单模光纤.ppt

?光子晶体光纤按照其导光机理可以分为两大类:折射率导光型(IG-PCF)和带隙引导型(PCF)。带隙型光子晶体光纤能够约束光在低折射率的纤芯传播。第一根光子晶体光纤诞生于1996年,其为一个固体核心被正六边形阵列的圆柱孔环绕[1] 。这种光纤很快被证明是基于内部全反射的折射率引导传光。真正的带隙引导光子晶体光纤诞生于1998年[2] 。带隙型光子晶体光纤中,导光中心的折射率低于覆层折射率。空心光子晶体光纤(Hollow-core PCF,HC-PCF)是一种常见的带隙型光子晶体光纤。光子晶体光纤主要通过堆叠的方式拉制而成,有些情况下会使用硬模(die)来辅助制造?尽管在长距离通信领域空心光子晶体光纤还无法挑战传统光纤,但是在其他几个方面的重要应用中,空心光子晶体光纤要优于传统的光纤,其中最值得注目的可能就是激光束传输。与传统光纤相比,空心光子晶体光纤的一个重要优点就是具有较高的损伤阈值。因为实际上只有极少数光在玻璃中传输,所以空心光子晶体光纤的能量传输能力要远远优越于传统的光纤。 图2应用于通信波段的低损耗空心光子晶体光纤的横截面的电子显微图。这种光纤在1550 。 它们之间的另一个差异就是空心光子晶体光纤具有较低的光学非线性特性,这也是光与玻璃之间很少发生交叠的结果。关键是,纤芯中气体的非线性折射率要比固体硅的小大约1000倍,该气体使得空心光子晶体光纤的非线性特性比传统光纤的要小三个数量级。因此,不管是连续波还是短脉冲序列,都可以以非常高的功率在空心光子晶体光纤中传输,而且不会产生光谱的失真。实际上,空心光子晶体光纤可以设计成由芯内气体或者玻璃的非线性来决定整个光纤的非线性特性。另外,除了空气,还可以充入其它气体,从而能够从整体上完全控制光纤的非线性特性。 图3 增大空心光子晶体光纤,(图2所示)的芯可以降低损耗,但同时也带来更多的表面膜交叉,从而引起损耗光谱上出现许多尖峰。小的芯具有较宽带宽、平滑的光谱,但是损耗会增大。 值得注意的是,当脉冲宽度小于1ps时,新的制约因素开始显得重要了。脉冲的本征带宽开始和空心光子晶体光纤的低损耗窗口的宽度相比拟。另外,空心光子晶体光纤中的群速度色散意味着小于 1ps 的脉冲在光纤中只传播几米的距离就会发生明显的色散。然而,重要的是,空心光子晶体光纤的低非线性特性使得这样的色散不会伴随着明显的频谱失真,即使是脉冲宽度为100fs 、峰值功率达到典型锁模激光振荡器水平的脉冲也如此。 对于传统光纤,在非线性效应与色散的共同作用下,那么短的脉冲只传播几毫米就会很快被分裂开。空心光子晶体光纤的低非线性特性就意味着,只要能够适当的补偿光纤中的线性色散,比如在耦合进入光纤前用一块玻璃对脉冲进行预啁啾,那么脉冲在空心光子晶体光纤中就完全能够传播到好几米远。另一个可能性就是利用空心光子晶体光纤的低非线性特性来平衡线性色散,那样脉冲将可以在空心光子晶体光纤以孤子的形式传播。以前,在比较低的功率水平、在1500nm波段,利用传统光纤观测过光纤孤子。但是,空心光子晶体光纤可以在很宽的波长范围内传播峰值功率高达几个兆瓦的高强度脉冲。?在光纤晶体光纤(PCF)的反常色散区,由于色散和非线性效应的相互作用,,,,— Ixm、— Ixm、— I9 由于色散的可调性,从PCF中产生的光孤子覆盖了传统光纤不能够达到的波段,在光通信、