光子晶体光纤光栅的制备方法及其应用

　　光子晶体光纤（Photonic Crystal Fiber，PCF）是近年来兴起的、十分引人入胜的一种具有微结构的新型硅玻璃光纤。自1996年英国Bath大学的Knight等人首次制造了具有光子晶体包层的光纤后[1]，PCF由于具有一系列“奇异”的光学特性而倍受重视[2,3,4,5]。PCF，又称微结构光纤（Microstructured Optical Fiber, MOF）或多孔光纤（Holey Fiber, HF），其结构特点是光纤横截面具有周期性微孔结构，如图1所示。由于PCF包层微孔的大小与波长数量级相同，故可通过优化设计微孔大小、填充率以及排列等方式获得一系列“奇异”的光学性质。与常规光纤相比，PCF具有如下独特的光学特性：无穷尽单模传输[2]、高非线性[3]、大模场面积[4]、可控色散特性[5]等。基于此，PCF不仅有可能成为比常规光纤更优异的光传输介质，而且还可以用来制作各种前所未有的、功能新奇的光子器件。因此，具有周期结构的PCF已迅速成为光电子领域的前沿热点[6,7]。

　　图1 PCF的电子扫描显微镜图。(a)～(d)为不同空气孔填充率及排列分布的空气硅包层微结构光纤；(e)光子禁带光纤。

　　近年来，随着PCF的理论研究逐步深入及其制造技术和工艺的不断完善，基于PCF的器件及其应用正方兴未艾，其中包括基于模式耦合的PCF器件，如滤波器等。因此，在PCF上写入光栅就成为研制基于PCF模式耦合器的基础。

　　光纤光栅是光纤导波介质中物理结构的周期性分布，是一种新型的光无源器件，其作用在于改变或控制光波在该区域的传播行为与方式。光纤光栅的出现，深刻地影响着光纤信息传输的设计及光子器件的研制，它使许多复杂的全光纤通信和传感网络成为可能，极大地拓宽了光纤技术的应用范围[8]。目前，高速率、大容量的DWDM通信技术及高精度、多参数、分布式传感技术的发展对FG的性能和灵活性提出了更高的要求，如光栅谐振波长可以调谐、包层模耦合可以控制以及对应变和温度等物理量更加敏感等，从而促使发展新的、特殊光纤光栅。