仿生學(xué)讓光子晶體光纖更上層樓

   英國科學(xué)家模仿大自然中的螺旋結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出傳輸波長為1.55 μm且具有高雙折射率以及色散可調(diào)變的光子晶體光纖(photonic crystal fiber, PCF)。此種光纖號(hào)稱成本低廉，并能產(chǎn)生大頻寬的超連續(xù)光譜(supercontinua)信號(hào)，可望應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、測(cè)量學(xué)以及電信上。

   City University London的Aziz Rahman表示，這是仿生概念首度被應(yīng)用在PCF制作上。Rahman等人模擬向日葵內(nèi)種子排序的方式來制作PCF，他們的PCF剖面含有43個(gè)相同且彼此間距幾乎相等的空氣洞，空氣洞的直徑為0.36 μm，在直徑約5-6 μm的光纖芯中以1.618的黃金比例(golden ratio)做螺旋狀旋轉(zhuǎn)排列。

   Rahman博士表示，此種螺旋架構(gòu)最能夠有效率地利用空間，并提供較大的空氣填充率及較佳的局旋光性，且由于空氣洞的排列是非對(duì)稱的，因此不會(huì)造成模態(tài)的簡并(degeneracy)。

   先前已經(jīng)有研究者做出雙折射率達(dá)10-2的PCF，但是需要費(fèi)工地在光纖中安排不同形狀及尺寸的空氣洞。相比之下，Rahman等人利用非對(duì)稱結(jié)構(gòu)來得到高雙折射率，其PCF架構(gòu)簡單許多，雙折射率也可達(dá)到0.016，且制作成本更為低。此外，螺旋PCF具有與極化相關(guān)(polarization-dependent)的色散特性，因此有可能取代傳統(tǒng)笨重的鈦藍(lán)寶石激光器，以更有效率地產(chǎn)生超連續(xù)光信號(hào)。

   此研究團(tuán)隊(duì)已著手制造上述PCF，并希望能夠研究更多自然中的螺旋結(jié)構(gòu)，例如他們正在研究等角螺旋(equiangular spiral)設(shè)計(jì)，并且希望能夠應(yīng)用在可見光及兆赫頻段，同時(shí)希望能夠利用復(fù)合玻璃材料來制作這些光纖組件。