(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長において第１のモードで光を受け取るための入力端部と、
所望の第２の波長において所望の第２のモードで光を出力するための出力端部と
を含むファイバであって、
前記所望の第２のモードがモード間チェレンコフ放射過程の間、前記ファイバの変形によって制御される、ファイバ。
【請求項２】
前記ファイバが高次モード・ファイバを含む、請求項１に記載のファイバ。
【請求項３】
前記第１の波長における前記第１のモードを、前記所望の第２の波長における前記第２のモードに変換するために、モード間四波混合を適用するための手段をさらに含む、請求項１に記載のファイバ。
【請求項４】
前記四波混合過程の波のうちの少なくとも１つがチェレンコフ放射波である、請求項３に記載のファイバ。
【請求項５】
前記モード間四波混合過程に関係する前記モードの位相が整合する、請求項３に記載のファイバ。
【請求項６】
前記四波混合過程が非ゼロ横方向場重なりを維持する、請求項３に記載のファイバ。
【請求項７】
第１の波長において第１のモードで入力光を供給するための光源と、
ファイバであり、
第１の波長において第１のモードで光を受け取るための入力端部と、
所望の第２の波長において所望の第２のモードで光を出力するための出力端部と
を含み、
前記所望の第２のモードがモード間チェレンコフ放射過程の間、前記ファイバの曲げ半径によって制御される、ファイバと
を含む非線形モード変換のためのシステム。
【請求項８】
前記ファイバが高次モード・ファイバを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１の波長における前記第１のモードを前記所望の第２の波長における前記第２のモードに変換するために、モード間四波混合を適用するための手段をさらに含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
第１の波長において第１のモードで入力光を生じさせることができる光源を用意することと、
前記光源からの前記入力光を受け取るための入力端部と、所望の第２の波長において所望の第２のモードで出力光を出力するための出力端部とを有するファイバを用意することと、
前記光源で前記入力光を生成することと、
モード間チェレンコフ放射過程のための手段を利用することと
を含む光の非線形モード変換の方法であって、
前記所望の第２のモードが前記モード間チェレンコフ放射過程によって制御される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１２年２月２１日に出願された「Ｉｎｔｅｒｍｏｄａｌ  Ｃｈｅｒｅｎｋｏｖ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ」という名称の米国仮特許出願第６１／６０１，１１０号の優先権を主張し、その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれている。本出願は、さらに、米国受理官庁において２０１２年１２月６日に出願された、２０１２年１０月９日に出願された米国特許出願第１３／９４５，４７５号の優先権を主張するＰＣＴ国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ１２／６８２５９号の一部継続出願であり、その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれている。
【０００２】
本発明の実施形態は、一般に、モード間チェレンコフ放射を使用する光モード変換に関する。より詳細には、本発明の実施形態は、複合用途のためのモードの間で光を変換させるためにモード間四波混合を利用し、それによって、４つの波のうちの１つがチェレンコフ放射によって生成される光モード変換に関する。
【背景技術】
【０００３】
高次モード（ＨＯＭ）の光伝搬をサポートするファイバは、モード分割多重化によりデータ伝送容量を増加させる可能性のために最近大きな注目を受けている。分散波生成などのＨＯＭファイバの非線形効果も、非線形波長変換への効果的な手法として研究されている。しかし、ＨＯＭファイバの以前の設計は、常に、動作波長でのモード交差（すなわち、２つの伝搬モードが同じ波長で同じ伝搬定数を有する）を避けようとしていた。
【０００４】
光ＨＯＭファイバの使用では、多くの用途が、あるモードから別のモードに光を結合／変換させる何らかの方法を有することが望ましい。光のそのような変換を線形変換過程に基づいて達成するための多くの既知の方法がある。既知の線形変換法には、ファイバを有する長周期回折格子、位相板、または空間光変調器などの従来のモード変換器の使用が含まれる。
【０００５】
典型的な線形モード変換過程では、光は基本モード（ＬＰ０１）で供給することができる。次に、光は、従来のモード変換器を通過して、異なるモード、例えば、ＬＰ０２に変換される。従来の線形モード変換器を使用する場合、変換された光は入力光と同じ波長で生成され、多くの用途では、これは許容されるかまたは望ましい。しかし、場合によっては、変換される光を、元の入力光とは異なる波長で生成させることができることによって、所与の用途の動作帯域幅を増加させることができる。
【０００６】
四波混合は、非線形光学の相互変調現象である。通常、四波混合は、同じモード内の様々な波長により利用される。そのため、四波混合過程を使用してモード変換を達成するには、回折格子または他の形態の既知のモード変換器が従来必要とされる。
【０００７】
したがって、波長変換、パラメトリック増幅、高速スイッチング、光サンプリング、パルス圧縮、光再生などのような信号処理を用いて、さらに拡大させることができる広大な新用途分野を開拓するために、非線形モード変換の方法が必要である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態は、一般に、モード間チェレンコフ放射を使用する光モード変換に関する。より詳細には、本発明の実施形態は、複合用途のためのモードの間で光を変換させるためにモード間四波混合を利用し、それによって、４つの波のうちの１つがチェレンコフ放射によって生成される光モード変換に関する。
【０００９】
本発明の１つの実施形態によれば、ファイバは、第１の波長において第１のモードで光を受け取るための入力端部と、所望の第２の波長において所望の第２のモードで光を出力するための出力端部とを含み、所望の第２のモードはモード間チェレンコフ放射過程の間、ファイバを曲げることによって制御される。
【００１０】
本発明の別の実施形態では、非線形モード変換のためのシステムは、第１の波長において第１のモードで入力光を供給するための光源と、ファイバであり、第１の波長において第１のモードで光を受け取るための入力端部と、所望の第２の波長において所望の第２のモードで光を出力するための出力端部とを含み、所望の第２のモードがモード間チェレンコフ放射過程の間、ファイバを曲げることによって制御される、ファイバとを含む。
【００１１】
さらなる別の実施形態では、光の非線形モード変換の方法は、第１の波長において第１のモードで入力光を生じさせることができる光源を用意することと、光源からの入力光を受け取るための入力端部と、所望の第２の波長において所望の第２のモードで出力光を出力するための出力端部とを有するファイバを用意することと、光源で入力光を生成することと、モード間チェレンコフ放射過程のための手段を利用することとを含み、所望の第２のモードはモード間チェレンコフ放射過程によって制御される。
【００１２】
本発明の上述で列挙した特徴を詳細に理解できるように、上述で簡単に要約した本発明の実施形態のより詳細な説明を、添付図面に示される実施形態を参照することによって行うことができる。しかし、添付図面は本発明の範囲内に包含される実施形態のうちの典型的な実施形態のみを示しており、それ故に、本発明は他の等しく効果的な実施形態を認めることができるので限定するものと見なされるべきでないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態による、真っ直ぐなファイバ対曲げられたファイバの波長の関数としての実効屈折率のプロットである。
【図２】本発明の一実施形態による、ωｃでのＬＰ１１モードのチェレンコフ放射とωｐでのＬＰ０２モードのポンプ・ソリトンとの間の位相整合条件のプロットである。
【図３】本発明の一実施形態による、ＨＯＭファイバのＬＰ０２およびＬＰ１１モードの実効屈折率を用いた、モード交差周波数ωｘの近傍で示されたＬＰ０２およびＬＰ１１のモードの伝搬定数の曲線（左）と、ＨＯＭファイバの分散曲線（右）との概略図である。
【図４】本発明の一実施形態による、モード間チェレンコフ放射を生成するためのシステムの概略図である。
【図５】本発明の実験の実施形態による、真っ直ぐなファイバ（左）、１４ｃｍの半径で巻き付けられたファイバ（中央）、５．５ｃｍの半径で巻き付けられたファイバ（右）における異なる入力パルス・エネルギーでのソリトン・シフトおよびチェレンコフ放射の測定されたスペクトルを示すグラフである。
【図６】本発明の実験の実施形態による、ソリトンおよびチェレンコフ放射の対応する光スペクトルおよび空間プロファイル（左）と、チェレンコフ放射の測定された強度自己相関トレース（右）とを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本明細書で使用される見出しは、構成の目的のためにすぎず、説明または特許請求の範囲を限定するために使用されることを意味しない。本出願の全体を通して使用される「できる（ｍａｙ）」という語は、強制的な意味（すなわち、しなければならないという意味）ではなく、許容的な意味（すなわち、可能性を有するという意味）で使用される。同様に、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」という語は、含んでいることを意味するがそれに限定されない。理解を容易にするために、同様の参照番号が、可能であれば、図に共通する同様の要素を指定するために使用されている。
【００１５】
本発明の実施形態は、一般に、モード間チェレンコフ放射を使用する光モード変換に関する。より詳細には、本発明の実施形態は、複合用途のためのモードの間で光を変換させるためにモード間四波混合を利用し、それによって、４つの波のうちの１つがチェレンコフ放射から生成される光モード変換に関する。
【００１６】
本明細書で使用する「約（ａｂｏｕｔ）」または「ほぼ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」という用語、またはその派生語は、数値を参照する場合、両方向にそのような数値の１０パーセント内を含むと見なされるべきである。加えて、そのような用語が絶対値（ａｂｓｏｌｕｔｅ）（例えば、ゼロ）の記述に利用される場合、絶対値は、当業者によって通常使用されるように、両方向に妥当な測定値の１単位内を含むと見なされるべきである。
【００１７】
非線形光学におけるチェレンコフ放射は、非ソリトン放射、すなわち、ソリトンが分散波と位相整合される場合の四波混合の特別な形態としても知られている。単一モード動作では、分散波は正常分散領域で生成される。光ファイバにおけるソリトンと分散波との間の周波数シフトは、チェレンコフ放射がバルク媒体中で荷電粒子によって放出される角度と類似なものである。
【００１８】
本発明の実施形態によれば、モード変換過程に関係する少なくとも第１および第２のモードを有する高次モード（ＨＯＭ）ファイバを設計すること、および初期の入力モード（すなわち、第１のモード）の波長と所望の変換された出力モード（すなわち、第２のモード）の波長が同じではないことが可能である。本発明の実施形態を利用して、初期の入力モードの波長に制限されることなく、異なるモードおよび異なる波長の光を生成することが可能である。
【００１９】
加えて、いくつかの実施形態では、４つの異なるモードを単一の四波混合過程に含めること、および複数の四波混合過程が適用され、それによって、四波混合過程の各々で少なくとも１つの波がチェレンコフ放射から生成される場合、その倍数を含めることが実現可能となりうる。チェレンコフ放射過程では、関係する２つの別個の波、すなわち、ソリトンおよび分散波のみが存在し、チェレンコフ放射の一般に知られている使用では、これらは同じモードである。しかし、２つの成分、すなわち、ソリトンおよび分散波は、２つの異なるモードに存在し、モード間チェレンコフ放射をもたらすことができる。他の実施形態では、本明細書で説明する過程をさらに実施することによって一連の異なるモード間チェレンコフ過程を有することが可能でありうる。
【００２０】
ある波長での光ファイバの２つの光モードが同じ実効屈折率を有する場合、これはモード交差と称される。本発明の一実施形態によれば、モード交差をもつファイバは、コアと、トレンチによってコアから分離されたリングとをファイバに備えさせることによって設計することができる。そのような設計はトリプル・クラッド設計として知られていることがある。設計によって、所与の波長範囲に対して、そのようなファイバのＬＰ０２モードは、短い波長でより多くリングに束縛され、より長い波長でより多くコアに束縛されることになりうるが、ＬＰ１１モードは考慮している全波長範囲でリングに束縛される。したがって、そのようなファイバでは、ＬＰ０２モードはより短い波長でＬＰ１１モードよりも大きい実効屈折率を有することになる。そのため、ＬＰ０２モードはより長い波長でリング・モードからコア・モードに移行するので、ＬＰ０２モードとＬＰ１１モードとの間にモード交差がある可能性があることになる。ＬＰ１１がリング・モードであり、ＬＰ０２がコア・モードである場合、ＬＰ１１モードはＬＰ０２モードよりもコアによく束縛され、したがって、ＬＰ１１モードはより大きい実効屈折率を有するので、そのようなモード交差が生じる。
【００２１】
非線形四波混合方式では、４つの波が非線形結合を作り出すのに使用され、さらに、強力な結合を達成するために、非ゼロ横方向場重なり（ｎｏｎ−ｚｅｒｏ  ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｆｉｅｌｄ  ｏｖｅｒｌａｐ）と共に一般に位相整合される。四波混合過程で利用される波は、連続波およびパルス波のいずれかを含むことができる。本発明の一実施形態では、そのような混合過程は、ドープ・シリカ材料と光波との間の三次非線形相互作用を利用する。
【００２２】
一般的な四波混合過程の４つの波はすべて異なる波長とすることができるが、そのような異なる波長は必要とされない。一実施形態では、波の各々は同じモードであり、したがって、同じ角度対称性を有することになり、容易に混合されうる。別の実施形態では、波のうちの１つは、３つの他の波とは異なる角度対称性を有するモードであり、したがって、波のすべての間に結合があるわけではない。さらなる別の実施形態では、４つの波の間に、同じ角度対称性を有するモードをもつ２つの波と、異なる角度対称性をもつモードを有する２つの他の波とがある。そのような実施形態では、波の各々の間の結合は、位相整合要求条件が満たされる場合に可能である。
【００２３】
光非線形集団（ｏｐｔｉｃａｌ  ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ）内において、チェレンコフ放射は、波のうちの３つがソリトンに由来し、第４の波がチェレンコフ放射であるか、または波のうちの３つがチェレンコフ放射に由来し、第４の波がソリトンである場合の四波混合のタイプにおいて、ソリトンから生成することができることがよく知られている。チェレンコフ放射は、ソリトンからの波に位相整合される分散波である。一般に、ソリトンおよびチェレンコフ放射は同じ光モードである。しかし、本発明の実施形態では、チェレンコフ放射を生成するソリトン・パルスは、ゼロでない横方向場重なりに加えて位相整合要求条件を満たすことができる限り、同じモードであることは必要でない。
【００２４】
本発明の実施形態によれば、関心のある特定の波長でモード交差を有するように光ファイバを設計することにより、光ファイバの変形によって、例えば、ファイバを曲げることによって、モード間チェレンコフ放射過程として知られるものを介して、波長およびモード変換の両方を達成することが可能である。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態による真っ直ぐなファイバ対曲げられたファイバの波長の関数としての実効屈折率のプロットを表す。曲げられたファイバは、各モードに対して傾斜した屈折率プロファイルを導入する。曲げられたファイバにはモード交差がないことに気づくことができる。そのため、曲げられたファイバのソリトンは、ソリトンおよび分散波の両方が曲げられたファイバの同じモードである場合、チェレンコフ放射過程を介して分散波に結合される。ファイバが真っ直ぐにされたとき、曲げられたファイバのモードのソリトンの光はＬＰ０２モードになることになり、分散波はＬＰ１１モードになることになる。したがって、曲げられたファイバでは、モード間結合は単に通常の単一モード・チェレンコフ結合となる。
【００２６】
その結果、ファイバを曲げることによって、モードの角度対称性が壊され、波の間の角度対称性の直交性はもはや存在しない。したがって、曲げられる場合には２つのモードの間に結合を生じさせることが可能であり、結合においては、真っ直ぐにされたファイバは異なる角度対称性を有し、よって直交することになる。
【００２７】
実質的に同じ結果を達成するために、任意の既知の技法を使用して、ファイバを曲げる、またはプロファイルを同様に変形させることができる。例えば、他の方法には、マイクロベンド回折格子を使用すること、屈折率プロファイルを横切る温度勾配を作り出して、曲げたのと同じティルデ屈折率プロファイル（ｔｉｌｄｅ  ｉｎｄｅｘ  ｐｒｏｆｉｌｅ）を作り出すために熱源を使用すること、非対称応力プロファイルを作り出すためにファイバに単一の応力ロッドを使用すること、電気的に分極したファイバを作り出すために挿入された電極をもつファイバを使用することが含まれ、または導波路がファイバと異なる材料で製作される場合、それによって生成される電界によって、例えばシリコン導波路にティルデ屈折率プロファイルを作り出すこともできる。
【００２８】
効率的な結合のために、２つのモード間の位相整合を有することがさらに必要である。そのような位相整合は、２つのモードがモード交差を有し、伝搬定数が２つのモードに対してほとんど同じであることを示す真っ直ぐなファイバにおいて生じることができる。加えて、それは、一方のモードについては伝搬定数が相対的に減少しており、他のモードについては伝搬定数が相対的に増加していることを示唆している。位相整合式は、つぎのように書くことができる。
【００２９】
【数１】
0006001686.tif 000002
ここで、βは伝搬定数であり、ωは周波数である。添字は、それぞれ、ＬＰ０２モード（０２）およびＬＰ１１モード（１１）におけるポンプ・ソリトン（ｐ）およびチェレンコフ放射（ｃ）を示す。ｖｇ＝（ｄβ／ｄω）−１はソリトンの群速度である。β（ω）は、ωの関数としてファイバの実効屈折率（ｎｅｆｆ）から導き出すことができる。Ｐおよびγは、それぞれ、ソリトンのピークパワーおよび非線形係数である。ピークパワーが約１０ｋＷ以下である場合、式（１）の最後の項で表される非線形寄与は、一般に、無視することができる。式（１）および（２）に基づいて、位相整合条件の
【００３０】
【数２】
0006001686.tif 000003
は、
【００３１】
【数３】
0006001686.tif 000004
になる。
【００３２】
式３の解は、図２においてグラフを用いて検討され、示される。図２は、本発明の一の実施形態による、ωｃでのＬＰ１１モードのチェレンコフ放射と、ωｐでのＬＰ０２モードのポンプ・ソリトンとの間の位相整合条件のプロットを表す。ソリトンがモード交差周波数ωｘよりも高いωｐで異常分散（すなわち、βｐ，０２が負の曲率を有する）で伝搬する場合、解は、式３を満たすωｘよりも低いωｃで見いだすことができる。したがって、位相整合したチェレンコフ放射波が生成されうる。
【００３３】
図３は、本発明の一実施形態による、ＨＯＭファイバのＬＰ０２およびＬＰ１１モードの実効屈折率を用いた、モード交差周波数ωｘの近傍で示されたＬＰ０２およびＬＰ１１のモードの伝搬定数の曲線（左）と、ＨＯＭファイバの分散曲線（右）との概略図を表す。
【００３４】
ファイバの曲げ半径を変えることによって、ファイバが大きく変形されるほど角度対称性が大きく壊されるので、非線形結合の強度を制御することが可能である。ファイバの曲げを用いて、位相整合が存在する波長も摂動され、それにより、変換されるモードの波長を調整することも可能でありうる。代替実施形態では、光ファイバの変形は、ファイバを曲げることによって必ずしも生じさせる必要はなく、すなわち、角度対称性を壊す変形の他の手段も支持される。
【００３５】
実験の実施形態
以下でより詳細に説明する１つの例示的な実施形態では、図４に示されるシステムなどの実験セットアップが、ＨＯＭファイバのモード間チェレンコフ放射のために用意される。図４に示すように、実験には、光源、可変光減衰器、ＨＯＭファイバ、光スペクトル・アナライザ、およびカメラなどの過程を記録するための手段が含まれていた。
【００３６】
実施された実験では、光源は、自由空間において１０４５ｎｍで１ＭＨｚパルス列を出力するＩＭＲＡ  ＦＣＰＡ  μＪｅｗｅｌ（商標）  Ｄ４００レーザであった。そのようなレーザでは、パルスは、６００ｆｓの自己相関ＦＷＨＭを有する。ファイバに結合されるパワーは、半波長板と直線偏光子からなる可変光減衰器によって制御される。色消対物レンズにより、光は、３軸ステージに取り付けられた９０ｃｍのＨＯＭファイバに結合された。ファイバ端の位置は、ＬＰ０２モードで最大励振を達成するように最適化されている。ＨＯＭファイバの出力は、光スペクトル・アナライザおよび二次干渉自己相関器で特性評価された。次に、ファイバ出力の空間プロファイルが、４ｆ画像化システムで２５０倍に拡大され、ＣＣＤカメラで記録された。
【００３７】
意図した動作パラメータを考えるときに、ＨＯＭファイバの所望の屈折率プロファイルが構築された。そのような構築プロセスは、２０１２年１０月９日に出願された、本願の権利者が所有する米国特許出願第１３／９４５，４７５号に詳細に説明されており、その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれている。
【００３８】
ファイバの屈折率プロファイルに関して、ファイバは、中心コア、コアを囲む内側トレンチ、トレンチを囲むリング、リングを囲む外側トレンチ、および外側クラッドを含む。
【００３９】
いくつかの実施形態では、ファイバの中心コアは、一般に、約０．７５μｍから約２．０μｍの間の半径を有し、約２０．０から約４０．０（１０−３で測定）の間の外側クラッドに対する屈折率差を有する、高くした屈折率領域を有することができる。一例示的実施形態では、中心コアは、所望の屈折率を達成するために、適切な量のＧｅＯ２でドープされたＳｉＯ２を含むことができるが、他のドーパントを含むことができる。
【００４０】
内側のトレンチは、約１．７５μｍから２．５μｍの間の幅を有し、約−３．０から約−１３．０（１０−３で測定）の間の外側クラッドに対する屈折率差を有する低くした屈折率領域とすることができる。内側トレンチは、一般に、所望の屈折率を達成するために適切な量のＦおよびオプションとしてのＧｅＯ２でドープされたＳｉＯ２を含むことができる。
【００４１】
リングは、約２．０μｍから約５．０μｍの間の幅を有し、約５．０から約２０．０（１０−３で測定）の間の外側クラッドに対する屈折率差を有する、高くした屈折率領域とすることができる。リングは、一般に、所望の屈折率を達成するために、適切な量のＧｅＯ２およびオプションとしてのＦでドープされたＳｉＯ２を含むことができる。
【００４２】
外側トレンチは、一般に、約１．７５μから約４．５μｍの幅を有し、約１．５から約−３．５（１０−３で測定）の間の外側クラッドに対する屈折率差を有する。外側トレンチは、一般に、所望の屈折率を達成するために、適切な量のＰ２Ｏ５、Ｆ、およびオプションとしてのＧｅＯ２でドープされたＳｉＯ２を含むことができる。
【００４３】
多くの実施形態において、外側クラッドは、ＳｉＯ２を含み、約５０μｍから約７５μｍの間の外半径を有する。
【００４４】
１つの例示的な最初に設計したファイバの特定の設計が以下の表１に示される。
【００４５】
【表１】
0006001686.tif 000005
【００４６】
実験のＨＯＭファイバは、ＬＰ０２モードの高エネルギー・ソリトンを生成するように設計された。設計通り、ソリトン自己周波数シフトにより、ソリトンはモード交差波長の方に赤方偏移し、ＬＰ１１モードのチェレンコフ放射を励振することになる。加えて、設計した実験ファイバは、１１２０ｎｍのモード交差波長を伴って、１０００ｎｍと１２００ｎｍとの間に、それぞれ、異常および正常分散を有するＬＰ０２およびＬＰ１１モードを設定する。
【００４７】
実験の結果として、１０８５ｎｍの高エネルギー・ソリトンが、１４．４ｎＪの入力パルス・エネルギーおよび９０ｃｍの伝搬距離を有して、ファイバのＬＰ０２モードで生成された。真っ直ぐなＨＯＭファイバでは、ソリトンの中心波長は、１０８５ｎｍと１１２０ｎｍとの間で連続的に調整することができた。ファイバの曲げによって誘起されたモード結合は、１１２０ｎｍのソリトンにスペクトル変調を引き起こしたことが認められた。しかし、ＬＰ１１モードのチェレンコフ放射は真っ直ぐなファイバでは観察することができていない。そのような観察は、モード重なり積分が、著しい摂動なしに消滅するという、理論的予測と一致していた。
【００４８】
図５は、本明細書で説明する実験の実施形態による、真っ直ぐなファイバ（左）、１４ｃｍの半径で巻き付けられたファイバ（中央）、５．５ｃｍの半径で巻き付けられたファイバ（右）における異なる入力パルス・エネルギーでのソリトン・シフトおよびチェレンコフ放射の測定されたスペクトルを表す。この図の示すところによれば、ＨＯＭファイバを曲げることによって、モード重なり積分はもはや消滅せず、それにより、チェレンコフ放射の効率的な生成のためのモード間非線形性がもたらされる。１８ｎＪ入力エネルギーにおいて、チェレンコフ放射は、１４ｃｍよりも小さい曲げ半径の場合に１１３０ｎｍよりも長い波長で明確に観察することができる。チェレンコフ放射とソリトンとの間の波長分離は曲げ半径が小さいほど大きくなることも図５から明白である。その結果、実験結果が示すところによれば、チェレンコフ放射のスペクトルは、ファイバへの変形を制御することによって効果的に調整することができる。しかし、入力偏光の違いはチェレンコフ放射のスペクトル発展（ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）および波長に影響を与えておらず、導波路曲げによって作り出されるモード間チェレンコフ放射は偏光効果でないことを示していることに留意されたい。
【００４９】
実験の結果として、５．５ｃｍ曲げ半径をもつＨＯＭファイバでチェレンコフ放射が観察された。２１ｎＪ入力エネルギーにおいて、１０９３ｎｍの６ｎＪソリトンが、１１４０ｎｍのＬＰ１１モードの１．５ｎＪチェレンコフ・パルスを励振している。チェレンコフ放射のそのような測定された波長は、ポンプ・ソリトンのｎｅｆｆ値および波長に基づく、上述の式３の解と一致する。
【００５０】
図６は、本明細書で説明する実験の実施形態による、ソリトンおよびチェレンコフ放射の対応する光スペクトルおよび空間プロファイル（左）と、チェレンコフ放射の測定された強度自己相関トレース（右）とを示すグラフを表す。強度自己相関測定によれば、チェレンコフ放射のパルス幅は５．８ｐｓである。チェレンコフ・パルスは、ＬＰ１１モードの分散ならびにソリトンとチェレンコフ放射との間の時間的ウォークオフ（ｔｅｍｐｏｒａｌ  ｗａｌｋ−ｏｆｆ）に起因して広がる。したがって、実験の示すところによれば、同時の波長およびモード変換をモード間チェレンコフ放射の使用により達成することができる。
【００５１】
前述は本発明の実施形態に関するが、本発明の他の実施形態およびさらなる実施形態を本発明の基本範囲から逸脱することなく考案することができる。本明細書で説明した様々な実施形態は、本明細書に含まれる範囲から逸脱することなく、説明した任意の他の実施形態と組み合わせて利用することができることがさらに理解される。加えて、特定用途が必要とすることがあるとき、本発明の実施形態はさらに拡張可能でありうる。
【図１】
0006001686.tif 000006
【図３】
0006001686.tif 000007
【図４】
0006001686.tif 000008
【図２】
0006001686.tif 000009
【図５】
0006001686.tif 000010
【図６】
0006001686.tif 000011