解析！光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)及其導(dǎo)光原理

　　光子晶體光纖又被稱為微結(jié)構(gòu)光纖，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，光波可以被限制在光纖芯區(qū)傳播。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。

 

　　光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)及其導(dǎo)光原理：

　　就結(jié)構(gòu)而言，光子晶體光纖可以分為實心光纖和空心光纖。實心光纖是將石英玻璃毛細管以周期性規(guī)律排列在石英玻璃棒周圍的光纖。空心光纖是將石英玻璃毛細管以周期性規(guī)律排列在石英玻璃管周圍的光纖。

　　光子晶體光纖導(dǎo)光機理可以分為兩類：折射率導(dǎo)光機理和光子能隙導(dǎo)光機理。

　　折射率導(dǎo)光機理：周期性缺陷的纖心折射率（石英玻璃）和周期性包層折射率（空氣）之間有一定的差別，從而使光能夠在纖芯中傳播，這種結(jié)構(gòu)的光子晶體光纖導(dǎo)光機理依然是全內(nèi)反射，但與常規(guī)G．652光纖有所不同，由于包層包含空氣，所以這種機理稱為改進的全內(nèi)反射，這是因為空芯光子晶體光纖中的小孔尺寸比傳導(dǎo)光的波長還小的緣故。

　　光子能隙導(dǎo)光機理：在理論上，求解電磁波（光波）在光子晶體中的本征方程即可導(dǎo)出實芯和空芯光子晶體光纖的傳導(dǎo)條件，其結(jié)果就是光子能隙導(dǎo)光理論。

　　中心為空芯，雖然空芯的折射率比包層石英玻璃低，但仍能保證光不折射出去，這是因為包層中的小孔點陣構(gòu)成光子晶體。當(dāng)小孔間的距離和小孔直徑滿足一定條件時，其光子能隙范圍內(nèi)就能阻止相應(yīng)光傳播，光被限制在中心空芯之內(nèi)傳輸。

　　最近有研究表明，這種HF 中可傳輸99 ％以上的光能，而空間光衰減極低，因此光纖衰減可能只有標(biāo)準(zhǔn)光纖的1/2～1/4。但并不是所有光子晶體光纖都是光子能隙導(dǎo)光。

　　空芯光子晶體光纖的光子能隙傳光機理的具體解釋是：在空芯光子晶體光纖中形成周期性的缺陷是空氣，傳光機理是利用包層對一定波長的光形成光子能隙，光波只能在空氣芯形成的缺陷中存在和傳播。雖然在空芯光子晶體光纖中不能發(fā)生全內(nèi)反射，但包層中的小孔點陣結(jié)構(gòu)就像一面鏡子，這樣光就在許許多多的小孔的空氣和石英玻璃界面多次發(fā)生反射。