Fibra de cristal fotónico
La fibra de cristal fotónico ( PCF ) es una clase de fibra óptica basada en las propiedades de los cristales fotónicos . Fue explorado por primera vez en 1996 en la Universidad de Bath, Reino Unido. Debido a su capacidad para confinar la luz en núcleos huecos o con características de confinamiento que no son posibles en la fibra óptica convencional, PCF ahora encuentra aplicaciones en comunicaciones de fibra óptica , láseres de fibra , dispositivos no lineales, transmisión de alta potencia, sensores de gas altamente sensibles y otros. áreas Las categorías más específicas de PCF incluyen fibra de banda prohibida fotónica (PCF que limitan la luz mediante efectos de banda prohibida), fibra perforada (PCF que usan orificios de aire en sus secciones transversales),fibra asistida por agujeros (PCF que guía la luz por un núcleo convencional de mayor índice modificado por la presencia de agujeros de aire), y fibra de Bragg (fibra de banda prohibida fotónica formada por anillos concéntricos de película multicapa). Las fibras de cristal fotónico pueden considerarse un subgrupo de una clase más general de fibras ópticas microestructuradas , donde la luz es guiada por modificaciones estructurales y no solo por diferencias en el índice de refracción.
Las fibras ópticas han evolucionado en muchas formas desde los avances prácticos que vieron su introducción más amplia en la década de 1970 como fibras de índice escalonado convencionales [1] [2] y más tarde como fibras de un solo material donde la propagación estaba definida por una estructura de revestimiento de aire eficaz. [3]
En general, las fibras estructuradas regulares, como las fibras de cristal fotónico, tienen una sección transversal (normalmente uniforme a lo largo de la longitud de la fibra) microestructurada a partir de uno, dos o más materiales, más comúnmente dispuestos periódicamente en gran parte de la sección transversal, generalmente como un " revestimiento" que rodea un núcleo (o varios núcleos) donde la luz está confinada. Por ejemplo, las fibras demostradas por primera vez por Philip Russell consistían en una red hexagonal de agujeros de aire en una fibra de sílice , con un núcleo sólido (1996) o hueco (1998) en el centro donde se guía la luz. Otras disposiciones incluyen anillos concéntricos de dos o más materiales, propuestos por primera vez como "fibras de Bragg" por Yeh y Yariv (1978), cuya variante fue fabricada recientemente por Temelkuran et al.(2002), estructuras de corbatín, panda y agujeros elípticos utilizados para lograr una mayor birrefringencia debido a la irregularidad en el índice de refracción relativo , diseños en espiral [4] para mayores grados de libertad en el control de las propiedades ópticas debido a la flexibilidad en el cambio de diferentes parámetros y otros tipos.
(Nota: las PCF y, en particular, las fibras de Bragg, no deben confundirse con las rejillas de fibra de Bragg , que consisten en un índice de refracción periódico o una variación estructural a lo largo del eje de la fibra, a diferencia de las variaciones en las direcciones transversales como en la PCF. Ambas PCF y las rejillas de Bragg de fibra emplean fenómenos de difracción de Bragg , aunque en diferentes direcciones).
La atenuación más baja informada de la fibra de cristal fotónico de núcleo sólido es de 0,37 dB/km, [5] y para el núcleo hueco es de 1,2 dB/km [6]
Por lo general, estas fibras se construyen con los mismos métodos que otras fibras ópticas: primero, se construye una " preforma " en la escala de centímetros de tamaño, y luego se calienta la preforma y se reduce a un diámetro mucho más pequeño (a menudo casi tan pequeño como como un cabello humano), reduciendo la sección transversal de la preforma pero (generalmente) manteniendo las mismas características. De esta forma, se pueden producir kilómetros de fibra a partir de una sola preforma. El método más común implica el apilamiento, aunque se utilizó taladrado/fresado para producir los primeros diseños aperiódicos. [7] Esto formó la base posterior para producir las primeras fibras estructuradas de polímero y vidrio blando.
