传统光纤与光子晶体光纤比较.pptx

传统光纤与光子晶体光纤比较 CONTENTS 1 传统光纤 2 光子晶体概念 3 光子晶体应用 4 光子晶体光纤 5 传统光纤与光子晶体光纤比较 6 总结 光导纤维是由两层折射率不同的玻璃组成 内层为光内芯 直径在几微米至几十微米 外层的直径0 1 0 2mm 一般内芯玻璃的折射率比外层玻璃大1 根据光的折射和全反射原理 当光线射到内芯和外层界面的角度大于产生全反射的临界角时 光线透不过界面 全部反射 传统光纤结构原理 传统光纤 1 2 3 通信应用 医学应用 传感器应用 传统光纤 1 2 3 通信应用 医学应用 传感器应用 传统光纤 1 2 3 通信应用 医学应用 传感器应用 光子晶体 PhotonicCrystal 是在1987年由S John和E Yablonovitch分别独立提出 是一种介电常数随空间周期性变化的新型光学微结构材料 从晶体结构来说 晶体内部的原子是周期性有序排列的 正是这种周期势场的存在 使得运动的电子受到周期势场的布拉格散射 从而形成能带结构 带与带之间可能存在带隙 光子在光子晶体中的运动规律与电子在固体晶格的运动规律类似 因此光子晶体中介电函数的周期性变化能产生光子能带结构 当电磁波在周期性排列的介电材料中传播时 由于在不同介质交界面处介质对电磁波的布拉格散射 电磁波将受到调制而形成能带结构 并导致在带与带之间光子能隙的出现 光子能隙不仅与光子能量有关 而且与光波的传播方向有关 光子能隙可分为两种 一种不完全能隙 能隙只出现在某些特定的方向上 另一种是完全能隙 即在各个方向上都有能隙存在 如果光子落在完全能隙内 则此频率的光在该光子晶体中沿任何方向都不能传播 这就是所谓的光子禁带 蛋白石 蝴蝶 一 光子晶体波导具有优良的弯曲效应 一般的光纤波导中 波导拐弯时 全内反射条件不再有效 会漏掉部分光波能量 使传输效率降低 而光子晶体弯曲波导中 利用不同方向缺陷模共振匹配原理 原则上只要达到模式匹配 不管拐多大弯 都能达到很高的传输效率 二 能量传输基本无损失 也不会出现延迟等影响数据传输率的现象 三 光子晶体制成的光纤具有极宽的传输频带 可全波段传输 光子晶体光纤是光子晶体一个极为重要的应用 它较传统光纤具有显著的优势 光子晶体光纤 photoniccrystalfiber PCF 又称多孔光纤或微结构光纤 以其独特的光学特性和灵活的设计成为近年来的热门研究课题 这类光纤是由在纤芯周围沿着轴向规则排列微小空气孔构成 通过这些微小空气孔对光的约束 实现光的传导 按导光机理来说 PCF可以分为两类 折射率导光机理光子能隙导光机理 传统光纤与光子晶体光纤比较 传统光纤光子晶体光纤 vs 非线性特性无休止单模特性色散特性不同的损耗机能零损耗的潜能光纤大芯径 光子晶体光纤的特性 非线性特性无休止单模特性色散特性不同的损耗机能零损耗的潜能光纤大芯径 光子晶体光纤的特性 非线性特性无休止单模特性色散特性不同的损耗机能零损耗的潜能光纤大芯径 光子晶体光纤的特性 非线性特性无休止单模特性色散特性不同的损耗机能零损耗的潜能光纤大芯径 光子晶体光纤的特性 非线性特性无休止单模特性色散特性不同的损耗机能零损耗的潜能光纤大芯径 光子晶体光纤的特性 非线性特性无休止单极特性色散特性不同的损耗机能零损耗的潜能光纤大芯径 光子晶体光纤的特性 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普通单模光纤非常相似 但是微观上光子晶体光纤横截面完全不同 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 光导纤维是由两层折射率不同的玻璃组成 内层为光内芯 直径在几微米至几十微米 外层的直径0 1 0 2mm 一般内芯玻璃的折射率比外层玻璃大1 光子晶体光纤和普通单模光纤相比有三个突出的优点 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