(57)【要約】  本発明の一態様によれば、例えば、ミクロ構造化ファイバにおけるファイバ・ブラッグ・グレーティングなど屈折率の変更が、最初にミクロ構造化ファイバの孔に不活性気体を充填しかつ／またはパージし、あるいは排気し、続いて任意選択で端部を封止することによって製作される。あるいは、ミクロ構造化ファイバの端部を、先行する孔のパージまたは排気なしで封止してもよい。このように、光増感ローディングの後、孔に存在する水素または重水素は、大気中の酸素と反応して水を形成することはない。このように形成される水は、通常ならグレーティング形成工程を著しく損なう可能性がある。したがって、ブラッグ・グレーティングおよびその他の屈折率構造を、ミクロ構造化ファイバに高品質でかつ予測可能な仕様で製作することができる。ファイバ端部の封止により、湿分の内部拡散も防止される。本発明は、例えば、ファイバ光センサ、高出力ファイバ・レーザなどに関連した用途を見出すことができる。
2008511032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学線の照射によってミクロ構造化光ファイバに屈折率構造を生成する方法であって、該ミクロ構造化ファイバは、その長さの少なくとも一部に沿って長尺状の孔を含みとともに、該孔にアクセス可能な少なくとも１つの開放端を有し、
（ａ１）該ミクロ構造化ファイバの孔を、本質的に酸素を含まない保護気体でパージすることを提供し、または該孔を排気することを提供する工程
からなる方法。
【請求項２】
（ａ２）１つまたは複数の前記開放端を、化学線で照射する前に封止することを提供する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
化学線の照射によってミクロ構造化ファイバに屈折率構造を生成する方法であって、該ミクロ構造化ファイバは、その長さの少なくとも一部に沿って長尺状の孔を含みとともに、該孔にアクセス可能な少なくとも１つの開放端を有し、
（ａ２）１つまたは複数の該開放端を、化学線で照射する前に封止することを提供する工程
からなる方法。
【請求項４】
（ａ３）化学線で照射する前に、水素および／または重水素からなる物質によるミクロ構造化ファイバの光増感ローディングを提供する工程をさらに含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
工程（ａ３）を工程（ａ２）の後に実施する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
化学線による照射が紫外線による照射からなる、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記保護気体が、前記ファイバの材料に対して不活性である、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記保護気体が、前記ローディングの条件下でロードされた分子に対して不活性である、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記屈折率構造がファイバ・ブラッグ・グレーティングからなる、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記屈折率構造が長周期グレーティングからなる、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記屈折率構造が均一な屈折率シフトを含む、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記ミクロ構造化ファイバがダブル・クラッド光ファイバである、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記ミクロ構造化ファイバがエア・クラッド光ファイバである、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記ミクロ構造化ファイバが、光学的バンド・ギャップ・ガイダンスを有するエア・ガ
イドまたは中空コア光ファイバである、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記保護気体が、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎ、およびこれらの混合物の群から選択された１種または複数の気体からなる、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記保護気体が、窒素Ｎ２である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
光増感ローディングを提供する工程（ａ３）が、ローディングを行うのに十分高い圧力で、前記ファイバを分子状水素または分子状重水素に長時間曝露する工程からなる、請求項５乃至１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記光増感ローディングが、部分的にまたは全体的に、室温よりも高い温度（Ｔ＞２５℃）で行われる、請求項５乃至１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の方法により得ることが可能な屈折率構造を有する、ミクロ構造化ファイバ。
【請求項２０】
請求項１９に記載のミクロ構造化ファイバを備えた物品。
【請求項２１】
前記物品が、少なくとも１つのファイバ・ブラッグ・グレーティング、ポンプ放射線源、およびポンプ放射線をミクロ構造化ファイバにカップリングするための手段を有するミクロ構造化ファイバからなるファイバ・レーザである、請求項２０に記載の物品。
【請求項２２】
前記物品が、少なくとも１つのファイバ・ブラッグ・グレーティング、ポンプ放射線源、およびポンプ放射線をミクロ構造化ファイバにカップリングするための手段を有するミクロ構造化ファイバからなるクラッド・ポンプ・ファイバ・レーザである、請求項２０に記載の物品。
【請求項２３】
前記物品がファイバ・センサである、請求項２０に記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、（光）結晶ファイバまたはホーリー・ファイバとしても知られるミクロ構造化ファイバへの屈折率変更（ファイバ・ブラッグ・グレーティングの製作）の導入に関する。
【背景技術】
【０００２】
ファイバ・ブラッグ・グレーティング（ＦＢＧ）およびその他の光ファイバの屈折率構造には、光通信や光ファイバ・センサ、光ファイバ・レーザなどの技術領域において、広範な用途があることがわかっている（例えば非特許文献１および２参照）。ＦＢＧの製作では、空間的被変調パターンの化学線（典型的にはＵＶレーザ光）をファイバに照射する。これは、典型的にはレーザ光同士の干渉によって、例えば位相マスクを通した化学線の透過によって確立される。この方法では、化学線の影響下でファイバの屈折率が変化するように、ファイバが光感受性である必要がある。光感受性は、ファイバのコアの内部または周囲に、十分高い濃度のゲルマニウムまたはその他適切なドーパント物質をドープすることによって、しばしば実現される（非特許文献１および２参照）。しかし、しばしばドーピング単独では、十分な光感受性をもたらさない。そのような場合、光感受性は、分子状水素または重水素の内部拡散によって大幅に高めることができる（特許文献１参照）。ローディングと最も頻繁に呼ばれるこの方法は、ファイバを、十分長い時間にわたって高圧（Ｐ＞＞１バール）にかけることにより、しばしば実施される。この方法は、高温によって加速させることができる。
【０００３】
このように、ファイバの被ドープ・セクションにおける分子状水素または重水素の分圧は、Ｇｅおよび分子状水素または重水素が例えばＵＶ光の影響下で反応して所望のレベルの屈折率変化が得られるように、十分高いレベルにすることができる。
【０００４】
同時に、ミクロ構造化ファイバ（または結晶ファイバ）は、近年、光ファイバの誘導特性の調整に新たな自由度を開く、新しくかつ大きな変革をもたらす技術として認められるようになっている（例えば特許文献２参照）。ミクロ構造化ファイバは、ファイバ中の長尺状の空洞（または空気孔）の存在を特徴とする。空洞の幾何形状（例えば、断面サイズおよび分散、および相互中心−中心距離）が、ファイバの誘導特性を決定し、原則としてＧｅもその他のドーパントも誘導に必要ではない。したがって、単一物質（例えば純粋なシリカ）のファイバを構成することができ、カットオフ波長や分散などの特性を、標準的なファイバ製作法では得ることのできない仕様を満たすように、設計することができる。ミクロ構造化ファイバの別の利点は、コアが内部および外部クラッドで取り囲まれており、かつ内部および外部クラッドが空気孔の構造によって分離されている、エア・クラッド光ファイバを生成できる能力にある（例えば特許文献３参照）。内部クラッドを取り囲む空気孔の輪は、高い屈折率ステップまたは高い開口数（典型的には０．６程度）をもたらす。これは、ポンプ光と内部クラッドとの効率的なカップリングをもたらす。同時に、ポンプ光は、外部クラッドを取り囲むポリマー・コーティングから切り離される。したがって内部クラッドは、非常に高い出力レベルの多重空間モード・ポンプ光（すなわち高出力ファイバ・レーザの製作に関する本質的な構成要素）を収容することができる。
【０００５】
特に、結晶ファイバとファイバ・ブラッグ・グレーティングとの組合せは、新たな用途の可能性を切り開く。１例はファイバ光センサの分野であり、気体または流体をファイバの中空セクションを通して誘導し、それによってＦＢＧの反射特性に影響を及ぼすことが可能である。別の例は高出力ファイバ・レーザの分野であり、ＦＢＧがリフレクタを画定
する空洞として働きながら、エア・クラッド光ファイバによって非常に高いレベルのポンプ出力のカップリングが可能である。
【０００６】
しかしながら、ミクロ構造化ファイバにＦＢＧをインプリントする方法には、特殊な問題、すなわちＵＶインプリントを実施することが難しいという問題があることが示されている。
【特許文献１】米国特許第５２３５６５９号、Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｍａｋｉｎｇ  ａｎ  ａｒｔｉｃｌｅ  ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ  ａｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ
【特許文献２】米国特許第６５３９１５５号、Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｂｅｒｓ」
【特許文献３】米国特許第５９０７６５２号、Ａｒｔｉｃｌｅ  ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ  ａｎ  ａｉｒ−ｃｌａｄ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｂｅｒ
【非特許文献１】Ｒａｍａｎ  Ｋａｓｈｙａｐ，Ｆｉｂｅｒ  Ｂｒａｇｇ  ｇｒａｔｉｎｇｓ、Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ、１９９９（ＩＳＢＮ：０−１２−４００５６０−８）
【非特許文献２】Ａｎｄｒｅａｓ  Ｏｔｈｏｎｏｓ，Ｋｙｒｉａｃｏｓ  Ｋａｌｌｉ，Ｆｉｂｅｒ  Ｂｒａｇｇ  ｇｒａｔｉｎｇｓ、Ａｒｔｅｃｈ  Ｈｏｕｓｅ、１９９９（ＩＳＢＮ：０−８９００６−３４４−３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって本発明の目的は、ミクロ構造化ファイバに屈折率構造を生成する方法を提供することであり、この方法は、好ましくは上述のような欠点がこの方法にない点が、改善されている。
【０００８】
ミクロ構造化ファイバの孔は、典型的には通常約２０％の酸素を含有する大気で満たされている。そのようなファイバをローディングする場合、孔を含めたこのファイバには、分子状水素または重水素の分圧がさらに与えられる。
【０００９】
したがって本発明の発明者は、ミクロ構造内に水または湿分が形成されまたは存在することによって、ＵＶインプリントにさらに悪影響が及び、また高品質グレーティングの書込みが事実上不可能になることを観察した。
【００１０】
酸素がミクロ構造化ファイバ内に存在し、ローディングが行われる場合、化学線の影響下では酸素および分子状水素または重水素が反応して、水、Ｈ２Ｏ、またはＤ２Ｏを形成できることがわかっている。したがって本発明の方法は、グレーティングの書込み中に水の形成を防止し、または例えば濃度が原因の水の内部拡散を防止する。
【００１１】
本発明の一態様によれば、化学線の照射によってミクロ構造化ファイバに屈折率構造を生成する方法は、ミクロ構造化ファイバの孔が酸素を本質的に含まない保護気体でパージされ、孔の両端が光増感ローディングの前に封止されることを特徴とする。
【００１２】
本発明の一態様によれば、化学線の照射によってミクロ構造化ファイバに屈折率構造を生成する方法は、ミクロ構造化ファイバの孔の両端が、化学線による処理の前に封止されることを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の目的は、化学線の照射によってミクロ構造化光ファイバに屈折率構造を生成する方法であって、ミクロ構造化ファイバは、その長さの少なくとも一部に沿って長尺状の
孔を含みとともに、該孔にアクセス可能な少なくとも１つの開放端を有し、方法は、
（ａ１）ミクロ構造化ファイバの孔を、本質的に酸素を含まない保護気体でパージすることを提供し、または該孔を排気することを提供する工程を含む方法により達成される。
【００１４】
これには、ミクロ構造化ファイバの孔から大気中の酸素を除去する利点がある。
ある実施形態では、ミクロ構造化ファイバの孔を、ファイバの孔を通過してまたはファイバの孔の内部に保護気体を勢いよく流し入れる（flush）ことにより、保護気体でパー
ジする。
【００１５】
本願の文脈において、「排気する」という用語は、ミクロ構造化ファイバの孔の圧力が０．５気圧未満に、好ましくは０．０５気圧未満に、好ましくは０．００５気圧未満に、好ましくは０，０００５気圧未満に、好ましくは０．００００５気圧未満に低下することを意味するものと解釈する。それにより酸素の分圧は、相応に低下する。
【００１６】
特定の実施形態では、長さＬを有するミクロ構造化光ファイバは、２つの開放端を有する。すなわち、ファイバの長尺状の孔がファイバの全長全体にわたって延び、かつ両端からアクセス可能である。代わりに、これら端部の一方が最初に封止されるか（孔にアクセス可能な１つの開放端だけを残す）、または長尺状の孔はファイバの全長全体にわたって延びない。
【００１７】
工程（ａ１）は、化学線の照射の前に実施することが好ましい。代わりに、ミクロ構造化ファイバの孔をパージする工程（ａ１）は、化学線の照射中に実施することができ、それによって、屈折率構造を形成する方法を実施する間に、望ましくない反応物質（水など）の形成を最小限に抑えることができる。
【００１８】
「本質的に酸素を含まない」ものである保護気体という用語は、本願の文脈では、存在する全ての酸素（例えば大気の）を除去する（例えば、孔を保護気体で勢いよく洗い流すことにより）のに適した保護気体を意味すると解釈される。ある実施形態では、保護気体は、１％未満の酸素（モル濃度）、例えば０．１％未満の酸素、例えば０．０１％未満の酸素、例えば０．００１％未満の酸素を含有する。０．００１％（モル濃度）の酸素は、１０ｐｐｍのＯ２に相当する。
【００１９】
特定の実施形態では、この方法はさらに、化学線での照射前に１つまたは複数の開放端を封止することを提供する工程（ａ２）を含む。ファイバ端部の封止には、保護気体の圧力が維持され、または排気によって確立された低いバックグラウンド圧力が維持されるという利点がある。ファイバ端部の封止は、さらに、湿分の内部拡散を防止する。光増感ローディングの場合、ファイバ端部の封止にはさらに、ローディングの後、例えばＵＶ書込み方法の実施中に、分子状水素または重水素の外部拡散を制限するという利点がある。さらに、ローディングされたファイバの低温貯蔵中および低温貯蔵後、端部の封止により、ミクロ構造化ファイバの封止されていない孔に拡散する可能性のある湿分の、端部近傍での凝縮が防止される。
【００２０】
工程（ａ２）は、工程（ａ１）の後に実施することが好ましい。
本発明の目的は、化学線の照射によってミクロ構造化ファイバに屈折率構造を生成する方法であって、ミクロ構造化ファイバが、その長さの少なくとも一部に沿って長尺状の孔を含みとともに、該孔にアクセス可能な少なくとも１つの開放端を有し、方法は、
（ａ２）化学線での照射前に、１つまたは複数の開放端を封止することを提供する工程を含む方法によって達成される。
【００２１】
ファイバ端部の封止は、湿分の内部拡散を防止する。光増感ローディングの場合、ファ
イバ端部の封止にはさらに、ローディングの後、例えばＵＶ書込み方法の実施中に、分子状水素または重水素の外部拡散を制限するという利点がある。さらに、ローディングされたファイバの低温貯蔵中および低温貯蔵後、端部の封止により、ミクロ構造化ファイバの封止されていない孔に拡散する可能性のある湿分の、端部近傍での凝縮が防止される。
【００２２】
特定の実施形態では、この方法はさらに、
（ａ３）化学線で照射する前に、水素および／または重水素を含む物質によるミクロ構造化ファイバの光増感ローディングを提供する工程を含む。これには、高められた光感受性を提供する利点がある。
【００２３】
工程（ａ３）は、工程（ａ２）の後に実施することが好ましい。これらの工程は、（ａ１）、（ａ２）、（ａ３）の順序で行うことが有利である。このように、光増感ローディング後に孔に存在する水素または重水素は、大気中の酸素と反応して水を形成することはない。このように形成される水は、通常ならグレーティング形成方法を著しく損なう可能性がある。したがって、ブラッグ・グレーティングまたはその他の屈折率構造を、ミクロ構造化ファイバに高品質でかつ予測可能な仕様で製作することができる。
【００２４】
本願の文脈において、「化学線」という用語は、所与の物質（任意選択で特別に光感受性のある薬剤を含む物質、例えばドーパント）において光化学反応を生成することができる任意の電磁放射線を意味すると解釈される。ある実施形態では、ミクロ構造化光ファイバの照射に使用される化学線にはＵＶ放射線が含まれる。代わりに、その他の波長の化学線を、おそらくは適切に選択された光感受性ドーパント物質と組み合わせて使用してもよい（連続パルス形態で）。
【００２５】
本発明の一実施形態では、ミクロ構造化ファイバは、光に露光することにより対象領域（例えば、コアおよび／またはクラッド領域）の屈折率プロフィルを変更するために、少なくとも１種の光感受性ドーパントを含む。特定の実施形態では、光感受性ドーパントは、Ｇｅ、Ｂ、Ｎ、Ｓｎ、およびこれらの組合せからなる元素の群から選択される。これは、例えばブラッグ・グレーティングなどの周波数選択要素を導入するために、その長さの一部に沿ってミクロ構造化ファイバの屈折率を変更するよう改善された感受性を提供する（例えば、米国特許第６１５１４２９号、図５、および対応する考察参照）。本発明の一実施形態では、ミクロ構造化ファイバがシリカ・ベースであり、ファイバの１つまたは複数の誘導領域は、ゲルマニウム（Ｇｅ）および／またはホウ素（Ｂ）を含有し、好ましくはこれらは一緒に使用することができる。
【００２６】
Ｈ２やＤ２などの分子状水素または重水素を含む物質は、光増感ローディングに使用することが有利である。
ある実施形態では、工程（ａ１）におけるミクロ構造化ファイバの孔のパージによって、パージ後の孔の容積に、１０％未満の酸素（モル濃度）、例えば１％未満の酸素、例えば０．１％未満の酸素、例えば０．０１％未満の酸素、例えば０．００１％未満の酸素が含有されることが提供される。
【００２７】
保護気体中および／またはミクロ構造化ファイバの孔の容積中の酸素濃度は、例えば、従来の質量分析をベースにした気体組成分析法によって測定することができる（例えば、Ｗ．Ｍ．Ａ．Ｎｉｅｓｓｅｎ、Ｃｕｒｒｅｎｔ  ｐｒａｃｔｉｃｅ  ｏｆ  ｇａｓ  ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ−ｍａｓｓ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、Ｄｅｋｋｅｒ、２００１、ＩＳＢＮ  ０−８２４７−０４７３−８参照）。使用される実際の方法は、この容積中に存在する酸素の期待濃度に鑑みて、選択されるべきである。
【００２８】
したがって１態様では、本発明の方法は、酸素を含まない気体で十分な時間にわたりフ
ァイバを洗い流し、最後に孔をファイバ端部で閉じることによって、分子状水素または重水素のローディング前にミクロ構造化ファイバの孔から酸素およびその他の有害な気体を除去する。それによって、孔は、酸素を含まない気体とＨ２またはＤ２との混合物で満たされるようになり、理想的な場合、望ましくない反応が化学線の影響下で生ずることはない。
【００２９】
特定の実施形態では、保護気体は、全体として酸素を含まない。「全体として酸素を含まない」という用語は、本願の文脈において、保護気体中に存在するＯ２の量が１０ｐｐｍ未満であることを意味すると解釈される。
【００３０】
特定の実施形態では、保護気体は、ファイバの材料に対して不活性である。言い換えると、保護気体は、ファイバの材料に対して本質的に化学的に不活性である。これには、望ましくない反応物質の形成を最小限に抑えるという利点がある。
【００３１】
特定の実施形態では、保護気体は、ローディング物質に対して不活性である。言い換えると、保護気体は、ローディング物質に対して本質的に化学的に不活性である。特定の実施形態では、保護気体は、ローディング条件下でロードされた分子に対して不活性である。
【００３２】
屈折率構造は、一般に、ミクロ構造化ファイバの長さおよび／または断面にわたって、屈折率に誘導された任意の空間的変化を構成することができる。
特定の実施形態では、屈折率構造は、ファイバ・ブラッグ・グレーティングを含む。これには、ＤＢＲやＤＦＢファイバ・レーザなどのファイバ・レーザの提供を促進させるという利点がある。非ミクロ構造化光ファイバでのブラッグ・グレーティングの特性および物理的実施については広範に記述されており、例えばＷＯ−９８／３６３００を参照されたい。
【００３３】
特定の実施形態では、屈折率構造が、長周期グレーティングを含む。これには、スペクトル上限定された領域に光出力損失をもたらすという利点がある（例えば非特許文献１のｐｐ．１７１以降または非特許文献２のｐｐ．１４２以降参照）。
【００３４】
特定の実施形態では、屈折率構造は、均一な屈折率シフトをもたらす。これには、ファイバに光位相シフトをもたらすという利点がある。
特定の実施形態では、ミクロ構造化ファイバは、ダブル・クラッド・ファイバであり、すなわちコアと第１および第２のクラッド領域とを含み、第１（内部）のクラッド領域が、例えばファイバ（例えばコア内）に組み込まれた光学的に活性な材料を励起するためのポンプ光を伝播させるために、例えば２次的コアとして働くことができるファイバである。これには、高出力の用途に適したファイバ・レーザ・システムを容易にするという利点がある。
【００３５】
特定の実施形態では、ミクロ構造化ファイバがエア・クラッド光ファイバである。本願の文脈では、「エア・クラッド」ファイバという用語は、伝播される光がファイバ・クラッド内で長手方向に延びる空隙の円周方向の分布内にあるファイバの一部に限定される、ミクロ構造化ファイバを意味すると解釈され、例えば、米国特許第５９０７６５２号またはＷＯ−０３／０１９２５７を参照されたい。
【００３６】
特定の実施形態では、ミクロ構造化ファイバは、光学的バンド・ギャップ・ガイダンスを有するエア・ガイド光ファイバである。エア・ガイドまたは中空コア光ファイバは、光電界強度の大部分がエア（中空）コア内を伝播するミクロ構造化光ファイバを意味すると解釈され、例えば、Ｋｎｉｇｈｔ）ら、Ｓｃｉｅｎｃｅ、ｖｏｌ．２８２、１９９８年１
１月２０日、ｐｐ．１４７６〜１４７８、またはＷＯ−９９／６４９０３を参照されたい。光学的バンド・ギャップ効果に起因するミクロ構造化光ファイバでの光誘導は、例えば、Ｂｉｒｋｓら、２Ｄ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｂａｎｄ  Ｇａｐ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｉｎ  Ｆｉｂｒｅ  Ｆｏｒｍ、Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｂａｎｄ  Ｇａｐ  ＭａｔｅｒｉａｌｓおよびＣ．Ｍ．Ｓｏｕｋｏｕｌｉｓ編、Ｋｌｕｗｅｒ、１９９６、ｐｐ．１〜８に論じられている。
【００３７】
特定の実施形態では、保護気体が、１種または複数の希ガスを含み、保護気体は、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎ、およびこれらの混合物の群から選択されることが好ましい。
【００３８】
特定の実施形態では、保護気体は窒素Ｎ２である。これには、容易に入手可能であり使用が経済的である保護気体を提供するという利点がある。
一般に、パージ時間（例えば洗い流し時間）、流量、圧力などは、使用される保護気体や、ミクロ構造化ファイバの孔の数および寸法、処理されるファイバ・セクションの長さなど、特定の構成に適応させるべきである。
【００３９】
特定の実施形態では、光増感ローディングは、ローディングを行うのに十分高い圧力で、ファイバを分子状水素または分子状重水素に長時間暴露する工程を含む。
特定の実施形態では、光増感ローディングは、室温よりも高い温度（Ｔ＞２５℃）で部分的にまたは全体的に行う。これには、温度と共にローディング気体の拡散率が増大し、それによって、より速いローディング時間が得られるという利点がある。
【００４０】
上述の方法によってかつ詳細な記述により生成された屈折率構造を含むミクロ構造化光ファイバと、そのようなミクロ構造化光ファイバを備えた物品が、本発明によってさらに提供される。
【００４１】
本発明の態様は、例えば、１つまたは複数のファイバ・ブラッグ・グレーティングまたは長周期グレーティングもしくはその他の誘導（例えばＵＶ照射による）屈折率構造をミクロ構造化ファイバに含む物品（ファイバ・レーザやファイバ・センサなど）で具体化され、このミクロ構造化ファイバの材料特性は、光感受性を高めるためにＨ２またはＤ２によるローディングを使用する必要があり、またはそのような使用を有利なものにする。分子状水素または重水素によるそのようなローディング方法は、通常、ＵＶ光またはその他の化学線の影響下で反応して水（Ｈ２Ｏ）または重水（Ｄ２Ｏ）を孔内に形成する可能性ある、大気中の酸素と分子状水素または重水素との混合物を生成する。孔内の水は、グレーティング形成方法に悪影響を与える。本発明によるミクロ構造化ファイバのＵＶ書込み構造は、分子状水素または重水素によるローディングが行われる前に、本質的に酸素がなくなるまで、ミクロ構造化ファイバの孔を保護（例えば不活性）気体でパージすることによって製作された実施形態にある。パージ工程が終了したら（すなわち、ミクロ構造化ファイバの孔から本質的に酸素がなくなったら）、ミクロ構造化ファイバの端部を、融合アークを適用することによって、その他の加熱および融解形式によって、機械的封止によって、またはその他同様の端部閉鎖手段によって、封止する。分子状水素または重水素によるローディング工程中、パージされ封止されたミクロ構造化ファイバは、室温または高温で高圧の分子状水素または重水素を受ける。分子状水素または重水素は、ファイバ母材中に拡散することになり、時間と共に、温度に依存して、分子状水素または重水素の平衡分圧がファイバ内に確立されることになる。分子状水素または重水素を、孔内で不活性気体と混合する。後続のＵＶ照射工程中、酸素が存在しないので孔内の気体混合物が不活性になり、グレーティングの形成は、ソリッド・ファイバの場合と同様にして進めることができる。
【００４２】
代わりに、本発明の態様の実施形態によるミクロ構造化ファイバのＵＶ書込み構造は、融合アークを適用することにより、その他の加熱および融解形式により、機械的封止により、またはその他同様の閉鎖手段により、分子状水素または重水素によるローディングを行う前に、ミクロ構造化ファイバの端部を封止することによって製作される。これには、ローディング後に、例えばＵＶ書込み工程中に、分子状水素または重水素の外部拡散を制限するという利点がある。さらに、ローディングが行われたファイバの低温貯蔵中および低温貯蔵後は、端部の封止により、ミクロ構造化ファイバの封止されていない孔に拡散する可能性のある湿分の、端部近傍での凝縮が防止される。
【００４３】
ローディングの圧力、温度、および時間の例も含めたローディング方法の詳細は、米国特許第５２３５６５９号に記載されている。
特定の実施形態では、物品は、少なくとも１つのファイバ・ブラッグ・グレーティング、ポンプ放射線源、およびポンプ放射線をミクロ構造化ファイバにカップリングするための手段を有する、ミクロ構造化ファイバを備えたファイバ・レーザである。
【００４４】
特定の実施形態では、物品は、少なくとも１つのファイバ・ブラッグ・グレーティング、ポンプ放射線源、およびポンプ放射線をミクロ構造化ファイバに（例えば内部クラッドに）カップリングするための手段を有する、ミクロ構造化ファイバを備えたクラッド・ポンプ・ファイバ・レーザである。
【００４５】
特定の実施形態では、物品が、ファイバ・センサである。
本発明の別の目的は、従属クレームおよび本発明の詳細な説明で定義される実施形態によって実現される。
【００４６】
「含む」等の非排他的用語は、本明細書で使用する場合、記述される特徴、整数、工程、または成分の存在を定めるように解釈されるが、１つまたは複数のその他の記述される特徴、整数、工程、成分またはこれらの群の存在または追加を除外しないことを強調しておく。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
ミクロ構造化光ファイバ１０の端面１２の写真を示す図１は、ミクロ構造化ファイバに、ファイバ・ブラッグ・グレーティングまたはその他のＵＶ誘導構造のＵＶインプリントを試みる際に直面する問題を示す。ミクロ構造化ファイバ１０における空気孔１１の存在は、一般に、大気圧での酸素の存在を示唆する。十分な光感受性を得るために、水素または重水素のローディングが行われたファイバでは、ＵＶ書込み工程中、孔に、酸素と水素または重水素との混合物が入ることになる。ＵＶ光または可能性あるその他の化学線は、酸素と水素または重水素との間に反応を引き起こして、通常の水または重水を生成する。化学線の経路に水が存在すると、ファイバ・ブラッグ・グレーティングなどのサブミクロンの干渉分析により画定された構造ならびにその他のＵＶインプリント構造に関しては、化学線の強度が弱まると同時にこの位相面が歪んで、不利な結果をもたらす。
【００４８】
図２は、図１の場合と同様の、ミクロ構造化ファイバ２０の端面２２の写真を示すが、孔は、水（Ｄ２Ｏ）２３で覆われている。ファイバには、最初に約１５０バールの圧力および約８０℃の温度で約２４時間、Ｄ２のローディングを行った。ファイバには、不活性気体の洗い流しおよび封止を行わなかった。その後、グレーティングの書込みを試みるために、ファイバを、２４８ｎｍのＵＶ光で照射した。ＵＶ照射領域で生成された水を、反対側の端部で気体の過圧をかけることにより、ファイバ端面２２に移送した。
【００４９】
図３は、加圧瓶３４から適切なチューブ３５および弁３６を介して、保護気体、例えばＨｅの圧力を加えることにより、ファイバ３０をどのように勢いよく洗い流されるかを示
す。チューブ３５は、ミクロ構造化ファイバ３０にぴたりと嵌まり、例えばこのチューブをミクロ構造化ファイバの端部に接着することにより容易に封止３７することができるように、十分小さい内径を有する必要がある。不活性気体の圧力を、ミクロ構造化ファイバの孔から全ての酸素がパージされかつ不活性気体が充填されるように十分な時間にわたって加える。必要とされる時間は、不活性気体の圧力および孔の流れ抵抗に依存し、孔の面積およびファイバの長さにも依存する。洗い流し工程の終わりに、機械的に適切な封止剤（例えば膠）を塗布することによって、あるいは、融合アーク（例えばスプライサから）または局所加熱および融解のその他の手段で熱を加えて孔を潰すことによって、孔を各開放端３８、３９で封止する。したがって、ある実施形態では、パージ方法が、
ミクロ構造化光ファイバの第１の開放端を、加圧保護（例えば不活性）気体の供給源に接続する工程と、
このファイバの孔を保護気体で洗い流す工程と、
第２の開放端を封止する工程と、
保護気体供給源に接続された第１の開放端を封止する工程と
を含む。
【００５０】
代わりに、第２の開放端３９を最初に封止し、ポンプを第１の開放端３８に接続してもよい（図３の加圧保護気体３４の供給源の代わりに）。その後、孔を排気して適切な圧力を提供する。最後に、第１の開放端を封止することができる。
【実施例１】
【００５１】
ファイバ・ブラッグ・グレーティングは、最初にミクロ構造化ファイバのＨｅフラッシングを行うことによって作製した：Ｈｅ加圧瓶は、ファイバにぴたりと嵌まるように内径が小さいプラスチック・チューブを介して、ミクロ構造化ファイバの孔に接続した。チューブとファイバ外径との間の開口を、アクリレート接着剤を使用して封止した。長さ約３ｍのファイバのもう一方の端部は、開放状態のままにした。５バールの圧力のＨｅを、約２４時間加えた。この非常に長い時間は、ミクロ構造化ファイバの小サイズの孔によって示される流れ抵抗が高いため、必要であった。フラッシング工程の終わりに、ファイバの開放端を、アクリレート接着剤を使用して封止した。その後、もう一方の端部を同じ手法で封止し、このファイバを、Ｄ２圧力が約１５０バールであり温度が約８０℃の重水素ローディング・チャンバ内に、約２４時間置いた。重水素ローディングの後、均一な位相マスクおよびＫｒＦエキシマ・レーザからの２４８ｎｍの光を使用して、ファイバ・ブラッグ・グレーティングのＵＶ書込みをファイバに行った。予測可能な伝達および反射特性を有するグレーティングが得られた。このグレーティングを、高出力ファイバ・レーザのハイ・リフレクタとして使用した。
【実施例２】
【００５２】
ファイバ端部を封止する前に保護気体でミクロ構造化ファイバの孔を洗い流す工程を実施しない以外は、ファイバ・ブラッグ・グレーティングを実施例１で述べたように作製した。
【実施例３】
【００５３】
保護気体でミクロ構造化ファイバの孔を洗い流す工程を、孔から排気して０．００１ａｔｍの圧力にする工程に代える以外は、ファイバ・ブラッグ・グレーティングを実施例１で述べたように作製した。
【００５４】
ミクロ構造化光ファイバの製造は、例えば、Ｂｊａｒｋｌｅｖら、Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｆｉｂｒｅｓ、Ｋｌｕｗｅｒ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、２００３、第４章、ｐｐ．１１５〜１３０で論じられている。
【００５５】
本発明は、独立クレームの特徴によって定義される。好ましい実施形態は、従属クレームに定義されている。クレーム中の任意の参照数字は、その範囲を限定しようとするものではない。
【００５６】
いくつかの好ましい実施形態についてこれまで示してきたが、本発明はこれらに限定するものではなく、添付の特許請求の範囲で定義される対象の範囲内で、その他の方法により具体化できることを強調しておく。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】孔内での水の形成を回避するため、ローディング前の不活性気体の洗い流しが必要とされるミクロ構造化ファイバの例を示す図。
【図２】ミクロ構造化ファイバの孔を覆う水（Ｄ２Ｏ）を示す図。ファイバには、不活性気体の洗い流しおよび封止なしで、Ｄ２のローディングが行われ、その後、グレーティング書込みを試みるためにＵＶ光を照射した。
【図３】ミクロ構造化ファイバの洗い流しおよび封止を行うための、セットアップの例を示す図。
【図１】
2008511032.tif 000003
【図２】
2008511032.tif 000004
【図３】
2008511032.tif 000005
【国際調査報告】
2008511032.tif 000006
2008511032.tif 000007
2008511032.tif 000008