浅谈空芯光子晶体光纤的色散与包层结构密切相关

chendx514 · 发表于 2017-4-4 21:59:49

传统光纤含有多种玻璃材料，纤芯和包层是不同折射率的玻璃;(b)实芯光子晶体光纤和(c)空芯光子晶体光纤一般使用单一石英玻璃材料;和(d)多芯光纤。更多资讯参考福禄克网络官网

2、光子晶体光纤革命性优势

光子晶体光纤除了在外形上和传统光纤存在差异之外，在设计的自由度上也具有革命性优势。除了拥有传统光纤的特性，光子晶体光纤还可以灵活的调整纤芯或包层中空气孔的大小、间距和几何形状，这些变化使光纤有了更多的性能，也因此在多个方面超越了传统光纤。以下是几个简单的例子：

(1)单一制作材料

首先，单一材料不易受到温度变化的影响。如果光纤存在多种玻璃材料，而每种玻璃的热膨胀系数不同，那么光纤在非恒温使用条件下的传输性能会随之变化，可能会造成信号紊乱，而单一材料光纤制品不存在相异的热膨胀系数，很好的规避了温差的限制，信号更为稳定。其次，单一材料抗辐照性能优越。如果在大气层以外的环境中使用传统光纤，失去大气层保护的纤芯锗会受到宇宙射线的干扰而产生化学变化，光纤的性能就不再稳定。而光子晶体光纤只有单一的石英玻璃，不会受到种情况的干扰。而且，实芯光子晶体光纤是由纯石英这一种材料制备而成，外部包层的多孔结构使得包层的有效折射率低于纤芯，这样以来，保证了光持续在纤芯中的传输。也可以设计毛细孔的间距来控制光的模式。

(2)空芯传输

在空芯光子晶体光纤中，光在空芯中传输，避免了纤芯材料的自身的吸收和散射问题，因此不存在传统玻璃光纤中的传输窗口，整个波段都可以传输光，且理论上可实现极低损耗。虽然由于空芯光纤的拉制缺陷，目前的空心光子晶体光纤的损耗大于传统光纤，随着空心光子晶体光纤的生产工艺的逐步优化，这一问题将很快得到解决。同时，空芯光子晶体光纤的色散与包层结构密切相关，改变空芯光子晶体光纤的结构可以使零色散波长极大的向短波长方向移动，并可以实现各种特殊的色散要求(如色散平坦，色散补偿等)。另外，光在空气中传输，其非线性系数非常小，比传统单模光纤低1000多倍，有利于抑制有害的非线性影响。

(3)方便制作

光子晶体光纤不需要使用化学沉积等大型设备即可完成预制棒的制造。常规光纤预制棒制备方法是管内化学沉积法，制备一根预制棒往往需要几小时到几十小时，而且存在有害气体。光子晶体光纤预制棒是毛细管排管法完成的，数十根或上百根毛细管按照蜂窝状排列成型。不需要化学沉积，节省生产时间并且对环境无污染。随着市场的逐步开拓，生产成本亦会大幅度降低。

浅谈空芯光子晶体光纤的色散与包层结构密切相关

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