Fibra de cristal fotónico (PCF), también conocida como fibra óptica de microestructura (MOF), tiene muchas propiedades físicas únicas y novedosas, tales como: no linealidad controlable, modo único sin fin, dispersión singular ajustable, baja pérdida por flexión, campo de modo grande, etc. las características son difíciles o imposibles de lograr con la fibra monomodo de cuarzo convencional.
Por tanto, las fibras ópticas microestructuradas han atraído la atención de círculos científicos extranjeros. Con el avance de la tecnología de fabricación de fibras ópticas microestructuradas, varios indicadores de fibras ópticas microestructuradas han hecho grandes avances y han surgido nuevas fibras ópticas microestructuradas según lo requiera el tiempo. No solo se aplica al campo de la tecnología de comunicación óptica convencional, sino que también se usa ampliamente en el campo de los dispositivos ópticos, tales como: láseres de fibra de alta potencia, amplificadores de fibra, espectroscopia supercontinua, compensación de dispersión, interruptores ópticos, duplicación de frecuencia óptica, filtros, convertidores de longitud de onda, generadores Soliton, convertidores de modo, polarizadores de fibra, médicos, biosensores y otros campos.
La fibra de cristal fotónico, también conocida como fibra de microestructura, ha atraído una gran atención en los últimos años. Su sección transversal tiene una distribución de índice de refracción más compleja y generalmente contiene poros en diferentes disposiciones. El tamaño de estos poros es aproximadamente del mismo orden de magnitud que la longitud de onda de la luz. Y a lo largo de toda la longitud del dispositivo, las ondas de luz pueden limitarse para propagarse en la región del núcleo de la fibra. Las fibras de cristal fotónico tienen muchas propiedades peculiares.
Por ejemplo, es posible admitir sólo un modo de transmisión en un amplio rango de ancho de banda; la disposición de los poros en el área del revestimiento puede afectar en gran medida las propiedades del modo; la disposición asimétrica de los poros también puede producir un gran efecto de birrefringencia, que está diseñado para nosotros. Los dispositivos de polarización de alto rendimiento brindan la posibilidad.
El concepto de cristales fotónicos apareció por primera vez en 1987, cuando se propuso que la banda prohibida electrónica de los semiconductores tiene una estructura de medio periódica similar a la óptica. Una de las áreas más prometedoras es la aplicación de cristales fotónicos en la tecnología de fibra óptica. El tema principal que trata es la microestructura periódica de las fibras de alto índice (generalmente están compuestas por orificios de aire con sílice como material de fondo).
Las fibras en cuestión a menudo se denominan fibras de cristal fotónico (PCF), y este nuevo tipo de guía de ondas ópticas se puede dividir fácilmente en dos grupos distintos. El primer tipo de fibra tiene una capa central de alto índice de refracción (generalmente silicio sólido) y está rodeada por un revestimiento de cristal fotónico bidimensional. Estas fibras tienen propiedades similares a las fibras convencionales y su principio de funcionamiento es formar una guía de ondas por reflexión interna total (TIR); en comparación con la transmisión tradicional del índice de refracción, el índice de refracción efectivo del revestimiento de cristal fotónico permite que el núcleo tenga un índice de refracción más alto. Por lo tanto, es importante tener en cuenta que estas denominadas fibras de cristal fotónico de reflexión interna total (TIR-PCF) son en realidad completamente independientes del efecto de banda prohibida fotónica (PBG).
Otro tipo de fibra, que es completamente diferente a las TIR-PCF, su revestimiento de cristal fotónico muestra el efecto de banda prohibida fotónica, que utiliza este efecto para controlar el haz en el núcleo. Estas fibras (PBG-PCF) exhiben un rendimiento considerable, el más importante de los cuales es la capacidad de controlar y guiar el haz para que se propague en un núcleo con un índice de refracción más bajo que el revestimiento. Por el contrario, las fibras de cristal fotónico de reflexión interna total (TIR-PCF) se fabricaron por primera vez y las verdaderas fibras de transmisión de banda prohibida fotónica (PBG-PCF) se han probado experimentalmente recientemente.
En 1991, Russell et al. propuso por primera vez el concepto de fibra de cristal fotónico (PCF) basado en el principio de transmisión de luz de cristal fotónico.
En 1996, J． C. Knight y col. desarrolló el primer PCF del mundo GG. Posteriormente, en el campo de la comunicación por fibra óptica y la investigación óptica, el PCF despertó un interés generalizado en todo el mundo.
