帶隙型光子晶體光纖研究與應(yīng)用

1、帶隙型光子晶體光纖研究與應(yīng)用1目 錄 PBG-PCF的典型結(jié)構(gòu) PBG-PCF的導(dǎo)光機(jī)制 PBG-PCF的特性2PBG-PCF的典型結(jié)構(gòu) 通過(guò)改變空氣孔大小、間距、排列形狀以及向空氣孔中填充不同介質(zhì)等方法來(lái)設(shè)計(jì)具有不同特性的PBG-PCF 。 蜂窩(Honeycomb) 狀PBG光纖 空心(Hollow-core)PBG光纖 高折射率棒(High-Index Rods)PBG光纖 全導(dǎo)向(Omniguide) PBG光纖 3 蜂窩狀PBG光纖：蜂窩結(jié)構(gòu)的包層相對(duì)于三角形結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，可以以更小尺寸的空氣孔獲得光子帶隙。其特點(diǎn)是，能量場(chǎng)只要集中在硅材料區(qū)域，并且非線性耦合系數(shù)相當(dāng)大。 空心PBG光纖

2、：這種結(jié)構(gòu)決定了光波更容易注入光纖，導(dǎo)入光與纖芯材料相互作用受到抑制。傳遞功率大幅提高且無(wú)色散效應(yīng)。 高折射率棒PBG光纖：空心孔的位置由高折射率材料代替。光線中心的硅缺陷現(xiàn)在形成了低折射率的纖芯，通過(guò)光子禁帶效應(yīng)捕獲導(dǎo)摸，將光波限制在其中。大大降低耦合損耗。 全導(dǎo)向PBG光纖：其特點(diǎn)，通過(guò)折射率不同的同心圓形介質(zhì)的多層反射，光被限制在中心的空氣孔中。有利于色散補(bǔ)償。4導(dǎo) 光 機(jī) 制 PBG-PCF的導(dǎo)光機(jī)制由波導(dǎo)條件決定，將沿著光纖軸方向的波矢量k的分量定義為傳播常數(shù)，=kncos，n為材料的折射率，k=2/，為真空中的波長(zhǎng)，光在折射率為n的材料中傳播與光纖軸的夾角為。傳播常數(shù)決定光在波導(dǎo)中

3、是傳播還是倏（shu）逝。 傳播常數(shù)位于kn1kn2時(shí)，傳統(tǒng)的全內(nèi)反射波導(dǎo)5受抑隧道效應(yīng)的光子帶隙波導(dǎo) kn1kn2， 即光傳播在高折 射率n1(kn2)層中是倏逝波。 因此，高折射率層n1就起到了 全內(nèi)反射的波導(dǎo)作用。光會(huì)在 相鄰高折射率層之間的共振隧 道中發(fā)生泄漏，通帶的寬度依賴于這些層之間的耦合強(qiáng)度。如果具有不同寬度的某一高折射率芯層支持帶隙內(nèi)具有的 一個(gè)模，則它不會(huì)與其它層發(fā)生共振，通過(guò)隧道效應(yīng)的光漏泄受到抑制。因而該模會(huì)通過(guò)光子帶隙的受抑隧道效應(yīng)形式嚴(yán)格傳導(dǎo) 。6 布喇格光子帶隙波導(dǎo) 當(dāng)kn2時(shí)，光能夠傳播到光子晶體的所有層中，光在傳播過(guò)程中遇到不同介電常數(shù)的電解質(zhì)，就會(huì)受到不同程度的散射，對(duì)某一特定波長(zhǎng)和入射角，這種多重散射產(chǎn)生干涉從而使光線回到纖芯中。在滿足布喇格條件處出現(xiàn)帶隙，對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的光不能在包層中傳播，而只能限制在纖芯中傳播 。7PBG