光子晶体光纤 (PCF) 在过去二十年中广泛应用于光通信和传感领域。与依赖纤芯和包层不同掺杂水平的传统光纤不同，PCF 通过细微的折射率变化来传导光线。

这是通过将光限制在一组周期性排列的微观气孔中实现的。这种独特的特性使得包层折射率随波长变化，从而凸显了光子晶体光纤（PCF）沿其长度方向的波长尺度周期性微结构。因此，它们通常被称为微结构光纤。

哪种 PCF 配置适合高速光学系统？

单模光纤和多模光纤是最常见的光纤类型，可根据应用需求进行选择。单模PCF光纤通常色散系数相对较低。单模光纤的主要限制因素是色散。相比之下，多模光纤则面临波导、材料和色散方面的挑战。选择最佳的光纤配置和类型最终可以实现更佳的光和信号传输。

《光通信杂志》 发表的一项研究概述了不同配置的光子晶体光纤（PCF）作为优化光信号数据速率传输的重要解决方案。实验中，光学系统采用了六边形光子晶体光纤（HPCF）、八边形光子晶体光纤（OPCF）和椭圆形光子晶体光纤（E-PCF）。

研究人员研究了这些光纤的关键参数，例如色散系数、脉冲展宽变化和数据传输速率。该分析是在相似的光纤长度和一致的量化级数下进行的，采用脉冲编码调制 (PCM)。

总色散参数因子系数与量化级数变化之间的关系表明，OPCF 的性能优于 HPCF 和 EPCF。与其他 PCF 相比，OPCF 的使用降低了色散系数，展现了其有效性。OPCF 在数据速率或比特率传输变化方面也表现出色。

在提出的光子晶体光纤（PCF）中，OPCF 表现出最佳性能，有助于提升光纤系统性能。在特定情况下，OPCF 的数据速率达到约 320 Gb/s，传输范围为 1 公里。OPCF 的比特率传输也达到了约 20 Gb/s，传输范围为 10 公里。最终，研究人员推荐使用 OPCF 进行高速光传输。

PCF微观结构的研究

PCF光纤在长距离电信中发挥着关键作用，是物联网（IoT）无缝集成和大数据时代数据包传输需求的关键要素?；诠庾泳骞庀说?a class="link-system" href="/product/6915908303527174144.html" title="传感器" target="_blank">传感器已广泛应用于科学仪器和各行各业。为了理解其功能，探索光子晶体光纤的微观结构变形及其随之而来的传输特性变化至关重要。

《硅谷》杂志最近发表的一篇文章介绍了一项研究成果，该研究重点是通过局部压缩试验研究六边形光子晶体光纤的微观结构。该研究采用一根5厘米长的光子晶体光纤传输由红外LED产生的稳定强度光信号。研究人员利用压机来控制局部压缩的方向。

使用压机对带有涂层和护套的光子晶体光纤进行不同角度的准静态压缩。测量每个角度下传输信号的相对强度。该测量值表示光纤局部压缩时信号强度与光纤未压缩时信号强度之比。

为了了解局部压缩的方向和光纤内传输信号相对强度的相应变化之间的关系，我们生成了图表，描绘了相对强度与压力角位置的关系。

每条曲线都与特定的压缩力相关，呈现出明显的局部最大值和最小值模式。压缩力越大，相对强度的变化越明显。实验结果证实，相对强度随压机角度位置的变化呈现周期性。

使用偏振相关光学填料改善PCF的性能

许多现有的光纤元件体积较大，阻碍了创新紧凑型光纤内光学器件的进展。因此，有必要将新材料和纳米结构融入光纤元件中，以提高处理和传输能力，引入新功能，并增强紧凑性。超表面由亚波长元件阵列组成，旨在控制透射、反射和散射光的相位和振幅，为先进的光操控提供了独特的方法。

在最近发表在《纳米光子学》杂志上的一篇文章中，研究人员在保偏光子晶体光纤（PM-PCF）的端面上进行了超紧凑光纤内偏振相关光学滤波器的实验演示。该超表面光纤滤波器由周期性负十字型金属纳米结构和正交狭缝构成。

观察到的透射率表现出高度的偏振和波长依赖性，在电信波长下实现了约70%的透射效率。这一效果是通过将光引入光纤的两个正交线性偏振态实现的。通过对超表面的几何形状进行纳米工程设计，可以广泛控制超表面滤波器的工作波长。

这项研究提出了一种开发纳米级光纤器件的新方法，包括光纤偏振和波长相关的滤波器、偏振器和超透镜。这些器件有望在光纤成像和传感领域实现新兴应用。

3D打印如何用于新型PCF？

PCF，通常被称为多孔光纤，是由单一材料制成的光纤。这些光纤包含一系列微小的纵向空心通道，以方便光的传导。基于PCF结构设计的光波导可用作小型组件，作为构建执行先进光子操作的复杂微型设备的基础。

精确控制光子晶体光纤（PCF）几何形状的纵向变化，为开发创新型光学器件开辟了新途径。利用3D打印技术制造厘米级光子晶体光纤已被证明是一种有效的方法，能够提高设计灵活性。

《Optica》杂志发表的一篇论文 展示了高分辨率3D打印技术在原位单步制造堆叠式超短光子晶体光纤（PCF）类段（这些段具有多种几何形状）中的应用。这项创新使得能够创建能够在亚毫米长度内执行复杂光学操作的全光纤集成器件成为可能。

这种新颖的方法完全绕过了充满局限性和缺点的传统拉丝工艺，在横向和纵向光子晶体光纤几何形状的管理方面提供了无与伦比的设计灵活性和精度。

这是制造由堆叠段（具有 PCF 设计）或快速纵向锥度和精确控制的横向偏移组成的微型复杂结构的先驱案例研究。