中文：光子带隙；英文：photonic band gap / PBG

光子晶体中的光子带隙。早在1987年，多伦多大学的Sajeev John和贝尔通信实验室的Eli Yablono-vitch就预言了光子带隙，光子带隙成为20世纪90年代初期光子学领域的研究热点。他们的研究设想是通过建立合适的波导结构，从而有选择性地阻止部分具有特定能级（相对光子带隙而言是指波长）的光子传输，而让其他波长的光子自由通过。此外，波导周期性折射率的微小变化会在光子带隙中引入新的能级，犹如在传统半导体的带隙中产生新的能级。然而，此时建立这种合适的波导结构已被证明是相当困难的，直到1991年，Yablono-vitch等通过在一块折射率为3.6的材料中钻出多个直径为1mm的小孔，实现了 ...

。图1是一维光子带隙光纤，即在空气孔边缘附件构造周期的辐射状折射率改变。图1、一维光子带隙光纤二维光子带隙光纤由P.Russell首次制备而成，如图2所示，这种光纤具有比固态纤芯光纤更加低的传输损耗。图2、二维光子带隙光纤二、空心光纤的传输原理包层中含有空气孔的周期性二维阵列的实芯光子晶体光纤的导波机制，通常被认为是传统的全内反射（Total Internal Reflection-TIR）。在所谓的光子带隙光纤（Photonic-Bandgap Fiber）中，空气孔的周期特性至关重要，因为它通过包层内折射率的周期变化将光模限制在纤芯内。对于空心光子晶体光纤，充满空气的芯的折射率小于包层材料 ...

出了空芯单模光子带隙型光子晶体光纤（HollowCoreSingle-Mode Photonic Band Gap Photonic Crystal Fiber,HC-SM-PBG-PCF）,该光纤的纤芯为中空的，充满了空气，包层为二维的空气孔周期性排列的结构，这种二维的周期性结构形成了特定的光子禁带，可以将一定频率的光限制在纤芯中进行传输。这种空芯光纤可以克服常规阶跃折射率单模光纤的基本限制，理论上可以大幅度降低损耗极限、具有较低的非线性，并且可以提高光的损伤阈值。为此，科学家们对光子晶体光纤技术进行了大量的研究，中空的光子晶体光纤在降低损耗过程中遇到了很大的困难，衰减一直处于1dB/Km以 ...

孔），称其为光子带隙引导型光子晶体光纤。图1.折射率引导型光纤晶体光纤折射率引导型PCF的传光机理，与传统阶跃光纤的纤芯与包层界面处全反射的传光机理类似。纤芯为石英材料，其折射率为n1；包层则为由石英材料和空气孔构成的二维光子晶体，其多孔的阵列结构有效地降低了包层的平均折射率（包层折射率可视为石英与空气折射率的平均，并以空气填充率加权），因而包层材料的有效折射率neff低于纤芯n1,即neff＜n1，其折射率差构成了与传统阶跃光纤类同的内反射传光机理。为此，又称之为内全反射（TotalInternalReflection）PCF，简称TIR-PCF。图2.折射率引导型光纤晶体光纤特征参数由于P ...

个领域。利用光子带隙结构来解决光子晶体物理学中的一些基本问题，如局域场的加强、控制原子和分子的传输、增强非线性光学效应、研究电子和微腔、光子晶体中的辐射模式耦合的电动力学过程等。同时，实验和理论研究结果都表明，光子晶体光纤可以解决许多非线性光学方面的问题，产生宽带辐射、超短光脉冲，提高非线性光学频率转换的效率，用于光交换等。不难想象，随着对PCF研究的不断深入，相信PCF将在光学领域展现出更广泛的应用前景，并为实现更高效、高性能的光学器件和系统开启新的可能，从而推动光学技术和科学研究的发展。如果您对光子晶体光纤有兴趣，请访问上海昊量光电的官方网页：https://www.auniontech. ...