光子晶体光纤(PCF)是基于光子晶体技术发展起来的下一代传输光纤。光子晶体光纤在外观上和传统的普通单模光纤非常相似，但微观上光子晶体光纤的横截面完全不同。光子晶体光纤的横截面由非常微小的孔阵列组成，类似于晶体中的晶格，这也是光子晶体名称的由来。实际上这些小孔是一些直径为光波长量级的毛细管，平行延伸在光纤中。 光子晶体光纤和普通单模光纤相比有3个突出的优点：第一，光子晶体光纤可以在很大的频率范围内支持光的单模传输；第二，光子晶体光纤允许改变纤芯面积，以削弱或加强光纤的非线性效应；第三，光子晶体光纤可灵活地设计色散和色散斜率，提供宽带色散补偿。光子晶体光纤可以把零色散波长的位置移到1 μｍ以下。 光子晶体光纤由于具备上述优异的潜在性能而受到人们的广泛关注，在过去五年里有三个新成立的公司致力于将这项技术商用化，而光纤巨人康宁和三菱光缆也开始加入该行列。 PCF的先锋是英国Bath大学的Philip Russell先生，Russell在1995年成功制造出光子晶体结构的光纤，并在1999年成功地进行首次中空PCF光导演示。目前Russell已经是Blaze Photonics公司的首席技术官，帮助后者推动PCF商用化进程，如今BlazePhotonics已经推出数十款PCF光纤。 其中一个应用就是产生超连续光谱（宽带“白光”），今年初，Blaze曾发布了一款新型PCF，该光纤是针对传统的Nd3+微芯片激光器特别优化设计的，可产生超连续光谱，这种光谱可以横跨一个倍频程（octave），可在单模光纤上产生一个宽带输出，光谱亮度超过太阳10000倍。Blaze表示利用微芯片激光器和PCF可获得高性能的光源，将会取代传统的宽带光源，如Lamp和超高亮度的LED。它的应用领域包括光通讯设备的光谱响应测试，光相干成像（OCT），多光子光谱显微镜以及化学传感领域。 Blaze的研发副总裁Sabert先生表示：“在中空PCF上，我们已经示范了超过99%的光可以在中空和包层孔中传播。理论的研究表明还可以改进到99.8%，我们现在正在致力于将波长范围从可见光拓展到近红外，即从440拓展到2000nm。” 这种光纤特别适合短脉冲和高功率传送需求，尽管面临许多问题，但人们还是相信中空PCF会比传统光纤输送多的多的功率。例如，可以传送波峰功率在800nm处达数百瓦的100fs脉冲，特别适合蓝宝石或Nd3+:glass激光器的超短脉冲传输。 另外，这种光纤也可以与CO2激光器协同工作，目前一家名为OmniGuide通讯公司正在致力于此项研究，OmniGuide的创始人Yoel Fink则发明了一种全向“完美反射镜”，可以用来制作光纤包层，这种光纤具有很低的传输损耗，在2002年该技术取得重大突破，当时Yoel Fink协同MIT在一条中空光纤传输CO2 激光器发射的10.6 μm波长，这是普通硅光纤无法做到的。 按照OmniGuide的商务推广和产品经理Dellemann的介绍，目前应用在CO2激光器波长传输市场上的这种光纤具有非常大的潜在市场，特别医疗和材料处理领域。一个潜在的应用就包括治疗患有肺癌的病人。由于CO2 激光器具有很好的精确性，结合这种光纤，医生可以有选择地驱除恶性肿瘤。 第三个光子晶体研究公司是丹麦的Lyngby公司，该公司宣称是业界首个商用PCF 供应商。该公司认为solid-core PCF业务需求正在快速增长，特别是那些能将多模二极管发出的光转换为高质量单模光束的双包层光纤增速最为迅速。 相信随着技术的进步，光子晶体光纤必将获得更为广泛的商业应用。 |
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