Photonische Kristallfaser (PCF), auch als mikrostrukturoptische Faser (MOF) bekannt, weist viele einzigartige und neuartige physikalische Eigenschaften auf, wie z. B.: Steuerbare Nichtlinearität, endloser Einzelmodus, einstellbare singuläre Dispersion, geringer Biegeverlust, großes Modenfeld usw. Diese Eigenschaften sind mit herkömmlichen Quarz-Einmodenfasern schwierig oder unmöglich zu erreichen.
Daher haben mikrostrukturierte optische Fasern die Aufmerksamkeit ausländischer wissenschaftlicher Kreise auf sich gezogen. Mit der Weiterentwicklung der Technologie zur Herstellung mikrostrukturierter optischer Fasern haben verschiedene Indikatoren für mikrostrukturierte optische Fasern Durchbrüche erzielt, und je nach Bedarf sind verschiedene neue mikrostrukturierte optische Fasern entstanden. Es wird nicht nur auf dem Gebiet der konventionellen optischen Kommunikationstechnologie angewendet, sondern ist auch auf dem Gebiet der optischen Vorrichtungen weit verbreitet, wie z. B.: Hochleistungsfaserlaser, Faserverstärker, Superkontinuumsspektroskopie, Dispersionskompensation, optische Schalter, optische Frequenzverdopplung, Filter, Wellenlängenkonverter, Soliton-Generatoren, Modenkonverter, Faserpolarisatoren, Medizin, Biosensorik und andere Bereiche.
Photonische Kristallfasern, auch als Mikrostrukturfasern bekannt, haben in den letzten Jahren große Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Sein Querschnitt weist eine komplexere Brechungsindexverteilung auf und enthält üblicherweise Poren in unterschiedlichen Anordnungen. Die Größe dieser Poren entspricht in etwa der Größenordnung der Wellenlänge des Lichts. Und über die gesamte Länge der Vorrichtung können Lichtwellen begrenzt werden, um sich im Kernbereich der Faser auszubreiten. Photonische Kristallfasern haben viele besondere Eigenschaften.
Beispielsweise ist es möglich, nur eine Modusübertragung in einem weiten Bandbreitenbereich zu unterstützen; Die Anordnung der Poren im Mantelbereich kann die Modeneigenschaften stark beeinflussen. Die asymmetrische Anordnung der Poren kann auch einen großen Doppelbrechungseffekt erzeugen, der für uns entwickelt wurde. Hochleistungspolarisationsgeräte bieten die Möglichkeit.
Das Konzept der photonischen Kristalle erschien erstmals 1987, als vorgeschlagen wurde, dass die elektronische Bandlücke von Halbleitern eine periodische Mediumstruktur ähnlich der Optik aufweist. Einer der vielversprechendsten Bereiche ist die Anwendung photonischer Kristalle in der Lichtwellenleitertechnologie. Das Hauptthema, mit dem es sich befasst, ist die periodische Mikrostruktur von Fasern mit hohem Index (sie bestehen normalerweise aus Luftlöchern mit Siliciumdioxid als Hintergrundmaterial).
Die fraglichen Fasern werden oft als photonische Kristallfasern (PCFs) bezeichnet, und dieser neue Typ eines optischen Wellenleiters kann leicht in zwei verschiedene Gruppen unterteilt werden. Der erste Fasertyp hat eine Kernschicht mit hohem Brechungsindex (normalerweise festes Silizium) und ist von einer zweidimensionalen photonischen Kristallhülle umgeben. Diese Fasern haben ähnliche Eigenschaften wie herkömmliche Fasern, und ihr Arbeitsprinzip besteht darin, durch Totalreflexion (TIR) einen Wellenleiter zu bilden. Im Vergleich zur herkömmlichen Brechungsindexübertragung ermöglicht der effektive Brechungsindex der photonischen Kristallhülle, dass der Kern einen höheren Brechungsindex aufweist. Daher ist es wichtig zu beachten, dass diese sogenannten photonischen Totalreflexions-Kristallfasern (TIR-PCFs) tatsächlich völlig unabhängig vom Effekt der photonischen Bandlücke (PBG) sind.
Ein anderer Fasertyp, der sich völlig von TIR-PCFs unterscheidet, zeigt durch seine photonische Kristallummantelung den photonischen Bandlückeneffekt, der diesen Effekt zur Steuerung des Strahls im Kern verwendet. Diese Fasern (PBG-PCFs) weisen eine beträchtliche Leistung auf, von denen die wichtigste die Fähigkeit ist, den Strahl zu steuern und zu führen, um sich in einem Kern mit einem niedrigeren Brechungsindex als der Mantel auszubreiten. Im Gegensatz dazu wurden zuerst photonische Totalreflexionskristallfasern (TIR-PCFs) hergestellt, und echte photonische Bandlückenübertragungsfasern (PBG-PCFs) wurden erst kürzlich experimentell nachgewiesen.
Im Jahr 1991 haben Russell et al. schlug zunächst das Konzept der photonischen Kristallfaser (PCF) vor, das auf dem Prinzip der photonischen Kristalllichtdurchlässigkeit basiert.
Im Jahr 1996, J． C. Knight et al. entwickelte die weltweit erste PCF von GG. Später erregte PCF auf dem Gebiet der Glasfaserkommunikation und der optischen Forschung weltweit großes Interesse.
