1206 材科 2014年第12期(45)卷 文章编号：1001-9731(2014)12-12006-04 光子晶体光纤研究与应用 周灵德，李小甫？，余海湖2，姜德生 (1.武汉理工大学材料研究与测试中心，武汉430070： 2.武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室，武汉430070) 摘要：光子品体光纤是由光子品体的概念发展而 纤研究的主流思想，受到很多学者的质疑。1996年 米的一类多孔微结构光纤，是近20年米新型光纤研究 Russell教授首次制备出这种具有空气孔微结构的光 的热点。由于具有独特的结构和光学特性，光子晶体 纤，并成功地展示了光纤只支持单模的特殊性能[门 光纤在非通讯领域的应用受到广多关注。对光子品体 此后，随若制各工艺深步完善，多样的光纤结构、不同 光纤的分类、导光机制、制备工艺、光纤特性和研究进 的光纤性能和实际应用被陆续实现，光子品体光纤成 展作了综述，介绍了光子品体光纤在超连续谱光源、光 为近20年来特种光纤领域的研究热点。近年来，光子 红激光婴、光纤传成累梦方面的应用 品体光纤在超连续光谱、光纤放大器/激光器、光纤传 关键词： 光子晶体光纤：光子禁带；光学非线性；超连 感等方面的研究和开 发得到 产品逐 出 中图分类号： TN253;TN81& 文献标识码：A m接 基 九 子品体光纤的超连续谱光源产品 D0L:10.3969/j.issn.1001-9731.2014.12.002 其它典型应用还包括大模场面积高功率光纤激光器和 1引言 光纤传感器等。 2 光子品体光纤分类、导光机制及制各工罗 光子品体(Photonic crystal)的概念由贝尔通信研 究所的E.Yablonovitch和普林断顿大学物理系的S 2.1光纤分类及导光机制 John在1987年分别提出，发表在同一期的《Physical 光子品体光纤大致分为两大类：实心光子晶体光 Review Letters》上[，通过在三维空间周期性改变 纤和空心光子品体光纤，如图1所示。这两类光子晶 介质折射奉的办法，可以人为地创造出类似于半导体 材料晶格禁带的光子禁带(P 孔结构。 可 看出 (Photonic crystal fiber)也称为多孔空心光纤(Holey 存在折射奉上的差异，而阶跃型光纤的纤芯和包层使 fiber),是一类微结构光纤(Microstructure optica 用的是折射率不同的两种材料。实心光子品体光纤由 ier)。通过在光纤横截面上引入空气孔二维阵列，使 于在包层中引入了空气孔，因而降低了包层材料的有 光纤横截面上的折射率生周期性变化而产生光子梦 效折射率，从而实现光在纤芯及包层界面上的全反射。 带，从而使光沿若光纤轴向传播。光子品体光纤的概 与之相反，心光子品然光纤的纤芯对应的品一个较 念由P.Russell教授在1991年提出.但当时未公开发 大的空气孔（图1(b)),其折射率低于包层的有效折射 表论文，Russell教授认为，如果把二维空间的折射率 率，全反射原理不再适用。由于包层中的周期性排列 周期性变化引入到光纤横截面中并沿着光纤的轴向作 维布喇格光，满足布喇格反 1I 等公 光纤轴向传招 为光子带隙效应 具有自由度，从而 可以使光沿若光纤轴向传播 在习 子带隙效应对光纤微结构的均匀性和光纤参数有较高 纤横藏面上引入周期性排列的空气孔结构而实现折 的要求，导光窗口极大地依赖于光纤的结构参数，因此 宰调制，不同于传统的阶跃型光纤(Step-index fiber) 光纤的制备难度远远高于实心光子品体光纤。 后者是基于纤芯和包层的材料不同、折射率不同而发 在光纤制备过程中通过控制空气孔中的气压可以 生全反射导光原理，而光子品体光纤仅仅需要一种材 改变包层空气孔的直径d以及孔间距A来调整空气 料就可以形成光被导。这种创新想法颠覆了当时光 占空比(Air-filling-fraction,AFF)(见图2)。空气占 ★基金项目：国家自然科学基金重大资助项目(61290311) 1994-2014 China Academie Joumal Electronic Publishing House.All rights reserved.htp://www.cnki.ne
文章编号：１００１－９７３１（２０１４）１２－１２００６－０４ 光子晶体光纤研究与应用＊ 周灵德１，李小甫２，余海湖２，姜德生２ （１．武汉理工大学 材料研究与测试中心，武汉 ４３００７０； ２．武汉理工大学 光纤传感技术国家工程实验室，武汉 ４３００７０） 摘 要： 光子晶体光纤是由光子晶体的概念发展而 来的一类多孔微结构光纤，是近２０年来新型光纤研究 的热点。由于具有独特的结构和光学特性，光 子 晶 体 光纤在非通讯领域的应用受到广泛关注。对光子晶体 光纤的分类、导光机制、制备工艺、光纤 特 性 和 研 究 进 展作了综述，介绍了光子晶体光纤在超连续谱光源、光 纤激光器、光纤传感器等方面的应用。 关键词： 光子晶体光纤；光子禁带；光学非线性；超连 续谱光源 中图分类号： ＴＮ２５３；ＴＮ８１８ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－９７３１．２０１４．１２．００２ １ 引 言 光子晶体（Ｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌ）的概念由贝尔通信研 究所的 Ｅ．Ｙａｂｌｏｎｏｖｉｔｃｈ和普林斯顿大学物理系的 Ｓ． Ｊｏｈｎ在１９８７年 分别 提 出，发 表 在 同 一 期 的《Ｐｈｙｓｉｃａｌ ＲｅｖｉｅｗＬｅｔｔｅｒｓ》上［１－２］。通 过在三维空间周期性改变 介质折射率的办法，可以人为地创造出类似于 半 导 体 材料晶格禁带的光子禁带（Ｐｈｏｔｏｎｉｃｂａｎｄｇａｐ）。光 子 带隙结构能够阻断特定频率的光子，从而将光 子 局 限 在特定空间内。由光子晶体发展而来的光子晶体光纤 （Ｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｆｉｂｅｒ）也 称为 多 孔 空 心 光 纤（Ｈｏｌｅｙ ｆｉｂｅｒ），是 一 类 微 结 构 光 纤 （Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ）。通过在光纤横截面上引入空气孔二维阵列，使 光纤横截面上的折射率发生周期性变化而产生光子禁 带，从而使光沿着光纤轴向传播。光子 晶 体 光 纤 的 概 念由 Ｐ．Ｒｕｓｓｅｌｌ教授在１９９１年提出，但当时未公开发 表论文。Ｒｕｓｓｅｌｌ教授认为，如果把二维空间的折射率 周期性变化引入到光纤横截面中并沿着光纤的轴向作 一维无限延伸，这种二维光子晶体结构将有可 能 把 光 局限在光纤中央结构缺陷中而使光子仅仅在光纤轴向 具有自由度，从而可以使光沿着光纤 轴 向 传 播。在 光 纤横截面上引入周期性排列的空气孔结构而实现折射 率调制，不同于传统的阶跃型光纤（Ｓｔｅｐ－ｉｎｄｅｘｆｉｂｅｒ）， 后者是基于纤芯和包层的材料不同、折射率不 同 而 发 生全反射导光原理，而光子晶体光纤仅仅需要 一 种 材 料就可以形成光波导［３］。这种创新想法颠覆了当时光 纤研究 的 主 流 思 想，受到很多学者的质疑。１９９６ 年 Ｒｕｓｓｅｌｌ教授首次制备出这种具有空气孔微结构的光 纤，并成功地展示了光纤只支持单模的特殊性能［４］。 此后，随着制备工艺逐步完善，多样的 光 纤 结 构、不 同 的光纤性能和实际应用被陆续实现，光子晶体 光 纤 成 为近２０年来特种光纤领域的研究热点。近年来，光子 晶体光纤在超连续光谱、光 纤 放 大 器／激 光 器、光 纤 传 感等方面的研究和开发得到了长足的发展，商 品 化 的 产品逐步出现，如丹麦的 ＮＫＴｐｈｏｔｏｎｉｃｓ、英国的 Ｆｉａ－ ｎｉｕｍ 推出了基于光子晶体光纤的超连续谱光源产品。 其它典型应用还包括大模场面积高功率光纤激光器和 光纤传感器等。 ２ 光子晶体光纤分类、导光机制及制备工艺 ２．１ 光纤分类及导光机制 光子晶体光纤大致分为两 大 类：实心光子晶体光 纤和空心光子晶体光纤，如图１所示。这 两 类 光 子 晶 体光纤的共同点在于光纤包层中都具有二维周期性排 列的空气孔结构。实心光子晶体光纤中光的传导是基 于全反射原理。从图１（ａ）和（ｃ）可以看出，实心光子晶 体光纤纤芯和包层使用的是同一种材料，材料 本 身 不 存在折射率上的差异，而阶跃型光纤的纤芯和包层使 用的是折射率不同的两种材料。实心光子晶体光纤由 于在包层中引入了空气孔，因而降低了包层材料的有 效折射率，从而实现光在纤芯及包层界面上的全反射。 与之相反，空心光子晶体光纤的纤芯对应的是一个较 大的空气孔（图１（ｂ）），其折射率低于包层的有效折射 率，全反射原理不再适用。由于包层中的周期性排列 的点阵结构形成了二维布喇格光栅，满足布喇 格 反 射 条件的光就会被局限在中央空心缺陷中，从而 使 光 沿 光纤轴向传播。这种导光机制称为光子带隙效应。光 子带隙效应对光纤微结构的均匀性和光纤参数有较高 的要求，导光窗口极大地依赖于光纤的结构参数，因此 光纤的制备难度远远高于实心光子晶体光纤。 在光纤制备过程中通过控制空气孔中的气压可以 改变包层空气 孔 的 直 径ｄ 以 及孔 间 距Λ 来 调整 空 气 占空 比（Ａｉｒ－ｆｉｌｌｉｎｇ－ｆｒａｃｔｉｏｎ，ＡＦＦ）（见 图 ２）。空 气 占 ０２１ ０６ ２０１４年第１２期（４５）卷 ＊ 基金项目：国家自然科学基金重大资助项目（６１２９０３１１） 收到初稿日期：２０１４－０４－１１ 收到修改稿日期：２０１４－０５－１５ 通讯作者：余海湖，Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｈｙｕ＠ｗｈｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ 作者简介：周灵德 （１９６２－），女，河南方城人，博士，副研究员，从事敏感材料及传感器研究
周灵德等：光子品体光纤研究与应用 12007 空比可以简单理解为光纤的包层中玻璃与空气的面积 制备出空气占空比极高的高非线性光纤（如图1（©）所 之比。它是影响实心光子品体光纤性能的一个重要参 示，d/4=0.98,AF℉=0.87)，也可以制备出只支持单 数，其数值的大小直接决定了光纤的非线性系数和色 模传输、空气占空比较小的大模场面积（约500am) 散曲线。通过改变拉丝过程中的气压来控制包层空气 无截止单模光纤(Endlessly single-mode fiber)(如图1 孔的大小或空气占空比，从同一根光纤预制棒既可以 (a)所示，d/A=0.4,AFF=0.145). 图1实心和空心光子品体光纤 Fig Solid and hollow core photonic crystal fibers 隙光纤的导光窗口较窄。 Kagomé晶格光纤的导光是基于反谐振反射光波 Anti-resonant reflecting optical waveguide,AR- 00 100 R)W)理论，如图3所示。 00 00 0000 n.d Fig 2 Schematic diagr am of the of photonic 带隙光纤（图1(b)》和 品格空 这两利 光红 结构上的差异在 光纤包层 孔之间的 的微小差异： 光机 图3 反谐振反射光波导结构及传输光谱示意 的三角形间隙闭合之后形成周期 Fig reflecting optical waveguid 从而形成光子带腰 光子带 可以用 维布喇格光栅(One-dimensional Br gra 光液导导光机制可以 解为 折射率的 ing)米理解。当某 一频率的光入射至折射率周期性变 空心纤芯周围环绕一圈高折射率的玻璃薄层（图 化的一维光栅，只有严格满足布喇格定律的光才有可 ()。高折射奉的玻璃层可视为 能反射回纤芯中，从而沿光纤的轴向传播，因此光子带 振腔(Fabry-Perot resonator)。足话振条件某 10042014Ch OU al Electronic Publishin rights cnki.n
空比可以简单理解为光纤的包层中玻璃与空气的面积 之比。它是影响实心光子晶体光纤性能的一个重要参 数，其数值的大小直接决定了光纤的非线性系 数 和 色 散曲线。通过改变拉丝过程中的气压来控制包层空气 孔的大小或空气占空比，从同一根光纤预制棒 既 可 以 制备出空气占空比极高的高非线性光纤（如图１（ｃ）所 示，ｄ／Λ＝０．９８，ＡＦＦ＝０．８７），也可以制备出只支持单 模传输、空气占空比较小的大模场面积（约５００μｍ２）、 无截止单模光纤（Ｅｎｄｌｅｓｓｌｙｓｉｎｇｌｅ－ｍｏｄｅｆｉｂｅｒ）（如图１ （ａ）所示，ｄ／Λ＝０．４，ＡＦＦ＝０．１４５）。 图１ 实心和空心光子晶体光纤 Ｆｉｇ１Ｓｏｌｉｄａｎｄｈｏｌｌｏｗｃｏｒｅｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｆｉｂｅｒｓ 图２ 光子晶体光纤结构示意图 Ｆｉｇ２Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｐｈｏｔｏｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌｆｉｂｅｒ 与实心光子晶体光纤的全反射导光原理完全不 同，空心光子晶体光纤在导光机制上又可细分为两类： 光子带 隙 光 纤 （图 １（ｂ））和 Ｋａｇｏｍé 晶 格 空 心 光 纤 （Ｋａｇｏｍéｌａｔｔｉｃｅｈｏｌｌｏｗｃｏｒｅｆｉｂｅｒ）（图１（ｄ））。这两种 光纤结构上的差异在于光纤包层结构空气孔之间的三 角形间隙是否闭合，而这一结构上的微小差异 源 自 于 拉丝 过 程 中 的 结 构 控 制，导致光纤的导光机制迥异。 包层中空气孔之间的三角形间隙闭合之后形成周期性 分布的高折射率点阵，从而形成光子 带 隙。光 子 带 隙 可以用一维布喇格光栅（Ｏｎｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＢｒａｇｇｇｒａｔ－ ｉｎｇ）来理解。当某一频率的光入射至折射率周期性变 化的一维光栅，只有严格满足布喇格定律的光 才 有 可 能反射回纤芯中，从而沿光纤的轴向传播，因此光子带 隙光纤的导光窗口较窄。 Ｋａｇｏｍé晶格光纤的导光是基于反谐振反射光波 导 （Ａｎｔｉ－ｒｅｓｏｎａｎｔｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇｏｐｔｉｃａｌｗａｖｅｇｕｉｄｅ，ＡＲ－ ＲＯＷ）理论［５］，如图３所示。 图３ 反谐振反射光波导结构及传输光谱示意图 Ｆｉｇ ３ Ａｎｔｉ－ｒｅｓｏｎａｎｔ ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ ｏｐｔｉｃａｌ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｐｅｃｔｒｕｍ ＡＲＲＯＷ 光波导导光机制可以理解为低折射率的 空心纤 芯 周 围 环 绕 一 圈 高 折 射 率 的 玻 璃 薄 层 （图 ３ （ａ））。高折射率的玻璃层可视为一个法布里－珀 罗谐 振腔（Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔｒｅｓｏｎａｔｏｒ）。满 足谐 振 条 件 某 一 频 周灵德 等：光子晶体光纤研究与应用 ０２１ ０７
20n 材 科 2014年第12期(45)卷 率的光会在诺振腔中相干加强而无法在纤芯中传播， 在光纤透射光谱中对应透射率最低的位置（图3(b) 反之，如果某一频率的光在此谐振腔的是反诺振的，那 就会被反射回低折射率的纤芯中实现光在空心纤芯中 传播。 2.2光子品体光纤的制备方法 光子品体光纤常用的制备方法有堆拉法(Sack and draw)和挤出法(Extrusion)两种。其它一些方 法，比如化学腐蚀法、机械钻孔法等，不是常用的方法 斯型 使用而较窄。相对于堆拉法，挤出法更适用于工作温 度贝右几.百府的多组分破南对王化温疳在 Fig 5 "Stack and draw"preparation of photonic crys 1650℃以上，拉丝温度在1800℃以上的石英玻璃而 tal fibers with different structures 言，尚无可行的挤出办法。无论是石英玻璃还是多组 分玻璃，堆拉法都被证明是可行的，是成熟的光子品体 因此，选用新材料（多组分玻璃，或称软玻璃），比 光纤制各技术。 如铅硅玻璃、碲酸盐和储酸盐重金属氧化物玻璃、氟化 图为雄拉法制条光子品休光红的流程 物和硫化物玻璃等，对于研究和开发新型光波导和光 纤器件有重要意义，特别是软玻璃的中红外传输性能 (重金属氧化物玻璃5一6m,氟化物玻璃7一8m 硫系玻璃10一20m)是石英玻璃无法相比的。除了 工作窗口拓展到中红外区之外，软玻璃通常还具有高 一 三⑦ 非线性、高折射率、高稀土掺杂浓度等特点，适合于研 Cane dra 制中红外光纤激光器/放大器、化学/生物学传感器等 不过，软玻璃光子品体光纤的制备难度远远高于石英 玻璃光子品体光纤，主要原因在于玻璃的不稳定性以 及极小的拉丝涩度区间。 石英玻璃拉丝温度调节范围 gP叫 可达200 璃甚至可 300C,磅酸盐玻璃只有30C.而氟化物形 能小王10 璃拉 温度变化过于 ©←peor 持光台 图4 堆拉法制备 子晶体光纤的流程图（引自德国 3 马普光学所主 光子晶体光纤的应用 Fig 4 Preparatio chart of photonic crysta fibe 3.1 大模场面积、无截止单模光纤高功率激光 the ho Max-I'lanck-Instr 品体光 沃型光 然都 Light 先将玻璃管（外径 mm)在拉丝塔上 拉成 体来讲是控制 占空比和纤芯大小米获得期 点径为 步，将毛细管用堆栈 的色散曲线，如图6所乐。 的方式有序地排列成需要的微结构：第三步，将毛细管 堆套入 根玻璃管中拉制成外 径为 光 预制棒。 最后将预制棒拉制成所需的光子晶体光纤 毛细管堆栈方式不同，最后的成品光纤可以具有不同 的微结构 ,而这些光纤结构上的差异决定了其光号 .1u 性能 利用堆拉法可以灵活制备不同种类的光子晶付 光纤，如图5所示。 2.3 新材料光子品体光纤 目前，90%的光子品体光纤都采用石英玻璃制备。 石英玻璃作为通信光纤的首选材料，具有极佳的稳定 图6高非线性光子晶体光纤色散曲线(AFF=0.8, 性、极高的原材料纯度以及成熟的拉丝技术。然而， 纤芯直径1.1~1.94m) 限于材料的本征吸收，石英玻璃光子品体光纤虽然在 Fig 6 Dispersion curves of high nonlinear photonic erystal fiber (AFF is limited to o.8 and the 可见及近红外区间具有良好的导光性能，但在2四 core diameter is 1.1 to 1.9 um) 上材料的吸收损耗以指数上升，影响到光纤的光学性 能。 在石蔬玻璃高非线性业子品体光纤中，若阴定空 994-2014 China Academic Joumal Electronic Publishing House.All rights reserved. http://www.cnki.ne
率的光会在谐振腔中相干加强而无法在纤芯中传播， 在光纤透射光谱中对应透射率最低的位置（图３（ｂ））。 反之，如果某一频率的光在此谐振腔的是反谐振的，那 就会被反射回低折射率的纤芯中实现光在空心纤芯中 传播。 ２．２ 光子晶体光纤的制备方法 光子晶体光纤常用的制备方法有堆拉法 （Ｓｔａｃｋ ａｎｄｄｒａｗ）和 挤 出 法 （Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）两 种。其 它 一 些 方 法，比如化学腐蚀法、机械钻孔法等，不是常用的方法， 使用面较窄。相对于堆拉法，挤出法更 适 用 于 工 作 温 度只 有 几 百 度 的 多 组 分 玻 璃。 对 于 软 化 温 度 在 １６５０ ℃以上，拉丝温度在１８００ ℃以上的石英玻璃而 言，尚无可行的挤出办法。无论是石英 玻 璃 还 是 多 组 分玻璃，堆拉法都被证明是可行的，是成熟的光子晶体 光纤制备技术。 图４为堆拉法制备光子晶体光纤的流程。 图４ 堆拉法制备光子晶体光纤的流程图（引 自 德 国 马普光学所主页） Ｆｉｇ ４ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌｆｉｂｅｒ （ｆｒｏｍｔｈｅｈｏｍｅｐａｇｅｏｆｔｈｅＭａｘ－Ｐｌａｎｃｋ－Ｉｎｓｔｉ－ ｔｕｔｅｆｏｒｔｈｅＳｃｉｅｎｃｅｏｆＬｉｇｈｔ） 首先将玻璃管（外径１０～２０ｍｍ）在拉丝塔上拉成 直径为１～２ｍｍ 的 毛细 管；第 二 步，将 毛 细 管 用 堆 栈 的方式有序地排列成需要的微结构；第三步，将毛细管 堆套入一根玻璃管中拉制 成 外 径 为１～２ｍｍ 的 光纤 预制棒。最后将预制棒拉制成所需的光子晶体光纤。 毛细管堆栈方式不同，最后的成品光纤可以具 有 不 同 的微结构［３］，而这些光纤结构上的差异决定了其光学 性能。利用堆拉法可以灵活制备不同种类的光子晶体 光纤，如图５所示。 ２．３ 新材料光子晶体光纤 目前，９０％的光子晶体光纤都采用石英玻璃制备。 石英玻璃作为通信光纤的首选材料，具有极佳 的 稳 定 性、极高的原材料纯度以及成熟的拉丝技术。然而，受 限于材料的本征吸收，石英玻璃光子晶体光纤 虽 然 在 可见及近红外区间具有良好的导光性能，但在２μｍ 以 上材料的吸收损耗以指数上升，影响到光纤的 光 学 性 能。 图５ 堆拉法制备不同结构的光子晶体光纤 Ｆｉｇ５“Ｓｔａｃｋａｎｄｄｒａｗ”ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓ－ ｔａｌｆｉｂｅｒｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ 因此，选用新材料（多组分 玻 璃，或 称 软 玻 璃），比 如铅硅玻璃、碲酸盐和锗酸盐重金属氧化物玻璃、氟化 物和硫化物玻璃等，对于研究和开发新型光波导和光 纤器件有重要意义，特别是软玻璃的中红外传输性能 （重金属氧化物玻 璃５～６μｍ，氟 化 物 玻 璃７～８μｍ， 硫系玻璃１０～２０μｍ）是 石英 玻 璃 无 法 相 比 的。除 了 工作窗口拓展到中红外区之外，软玻璃通常还 具 有 高 非线性、高折射率、高稀土掺杂浓度等 特 点，适 合 于 研 制中红外光纤激光器／放大器、化学／生物学传感器等。 不过，软玻璃光子晶体光纤的制备难度远远高于石英 玻璃光子晶体光纤，主要原因在于玻璃的不稳定性以 及极小的拉丝温度区间。石英玻璃拉丝温度调节范围 可达２００～３００℃，碲酸盐玻璃只有３０℃，而氟化物玻 璃甚至可能小于１０ ℃。玻璃拉丝温度区间很窄时，由 于玻璃粘度随温度变化过于剧烈而很难控制，很 难 维 持光纤的微结构。 ３ 光子晶体光纤的应用 ３．１ 大模场面积、无截止单模光纤高功率激光器 实心光子晶体光纤与传统的阶跃型光纤虽然都是 全反射原理导光，但是前者可以通过控制光纤结构，具 体来讲是控制包层空气占空比和纤芯大小来获得期望 的色散曲线，如图６所示。 图６ 高非线 性 光 子 晶 体 光 纤 色 散 曲 线（ＡＦＦ＝０．８， 纤芯直径１．１～１．９μｍ） Ｆｉｇ６ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｃｕｒｖｅｓｏｆｈｉｇｈｎｏｎｌｉｎｅａｒｐｈｏｔｏｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌｆｉｂｅｒ （ＡＦＦｉｓｌｉｍｉｔｅｄｔｏ０．８ａｎｄｔｈｅ ｃｏｒｅｄｉａｍｅｔｅｒｉｓ１．１ｔｏ１．９μｍ） 在石英玻璃高非线性光子 晶 体 光 纤 中，若 限 定 空 ０２１ ０８ ２０１４年第１２期（４５）卷
周灵德等：光子品体光纤研究与应用 12009 气占空比AFF=0.8,逐渐减小纤艺的直径，可以在很 中产生超连续光需要10°~10W的脉冲蜂值功率，相 大程度上对光纤的色散进行调整，而这在传统的阶跃 比之下，在高非线性的光子品体光纤中产生超连续光 光纤中是很难实现的。另一方面，某些应用对光纤支 只需要微焦甚至纳焦量级的脉冲能量，这得益于光了 持的模式有较高的要求。在实心光子晶体光纤中，如 品体光纤色散可调以及纤芯的有效而积可以远小于普 果包层中空气孔直径和孔间臣的比值小于0.4，那 通单模光纤的设计。 这类光纤就只支持单模传输。因为光纤的单模特性不 图8对比了不同种类的超连续谱光源的频谱及输 依赖于纤芯的大小，那么利用这个特性可以制备出超 出光强[】。包括普通白炽灯(incandescent lamp》、超 大模场面积、只支持单模的光纤并用于研制高功率光 辐射发光二极管(Superluminescent light emitting d止 纤激光器。早在2003年，德国耶拿大学的A.Tum ode,SL.ED)、光纤放大自发辐射(Fiber amplified spom nermann教授等就利用实心光子品体光纤的这一特性 taneous emission)、纳秒和皮秒脉冲激光泵浦光子品 开发出输出功率80W、模场面积350m的光纤激光 体光纤产生的超连续光谱(PCE SC source).英国F 器[可，所使用的掺镜光纤的结构如图7所示 anium公司商品化的一种超连续谱光源产品，采用平 均功率10W,脉冲宽度5ps的皮秒激光泵浦，输出功 案为6.5W,输出光谱覆盖0.42.2m .20 candescent lamp 30k 4006008091000120014001600 图8不同种类的超连续谱光源 3.3光子品体光纤传成器 等各类传成器[1 气体传感器，Jin等在7c 1长的空心光子带隙 光纤上用飞秒激光每隔1 制冬 灵敏度，快速响应的甲 他们还在 图7大场面积光子常体光纤及其纤芯局部的5M 7 光纤上用 米打 体传 Fig 7SEM image of the ytte 在研制高灵敏度的传感器方面具 显著的优 ode-area photonic crystal fiber and close-up 发展潜力巨大 32 4 结语 满 率的 对光子品体光纤的发展历史种类，光机 备工艺以及 应用作了介绍。作为特利 可以实现激光 代表，光子品体光纤在某些应用方面已经超越了传 频谱展宽的过程包含 多 光纤。然而，目前的研究也表明，光子品体光纤在短判 内无法取代传统阶跃型光纤在通信领域中的地位 应，光孤子自频率频移等 传统光纤相比，光子晶体光纤将在超连续谱光源、高功 连续光谱对于光纤有严格的要求，需要调整 率单模激光器、化学/生物学传感以及光纤气体器件等 参数将光纤的零色散点调整到泵浦激光波长附近，佴 方向上有着无可争议的优势。特别是在近年来，由于 略小于激光脉冲的波长。激光脉冲在光纤的反常色敢 采用新材料制备光子品体光纤，将其应用推展至中红 区，光纤色散接近于零的位置泵浦，就可以引发光孤 外区域，这也是石英玻璃光纤无法企及的。可以预料 的产生。 光子品体光纤及其应用在今后一段时间将依然是研究 向上展宽。 与此同时，其它的非线性效应，如在光纤 慈点，发展前景广目。 正常色散区产生的四波混频、自相位调制、交叉相位调 (下转第12018页) 制以及色散波也能进一步展宽整个频谱。在块状样品 1004.2014chi al Electronic Publishing House erved http://www.cnki.ne
气占空比 ＡＦＦ＝０．８，逐渐减小纤芯的直径，可以在很 大程度上对光纤的色散进行调整，而这在传统 的 阶 跃 光纤中是很难实现的。另一方面，某些 应 用 对 光 纤 支 持的模式有较高的要求。在实心光子 晶 体 光 纤 中，如 果包层中空气孔直径和孔间距的比值小于０．４，那 么 这类光纤就只支持单模传输。因为光纤的单模特性不 依赖于纤芯的大小，那么利用这个特性可以制 备 出 超 大模场面积、只支持单模的光纤并用于研制高 功 率 光 纤激 光 器。早 在 ２００３ 年，德 国耶 拿 大 学 的 Ａ．Ｔｕｎ－ ｎｅｒｍａｎｎ教授等就利用实心光子晶体光纤的这一特性 开发出输出功率８０ Ｗ、模场面积３５０μｍ２的光纤激光 器［６］，所使用的掺镱光纤的结构如图７所示。 图７ 大模场面积光子晶体光纤及其纤芯局部的ＳＥＭ 照片 Ｆｉｇ ７ ＳＥＭ ｉｍａｇｅｓ ｏｆｔｈｅ ｙｔｔｅｒｂｉｕｍ－ｄｏｐｅｄｌａｒｇｅ－ ｍｏｄｅ－ａｒｅａｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｆｉｂｅｒａｎｄｃｌｏｓｅ－ｕｐ ｏｆｃｏｒｅｒｅｇｉｏｎ ３．２ 超连续谱光源 超连续谱光源是高非线性光子晶体光纤最为成功 的应用之一。将高功率的皮秒或者飞秒脉冲激光耦合 至光纤中，激发多重光学非线性效应，可以实现激光频 谱的展 宽［３］。频 谱展宽的过程包含了多种非线性效 应，包括四波混频、自相位调制、交叉相位调制、拉曼效 应、光孤子自频率频移等。在光子晶体 光 纤 中 产 生 超 连续光谱对于光纤有严格的要求，需要调整它 的 结 构 参数将光纤的零色散点调整到泵浦激光波长附近，但 略小于激光脉冲的波长。激光脉冲在光纤的反常色散 区，光纤色散接近于零的位置泵浦，就可以引发光孤子 的产生。而光孤子和拉曼效应能有效将光谱往低频方 向上展宽。与此同时，其它的非线性效应，如在光纤的 正常色散区产生的四波混频、自相位调制、交叉相位调 制以及色散波也能进一步展宽整个频谱。在块状样品 中产生超连续光需要１０６～１０９ Ｗ 的脉冲峰值功率，相 比之下，在高非线性的光子晶体光纤中产生超连续光 只需要微焦甚至纳焦量级的脉冲能量，这得益 于 光 子 晶体光纤色散可调以及纤芯的有效面积可以远小于普 通单模光纤的设计。 图８对比了不同种类的超连续谱光源的频谱及输 出光强［３］。包 括普 通 白 炽 灯（Ｉｎｃａｎｄｅｓｃｅｎｔｌａｍｐ）、超 辐射发光二极管（Ｓｕｐｅｒｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉ－ ｏｄｅ，ＳＬＥＤ）、光纤放大自发辐射（Ｆｉｂｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｄｓｐｏｎ－ ｔａｎｅｏｕｓｅｍｉｓｓｉｏｎ）、纳 秒和 皮 秒 脉 冲 激 光 泵 浦 光 子 晶 体光纤产生的超连续光谱（ＰＣＦＳＣｓｏｕｒｃｅ）。英国 Ｆｉ－ ａｎｉｕｍ 公司商品 化 的 一 种 超 连 续 谱 光 源 产 品，采 用 平 均功率１０ Ｗ，脉冲宽度５ｐｓ的皮秒激光泵浦，输出功 率为６．５ Ｗ，输出光谱覆盖０．４～２．２μｍ。 图８ 不同种类的超连续谱光源 Ｆｉｇ８Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｋｉｎｄｓｏｆｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍｓｏｕｒｃｅ ３．３ 光子晶体光纤传感器 光子晶体光纤被 用 于 研 制 气 体、液 体、生 物、压 力 等各类传感器［７－１０］。ＹＵ 等采用 ＡＲＲＯＷ 光纤研究了 乙炔气体传感器［９］。Ｊｉｎ等在７ｃｍ 长的空心光子带隙 光纤上用飞秒激光每隔１ｃｍ 打一个孔，制备了一种高 灵敏度、快速响应的甲烷气体传感器。此外，他们还在 ７５ｍ 长的空心光子带隙光纤上用飞秒激光打孔，研制 分布式气体 传 感 器［１０］。光子晶体光纤由于具有特殊 结构，在研制高灵敏度的传感器方面具有显著的优势， 发展潜力巨大。 ４ 结 语 对光子晶体光纤 的 发 展 历 史、种 类、导 光 机 制、制 备工艺以及一些重要应用作了介绍。作为特种光纤的 代表，光子晶体光纤在某些应用方面已经超越了传统 光纤。然而，目前的研究也表明，光子晶体光纤在短期 内无法取代传统阶跃型光纤在通信领域中的地位。与 传统光纤相比，光子晶体光纤将在超连续谱光源、高功 率单模激光器、化学／生物学传感以及光纤气体器件等 方向上有着无可争议的优势。特别是 在 近 年 来，由 于 采用新材料制备光子晶体光纤，将其应用推展 至 中 红 外区域，这也是石英玻璃光纤无法企及的。可以预料， 光子晶体光纤及其应用在今后一段时间将依然是研究 热点，发展前景广阔。 （下转第１２０１８页） 周灵德 等：光子晶体光纤研究与应用 ０２１ ０９
12018 2014年第12期(45)卷 construction ety,2013.135:1817618182. Nanowire material and its application in electrochemical energy storage field REN Wen-hao,ZHAO Kang-ning,ZHENG Zhi-ping,MAI L-qiang (State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing. WUT-Harvard Joint Nano Key Laboratory,Wuhan University of Technology,Wuhan 430070,China) Abstract:It was still a worldwide challenge to improve capacity.cycling stability and rate performance in com sideration of the intrinsic properties and structure of material.Compared with other nanostructure.nanowire have demonstrated better electrochemical performance in regard of electrochemical energy storage devices such as L-ion battery.Li-air battery and supereapacitor,since it has unique anisotropy,large specific surface area. facile strain relaxation.fast axial electron transport and radial ion diffusion.Moreover.nanowire have showr the advantages in facile assembly and in-situ characterization of electrochemical energy storage devices.Based on the latest progress in nanowire materials,we mainly summarize the design,assembly and characterization of single nanowire electrochemical energy storage device and the optimization strategy of nanowire materials.In this article,we review the strategy in improving the electrochemical performance of one-dimensional structure. This article lays a foundation for the development and applications of nanowire materials in electrochemical ener gy storage field. Key words:energy storage device:nanowire:micro-nano devices:hierarchical structure (上接第12009页 参考文献： [6] 1]Yablonvitch E Inhibited ties Express.2003,11:818-323. [Lee B.Roh S.Park J.Curren eT.1987.58,2059-2062 [2]Johns 0.15,209-22 S.Strong localiz etters. [8]Pinto A M R.Lopez-Amo M.Photonic erystal fibers for 087 58 2486-2480 sensing applications[].Journal of Sensors.2012.2012 [3]Russell P.Photonicc tal fibres []Journal of Light- 24:47294-4749 [9]Yu Hahu,Zheng Yu.Guo Huiy [4] cal waveguide[C]/Wuhan:Fourth Asia Pacfic Optical nics1eers.1996.21.1547-1549. ce.2013 Litehinister N M.Abeeluck A K.Headley C.et al.A [1o and n Technolo0gy,2013,19:741-759. Research progress and applications of photonic crystal fiber ZHOU Ling-de',LI Xiao-fu',YU Hai-hu2,JIANG De-sheng" (1.Center for Materials Research and Analysis,Wuhan University of Technology,Wuhan 430070,Chinar 2.National Engineering Laboratory for Fiber Optic Sensing Technology.Wuhan University of Technology Wuhan 430070.China) Abstract:Photonic crystal fiber,a kind of microstructure or holey optical fibers.was a hot topic in the field of novel optical fibers in last twenty years.Because of its unique structure and optical properties,photonic crystal fiber attracted extensive attention for the application in fields outside optical communication.The fiber types. waveguide mechanism.preparation techniques.fiber characteristics and research progress were summarized The applications of photonic crystal fiber in supercontinuum light source,fiber lasers,fiber sensors,ete.were introduced. Key words:photonic crystal fiber:photonic bandgap:optical nonlinearity:supercontinuum laser source 19-014 China Academic Joumal Electronie Publishing House.All rights reserved.htp://w.nk
ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ａｎｄｅｎｈａｎｃｅｄｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＡｍｅｒｉｃａｎＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉ－ ｅｔｙ，２０１３，１３５：１８１７６－１８１８２． Ｎａｎｏｗｉｒｅｍａｔｅｒｉａｌａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｆｉｅｌｄ ＲＥＮ Ｗｅｎ－ｈａｏ，ＺＨＡＯＫａｎｇ－ｎｉｎｇ，ＺＨＥＮＧＺｈｉ－ｐｉｎｇ，ＭＡＩＬｉ－ｑｉａｎｇ （ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＭａｔｅｒｉａｌｓＳｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ， ＷＵＴ－ＨａｒｖａｒｄＪｏｉｎｔＮａｎｏＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔｗａｓｓｔｉｌｌａｗｏｒｌｄｗｉｄｅｃｈａｌｌｅｎｇｅｔｏｉｍｐｒｏｖｅｃａｐａｃｉｔｙ，ｃｙｃｌｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｒａｔｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｃｏｎ－ ｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｔｒｉｎｓｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｍａｔｅｒｉａｌ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｏｔｈｅｒｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｎａｎｏｗｉｒｅ ｈａｖｅｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｂｅｔｔｅｒｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｒｅｇａｒｄｏｆｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｄｅｖｉｃｅｓｓｕｃｈ ａｓＬｉ－ｉｏｎｂａｔｔｅｒｙ，Ｌｉ－ａｉｒｂａｔｔｅｒｙａｎｄｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ，ｓｉｎｃｅｉｔｈａｓｕｎｉｑｕｅａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ，ｌａｒｇｅｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａ， ｆａｃｉｌｅｓｔｒａｉｎｒｅｌａｘａｔｉｏｎ，ｆａｓｔａｘｉａｌｅｌｅｃｔｒｏｎｔｒａｎｓｐｏｒｔａｎｄｒａｄｉａｌｉｏｎｄｉｆｆｕｓｉｏｎ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｎａｎｏｗｉｒｅｈａｖｅｓｈｏｗｎ ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｉｎｆａｃｉｌｅａｓｓｅｍｂｌｙａｎｄｉｎ－ｓｉｔｕｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｄｅｖｉｃｅｓ．Ｂａｓｅｄｏｎ ｔｈｅｌａｔｅｓｔｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｎａｎｏｗｉｒｅｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｗｅｍａｉｎｌｙｓｕｍｍａｒｉｚｅｔｈｅｄｅｓｉｇｎ，ａｓｓｅｍｂｌｙａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆ ｓｉｎｇｌｅｎａｎｏｗｉｒｅｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｄｅｖｉｃｅａｎｄｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｎａｎｏｗｉｒｅｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｉｎ ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅ，ｗｅｒｅｖｉｅｗｔｈｅｓｔｒａｔｅｇｙｉｎｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｏｎｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ． Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｌａｙｓａｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｎａｎｏｗｉｒｅｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｅｒ－ ｇｙｓｔｏｒａｇｅｆｉｅｌｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｄｅｖｉｃｅ；ｎａｎｏｗｉｒｅ；ｍｉｃｒｏ－ｎａｎｏｄｅｖｉｃｅｓ； 櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍 ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ （上接第１２００９页） 参考文献： ［１］ ＹａｂｌｏｎｖｉｔｃｈＥ．Ｉｎｈｉｂｉｔｅｄｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓｅｍｉｓｓｉｏｎｉｎｓｏｌｉｄ－ ｓｔａｔｅｐｈｙｓｉｃｓａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗ Ｌｅｔ－ ｔｅｒｓ，１９８７，５８：２０５９－２０６２． ［２］ ＪｏｈｎＳ．Ｓｔｒｏｎｇｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｐｈｏｔｏｎｓｉｎｃｅｒｔａｉｎｄｉｓｏｒｄｅｒ－ ｅｄｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅｓ ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒｓ， １９８７，５８：２４８６－２４８９． ［３］ ＲｕｓｓｅｌｌＰ．Ｐｈｏｔｏｎｉｃ－ｃｒｙｓｔａｌｆｉｂｒｅｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＬｉｇｈｔ－ ｗａｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００６，２４：４７２９－４７４９． ［４］ ＫｎｉｇｈｔＪＣ，ＢｉｒｋｓＴＡ，ＲｕｓｓｅｌｌＰ，ｅｔａｌ．Ａｌｌ－ｓｉｌｉｃａｓｉｎｇｌｅ－ ｍｏｄｅｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒ ｗｉｔｈｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｃｌａｄｄｉｎｇ ［Ｊ］． Ｏｐｔｉｃｓｌｅｔｔｅｒｓ，１９９６，２１：１５４７－１５４９． ［５］ ＬｉｔｃｈｉｎｉｓｔｅｒＮ Ｍ，ＡｂｅｅｌｕｃｋＡ Ｋ，ＨｅａｄｌｅｙＣ，ｅｔａｌ．Ａｎ－ ｔｉｒｅｓｏｎａｎｔｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｏｐｔｉｃａｌｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ ［Ｊ］．ＯｐｔｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，２００２，２７：１５９２－１５９４． ［６］ ＬｉｍｐｅｒｔＪ，ＳｃｈｒｅｉｂｅｒＴ，ＮｏｌｔｅＳ，ｅｔａｌ．Ｈｉｇｈ－ｐｏｗｅｒａｉｒ－ ｃｌａｄｌａｒｇｅ－ｍｏｄｅ－ａｒｅａｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｆｉｂｅｒｌａｓｅｒ［Ｊ］．Ｏｐ－ ｔｉｃｓＥｘｐｒｅｓｓ，２００３，１１：８１８－８２３． ［７］ ＬｅｅＢ，ＲｏｈＳ，ＰａｒｋＪ．Ｃｕｒｒｅｎｔｓｔａｔｕｓｏｆｍｉｃｒｏ－ａｎｄｎａｎｏ－ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｓｅｎｓｏｒｓ［Ｊ］．ＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒＴｅｃｈ－ ｎｏｌｏｇｙ，２００９，１５：２０９－２２１． ［８］ ＰｉｎｔｏＡ Ｍ Ｒ，Ｌｏｐｅｚ－ＡｍｏＭ．Ｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｆｉｂｅｒｓｆｏｒ ｓｅｎｓｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｅｎｓｏｒｓ，２０１２，２０１２： ５９８１７８． ［９］ ＹｕＨａｉｈｕ，ＺｈｅｎｇＹｕ，ＧｕｏＨｕｉｙｏｎｇ，ｅｔａｌ．Ｓｐｅｃｔｒａｌａｂ－ ｓｏｒｐｔｉｏｎｇａｓｓｅｎｓｏｒｂａｓｅｄｏｎａｎｔｉ－ｒｅｓｏｎａｎｔｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇｏｐｔｉ－ ｃａｌｗａｖｅｇｕｉｄｅ［Ｃ］／／Ｗｕｈａｎ：Ｆｏｕｒｔｈ ＡｓｉａＰａｃｆｉｃＯｐｔｉｃａｌ ＳｅｎｓｏｒｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，２０１３． ［１０］ ＪｉｎＷ，ＨｏＨＬ，ＣａｏＹＣ，ｅｔａｌ．Ｇａｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎｗｉｔｈｍｉ－ ｃｒｏ－ａｎｄｎａｎｏ－ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｓ［Ｊ］．ＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１３，１９：７４１－７５９． Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｆｉｂｅｒ ＺＨＯＵＬｉｎｇ－ｄｅ１，ＬＩＸｉａｏ－ｆｕ２，ＹＵ Ｈａｉ－ｈｕ２，ＪＩＡＮＧＤｅ－ｓｈｅｎｇ２ （１．ＣｅｎｔｅｒｆｏｒＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ； ２．ＮａｔｉｏｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＦｉｂｅｒＯｐｔｉｃＳｅｎｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｆｉｂｅｒ，ａｋｉｎｄｏｆｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｒｈｏｌｅｙｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｓ，ｗａｓａｈｏｔｔｏｐｉｃｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆ ｎｏｖｅｌｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｓｉｎｌａｓｔｔｗｅｎｔｙｙｅａｒｓ．Ｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｕｎｉｑｕｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｏｐｔｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌ ｆｉｂｅｒａｔｔｒａｃｔｅｄｅｘｔｅｎｓｉｖｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｆｉｅｌｄｓｏｕｔｓｉｄｅｏｐｔｉｃａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｆｉｂｅｒｔｙｐｅｓ， ｗａｖｅｇｕｉｄｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｆｉｂｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ． Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｆｉｂｅｒｉｎｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅ，ｆｉｂｅｒｌａｓｅｒｓ，ｆｉｂｅｒｓｅｎｓｏｒｓ，ｅｔｃ．，ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｆｉｂｅｒ；ｐｈｏｔｏｎｉｃｂａｎｄｇａｐ；ｏｐｔｉｃａｌｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ；ｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍｌａｓｅｒｓｏｕｒｃｅ ０２１ １８ ２０１４年第１２期（４５）卷