在空气纤芯光子能带隙光纤（ＰＢＦ）中将纤芯模式耦合到表面模式可能会造成较大的传播损耗。计算机仿真分析了具有三角形孔图案的ＰＢＦ中几何形状和是否存在表面模式之间的关系，并且确定了光纤在能带隙的整个波长范围上支持无表面模式（即仅存在纤芯模式）的纤芯特征尺寸（例如半径）范围。特别地，对于等于０．４７的孔间隔和孔半径，该纤芯支持单一模式，而且对于约０．７至约１．０５之间的纤芯半径支持无表面模式，这就意味着这样的光纤将具有非常低的传播损耗。能够通过单独研究体积模式或研究光纤几何形状来简单方便地预测是否存在表面模式，而不需要对缺陷模式进行完整分析。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请根据美国法典第35篇第119(e)款的规定，本申请要求下列美国临时专利申请的优选权2003年9月12日提交的美国临时专利申请第60/502,329号；2003年9月12日提交的美国临时专利申请第60/502,390号；2003年9月12日提交的美国临时专利申请第60/502,531号；以及2004年4月23日提交的美国临时专利申请第60/564,896号，在此以引用方式将它们并入本文。 专利技术
技术介绍
领域 本申请涉及传播光的光学纤维领域，特别是涉及光子能带隙(photonic-bandgap)光纤领域，所述光子能带隙光纤具有中空纤芯，或折射率低于包层材料的纤芯。
技术介绍
近年来，空气纤芯光子能带隙光纤(PBF)因其优于传统光纤的独特优点已引起人们极大兴趣。特别是，空气纤芯PBF中的传播损耗并不会受到纤芯材料所限制，且传播损耗可望能非常之低。空气纤芯PBF中的非线性效应非常小，而且可用液体或气体来填充纤芯以产生所期望的光-物质互作用。最近已经证实，这些优点使许多新应用成为可能。举例来说，下列文献对这些应用进行了描述BurakTemelkuran et al.，Wavelength-scalable hollow optical fibres with largephotonic bandgaps for CO2laser transmission，Nature，Vol.420，12December 2002，pages 650-653；Dimitri G.Ouzounov et al.，Dispersionand nonlinear propagation in air-core photonic band-gap fibers，Proceedings of Conference on Laser and Electro-Optics(CLEO)2003，Baltimore，USA，1-6June 2003，paper CThV5，2pages；M.J.Renn et al.，Laser-Guided Atoms in Hollow-Core Optical Fibers，Physical ReviewLetters，Vol.75，No.18，30 October 1995，pages 3253-3256；F.Benabidet al.，Particle levitation and guidance in hollow-core photonic crystalfiber，Optics Express，Vol.10，No.21，21October 2002，pages 1195-1203；以及Kazunori Suzuki et al.，Ultrabroad band white light generation from amultimode photonic bandgap fiber with an air core，Proceedings ofConference on Laser and Electro-Optics(CLEO)2001，paper WIPD 1-11，pages 24-25，在此以引用方式将它们并入本文。PBF基础模式或波模(mode)的选定性质的计算也举例来说报道于下列文献中R.F.Cregan et al.，Single-Mode Photonic Band GapGuidance of Light in Air，Science，Vol.285，3 September 1999，pages1537-1539；Jes Broeng et al.，Analysis of air guiding photonic bandgapfibers，Optics Letters，Vol.25，No.2，January 15，2000，pages 96-98；以及Jes Broeng et al.，Photonic Crystal FibersA New Class of OpticalWaveguides，Optical Fiber Technology，Vol.5，1999，pages 305-330，在此以引用方式将这些文献并入本文。表面模式(surface mode)(传统光纤中并不存在表面模式)是形成于空气纤芯和光子-晶体包层间的边界处的缺陷模式。当突然终止无限光子晶体时，即会出现表面模式，这种情况例如发生在有限维数晶体的边缘处。终止端会引入一组新的边界条件，它们导致满足这些条件、且局限于该终止端的表面模式形成。举例来说，请参看F.Ramos-Mendieta et al.，Surface electromagnetic waves in two-dimensionalphotonic crystalseffect of the position of the surface plane，PhysicalReview B，Vol.59，No.23，15 June 1999，pages 15112-15120，在此以引用方式将其并入本文。在光子晶体中，表面模式的存在主要取决于终止端的位置。例如请参见A.Yariv et al.，Optical Waves in CrystalsPropagation and Control of Laser Radiation，John Wiley & Sons，NewYork，1984，pages 209-214，particularly at page 210；以及J.D.Joannopoulos et al.，Photonic Crystals.Molding the flow of light，PrincetonUniversity Press，Princeton，New Jersey，1995，pages 54-77，particularly atpage 73；在此以引用方式将它们并入本文；另外例如还可参看上文已引用过的F Ramos-Mendieta et al.，Surface electromagnetic waves intwo-dimensional Photonic Crystalseffect of the position of the surfaceplane。例如，在空气中由电介质棒制成的光子晶体中，仅当终止端切过(cut through)棒时才会诱发表面模式。仅切过空气的终止端太弱，不能诱发表面模式。例如请参看上文已引用过的J.D.Joannopoulos etal.，Photonic CrystalsMolding the flow of light。近来的验证表明，表面模式在空气纤芯PBF中起着特别重要的作用，而且安装证据显示，表面模式在空气纤芯光子能带隙光纤中带来了严重的限制。例如请参见Douglas C.Allan et al.，Surface Modesand loss in air-core photonic band-gap fibers，in Photonics CrystalsMaterials and Devices，A.Adibi et al.(e本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制造光子能带隙光纤的方法，其利用了包括一材料的光子能带隙光纤，在所述材料中形成有区域图案以形成光子晶格，所述材料具有第一折射率，所述区域图案具有低于所述第一折射率的第二折射率，所述方法包括：确定接近所述区域的最高频率体积模式的强 度轮廓；并在所述光子晶格中形成一中央纤芯，该纤芯具有一边缘，其在所述最高频率体积模式的强度低至足以使所述光纤支持无表面模式的位置处，与所述区域图案相交。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：HK金，J申，范汕洄，MJF迪戈内特，GS基诺，
申请(专利权)人：里兰斯坦福初级大学理事会，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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