CN1192261C - 光子晶体光纤及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光纤，它包括被包层包围着的具有较低折射率的芯部(4)，其中所述包层包括具有较高折射率的、并且基本上是周期性的区域，芯部(4)具有比包层的单个最短周期要长的最长横向尺寸。在这种类型的光纤中，光被包层材料的光子带隙基本限定在芯部区域。本发明还涉及一种制造该光纤的方法，包括如下步骤：形成一层叠的棒状物(5)，该层叠(5)包括至少一个用于限定孔(7)的截短的棒状物(6)，然后将该层叠(5)拉制成具有细长腔的光纤。该光纤适于高功率用途，但同样适于其它领域，例如光学放大、光谱滤光器、气体传感器、激光器和电信网络。

Description

光子晶体光纤及其制造方法

本发明涉及一种光子晶体光纤(photonic crystal fibre)，一种制造光子晶体光纤的方法和沿光子晶体光纤传输光的方法。

光纤用于从一处向另一处传输光。通常，光纤是用多于一种的材料制成的。第一种材料用于形成公知作为光纤芯部的光纤中心传送光线的部分，而第二种材料围绕着第一种材料并形成公知作为包层的光纤部分。通过芯部/包层界面处的全内反射，可以将光截留在芯部之内。除了与材料本身相关的固有吸收和散射损耗之外，全内反射一般不会造成损耗。传统的和市售的低损耗光纤典型地具有全内反射结构；但是波导机理(我们称之为“折射率光导”所带来的一个限制是：为了获得全内反射，形成芯部材料的折射率必须比形成包层材料的折射率高。即使包层是空气(折射率大约是1)，为使光纤有用，芯部材料仍需为固体材料。实际上，使用空气作包层通常是不可取的，因为空气不能给波导芯部提供足够的机械或光学保护。因此传统的光纤是由被固态包层围绕着的固态或液态芯部材料组成的。

已证实一种与传统光纤结构有很大不同的光纤波导，其中使用一种微观的结构材料形成光纤芯部和包层。形态微观结构引入到光纤改变了光纤的局部光学性能，该微观结构形态一般是以沿着光纤长度方向排列的小孔的阵列形式，可以设计和制造出具有不同寻常性能的复杂波导结构。这种光纤是光子晶体光纤的一个实例。

在一种类型的光子晶体光纤中，在其横截面中具有周期性排列的空气孔、而在其中心失去空气孔(晶体结构中的一个“缺陷”)的光纤形成低损耗的全二氧化硅光学波导，该波导对于二氧化硅透射窗口内的所有波长保持单模。在该情况下，其波导机理与传统光纤的波导机理非常相关，并且是来自比纯二氧化硅表观折射率更低的材料的全内反射的一种形式。

在具有周期性排列空气孔的光子晶体光纤中还显示了另一种形式的波导。如果设计适当的光子晶体显示出“光子带隙(photonic bandgap)”，则光线被截留在位于光子晶体点阵内的附加空气孔(即，一种“低折射率点阵缺陷”)附近。光子带隙是一种参数范围，例如为频率或波矢量范围，由此通常预计光在包层材料中传输，但由于微观结构细节导致光在其中传输时没有传输模式。迄今为止(参见，例如J.C.Knight，J.Broeng，T.A.Birks和P.St.J.Russell，“PhotonicBand Gap Guidance in Optical Fibres”，Science 282 1476(1998))已证实在这种类型的光纤中，沿光纤传输的光被截留在其空气孔呈蜂窝状阵列的光纤内部的低折射率缺陷附近，但光仍然被限定在微观结构材料的高折射率相中。由于光在空气中易消失，所观测到的导模集中在位于芯部的围绕着附加空气孔的二氧化硅中。

已显示了一种通过玻璃毛细管形式的中空光纤进行光导的设备，但是这种设备固有地非常容易泄漏。

我们研究的一个长期目标是制作一种带隙光导光纤，其中光被截留在空气孔内，或被截留在其它具有较低折射率的区域中，并在没有显著泄漏的情况下，在具有较低折射率的区域中制导。在这种按排方式中可以最大程度地避免由光纤包层材料造成的损耗。但是直到现在才证实该目标可以实现。

依据本发明，提供了一种如下的光子晶体光纤，其包括一个基本上均匀的，具有较低折射率的区域，该区域基本上被包含多个较高折射率区域的并且基本上是周期性的包层所包围，其特征在于低折射率的区域具有比包层的单个最短周期要长的最长的横向尺寸，由此包层材料的光子带隙使得光基本被限定在低折射率区域中，并且光在受到限定的同时还可沿着光纤导向。

我们已经发现使用相对较大的较低折射率的区域可以成功地在较低折射率区域进行光导，并且我们已经制作出这样一种光纤，其中光在中空的芯部制导，且基本上没有泄漏。应当理解“较低”折射率区域所具有的折射率比具有较高折射率区域的折射率在量值上较小。

这种光纤比其它光纤优越，例如，其性能受传输的光与光纤所包含的材料之间的相互作用(吸收性能或非线性)的限制可以小得多。某些光可以很大程度地穿透更高折射率的材料，但是大部分光被限定在较低折射率区域中，例如有可以是空气孔中。依据本发明的光纤可以用在电信，环境检测和监测，高功率激光的传输，长波长传输和其他光学设备中。

光纤功率的处理能力受到制造它所用的材料的非线性过程的限制。如果在光集中于空气中的光纤中，光功率仅有小部分在玻璃中，则功率载荷容量比传统的光纤要大得多。

即使可能是被二氧化硅玻璃强烈吸收的、如二氧化碳激光器发出的光的情况下，超高功率单模传输是这种光纤的一种可能的应用。高功率激光输运是另一种应用，其也是利用该光纤比传统光纤传输更高的功率的能力；例如从大规格激光器给机头施加100W到1KW的功率是一种循环需要。高功率激光展示着广阔的应用领域，例如应用在高速打印，材料的激光加工和可能的外科手术中；光纤激光器是高效的，每kg提供一种高功率。由于小型化和其所产生的高质量光束，使得它们在所有类型的便携激光设备中这些光纤都非常引人注意。

本发明光纤的另一种应用是用在电信中。光纤能传送高功率的能力使得更多的光发射到通信链路的一部分中。因此该链路可以更长，而不会发生光衰减到信号很小难以检测的情况。具有这种增益的光纤(通过饵掺杂)可以用作高功率放大器，作为这种链路的转发器。

另一种应用可以是原子光导，其中单独的原子被强大的光束“载带”着，沿着中空的芯部传输，而不会撞击到侧壁。

具有单横模、穿过气体的光的超长路径长度显示出在高分辨率光谱仪和传感应用中有更大机会。

由于外部环境和光纤模式(fibre mode)之间的折射率的不连续性可以很小，在光纤中的菲涅耳反射可以非常小，在需要光从光纤中引出后经调制和放大又会重新注入的光纤器件中这种菲涅耳反射是一个问题。这表明了可首次实现具有近乎零***损耗的体光学器件。相反，传统光纤和空气之间的折射率阶度总是造成一部分光在光纤端面发生反射。这样不仅会造成光损耗，而且这些不需要的反射会严重地影响激光源，使其不稳定，这些折射光会重新进入，并造成光学放大，作为激光一样振荡(一种非常不理想的状况)。

由于光纤包层的光子带隙材料在某些方面的行为类似于全反射，因此在低折射率区域中的光导是可行的，在某些情况下理想的金属，但不象真金属，这种准金属在光频率方面显示出非常低的损耗。光子带隙材料在显示出全二维光子带隙时，其行为类似金属；即当光以一种特定的沿着光纤的波矢量分量和一种特定的频率传输时，其从所有方位角可看到具有带隙的材料。仅有某些波长带被限定在光纤中并被沿光纤导向，而这些波长带相应于光子晶体包层中所存在的全二维带隙。

沿着波导的光矢量分量，公知的作为传输常数β，决定了光是否在波导的任一部分内传输或消失。如果β＜kn，则光以与轴呈θ角的角度在折射率为n的材料中传输，其中β＝kn cosθ，k为真空波常数。如果β＞kn，则θ是虚数，光消失。具有大于包层折射率n₂的折射率n₁的芯部的传统的全内反射，保证了β的存在范围，在该范围光在芯部传输，在包层消失。

相反，如果多层电介质堆层具有给定光频率的对于范围为β的光子带隙，则光可被限定在具有任意折射率的芯部的两个多层电介质堆层之间。我们确定出了两个不同的光子带隙导向状态。在第一个状态，光在具有高折射率n₁的层中传输，但是在具有低折射率n₂的层中消失。高折射率层起着独立的全内反射波导的作用，在特定数值β＝β_m处支持限制模。只要β在各β_m附近打开的传输频带内，则在相邻高折射率层之间的共振隧道效应允许穿过其间的光泄漏。传输频带的宽度取决于层间耦合的强度。在传输频带之间存在带隙；如果具有不同(可能更小)宽度的高折射率芯部层支持带隙内的具有β的模，则它与其它层没有共振，且由隧道效应造成的光泄漏也受抑。因此该模被光子带隙导向的受抑隧道形式严格导向。

在第二光子带隙导向状态中，光可在所有层之中传输(β＜kn₂)。作为多重散射和干涉的结果，带隙发生在布拉格条件下。从而导致了布拉格形式的光子带隙导向。

在两种形式的光子带隙导向中，由于光子带隙条件仅取决于包层堆层的性能，所以与全反射制导相比，可更自由地选择芯部的折射率，导模可以以模折射率β/k存在，其堆层(受抑的隧道导向情况)的“平均”折射率低，或者甚至比堆层(布拉格导向情况)的最低折射率还要低，由此为全内反射导向授予了非常大的设计自由，并且允许限定在中空的芯部。

基本上为周期性的包层可具有三角形点阵结构。三角形点阵结构可包括固体基体(matrix)中的空气孔。

优选具有较高折射率的区域基本上由二氧化硅组成。也可以使用除二氧化硅以外的材料，包括其它硅酸盐玻璃和不同合成物的软玻璃。在光纤的这部分中的空气部分必须相对较大，以显示出足够宽的带隙。有利的是在包层中的空气部分的体积占包层体积的至少15％，也可以多于30％。

尽管提供一个具有长条横截面形状、较低折射率的区域是在本发明范围内，但一般优选该区域大体为通常圆形横截面。

应当理解该光纤可包括多于一个的低折射率区域。

优选该低折射率区域包含一种气体或真空；该低折射率区域可处于大气压(或更大压强)下，但也可以是低压区域。该气体优选为空气。将光基本上限定在低折射率区域中意味着光子晶体光纤可能够以传统光纤中不可能的功率和/或波长传输光。

在以下所描述的本发明实例中，较低折射率区域的横截面基本上是圆形的，且其直径为包层最短周期的约2.5倍。但是也可以采用更大或更小的直径。优选地，较低折射率区域的最长横向尺寸比包层的单个最短周期至少长1.5倍、优选地至少2倍。

较低折射率区域的实际横截面尺寸将取决于沿光纤制导的光的波长(或多种波长)和包层的周期，在某些情况下还取决于较低折射率区域的折射率。在以下所描述的本发明实例中，较低折射率区域的横截面基本上是圆形的，并具有约15微米的直径。通常优选的是较低折射率区域的最长横向尺寸至少为9微米，优选地为至少12微米。

在导模中的光和可形成较低折射率波导芯部的流体之间可能形成强烈的相互作用，该相互作用对例如气体传感和监测是有用的。较低折射率区域可包括一种具有非线性响应的材料，由此在较低折射率区域中可通过非线性过程产生光或调制光。

一旦光纤尺寸固定，则可精确计算光纤的光学特性。周期性光纤包层的光子带隙可延伸到宽的频率范围；但是在较低折射率区域中被制导的模一般仅在相对较窄的频率范围。光纤的窄带性能表明光纤可用作光谱滤光器。

本发明的光子晶体光纤还可这样定义：足够大的可支持至少一种被制导的横模的较低折射率的区域。因此依据本发明所提供的一种光子晶体光纤，包括基本均匀的具有较低折射率的区域，该区域基本上被包层包围，该包层包括具有较高折射率的区域，并且基本上是周期性的，其特征在于具有较低折射率的区域足够大可支持至少一种被制导的横模。

优选地，光子晶体光纤为单模光纤。

可设想多种结合本发明的光子晶体光纤的光学装置。如上所述，这样的装置可包括，例如传感器，该传感器可检测所述区域包括的较低折射率的气体的性质，或者该装置可包括滤光器。其它可包括这样一种光纤的光学装置包括，例如光学放大器或激光器。

光纤广泛应用在电信工业中。电信***可包括本发明的光纤，且这样的电信***可包含在电信网络中。

本发明还提供一种制作光纤的方法，包括以下步骤：

(a)形成一个棒状物(cane)堆层，该堆层包括至少一个限定该堆层中的腔的截短棒状物；

(b)然后将该堆层拉长成具有细长腔的光纤。

这种方法是以前所公开的光子晶体光纤制作方法的更改，在已知方法中没有位于堆层中的截短棒状物。但是，如果从该堆层的中间移去棒状物，且尤其是移去相互相邻的两个或多个棒状物，最终性能将不再稳定也不再是自承式的。即使仅移去一根棒状物，也可能产生问题。在本发明的方法中，具有最终孔所需形状和尺寸的多个棒状物长度，或多束棒状物长度被嵌在堆层的棒状物中，并位于该堆层的相对的端部。这些被嵌入棒状物长度不会使得它们在堆层的中间相遇。相反，在预制件的端部之间留有一个具有所需的大空气孔的长度(大约为15厘米)，其被两端部以稳定的方式支承。在(整个)预制件被拉制成光纤(在一个或多个阶段)后，仅保留来自预制件的中心部分的光纤。

本发明的方法对构造多种光纤结构是有用的，如果不用本发明的方法则会难以进行只制造。因此该方法不仅仅限定于制作根据本发明的光子晶体光纤的方法。

应当理解的是该方法可包括形成这样一种棒状物的堆层，其在该堆层中限定了多于一个的腔。通过该方式可形成具有多于一个拉长的腔的光纤。

优选地，该腔的横向尺寸大于任何棒状物的相应的横向尺寸。该腔的横向尺寸可大于任意两个棒状物相应的尺寸之和。

优选地，棒状物堆层包括可形成三角形阵列的毛细管棒状物。这些毛细管可填充有空气或除空气之外的材料；并且可部分或完全被抽空。该腔的横截面积可基本上等于或大于四个一束、更优选地七个一束的棒束的横截面积。

本发明还提供一种沿光子晶体光纤传输光的方法，所述光纤为以上所定义的光纤。

以下将参考附图通过实施例描述本发明的具体实施方式，其中：

图1是光纤的横截面示意图；

图2显示了适于制作图1所示光纤的预制件的一部分；

图3是图1所示类型的实际光纤的扫描电子显微镜照片；

图4显示记录的来自由图3所示光纤的发射光谱；

图5显示记录的来自由图3所示光纤另一发射光谱，该例子中的光谱仅记录了红色光谱区域；

光可在如图1所示光纤波导的孔中以“空气模”形式被制导。该光纤包含熔合了的、细长管1的三角形阵列形成的包层，该细长管1是由二氧化硅毛细管拉伸而成的，并含有纵向空气孔2。毛细管的横截面是圆形的，使得在细长管1之间形成管间孔3。该光纤还包括位于其中心以大空气孔4形式的芯部。如下所述，在该实例中通过从光纤预制件的部分中略去一束7个毛细管形成空气孔4，由此空气孔的尺寸是包层材料的7个单位单元的尺寸；因此空气孔4比熔合的细长管1中的孔2大得多，而且比管间孔3更要大得多。已发现仅略去一个棒状物所形成的光纤将不能在空气孔中导引模。

考虑以下问题是有用的，即为什么在具有类似的包层参数、而带有通过略去仅一个毛细管所形成的缺陷的光子晶体光纤没有被发现可支持的导模。传统光纤能够支持的导模数目是由芯部-包层折射率差和芯部的尺寸确定的。其基本上遵循相位空间论点，与固态物理学中公知的状态密度的计算非常类似，因此引出了这样的结果，在传统光纤中空间模的近似数是：

$N_{\mathrm{conv}}=\frac{r_{\mathrm{co}}^2{k}^2(n_1^2-n_2^2)}{4}---\left(1\right)$ 其中r_co是芯部半径，n₁和n₂是芯部和包层的折射率，k是真空波矢量(当然每个空间模有两个偏振态)。在中空芯部的光子晶体光纤中，可从中空芯部中存在的空间模的近似数得到类似表达式：

$N_{\mathrm{PBG}}=\frac{r_{\mathrm{co}}^2({\mathrm{\β}}_H^2-{\mathrm{\β}}_L^2)}{4}$ 或 $\frac{r_{\mathrm{co}}^2(k^2{n}_1^2-{\mathrm{\β}}_L^2)}{4}---\left(2\right)$ 其中β_H和β_L是在固定光波长处的光子带隙的上下边缘，如果光子带隙的上边缘超出了最大芯部波矢量，即k²n₁ ²＜β_H ²时，运用第二个表达式。对于二氧化硅中空气孔的典型三角形阵列，理论表明光子带隙宽度Δβ＝β_H-β_L是其平均位置β_av(β_H+β_L)/2的一小部分。例如对缺少一个棒状物的棒堆层，在β_avΛ＝9，ΔβΛ＝0.2，并取r_co＝Λ/2(Λ是孔间距离)时，空间模的期望数目为0.23，因而不可能看见任何空气导模。另一方面，如果移去7个层叠的棒状物，则中空的芯部面积增加到7倍，芯部半径增加到 倍，空间模的期望数目变为1.61。这说明缺少7个棒状物的中空的芯部将支持至少一种横模(两个偏振态)，并有可能支持第二种横模。这些预测与我们的观测结果是一致的，即制成的具有单一棒状物空气孔光纤不支持空气导模，而由制成的具有7个棒状物孔的光纤支持一种或两种导模。

选择包层区域的间距(pitch)、点阵和填充百分率使其显示出一种二维光子带隙(参见，例如T.A.Birks，P.J.Roberts，P.St.J.Russell，D.M.Atkin和T.J.Shepherd，“Full 2-d photonicbandgaps in silica/air structures”，Electron.Lett.311941(1995))。在空气孔4内的光被包围其的材料的光子带隙所限制。因而光不会远离光纤的芯部传输，而被抑制沿着光纤光轴传输，由此光作为一种导模基本上被限定在芯部。

在以前公开的光子晶体光纤的制作方法中，其中至少有一些可以是毛细管的数百个棒状物被层叠在一起，形成所需宏观规模的晶体结构。这些棒状物一般具有毫米数量级的外部直径。然后将整个堆层容纳在一起，同时用光纤拉丝台将其熔融、拉制成光纤。如果在其中间具有所需的大尺寸空气孔，这种标准过程将不会产生稳定或自支承式的预制件。

在图2中显示的预制件的部分提供了一种解决上述问题的方法。层叠棒状物的两个截短长度6嵌在棒状物5的堆层中。上述截短长度6存在于预制件的两端，但是它们不会在堆层的中间相遇。而是，它们限定了短腔7。否则会塌落到腔内的最内部的棒状物5，被以稳定的方式从两个端部所支撑。穿过整个预制件和腔7的横截面具有类似于图1所示的形状。以通常的方式将该预制件拉制成光纤(以一步或多个阶段)。一旦光纤被拉伸，仅保留预制件中心部分所得的光纤。

用该技术制作图3所示的光纤。可以看到在拉制过程中，孔4的结构整体性被保留下来。通常，图3所示光纤的点阵的高质量是显著的，且光纤的横截面近似于图1。可以看见一些缺陷9，但是这些缺陷的影响不足以损害到阻止光纤中的空气模制导。

在本发明的一个具体实例中，由331个二氧化硅毛细管制成光纤，其中每个毛细管的横截面是圆形的，且外部直径为0.8毫米，内部直径为0.7毫米。毛细管的排列方式如以上参考图2所描述的，在该阵列的中心省略了在其长度中间部分的7个毛细管，以限定一个长度为15厘米的腔。用以上所述的方法将该预制件拉制成光纤；所得光纤的外部直径为90微米，中心孔4的直径为15微米。

通过垂直支住3厘米长的试样进行初始特性化，从试样下方用白光(使用钨卤素灯)照射，并用光学显微镜观测穿过其中的光。位于中心的空气芯部填充有单凸彩色光，其横向分布是平滑的，峰处于中心位置，在玻璃-空气边界处下降到非常低的强度。在周期性包层中存在显著量的白光，与芯部截留的模相比，在周期性包层中显示的无色是明显的。依据整个光纤尺寸和所用的拉制条件，可以看见不同颜色的真空导模。有时用眼睛难以判断出准确的颜色，实际上有时显示出的是不同颜色的混合色，例如红和蓝的混合色。为了用白光源进行适当激发，小部分试样支持一种类似的有色双凸模，我们把它归于第二导模，该第二导模落在与第一导模相同的带隙中。

通过用传统的多模光纤将显微镜与光谱分析仪连接，测量通过光纤长度空气芯部的透射光谱。该依赖于空气孔中的波导的光谱，证实了存在几个界限分明的透射带，该光谱覆盖了整个可见光谱，并延伸至红外区域。这些透射带的每一个均相应于全二维光子带隙，并与光子晶体包层中更高阶的布拉格条件相关。由于与波长相比晶体的间距(pitch)较大，因此负责制导的光子带隙是高阶的。通过选择已显示支持合适波长导模的光纤长度，我们用激光源激励这种模。在各个透射带内，在几厘米长的光纤长度上的损耗较小或为零，而在这些透射带之间损耗非常之大，与不存在高带隙作用时所预料的一样。该长度受到光纤参数的起伏的限制，这导致导模的波长沿着光纤的长度变化。在其它不支持这种波长的导模的光纤中，在仅传输一个厘米的一小部分后，激光完全泄漏到包层中。

在空气中制导的激光在远场形成稳定的、平滑变化的单凸模式。通过将光纤的一个光导长度结合到Mach-Zehnder干涉仪的一个臂中，我们证实了通过光导芯部传送的激光具有高度的空间相干性，在干涉仪输出中给出高可见度的干涉条纹。如果在光纤芯部中激发出很多波导模，将不会发生这种情况。

已检查了光纤的光透射光谱，并显示在图4和5中，在各图中透射强度是相对于波长绘制的。在图4和5中显示的光透射光谱证明了光纤在许多波长处支持空气模；在490纳米，610纳米和810纳米附近有强透射峰。在图4中还显示出如下证据：在440纳米附近有紫外透射峰。应当注意透射传输通带比传统光纤的要窄。

在本发明参考附图所描述的实例中，具有较低折射率的区域是空气，光纤是由棒状物堆层制成的，该堆层包括截短的棒状物，以在该堆层中限定一个腔。在堆层的腔中部分充满或完全充满非空气的材料和/或在堆层的腔中部分充满或完全充满折射率比形成包层所用棒状物的折射率低的一个或多个棒状物的方案在本发明的范围内。

在该说明书中提到“光”时，应当理解术语“光”包括频率在可见光之外的的电磁辐射。

Claims (27)

1.一种光子晶体光纤，其包括一个均匀的、较低折射率的区域，该区域基本上被包含多个较高折射率区域并且基本上是周期性的包层所包围，其特征在于较低折射率的区域具有一个比包层的单个的、最短的周期要长的最长横向尺寸，由此光基本上被包层材料的光子带隙限定在低折射率区域中，并且光在受到此限定的同时还可沿着光纤传导，其中较低折射率区域中包含气体或者是真空的。

2.如权利要求1所述的光子晶体光纤，其中基本上为周期性的包层材料具有三角形点阵结构。

3.如权利要求2所述的光子晶体光纤，其中三角形点阵包括在固体基体中的空气孔。

4.如权利要求1所述的光子晶体光纤，其中具有更高折射率的区域基本上由二氧化硅组成。

5.如权利要求1所述的光子晶体光纤，其中，包层中的空气部分的体积占包层体积的至少15％。

6.如权利要求5所述的光子晶体光纤，其中较低折射率的区域包括空气。

7.如权利要求1所述的光子晶体光纤，其中具有较低折射率的区域是低压区域。

8.如权利要求1所述的光子晶体光纤，其中较低折射率的区域包括具有非线性光学响应的材料，由此在较低折射率区域通过非线性过程可产生光。

9.一种光子晶体光纤，其包括一个均匀的、较低折射率的区域，该区域基本上被包含多个较高折射率区域的并且基本上是周期性的包层所包围，其特征在于较低折射率的区域中包含气体或者是真空的，而且大到足以支持至少一个横模。

10.如权利要求9所述的光子晶体光纤，该光纤是一种单模光纤。

11.包括如任何上述权利要求所述的光子晶体光纤的一种光学装置。

12.包括光谱滤光器的如权利要求11所述的光学装置。

13.包括光学放大器的如权利要求11所述的光学装置。

14.包括激光器的如权利要求11所述的光学装置。

15.如权利要求11所述的光学装置，其包括一个能够检测较低折射率区域中所含气体的性质的传感器。

16.一种电信***，包括如权利要求1到10的任何权利要求所述的光子晶体光纤。

17.一种电信***，包括如权利要求11到15的任何权利要求所述的光学装置。

18.一种电信网络，包括如权利要求16到17任何权利要求所述的一种电信***。

19.一种制作光子晶体光纤的方法，包括以下步骤：

(a)形成一个棒状物的堆层，该堆层包括至少一个限定该堆层中腔的截短的棒状物；

(b)然后将该堆层拉制成具有细长腔的光纤。

20.如权利要求19所述的方法，其中光纤是如权利要求1到7或9到10所述的任何一种光纤。

21.如权利要求19或20所述的方法，其中所述腔具有比任何的棒状物的相应的横向尺寸大的横向尺寸。

22.如权利要求21所述的方法，其中所述腔具有比任何两个棒状物的相应的尺寸之和大的横向尺寸。

23.如权利要求19到22的任何权利要求所述的方法，其中棒状物堆层包括是毛细管的棒状物。

24.如权利要求23所述的方法，其中毛细管形成三角形阵列。

25.如权利要求23或24所述的方法，其中所述毛细管中填充的材料是除空气之外的其它材料。

26.由权利要求19到25的任何的权利要求所述的方法制备的光子晶体光纤。

27.一种沿着光子晶体光纤传输光的方法，该光纤是如权利要求1到10的任何权利要求所述的一种光纤。

Images