光子晶體光纖（Photonic Crystal Fibers， PCF）又被稱為微結(jié)構(gòu)光纖（Micro-Structured Fibers， MOF），近年來引起廣泛關(guān)注。

微結(jié)構(gòu)光纖的橫截面上有較復(fù)雜的折射率分布，實芯光子晶體光纖的纖芯是導(dǎo)光玻璃材料，包層通常含有不同排列形式的氣孔，這些氣孔的尺度與光波波長大致在同一量級且貫穿器件的整個光纖長度，光波依然通過全反射限制在芯區(qū)傳播。

空芯的光子晶體光纖可以實現(xiàn)空芯傳輸，包層的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，node點有極為嚴格的位置要求，形成周期性的折射率變化。制作工藝更為苛刻。纖芯的引入使其周期性結(jié)構(gòu)遭到破壞時，就形成了具有一定頻寬的缺陷態(tài)或局域態(tài)，而只有特定頻率的光波可以在這個缺陷區(qū)域中傳播，其他頻率的光波則不能傳播，即光子帶隙效應(yīng)。這種結(jié)構(gòu)的光子晶體光纖所具有的極低的非線性效應(yīng)和傳輸損耗使其在傳輸高能激光脈沖和遠距離信息傳遞方面具有很大的潛在優(yōu)勢。

前幾天陸續(xù)分享了最初提出光子晶體光纖概念的Philip Russell的講座（超過4小時的視頻）。在Russell教授的講座中還有一類不同于帶隙光纖的空芯光纖叫負曲率光纖。通過較為簡潔的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的更低衰減。

（1）Philip Russell- 光纖講座 1

（2）Philip Russell - 特種光纖技術(shù)講座（2）

（3）Philip Russell - 特種光纖講座（3）

（4）Philip Russell - 特種光纖講座（4）最后一期

（5）光與物質(zhì)相互作用（光子晶體光纖）Philip Russell

（6）下一代光纖技術(shù)（Jonathan Knight教授）

光子晶體光纖克服了傳統(tǒng)光纖光學(xué)的限制，為許多新的科學(xué)研究帶來了新的可能和機遇。盡管現(xiàn)在只有一小部分研究小組能夠制造這種光子晶體光纖，但是極快的發(fā)展速度和非常有效的國際間科學(xué)合作使得光子晶體光纖在許多不同領(lǐng)域中的應(yīng)用獲得快速發(fā)展。最典型的例子就是英國Bath大學(xué)研究者們參與的一個合作，他們制作的光子晶體光纖成功地用于德國普朗克量子光子學(xué)研究所T.Hansch教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組所研究的高精密光學(xué)測量中。

值得一提的是，從發(fā)現(xiàn)光子晶體光纖能夠產(chǎn)生超連續(xù)光譜這一特性到將其應(yīng)用到光計量學(xué)中的時間間隔僅有幾個月，而T.Hansch教授則因在超精密光譜學(xué)測量方面成就斐然，尤其為完善“光梳”技術(shù)作出了重要貢獻而獲得了2005年度的諾貝爾物理學(xué)獎。

光子晶體光纖作為一類新型光纖的代名詞（其實結(jié)構(gòu)還有很多），物理特性很突出，正在以極快的速度影響著現(xiàn)代科學(xué)的多個領(lǐng)域。

利用光子帶隙結(jié)構(gòu)來解決光子晶體物理學(xué)中的一些基本問題，如局域場的加強、控制原子和分子的傳輸、增強非線性光學(xué)效應(yīng)、研究電子和微腔、光子晶體中的輻射模式耦合的電動力學(xué)過程等。同時，實驗和理論研究結(jié)果都表明，光子晶體光纖可以解決許多非線性光學(xué)方面的問題，產(chǎn)生寬帶輻射、超短光脈沖，提高非線性光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換的效率，用于光交換等。

光子晶體光纖的應(yīng)用還有些小問題，例如耦合、衰減、彎曲、端面處理等，需要逐漸解決。一個好的研發(fā)，從“新”到“成熟”，需要時間的打磨。從光子晶體光纖相關(guān)的文獻引用量來看，大家都開始認識和逐步使用光子晶體光纖。不難想象，不久的將來我們還會發(fā)現(xiàn)光子晶體光纖更多的性質(zhì)，更多的應(yīng)用領(lǐng)域。

審核編輯：郭婷