(57)【要約】  再イメージング装置によって終端されたフォトニック結晶ファイバを有する導波路が開示されている。この再イメージング装置は、例えば、所定の長さのマルチモードファイバであり得る。このような導波路のためのコネクタも開示されている。さらに、フォトニック結晶ファイバにコネクタを取着する方法も開示されている。この方法は、終端されたフォトニック結晶ファイバの端部を形成するために、このフォトニック結晶ファイバの一端部にマルチモードファイバを接続することによって、このフォトニック結晶ファイバを終端する工程と、前記接続とこのフェルールの出力端部との間に、所定の長さのマルチモードファイバが在るように、前記終端されたフォトニック結晶ファイバにフェルールを配置する固定と、コネクタ本体内に前記フェルールを配置する工程とを具備する。
2009541816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチモード伝送装置により終端されたフォトニック結晶ファイバを具備する導波路であって、
前記マルチモード伝送装置は、所定の波長の光を導くこの導波路の使用の際、マルチモード導波路の第１の端部での第１の光度分布が、このマルチモード導波路の第２の端部での第２の光度分布のイメージを有するように構成されている導波路。
【請求項２】
前記マルチモード伝送装置は、所定の長さのマルチモードファイバである請求項１の導波路。
【請求項３】
前記マルチモードファイバは、前記フォトニック結晶ファイバに接続されている請求項２の導波路。
【請求項４】
前記マルチモード伝送装置の出力が、このマルチモード伝送装置の入力の１対１のイメージである請求項１ないし３のいずれか１の導波路。
【請求項５】
前記マルチモード伝送装置の出力が、このマルチモード伝送装置の入力の複合的なイメージである請求項１ないし３のいずれか１の導波路。
【請求項６】
導波路の終端された端面が、フェルール内に収容され、このフェルールは、コネクタ本体内に収容されている請求項１ないし５のいずれか１の導波路。
【請求項７】
導波路の前記終端された端面が、前記フェルールの一端面と同一平面にある請求項６の導波路。
【請求項８】
前記フェルールは、前記フォトニック結晶ファイバと前記マルチモード伝送装置との間の接合部が、このフェルール内に収容されるように配置されている請求項６もしくは７の導波路。
【請求項９】
前記フェルールは、セラミック材料、金属材料およびジルコン酸材料からなるグループから選択された材料でできている請求項６ないし８のいずれか１の導波路。
【請求項１０】
コネクタ本体と、
このコネクタ本体内に適合され、かつ前記マルチモード伝送装置と前記フォトニック結晶ファイバの少なくとも一部との両方を収容するように構成されたフェルールとを具備する請求項１ないし５のいずれか１の導波路のためのコネクタ。
【請求項１１】
１対の導波路であって、
この１対の導波路の各々は、マルチモード伝送装置によって終端され、
この１対の導波路が互いに接続されたとき、この１対の導波路の一方の入力が、この１対の導波路の他方の出力の１対１の再イメージであるように、また、これら導波路間の接合面の所で、前記導波路の前記一方の出力の複合的なイメージが形成されるように構成されている１対の導波路。  
【請求項１２】
各々がフォトニック結晶ファイバを有する請求項１１の１対の導波路。
【請求項１３】
フォトニック結晶ファイバを終端する方法であって、
このフォトニック結晶ファイバの第１の端部にマルチモード伝送装置を取着する工程を具備し、
このマルチモード伝送装置は、所定の波長の光を導く終端されたフォトニック結晶ファイバの使用の際、このマルチモード伝送装置の出力の所での第１の光度分布が、このフォトニック結晶ファイバの前記第１の端部での第２の光度分布のイメージを有するように構成されている方法。
【請求項１４】
前記第１の光度分布は、前記第２の光度分布の１対１のイメージである請求項１３の方法。
【請求項１５】
前記第１の光度分布は、前記第２の光度分布の複合的なイメージである請求項１３の方法。
【請求項１６】
フォトニック結晶ファイバにコネクタを取着する方法であって、
（ｉ）終端されたフォトニック結晶ファイバの端部を形成するために、このフォトニック結晶ファイバの一端部にマルチモードファイバを接続することによって、このフォトニック結晶ファイバを終端する工程と、
（ｉｉ）前記終端されたフォトニック結晶ファイバにフェルールを配置する工程であって、接続部とこのフェルールの出力端部との間に、所定の長さのマルチモードファイバが在るようにし、この所定の長さは、所定の波長の光を導く前記フォトニック結晶ファイバの使用の際、前記終端されたフォトニック結晶ファイバの前記出力端部での第１の光度分布が、前記マルチモードファイバの前記接続された端部での前記光度分布のイメージを有するように選択される工程と、
（ｉｉｉ）コネクタ本体内に前記フェルールを配置する工程とを具備する方法。
【請求項１７】
前記工程（ｉｉ）は、前記マルチモードファイバの一部が、前記フェルールの前記出力端部を超えて突出するように、このフェルールを配置する工程をさらに具備し、また、
前記マルチモードファイバの前記出力端部が、前記フェルールの前記出力端部と揃えられるように、このフェルールの前記出力端部を超えて突出している前記マルチモードファイバの突出部の一部を取り除く工程をさらに具備する請求項１６の方法。
【請求項１８】
明細書並びに添付図面の図２ないし図４を参照して実質的に記載された導波路。
【請求項１９】
明細書並びに添付図面の図２ないし図４を参照して実質的に記載されたコネクタ。
【請求項２０】
明細書並びに添付図面の図２ないし図４を参照して実質的に記載されたフォトニック結晶ファイバを終端する方法。
【請求項２１】
明細書並びに添付図面の図２ないし図４を参照して実質的に記載されたフォトニック結晶ファイバにコネクタを取着する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波路に関連する改良に関する。特に、本発明は、他の導波路への接続に、即ち導波路の内部または外部への放射光の結合に適するように終端された導波路に関する。さらに、本発明は、コネクタに導波路を終端する方法と、導波路にコネクタを取着する方法とに関する。本発明は、特に、フォトニック結晶ファイバの導波路に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトニック結晶ファイバは、ファイバの長さ方向に沿って延びた空孔の配列を有するクラッド領域により囲まれたコアを有する光ファイバである。このコア領域は、代表的には２μｍ以上の範囲の直径を有し、クラッド領域は、代表的にはサブミクロンから数ミクロンまでの範囲の直径の複数の空孔を有する。例えば、コアの直径や導光特性に依存するこのようなファイバの全径は、代表的には数百マイクロメートルにまで及んでいる。代表的には、このような複数の空孔は、ファイバを横切る断面から見ると、周期構造を有するように配置されている。このようなファイバは、従来、「ホーリーファイバ」や「マイクロ構造のファイバ」として説明されることができる。
【０００３】
「ホーリーファイバ」として知られているフォトニック結晶ファイバの１つの形態では、導光（ｇｕｉｄａｎｃｅ）は、コアの屈折率と、コア領域を囲んでおり、空孔を有する材料の実効屈折率との間のコントラストの結果として起こる。従って、標準的な光ファイバでのように、光は、屈折によりファイバに沿って導かれる。他のフォトニック結晶ファイバでは、コアは、クラッドよりも小さな屈折率か、中空である。このようなファイバでは、導光は、空孔構造の周期性により生じるフォトニックバンドギャップ効果の結果として起こる。このような２つの形態のフォトニック結晶ファイバでは、両方とも、複数の空孔が、ファイバの導光特性の基本である。
【０００４】
フォトニック結晶ファイバは、例えばJ. C. Knight, T. A. Birks, P. St. J. Russell並びにD. M. Atkinsによりvolume 21, Optics Letters, pages 1547 − 1549 (1996) に記載され、volume 22, Optics Letters, pages 484 − 485 (1997) により誤植訂正された「フォトニック結晶のクラッド領域を有するシリカ（ａｌｌ−ｓｉｌｉｃａ）のシングルモードファイバ」と、T. A. Birks, J. C. Knight 並びにP. St. J. Russellによりvolume 22, Optics Letters, pages 961 − 963 (1997) に記載された「無数の（ｅｎｄｌｅｓｓｌｙ）シングルモードフォトニック結晶ファイバ」とにより、標準的な光ファイバと比較して多くの効果的な特性を示すことが知られている。
【０００５】
フォトニック結晶ファイバの効果的な特性を利用するために、このようなファイバの内部と外部とを結合させる必要がある。フォトニック結晶ファイバのコアに沿って光を導くために必要な複数の空孔は、フォトニック結晶ファイバの所定の長さの端部で周辺大気に晒される。それ故、水分や屑ごみ（ｄｅｂｒｉｓ）が入ってしまう。しかし、空孔中のこのような水分と屑ごみとの存在は、フォトニック結晶ファイバの導光特性を変化させ得る。例えば、空孔の屈折率が変化される可能性、またはこれら空孔が不透明な物質で遮られてしまう可能性がある。どちらの場合も、フォトニック結晶ファイバの導光特性が、逆に影響を及ぼされてしまう。このような問題は、ファイバが思いのまま接続されたり分離されたりし得るように、コネクタにフォトニック結晶ファイバを取着することが望まれる場合に、特に顕著である。これらの状況では、フォトニック結晶ファイバの端部は、時々周辺大気に晒されてしまい、空孔が詰まってしまう危険性が、容認できないほど大きくなってしまう。
【０００６】
今のところ、上述の問題が克服され得る２つの方法が知られている。１つは、硬く、短く、コアのないファイバが、フォトニック結晶ファイバの端部に直接接続される方法であり、もう１つは、ファイバの端部が、融点付近の温度に加熱され、フォトニック結晶ファイバの端部付近の領域で空孔を潰してしまう方法である。どちらの場合も、図１に概略的に示されているように、結果として生じる構造の端部付近の領域に空孔が存在しない。ここで、導波路１００は、フォトニック結晶ファイバ１１０と終端領域１２０とを有する。このファイバ１１０は、このファイバの長さに沿って延びた複数の空孔の配列であるクラッド領域１１２と、コア領域１１４とを有し、光は、このコア領域１１４に沿って導かれる。クラッド領域１１２中のこれら空孔は、前記終端領域１２０で封止されている。この終端領域は、５０μｍないし２ｍｍの長さのオーダであり得る。しかし、このような解決手段は、多くの欠点を有し、導光特性のないファイバの端部の所で、長さが不確かな領域が存在してしまうという事実を生じる。従って、フォトニック結晶ファイバ中の光が、この端部領域によって発散し、このファイバを通過する放射光よりも大きなビームの直径を有する出力となってしまう。これは、図１に概略的に示されており、参照符号１３０を付された平面の所での導波路からの出力のビームの直径は、参照符号１４０を付された平面の所での複数の空孔の端部のビームの直径よりも非常に大きい。従って、固有開口数と場のモードミスマッチとが存在するので、このようなファイバを効率的に密着結合（ｂｕｔｔ−ｃｏｕｐｌｅ）することは不可能である。このようなファイバ中に十分な光を結合することも比較的困難であり、ファイバ中に結合されたビームの中央部は、ファイバの端部の所よりも、光を導く空孔が始まる所で、このファイバの内部に所定の間隔で配置されなければならない。このような問題は、１μｍないし５μｍのオーダの最も小さなコア領域を有するフォトニック結晶ファイバに対して、特に顕著に現れる。
【発明の開示】
【０００７】
従って、本発明の目的は、上述の問題を克服、または少なくとも部分的に緩和することである。本発明のさらなる目的は、フォトニック結晶ファイバ内に光を効率的に結合させ、従来技術の使用により受けるような大きな損失を被ることなく、ファイバを密着結合させることが可能な、フォトニック結晶ファイバを終端する方法を提供することである。本発明のさらなる他の目的は、フォトニック結晶ファイバに適したコネクタを提供することである。
【０００８】
本発明の第１の態様に係われば、再イメージング装置によって終端されたフォトニック結晶ファイバを有する導波路が与えられる。この再イメージング装置の出力は、この再イメージング装置への光度分布の入力のイメージを有する光度分布である。それ故、本発明の第１の態様に係る導波路により伝送される光は、このフォトニック結晶ファイバを終端している再イメージング装置を通って出るので、生じる発散が、空孔が封止されている非導光領域によって終端されたフォトニック結晶ファイバよりも少ない。従って、このような導波路は、上述の従来技術を使用するよりも、効率的な密着結合をさせることが可能である。さらに、終端された導波路の端部が、前記再イメージング装置で形成されているので、水分や他の屑ごみがこのフォトニック結晶ファイバの空孔に侵入するのを防ぎ、フォトニック結晶ファイバの導光特性が保たれる。
【０００９】
好ましくは、前記再イメージング装置は、マルチモード伝送装置である。このマルチモード伝送装置は、複数の空間モードの光の伝送をサポートすることができる。夫々の空間モード間の干渉が、この装置に入力の再イメージをもたらすことができる。
【００１０】
好ましくは、前記マルチモード伝送装置は、所定の長さのマルチモードファイバであり得る。このマルチモードファイバは、本発明に係る導波路が、標準的なコネクタと組み合わせて使用されることができるように、標準的なサイズで商用的に容易に入手可能である。それ故、効果的には、本発明は、フォトニック結晶ファイバを、従来可能であったよりも効率的に、標準的なコネクタを用いて使用させることが可能である。例えば、導波路の終端された端部が、フェルール内に収容されることができ、このフェルールは、コネクタ本体内に収容される。このフェルールは、導波路の前記終端された端部が、このフェルールの一端部に揃えられるように配置されることができる。これにより、導波路の密着結合を容易にする。このフェルールは、前記フォトニック結晶ファイバと前記再イメージング装置との間の接合が、このフェルール内に収容されるように配置されることができる。このような配置は、フォトニック結晶ファイバと再イメージング装置との間の接合を効果的に強化する。好ましくは、前記フェルールは、セラミック材料、金属材料またはジルコン酸（ｚｉｒｃｏｎａｔｅ）材料からなるグループから選択された材料でできている。
【００１１】
前記マルチモードファイバは、前記フォトニック結晶ファイバに接続されることができる。好ましくは、所定の長さのマルチモードファイバが、所定の波長の光を導く導波路の使用の際、マルチモード導波路の第１の端部での第１の光度分布が、このマルチモード導波路の第２の端部での第２の光度分布のイメージを有するように構成されている。代わって、前記マルチモード伝送装置は、マルチモードの干渉のイメージが形成されることができるように、所定の数の光の空間モードを導き、かつマルチモードの干渉をサポートし得るいかなる装置を有しても良い。例えば、導波路の動作可能な波長で光を導く矩形または立方体の装置が、所定の数の空間モードをサポートし、かつ再イメージング特性を示すように、適切な寸法の選択により配置されることができ、従って、マルチモード伝送装置として使用されることができる。
【００１２】
前記再イメージング装置の出力は、この再イメージング装置に対する入力の１対１のイメージであり得る。代わって、この再イメージング装置の出力は、前記再イメージング装置に対する入力の複合的なイメージであっても良い。従って、前記導波路は、１対１のイメージが形成される、もしくは複合的なイメージが形成される標準的なコネクタと組み合わせて使用されることができ、この導波路は、光学スプリッタとして使用されることができる。
【００１３】
本発明は、上述のような導波路のためのコネクタに及んでいる。このコネクタは、コネクタ本体と、このコネクタ本体内に適合され、かつ前記再イメージング装置と前記フォトニック結晶ファイバの少なくとも一部との両方を収容するように構成されたフェルールとを具備する。
【００１４】
本発明の第２の態様に係われば、１対の導波路が与えられ、この１対の導波路の各々の導波路は、マルチモード伝送装置によって終端され、この１対の導波路が一緒に接続されたとき、この１対の導波路の一方の入力が、この１対の導波路の他方の出力の１対１の再イメージであるように、また、これら導波路間の接合面で、前記導波路の一方の出力の複合的なイメージが形成されるように構成されている。好ましくは、これら導波路の各々は、フォトニック結晶ファイバを有する。２つの導波路間の接合面の所で、減少された強度が得られるので、このような対は、高い光度の光を伝送するために使用される導波路を一緒に接続する必要がある適用装置に利用されると期待される。このような減少された強度は、接合面の光学的特性の欠点を生じる接合面へのダメージの危険性を減らすことが期待される。
【００１５】
本発明の第３の態様に係われば、マルチモード伝送装置によって終端されたフォトニック結晶ファイバを有する導波路が与えられる。このマルチモード伝送装置は、所定の波長の光を導く導波路の使用の際、このマルチモード伝送装置の第１の端部での第１の光度分布が、このマルチモード伝送装置の第２の端部での第２の光度分布のイメージを有するように構成されている。
【００１６】
本発明の第４の態様に係われば、フォトニック結晶ファイバの第１の端部にマルチモード伝送装置を取着する工程を具備する、フォトニック結晶ファイバを終端する方法が与えられる。このマルチモード伝送装置は、所定の波長の光を導く終端されたフォトニック結晶ファイバの使用の際、このマルチモード伝送装置の出力の所での第１の光度分布が、このフォトニック結晶ファイバの第１の端部での第２の光度分布のイメージを有するように構成されている。前記第１の光度分布は、前記第２の光度分布の１対１のイメージであり得る。代わって、前記第１の光度分布は、前記第２の光度分布の複合的なイメージであっても良い。
【００１７】
本発明の第５の態様に係われば、フォトニック結晶ファイバにコネクタを取着する方法が与えられる。この方法は、  
（ｉ）終端されたフォトニック結晶ファイバの端部を形成するために、このフォトニック結晶ファイバの一端部にマルチモードファイバを接続することによって、このフォトニック結晶ファイバを終端する工程と、  
（ｉｉ）前記終端されたフォトニック結晶ファイバにフェルールを配置する工程であって、接続部とこのフェルールの出力端部との間に、所定の長さのマルチモードファイバが在るようにし、この所定の長さは、所定の波長の光を導く前記フォトニック結晶ファイバの使用の際、前記終端されたフォトニック結晶ファイバの前記出力端部での第１の光度分布が、前記マルチモードファイバの前記接続された端部での前記光度分布のイメージを有するように選択される工程と、  
（ｉｉｉ）コネクタ本体内に前記フェルールを配置する工程とを具備する。
【００１８】
前記工程（ｉｉ）は、前記マルチモードファイバの一部が、前記フェルールの出力端部を超えて突出するように、このフェルールを配置する工程をさらに具備し、また、前記マルチモードファイバの前記出力端部が、前記フェルールの前記出力端部と揃えられるように、このフェルールの前記出力端部を超えて突出している前記マルチモードファイバの突出部の一部を取り除く工程をさらに具備する。前記所定の長さは、所定の波長の光を導くフォトニック結晶ファイバの使用の際、前記終端されたフォトニック結晶ファイバの出力端部での第１の光度分布が、前記マルチモードファイバの接続された端部での前記光度分布のイメージを有するように選択されることができる。
【００１９】
本発明の上述の内容並びにさらなる態様は、特に、添付された請求項により規定され、様々な例示的な実施の形態と添付図面とが、以下で説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に記載されている様々な実施の形態の各々は、マルチモード導波路の再イメージング特性を利用する。シングルモード導波路に対して、マルチモード導波路は、異なる空間モードを導くことができる。この再イメージング特性は、マルチモードの干渉を生じ、マルチモード導波路への入力の単一のイメージおよび複合的なイメージが、導波路に沿って周期的な間隔で現れるようにする。このような現象は、例えば、L. B. SoldanoとE. C. M. PenningsとによりJournal of Lightwave Technology, Volume 13 pages 615 − 627 (1995) に記載の「自己イメージに基づく光学マルチモード干渉デバイスの原理と応用」により知られている。このような導波路によって伝送される各々のモードは、異なる伝播定数で伝播し、この結果、異なるモード間で位相差が生じるであろう。この再イメージング特性は、モード数によって伝播定数の変化に関して解析され得る。特に、Ｎ次の入力のイメージが出力で形成されるために必要なマルチモード導波路の長さＬＮは、  
ＬＮ＝ｎ１Ｗ２／Ｎλ          （１）  
で表されることができる。ここで、ｎ１は、マルチモード導波路のコアの物質の屈折率であり、Ｗは、マルチモードのコア領域の幅であり、λは、マルチモード導波路内への入射された光の波長である。従って、長さＬ１のマルチモード導波路は、出力に対して１対１の入力のイメージを形成するであろう。再イメージング特性の説明は、上述の参照論文で理解され得る。
【００２１】
本発明の実施の形態に係われば、フォトニック結晶ファイバと関連して、マルチモード導波路のこのような再イメージング特性が使用される。図２は、本発明の一実施の形態に係る導波路２００を示しており、この導波路は、マルチモードファイバ２２０の所定の長さだけ終端された固体のコアのフォトニック結晶ファイバ２１０を有する。このファイバ２１０は、このファイバの長さに沿って延びた複数の空孔の配列を有するクラッド領域２１２と、コア領域２１４とを有し、光が、このコア領域２１４に沿って導かれる。前記マルチモードファイバ２２０は、以下でさらに説明されるように、接続処理により前記フォトニック結晶ファイバ２１０に取着され得る。しかし、このフォトニック結晶ファイバの前記複数の空孔は、この接続処理により著しくダメージを受けないことに注目すべきである。従って、それ故、このフォトニック結晶ファイバの導光特性は、終端によって実質的に影響されない。このファイバを通過して伝播する光は、フォトニック結晶ファイバの実質的に全長に渡って、マルチモードファイバの長さに渡って導かれる。上述の式（１）を使用してマルチモードファイバの寸法を選択することによって、前記マルチモードファイバ２２０の所定の長さからの出力は、このマルチモードファイバに対する入力のイメージを有するように配置されることができる。この実施の形態では、前記マルチモードファイバ２２０の寸法は、このマルチモードファイバの出力が、前記フォトニック結晶ファイバ２１０の出力の１対１のイメージであるように選択される。このマルチモードファイバは、標準的な幅で商用的に入手可能であるので、所望の再イメージングを果すために、このマルチモードファイバ２２０の長さを選択するのに便利である。
【００２２】
現在、フォトニック結晶ファイバのための多くの適用装置で知られているであろうと考えられる４００ｎｍないし１５５０ｎｍの範囲の波長に対して、前記マルチモードファイバ２２０とフォトニック結晶ファイバ２１０とに適した材料は、１．４４ないし１．４７の範囲の屈折率を有するシリカである。６２．５μｍと１０５μｍのコアの大きさを有し、シリカでできているマルチモードファイバが、商用的に入手可能である。このマルチモードファイバの直径は、前記フォトニック結晶ファイバ２１０と前記マルチモードファイバ２２０との間の良好な接合を果すように選択される。このファイバへの入力のイメージを有するために、このファイバの出力に必要なマルチモードファイバ２２０の長さは、入射光の波長λに依存している。コヒーレント社のヴェルディ（Ｖｅｒｄｉ）の固体状態（Ｎｄ：ＹＶＯ４）から得られるレーザダイオードの５３２ｎｍの波長に対して、上述の大きさの商用的に入手可能なシリカのマルチモードファイバを使用して必要なマルチモードファイバの長さは、１０．７ｍｍ（５２μｍのファイバに対して）または３０．３ｍｍ（１０５μｍのコアのファイバに対して）である。このような長さの許容範囲は、果される再イメージの長さに依存するであろうし、もしくは、前記マルチモードファイバの正確なコアの大きさおよび動作される波長に依存するであろう。上述の特性の数値例に対して、この再イメージの長さの許容範囲は、５０μｍないし３００μｍである。
【００２３】
導波路２００のようにしてマルチモードファイバで終端された上述のフォトニック結晶ファイバは、光の１つの特性の波長に対して、一般的に特に確認される必要があることが明らかであろう。この波長から外れて、光がファイバ内部または外部に結合される終端の所で損失する可能性がある。しかし、このようにして与えられたフォトニック結晶ファイバは、特定の光の波長の伝送に対して頻繁に最適化されるので、このような導波路の適用装置の範囲は、終端された導波路が使用される所での波長を特定する必要性のために、いかなる実質的な方法にも制限されるとは考えられない。例外的に、このような終端が、フォトニック結晶ファイバが超広帯域の適用装置に使用される場合には、明らかに適切でない。
【００２４】
マルチモードファイバ２２０は、接続により、フォトニック結晶ファイバ２１０に接合されている。適切な接合を得るために、融着接合が使用され得る。融着接続は、２つのファイバ間の効果的な「永続的な溶接」である。代表的には０．１ｄＢより小さい非常に小さい挿入損失が果され得る。また、フィラメントの融着接続かアーク融着接続の一方が使用されることができる。２つの融着技術で、フォトニック結晶ファイバの空孔に異物が侵入するのを避けるために、周辺環境がクリーンであることを確実にするように注意しなければならない。
【００２５】
接続されるファイバは、最初に、平らでクリーンな端面を有する露出したファイバの端部にするように、防護ポリマかアクリルコーティングを剥がされる。再イメージングに必要な長さよりも非常に長いマルチモードファイバの長さが使用されるので、代表的な接合機を使用して、フォトニック結晶ファイバに必要な長さを接続することは困難である。これらファイバは、クランプに位置され、拡大可能なビデオカメラを使用して配置される。それから、これらファイバの端部は一緒にされ、アルゴンガスの蒸気の存在する接合領域に熱が与えられる。フィラメントの融着接続の場合には、熱は、接合領域に近接して高パワーのフィラメントの使用によって与えられる。これらファイバの端部は、フォトニック結晶ファイバの空孔構造にダメージを与えることなく、前記シリカのファイバの端部を十分に軟化させる温度に加熱される。与えられた熱によって、フォトニック結晶ファイバ２１０の前記クラッド領域にこれら複数の空孔を変形か破壊を果すことができるが、このようなダメージは、フォトニック結晶ファイバを終端するために使用される既知の空孔封止技術によって生じるダメージと比較して小さい。それから、ファイバの端部を一緒に押圧するように力が加えられ、これらファイバは接合する。ＶｙｔｒａｎＦＦＳ−２００は、商用的に入手可能なフィラメントの融着接続機であり、上述の工程を行うのに適しており、上述のいくつかの工程を自動的に行うことができる。最後に、マルチモードファイバが、必要な長さに切断される。
【００２６】
アーク融着接続は、上述と同様の方法を使用してマルチモードファイバの長さを有するフォトニック結晶ファイバの長さを一緒に接合するために利用されることもできる。フジクラのＳｐｌｉｃｅＭａｔｅのような、ファイバの端部を加熱するための放電を使用するアーク融着接続も、商用的に入手可能である。
【００２７】
図２に示されている導波路２００のような終端されたフォトニック結晶ファイバは、フォトニック結晶ファイバのコネクタを形成するために使用されることができる。図３ａないし図３ｃは、本発明の一実施の形態に係るコネクタを形成するための方法の工程を示している。最初に、図３ａに示されているように、終端された導波路３２５が、標準的なグルーか接着剤を使用して、フェルール３３５に配置されて、固着される。このフェルール３３５は、好ましくはセラミック材料でできているが、例えばセラミック、金属、ジルコン酸材料からなるグループから選択された他の材料でできているフェルールが使用されても良い。前記導波路３２５は、マルチモードファイバの所定の長さに接合されたフォトニック結晶ファイバを有する。このファイバは、前記フェルールの端部を超えてマルチモードファイバの小さな部分３３０が突出するように配置される。それから、図３ｂに示されているように、コネクタ本体３４５が取着される。最後に、このファイバの突出部分３３０が、ポリシングによって取り除かれ、図３ｃに示されているような完成されたコネクタ３００が形成される。前記小さな部分３３０は、このコネクタ３００が形成された後に取り除かれるので、このフォトニック結晶ファイバに取着されたマルチモードファイバの長さは、上述の式（１）によって決定される長さよりもわずかに長い必要がある。従って、フェルール３３５内の前記ファイバ３２５の配置されているフェルールの端部を超えたファイバの突出の長さは、ポリシングの後に、再イメージングのための前記マルチモードファイバの正確な長さが残るように選択される。
【００２８】
図４は、本発明の一実施の形態に係るフォトニック結晶ファイバのためのコネクタ４００の写真を示している。このコネクタ４００は、図３ａないし図３ｃを参照して上述のような方法を使用して形成され、金属のフェルールの標準的なＳＭＡコネクタである。本発明の実施の形態に係る終端されたフォトニック結晶ファイバは、ＦＣ／ＰＣコネクタのような他の標準的なコネクタ本体で使用されることもできる。
【００２９】
上述のコネクタの組立品３００、４００では、前記フェルール内にある前記マルチモードファイバと前記フォトニック結晶ファイバとの間を接続することが好ましい。従って、さらに、このファイバの組立品が前記フェルールに適合され、かつこのファイバの組立品とフェルールとの間の十分な接着がなされるように、マルチモードファイバの厚さを選択する必要がある。前記フェルールは、適切な寸法にするためにカスタマイズされることができる。しかし、様々な空孔の直径と１２．７ｍｍの長さとを有する標準的なフェルールが入手可能である。従って、６２．５μｍのマルチモードファイバを使用することが好ましく、上述の式（１）から計算された１対１のイメージの長さが５３２ｎｍの波長の放射光に対して１１ｍｍであるように、標準的な長さのフェルールが使用されることができる。さらに、上述の式（１）から、このマルチモードファイバの長さが長くなると、この長さの許容範囲が緩和されることも明らかである。
【００３０】
本発明のさらなる実施の形態では、他の方法で、導波路のマルチモードの干渉の特性から生じる高次のイメージを利用することが考えられる。例えば、前記再イメージング装置は、この装置の出力が入力の複合的なイメージを有するように配置されている光学スプリッタを与えるように、フォトニック結晶ファイバを終端するために使用されることができることが、当業者に理解されるであろう。現在、このような適用装置に最も適した矩形の構成を有するマルチモード導波路が考えられている。矩形の構成を有するマルチモード導波路は、生じる構造が光学スプリッタのように有用な場合に必要とされるように、これら入力の離散的なイメージを出力することが期待されている。例えば、幅が非常に大きいが、入力のＰＣＦコアの直径にほぼ等しい高さのコアと、上述の式（１）のＮ＝２に従う再イメージを発生させるために選択された長さとを有する矩形の導波路に対して、入力の２重イメージが、この矩形の導波路の出力端部の所で期待されるであろう。正方形の導波路が、上述の式（１）でＮ＝２に対して入力ビームの４つのイメージが形成されるように、ビームの軸に垂直な両方向に再イメージを表示するであろう。マルチモードファイバ、または円筒体の構成の他の導波路の場合には、シングルモードの入力の高次のイメージが、中央のピーク付近にリングの形態で現れることが期待される。このマルチモード伝送装置のコアの大きさは、前記フォトニック結晶ファイバのコアの大きさに依存して選択されることができ、マルチモード導波路の全体の寸法が、フォトニック結晶ファイバと一緒に良い接続を果すために選択されるであろう。
【００３１】
従って、ビームの強度特性が、マルチモードファイバの構成を含むファクタの数に依存して、高次の再イメージングの点で激しく変化するであろう。軸上（ｏｎ−ａｘｉｓ）での強度を増加させることが可能である。このような増加された強度は、強い強度のビームが望ましい非線形の光学適用装置で効果的である。代わって、ビームの最大強度が減らされても良い。このような減らされた強度は、異なるファイバ間の接続が必要とされる場合に効果的であるので、強い強度で、小さな欠点さえも、光学システムに深刻なダメージを与え得る。
【００３２】
このようなダメージは、強い強度のビームが、コネクタやレンズに影響を与える場合に頻繁に起こる。従って、ビームの最大強度のいかなる減少も、接続点で有用であり得、特に、ビームの初期の強度が、接続によって伝送後に再び得られることができる。使用の結果として得られる最大強度での減少を利用することによって、接続による干渉のように、高次の再イメージでのマルチモードファイバの点で、このようなダメージの危険性が減少されることができる。例えば、R. M. Jenkins, R.W. J. Devereux並びにJ. M. Heatonによりpage 991 of Optics Letters, Volume 14 (1992) に記載された「マルチモード伝播現象に基づいた導波路ビームスピリッタと再結合器」は、入力ビームが２つに分割される矩形の導波路のスプリッタを提案している。この論文に記載されているモデルは、入力ビームと比較した分割ビームの強度の減少を論証している。このような導波路の選択された長さだけ終端されたフォトニック結晶ファイバを与えることによって、このような２次の再イメージが、出力で得られるように選択され、接続による干渉のいかなる点での最大の強度も、入力ビームの最大強度と比較して減少される。（１００Ｗ以上の大きさの）高パワーのビームに対して、最大強度の減少が、接続による干渉で生じるダメージの危険性を減らすようにして、フォトニック結晶ファイバが、伝送に使用される。従って、入力の２次の再イメージが出力端部の所で得られるように選択された大きさの矩形の導波路の接続は、フォトニック結晶ファイバに沿って伝送される高パワービームで使用されることができる。
【００３３】
同様に、３次の再イメージが利用されることができる。上述の構成に対して、３次の再イメージは、より小さな最大強度を有することが予想される。しかし、３次の再イメージを得るために必要とされるマルチモード導波路の長さは、この入力ビームの１対１の再イメージを得るために必要なマルチモード導波路の長さの３分の１である。従って、一緒に接続された２つのフォトニック結晶ファイバが、マルチモード導波路の好ましい長さだけ終端される。一方のフォトニック結晶ファイバが、１対１の再イメージを形成するために必要な３分の１のマルチモードファイバの長さだけ終端され、接続されたフォトニック結晶ファイバは、１対１の再イメージを形成するために必要な３分の２のマルチモードファイバの長さだけ終端されることができる。コネクタの終端が結合されるのを確実にするために、雄型コネクタと雌型コネクタで終端された端部を形成することが望ましい。高次の再イメージが使用されることもできる。当業者が理解できるように、このような適用装置は、接続しているフォトニック結晶ファイバに限定されることなく、高パワーのレーザビームが、導波路に沿ってどこで伝送されても使用されるであろう。
【００３４】
様々な具体的な実施の形態を説明してきた本発明の記載では、これら実施の形態は完全に例示的であり、本発明の意図と範囲を逸脱せずに、特許請求の範囲に規定されたこれらの実施の形態に様々な変更および修正がなされることができる。例えば、ここでは、５３２ｎｍまたはこの付近の波長で使用するためのシリカでできたフォトニック結晶ファイバとマルチモードファイバとを使用して上述のように説明されてきたが、当業者にとって明らかなように、本発明は、他の波長範囲に及んでも良く、シリカ以外の材料でできているファイバを使用しても良いことが理解できる。特に、２μｍないし４μｍのような比較的長い波長での操作に対して、テルル化合物、フッ化物またはカルコゲナイドガラスでできたフォトニック結晶ファイバとマルチモードファイバとが、使用されても良い。
【００３５】
さらに、固体のコアのフォトニック結晶ファイバの使用が記載されてきたが、当業者にとって明らかなように、中空のコアのフォトニック結晶ファイバに対して、上述の発明性ある概念を適用しても良い。このような実施の形態では、中空のコアは、前記再イメージングのマルチモード伝送領域を形成するために使用される。前記フォトニック結晶ファイバの複数の空孔を封止するために、例えばマルチモードの中空のコアの導波路の外側の端部の所で、いくつかの点で導波路にウインドウを組み込む必要があることが、当業者にとって明らかであろう。また、前記再イメージング装置を提供するために、マルチモードファイバを使用して説明されてきたが、他の構成のマルチモード導波路のような、マルチモードの干渉と再イメージングをサポート可能ないかなるマルチモード伝送装置も、本発明で使用されることができる。このようなマルチモード伝送装置は、正方形か矩形の導波路を含み得る。さらに、出力の所で光の入力を再現可能ないかなる再イメージング装置も、本発明に係るフォトニック結晶ファイバを終端するために使用されることができる。
【００３６】
上述の本発明の態様は、一実施の形態のみを使用して明確に説明されてきたが、他の態様との組合せが使用されても良い。また、この一実施の形態と、他の実施の形態との組合せの少なくとも一方の特徴を組み合わせて使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、従来技術の方法に従い終端されたフォトニック結晶ファイバにより放射される光を示している。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る導波路を示している。
【図３ａ】図３ａは、本発明のさらなる実施の形態に係るフォトニック結晶ファイバにコネクタを取着する方法を示している。
【図３ｂ】図３ｂは、本発明のさらなる実施の形態に係るフォトニック結晶ファイバにコネクタを取着する方法を示している。
【図３ｃ】図３ｃは、本発明のさらなる実施の形態に係るフォトニック結晶ファイバにコネクタを取着する方法を示している。
【図４】図４は、本発明のさらなる実施の形態に係るコネクタの写真を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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