將具有不同介電常數(shù)的介質(zhì)材料按照一定的周期性排列，由于存在周期性，在介質(zhì)中傳播的光波的色散曲線(xiàn)將形成帶狀結(jié)構(gòu)，帶與帶之間有可能出現(xiàn)類(lèi)似于半導(dǎo)體禁帶的“光子禁帶”，光波頻率在落在禁帶中將被嚴(yán)格禁止傳播。通常將這種具有光子禁帶的周期性電介質(zhì)結(jié)構(gòu)成為“光子晶體”。這是1987年John和Yablonovitch在討論周期性電介質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)光傳播行為影響時(shí)提出的概念。根據(jù)這一特點(diǎn)光子晶體可以有效的抑制自發(fā)輻射。如果在光子晶體引入某種程度的缺陷，和缺陷態(tài)頻率吻合的光子有可能被局限在缺陷位置，一旦偏離卻顯處，光就迅速衰減。利用缺陷可以將光束縛在某一特定位置，光就無(wú)法從任何一個(gè)方向傳播。光子晶體光纖(Photonic Crystal Fiber, PCF)是具有這種特性的新型光纖，由晶格常數(shù)為波長(zhǎng)數(shù)量級(jí)的二維光子晶體構(gòu)成，又稱(chēng)微結(jié)構(gòu)光纖。
光子晶體光纖激光器與傳統(tǒng)光纖激光器相比具有許多優(yōu)異的性能，如：無(wú)截止單模傳輸特性、可調(diào)節(jié)的色散特性、高非線(xiàn)性和高雙折射特性等有點(diǎn)。光子晶體光纖具有高非線(xiàn)性特性，如自相位調(diào)制、交叉相位調(diào)制、四波混頻、受激拉曼散射、孤子自頻移和超連續(xù)譜生成等。可以通過(guò)減小有效纖芯直徑和采用高非線(xiàn)性系數(shù)的材料做纖芯來(lái)增大其非線(xiàn)性系數(shù)。光子晶體光纖可以方便的實(shí)現(xiàn)大模長(zhǎng)面積、內(nèi)包層大數(shù)值孔徑、高稀土摻雜乃至多芯設(shè)計(jì)，有效降低光纖激光器的高功率運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的非線(xiàn)性效應(yīng)和熱效應(yīng)，并能保持良好的光束質(zhì)量，是常規(guī)光纖很難實(shí)現(xiàn)的。
丹麥PhotonicCrystal Fibre公司致力于開(kāi)發(fā)高功率光子晶體光纖激光器，2007，制備出雙包層鐿摻雜光子晶體光纖，單根光纖的連續(xù)輸出功率已達(dá)到2.5kW；美國(guó)Nufern公司，制備出MM-EYDF-12/130雙包層鉺鐿共摻雜光子晶體光纖，工作波長(zhǎng)1550nm，大纖芯設(shè)計(jì)，專(zhuān)供用于研發(fā)諸如激光雷達(dá)用的高功率脈沖光纖激光器和脈沖放大器。國(guó)內(nèi)在光子晶體光纖激光器領(lǐng)域研究起步較晚，國(guó)產(chǎn)光子晶體光纖高功率激光器的報(bào)道還相對(duì)較少。
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