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光子晶体光纤

概述

特性

设计波长830，1060，1550，1570，2025纳米
♦7芯或19芯可以提供很大的连续工作带宽
♦中心模式和寄生表面模式数少
♦在设计波长处零色散
♦近高斯分布基模
♦几乎无光学非线性
♦几乎无弯曲损耗
♦在端面上无菲涅耳反射（模态折射率≈1）

应用领域

♦ 超短高功率光脉冲传输

♦ 脉冲压缩与脉冲整形

♦ 传感器与光谱学

光子带隙（空芯）光纤在被微结构包围的空隙中传导光。光子带隙可以在具有周期性结构折射率的材料中形成，例如光子晶体光纤就是在石英中周期性排布空气孔形成的。包层中的光子带隙相当于几乎无损耗的反射镜，将光限制在纤芯中，而无需用实心材料制作。在一些类型的PCF中，小于1%的光功率在玻璃中传播，大幅减轻了玻璃体材料对光纤性质的影响。因此，空心光子晶体光纤表现出极低的非线性，高击穿阈值，在设计波长处的零色散和极低的界面反射。因此用相对高损耗的材料制作低损耗的光纤也成为可能，大大地扩展了可制造光纤的材料的范围。该光纤由单层丙烯酸涂覆层保护，可以像一般实心光纤一样剥离和切割。

模态特性

与普通单模光纤一样，空芯光子晶体光纤的最佳模式也具有类高斯强度分布的特征。虽然空芯光子晶体光纤像和其他单模光纤一样使用，但目前还没有低损耗空芯光子晶体光纤作为真正的单模波导。它们通常支持几种高阶芯层模式，在有些场合下，还有额外的“表面”模式分布于芯层包层界面。所有这些模式一般都有比基模更高的损耗，并且衰减很迅速，但是在设计输入和输出耦合光学元件时还是需要考虑它们的存在。

色散

普通光纤的材料色散是影响总体色散的主要因素，而在空芯光子晶体光纤中，群速度色散（GVD）主要由波导色散决定。对于任何设计波长，色散在工作波段为零并随波长变化而迅速变大。包括那些在传统光纤中由于石英的色散无法得到零色散的波长。

衰减

空芯光纤仅传导包层的光子带隙覆盖的波长范围内的光。超出该范围-－通常为设计波长的10%－衰减将迅速增加。

光学特性

型号	中心波长	模场直径*	数值孔径	有效模式系数	衰减	波长范围
HC-800	830 nm	8.8 µm	~0.20	~0.99	<0.3 dB/m	795 - 865 nm
HC-1060	1060 nm	7.5 ± 1 µm	~0.20	~0.99	<0.1 dB/m	1015 - 1105 nm
HC-1550	1550 nm	7.5 µm	~0.20	~0.99	<0.03 dB/m	1450 - 1650 nm
HC19-1550	1570 nm	13 µm	~0.13 ± 0.03	~0.995	<0.02 dB/m	1530 - 1610 nm
HC-2000	2025 nm	12 ± 2 µm	~0.20	~0.99	<0.02 dB/m	1950 - 2100 nm

* 近场强度分布的1/e全宽

物理特性

型号	纤芯尺寸	空气比例 (在孔区)	带孔区域面积	石英包层尺寸	涂覆层尺寸 (光纤外径)
HC-800	9.5 ± 1 µm*	>90%	40 µm	135 ± 5 µm	220 ± 50 µm
HC-1060	10 ± 1 µm*	>90%	50 µm	123 ± 5 µm	220 ± 50 µm
HC-1550	10 ± 1 µm*	>90%	70 µm	120 µm	220 µm
HC19-1550	20 ± 2 µm**	>90%	73 µm	115 µm	220 µm
HC-2000	14.5 ± 2 µ

* 移除包层中7个六边形单元之后的形成的纤芯

** 移除包层中7个六边形单元之后的形成的纤芯

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