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光子帶隙光纖應(yīng)用于WDM長距離傳輸信號，性能遠比傳統(tǒng)光纖優(yōu)越。
傳統(tǒng)光纖目前存在的主要問題是損耗、色散和非線性效應(yīng)。在長距離傳輸中，要求損耗盡可能少，損耗主要來源于吸收和散射，前者包括本征吸收和雜質(zhì)引起的選擇吸收，后者包括瑞利散射、光纖結(jié)構(gòu)不完善和材料中密度漲落引起的散射。光纖的水峰去除后，得到了全波光纖，其低損耗窗口從1.25μm到1.62μm。目前在1.55μm處，最低光損耗可達0.2dB/km。色散在目前的傳輸光纖中可分為模式色散，材料色散和波導色散。在單模傳輸中主要是材料色散和偏振模色散(PMD)起作用。
隨著信息量的日益增大，要求光纖具有寬帶寬，能傳送更多的信息，則光纖需要承載的功率越來越高，但太大的功率又會引起纖芯介質(zhì)的非線性效應(yīng)。
光子帶隙光纖(PBF)就是基于傳統(tǒng)光纖存在的以上問題而發(fā)展起來的。PBF具有潛在的低損耗、低色散和低非線性效應(yīng)等特性，在光通信領(lǐng)域?qū)⒕哂袕V闊的應(yīng)用前景。
將不同介電常數(shù)的材料構(gòu)成周期結(jié)構(gòu)，電磁波在其中傳播時由于布拉格散射，電磁波會受到調(diào)制而形成能帶結(jié)構(gòu)，這種能帶結(jié)構(gòu)叫做光子能帶。具有光子能帶結(jié)構(gòu)的光子晶體光纖(PCF)稱為光子帶隙光纖(PBF)。
PCF最大的特點是無休止單模特性。通過合理設(shè)計的PCF可以在所有頻率上都能支持單模傳輸。無休止單模特性來源于纖芯和包層間的有效折射率差隨頻率變化，當頻率增大到一定程度時，模式電場分布基本上不再變化，此時，如果空氣孔足夠小，高階模式光的橫向波長小于孔間距，使得高階模能從孔間泄漏出去，而低階模則能保留下來。
PCF另一個重要特點是其色散可調(diào)。例如，PCF能夠在通信窗口任意波長以下獲得反常色散，同時保持單模，這是傳統(tǒng)光纖無法做到的。改變空氣孔的排布和大小，PCF的色散和色散斜率會隨之劇烈的改變。與傳統(tǒng)光纖類似，PCF存在對應(yīng)于兩個偏振態(tài)的基模，在具有三次以上旋轉(zhuǎn)對稱性的結(jié)構(gòu)中，因兩個模式退化而不產(chǎn)生雙折射，因此在傳統(tǒng)光纖中難以解決的偏振模色散在PCF中容易解決。第三個特性是非線性可調(diào)。由于在很寬的頻率范圍能保持單模傳輸，PCF既可以將纖芯有效截面積增大，也可以使其減小。可通過調(diào)節(jié)纖芯的有效面積來抑制非線性光效應(yīng)或增強非線性光效應(yīng)。如果纖芯的有效面積增大，則光能量密度下降，可以抑制非線性光效應(yīng)。當使用中空光子帶隙光纖導光時，則所產(chǎn)生的非線性效應(yīng)可以忽略。(未完待續(xù))
