多孔光纤的展望

　　最初演示的PBG光纤是如图3（a）所示的结构。包层的空孔配列是蜂窝状结构，纤芯引入以周期性分割的空孔。相邻空孔的间隔为1．9μm，空孔的直径为0．8μm。用5cm 的光纤观察到了458~528nm波长范围的光传导。在这种结构中，传导模的折射率比1高，因此纤芯的空孔中不存在光电场，光电场局限在周围的玻璃内。在图3（b）所示的结构中实现了向空孔的光约束。在这种结构中，包层的空孔配列成六角形点阵，而纤芯是7倍于包层空孔大小的空孔。空孔间隔为4．9μm，空孔直径约为3μm。在3cm长的这种光纤中，观察到了可见光波段的光传导。PBG光纤与传统光纤关键的不同之处是纤芯折射率可以任意设定。特别是以空孔作纤芯的光纤可望成为兼具低损耗、低色散、低非线性的理想传输媒体。

　　4 传输损耗的降低

　　多孔光纤和光子晶体光纤，一方面可以实现传统光纤所没有的新特性，但另一方面，传输损耗过大却是一个问题。传输损耗的主要原因是空孔及其表面的杂质所引起的吸收损耗，特别是因OH根离子引起的吸收较大。当初在1550nm处的传输损耗达240db／km而非常高，从而成为实用化的障碍。至于降低因杂质引起的传输损耗的方法，首先是在制造过程中防止杂质的侵入，不过减轻杂质对传输损耗的影响也是有效的。通过多孔光纤传输的光功率中，通常有0．1~1%的比例存在于空孔中，而杂质对传输损耗的贡献也占这个比例。光功率在空孔中的降低对波长色散等其它特性也有影响，但作为一种进一步减少空孔中光功率而实现特异特性的结构，人们又提出了带空孔型光纤（HALF：Hole assisted ligatguide fiber）的方案，这种结构犤图1（d）犦采用高折射率的纤芯与低折射率的包层将光约束在光纤中，通过在靠近纤芯的部位加上空孔而实现特异的特性。另一方面，在图1（a）、（b）的结构中，空孔对光传导来说是必须的。而由于这种结构的不同，HALF与原来的多孔光纤相比由于空孔内光功率较少，所以可以实现大的波长色散。制作的HALF光纤具有图4所示的结构。直径约5μm的4个空孔被配置在纤芯（图中没有显示出来）周围。芯径为10μm，与包层的比折射率差为0．4%。这种HALF在1550nm波长下具有+34PS/nm/km的大波长色散，同时具有0.8db/km的低传输损耗，在1380nm处的吸收峰也抑制在7.9db/km（图5）。另外，波长色散与用矢量有限无法计算的结果较好一致。另一方面，日本NTT等的研究将全内反射型PCF在1550nm下的传输损耗降到了3.2db/km。这样，作为实用化障碍的传输损耗得到了切实的改善。

　　5 结束语

　　多孔光纤和光子晶体光纤是实现传统光纤所没有的新功能的技术。光子晶体光纤使利用新导波原理的光子带隙导波成为可能，可望实现以空孔作为纤芯的理想传输线路。另外，多孔光纤也获得了传统光纤无法实现的特性，可望用于色散补偿和非线性光效应的应用，特别是后者的研究非常活跃。而且，降低传输损耗等面向实用化的研究也在取得成果。