волокно фотонно-кристаллическое


волокно фотонно-кристаллическое
Термин
волокно фотонно-кристаллическое
Термин на английском
photonic crystal fiber
Синонимы
Аббревиатуры
ФКВ, PCF
Связанные термины
волновод, фотоника
Определение
класс оптических волноводов, в котором фотонные запрещенные зоны (ФЗЗ) реализованы путем создания структуры двумерного фотонного кристалла на основе композиции "кварцевое стекло – воздух", формируемой в оболочке оптического волновода
Описание
Фотонно-кристаллическое волокно (ФКВ) – это оптическое волокно (ОВ), поперечное сечение которого, постоянное по длине волокна, представляет собой двумерный фотонный кристалл (ФК) с точечным дефектом, расположенным, как правило, в центре симметрии ОВ. Структура двумерного ФК формируется в оболочке с помощью симметрично расположенных вокруг сердцевины полых капилляров в виде круглых или шестигранных плотноупакованных диэлектрических трубок, создающих периодическую двумерную макрорешетку. При определенных условиях такая структура может формировать ФЗЗ. Основная особенность ФКВ в том, что распространение энергии световой волны в таком ОВ происходит вдоль линейного дефекта, которым является, как правило, область сердцевины, а сама волна существует в виде поперечной моды TE01 или TM01, т.е. в поперечном сечении волокна (или в плоскости решетки ФК) [1].

Существует два основных типа ФКВ:

  • ФКВ с сердцевиной из чистого кварцевого стекла, обладающей высоким показателем преломления, и окружающей ее оболочкой, имеющей структуру двумерного ФК и характеризующейся неким эффективным (низким) показателем преломления. Характерным для данного ФКВ является то, что оно похоже на обычное ОВ, и свет в нем направляется по сердцевине на основе закона полного внутреннего отражения, но мода – не продольная, а поперечная;
  • ФКВ с полой (воздушной) сердцевиной, имеющей низкий показатель преломления, и окружающей ее оболочкой со структурой двумерного ФК, обладающей неким эффективным показателем преломления, высоким по отношению к показателю преломления сердцевины. Данное ФКВ не похоже на обычное ОВ, так как в нем не может быть полного внутреннего отражения. Определенная же световая мода направляется по полой сердцевине благодаря локализующему и направляющему свойству сформированной ФЗЗ.
Производство ФКВ

ФКВ производится по технологической схеме "складывай и вытягивай" (stack and draw), существенно отличающейся от процессов производства обычного оптического волокна. По этой схеме заготовка сердечника обкладывается несколькими слоями пустотелых стеклянных трубок-заготовок круглого или шестигранного сечения. Затем полученная заготовка нагревается и подвергается двух- или трехэтапному вытягиванию, как и обычное ОВ, до приемлемых размеров оболочки (диаметром 125–400 мкм или более). Длина полученного волокна в настоящее время достигает 10–500 м.

Основные свойства ФКВ:

  • формирование условий существования только фундаментальной моды, локализованной в сердцевине (для обоих типов ФКВ);
  • возможность получения, аналогично брэгговскому волокну, большой эффективной площади (до нескольких сотен мкм2), позволяющей снизить уровень нелинейных искажений и увеличить передаваемую волокном оптическую мощность;
  • существенное уменьшение удельного веса ОВ (удельный объем воздуха в ФКВ второго типа может быть доведен до 80–90%);
  • изменение частоты отсечки, а в ФКВ первого типа – ее полное исключение; тот феномен, который приводит к появлению так называемого "бесконечно" одномодового волокна;
  • достижение высоких значений дисперсии (до 2000 пс/нм/км) – как нормальной, так и аномальной, причем с практически постоянным значением дисперсионного коэффициента (наклон не более 0,002 пс/нм/км);
  • формирование аномальной и нулевой дисперсии для длин волн, меньших 1300 нм;
  • достижение двойного лучепреломления путем создания существенной асимметрии в структуре ФК;
  • формирование волокна со многими сердечниками, что открывает широкие возможности для создания многоканальной волоконной среды с управляемым числом каналов.
Авторы
  • Разумовский Алексей Сергеевич, к. ф.-м. н
Ссылки
  1. Слепнев Н.Н. Оптоэлектронные системы // Электроника: Наука, Технология, Бизнес, 2004 - №5.
Иллюстрации
Микрофотография фотонно-кристаллического волокна, произведенного  US Naval Research Laboratory,

Микрофотография фотонно-кристаллического волокна, произведенного  US Naval Research Laboratory, сделанная при помощи сканирующего электронного микроскопа(слева). Диаметр твердого сердечника в центре волокна - 5 мкм, диаметр полостей (справа) – 4 мкм.


Источник: Photonic-crystal_fiber / Wikipedia, the Free Encyclopedia URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Photonic-crystal_fiber

Теги
Разделы
Фотонные кристаллы
Нелинейные оптические преобразователи и волноводы
Нанотехнологии в фотонике и оптоэлектронике, компонентная база и устройства

Энциклопедический словарь нанотехнологий. — Роснано. 2010.

Смотреть что такое "волокно фотонно-кристаллическое" в других словарях:

  • Фотонно-кристаллическое оптическое волокно — Свет, излучаемый фотонно кристаллическим волокном Фотонно к …   Википедия

  • фотоника — Термин фотоника Термин на английском photonics Синонимы Аббревиатуры Связанные термины волокно фотонно кристаллическое, метаматериал, нанофотоника Определение область науки и техники, которая занимается изучением фундаментальных и прикладных… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • фотонный кристалл — Термин фотонный кристалл Термин на английском photonic crystal Синонимы Аббревиатуры Связанные термины волокно фотонно кристаллическое, метаматериал, нанофотоника Определение материал, структура которого характеризуется периодическим изменением… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • волновод — Термин волновод Термин на английском waveguide Синонимы Аббревиатуры Связанные термины волокно фотонно кристаллическое Определение Диэлектрический канал, применяемый для передачи электромагнитной энергии и ограниченный боковой поверхностью (или… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • Нанотехнологии в фотонике и оптоэлектронике, компонентная база и устройства — Статьи"двуликие" частицыволноводволокно фотонно кристаллическоегибридные материалыгомоэпитаксиякрай полосы поглощенияматричная изоляцияметаматериалмикроморфологиянанометрнанофотоникаорганический светодиод …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • Нелинейные оптические преобразователи и волноводы — Статьиволокно фотонно кристаллическое (Источник: «Словарь основных нанотехнологических терминов РОСНАНО») …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • Фотонные кристаллы — Статьиволокно фотонно кристаллическое (Источник: «Словарь основных нанотехнологических терминов РОСНАНО») …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • Волоконный лазер — Цельноволоконный фемтосекундный эрбиевый лазер. Волоконный лазер  лазер, активная среда и, возможно, резонатор которого являются элементами оптического …   Википедия

  • ФКВ — ФК «Ворскла» футбольный клуб «Ворскла» http://vorskla.com.ua/​ru/​ спорт, Украина ФКВ фотонно кристаллическое волокно техн. Источник: http://www.portalnano.ru/read/tezaurus/definitions/photonic crystal fibe …   Словарь сокращений и аббревиатур


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.