PhotonicCrystalFibers光子晶体光纤--特性及应用主要内容

Photonic Crystal Fibers光子晶体光纤--特性及应用(影印版)

书号: 22691 ISBN: 978-7-301-22691-9

作者: (意)波利(F.Poli)等 版次: 1

开本: 16开 装订: 平

字数: 300 千字 页数:252 定价: ￥43.00

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出版日期: 2013-08-12 丛书名: 中外物理学精品书系·引进系列

本书试图对光子晶体光纤作专业的导读，特别是在通信方面。本书深刻地分析了光子晶体光纤的物理与几何特性，并说明这些特性是如何导致了这种新型光纤的特殊表现。本书主要应用了有限元方法这一有力工具。并且，本书还关注了光子晶体光纤制造技术的极限和可能性。本书将对通信领域及其他光纤技术应用的领域的研究者提供帮助，也可作为这些领域的研究生的参考读物。

Preface

Acknowledgements

Introduction

1Basics of photonic crystal fibers

1.1From conventional optical fibers to PCFs

1.2Guiding mechanism

1.2.1Modified total internal reflection

1.2.2Photonic bandgap guidance

1.3Properties and applications

1.3.1Solid-core fibers

1.3.2Hollow-core fibers

1.4Loss mechanisms

1.4.1Intrinsic loss

1.4.2Confinement loss

1.4.3Bending lossPrefaceAcknowledgementsIntroduction1Basics of photonic crystal fibers

1.1From conventional optical fibers to PCFs

1.2Guiding mechanism

1.2.1Modified total internal reflection

1.2.2Photonic bandgap guidance

1.3Properties and applications

1.3.1Solid-core fibers

1.3.2Hollow-core fibers

1.4Loss mechanisms

1.4.1Intrinsic loss

1.4.2Confinement loss

1.4.3Bending loss

1.5Fabrication process

1.5.1Stack-and-draw technique

1.5.2Extrusion fabrication process

1.5.3Microstructured polymer optical fibers

1.5.4OmniGuide fibers

1.6Photonic crystal fibers in the market Bibliography

……

Guiding properties

Dispersion properties

4 Nonlinear properties

5Raman properties

6 Erbium-doped fiber amplifiers

A Finite Element Method

Index

高非线性光子晶体光纤一般有两种:一种是纤芯较小，孔洞较大的网状多模光纤，另一种纤芯稍微大些，孔洞较小，工作在零色散波长处的单模光纤。 单模的高非线性光子晶体光纤比孔洞较大的多模的高非线性光子晶体光纤相比具有一些更好的特性:单模HNL-PCF空气孔洞较小，因此与传统光纤的熔接较容易一些;聚焦在单模HNL-PCF包层区域的光不能传播而使其易于实现自由空间光耦合;另外单模HNL-PCF严格的工作在单模状态。虽然单模HNL-PCF具有许多优点但是其非线性系数一般不高，研究发现多模HNL-PCF可获得更高的非线性系数，因此使用较广。高非线性光子晶体光纤一般指的是多模HNL-PCF。

普通石英单模光纤的非线性系数为1.11 1 WKm,而高非线性光子晶体光纤由于光被周期性的空气微孔阵列严格地限制在纤芯中,其非线性系数是普通石英单模光纤的几十至几百倍,甚至高达245WKm。因此,在PCF中用脉冲泵浦峰值功率低于次千瓦量级(比常规非线性光纤所需的注入脉冲激光功率低1~2个数量级)的激光脉冲,可以产生较大的非线性频率变换和双倍程的超连续光谱。另外, PCF 的色散特性具有较大的设计灵活性,适当调整光纤的结构参数可以获得较平坦的色散特性。同时由于包层与纤芯较大的折射率差，使得波导色散增加，零色散波长可以移至短波长波段。具有高非线性系数和可控的色散特性的高非线性光子晶体光纤的已被广泛应用于光通信、全光再生、光相干层析及光频率测量等领域。

光子晶体光纤按照其导光机理可以分为两大类:折射率导光型(IG-PCF)和带隙引导型(PCF)。带隙型光子晶体光纤能够约束光在低折射率的纤芯传播。第一根光子晶体光纤诞生于1996年，其为一个固体核心被正六边形阵列的圆柱孔环绕。这种光纤很快被证明是基于内部全反射的折射率引导传光。真正的带隙引导光子晶体光纤诞生于1998年。带隙型光子晶体光纤中，导光中心的折射率低于覆层折射率。空心光子晶体光纤(Hollow-core PCF,HC-PCF)是一种常见的带隙型光子晶体光纤。光子晶体光纤主要通过堆叠的方式拉制而成，有些情况下会使用硬模(die)来辅助制造

折射率引导型光子晶体光纤具有无截止单模特性 、大模场尺寸 /小模场尺寸和 色散可调特性(调节d,Λ等，无须掺杂)等特性。被广泛应用于色散控制 (色散平坦，零色散位移可以到800nm)，非线性光学 (高非线性，超连续谱产生)，多芯光纤 ，有源光纤器件(双包层PCF有效束缚泵浦光)和光纤传感等领域。

空隙带隙型光子晶体光纤具有易耦合，无菲涅尔反射，低弯曲损耗、低非线性和特殊波导色散等特点被广泛应用于高功率导光，光纤传感和气体光纤等方面。光子晶体光纤的发展为光纤传感开拓了广阔的空间，尤其是在生物传感和气体传感方面为光纤传感技术带来新的发展。