光子晶體(ti) 光纖（Photonic Crystal Fiber，PCF）的概念。與(yu) 普通光纖是由包層與(yu) 纖芯兩(liang) 種介質組成向類比，光子晶體(ti) 光纖通常是由單一介質構成的，其包層周期性地規則對稱分布著具有波長量級的空氣孔陣列，包層外為(wei) 塗覆層。因此，也可以稱其為(wei) “多孔光纖”（Holey Fiber）或“微結構光纖”（Microstructure Fiber）。光纖的中心，即被空氣孔陣列包層包圍的纖芯部位，可以視為(wei) 周期結構陣列中存在的“缺陷”。
折射率引導型光子晶體(ti) 光纖的結構類型與(yu) 機理
前言：光子晶體(ti) 光纖（photonic crystal Fiber，PCF）的概念。與(yu) 普通光纖是由包層與(yu) 纖芯兩(liang) 種介質組成向類比，光子晶體(ti) 光纖通常是由單一介質構成的，其包層周期性地規則對稱分布著具有波長量級的空氣孔陣列，包層外為(wei) 塗覆層。因此，也可以稱其為(wei) “多孔光纖”（Holey Fiber）或“微結構光纖”（Microstructure Fiber）。光纖的中心，即被空氣孔陣列包層包圍的纖芯部位，可以視為(wei) 周期結構陣列中存在的“缺陷”。
光子晶體(ti) 光纖的微結構特性主要由三個(ge) 參量決(jue) 定，即空氣孔的直徑d，相鄰兩(liang) 孔之間的距離Δ，以及纖芯的直徑D。光子晶體(ti) 光纖的這種微結構特定決(jue) 定了它與(yu) 傳(chuan) 統光纖的特性有很大差異。
一、光子晶體(ti) 光纖的結構類型、機理與(yu) 特性
根據纖芯缺陷部位的介質情況，可以將光子晶體(ti) 光纖區分為(wei) 兩(liang) 類：纖芯可以是實心的，即與(yu) 包層介質相同，稱其為(wei) 折射率引導型光子晶體(ti) 光纖。這種光子晶體(ti) 光纖可視為(wei) 由許多石英芯的細微管按照設計要求的六角形等做規則排列，纖芯缺陷處插入實心細石英棒，而後在高溫下通過數次複絲(si) 拉伸獲得；纖芯也可以是空心的（即為(wei) 空氣孔），稱其為(wei) 光子帶隙引導型光子晶體(ti) 光纖。
圖1.折射率引導型光纖晶體(ti) 光纖
折射率引導型PCF的傳(chuan) 光機理，與(yu) 傳(chuan) 統階躍光纖的纖芯與(yu) 包層界麵處全反射的傳(chuan) 光機理類似。纖芯為(wei) 石英材料，其折射率為(wei) n1；包層則為(wei) 由石英材料和空氣孔構成的二維光子晶體(ti) ，其多孔的陣列結構有效地降低了包層的平均折射率（包層折射率可視為(wei) 石英與(yu) 空氣折射率的平均，並以空氣填充率加權），因而包層材料的有效折射率neff低於(yu) 纖芯n1,即neff＜n1，其折射率差構成了與(yu) 傳(chuan) 統階躍光纖類同的內(nei) 反射傳(chuan) 光機理。為(wei) 此，又稱之為(wei) 內(nei) 全反射（Total Internal Reflection）PCF，簡稱TIR-PCF。
圖2.折射率引導型光纖晶體(ti) 光纖特征參數
由於(yu) PCF的特殊結構，使之具有一些常規光纖難以具有的特性。對於(yu) 普通的階躍折射率光纖，滿足單模傳(chuan) 輸的條件是
對於(yu) 給定的光纖，對應著一個(ge) 特定的波長
，隻有當工作波長
時，才能保證單模傳(chuan) 輸；而對於(yu) 光子晶體(ti) 光纖，V參數同樣可以用來判斷PCF中的模式。但不同的是，通過適當的結構設計，如調節占空比，孔徑大小等可以使包層的有效折射率neff在一個(ge) 很大的變化範圍內(nei) 得到改變，而不再是常數。例如，可以獲得較大的相對折射率差Δ，其值甚至可超過常規光纖（約0.01）一個(ge) 數量級以上。另一方麵隨著波長的減小，光場越來越集中在折射率高（n1）的纖芯中，這相當於(yu) 等效地提高了包層折射率neff，從(cong) 而有效地減小了纖芯與(yu) 包層之間的折射率差Δ，使得歸一化頻率V趨於(yu) 恒定值，因而使之能在更大的波長範圍內(nei) 滿足單模傳(chuan) 輸條件。這表明，當空氣孔直徑d與(yu) 空氣孔間距Δ之比d/Δ＜0.15時，光子晶體(ti) 光纖對任意波長的光（從(cong) 紫外到紅外的全波長範圍內(nei) ），均可保證單模傳(chuan) 輸。此即重要的PCF無截止的單模傳(chuan) 輸特性。這一特性具有重要的意義(yi) 。
二、具體(ti) 国产成人在线观看免费网站
例如，由於(yu) 上述結論中不涉及PCF的纖芯直徑D，即與(yu) 光子晶體(ti) 光纖的纖芯直徑無關(guan) 。這就意味著當我們(men) 將光子晶體(ti) 光纖用於(yu) 激光，特別是飛秒激光的產(chan) 生、放大和傳(chuan) 輸時，可以將纖芯做得較大。從(cong) 而在保證單模傳(chuan) 輸和光束質量的情況下，不僅(jin) 大大提高其能夠承受的平均功率，而且大大減小了因非線性效應對飛秒激光峰值功率的限製。此即高功率非低線性的国产成人在线观看免费网站。正因為(wei) 如此，用大模場光子晶體(ti) 光纖研製的飛秒激光振蕩級可輸出高達10 W的平均功率而沒有脈衝(chong) 分裂，放大器輸出功率高達數百瓦而能保持高質量的單模輸出。
結語：目前，大模場光子晶體(ti) 光纖的纖芯直徑已經接近100 um，平均功率數百瓦的單模高光束質量的飛秒激光放大係統已經實現；也可將纖芯麵積做得很小，從(cong) 而可以較大地提高泵浦效率。
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