科技网

当前位置: 首页 >智能

浙大章献民教授剖析光子晶体光纤的应用前景

智能
来源: 作者: 2018-12-07 18:49:16

下面有请浙江大学信息学院副院长、教授博士生导师章献民先生发言!

章献民:大家下午好!很高兴有这个机会和大家交流一下有关新型光纤的发明情况,我今天报告的内容主题是“剖析光子晶体光线的应用前景”。这是中天给我出的一个题目,我就简单介绍一下这方面的情况。

光子晶体光纤最早我们知道,是从1987年的时候提出来光子晶体的概念,在近代的一个概念就是利用光子周期的结构实现光子的记载,到了91年的时候就根据光子晶体传光原理提出了一个光子晶体光纤的概念,实际上我们知道光在传输的时候,实际上是用表面支持力约束光有多少,所以用光子晶体做成一个波导来传送光就有点类似于光纤的结果,就有了一个光子晶体光纤的概念。一直到了96年的时候,英国南岸普顿大学就研制成了第一个光子晶体光纤,当然已经又有了各种结构的发展,到2001年实现了双包层光子晶体光纤结构,这样就可以利用双包层来研制技术和产品了。

(PPT)这是三种结构,中间是一个空心的话在空气里传输的话衰竭就必然会小一下,因为局限性比较小,它与一般的导光机制来说,一般情况下我们把它分分类的话,它有两种导光的机制。一种就是折射率的导光,这是和我们的光纤是类似的,实际上中间形成了一个曲线,我们看左边这个图,在光纤中间是雷同的,这个曲线形的光在这其中存在,外面有很多孔,这样的话光还是在约束在一个光的间隙中传送,在外部包层形成了很多镜带的结构,相当于形成了一个反射镜的结构。这就是利用光子隙导光的机理来做的,中间是一个导体,边上也是一个导体,两个导体是传送基岩膜的,我们也可以用一些光子晶体类似的结构来提高光纤的带宽。

我们看看普通的光纤,当然大家都是非常熟悉,这就是一个折射率导光PCF,有效的折射率会小一些,因为它控制孔的周期,也是控制静带结构是静止传送的,我们也可以做成这样的(PPT)一个空气环,这样的话数字空隙就比较大,这样是用来传输一些比较特定的物质,比如灯,这样的话光纤就比较容易吸纳这样一些光。

另外我们也可以做成一个空心,外面带一些包层,就像做成布拉格反射镜一样,中间因为它是孔,这样的话光在控制中传送,失散性就很小,这样性能就会得到提高我们把它分分类的话,光子晶体光纤当然也可以叫成微结构光纤,分类的话我们分成折射点导光的、空心的等。

另外,我们可以做一些大的模场区域PCF(PPT),而且它的模场可以做到与波长无关,这就是一个15厘米纤芯的PCF,它在很大波场范围之内实现了单元传送。这样的话我们知道做一个单模光纤的话以前需要做的纤芯比较小,但是这样的话应用就比较好,可以实现高功率的传送。这是35厘米纤PCF,它可以实现无截止波长。

这就是输入、输出的一个数字统计,有不同的输出、输入模型。另外也可以做成双包层高数值径PCF,这就是一个现在正在做的(PPT) ,模场区域可以达到350um2,损伤阈值大于700W CW,这样就会使光纤有更多的灵活性,在制作工艺上会复杂的多。

另外,可以用它来实现一些非线性的效应,有的时候可以做一些器件,比如做到微米,能量进去后工作率度就会比较大,我们送进去的内容并不一定很大,我们看起来是一个非线性的阈值,我们采用的话就会比较低,因为这个波导的结构是可以变的,会使波导失散。另外我们可以使它来实现一个超连续谱,这在一些仪器中就会比较有用,产生一个宽普的光源。

这是一个空芯PFC,是新研究的,在空气里传送的话它会有一些优点,因为它是通过空气传送,所以就没有端面的反侧就会大大的减少,另外光纤只有2%的能量在玻璃中传播的,所以98%的能量就会得到大大的利用,损耗就会比较小。

这是1550纳米的空芯PCF,可以明确多少失散是可以可控制的,另外一些保偏的PCF,不是一个愿对称的结构,是两个轴所形成的。

所以,总结一下光子晶体光纤的话,无截止单模,另外有不同寻常的色度色散,我们把它做成一个没有截止单模的话,我们只要空气孔径与孔间距之比小于0.2,就不存在截止波长。因为在这些单模的结合情况下光纤的尺寸是许多关系的,这样就会有利于高功率的内容传送。

空气中的村料色散也非常小,使空气芯PCF的色散非常特殊,只要改变孔径与孔间距纸币,即可达到很大的波导色散,还可使光纤总色度色散达到所希望的分布状态。

利用极强的光学非线性效应能够增大一些空气中的填充品的话,光场可以被高度局限在纤芯周期的一小块区域内,从而可以极为的提高折射效应。只要破坏PCF剖面圆对称性,使其构成二维结构就可以形成很强的双折射。

这不同于普通光纤,PCF不仅在光波方向上存在弯曲损耗边,同时在短波长上也存在弯曲损耗边。必须做成多芯结构,所以总体来说,它的设计自由度是非常大的。PCF在光纤通信的应用,一个是传输,另外就是做成光器械。

那么我就先讲这些,谢谢大家!

相关推荐