中國(guó)光纖行業(yè)的催化劑-光子晶體光纖

日期：2018-12-18 點(diǎn)擊：1600

一根細(xì)細(xì)的玻璃纖維（光纖）可以把等同于上千本書的信息幾乎瞬時(shí)地傳輸?shù)綌?shù)百公里外。在現(xiàn)代通訊行業(yè)中，它早已取代了銅線，成為長(zhǎng)距離信號(hào)傳輸?shù)妮d體。光纖自1966 年問世以來(lái)，人們最初追求的目標(biāo)是盡可能地降低損耗。70 年代末，光纖已達(dá)到每公里只有4-5%能量損耗（0.2dB/km），光信號(hào)可以傳輸幾十公里；隨著科技的發(fā)展，到80 年代后期摻鉺光纖放大器（Erbium Doped Fiber Amplifier, EDFA）面市，光信號(hào)可以傳輸過程中增強(qiáng)，完全解決了光纖損耗這一歷史性難題，實(shí)現(xiàn)了跨洋超長(zhǎng)距離信息傳輸。光導(dǎo)纖維作為通信行業(yè)一個(gè)充滿活力的新興力量，蓬勃發(fā)展壯大起來(lái)。因此，擁有“光纖之父”美譽(yù)的華裔科學(xué)家高錕在2009年榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

自1990年以來(lái)，由于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的快速增長(zhǎng)，使得人們對(duì)傳統(tǒng)通信系統(tǒng)的要求不斷提升，更大容量、更高速率、更長(zhǎng)傳輸距離的光纖通信系統(tǒng)隨之出現(xiàn)。但在傳統(tǒng)的光纖系統(tǒng)中，存在著諸如色散、非線性和下一代全光網(wǎng)絡(luò)中的邏輯器件功能簡(jiǎn)單（如:光開關(guān)）的難題，這就需要有新的光纖技術(shù)和器件作支撐。

1、從傳統(tǒng)光纖到光子晶體光纖
1987年，Eli Yablonovitch等科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某些動(dòng)物體表有周期性規(guī)律排列的細(xì)毛，可以把某些顏色（對(duì)應(yīng)一定波長(zhǎng)）的光完全反射，而吸收其它波長(zhǎng)，展現(xiàn)出艷麗的色彩，如圖1所示孔雀的羽毛和蝴蝶的翅膀表面呈現(xiàn)出鮮艷的色彩。Eli Yablonovitch等將此類結(jié)構(gòu)命名為 “光子晶體”。很快，這一結(jié)構(gòu)在光纖領(lǐng)域得到了移植應(yīng)用。1992年，Phillip Russell等人提出“光子晶體光纖”（微結(jié)構(gòu)光纖中的一類）。光子晶體光纖是由一簇細(xì)小的石英毛細(xì)管按照六邊形周期性排列，從橫截面上看去，就像是蜂窩結(jié)構(gòu)。由于優(yōu)良的傳輸特性，光子晶體光纖迅速在全球受到重視。