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1、科技视野 决 策 管 理Policy & Management光子晶体光纤的特性、应用和发展前景陈波摘要：光子晶体光纤独特的结构和导模机制使其具备许多普通光纤不具备的优异特性。文章简要介绍了 的原理，分析了其重要特性以及应用，探讨了目前存在的问题和 发展前景。关键词：光通信光子晶体光纤色散非线性 年，等人将光子晶体的概念引入到光纤中，提出了光子晶体光纤（简称）的概念，年，在 上报道了第一个 样品。 是由单一材料和周期性排列其中的沿轴向均匀的空气孔构成的新型光纤，其空气孔的直径为波长量级。按照导光机理可将分为两类：光子带隙型（）和全内反射（）型 。本文分析了的一些重要特性和相关应用，探讨了目前存
2、在的问题和 发展前景。一、光子晶体光纤的特性及相关应用光子晶体光纤的结构特点决定了它具有许多普通光纤不具备的的性质，如支持宽波长范围单模传输，模场面积、色散的极大可控性，易于实现双折射等等。这些特性预示着它将会有广阔的应用前景。（一）全内反射型 的特性与应用、无休止单模传输特性。 型光子晶体光纤最引人注目的特点就是无休止单模特性，是指合理设计的 可以在近紫外到近红外波段内维持单模传输。美国贝尔实验室的研究结果表明，光子晶体光纤可以在 范围内保持单模传输，对光纤弯曲和扭转都不能激发高阶模，而且光纤对直径小于 的弯曲损耗都不敏感。这种单模工作波段的扩展为未来波分复用系统增加信道数提供了充足的资源。
3、、模场有效面积可控特性。对于传统光纤，要实现较小或较大的有效模场面积，需要对光纤的折射率分布作非常复杂的设可以将 技术框架分为三个大部分：（一） 结构：包括 语法和 基本概念，是 最基本的东西，也就是描述 是什么，怎么写，有什么特征。和 是 的结构描述技术， 本身是一个结构性的描述语言，但是其并没有描述和约束数据结构的技术，因此便有 和 对其补充。简单地说， 是包装数据的，而 和 是描述数据和数据结构的。另外 比 有更完整的描述特性，当然 也并不是完美的。（二） 处理：这部分的技术架构及关系比较复杂。简单地说它包括各种领域下对 的操作技术。比较典型的有 ， 等。 和 的 类似，就是通过对象模型
4、来描述 文档的结构，是一种把 文档结构映射成对象结构的技术。 是 文档查找技术，通过使用 特定的描述语法，能快速定位 文档内容。 和 都是使用流式操作 文档的技术。上面的技术在 的 内都提供了支持。（三） 转换：包括 和 ，它们的作用是把 文档转换成其它形式。其它形式有很多，比如显示形式。显示形式简单地说，就是使用转换技术把一份文档在浏览器或者其它浏览工具中按照特定格式显示出来。 是 转换技术的一个体系，其中2009.No15 计，对工艺的要求较高。而 的有效面积极大地依赖于它的结构参数，在波长为 处面积可调范围在 。而且 的制作方法可以使我们很容易地改变 的结构参量，从而根据需要实现极高或极
5、低的模场有效面积。增大 的空气填充比，减小芯径，可以降低 的有效模场面积，从而增大纤芯截面上单位面积的光功率密度，结合 独特的色散特性，可使光纤在传输时易于产生自相位调制、交叉相位调制、三阶谐波发生、四波混频、喇曼散射等非线性效应，利用 的高非线性效应，可制作符合全光通信网要求的全光开关、光波长转换器、全光 再生器等多种器件，还可以为许多量子通信系统提供纠缠光子源。普通光纤器件实现同样的功能其光纤长度一般在百米量级，而利用强非线性 可以降低到米甚至厘米量级。、色散可控特性。 的色散特性强烈依赖于包层空气孔的尺寸、形状和排列，据此可方便地设计 的色散量。已报道的高负色散系数、宽波段补偿的 ，在
6、处其色度色散系数最高可达？（？），为普通 的 倍，并且当这种 的色散系数为？（？）时，可在波长为 范围内获得极为平坦的色散斜率补偿（ ），几乎覆盖了整个 、 波段和部分 波段，在 系统中有极大的应用价值。利用光子晶体光纤包层的特殊结构，适当增大气孔直径可使零色散点向短波方向移动。已经有零色散点在 附近 的报道，由此， 就可以在低于 时得到反常色散，这是普通光纤不可能得到的。利用该特性可以实现可见光波段孤子的产生与维持。目前在 中已成功产生了 光孤子，这种光纤也为制做工作在可见光波段的光孤子光纤激光器提供了可能。另外，利用这个特性还可以在低于传统光纤三个量级的的 是用于显示转换的。 仅仅用于 文
7、档的显示转换。以上只是 和 扩展技术大致体系结构，总之， 自从 年诞生以来，产生了很多扩展和外延技术，其应用面也越来越广，但 的产生并非是用来取代以前的 和 ，它们中的任何一个都不会使其它一个废弃。对于像新闻、网络日记、论坛留言等大部分短期的数据， 仍是 上快速出版数据的最简单的方法。如果数据要长期使用，并且需要更多的一些结构，则推荐使用 ，而 可能永远不会在 上被广泛接受，因为它不是为某个网络协议而设计，也从来没有为某个网络协议的需求而优化过。对于高端、复杂结构的出版应用， 将继续被应用。参 考 文 献 ：李宋网页开发技术西安电子科技大学出版社，陈玉芳，葛燧和一个基于 的 数据收集模型的研究
8、计算机工程与应用（）谢兰云 与 数据挖掘商业研究（）朱美琳，王崇骏，陈世福 和数据挖掘的关系探讨计算机科学（）（作者单位：重庆师范大学物理学与信息技术学院）决 策 管 理Policy & Management 科技视野脉冲峰值功率下产生光谱覆盖紫外到红外的超连续光，这在光频率测量、极短脉冲的产生等领域的研究中有着极其重要的作用。平坦的零色度色散也是光通信中令人关注的问题之一，对 适当调整空气孔的尺寸及纤芯的大小，可使波导色散处于反常色散区，与材料的正常色散相互补偿，制作波长从 任何位置色散系数均为零的 ，从而有可能将目前的光纤通信波段从 推至更短波长范围。、双折射可控特性。打破纤芯的对称结构，
9、 可以产生较大的双折射。图 是日本 和三菱公司开发的产品， 与 的比值决定了双折射的大小。随着 的减小双折射增加，使得两个垂直偏振模有较大的折射率差。 公司取 ，双折射 ，比熊猫型保偏光纤的双折射高一个数量级。与传统熊猫型或蝶结型等保偏光纤相比，高双折射光子晶体保偏光纤有很多优点：制作工艺简单；设计自由度大；可实现高双折射（传统保偏光纤双折射的典型值为 ，光子晶体光纤的双折射一般可做到 ，拍长可达到 ，比前者提高一个数量级）；对温度变化不敏感。这些优势有望使高双折射 成为现有保偏光纤的更新换代产品。（二）光子带隙型 的特性与应用。光子带隙效应传导的，由于它的芯可以是空的，因此理论上它将具有非常
10、小的损耗，而且光在空气芯中传播可以大大减小光纤的非线性，从而大大提高拉曼散射、布里渊散射等非线性效应的激发阈值。空芯 的这些特性使它在能量传输及需要低非线性应用方面具有很大的潜力。由于带隙光子晶体光纤的光能量只能被局域在缺陷中传播，因此这种光纤允许出现大于直角的光路弯曲，甚至可以在弯曲曲率半径小于波长的条件下传输，因而可以在光系统中极大地降低弯曲损耗，提高弯曲状态下的传光效率。（上接第 页）抗压强度以后，刀片就要产生破坏；同时还增加了机床功率的消耗。因此，采用副前角车刀进行间断切削是一种消极办法，不利于提高生产效率。在实践中可采用大的正前角车刀，使切削抗力大大减小，切削轻快多了。但前角增大后，
11、刀刃的抗弯强度降低，容易产生弯曲折断，出现崩刃，解决的办法是采用大的刀尖角和刃倾角。通过对各种角度的选择以后，发现前角、主偏角和刃倾角都为 度的车刀进行断续切削时，切屑轻快，刀具寿命长，加工质量好。且能减轻对车床的冲击负荷，改善机床的工作状况。四、关于精车时刀具的角度选择精车的目的是获得零件的好的表面粗糙度和尺寸精度，因此，在刀具角度选者上，要保证有锋利的刃口，能进行微量切削和高速切削。副偏角的大小直接影响已加工表面残余面积的高度，因而精加工时尽量采用小的副偏角或采取一段平刃。此外，由于副切屑刃对工件表面起修光作用，因此应注意副切削刃的刃口锋利，有合理的副前角和副后角。为了提高工件的加工表面粗
12、糙度，应尽量使刀具各面具有更高的粗糙度。在对切削用量的选打破纤芯的对称结构，带隙光子晶体光纤也可以产生非常高的双折射效应，可以制成高保偏光纤。把空芯换成石英材料而在它的包层中填充高折射率的对温度敏感的液体，通过改变温度可以调谐光纤的禁带宽度以及光纤的色散等，可以制作可调谐光纤器件。二、目前存在的问题和 发展前景光子晶体光纤全新的结构和导光机制，优越的导模特性、优异的设计自由度给光纤通信及相关领域提供了一个广阔的发展平台，光子晶体光纤技术必将为光子技术带来深刻的变化。然而光子晶体光纤的研究才刚刚起步，许多方面还不成熟，有许多问题尚待解决。首先，目前 的损耗还比较高，虽然在理论上 的损耗值可以降到低于普通单模光纤的水平，即在 处低于 ，但目前的损耗水平被限制在了左右或更高的水平上。因此光子晶体光纤在实际用于长距离光纤通信之前还有许多工艺上的问题必须解决。其次，由于 一些比较奇异的参数，使得它的耦合的方法与传统的光纤有着极大的不同，并且的尾端需要进行密封，否则由于毛细管效应，光纤会吸人液体或者气体。因此，在 大规模使用之前，需要解决 器件和普通单模光纤耦合的问题。最后，进一步发展描述 的理论模型以精确预测 的特性，对于 技术的发展具有重要意义。总之，光子晶体光纤拥有传统光纤所不具备的特性预示了它具有广泛的应用前景，作为新兴的技术， 正处于迅速发展之中。参 考 文 献 ：，；，；，：
