Fotonisk kristalloptisk fiber

Fotonisk-kristalloptisk fiber  (PCF, mikrostrukturerad optisk fiber, holey-vågledare) är en klass av optiska fibrer , vars skal har strukturen av en tvådimensionell fotonisk kristall .

Tack vare denna skalstruktur öppnar sig nya möjligheter för att styra spridningsegenskaperna hos fibrer inom ett brett område och graden av lokalisering av elektromagnetisk strålning i styrda vågledarlägen.

I de flesta fall används glas eller smält kvarts med hål fyllda med luft för att skapa PCF. Vissa av hålen kan fyllas med andra gaser eller vätskor, inklusive flytande kristaller. Mindre vanligt förekommande är PCF som bildas av två olika typer av glas, vars brytningsindex är mycket olika varandra.

Ibland används termen fotonisk kristallfiber i en bredare mening: den syftar på nästan alla typer av fibrer med en komplex skalstruktur, inklusive mikrostrukturerade och nanostrukturerade fibrer, såväl som Bragg-fibrer och holey-fibrer.

Klassificering

Enligt den fysiska mekanismen för ljusretention i kärnan av PCF-fibern kan den delas in i två stora klasser.

Den första klassen bildas av PCF, vars lokalisering av ljus i kärnan uppstår på grund av spegelreflektion från skalet, som har fotoniska bandgap. Det är särskilt viktigt att kärnan i en PCF med ett bandgap kan vara ihålig, vilket gör det möjligt att öka kraften hos den strålning som införs i dem med flera storleksordningar, och att minska förluster och olinjära effekter.

Ljusinneslutningsmekanismen i andra klassens PCF är ganska traditionell för optisk fiber- total intern reflektion . Men de använder en ny princip för att kontrollera skalets brytningsindex, baserat på dess beroende av skalets struktur. Möjligheten att kontrollera beklädnadens brytningsindex tillåter skapandet av så kallad obegränsad enkelmodsfiber . I dem fortplantar sig bara ett läge vid vilken våglängd som helst . Ett annat särdrag hos PCF är förekomsten av en enkelmodsregim i fibrer med en stor kärndiameter.

För tillverkning av PCF med lufthål används vanligtvis högtemperaturdragning från ett ämne (förform) sammansatt av ihåliga rör med ett runt eller hexagonalt tvärsnitt. Hålen kan fyllas med olika typer av ämnen för att kontrollera egenskaperna hos PCF. Mindre vanligt förekommande är att borra hål i en förform gjord enligt en av de traditionella teknologierna för framställning av förformar för optiska fibrer.

Applikationer

Fotoniska kristallfibrer övervinner begränsningarna hos vanliga optiska fibrer och vågledare. Det finns PCF:er som har många ovanliga egenskaper, till exempel:

En av de viktigaste praktiska tillämpningarna av PCF är skapandet av superkontinuumgeneratorer baserade på dem (omvandlar laserstrålning till strålning med ett brett spektrumband, dvs. låg tidsmässig koherens, samtidigt som hög rumslig koherens bibehålls) och erhållande av ( optiska kammar ). Användningen av PCF:er för att konvertera ljusets våglängd, för att skapa enheter för optisk signalbehandling, för att transportera högeffektsljusstrålning och för att lösa många andra problem är mycket lovande.

Framtiden för PCF kommer till stor del att bestämmas av utvecklingen av deras produktionsteknik, i synnerhet av framsteg när det gäller att minska dämpningen och öka den mekaniska styrkan. Viktigt är också frågan om att minska kostnaderna för produktion av PCV.

Litteratur

Länkar