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实芯光子晶体光纤:光子学设计基础

时间:2023-11-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:图8.28实芯PCF中的模式滤除相对于普通光纤,该结构具有下面优点:控制孔的大小和间隔可以使颜色的色散控制更为灵活。这样可以使更多的光能量进入光纤,并在很宽的波长范围内以相干光形式传输到终点。此外,由于其中只有一个实芯材料,所以这种双折射与温度完全无关。图8.29双折射实芯PCF[10](资料源自:由IEEE同意重新绘制。

实芯光子晶体光纤:光子学设计基础

若是实芯PCF,波导作用类似于普通光纤,芯的折射率就是材料的折射率;而包绕层是由同样材料组成,但包含有一个方阵形轴向空气孔。这些孔的作用就是将包绕层的有效平均折射率降到低于芯的折射率,因而(有效地)发生全内反射。这种结构布局有以下几个优点。

首先,只有一个实芯材料,所以当温度升高时不会形成热应力,类似芯和包绕层是由一种掺杂度不同的材料制成的情况;其次,芯和包绕层的有效折射率可以相差非常大,从而增强了芯的制导作用;第三,这是一个意外的性质,即在一个大的波长范围内,波导恰好发生在基模处,这就是“无穷单模(Endlessly Single Mode,ESM)”(原文错写为EMS。——译者注)运作模式。可以认为,空气孔的作用相当于这些模的横向滤光片模数越高,其模式结构越紧密,更容易通过空间的间隙“泄漏”(见图8.28)。

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图8.28 实芯PCF中的模式滤除

相对于普通光纤,该结构具有下面优点:

(i)控制孔的大小和间隔可以使颜色的色散控制更为灵活。若是硅材料,即使移动到可见光范围内也可以得到零色散波长,并且可以忽略色散的波长范围能够达到几百个纳米。(www.xing528.com)

(ii)单模工作的芯直径可以做到比普通光纤更大的数量级。这样可以使更多的光能量进入光纤,并在很宽的波长范围内(由于是ESM运作模式)以相干光形式传输到终点。

(iii)由于在包绕层中引入了非对称性(即在芯的上下方有特别大的孔),可以使波导受控地产生双折射(见图8.29)。此外,由于其中只有一个实芯材料,所以这种双折射与温度完全无关。

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图8.29 双折射实芯PCF[10]

(资料源自:由IEEE同意重新绘制。)

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