光子晶体光纤
发布时间：
2022-10-23 09:00
来源：
网络 http://www.uwlaser.com/news/detail237.html
在普通双包层光纤中，纤芯的几何尺寸决定了输出激光功率的大小.数值孔径决定了输出激光的光束质量。由于光纤中非线性效应、光损伤等物理机制的限制，单一增加纤芯直径的手段，无法满足大模场双包层光纤在高功率输出时单模运转的需求。特种光纤的出现，如光子晶体光纤(PCF)，为解决这一难题提供了有效的技术途径。
光子晶体的概念最初由雅布罗诺维奇(E.Yablonovitch)”1于1 987年提出，即不同介电常数的介质材料在一维、二维或三维空间内组成具有光波长量级的周期性结构，在此晶体中产生允许光传播的光子导带和禁止光传播的光子带隙(PBG)。通过改变不同介质的排列方式及分布周期，可以引起光子晶体性质上的许多变化，从而实现特定的功能。PCF是二维的光子晶体，又被称为微结构光纤或者多孔光纤。1996年，奈特(J.C.Knight)等人拉制出首根PCF，其导光机制与传统光纤的全内反射导光类似。第一根依靠光子带隙原理导光的PCF诞生于1998年。2005年以后，大模场PCF的设计和制备方法开始多样化，出现了各种形状的结构，包括泄露通道PCF、棒状PCF、大间距PCF以及多芯PCF等。光纤的模场面积也相应不断提高。
在外观上，PCF与传统的单模光纤非常相似，但在微观上却表现出复杂的孔阵结构。正是这些结构特点，赋予了PCF独特的、传统光纤无法比拟的众多优点，如无截止单模传输、大模场面积、色散可调和低限制损耗等性能，可以克服传统激光器的诸多难题。比如，PCF可以在实现大模场面积下的单模运转，在保证光束质量的同时，显著降低光纤中的激光功率密度、减小光纤中的非线性效应、提高光纤的损伤阈值;可实现大数值孔径，这意味着可以实现更多的泵浦光耦合、更高功率激光的输出。PCF的这些优点，引起了世界范围内的一系列研究热潮，使它成为光纤激光器中一个新的研究亮点，在高功率光纤激光器的应用中发挥着越来越重要的作用。
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