JP4472354B2 - プリフォームから微細構造の光ファイバを線引きする方法、それに使用するコネクタ、及び微細構造光導波路の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、フォトニック結晶ファイバに関する。

光ファイバは、遠距離通信等の分野で広く用いられている。標準的な光ファイバは、典型的には、ガラスのような固体からすべてが製造され、各ファイバは、その全長にわたって、同一の断面構造を有する。

断面の一部（通常は中心部）における透明な材料は、断面の他の部分よりも屈折率が大きく、コアと呼ばれる領域を形成している。光は、コアを包囲するクラッドを形成する材料との間で全反射することによって、コア中を伝送される。大部分の標準的な光ファイバは、所定濃度のドーパントを含む溶融シリカから製造され、断面円形の外形を有し、その外径は、典型的には１２５ミクロンである。標準的な光ファイバは、シングルモード、またはマルチモードである。

あるシステムにおいては、異なる機能をもつ別体のファイバを用いることもできる。例えば、光ファイバの長さ方向において、連続する標準的な各光ファイバの間に、光の分散を補償するための光ファイバを介在させることができる。同様に、光学的増幅器、光学カプラ、センサ、または広範な種類のデバイスとして機能する光ファイバを用いることもできる。

光ファイバにおける長年の課題は、あるタイプの光ファイバから、他のタイプの光ファイバへの光の円滑な伝搬−「モードマッチング」−を実現することである。光の円滑な伝搬といいうるための条件、およびこれが実現されるための条件は、光の減衰がほとんどないこと（好ましくは０．１ｄＢ未満）、必要とされない限り空間モードと偏波モードとの間で変換がないこと、後方反射がないこと、および光ファイバの引張強度が大きいことである。

光の円滑な伝搬を実現するための公知の手段は、光ファイバを軟化温度まで加熱し、テーパが形成されるように線引きすることである。このための熱源には、火炎、または炭酸ガスレーザビームが用いられる。この際、モードエリアが縮小または拡大されるモードフィールドの変換も実現することができる。これに関連するプロセスとして、テーパが形成されないようにファイバを加熱するプロセスがある。

このプロセスによると、コア中のドーパントがクラッドに拡散し、導波モードのエリアが拡大する。このプロセスの欠点は、処理のために光ファイバを剥き出しにし、再度コーティングを施さなければならないことである。このような過程を経ると、光ファイバの強度が弱まり、また処理に時間を要して、製造コストも上昇する。

ここ数年の間に、フォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）、穿孔ファイバ、または微構造ファイバと呼ばれる新しいタイプの光ファイバが出現した（非特許文献１参照）。この微構造ファイバは、典型的には、内部に孔の配列を有する溶融シリカガラスのような単一の固体材料から製造される。

この「孔」とは、通常は空気孔を指すが、他のもの、例えば固体材料（例えば、屈折率を変えるために不純物をドープしたシリカ）の領域でもよい。各孔は、光ファイバの全長にわたって、この軸と平行に延びる。各孔の間を充填する固体材料の領域は、導波用のコアとして働く。この場合、固体材料領域の断面積は、隣接する孔の合計断面積よりも大きい。光は、標準的な光ファイバにおける全反射に類似の態様で、このコア中を伝送される。

微構造ファイバ中における固体材料領域に、孔の周期的な配列を設ける１つの方法は、この微構造から１つまたは複数の孔を取り去ることである。しかし、孔の配列は、光の全反射を生じさせるためのものであるならば、必ずしも周期的である必要はない（本発明者は、そのような場合でも、この光ファイバをフォトニック結晶ファイバと呼ぶ）。

微構造ファイバにおけるもう一つの導波メカニズムは、全反射というよりも、むしろフォトニックバンドギャップ効果に基づくものである。例えば、光は、コアを取り囲むように設計した小孔の配列を用いて、中空のコア（拡大空気孔）に閉じ込めることができる（非特許文献２参照）。しかし、標準的な光ファイバにおいては、中空のコアによって光を伝送することは、全く不可能である。

微構造ファイバは、ガラス材（棒体とチューブ）を、大きな目盛りの単位で、定位置に積み重ね、これらを一体として融解することにより製造することができる。こうして得られる１次プリフォームは、ついで、標準的なファイバ用プリフォームから、標準的なファイバを線引きする際に用いられるのと同じタイプの線引き用の塔を用いて、ファイバ状に線引きされる。このような２次プリフォームは、例えば、直径が約０．８mmの溶融シリカ材から形成することができる。

フォトニック結晶ファイバの全長にわたって延びる微細な空気孔は、ファイバの中心部に欠陥がある場合にも、全反射の修正された態様、またはフォトニックバンドギャップ効果のいずれかによって、光を伝送するのに必要な屈折率を与える。光ファイバの特性を変化させるために、このような空気孔の特性を変化させる技術は、すでに公知となっている。

概念的には、ＰＣＦにおいて、空気孔の大きさを制御する最も簡単な方法は、例えば、種々の大きさの径をもつ毛細管からプリフォームを形成するなど、所望の構造に対して、大きな概算目盛りでプリフォームを形成することであると思われる。しかし、種々の径をもつ毛細管を形成するのは、実際には難しい技術で、コストも嵩む。また、このような種々の径をもつ毛細管構造物が、線引き過程の間にどのような挙動をするかを予測するのは困難である。

特許文献１（バス大学）は、ＰＣＦを線引きした後、ＰＣＦの領域の一部を熱処理して、この領域における空気孔を塞ぐことを提案している。

特許文献２（コーニング社）は、例えば線引き中のプリフォームにおけるガス圧を変化させることによって、ＰＣＦの軸方向における特性を変化させることを提案している。このガス圧を変化させる方法は、特に、ファイバの軸方向において隣合う各セグメントにおいて、正の分散と負の分散を交互に繰り返すような光の分散態様を有し、ファイバの全長を通してみると、光の分散が実質的に０となるような光ファイバを製造するために用いられる。

特許文献３（バス大学）は、線引き中に、一定の制御下に、フォトニック結晶ファイバの構造を変化させる方法を開示している。この方法においては、まずシリカ製チューブの内側にシリカ製毛細管の配列を積み重ね、ついで、このチューブを吸引シリンダの内部に閉じ込める。この際、いくつか、またはすべての毛細管の端部を吸引シリンダから突出させておく。最後に、突出させた毛細管の内部を大気と通じさせた状態で、チューブの内部を吸引することによって、ＰＣＦを製造する。

この文献においては、一例として、４本の毛細管を、線引き中に伸張しないように、吸引シリンダの内部に存在させることによって、高度の複屈折性を有するＰＣＦが製造されることを示している。線引きされたファイバは、２重の回転対称性を有する。

しかし、本発明者は、公知の製造方法においては、線引きされるファイバの構造の制御は、限られたものにしかならないことに気が付いた。
J.C.Knight外,"Optics Letters" 第21巻，第203頁 R.F.Cregan外,"Science" 第285巻，第1537頁 国際公開第ＷＯ ００／４９４３５号明細書（国際出願ＰＣＴ／ＧＢ００／００５９９号） 国際公開第ＷＯ ００／１６１４１号明細書（国際出願ＰＣＴ／ＵＳ９９／１８０８９号） 国際公開第ＷＯ ００／４９４３６号明細書（国際出願ＰＣＴ／ＧＢ００／００６００号）

本発明の目的は、フォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）の製造方法を改良すること、および機能が改善されたＰＣＦを提供することである。

本発明によれば、微構造ファイバの製造方法であって、
(ｉ)複数の長手の孔を有するプリフォームを用意する過程と、
(ｉｉ) 前記孔を外部圧力制御装置と連通させるために、前記孔のうち少なくとも１つをコネクタに接続する過程と、
(ｉｉｉ) 前記外部圧力制御装置と連通された孔のガス圧を制御しつつ、前記プリフォームをファイバに線引きする過程とを含むことを特徴とする微構造ファイバの製造方法が提供される。

ここで、「外部圧力制御装置」なる語は、単に線引き中に孔を封止して孔の内外で圧力差を生じさせるだけでなく、孔の内圧を、例えばピストンにより、大気圧よりも大きいかまたは小さい、一定の圧力等の所望の圧力に変化させるのに適当な手段を意味する。

したがって、個々の孔の大きさは、ファイバの線引き中に、プリフォームの特定の孔を指定して、個別に圧力を変化させることによって、制御することができる。数個の孔を同時に指定すると、実際のファイバに生じる構造を、線引き過程中に変化させることができる。

ファイバの特性に急激な変化を生じさせることも可能である。例えば、線引き中に、単一のファイバの長さ方向に沿って、接続箇所の両側で、光を損失なく伝送させうる別体のデバイスをつくり出すことができる。孔の均一な配列を有するプリフォームから、デバイスの複雑な配置もつくり出すことができる。

線引きされるファイバの断面の各部分に形成される孔は、種々の圧力に加圧される。例えば、線引きされたファイバは、コア領域を包囲するクラッド領域を含む。また、コア領域に隣接して、クラッド領域の最も内側にリング状に並ぶ複数の孔は、それぞれ異なる圧力を加えられる。

一般的にいって、ファイバの線引き中には、他よりも大きい孔は、より大きくなり、他よりも小さい孔は、より小さくなる。加圧（減圧の場合も含む）は、例えばクラッド領域の最も内側のリング状部分におけるこのような傾向を抑制するために行われる。

プリフォームは、それぞれが、孔の元となる複数のチューブからなる複数の長手の要素を一まとめにして束にしたものを含むのが好ましい。

プリフォームは、孔が設けられた母材を備えているのが好ましい。

圧力制御装置は、孔内の圧力を、大気圧よりも上昇させるのが好ましい。一方、圧力制御装置は、孔内の圧力を、大気圧未満にすることもできる。孔内の圧力は、線引き過程の間、一定に保たれるのが好ましい。しかし、一方で、孔内の圧力を、線引き過程の間、変化させることもできる。孔の断面積は、線引きされたファイバの長さ方向において、変化するのが好ましい。孔内の圧力は、周期的にパルス状に変化させることもできる。

上述のように、圧力制御装置としては、一定の圧力、または変化する圧力を及ぼすことのできる適当な装置、例えば、回転翼ポンプ、蠕動ポンプ、シリンダピストンポンプ等を用いることができる。

コネクタが装着される孔は、線引きされるファイバのクラッド領域にも、コア領域にも形成することができる。線引きされるファイバのコア領域全体を孔にすることもできる。コア領域の孔は、クラッド領域の孔よりも、低圧にされるのが好ましい。

上記複数の孔は、圧力制御装置と連通させるのが好ましい。

本発明の方法は、前記孔の少なくとも１つからなる複数のグループを、例えば、さらに他の外部圧力制御装置に接続することによって、第２の圧力、その他複数の圧力に加圧する過程を含むことができる。例えば、本発明の方法は、少なくとも１つ（好ましくは複数）の孔を、第２の外部圧力制御装置と連通させる過程を含むのが好ましい。また、本発明の方法は、さらに、少なくとも１つ（好ましくは複数）の孔を、第３の外部圧力制御装置と連通させる過程を含むこともできる。

本発明の方法は、前記１つまたは複数の孔に加えられる圧力を経時的に変化させることによって、フォトニック結晶ファイバの軸方向に、複数のデバイスを形成する過程を含むのが好ましい。この複数のデバイスは、それぞれ同じものとすることができる。したがって、本発明は、単一のファイバの長さ方向において、所定の間隔で離隔された特定のデバイスを大量に製造する方法を提供するものである。複数のデバイスは、ファイバの製造後に、分離される。この外、複数のデバイスが、さらに各種のデバイスを含むようにすることもできる。したがって、単一のファイバにおいて、信号処理等の複雑な光学的効果を実現することができる。

本発明の方法は、プリフォームからファイバを線引きする速度を経時的に変化させる過程を含むのが好ましい。

また、本発明の方法は、プリフォームの供給速度を経時的に変化させる過程を含むのが好ましい。プリフォームの供給速度は、プリフォームが、ファイバが線引きされる方向とは反対の方向に引っ張られるように、短時間のうちに負の速度とすることもできる。

本発明の方法は、線引きに用いる熱源の温度を経時的に変化させる過程を含むのが好ましい。

本発明の方法においては、加圧により、線引きされるファイバの断面の各部分において、それぞれ異なる断面積をもつ少なくとも１つの長手の孔を生じさせるのが好ましい。前記孔の少なくとも１つを、ファイバの全長にわたってつぶすこともできる。このような方途は、例えば、ファイバの長さ方向の特定の部分において、局所的に孔を生成、または消滅させるために用いることができる。同様に、コア領域に隣接する複数の孔を、生成、または消滅させることもできる。このような方途は、所定の長さにわたって、拡大または縮小されたコアを有するファイバを製造する場合にも用いることができる。

本発明の方法においては、加圧により、線引きされるファイバの断面の各部分において、それぞれ異なる断面積をもつ少なくとも１つの誘電性母材からなる部分を生じさせることができる。

また、本発明の方法においては、加圧により、線引きされるファイバの断面の各部分において、それぞれ高い屈折率と小さい屈折率をもつ複数の同心円状の領域を生じさせることもできる。

本発明の方法においては、加圧により、周期の長い回折格子を生じさせることができる。

また、本発明の方法においては、加圧時の圧力変化により、ファイバの一部が複屈折性となるよう、ファイバの対称性を変化させることができる。

本発明においては、ファイバの２つの部分が、複屈折性を有し、これらの部分の主偏光軸が、加圧時の圧力変化により、互いに回転しているのが好ましい。

本発明によれば、コア領域と、複数の長手の孔を含むクラッド領域とを備えたフォトニック結晶ファイバが提供される。このファイバは、長さ方向において、次の第１の領域と、第２の領域とを有する。第１の領域においては、ファイバが、速い偏光軸と遅い偏光軸を有するように、複数の孔が、最大で２度の回転対称となる第１のパターンに従って形成されている。

第２の領域においては、ファイバが、速い偏光軸と遅い偏光軸を有し、かつこの第２の領域における偏光軸が、第１の領域における偏光軸に対して回転した状態にあるように、複数の孔が、最大で２度の回転対称となる第２のパターンに従って形成されている。さらに、ファイバは、第１のパターンが第２のパターンに変更されるように、第１の領域と第２の領域の間に、少なくとも１つの孔の断面積が変化する移行領域を有する。

したがって、複屈折性の低いＰＣＦが、光の損失なく、複屈折性の高いファイバへと移行していく。遅い偏光軸を速い偏光軸とし、またこの逆を実現するよう、単に線引きの途中で孔の圧力分布を変更するだけで、ねじれによって補償された偏光保持（ＰＭ）ファイバとの連結体（群遅延の微分（ＤＧＤ）を有しないように設計されている）を形成することができる。

ファイバの複数の部分を複屈折性とし、互いに回転した偏光軸を有するようにすることもできる。適当なフォトニック結晶構造であれば、ファイバに複屈折性を付与するために用いることができる。このようなフォトニック結晶構造は、例えば、矩形の格子構造を基礎とする。

加圧時に圧力を変化させると、線引きされたファイバのコア径を変化させることができる。その結果、コアが大径の部分を含む少なくとも１つのデバイスと、コアが小径の部分を含む少なくとも１つのデバイスが生じる。したがって、例えば、コアを取り囲む複数の孔の圧力を減少させて、孔をつぶすことによって、大径のコアを、小径のコアに移行させることができる。同様の効果は、線引き時の引張張力を変化させることによっても得られる。

また、本発明によれば、コア領域と、複数の長手の孔を含むクラッド領域とを備えたフォトニック結晶ファイバが提供される。このファイバは、使用時に、伝搬する光に対して大きな非線形応答を示すように、長さ方向において、他の部分と比べて、コア領域に隣接する複数の孔が、大きな断面積を有し、コア領域が、これよりも断面積が小さくなっている部分を有する。

加圧時に圧力を変化させると、線引きされたファイバのコア径を変化させることができる。その結果、少なくとも１つのデバイスは、使用時に有意な非線形光学効果を示すのに十分な小径のコア領域を含む非線形のファイバの一部となる。したがって、ごく小径のコアを有するファイバは、中くらいのコアを有するファイバとの連結体における中央部に形成され、継ぎ目のない遠距離通信システムとして効率のよい非線形機能を発揮することとなる。これは、ファイバを剥き出しにして、再度コーティングする必要がないため、ファイバの引張強度が悪影響を受けることがないからである。

線引きされたファイバが、複数のコア領域をもつようにすることもできる。少なくとも１つのデバイスが、コア間の分離領域が縮径された光学カプラを含むように、加圧時の圧力変化により、ファイバの一部において、縮径された少なくとも２つのコアを分離させるのが好ましい。また、複数のデバイスが、マッハ−ツェーンダー干渉計を構成する２つの光学カプラを備えるのが好ましい。したがって、本発明によれば、２つのコアを有するファイバ部分の２つの地点において、２つのコアの間で、空気孔の大きさを縮小するという簡単なプロセスによって、列をなすマッハ−ツェーンダー干渉計を製造することができる。

ファイバは、複数の光学カプラから形成されるスイッチ網、またはフィルタ網を備えているのが好ましい。

本発明によれば、少なくとも３つのコア領域と、複数の孔を含むクラッド領域とを有するフォトニック結晶ファイバが提供される。このファイバは、コア領域の第１の対の間と第２の対との間に、それぞれ少なくとも１つのカプラを備え、各カプラにおいては、対をなすコアの間における孔の断面積が、ファイバの長さ方向におけるこの隣の部分における孔の断面積よりも小さく、互いに近接しうるようになっている。

このような構成は、特定の孔を、他の部分に影響を与えることなく熱処理するという、不可能ではないとしても非常に困難なテーパ付けの後処理を行う場合に比べて、大きな長所を有すると思われる。このような列をなすファイバを製造しうるならば、カプラを、他の部分に影響を与えることなく、グループをなす（２つまたは３つの）コアの間に形成しうることとなる。さらに、ファイバの両端部分においては、各別のコアの間にカプラを形成することもできる。

本発明の方法によれば、ファイバが、２つよりも多い数のコアをもつようにすることができる。この２つよりも多い各コアの間に光学カプラを形成するには、加圧時の圧力を変化させることにより、複数のファイバ部分にわたって、縮径されたコアを分離させるのが好ましい。こうすれば、より複雑なデバイス網を形成することができる。

各光学デバイスの間に形成される、孔の断面積の移行領域の径は、光の損失を防ぐように、徐々に変化させる。しかし、移行領域が突然現れるようにすることもできる。したがって、継ぎ目がなく、光の損失が少ない移行領域を介して接続されたファイバが、長さ方向の各地点において、多くの異なる特性を有するように線引きすることもできる。

孔の断面積の移行領域を形成するために、線引きの条件を、次の２つの状態の間で、経時的に繰り返させることができる。第１の状態とは、光学デバイスの第１のモードに適合するもので、第２の状態とは、光学デバイスの第２のモードに適合するものである。例えば、このうち一方の状態を、シングルモードファイバに適合し、他方の状態を、分散補償ファイバ（ＤＣＦ）、増幅器、または高度非線形ファイバ等の特定のファイバに適合しうるようにすることができる。

また、本発明によれば、コア領域と、複数の長手の孔を含むクラッド領域とを備えたフォトニック結晶ファイバが提供される。このファイバは、このファイバは、長さ方向において、次の第１の部分と、第２の部分とを有する。第１の部分においては、複数の孔が、第１の機能を果たす第１の断面パターンに従って配置されている。第２の部分においては、複数の孔が、第２の機能を果たす第２の断面パターンに従って配置されている。このファイバは、孔の断面積の移行領域をも有する。この移行領域においては、ファイバの使用時に、光が、第１の部分におけるモードと、第２の部分におけるモードとの間で伝播するように、孔が第１の断面パターンと第２の断面パターンを繰り返すよう、少なくとも１つの孔の断面積が、移行領域の長さ方向に沿って、大きくなったり、小さくなったりする。

本発明の方法は、線引きされたファイバの長さ方向において、一定の構造を周期的（１周期は数メートル）に繰り返すことにより、ねじれによって補償され、群遅延の微分（ＤＧＤ）のないファイバを製造する過程を含むことができる。周期の数は整数であるため、この過程によれば、群遅延の微分（ＤＧＤ）をなくすために行うファイバの長さ方向における正確な切断を、きわめて容易にすることができる。この方法によれば、実際の光分散の精度を、所望の値の１００×ｄＬ/Ｌ％以内にとどめることができる。

同様に、孔が第１の断面パターンと第２の断面パターンを繰り返し、不必要な相のマッチング条件を概ね回避しうるように、少なくとも１つの孔の断面積が、第１の値と第２の値を繰り返すようにすることもできる。

本発明によれば、コア領域と、複数の長手の孔を含むクラッド領域とを備えたフォトニック結晶ファイバが提供される。このファイバは、孔が第１の断面パターンと第２の断面パターンとを繰り返し、不必要な相のマッチング条件を概ね回避しうるように、長さ方向に、少なくとも１つの孔の断面積が、第１の値と第２の値とを繰り返す部分を含む。

本発明の方法は、遠距離通信用の周波数帯にわたり、標準的な遠距離通信用ファイバにおける分散曲線に適合する段階的な特性をもつ分散補償ファイバ（ＤＣＦ）を製造する過程を含むことができる。この過程は、ファイバの適当な長さの部分において、機能的な形状を選択することによって実現することができる。所望の接続特性を得るための積分方程式を解くのに、分散曲線のファイバ形状への依存性を計算して、これを用いることができる。また、積分方程式を解くには、分散曲線のファイバの長さに対する依存性も必要であるが、これは、積分に係る関数によって与えられる。

線引きのパラメータは、所望のファイバ構造を得るため、線引きされるファイバを直接計測した値（例えば、単一または複数の孔の径）からフィードバックすることによって制御することができる。

本発明の方法は、線引きのパラメータと、線引きされるファイバのパラメータとの間の関係を較正する過程を含むのが好ましい。

本発明の方法は、さらに、所望の構造を有するファイバを製造するため、前記較正の結果に従って、線引きのパラメータの値を変化させる過程を含むのが好ましい。したがって、孔の圧力、温度、および線引き速度のような線引きのパラメータと、孔径、および孔間の距離のような線引きされるファイバのパラメータとは、較正の過程において決定するのが好ましい。このような較正は、例えば、多数の試験的な線引きを行い、任意の時間において、１つまたは複数の線引きのパラメータを変更させ、その結果を測定することによって行うことができる。

特定の孔、または複数の孔のそれぞれに適用される圧力は、デジタル信号によって制御されるのが好ましい。すなわち、孔に対する圧力は、一気に適用することも可能であるし、また一定の圧力をパルス状に適用する、すなわち効果的により高い圧力を適用するために、所定の時間間隔でより多くのパルスを送り込むことも可能である。（勿論、アナログ式の連続的に変化する信号を用いることもできる。）

プリフォームの構成要素は、線引き後のファイバにおいて所望の構造が実現されるように選択される。例えば、プリフォームの構成要素を、すべてチューブにすることもできる。このチューブは、線引き後のファイバにおいて、孔の三角形状の格子を実現しうるように配置される。プリフォームの少なくとも１つの構成要素は、中実の棒体であるのが好ましい。このような棒体を用いると、線引き後のファイバにおいて、より大きな中実の誘電性領域を形成することができ、毛細管を用いるよりも複雑な微構造ファイバを製造することができる。

プリフォームは、チューブの束を取り囲み、線引き後のファイバにおいて、外被領域を形成するより大きなチューブを含むこともできる。

微構造ファイバは、光が、フォトニックバンドギャップ効果によって、コア中を伝搬しうるような構造とすることができる。この外、微構造ファイバは、光が、全反射によって、コア中を伝搬しうるような構造とすることもできる。この場合、コアは、例えばプリフォームにおける中実の棒体から、線引きによって形成することができる。

プリフォームの孔は、適当な方法によって、種々の圧力に晒されるように連通することができる。可能な連通形態の例は、後述する。

プリフォームの一部を、ファイバの線引き過程中も線引きせずに保持し、かつ１つまたは複数の外部の圧力制御装置から、この圧力制御装置によって加圧される各孔、または複数の孔まで、例えばホースを介して個別に直接的な連通を実現することもできる。

孔を外部の圧力制御装置に接続するためにコネクタを用いることもできる。

本発明によれば、複数の孔を含む、微構造ファイバ製造用のプリフォームを圧力源に接続するためのコネクタであって、前記孔のうちの１つまたは複数の孔に接続することができ、かつそれぞれが圧力源にも接続しうるようになっている複数の要素を備えるコネクタが提供される。

前記各要素は、個別に、またはグループを形成して、それぞれ別個の圧力源に接続しうるようになっているのが好ましい。

プリフォームは、複数のチューブを備え、かつ前記複数の要素は、前記１つまたは複数のチューブが終端するチャンバであるのが好ましい。また、各チャンバは、圧力源に連通可能な通路との間で、流体を流通させうるようになっているのが好ましい。さらに、前記通路は、バルブで終端しているのが、より好ましい。

前記複数のチャンバは、前記チューブが、このチャンバの底部に設けられた孔と連通する方向と概ね直交する平面において、コネクタ内で配分されているのが好ましい。この場合、複数のチャンバは、前記平面において、互いに隣り合うこととなる。また、複数のチャンバは、プリフォームの孔と隣り合うようにすることもできる。

複数のチャンバは、コネクタの一方の側に設けられた凹部であるのが好ましい。通路は、これらのチャンバから、コネクタの反対側まで貫通するのが好ましい。この外、通路は、コネクタのこれ以外の側まで貫通させることもできる。凹部は、チューブの端部の周りで封止されるように設けるのが好ましい。

複数のチャンバは、チューブが、このチャンバの底部に設けられた孔と連通する方向において、コネクタ内で配分することができる。したがって、少なくとも１つのチューブを、１つまたは複数のチャンバを貫通させ、このチューブが貫通する１つまたは複数のチャンバではなく、むしろ開口から構成される単一のチャンバ内で終端させることができる。

このようなコネクタは、種々の長さを有するチューブ、または種々の長さの範囲のチューブが、別個のチャンバで終端するように、プリフォームにおける２つまたはこれ以上の数の長さのチューブを収容しうるように設計される。

本発明によれば、微構造光導波路の製造方法であって、
(ｉ) 並べて束にされたチューブからなる複数の要素を含むプリフォームを用意する過程と、
(ｉｉ) 前記チューブのうち少なくとも１つにコネクタを取り付けることにより、このチューブを外部圧力制御装置と連通させる過程と、
(ｉｉｉ) 前記外部圧力制御装置と連通されたチューブのガス圧を制御しつつ、前記プリフォームをファイバに線引きする過程とを含むことを特徴とする微構造ファイバの製造方法が提供される。

また、本発明によれば、複数のチューブを含む、微構造ファイバ製造用のプリフォームを圧力源に接続するためのコネクタであって、１つまたは複数のチューブの端部を収容しうる複数の開口と、この開口を貫通する１つまたは複数のチューブが終端する複数のチャンバとを有し、各チャンバは、圧力源に接続しうるようになっているコネクタが提供される。

さらに、本発明によれば、微構造光導波路の製造方法であって、
(ｉ) 並行して延びる複数の孔が貫通しているプリフォームを用意する過程と、
(ｉｉ) 前記孔のうち、１つまたはすべてではない複数の孔を、これらの孔におけるガス圧を制御するために、圧力制御装置と連通させる過程と、
(ｉｉｉ) 前記圧力制御装置と連通された前記孔のガス圧を制御しつつ、前記プリフォームを光導波路に線引きする過程とを含むことを特徴とする微構造ファイバの製造方法が提供される。

この方法は、前記コネクタの複数の要素が、１つまたは複数の圧力制御装置と接続しつつ、前記孔の少なくともいくつかと連通し、線引き過程中に、前記孔に１つまたは複数の値の所望の圧力を加えうるように、このコネクタを、前記プリフォームの端部に接続させる過程をさらに含むのが好ましい。

例えば、この方法は、前記チューブのうちの少なくともいくつかの端部が、前記開口を貫通して、前記チャンバに至り、このチャンバを１つまたは複数の圧力制御装置と連通させつつ、線引き過程中に、チューブに１つまたは複数の値の所望の圧力を加えうるように、前述の本発明に係るコネクタを、前記プリフォームの端部に接続させる過程をさらに含むのが好ましい。

さらに、本発明によれば、上述の本発明に係る方法によって製造される微構造ファイバが提供される。

本発明によれば、線引き過程中にファイバの構造を十分に制御しうるフォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）の製造方法、およびこの方法によって製造され、種々の特性を有するＰＣＦが提供される。

以下に、例示として、本発明の実施態様を、添付の図面を参照して行う。

周知のタイプの典型的なフォトニック結晶ファイバ用プリフォーム20（図１参照）は、大型のチューブ５の内部に、三角形の格子パターンに配列され、かつまとめて保持されている細いチューブ30の束を含んでいる。プリフォーム20の中心部には、中実の鞭体15が、格子状に配列されたチューブ30中の所定の位置に配置される。

フォトニック結晶ファイバ10は、このプリフォームから、通常の方法に従って線引きされることにより製造される。線引きされたファイバ10においては、チューブ30は、シリカの母材中に埋設された、複数の長手の孔からなるクラッド領域を形成する。鞭体15は、ファイバ内において、中実で、長手のコアを形成する。また、大型のチューブ５は、ファイバを保護する外被を形成する。

この実施形態においては、光は、コア領域の屈折率よりも実効屈折率が小さいクラッド領域からの全反射によって、コア領域中を伝送される。

ファイバ10に線引きする過程（図２参照）中に、プリフォーム20の孔を個別に加圧する第１の方法によれば、チューブ30は、プリフォーム20において、外被となるチューブ５から突出するように配置される。チューブ30の突出している複数の端部のうちから選択したものに、ホース40が取り付けられる。ホース40は、Ｏ−リング50を用いて、定位置に保持される。ホース40は、もう一方の端部においては、圧力制御装置（図示せず）に接続される。

プリフォーム20からファイバ10を線引きする過程においては、ホース40が接続されている外部圧力制御装置によって生成される圧力を変化させると、チューブ30内の圧力、すなわち、線引きされて生じる孔内の圧力は変化する。ホース40内で、圧力は経時的に変化し、ホース40の１つ１つに対して、種々の圧力が、時々刻々と変化しつつ適用される。したがって、線引きされたファイバのクラッド領域に形成されている複数の孔は、各孔について、また同じ孔についても長さ方向において、それぞれ断面積が異なっている。

もう１つの方法（図３(ａ)と図３(ｂ)参照）においては、プリフォーム20に接続されるホースの代替手段として、中間コネクタ100が用いられている。

コネクタ100は、平らなディスク状をなしており、ここに、凹部110,115,120,125からなる多数のチャンバが形成されている。凹部110,115,120,125は、プリフォーム20から突出しているチューブ30の端部を収容し、これらが嵌合されうるように配置されている。

凹部110は、それぞれ、１本のチューブ30の端部を収容するように配置されている。凹部115は、それぞれ、２本のチューブ30の端部を収容するように配置されている。凹部120は、それぞれ、７本のチューブ30（または６本のチューブと１本の鞭体15）からなるグループの端部を収容するように配置されている。凹部125は、それぞれ、５本のチューブ30からなるグループの端部を収容するように配置されている。チューブ30は、凹部110,115,120,125において、ガスケットによって封止されている。

通路130は、コネクタ100を貫通して、バルブ140に通じている。ホース40は、線引きの前に、バルブ140に取り付けられる。ホース40の他端は、前述のように、圧力制御装置に取付けられる。このような配置の場合、圧力制御装置によって生成される圧力は、凹部110,115,120,125における圧力の変化を通じて、チューブ30内の圧力に影響を与える。

したがって、例えば凹部120における７つのチューブすべてが同じ圧力を加えられる場合でも、凹部110におけるチューブの圧力は、別個に変化させうる。

図４は、もう１つの実施形態に係るコネクタを示す。この実施形態においては、プリフォーム20は、各チューブ30が、このプリフォーム20から、それぞれ異なる長さで突出するように形成されている。中間コネクタ200は、チューブ30と接続しつつ積み重ねられた３つのチャンバ210,220,230を備えている。各チャンバは、ホース40が接続されるバルブ240を具備している。ホース40の他端は、前述のように、圧力制御装置に取付けられる。

各チャンバの底部には、複数の孔（図示せず）が設けられている。各孔は、封止されているか、またはチューブ30が挿通されるＯリングを装着されている。チューブ30の長さは、３つの範囲に分けることができる。最も短いチューブは、積み重ねられたチャンバのうち、下段のチャンバ210で終端している。中くらいの長さのチューブは、下段のチャンバ210を貫き、中段のチャンバ220で終端している。最も長いチューブは、下段と中段のチャンバ210,220を貫き、上段のチャンバ230で終端している。

線引きの過程においては、各チャンバ210,220,230が、加圧される（または一部のチャンバ、もしくはすべてのチャンバが減圧される）。最終的なファイバに形成される各孔の大きさは、孔の元となるチューブ30が終端しているチャンバの圧力に依存する。

ファイバ10における孔の断面形状、軸方向の形状、および分布は、チューブ30内の圧力が、各チューブで異なり、かつ経時的に変化することに依存する。定常状態における孔の大きさと孔の圧力ｐの関係は、次式により与えられる。
ｐ＝σ／ｒ
ここで、σは、シリカ母材の表面張力であり、ｒは孔の半径である。

ファイバ10に設けられる特別のデバイスのために、拡張または縮小される孔の位置が特定される。また、必要な孔径をつくり出すためにチューブ30に必要とされる圧力は、上述の関係式に従って、コンピュータにより計算される。コンピュータは、所望の孔径とその経時的な変化の下に、プログラムされる。コンピュータは、上述の関係式に従って、圧力制御装置により加えられる圧力を制御し、所望の孔形状をつくり出すために設置される。また、コンピュータにおいては、線引き過程中に予測されるファイバ材料の挙動を確認し、かつ必要なパラメータの調整を行うために、較正が行われる。

図５(ｉ)〜図８(ｖｉｉ)は、本発明の方法に従って製造された光ファイバの例を示す。

本発明の方法に従って製造される光ファイバの第１の例は、フォトニック結晶ファイバ300である（図５(ｉ)〜 図５(ｉｖ)参照）。ファイバ300は、群遅延の微分（ＤＧＤ）をほとんど示さない。このような性質をもつファイバは、英国特許出願第０２２０６０３．９号（国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ２００３／００００６０号に相当）明細書(BlazePhotonics Limited) に記載されている。本明細書は、この文献を参考として組み入れている。

この文献によれば、伝搬する光の偏光モードと、ファイバの偏光軸とが、互いに回転するよう、フォトニック結晶ファイバを、その中間地点まで９０°ねじるか、またはロッキングフィルタを形成する一連のねじれによって、ＤＧＤは回避されている。したがって、ファイバの最初の半分を伝搬する光にＤＧＤが生じても、残りの半分を伝搬する間に、打ち消される。

図５(ｉ)〜図５(ｉｖ)に示す光ファイバ300は、線引きの過程においてファイバをねじらなくても、上記の効果を発揮する。ファイバ300の偏光軸は、本発明の方法によって線引き中に孔の圧力を変化させ、ファイバ300のクラッド領域における孔径を変化させることにより、徐々に変更される。ファイバ300は、母材310に形成された孔の矩形の配列からなるクラッド領域310と、中実のシリカ製コア領域330とからなっている。

断面Ａ−Ａ'（図５(ｉｉ)参照）においては、孔320の矩形の格子パターンは、コア330に隣接する８つの孔からなっている。このうち、格子の角にある４つの孔360は、孔320と同じ大きさである。残る２つの孔350の断面積は、孔320のそれよりも小さい。

大径の孔340は、線引きの第１番目の過程期間に、この孔の元となるチューブ30に高い圧力を及ぼすことによって形成される。断面積の小さい孔350は、同じ過程期間に、対応するチューブ30に低い圧力を及ぼすことによって形成される。したがって、ファイバは、大径の孔340を貫通する速い偏光軸と、この速い偏光軸と直交する方向に延びる遅い偏光軸とを有している。

図５(ｉｉ)に示す孔をもつ所望の長さのファイバ300が線引きされても、線引きは続けられる。しかし、孔340の圧力は減じられ、他方孔350の圧力は増大される。この結果、孔340,350の大きさは、ファイバの中ほどの断面Ｂ−Ｂ'（図５(ｉｉｉ)参照）において、孔320の大きさと同じくらいになり、クラッド領域が均一な格子状となるまで、徐々に変化する。

孔に加える圧力は、断面Ｃ−Ｃ'における孔340が、断面Ａ−Ａ'における孔350と同じ大きさになり、また、断面Ｃ−Ｃ'における孔350が、断面Ａ−Ａ'における孔340と同じ大きさになるよう継続して変化させる。ファイバ300の残りの部分は、ファイバが、断面Ｃ−Ｃ'からは、孔350を通る速い偏光軸と、孔340を通る遅い偏光軸を有するように、一定の圧力下に線引きされる。ファイバ300の断面Ｂ−Ｂ'を通過するまでに光に生じるＤＧＤは、断面Ｂ−Ｂ'から前方へ、偏光軸が反転しているファイバの後半部分を伝搬する光によって打ち消される。断面Ａ−Ａ'から断面Ｂ−Ｂ'までの距離、および断面Ｂ−Ｂ'から断面Ｃ−Ｃ'までの距離は約１ｍであり、損失のない光の伝搬を達成するには十分な長さの距離である。

本発明の方法によって製造されるファイバの第２の例は、非線形の小径のコア領域450を有するフォトニック結晶ファイバ400である（図６(ｉ)〜図６(ｉｖ)参照）。断面Ａ−Ａ'と断面Ｃ−Ｃ'において（図６(ｉｉ)と図６(ｉｉｉ)参照）、ファイバは、母材410において三角形の格子パターンに従って配列された孔420を含む均一な断面を有している。コア領域430の径は、約５ミクロンである。ファイバ400の線引き過程中には、断面Ａ−Ａ'を越えた箇所においては、コア領域430に隣接する６つの孔440の圧力は、孔420の圧力に比べて高くされる。このため、孔440は、孔420に比べて拡張し（図６(ｉｉｉ)参照）、シリカ母材をコア領域から押し出す結果、直径約２ミクロンの小径のコア領域450が形成されることとなる。孔440は、断面Ｂ−Ｂ'において最大となり、ついで、断面Ｃ−Ｃ'において、コア領域が、断面Ａ−Ａ'における大きさと同じになるように、圧力は減じられる。

大径の孔440は、光を小径のコア領域に集中させ、自相変調、自己集光等の非線形効果により、光の強度は、十分に大きくなる。

本発明の方法によって製造されるファイバの第３の例は、複数のコアの間に形成されたマッハ−ツェーンダー干渉計の対を含む、フォトニック結晶ファイバ500である（図７(ｉ)〜図７(ｉｖ)参照）。

ファイバは、シリカ母材500中に形成された孔502が三角形の格子状に配列されたクラッド領域と、矩形の格子状に配列された９個のコア領域（コア510,520,530を含む）とからなる。コア領域においては、クラッド領域における三角形の格子（図７(ｉｉ)〜図７(ｉｉｉ)における三角形状の格子は模式的に示したものである）状の孔は消失している。

対をなす一方のマッハ−ツェーンダー干渉計は、コア520,530の間に形成されたカプラ540,542の対を含んでおり、一方のマッハ−ツェーンダー干渉計は、コア510,520の間に形成されたカプラ550,552の対を含んでいる。コア530には、カプラ540と542の間に、周期の長い回折格子５４５が形成されている。また、コア510には、カプラ550と552の間に、もう１つの周期の長い回折格子555が形成されている。

カプラ540,542は、孔径が縮小し、コア520と530が互いに近接するように、線引き過程中に、コア520と530の間における孔の圧力を低下させることによって形成される（図７(ｉｉｉ)参照）。同様に、カプラ550,552は、孔径が縮小し、コア520と530が互いに近接するように、線引き過程中に、コア510と520の間における孔の圧力を低下させることによって形成される（図７(ｉｖ)参照）。

複数のコアをもつファイバ500においては、光の多重伝搬が実現され、信号は、マッハ−ツェーンダー干渉計を介して、コア510,520,530の間で容易に伝達される。

ファイバ500には、ファイバの長さ方向において、９個のコア領域のうちの上記コア領域の間以外の他の地点にカプラを形成することにより、より複雑な他のデバイス網を形成しうることは、容易に理解されるはずである。

本発明の方法によって製造されるファイバの第４の例は、所定長さの複屈折ファイバと、所定長さの非線形ファイバと、これら２つのタイプのファイバ間において光が損失なく伝搬される領域とを含むフォトニック結晶ファイバ600である（図８(ｉ)〜図８(ｖｉｉ)参照）。

図８(ｉｉ)〜図８(ｖｉｉ)は、ファイバ600の断面Ａ−Ａ'と断面Ｂ−Ｂ'の間を１ｍ間隔で視た断面図である。ファイバ600は、シリカ母材610中に設けられた孔620からなるクラッド領域と、このクラッド領域によって包囲されたコア領域630とを備えている（これらの図においても、クラッド領域の構造は、模式的にのみ示してある）。

図８(ｉｉ)と図８(ｉｉｉ)に示すように、ファイバ600は、コア領域630の両側にあって、互いに隣合う２つの大径の孔640から構成される高度の複屈折構造を有している。２つの大径の孔640は、プリフォームの線引き中に、これらの孔の元となるチューブ30に、高圧を加えることによって形成される。

図８(ｖｉ)と図８(ｖｉｉ)に示すように、ファイバ600は、小径のコア領域650と、隣接する６つの大径の孔660（図６(ｉｉｉ)に示す配置と類似の配置がなされている）とによって得られる高度の非線形構造を有している。

図８(ｉｖ)、図８(ｖ)、および図８(ｖｉ)に示すように、ファイバ600は、高度の複屈折構造と非線形構造を繰り返す構造となっている。この繰り返し構造は、線引き過程中に、コア領域に隣接する、孔640とは別の４つの孔の圧力を変化させることによって得られる。ファイバの長さ方向における孔径とコア径の変化は、ごく緩やかなものであり、光は、概ね損失なく伝搬する。

このように、ファイバ600を伝搬する光は、ファイバの高度の複屈折部分における損失のない伝搬モードと、ファイバの高度の非線形部分における損失のない伝搬モードとの間で、損失なく伝搬される。光が、この繰り返し構造に沿って進むときは、高度複屈折領域から高度非線形領域へ伝搬される光が、段々に増えていく。

当然のことながら、本発明に方法によって製造されるフォトニック結晶ファイバは、図９と図１０に示すプリフォーム750のような他の形態のプリフォームから線引きすることもできる。プリフォーム750における孔760は、チューブ30を突出させることによってではなく、母材770によって区画される。したがって、プリフォーム750は、単一片からなるプリフォームである。このプリフォームは、例えば、ガラスブロックに、ドリルで孔760を穿つことによって形成することができる。このプリフォームは、この外、ゾル−ゲル変換によっても形成することができる。

コネクタ700（図９参照）は、孔760を圧力源に接続するための第１の態様に係るコネクタである。コネクタ700は、コネクタ100と同様に、ホース40が接続されるバルブ740を備えている。ホース40の他端は、圧力制御装置に取付けられる。通路730は、バルブ７40から、コネクタ700を通って、プラグ710に通じている。プラグ710は、孔760に挿入し、これに接続しうるように配置される。

コネクタ800（図１０参照）は、孔760を圧力源に接続するための第２の態様に係るコネクタである。コネクタ700も、コネクタ700と同様に、バルブ740と通路730に相当するバルブ840と通路830を有している。しかし、コネクタ800は、プラグ710、または凹部110,115,120を有しない。代わりに、通路830は、直接接触、すなわち、接合部を適当なシール材（例えばシール用ゲル）で封止し、コネクタ800とプリフォーム750とを適当な手段により定位置に保持することによって、孔760と接続される。

以下に明らかとなるように、本発明は、異なる特性を有するファイバ間で光を伝搬させるのに特に有利である。例えば、本発明の方法により製造される光ファイバの具体例として、モードフィルタがある。このフィルタは、少数のモードを支持する第１の部分と、多数のモードを支持する第２の部分とを有するファイバである。

第１の部分から第２の部分への光の伝搬（所望の場合には、反対方向の伝搬）は、ファイバの断面における孔径を徐々に変化させることによって容易に実現することができる。多数のモードを支持する第２の部分ではなく、少数のモードを支持する比較的短い第１の部分は、規定外の、望まないモードを、この部分の下流側において除去するためのものである。特に重要なのは、第１の部分が、シングルモードのみを支持する部分であるときである。

本発明の方法によって実現される光の伝搬のもう１つの例は、異なる形状をもつコア間での光の伝搬である。本発明の方法により製造される光ファイバの具体例として、第１の部分において第１の形状を有し、第２の部分において第２の形状を有するファイバがある。

このファイバにおいても、第１の部分から第２の部分への光の伝搬（所望の場合には、反対方向の伝搬）は、ファイバの断面における孔径を徐々に変化させることによって容易に実現することができる。孔径を徐々に変化させると、第１の部分と第２の部分において、等しい数のモードが導かれる。このような構成にすると、光がダイオードバーからポンピング導波路へ伝搬される２重クラッドのファイバを得ることができる。

本発明の方法により製造される光ファイバのもう１つの例として、ファイバの長さ方向におけるある地点でコア領域が消失するか、または現れるようになっているファイバがある。ファイバ900（図１１参照）は、このようなファイバの例である。横断面を視ると、このファイバは、複数の孔910（図には、簡明を期して、このうち４つのみを示してある）からなるクラッド領域を有している。これらの孔は、所望の伝搬波長において、フォトニックバンドギャップ効果が得られるように配置されている。

ファイバ900は、長さ方向において、５つの領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｂ'、およびＡ'に分けられている。領域Ａ、およびＡ'は、フォトニックバンドギャップ効果により光を伝送する微構造ファイバの部分である。バンドギャップ効果を受ける波長の範囲の光は、コア920を形成する大径の空気孔を伝送される。

領域Ｂは、領域Ａにおけるコア920を伝送される光の所望の成分を、ファイバ900のクラッドモードに伝搬させる、周期の長い回折格子を含む。下流側に進むのを望まない光の成分は、コア920にとどまる。しかし、領域Ｃにおいては、ファイバ900は、コア920を有しない。したがって、望まない光の成分は除去されている。所望の光の成分は、領域Ｂ'における周期の長い第２の回折格子によって、クラッドモードからコア920に戻される。

光の所望の成分は、領域Ａ'におけるコア920において伝搬を続ける。領域Ｃは、線引きの間にコア920を形成する孔がつぶれているため、コア920を有しない。コア920の断面積が０にまで減少する鋭角的な伝搬領域930は、領域Ｃにとどまっている。

もう１つの態様（図示せず）においては、コア920は、多コアファイバにおけるコアの１つをなす。

本発明の方法により製造される光ファイバのもう１つの例として、中実のコア中を全反射によって光が伝送される第１の領域と、長手の孔中をフォトニックバンドギャップ効果によって光が伝送される第２の領域とを有するファイバがある。これら２つの領域は、長手の孔がつぶれた移行領域を介して接続されている。

このようなファイバの例が、ファイバ1000（図１２参照）である。ファイバ1000は、シリカ母材中に形成された複数の孔1010（図には、簡明を期して、このうち４つのみを示してある）からなる第１の領域Ａを有している。これらの孔は、所望の伝搬波長において、空気中を伝搬する所望の波長の光について、フォトニックバンドギャップ効果が得られるように配置されている。

しかし、領域Ａにおいては、光は、中実のシリカ製コア領域1005中を伝送される。このような伝送となるのは、孔1010が、ファイバ1000のクラッド領域の実効屈折率を低下させ、コア領域1005と、孔1010を含むクラッド領域との間で全反射が生じるためである。

領域Ｂにおいては、ファイバ1000は、長手空気孔1020の形状をなす屈折率が低いコアを有している。孔1010によって与えられるバッドギャップ効果により、所望の波長の光は、孔1020に閉じ込められる。領域Ａは、孔1020が、ファイバ1000の線引き中につぶれているため、空気孔1020からなるコアを有していない。このファイバ1000においても、コア1020の断面積が０にまで減少する鋭角的な伝搬領域1030が、存在している。

本発明によれば、微構造ファイバについて公知の２つの光伝送メカニズムを利用して、ファイバの複数の領域の間で、光を容易に伝送しうる光ファイバの内部構成が得られる。この光ファイバは、それぞれのメカニズムの長所を利用する。例えば、全反射を利用する光ファイバにおいてのみ利用可能な各種のデバイスも、もう１つのフォトニックバンドギャップ効果を利用するファイバに接続することができる。

図１２に示す実施形態においては、孔1010は、領域Ａにおいても、フォトニックバンドギャップ効果の周期性を保持することができる。当然のことながら、他の実施形態において、領域Ａのような全反射を利用する領域における孔を、加圧時の圧力を制御することにより、コア領域において、階段状に変化する実効的な屈折率をもつ他の立体形状に変化させることもできる。

上記の光ファイバは、本発明の方法によって製造しうる光ファイバのいくつかの例にすぎない。微構造ファイバのためのプリフォームにおいて、所望の孔の圧力を制御すれば、広範な種類の光ファイバを製造しうることに鑑み、本発明の方法によれば、他に多くの光ファイバを製造しうることは理解されるはずである。また、上述の光ファイバが、本発明によらない方法、例えば、微構造ファイバの後処理（例えば熱処理）によって製造しうることも理解されるはずである。

本発明に係る方法において使用するプリフォームの一例を示す斜視図である。 図１のプリフォームを加圧する第１の態様を示す模式的側面図である。 図１のプリフォームを加圧する第２の態様を示す模式的要部側面図である。 同じく、模式的平面図である。 図１のプリフォームを加圧する第３の態様を示す模式的側面図である。 長さ方向において、光を損失なく伝搬させうるように変化する偏光軸を有する、本発明に係る光ファイバの部分的側面図である。 同じく、Ａ−Ａ'線断面図である。 同じく、Ｂ−Ｂ'線断面図である。 同じく、Ｃ−Ｃ'線断面図である。 小さく、非線形のコアを有する、本発明に係る光ファイバの部分的側面図である。 同じく、Ａ−Ａ'線断面図である。 同じく、Ｂ−Ｂ'線断面図である。 同じく、Ｃ−Ｃ'線断面図である。 マッハ−ツェーンダー干渉計網を含む、本発明に係る光ファイバの部分的側面縦断面図である。 同じく、第１の地点における横断面図である。 同じく、第２の地点における横断面図である。 同じく、第３の地点における横断面図である。 光が２つの状態の間で伝搬されるようになっている、本発明に係る光ファイバの部分的側面図である。 同じく、第１の地点における横断面図である。 同じく、第２の地点における横断面図である。 同じく、第３の地点における横断面図である。 同じく、第４の地点における横断面図である。 同じく、第５の地点における横断面図である。 同じく、第６の地点における横断面図である。 本発明に係る方法において使用する他の例に係るプリフォームを加圧する第１の態様を示す模式的側面図である。 図９のプリフォームを加圧する第２の態様を示す模式的側面図である。 長さ方向において漸次消失し、再現するコアを有する、本発明に係る光ファイバの部分的側面図である。 全反射による導波部、中空コア、およびフォトニックバンドギャップ部を有する、本発明に係る光ファイバの部分的側面図である。

符号の説明

５ チューブ
10 ファイバ
15 鞭体
20 プリフォーム
30 チューブ
40 ホース
50 Ｏ−リング
100 中間コネクタ
110,115,120,125 凹部
140 バルブ
210,220,230 チャンバ
300 ファイバ
310 クラッド領域
320 孔
330 コア領域
340 孔
350 孔
400 ファイバ
410 母材
420 孔
430 コア領域
440 孔
450 コア領域
500 ファイバ
502 孔
510,520,530 コア
540,542 カプラ
550,552 カプラ
600 ファイバ
610 母材
620 孔
630 コア領域
640 孔
650 コア領域
700 コネクタ
750 プリフォーム
760 孔
770 母材
800 コネクタ
830 通路
900 ファイバ
910 孔
920 コア
930 伝搬領域
1000 ファイバ
1005 コア領域
1010 孔
1020 孔

Claims (37)

1. 微細構造ファイバの製造方法であって、
   (i)複数の長手の孔を有するプリフォームを用意すること、
   (ii)(a) 前記孔のうち少なくとも第１の孔を、第１の外部圧力制御装置と連通させて、前記孔のうち少なくとも第１の孔を第１の圧力で加圧することと、
   （b）前記孔のうち少なくとも第２の孔を、第２の外部圧力制御装置と連通させて、前記孔のうち少なくとも第２の孔を第２の圧力で加圧すること、および
   （iii）前記外部圧力制御装置と連通された孔のガス圧を制御しつつ、前記プリフォームをファイバに線引きすること、を含むことを特徴とする微細構造ファイバの製造方法。
2. 前記孔を外部圧力制御装置と連通させるために、前記孔のうち少なくとも１つを、コネクタと接続することを含むことを特徴とする請求項１記載の微細構造ファイバの製造方法。
3. 前記プリフォームは、それぞれが、前記孔の元となる複数のチューブからなる複数の長手の要素を一まとめにして束にしたものを含むことを特徴とする請求項１または２記載の微細構造ファイバの製造方法。
4. 前記プリフォームは、前記孔が設けられた母材を含むことを特徴とする請求項１または２記載の微細構造ファイバの製造方法。
5. 前記圧力制御装置は、前記圧力制御装置と連通された前記孔内の圧力を大気圧よりも上昇させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の微細構造ファイバの製造方法。
6. 前記圧力制御装置は、前記圧力制御装置と連通された前記孔内の圧力を大気圧未満にすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の微細構造ファイバの製造方法。
7. 前記圧力制御装置と連通された前記孔内の圧力を、前記線引き工程の間、一定に保つことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の微細構造ファイバの製造方法。
8. 前記線引き工程の間、前記圧力制御装置と連通された前記孔内の圧力を、変化させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の微細構造ファイバの製造方法。
9. 前記孔内の圧力を、周期的にパルス状に変化させることを特徴とする請求項８記載の微細構造ファイバの製造方法。
10. 前記複数の孔を、前記圧力制御装置と連通させることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の微細構造ファイバの製造方法。
11. 前記孔の少なくとも１つからなるグループを追加の圧力に加圧することをさらに含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の微細構造ファイバの製造方法。
12. 前記ファイバを前記プリフォームから線引きする速度を経時的に変化させることを含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の微細構造ファイバの製造方法。
13. 前記プリフォームの供給速度を経時的に変化させることを含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の微細構造ファイバの製造方法。
14. 前記線引きに用いる熱源の温度を経時的に変化させることを含むことを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の微細構造ファイバの製造方法。
15. 前記加圧により、線引きされるファイバの断面の各部分において、それぞれ異なる断面積をもつ少なくとも１つの長手の孔を生じさせることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の微細構造ファイバの製造方法。
16. 線引きされるファイバの断面の各部分において、それぞれ異なる断面積をもつ少なくとも１つの誘電性母材からなる部分を、前記加圧により生じさせることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の微細構造ファイバの製造方法。
17. 前記孔の少なくとも１つは、前記ファイバの全長にわたってつぶされていることを特徴とする請求項１６記載の微細構造ファイバの製造方法。
18. 線引きされるファイバの断面の各部分において、それぞれ高い屈折率と小さい屈折率をもつ複数の同心円状の領域を、前記加圧により生じさせることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の微細構造ファイバの製造方法。
19. 前記１つまたは複数の孔に加えられる圧力を経時的に変化させることによって、ファイバの軸方向に、複数のデバイスを形成することを含むことを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の微細構造ファイバの製造方法。
20. 前記加圧により、周期の長い回折格子を生じさせることを特徴とする請求項１〜１９のいずれかに記載の微細構造ファイバの製造方法。
21. 前記ファイバの一部が複屈折性となるよう、ファイバの対称性を、前記加圧時の圧力変化により変化させることを特徴とする請求項１〜２０のいずれかに記載の微細構造ファイバの製造方法。
22. 前記ファイバの２つの部分が、複屈折性を有するようにし、かつ加圧時の圧力変化により、これらの部分の主偏光軸を互いに回転させることを特徴とする請求項２１記載の微細構造ファイバの製造方法。
23. 遅い偏光軸を速い偏光軸とし、逆に速い偏光軸を遅い偏光軸とするために、前記孔の分布を、線引き中に一部変更することを特徴とする請求項２２記載の微細構造ファイバの製造方法。
24. 前記ファイバの一部が、さらに、複屈折性で、互いに偏光軸が回転している部分を含むファイバを製造することを特徴とする請求項２１〜２３のいずれか１項に記載の微細構造ファイバの製造方法。
25. 大径のコア領域を有する部分と、小径のコア領域を有する部分とを含むファイバを製造するため、線引きされるファイバのコア径を、前記加圧時の圧力変化により変化させることを特徴とする請求項１〜２４のいずれかに記載の微細構造ファイバの製造方法。
26. ファイバの使用時に、有意な非線形の光学効果を生じさせるのに十分な小径のコア領域からなる非線形の部分を含むファイバを製造するため、線引きされるファイバのコア径を、前記加圧時の圧力変化により変化させることを特徴とする請求項１〜２５のいずれかに記載の微細構造ファイバの製造方法。
27. 前記線引きされたファイバは、複数のコア領域を含むことを特徴とする請求項１〜２６のいずれかに記載の微細構造ファイバの製造方法。
28. 前記ファイバが、コア間の分離領域が縮径された光学カプラを備えるように、前記加圧時の圧力変化により、前記コアを、縮径された少なくとも２つの部分に分離させることを特徴とする請求項２７記載の微細構造ファイバの製造方法。
29. 前記ファイバは、２個以上のコアを備えていることを特徴とする請求項２７記載の微細構造ファイバの製造方法。
30. ２個以上のコアのそれぞれの間に光学カプラを形成するように、前記加圧時の圧力変化により、前記ファイバの複数の部分にわたって、縮径された複数のコアを分離することを特徴とする請求項２９記載の微細構造ファイバの製造方法。
31. 前記ファイバにおける複数の光学カプラのそれぞれの間に形成される伝搬領域の径を、光の損失を防ぐのに十分な程度に、徐々に変化させることを特徴とする請求項１〜３０のいずれかに記載の微細構造ファイバの製造方法。
32. 前記線引きの条件は、孔の断面積の移行領域を形成するために、ファイバ内における光学デバイスの第１のモードに適合する第１の状態と、第２の光学デバイスのモードに適合する第２の状態との間で経時的に繰り返されることを特徴とする請求項１〜３１のいずれかに記載の微細構造ファイバの製造方法。
33. 線引きのパラメータと、線引きされるファイバのパラメータの間との関係を較正することを含むことを特徴とする請求項１〜３２のいずれかに記載の微細構造ファイバの製造方法。
34. 所望の構造を有するファイバを製造するため、前記較正の結果に従って、線引きのパラメータの値を変化させることをさらに含むことを特徴とする請求項３３記載の微細構造ファイバの製造方法。
35. 特定の孔、または複数の孔のそれぞれに適用される圧力は、デジタル信号によって制御されることを特徴とする請求項１〜３４のいずれかに記載の微細構造ファイバの製造方法。
36. 前記プリフォームの一部は、ファイバの線引き過程中も線引きされずに保持され、かつ１つまたは複数の外部の圧力制御装置から、この圧力制御装置によって加圧される各孔、または複数の孔まで、例えばホースを介して個別に直接的な連通がなされることを特徴とする請求項１〜３５のいずれかに記載の微細構造ファイバの製造方法。
37. 前記孔を前記圧力制御装置と連通させるためにコネクタが用いられることを特徴とする請求項１〜３５のいずれかに記載の微細構造ファイバの製造方法。

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