TÍNH CHẤT CỦA SỢI QUANG TINH THỂ LÕI CHIẾT SUẤT CAO
4.1 Giới thiệu về sợi quang tinh thể PCFs
Tinh thể quang (Photonic Crystal ) là cấu trúc nano quang có chu kỳ đƣợc thiết kế để tác động đến chuyển động của photon theo một cách tƣơng tự mà chu kỳ của một tinh thể bán dẫn ảnh hƣởng đến chuyển động của electron. Tinh thể quang tử xảy ra trong tự nhiên với các hình thức khác nhau đã đƣợc nghiên cứu trong khoa học khoảng 100 năm qua.
Sợi quang tinh thể ( PCFs - Photonic Crystal Fibers) là loại sợi quang mới, dựa trên tính chất của tinh thể quang, bởi vì chúng có khả năng giới hạn ánh sáng trong vùng lõi, điều mà các sợi quang thông thƣờng không thể làm đƣợc.
PCFs cơ bản là sợi quang hợp chất silica mà trong nó có những lỗ khí chạy song song với trục của sợi, không giống nhƣ những sợi quang thông thƣờng, lõi và
51 vùng phản xạ của PCFs làm từ cùng một vật liệu nên mọi tính chất của PCFs đều bắt nguồn từ sự có mặt của những lỗ khí này.
Hình 4.1 Sợi tinh thể quang PCFs với hai trường hợp lõi đặc (a) và lõi rỗng (b) [1] Sợi quang PCFs đầu tiên đƣợc Philip Russell và cộng sự công bố vào năm 1995 mặc dù chƣa phải là sợi có lõi rỗng. Tính toán chỉ ra rằng sợi lõi đặc hình thành một sợi đơn mode có dải bƣớc sóng rộng, sợi có suy hao rất thấp và vùng silica ở lõi tăng gấp 10 lần so với sợi đơn mode thông thƣờng, do đó sợi cho phép tăng mức độ năng lƣợng quang.
Hình 4.2: Mặt cắt của mẫu PCFs lõi đặc đầu tiên có đường kính lỗ khí 300nm và khoảng cách giữa hai lỗ liền kề là 2,3µm [1]
52 Năm 1999 Philip Russell và cộng sự công bố sợi đơn mode lõi rỗng đầu tiên, trong đó việc giam hãm ánh sáng là do một vùng cấm quang 2 chiều. Họ nhận ra rằng vùng cấm quang có cơ chế dẫn sóng mạnh, ánh sáng vẫn bị giới hạn trong lõi rỗng ngay cả khi bị uốn cong.
Do sự đa dạng trong việc sắp xếp các lỗ khí, PCFs có khả năng lớn trong việc điều khiển sự phản xạ ánh sáng giữa lõi và các tinh thể quang trong vùng lớp vỏ đồng thời mang lại rất nhiều tính chất quang độc đáo.