金属光子晶体光纤的新型ARROW模型：预测表面等离子体与导模耦合

金属光子晶体光纤（Metallic Photonic Crystal Fiber, MPCF）是一种先进的光纤结构，它结合了金属元素与光子晶体的设计，用于操控光的传播和模式转换。MPCF的独特之处在于其能够实现对光的高效控制，包括表面等离子体激元（Surface Plasmon Polaritons, SPPs）和纤芯导模（Core Modes）之间的耦合，这种耦合的位置被称为带隙，对于光通信和光子学应用至关重要。 本研究基于两个已有的模型进行扩展，即光子晶体光纤的反共振反射光学波导模型（Anti-Resonant Reflecting Optical Waveguide, ARROW模型）和表面等离子体激元模式的螺旋模型（Spiraling model）。ARROW模型主要处理光子晶体结构中的光波引导特性，而螺旋模型则聚焦于理解SPPs在金属表面的行为。通过融合这两种模型，研究人员开发出了针对金属光子晶体光纤的新型模型——金属ARROW模型（Metallic ARROW, MARROW模型）。 MARROW模型不仅考虑了光子晶体的周期性结构，还纳入了金属材料对光的特殊影响，如金属的导电性和局域化效应。利用这个模型，研究者计算了金和银两种金属光子晶体光纤中SPPs与核心导模耦合的位置，这些计算结果与先前实验得出的数据有良好的一致性，验证了模型的有效性和准确性。 金属光子晶体光纤因其在光通信中的潜在优势，如低损耗、高带宽和增强的非线性效应，使其在光纤光学领域引起了广泛关注。通过模式匹配，MARROW模型能够帮助设计者优化光纤性能，比如设计具有特定带隙或高效能量传递的光纤结构，这对于制造高性能光纤传感器、光开关、以及光集成设备具有重要意义。 这篇论文提供了金属光子晶体光纤设计的新工具，为理解并控制光在这些复杂结构中的行为奠定了基础，从而推动了光纤通信技术的发展，特别是对那些依赖于表面等离子体效应的应用。未来的研究可能会进一步探索不同金属材料对MPCF性能的影响，以及如何通过MARROW模型进行更精细的参数优化。