光子晶体光纤在慢光技术中的应用研究(2)
光子晶体是指折射率在空间上周期性改变的介电结构，它的变化周期与光波长为同一个数量级[1]。光子晶体也被称作光子带隙材料，向光子禁带内引入缺陷就可以操控光子在光子晶体里的传播。因为光子晶体的折射率从空间上看是周期性函数，那么就能够通过空间文度来把光子晶体分类：一文、二文以及三文等。因为周期性折射率变化，导致在光子晶体内出现光子带隙，当向光子带隙内掺入缺陷，使光子晶体带隙被破坏，那么就可以产生一个光的传输通道。由于受到吸收损耗和折射率之间的Kramers-Kronig关系，所以在此缺陷中光的群速度减慢，出现慢光[2]。
很多研究者近期提出“全光网络”的设想，即信号用全光的模式在网络中进行传播，中间不需要任何的光电转换。在全光网络中，全光缓存器是一个核心器件，所以要想完成全光网络的构建，就必须对全光缓存器进行深入研发。随着光子晶体的研究的加强，人们试着通过光子晶体波导来产生慢光，并把它使用到全光缓存器等方面。我们认为只要构建出适当的光子晶体结构，我们就能实现对光传播速度的操控。假如光信号产生的畸变不是很严重，且能产生较大的延迟，那么慢光会在光缓存器中有广泛应用，从而实现全光通信。
1.2 研究现状
假如使得介质折射率的变化率在小范围频率内产生剧烈改变，就可以形成慢光。随着研究的深入，很多学者都在理论或者实验中实现了慢光。1996年，Sealora第一次从一文光子晶体带隙的结构中观察到了光波的延迟现象[3]，这成为以后研究光子晶体慢光理论的基础。日本Notomi和Inoue等人在实验室里使得光在光子晶体波导内的群速度减慢到真空中光速的1/100[4]。2005年，IBM公司的Yurii A.Vlasov等科研者们在Nature发表文章宣布在光子晶体的多孔硅通道内将光速下降到低于真空光速的1/300[5]。2005年，Gersen H等人在Physics Review Letters撰文，宣布在Si基2D光子晶体波导内通过干涉法使光速降低到真空中光速的1/1000[6]。2007年日本NIT公司在Nature Photonics上发表文章称在超小光子晶体微腔中得到 c的超慢光速[7]。2013年，Li Qu等人从理论上分析了光纤布拉格光栅F-P腔的慢光和快光特性。由于对光子晶体研究的慢慢深入，利用光子晶体光纤来实现慢光也获得极大的进步，其实现方法也有很多种。
1.3 本文研究内容
（1）光子晶体基本理论
简单介绍光子晶体的基本概念，一文，二文，三文光子晶体的不同构造，以及光子带隙 的形成。
（2）光子晶体光纤
说明光子晶体光纤的两种基本结构，并分别介绍其传光机理。
（3）慢光技术
说明形成慢光的原理和公式，并阐述相应的形成方式。
（4）通过光子晶体光纤实现慢光技术
阐述三种实现方法，分别是通过光子晶体波导，光子晶体光纤光栅和受激布里渊散射， 并以此提出自己的一些观点和看法。
（5）对全文进行总结。
2 光子晶体及光子晶体光纤基本理论
2.1 光子晶体
近年来光子晶体作为一个新的研究方向引起科研者们极大的兴趣，很多国家把它当成一个重点课题。光是一种电磁波，和电子一样具有波动性，因此研究者们猜想，是不是光子在某种材料中也具有电子在普通晶体里的性质。因为在周期性原子晶格内，电子存在电子能隙效应，所以我们就猜想是否光在这种材料内也有类似的“光子能隙”存在呢。经过研究发现，的确存在这种介质，并给它命名为光子晶体。