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光子晶體光纖(PCF)為了實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)中全光信號(hào)處理，需要纖芯有效截面積小而非線性系數(shù)高的PCF光纖。第四個(gè)特點(diǎn)是潛在的超低傳輸損耗。對(duì)于空氣導(dǎo)光光子帶隙光纖，由于空氣是傳輸介質(zhì)，因此其理論損耗正如康寧光學(xué)物理學(xué)家詹姆斯？韋斯特說：“空氣中的原子數(shù)量只是固體中原子數(shù)量的千分之一。因此，如果沒有其它損耗，信號(hào)損耗也應(yīng)該是原來的千分之一”。光子帶隙光纖的理論最低損耗為空氣中原子引起的散射損耗。第五個(gè)特性是巨大的傳輸帶寬。對(duì)于空氣導(dǎo)光光子帶隙光纖，其傳輸帶寬由光子帶隙寬度決定。對(duì)于包層為空氣孔排列的光纖，其光子帶隙寬度由包層的空氣孔形狀和尺寸、空氣孔間距、空氣孔排列方式等光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)決定。對(duì)于包層為Bragg反射鏡的光纖(中空全向介質(zhì)光纖)，其光子帶隙由包層中兩種介質(zhì)的折射率和厚度分布等結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定。這兩種光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)具有很大的設(shè)計(jì)自由度，因此，空氣導(dǎo)光光子帶隙光纖具有較大的潛在帶寬。具報(bào)道，對(duì)于前者，如果包層空氣孔的截面是六角形，圍繞中間空氣孔排列成蜂巢狀，其對(duì)應(yīng)的光子帶隙為1400-1700nm，因此傳輸帶寬為300nm。對(duì)于后者，單個(gè)帶隙所對(duì)應(yīng)的帶寬已超過1000nm。
雖然光子帶隙光纖在光纖通信方面特別是長(zhǎng)距離傳輸方面有著潛在的應(yīng)用前景，但進(jìn)入實(shí)用化階段以前還有一些關(guān)鍵問題需要解決。
第一，傳輸損耗方面。目前，空氣導(dǎo)光光子帶隙光纖的傳輸損耗最好實(shí)驗(yàn)記錄是1.70dB/km，中空?qǐng)A筒多包層光子帶隙光纖的傳輸損耗記錄是0.95dBm-1。根據(jù)美國(guó)加州理工學(xué)院和日本北海道大學(xué)的研究結(jié)果，在空氣導(dǎo)光光纖中，只要包層空氣孔層數(shù)增加到10層以上，泄漏損耗可以降低到0.1dB/km以下。目前，前一種光纖的傳輸損耗相距傳統(tǒng)傳輸光纖的損耗已沒有多遠(yuǎn)，通過改進(jìn)制作工藝，可以減少中間空氣孔內(nèi)表面所引起的散射損耗，傳輸損耗可以進(jìn)一步降低到接近實(shí)用化的水平。對(duì)于中空?qǐng)A筒多包層光子帶隙光纖來說，通過改進(jìn)制作工藝，其傳輸損耗預(yù)計(jì)在不久的將來也會(huì)降低到實(shí)用化水平。
第二，色散方面。目前，國(guó)際上對(duì)空氣導(dǎo)光光子帶隙光纖的色散特性的研究只有少量的報(bào)道，對(duì)其內(nèi)在機(jī)理尚未有透徹的認(rèn)識(shí)，還不能從理論上指導(dǎo)如何設(shè)計(jì)給定色散特性的光子帶隙光纖，而只能針對(duì)某種結(jié)構(gòu)通過數(shù)值模擬得到其色散特性。
鑒于光子帶隙光纖的特性，如果設(shè)計(jì)分析和制備技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展，其傳輸損耗和色散能降低到傳統(tǒng)光纖的水平，光纖通信領(lǐng)域?qū)?huì)發(fā)生革命性的變化。
