解析！光子晶體光纖的結構及其導光原理

　　光子晶體光纖又被稱為微結構光纖，近年來引起廣泛關注，它的橫截面上有較復雜的折射率分布，通常含有不同排列形式的氣孔，這些氣孔的尺度與光波波長大致在同一量級且貫穿器件的整個長度，光波可以被限制在光纖芯區傳播。光子晶體光纖有很多奇特的性質。例如，可以在很寬的帶寬范圍內只支持一個模式傳輸；包層區氣孔的排列方式能夠極大地影響模式性質；排列不對稱的氣孔也可以產生很大的雙折射效應，這為我們設計高性能的偏振器件提供了可能。

 

　　光子晶體光纖的結構及其導光原理：

　　就結構而言，光子晶體光纖可以分為實心光纖和空心光纖。實心光纖是將石英玻璃毛細管以周期性規律排列在石英玻璃棒周圍的光纖。空心光纖是將石英玻璃毛細管以周期性規律排列在石英玻璃管周圍的光纖。

　　光子晶體光纖導光機理可以分為兩類：折射率導光機理和光子能隙導光機理。

　　折射率導光機理：周期性缺陷的纖心折射率（石英玻璃）和周期性包層折射率（空氣）之間有一定的差別，從而使光能夠在纖芯中傳播，這種結構的光子晶體光纖導光機理依然是全內反射，但與常規G．652光纖有所不同，由于包層包含空氣，所以這種機理稱為改進的全內反射，這是因為空芯光子晶體光纖中的小孔尺寸比傳導光的波長還小的緣故。

　　光子能隙導光機理：在理論上，求解電磁波（光波）在光子晶體中的本征方程即可導出實芯和空芯光子晶體光纖的傳導條件，其結果就是光子能隙導光理論。

　　中心為空芯，雖然空芯的折射率比包層石英玻璃低，但仍能保證光不折射出去，這是因為包層中的小孔點陣構成光子晶體。當小孔間的距離和小孔直徑滿足一定條件時，其光子能隙范圍內就能阻止相應光傳播，光被限制在中心空芯之內傳輸。

　　最近有研究表明，這種HF 中可傳輸99 ％以上的光能，而空間光衰減極低，因此光纖衰減可能只有標準光纖的1/2～1/4。但并不是所有光子晶體光纖都是光子能隙導光。

　　空芯光子晶體光纖的光子能隙傳光機理的具體解釋是：在空芯光子晶體光纖中形成周期性的缺陷是空氣，傳光機理是利用包層對一定波長的光形成光子能隙，光波只能在空氣芯形成的缺陷中存在和傳播。雖然在空芯光子晶體光纖中不能發生全內反射，但包層中的小孔點陣結構就像一面鏡子，這樣光就在許許多多的小孔的空氣和石英玻璃界面多次發生反射。