＧ Ｌｖｙｕｎ ＸＩＡ Ｊｉｎａｎ ＣＨＥＮ Ｄａｎｐｉｎｇ ＱＩＵ Ｊｉａｎｒｏｎｇ （Ｐｈｏｔｏｎ Ｃｒａｆｔ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｆｉｎｅ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，
１引言 光纤技术已广泛应用于通信、
图像传输和传感等领域。现在普遍 采用的是石英光纤．普通石英光纤 具有结构简单、传输频带宽、损耗 低、体积小和抗干扰能力强等特 点，但也有连接复杂、弯曲损耗大、 纤芯直径小等不利因素。因此，光 纤科学开始朝着具有更复杂结构 的微结构光纤发展，例如双包层， 纳米光纤和多孔光纤等。光子晶体 光纤（ＰＣＦｓ）也称为多孔光纤（ＨＦｓ）。 是近年来发展起来的新光纤。光子 晶体光纤由纤芯和包含有序排列 的空气柱的包层组成，见图１ｔ“，由 于纤芯材料的不同．存在着两种导 光机制，一种是有效折射率型导光 机制．一种是带隙波导型导光机 制。在有效折射率型光子晶体光纤 （ＴＩＲ）中，纤芯的折射率较高．空气
＿
第４２卷．第８期 ２００５年８月
光纤了。这种光纤由于模面积大， 在传输高功率能量时，可避免一些 非线性现象的发生１４１。 ４．２反常色散
ＰＣＦｓ不同于传统光纤，其具 有反常色散特性。零色散位置，可 以通过设计不同结构的ＰＣＦｓ来调 整，随着空气填充率的增大．微结 构光纤的零色散点向短波方向移 动，当然零色散点的位置还与芯径 大小和ＪＪ，孑Ｌ结构有关【６Ｊ。传统光纤 为正色散。在有些波长传播中可连 接上设计好在此波长处为负色散 的ＰＣＦｓ，消除色散造成的影响，具 体方法可参阅文献闭。 ４．３非线性性质与受激拉曼散射
Ｖ０１．４２．ＮＯ．８
Ａｕｇ．２００５
制作时，要注意超净．否则若光纤 中存在杂质的话．会对光产生散 射，影响光的传输。另一种方法为 挤压法。把融化的玻璃挤入一个模 子，而这个模子中已为预制棒设计 好合适的孔径和形状的小孔，这种 方法可以将块状玻璃直接拉成光 纤。适用于多种材料诸如硫系玻 璃、聚合体、复合玻璃等，其缺点是 不易在特定区域。例如只在纤芯， 掺人稀土离子或引入玻璃光敏材 料ｆｌ】ｎ
Ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１８００）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｓｏｍｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＰＣＦｓ ｔｈａｔ ａｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｆｉｂｅｒ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ａｎｄ ｎｅｗ ｄｅｖｅｌｏｐ－
受激拉曼散射（ＳＲＳ）是非线性 光学中应用比较多的一种性质．可 由材料的这个性质转换波长．往往 ＳＲＳ需要高功率抽运，但如在光子 晶体光纤空气孔中加入活性气体，
＿ 万方数据
激光与光电子学进展
可避免高功率激发源问题，这是因 为在光纤中降低了气体产生ＳＲＳ 的能量阈值，严格的计算表明在单 程通过过程中其阈值降低了１００ 倍左右。还有一直存在的难点是一 般情况下气体被抽运激发的是更 高频的拉曼频移，并不是我们所需 要的低频率位移，在光子晶体光纤 中掺入这种气体可得到低频率位 移。例如，一般情况下气体分子纯 转动拉曼再生很难实现，因为分子 的振动跃迁（约频移～１２５ＴＨｚ）增益 Ｑ。，要远大于转动跃迁（２９频移～ ｌＳＴＨｚ）Ｓ０，，结果大多数关于氢的受 激拉曼散射的实验结果都是得到 的振动ＳＲＳ．如在ＰＣＦｓ中压入氢 气［２５１，用圆偏振激光束可产生高效
３光子晶体光纤的制备方法
目前制备光子晶体光纤主要 有两种方法。一种是堆拉法。先设 计出ＰＣＦｓ的截面结构，按此结构 制备出相应的毛细管．再将这些毛 细管按照设计的结构形状有规则 地排列起来．同时根据需要引入缺 陷，制成预制棒，拉出光纤。英国的 Ｂａｔｈ大学用这种方法在１９９６年制 成了世界上第一根光子晶体光纤。 这种方法很实用。只要设计好正确 的尺寸和形状就可以了。但是在制 备过程中，温度和材料本身的应力 都会影响拉制出的光纤质量。而且
和反斯托ｌ地克１斯 ２＝强 ｃｏｔ度２０比ｐ—ｒｄ４）
在光子晶体光纤空气孔中加入气 体，可使其非线性系数比传统光纤
Ｖ０１．４２．ＮＯ．８
Ａｕｇ．２００５
增大了好几个量级。上面也提到了 拉曼光孤子．光孤子主要是由材料
二次非线性）ｆ魄作用，二者又是由
拉曼跃迁产生的两个不同频率的 电磁波来调谐的，因此要获得较好 的光孤子传输，这种内在的多频耦 合问题就要仔细考虑。现在也由这 个问题做出两色光孤子．所需的功 率为１０ｋＷ，远低于材料自身非线 性系数所需要的兆瓦功率［９，１０】。由高 非线性材料制备的ＰＣＦｓ，通过受 激拉曼散射、四波混频、色散效应 等可以产生超连续光谱，抽运光的 偏振性也会影响连续谱，连续谱可 以用分频计产生频率梳，这样就可 以制成波分多路复用器［１１，１２】。另一 种方法是在掺杂的多芯ＰＣＦｓ中， 不同的孔有不同的掺杂比，由四波 混频直接产生频率梳。当抽运光 ∞。进入ＰＣＦｓ中时，产生上转换信 号光（【，。和下转换闲置光ｃ【，。。多芯 ＰＣＦｓ产生的闲置光频率随着纤芯 的掺杂比率变化，为得到高效的转 换，需满足相位匹配： ｋ＝ｆｌ（（ｇｓ）弗＠Ｉ）＋２嘞∞。ＰＡｃＡ越）一
第４２卷，第８期 ２００５年８月
激光与光电子学进展
Ｖ０１．４２．ＮＯ．８ Ａｕｇ．２００５
光子晶体光纤硇研穷新进展
达宁杨旅云夏金安陈丹平邱建荣
（中国科学院上海光学精密机械研究所中日合作光子技术实验室，上海２０１８００）
、
摘要 综述了光子晶体光纤（ＰＣＦ）不同于传统光纤的各种性质，并详细讨论了光子晶体光纤在通信和光纤激光等领域 的新发展。 关键词 光子晶体光纤 非线性 孤子 受激拉曼散射 偏振性 光开关 激光器
４ ＰＣＦｓ的性质及其应用
光子晶体光纤结构与普通光 纤相比，其结构要复杂得多。光子 晶体光纤横截面可以是三角形、蜂 窝状、网状，小孔的大小和孔间距 和排布方法都可以变化，小孔中还 可以填充气体或者液体等便于改 性。光纤可以是双包层，也可以是 三包层，多包层等。这些使得光子 晶体光纤具有不同于普通光纤的 很多特性。 ４．１大模面积
孔降低了包层的有效折射率．因而 光能够被全反射机制限制在折射 率相对较高的纤芯中传播。这种光 子晶体光纤具有普通光纤所不具 备的许多性质，比如，无休止波段 范围单模传输，大模面积，反常色 散等。所谓无休止波段范围单模传
输是指在光波长范围内的任意波 长的光在光子晶体光纤中传输时 保持单模。无休止波段范围单模传 输和大模面积使得有源掺杂光子 晶体光纤可以很方便地被应用到 高功率单模光纤激光器和光纤放 大器中去。带隙波导型光子晶体光
的受激拉曼散射，获得有效的回
选择的转动ＳＲＳ。上述过程信号转 换情况也与光纤的长度有关，抽运 光为１０６４ｎｍ．一级斯托克斯波长 １１３５ｎｍ的情况下，２．９ｍ的光子晶 体光纤能量阈值较高，为２０ｎＪ，但 转换效率有８６％。长光纤阈值能量 为～３±２ｎＪ（。３．７５±２．５Ｗ峰值功率， 比传统的转动ＳＲＳ阈值低ｌｘｌｏｅ 倍），转换效率只有３５％。入射光的 偏正角度也影响ＳＲＳ的斯托克斯
模式面积较大的光纤可用来 传输大功率光束。目前的普通单模 光纤可采用ＭＣＶＤ方法改变折射 率差以增大模面积，但这种方法对 折射率的改变还是有限的。ＰＣＦｓ 技术可制得大模面积光子晶体光 纤，孑Ｌ间距较大（Ａ＞５斗ｍ），ｄ／Ａ＜０．３ 可做得大模面积光子晶体光纤 （ＬＭＨＦｓ）．而且由ＰＣＦｓ易于做单 模，就可做成单模ＬＭＨＦｓ。普通光 纤也可实现单模传输，但它有几个 局限性．一是传播波长有限， １５５０ｎｍ波长的光的传输，芯径要 小于９．５¨ｍ；另一个是光纤的弯曲 能量损耗较大．且损耗与光波长成 正比．而ＰＣＦｓ的损耗与光波长成 反比，本质上包层中的空气孑Ｌ也可 减小弯曲损耗。现在已经生产出在 １５５０ｎｍ处模面积达到６８０ｔ上ｍ２的
非线性是光纤的一个重要性 质，ＰＣＦｓ在近红外区域有着新颖 的非线性过程，且表现出零色散与 非正常群速度色散，由此效应产生 脉冲展宽。避免脉尖峰强度大，幅 度降低。Ｆｒｅｄｅｒｉｃ等利用Ｙｂ：ＳＹＳ 二极管抽运的脉冲振荡激光器作 为抽运源和Ｃｒｙｓｔａｌ Ｆｉｂｅｒ Ａ／Ｓ生 产的光纤．产生中心波长为 １０６８ｎｍ的１１０ｆｓ的脉冲激光，频 率１０８ＭＨｚ，平均功率１１０ｍＷ，采 用的光纤长度为９５ｃｍ，芯径是 ２．６±０．２¨ｍ，孔间距为２．０±０．３¨ｍ， ｄ／Ａ为０．３５，光纤在９５０ｎｍ处为零 色散，１０６０ｎｍ处是一负群速度色 散２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ，当耦合人光纤的 能量较高时，由色散效应与非线性 效应共同作用．产生新的拉曼光孤 子。由图２ｆ８ｌ可以看出，功率不同可 以产生不同数目的光孤子．拉曼光 孤子还可发生自频移，可用于产生 低于１００ｆｓ的从１到１．３斗ｍ的可 调光。