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光子晶体光纤优良特性的直观解释

一直在想如何能够用一种通俗易懂的方法来解释光子晶体光纤这种复杂的光学器件,直到前天在网上偶然看到小时候玩的积木,突然感觉醍醐灌顶:积木每个人都见过,都玩过,用这个来解释最适合不过了。于是有了以下内容。

首先来看看大家都玩过的积木,这里以乐高积木为例。简单的乐高积木基础零件由下图中的bricks组成,这个可以说是一切模型的基础了。

当bricks的数量较少的时候,我们可以做出简单的模型,例如下图中左侧的这个,谁能看出它是一只企鹅?当数量较多的时候,就可以组装一些复杂的模型,例如右侧的飞机。我猜它是水上飞机,因为没有轮胎而有滑板。

如果我们适当的增加基础零件的种类,例如圆形的轮组,那么我们可以得到一辆可以行驶的模型小车。进一步讲,是大量以车轮作为行驶工具的模型。

这时的模型仍然显得简单,那么我们增加大量的种类,包括bricks,轮子,齿轮及传动部件,以及动力来源如下图所示,我们能得到什么模型?

这个用图片恐怕难以展示,看看下面这段来自乐高官方网站的视频吧!

那么,光子晶体光纤与乐高积木又有什么关系?

以下是两张示意图,并不代表真实尺寸。传统的光纤例如单模光纤,是由折射率较高的纤芯和折射率较低的包层组成,结构上比较简单,就像上边少量零件组装成的企鹅模型。

单模光纤结构示意图

而光子晶体光纤的结构则灵活的多,其中每一个空气孔都是可调节的,不只是大小,包括形状、数量和材料等。因此如同乐高积木在应用大量不同种类零件后可以组装复杂模型,光子晶体光纤比普通光纤拥有更加强大的性能优势,而且往往是数量级的优势。

光子晶体光纤结构示意图

(未完待续)

Yin Guobing

Yin Guobing

BOE技术研发工程师🔬,业余码农😳,蓝猫铲屎官🐈。曾独立开发了一款iOS APP并上线🎉。现居北京,正在为了理想中的生活而奋斗..

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