光子晶体光纤及在传感方面的应用
光子晶体光纤及在传感方面的应用
摘要 本文主要介绍了光子晶光纤的导光原理，特殊性能及制备方法，并着重介绍了基于光子晶体光纤的几种新型传感器，像光纤陀螺应力传感，双芯光子晶体温度传感等。
关键字 光子晶体光纤 非线性 双折射效应
光子晶体光纤（PCF，photonic crystal fiber）的概念最早由ST. J. Russell 等人于1992 年提出。这一光纤在石英光纤中沿轴向均匀排列着空气孔，从光纤的端面看，存在周期性排列的二维结构，如果其中1 个孔遭到破坏或缺失，就会出现缺陷，光能够在缺陷内传输，与普通单模光纤不同，光子晶体光纤是由其中周期性排列空气孔的单一石英材料构成，所以又被称为多孔光纤（holey fiber） 或是微结构光纤（micro- structuredfiber）。世界上的第一根光子晶体光纤于1996 年由英国Bath大学的J. C. Knight 等人制作。
1 晶体光纤的导光原理［1］
光子晶体光纤具有周期性的排列结构，它同传统的光纤在传输机理上有很大的不同，根据光子晶体光纤的分类，确定了两类基本的传输模型。
1.1 全反射型（TIR）光子晶体光纤
全反射型光子晶体光纤纤芯的折射率高于包层的平均折射率，因此由传统的光学理论可以认为光束被束缚在光纤中传输。通过改变石英同空气孔的比例关系可以调节光纤折射率差的大小，当空气孔足够小的时候，任意波长的光均能在光纤中传输而不被截止，成为“无尽单模”的传输特性。这种光纤的传输原理同普通光纤相似，通常利用分析普通光纤的类似方法进行分析和研究工作。图1 为全反射型光子晶体光纤的结构图。
图1
1.2 光子带隙型（PBG）光子晶体光纤
光子带隙存在于光子晶体中，光子晶体是由不同折射率的介质材料周期性排
