第一章绪 论光子晶体（Photonic Crystals）是近年来迅速发展起来的一种介电常数随空间周期性变化的新型结构材料。随着时代的发展，光子晶体光纤(Photonic Crystal Fiber，PCF)作为新型光纤逐渐被人们熟知并应用，这种光纤的构成成分以单一介质为主，其微结构包层从二维方向出发，一轴向波长空气孔作为最终组成成分。相比于传统光纤，光子晶体光纤具有的部分特性更为突出，所以一经问世就广受欢迎，成为这些年来研究光电子学不可缺少的一部分。1.1 本设计的背景随着 21 世纪的到来，信息技术运用到千家万户，成为人们日常生活中不可缺少的一部分。反观过去可知，在过去 50 年里人们将半导体技术作为研究的主要技术，从而在一定程度上促进了信息产业的持续前进发展。而电子以信息载体的形式而存在，无论是从信息传输的速率上来说还是从信息传输的效率上来说，都还存在着很多亟需解决的问题，受到人们的大力关注。因此，在这种情况下，人们创造性的提出了光子作为信息载体的想法，使其能够全方面的代替电子的信息载体。对光子信息载体而言，由于其具有能耗低、效率高以及速度快等多方面电子不具备的优点，这是其能够得以运用的主要前提条件。然而对光子的控制度较难，所以人们希望能够找寻到半导体超晶格这类电子流动的材料，从而更好的控制光子的运动。因此人们提出了光子晶体—光子微结构材料的概念。光子晶体的概念是根据传统的晶体概念类比而得来的，由于其具有独特的传光机理，人们便对光子晶体的理论分析和实验研究产生了极大的兴趣。它可以如愿以偿地控制光子的运动，是受光通讯、光子集成、光电集成、微波通讯、空间光电技术以及国防科技等现代高新技术青睐的一种新概念材料。从科学角度而言，光电集成线路就将使信息技术产业发生巨大变革的前提就是光学器件能像电子器件一样集成化。只要这个想法成为现实，那么就会促进社会的深入发展，产生巨大的无可评估的影响，而这种影响可以和微电子革命带来的影响相媲美。光子晶体光纤的概念最早是由 1987 年美国 Princeton 大学的 S.John 和美国 Bell 实验室的 E.Yablonovitch 分别同时提出。为了得到超平坦色散，研究者们已经提出了基于光子晶体光纤的多种设计方式，其中，最简单高效的方式是在纤芯中加入一个小的空气孔。其基本原理是，在光子晶体光纤纤芯中引入小空气孔能够增强波导色散和材料色散的互相协调，使两种色散作用相互抵消，从而在较宽的波段范围内得到近乎零色散的...
