光子晶体发展及种类
光子晶体国外发展现状
光子晶体国外发展现状
光子晶体是一种具有周期性结构的光子材料，由于其具有光子禁带结构和光子导波效应，在光通信、传感和光电器件等领域具有广泛的应用潜力。
以下将介绍光子晶体在国外的发展现状。
在国外，光子晶体的研究和应用已经取得了很大的进展。
美国、日本和欧洲的一些研究机构和大学在光子晶体领域进行了深入的研究，并取得了许多重要成果。
在光通信领域，研究人员利用光子晶体的光子禁带结构和光子导波效应，开发出了一系列光子集成器件。
其中包括基于光子晶体波导的光开关、光调制器和光放大器等。
这些器件具有小尺寸、低损耗和高速度等优势，可以实现高容量和高速率的光通信系统。
在光传感领域，光子晶体具有优异的传感性能。
研究人员通过改变光子晶体的结构和材料，将光子晶体应用于气体传感、生物传感和化学传感等领域。
例如，利用光子晶体结构的反射光谱特性，可以实现对微小气体浓度变化的高灵敏度检测。
此外，光子晶体还在光子学器件、光子芯片和光子集成系统等领域得到了广泛应用。
研究人员通过光子晶体的设计和制备，可以实现复杂的光子器件和光子芯片结构，从而实现光信号的处理和控制。
总之，光子晶体在国外的发展取得了显著进展，在光通信、传感和光电器件等领域具有广泛的应用潜力。
随着技术的不断进
步和研究的深入，相信光子晶体将在未来发展中发挥更重要的作用。
光子晶体光学器件类型及应用展望
光子晶体光学器件类型及应用展望光子晶体是一种由周期性变化的折射率构成的光学材料，具有特殊的光学性质和结构。
光子晶体光学器件以光子晶体为基础，通过控制光的传播和相互作用，实现对光的控制和调制，因此在光通信、光传感、光电子、光计算等领域有着广泛的应用前景。
光子晶体光学器件类型可以分为两大类：光子晶体波导和光子晶体谐振腔。
光子晶体波导是利用光子晶体的周期性结构和光学性质，将光能沿特定方向传输的光学器件。
它可以实现光的传导、耦合和分光等功能，是光通信和光集成电路中重要的组成部分。
光子晶体波导具有低损耗、高耦合效率和大带宽等优点，能够在微米尺度上实现高速传输和高集成度。
例如，光子晶体光纤是一种基于光子晶体的波导结构，具有超低损耗和超高灵活性，已被广泛用于高速光通信和高密度光通信系统。
光子晶体谐振腔是一种用于增强光场强度和储存光能的器件。
它利用光子晶体的周期性结构和光学共振效应，在特定波长处形成特定的光场模式，实现对光的选择性储存和放大。
光子晶体谐振腔具有高品质因子、高传输效率和高非线性效应等优点，可以用于实现低阈值激光器、高效率光放大器和高灵敏度传感器等。
例如，光子晶体微球是一种基于光子晶体的谐振腔结构，其特殊的光学性质和优异的谐振特性使其成为微型激光器、光谱传感器和量子光学实验的重要平台。
光子晶体光学器件具有广泛的应用前景。
在光通信领域，光子晶体波导可以用于实现高速光通信、高密度光通信和光集成电路等，为下一代光通信系统提供了新的解决方案。
在光传感领域，利用光子晶体谐振腔的高灵敏度和高选择性，可以实现高灵敏度的光传感器和多功能生物传感器，具有重要的生物医学和环境监测应用价值。
在光电子和光计算领域，光子晶体光学器件的高速传输和高集成度特性，为光电子器件和光计算器件提供了新的发展方向，有望提升系统的运算速度和数据处理能力。
然而，光子晶体光学器件目前仍面临一些挑战。
首先，制备光子晶体材料需要高精度的加工技术和复杂的制造过程，仍存在成本和可扩展性等问题。
光子晶体发展及种类
光子晶体及光子晶体光纤的研究现状与发展趋势摘要：光子晶体光纤（PCF）由于具有传统光纤无法比拟的奇异特性，吸引了学术界和产业界的广泛关注，在短短的十年内PCF的研究取得了很大的进展。
本文阐述了PCF的一些独特光学性质、制作技术及其理论研究方法，介绍了PCF的发展以及最新成果。
关键词：光子晶体光子晶体光纤光子晶体光纤激光器1、前言光子晶体光纤（photoniccrystalfiber，PCF），又称多孔光纤或微结构光纤，以其独特的光学特性和灵活的设计成为近年来的热门研究课题。
这类光纤是由在纤芯周围沿着轴向规则排列微小空气孔构成，通过这些微小空气孔对光的约束，实现光的传导。
独特的波导结构，灵活的制作方法，使得PCF 与常规光纤相比具有许多奇异的特性，有效地扩展和增加了光纤的应用领域[1]。
在光纤激光器这一领域内，PCF经专门设计可具有大模面积且保持无限单模的特性，有效地克服了常规光纤的设计缺陷。
以这种具有新颖波导结构和特性的光纤作为有源掺杂的载体，并把双包层概念引入到光子晶体光纤中，将使光纤激光器的某些性能有显着改善。
近年来，国内外的很多大学和科研单位都在积极开展光子晶体光纤激光器的研究工作[2]。
目前，国外输出功率达到几百瓦的光子晶体光纤激光器已有报道。
本文阐述了PCF的一些独特光学性质、制作技术及其理论研究方法，介绍了PCF的发展以及最新成果。
2、光子晶体光纤的导光原理按导光机理来说，PCF可以分为两类：折射率导光机理和光子能隙导光机理。
2.1折射率导光机理周期性缺陷的纤芯折射率（石英玻璃）和周期性包层折射率（空气）之间有一定差别，从而使光能够在纤芯中传播，这种结构的PCF导光机理依然是全内反射，但与常规G.652光纤有所不同，由于包层包含空气，所以这种机理称为改进的全内反射，这是因为空芯PCF中的小孔尺寸比传导光的波长还小的缘故[3]。
2.2光子能隙导光机理理论上求解光波在光子晶体中的本征方程即可导出实芯和空芯PCF的传导条件，即光子能隙导光理论。
光子晶体技术的研究进展与应用前景
光子晶体技术的研究进展与应用前景光子晶体是指在纳米尺度的范围内，通过控制材料的晶格结构使得电磁波的传输特性发生改变的一种新型材料。
随着纳米技术的不断发展和进步，光子晶体技术也在不断地被研究和应用。
其应用领域包括光电子学、光信息处理、基础研究等众多领域，其前景非常广阔。
一、光子晶体的基本原理光子晶体是由空气或其他物质的等间距排列的球形或柱形结构组成。
其特点是具有周期性结构，制备时要求每个元部件的大小和位置要满足一定的限制。
在光子晶体中，当光子的波长和晶格常数具有相同的数量级时，发生Bragg衍射。
由于光子晶体的等间距排列结构和Bragg衍射的原理，使得其具有优异的光学性能。
因此，光子晶体被应用在许多领域中，如光电子材料、光信息处理、生物医学等领域。
二、光子晶体的应用1.光子晶体的应用于太阳能电池光子晶体能够有效地控制光子的传输，这使其成为一个理想的材料用来提高太阳能电池的效率。
通过将光子晶体嵌入到太阳能电池中，可以增强太阳能电池的吸收效率，提高太阳能电池的转换效率。
事实上，研究发现，将光子晶体嵌入到太阳能电池中，其转换效率可以提高约30%。
因此，光子晶体在太阳能电池中的应用是非常有前途的。
2. 光子晶体的应用于生物医学光子晶体能够通过改变光子的波长，来识别某种特定的生物大分子，例如蛋白质和DNA等。
这一特点使得光子晶体在生物医学领域中的应用具有很大的潜力。
例如，可以使用光子晶体来制备高灵敏的生物传感器，以检测某种特定的生物分子。
此外，光子晶体还可以用于制备药物传输系统，以实现精准治疗。
由于其在生物医学领域的广泛应用，光子晶体技术已经逐渐成为了当今生物医学领域的热门研究课题。
3.光子晶体的应用于光纤通信光子晶体能够通过调整光子的传输效应来控制光纤中的波导，并且能够使波导具有更好的光学性能。
这使光子晶体成为一种理想的材料，用于光纤通信中的波导制备。
实际上，光子晶体在现代光纤通信网络中已经开始得到广泛的应用。
光子晶体制造中的前沿技术与趋势分析
光子晶体制造中的前沿技术与趋势分析光子晶体是一种具有特殊性质的材料，它能够控制光的传播，从而实现光的操控。
随着科技的不断发展，光子晶体制造技术也在不断进步，并呈现出一些前沿技术和趋势。
一、光子晶体的制造技术目前，光子晶体的制造技术主要包括微纳加工技术和薄膜制备技术。
微纳加工技术主要是通过在硅片上制作微纳结构，从而实现对光的操控。
薄膜制备技术则是通过物理或化学方法制备光子晶体薄膜，从而实现大面积、高精度的光子晶体制造。
二、前沿技术1. 光子晶体自组装技术：自组装技术是一种新型的纳米制造技术，它能够在纳米尺度上实现对材料的自我组装。
这种技术可以实现大面积、高精度的光子晶体制备，具有广阔的应用前景。
2. 光子晶体三维结构制造技术：三维结构光子晶体可以实现对光的全方向控制，因此具有更广泛的应用前景。
目前，研究者们正在研究如何利用三维打印技术、激光烧蚀等技术制造三维结构光子晶体。
3. 光子晶体与量子点的复合制造技术：量子点是一种具有特殊性能的纳米材料，它可以与光子晶体结合，实现更精确的光操控。
目前，研究者们正在研究如何将量子点与光子晶体复合制造，从而开发出更高效、更精确的光子器件。
三、趋势分析1. 规模化制造：随着技术的不断进步，光子晶体的制备将逐渐实现规模化制造，从而满足大规模应用的需求。
2. 智能化控制：未来，光子晶体的制造将更加智能化，通过引入人工智能技术，实现更精确的光操控。
3. 多功能化：光子晶体将逐渐实现多功能化，不仅可以用于光操控，还可以与其他材料结合，实现更广泛的应用。
总之，光子晶体制造中的前沿技术和趋势分析表明，未来光子晶体将在更多领域得到应用，并成为未来科技发展的重要方向之一。
光子晶体国外发展现状
光子晶体国外发展现状光子晶体（Photonic Crystals）是一种特殊的结构材料，其具有周期性调制的折射率分布。
这种结构能够控制光的传播行为，包括光的反射、折射、透射等。
因此，光子晶体在光学传感、光电子器件以及光通信等领域具有广泛应用前景。
近年来，光子晶体的研究和发展在国外取得了一系列重要的进展。
首先，国外研究机构和高校普遍开展了光子晶体的制备和表征的工作。
这些机构和高校不仅拥有先进的实验设备，还聚集了由光子晶体领域的知名学者和研究人员组成的团队。
通过合理设计和优化，他们成功地制备了一系列具有优异性能的光子晶体材料，包括二维和三维的光子晶体等。
同时，他们还采用各种表征技术对其进行了深入的研究，并通过实验结果验证了光子晶体的特殊光学性质。
其次，国外研究人员对光子晶体的应用领域也进行了广泛的探索。
光子晶体在光电子器件方面的应用是其中的一个重要方向。
国外的研究人员通过光子晶体的调制控制性质，实现了多种多样的光电子器件的设计和制备。
例如，利用光子晶体结构，可以制备出高效率的太阳能电池、高灵敏度的光传感器、高速数据传输光纤等。
此外，光子晶体还被用于实现光通信和光存储等领域的技术突破。
光子晶体在这些领域的应用不仅提高了光学设备的性能，还为未来光电子领域的发展提供了新的思路和方向。
此外，国外的研究人员还通过理论模拟和计算仿真深入探索了光子晶体的物理特性。
基于微观电动力学理论和光学传输方程，他们对光子晶体的光学性能进行了精确的分析，并提出了一系列新的概念和理论模型。
通过这些理论模型，科学家们进一步理解了光子晶体中的光学行为，并预测了一些新的光学现象。
这些理论和模型为光子晶体及其应用的研究提供了重要的理论指导和基础。
总的来说，光子晶体的国外发展现状表明，其在光学领域具有广泛的应用前景，并且已经取得了一系列重要的研究成果。
然而，目前仍存在一些挑战，例如光子晶体的制备技术仍然较为复杂和昂贵，以及光子晶体的控制能力和光学响应性能仍然有待提高。
光子晶体分类
光子晶体分类光子晶体是一种具有周期性结构的材料，它的晶格周期与光波的波长相当，因此可以对光波进行调控和控制。
光子晶体的研究是光学领域的一个重要课题，也是材料科学和光电子技术的前沿领域之一。
根据光子晶体的不同特性和应用，可以将其分为三类：一维光子晶体、二维光子晶体和三维光子晶体。
一维光子晶体是指具有一维周期结构的光子晶体。
它由周期性交替排列的高折射率和低折射率材料组成。
在一维光子晶体中，光波在垂直于周期方向的传播受到限制，只能在特定的频率范围内传播。
一维光子晶体具有禁带结构，可以通过调节周期或改变材料的折射率来调控禁带的位置和宽度。
一维光子晶体的应用包括光纤通信、光学传感和光子集成电路等。
二维光子晶体是指具有二维周期结构的光子晶体。
它由周期性排列的高折射率和低折射率材料组成，形成了一个平面上的周期性结构。
二维光子晶体具有二维布里渊区，可以通过控制布里渊区的大小和形状来调控光波的传播和散射。
二维光子晶体具有丰富的光学性质，如光子带隙、光学导波和光学共振等。
二维光子晶体的应用包括光学传感、光电子器件和光学器件等。
三维光子晶体是指具有三维周期结构的光子晶体。
它由周期性排列的高折射率和低折射率材料组成，形成了一个立体的周期性结构。
三维光子晶体具有三维布里渊区，可以在整个光谱范围内形成光子带隙。
光子带隙是指光波在特定频率范围内不能传播的现象，类似于电子在晶体中的能带隙。
利用光子带隙的特性，可以实现光学滤波、光学存储和光学信息处理等应用。
除了以上三类光子晶体，还有一些特殊类型的光子晶体，如非线性光子晶体、拓扑光子晶体和光子晶体波导等。
非线性光子晶体是指具有非线性光学性质的光子晶体，可以实现光学调制和频率转换等功能。
拓扑光子晶体是指具有拓扑性质的光子晶体，可以实现无损传输和边缘态传输等特殊功能。
光子晶体波导是指在光子晶体中形成的光波导道，可以实现光的传输和耦合等功能。
光子晶体的研究不仅具有基础科学意义，还具有重要的应用价值。
光子晶体技术的进展与应用
光子晶体技术的进展与应用科技的发展永远都是一步步地向前推进，而光子晶体技术也是其中的一种重要的技术手段。
这种技术的广泛应用已经改变了人们的生活和工作方式，并在许多领域取得了突破性的进展。
本文将探讨光子晶体技术的进展和应用。
一、光子晶体技术的原理光子晶体是一个具有周期性折射率的结构，它能够限制和控制光的行为。
光子晶体在物理学和光学领域中已经得到广泛的应用。
这种具有周期性结构的材料可以产生光的布拉格散射，这种散射能够在光子带隙处强化；同时，光子晶体还可以产生多种光学现象，如干涉、透射、折射等等。
因此，光子晶体得到了人们的广泛关注和研究。
二、光子晶体技术的应用1. 光子晶体在光通信领域的应用光子晶体的优秀光学性能使得它在光通信领域中得到了广泛的应用。
在通信领域，光子晶体可以用作滤波器、耦合器、反射器等组件。
同时，光子晶体还可以用来提高光学器件的性能、降低光损耗和提高通信带宽等。
因此，光子晶体的应用将会在光通信领域产生革命性的变化。
2. 光子晶体在生物医学领域的应用光子晶体可调谐滤波器和传感器的特性使其在生物医学领域中得到了广泛的应用。
它可以用来测量细胞、组织和器官等的光学性质，以便更好地了解这些物质的特性。
此外，光子晶体还可以用作生物标记物的检测和分析。
这些应用对于生物医学研究和医学诊断有重要的意义。
3. 光子晶体在环境检测领域的应用光子晶体的多种光学性质使其在环境检测领域中成为了一个重要的工具。
光子晶体可以敏感地反应环境的化学、物理和生物变化，例如温度、湿度、PH值、体积等。
这些测量可以用来监测环境污染、气候变化和天然灾害等，以控制和保护我们的环境。
4. 光子晶体在能源领域的应用光子晶体在太阳能电池、LED等能源应用领域中有着广泛的应用。
通过调节光子晶体材料的结构，可以控制能源材料中光的散射和吸收，从而提高能源的转化效率和功能。
此外，光子晶体还可以用作高效的光电器件，包括太阳能器件和LED。
三、光子晶体技术的发展前景光子晶体技术的应用范围越来越广泛，未来光子晶体技术也将会在各个领域取得更大的进展。
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光子晶体及光子晶体光纤的研究现状与发展趋势摘要：光子晶体光纤（PCF）由于具有传统光纤无法比拟的奇异特性，吸引了学术界和产业界的广泛关注，在短短的十年内PCF的研究取得了很大的进展。
本文阐述了PCF的一些独特光学性质、制作技术及其理论研究方法，介绍了PCF的发展以及最新成果。
关键词：光子晶体光子晶体光纤光子晶体光纤激光器1、前言光子晶体光纤（photoniccrystalfiber，PCF），又称多孔光纤或微结构光纤，以其独特的光学特性和灵活的设计成为近年来的热门研究课题。
这类光纤是由在纤芯周围沿着轴向规则排列微小空气孔构成，通过这些微小空气孔对光的约束，实现光的传导。
独特的波导结构，灵活的制作方法，使得PCF与常规光纤相比具有许多奇异的特性，有效地扩展和增加了光纤的应用领域[1]。
在光纤激光器这一领域内，PCF经专门设计可具有大模面积且保持无限单模的特性，有效地克服了常规光纤的设计缺陷。
以这种具有新颖波导结构和特性的光纤作为有源掺杂的载体，并把双包层概念引入到光子晶体光纤中，将使光纤激光器的某些性能有显著改善。
近年来，国内外的很多大学和科研单位都在积极开展光子晶体光纤激光器的研究工作[2]。
目前，国外输出功率达到几百瓦的光子晶体光纤激光器已有报道。
本文阐述了PCF的一些独特光学性质、制作技术及其理论研究方法，介绍了PCF的发展以及最新成果。
2、光子晶体光纤的导光原理按导光机理来说，PCF可以分为两类：折射率导光机理和光子能隙导光机理。
2.1折射率导光机理周期性缺陷的纤芯折射率（石英玻璃）和周期性包层折射率（空气）之间有一定差别，从而使光能够在纤芯中传播，这种结构的PCF导光机理依然是全内反射，但与常规G.652光纤有所不同，由于包层包含空气，所以这种机理称为改进的全内反射，这是因为空芯PCF 中的小孔尺寸比传导光的波长还小的缘故[3]。
2.2光子能隙导光机理理论上求解光波在光子晶体中的本征方程即可导出实芯和空芯PCF的传导条件，即光子能隙导光理论。
如图2所示，光纤中心为空芯，虽然空芯折射率比包层石英玻璃低，但仍能保证光不折射出去，这是因为包层中的小孔点阵构成光子晶体。
当小孔间距和小孔直径满足一定条件时，其光子能隙范围内就能阻止相应光传播，光被限制在中心空芯之内传输。
最近有研究表明，这种PCF可传输99%以上的光能，而空间光衰减极低，光纤衰减只有标准光纤的1/2～1/4[4]。
空芯PCF光子能隙传光机理具体解释为：在空芯PCF中形成周期性的缺陷是空气，传光机理是利用包层对一定波长的光形成光子能隙，光波只能在空气芯形成的缺陷中存在和传播。
虽然在空芯PCF中不能发生全内反射，包层中的小孔点阵结构起到反射镜的作用，使光在许多小孔的空气和石英玻璃界面多次发生反射。
当光束从介质1进入介质2时，光纤中光束传输常数β保持不变，如图3（a）所示；如果β≤n1k0，其中k0为真空波矢量。
而β>n2k0，则光束只能在介质1中传输，而不能传输到介质2中，这就是全反射情况，如图3（b）所示[5]。
3、光子晶体光纤的参数特性3.1空心光子晶体光纤空心光子晶体光纤中的光是在由周期性排列的硅材料空气孔围成的空心中传输。
因为只有很少一部分光在硅材料中传输，所以相对于常规光纤来说，材料的非线性效应明显降低，损耗也大为减少。
据预测，空心光子晶体光纤最有可能成为下一代超低损耗传输光纤，在不久的将来，空心光子晶体光纤将广泛应用于光传输，脉冲整形和压缩，传感光学和非线性光学中。
目前，已开发出多种商用空心光子带隙光纤，波长覆盖440nm~2000nm。
3.2高非线性光子晶体光纤高非线性光子晶体光纤中的光是在由周期性排列的硅材料空气孔围成的实心硅纤芯中传输。
通过选择相应的纤芯直径，零色散波长可以选定在可见光和近红外波长范围（670nm~880nm），使得这些光纤特别适合于采用掺钛蓝宝石激光或Nb3+泵浦激光光源的超连续光发生器[6]。
Blazephotonics的光子晶体光纤非线性效应可达245W-1km-1，可用于频率度量学、光谱学或光学相干摄影学中超连续光发生器。
3.3宽带单模光子晶体光纤常规单模光纤实际上是波长比二次模截止波长小的多模光纤，而宽带单模光子晶体光纤是真正意义上的单模光纤。
这种特性是由于其包层由周期性排列的多孔结构构成。
Blazephotonics的宽带单模光子晶体光纤的损耗低于0.8dB/km，主要用于空间单模场宽带辐射传输，短波长光传输，传感器和干涉仪。
3.4保偏光子晶体光纤传统保偏光纤双折射现象由纤芯附近差异热扩张的合成材料形成，当光纤在拉制降温过程中差异热扩张产生压力。
相反保偏光子晶体光纤是由非周期结构纤芯中空气和玻璃的大折射率差而形成双折射现象，从而得到更小的拍长，减小偏振态和保偏消光比之间的耦合曲率[7]。
例如Blazephotonics的保偏光子晶体光纤还有比传统保偏光纤低得多的温度敏感性，其拍长可小于4mm（1550nm波长），损耗小于1.5dB/km。
主要用于光传感器、光纤陀螺和干涉仪。
3.5超连续光谱发生器的光子晶体光纤超连续光子晶体光纤是特别设计用来把一种新的Q变换Nb3+微芯片激光器变成一种结构紧密，低成本，谱宽覆盖550nm~1600nm范围，平坦度好于5dB的超亮光超连续光源。
由于有较好的色散系数，20m长的这种光纤就可以实现与脉冲为1ns，重复率为6k，与1064nm 平均功率为几十毫瓦激光器具有几乎相同的变换效率。
超连续光源主要应用于光子学设备的测试、低相干白光干涉计、光相干摄像和光谱学中[8]。
3.6大数值孔径多模光子晶体光纤大数值孔径多模光子晶体光纤中的光是在由同心环的硅材料空气孔围成的实心硅纤芯中传输。
由于实心纤芯和包层的大折射率差，使得该光纤数值孔径比全硅多模光纤大得多。
大数值孔径增加了从白炽灯或弧光灯热光源和从低亮度半导体激光器获取光的能力。
这种光纤在633nm处数值孔径可达0.6，主要应用于白炽灯或弧光灯光的传输、低亮度泵浦激光的传输以及光传感器中[9]。
4、PCF的特性PCF有如下特点：结构设计灵活，具有各种各样的小孔结构；纤芯和包层折射率差可以很大；纤芯可以制成多种样式；包层折射率是波长函数，包层性能反映在波长尺度上。
因此PCF有许多特性。
4.1无截止单模普通单模光纤随纤芯尺寸的增加会变成多模光纤。
对于PCF只要其空气孔径与孔间距之比小于0.2，可在从蓝光到2μm的光波下单模传输，不存在截止波长。
这就是无截止单模传输特性，且这种特性与光纤绝对尺寸无关，因此通过改变空气孔间距可调节模场面积，在1550nm可达1～800μm2，已制成了680μm2的大模场PCF，大约为常规光纤的10倍[10]。
小模场有利于非线性产生，大模场可防止发生非线性，这对于提高或降低光学非线性有极重要的意义。
这种光纤具有很多潜在应用，如激光器和放大器（利用高非线性光纤），低非线性通信用光纤，高光功率传输等。
4.2不同的色度色散真空中材料色散为零，空气中的材料色散也非常小，空气芯PCF的色散非常特殊。
由于光纤设计很灵活，只要改变孔径与孔间距之比，即可达到很大的波导色散，还可使光纤总色度色散达到所希望的分布状态，如零色散波长可移到短波长，从而在1300nm实现光弧子传输；具有优良性质的色散平坦光纤（数百nm带宽范围接近零色散）；各种非线性器件以及色散补偿光纤（可达2000ps/nm·km）应运而生[11]。
4.3极好的非线性效应双折射效应G.652光纤中出现的非线性效应是由于光纤单位面积上传输的光强过大造成严重损伤系统传输质量的一个现象。
而在光子能隙导光PCF中，可以通过增加PCF纤芯空气孔直径（即PCF的有效面积）来降低单位有效面积上的光强，从而达到大大减少非线性效应的目的[12]。
光子能隙导光的这个特性为制造大有效面积PCF奠定了技术基础。
4.4优良的双折射效应保偏光纤中，双折射效应越强，波长越短，保持传输光偏振态越好。
在PCF中，只需要破坏PCF剖面圆对称性，使其构成二维结构就可以形成很强的双折射。
通过减少空气孔数目或者改变空气孔直径的方式，可以制成比常用熊猫保偏光纤高几个数量级的高双折射率PCF 保偏光纤[13]。
4.5较高的入射功率光子晶体光纤的全波长单模特性与光纤绝对尺寸无关，放大或缩小光纤照样可以保持单模传输，这表明可以根据需要来设计纤芯面积。
英国Bath大学研究人员已经制作了工作在458nm，纤芯直径是23μｍ的单模光子晶体光纤。
其纤芯面积大约是传统光纤纤芯面积10倍左右，用于高功率传输时，不会出现非线性效应。
4.6光子晶体光纤的非线性现象减小光纤模场面积，可增强非线性效应，从而使光子晶体光纤同时具有强非线性和快速响应特性。
常规光纤有效截面积在50－100μｍ量级，而光子晶体光纤可以做到1μｍ量级，所以各种典型非线性光纤器件如科尔光闸、非线性环形镜等就可以做成比普通光纤短100倍[14]。
通过改变孔间距可以调节有效模场面积，调节范围在1.5μｍ波长处约为1－800μｍ。
在孔中可以装载气体，也可以装载低折射率液体，从而使光子晶体光纤具有可控制的非线性。
4.7易于实现多芯传输多芯传输有以下两个优点：一是提高了信道通信的容量，二是解决了单芯难以胜任的复杂通信网络、矢量弯曲传感、光纤耦合等问题。
光子晶体光纤使得多芯的结构能被精确定位且具有良好的轴向均匀性，无须附加其他工艺。
5、光子晶体光纤的发展1996年，英国南安普顿大学光电研究中心和丹麦技术大学电磁系首先报道了成功制备出PCF。
莫斯科大学A.M.Zheltikov 等人也进行了包层具有周期分布空气导孔的多孔光纤的研制。
研究发现，改变多孔光纤包层的几何结构，可有效地增强光纤中非线性效应[15]。
这种方法可应用于脉冲压缩、光孤子的形成和受激拉曼散射的增强。
2001年，英国Bath大学Wadsworth等人实现了双包层光子晶体光纤结构。
双包层光子晶体光纤掺杂离子为Yb3+离子，纤芯直径15.2μm，数值孔径0.11，内包层直径150μm，数值孔径0.8，利用20W光纤耦合二极管阵列泵浦该光纤，光纤长度为17m，获得了3.9W功率输出，斜效率21%[16]。
实验中发现，双包层光子晶体光纤存在随机散射中心，说明纤芯中存在着缺陷，有待进一步完善光子晶体光纤的结构。
2002年，日本Norihiko等人以锁模掺Er3+光纤激光器为泵浦源，结合周期极化LiNbO3，泵浦长60cm的高非线性PCF，得到波长调谐范围为0.78-0.90μm的孤子脉冲，脉宽为55fs，所用PCF芯径为1.7μm，零色散波长大约在0.69μm处[17]。
2003年1月，Wadsworth等人报导了利用大模面积空气包层PCF研制的高功率PCF激光器，其结构为双程后向线性腔结构，最大输出功率3.9W，斜率效率30%，实现单横模运转[18]。