多孔光纤的展望

　　1 前 言

　　被前所未有地广泛使用的光纤是在石英玻璃中添加掺杂而在截面内形成一定的折射率分布而制成的。人们通过对截面内的折射率分布加以各种改良，开发了具有低非线性的传输用光纤和具 有精密调节的波长色散特性的色散补偿光纤，对近年来波分复用传输系统容量的扩大作出了贡献。光纤的特性对于传输系统的特性来说极为重要，而当前作为飞速提高光纤特性的技术而吸引着人们注意的则是多孔光纤及光子晶体光纤。多孔光纤（Holey Fiber）是带有空孔（Hole）的光纤，它沿光纤长度方向存在几个或几十个延伸的空孔。由于引入空孔可以得到在石英玻璃中掺杂所无法实现的大折射率差，所以可以获得常规光纤所没有的各种新的特性。特别是在截面内空孔有规律配列的光子晶体光纤可以实现新导波原理下的光子带隙导波。从而使以空孔作为纤芯进行光传导成为可能，拓展了兼具低损耗、低色散、低非线性等特性的理想传输媒体的可能性。本文展望多孔光纤及光子晶体光纤所实现的新特性及其应用领域。

　　2 多孔光纤

　　多孔光纤是沿光纤长度方向具有延伸的空孔的光纤。空孔的折射率大体上为1，与石英玻璃约1.46的折射率相比要来得低，因此在引入空孔的区域折射率实际上被降低。因此，如果在包层中引入空孔，使包层的有效折射率比纤芯折射率更低，那么通过与传统光纤相同的全内反射就可以将光约束起来［图1（a）、（b）］。在空孔的配列呈周期性的情况下，这种光纤就称为光子晶体光纤（PCF：Photonic crystal fiber），或称为全内反射型PCF。这里，等效折射率被定义为当将含空孔的区域用假想的均匀媒质置换而导波特性近似时，该均匀媒质的折射率。传统光纤截面内的折射率变化至多为1~2%，而多孔光纤中的折射率变化最大可达36%。从而实现了下面所述的多种新的特性。