(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）各ケーンが長手方向軸線、第１端および第２端を有すると共に、少なくとも幾本かのケーンの各々がケーンの長手方向軸線に平行でかつケーンの第１端からケーンの第２端に延びる孔を有するキャピラリとなる複数の細長いケーンを設ける工程と、
（ｉｉ）前記ケーンをスタックに形成し、前記ケーンはそれらの長手方向軸線が互いに実質的に平行で且つ前記スタックの長手方向軸線と実質的に平行に配され、
（ｉｉｉ）前記孔の少なくとも一つを第１圧力の流体源に連通させると共に前記孔の回りの圧力を第２圧力に維持しつつ、前記プリフォームをファイバに線引きする工程とを備え、前記線引き工程中、前記第１圧力にある孔が、圧力差がない場合にとり得る寸法と異なる寸法になり、
少なくともケーンの長さの一部分にわたって前記ケーンのスタックを第１端および第２端を有するチューブで包囲し、
また、前記チューブの内部を前記第２圧力に維持するため、
線引き工程中、（Ａ）前記チューブを前記第１端の近くで排気可能構造の第１端にシールすると共に、前記チューブの前記第２端を前記排気可能構造内に配し、（Ｂ）前記キャピラリの少なくとも幾本かを前記排気可能構造内に通すと共に、その第２端にシールし、（Ｃ）第２内圧を発生させるため、前記排気可能構造を実質的に排気するに際し、
前記排気可能構造の一部を形成し、前記チューブの第１端を除く前記チューブの一部と前記キャピラリの一部とを覆っている排気室を排気する
ことを特徴とするフォトニック結晶ファイバの製造方法。
【請求項２】
前記第１圧力にある孔の少なくとも一つの膨張を前記チューブで制限する請求項１に記載のフォトニック結晶ファイバの製造方法。
【請求項３】
前記チューブが、圧力差なしの場合に受け得る変形と大きく異なる変形を受けない請求項１に記載のフォトニック結晶ファイバの製造方法。
【請求項４】
前記排気可能構造が金属チューブである請求項１に記載のフォトニック結晶ファイバの製造方法。
【請求項５】
前記プリフォームが、任意の長手方向軸線のまわりに最大で２重回転対称を有する請求項１に記載のフォトニック結晶ファイバの製造方法。
【請求項６】
線引きされるファイバと共に線引きされ且つ前記線引きされるファイバの一部分を形成するチューブ内に、前記プリフォームを入れる請求項１に記載のフォトニック結晶ファイバの製造方法。
【請求項７】
前記線引き中、前記孔の少なくとも幾つかの膨張を制御する請求項１に記載のフォトニック結晶ファイバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトニック結晶ファイバおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
フォトニック結晶ファイバは光ファイバの特殊形態である。光ファイバは、通信、レーザ加工、レーザ溶接、レーザビーム伝送、レーザ出力伝送、ファイバレーザ、センサ、医療診断および外科手術を含む多くの分野で使用されている。光ファイバは、典型的にはガラスなどの透明な固体材料から全体が製造され、各ファイバは典型的にはその長さに沿って同一断面構造を有している。透明材料は、断面構造の一部分（通常は中央）での屈折率が残部の屈折率よりも高く、全反射により光をガイドする光学的コアを形成している。その様なファイバを標準ファイバと称する。
【０００３】
単一モードの光ファイバは、導波性能に優れているので、多数の応用分野で好適する。しかしながら、一般には、いわゆる単一モード光ファイバでさえ、伝搬する光の偏光を十分に制御していない。単一モードファイバと称される理由は、このファイバが、問題となる周波数において唯一つの横空間モードのみをサポートするからである。しかし、その空間モードは、２つの偏光状態すなわち直交方向に偏光された２つの縮退モードで存在する。実際のファイバでは、欠陥によりこれらのモードの縮退が破壊されて、モーダル複屈折が生じることになる。すなわち、モード伝搬定数βは、直交モードの各々で僅かに異なる。モーダル複屈折率はランダムな欠陥により生じるので、伝搬定数は、ファイバに沿ってランダムに変化することになる。一般に、ファイバ内に導入される光は両モードで伝搬し、ファイバ内で僅かに屈曲されると共に捻られると一方のモードから他方のモードへ結合される。そして、直線偏光された光は、ファイバに沿って伝搬する間、任意の偏光状態になろうとする。
【０００４】
標準ファイバでのモードの偏光を維持するべく、小さい欠陥により有意な効果が生じないようにするため、（２つの偏光モードの有効屈折率が異なるものになるように、）複屈折をファイバに故意に導入することができる。ファイバの光軸の一つに平行な方向に光が直線偏光されていれば、光はその偏光を維持することになる。そして、直線偏光の角度がそれとは幾分違っていれば、光がファイバを伝搬する間に偏光がビート長ＬBとして公知の周期で変化して、直線から楕円にまた直線に（開始偏光と同等でない）更に楕円に、また、再度直線に戻る。ここ
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である。その変化は、モードの２つの直交成分間の位相差から生じ、位相差は両者の伝搬定数差によるものである。ビート長が短いほど、偏光スクランブル効果に対するファイバの弾性が大きくなる。典型的には、従来の偏光保持ファイバは
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波長）であり、ｎｘ及びｎｙは直交モードの屈折率である。
【０００５】
最近の数年間において、非標準タイプの光ファイバが実施され、フォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）と呼ばれている。典型的には、これは単一の透明固体材料から製造され、材料中に空気孔の周期配列が埋め込まれている。空気孔は、ファイバ軸と平行にファイバ全長にわたって延びている。定常配列内での単一の空気孔欠如形式の欠陥により、高屈折率領域が形成される。この領域内では、標準ファイバでの全反射ガイドと類似の方法で光がガイドされる。別の導波機構は、全反射ではなくてフォトニックバンドギャップ効果に基づく。フォトニックバンドギャップによる導波は、空気孔配列を好適に設計することにより得ることができる。特定の伝搬定数を有する光は、コア内に閉じ込めることができ、コア内を伝搬することになる。
【０００６】
フォトニック結晶ファイバは、ガラスケーンを所望形状にスタックすることにより製造可能である。ガラスケーンの幾つかは、巨視的なスケールではキャピラリである。次いで、ガラスケーンを適所に保持しつつ溶融し、さらにファイバに線引きする。ＰＣＦは、波長の非常に広い領域にわたって単一モードで光をガイドする能力や比較的広いモード領域で単一モードに留まる光をガイドする能力などの、希な性質を有している。
【０００７】
複屈折は、幾つかの機構により作り出すことができる。複屈折は、材料の偏光の異方性、すなわち原子レベルでの異方性により発生可能である。また、原子よりも大きいスケールでの材料構造要素の配列により発生可能である。その現象は形状複屈折として公知である。また、複屈折は、機械的応力により発生可能である。その現象は、応力複屈折または光弾性効果として公知である。標準ファイバにおいて、形状複屈折は、ファイバの断面形状を変えることにより達成される。例えば、コアやクラッドを楕円状にする。ガイド性の弱いファイバでの複屈折は一般に弱い（Ｂ〜１０-6）。そして、ファイバプリフォームにおいてファイバコアの両側にほう珪酸ガラスのロッドを挿入することにより応力複屈折を生じさせることができる。ほう珪酸ロッドの位置や形状を変化させることにより、複屈折のレベルを異ならせることができる。応力により発生した複屈折により、Ｂ〜１０-4が得られる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
標準ファイバでの複屈折の発生に用いられる方法、従って、標準の偏光保持ファイバを作るのに用いられる方法は、一般には、フォトニック結晶ファイバでの使用には直接には好適しない。
本発明の目的は、複屈折性のファイバなどのフォトニック結晶ファイバを製造する方法であって、製造されるファイバの構造を制御可能な方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の製造方法によれば、長手方向孔とガイドコアとの配列を有したバルク材料を備えるフォトニック結晶ファイバが提供され、ここで、ファイバは、長手方向軸線（すなわち任意の長手方向軸線）のまわりに最大で２重の回転対称を有し、対称の欠如の結果としてファイバが複屈折性を示す。
【００１０】
孔の配列は、コアの存在を除き実質的に周期的で良い。
好ましくは、複屈折は、ファイバ内を伝搬する１．５ミクロンの波長の光が１ｃｍ未満のビート長を有するようなものである。より好ましくは、複屈折は、ファイバを伝搬する１．５ミクロンの波長の光が５ｍｍ未満のビート長を有するものである。より好ましくは、複屈折は、ファイバ内を伝搬する１．５ミクロンの波長の光が１ｍｍ未満、好ましくは０．５ｍｍ未満のビート長を有するようなものである。そのような短いビート長は、標準ファイバでは一般には得ることができない。勿論、特定のファイバは、１．５ミクロンの波長で光をガイドしないことがある。その様な場合、導波波長でのビート長は、１．５ミクロンでの等価ビート長に容易に増減可能である。例えば、１．５５ミクロンの波長における１ｍｍのビート長は、６３３ｎｍの波長での０．４１ｍｍのビート長と等価である。また、１．５５ミクロンの波長での０．５ｍｍのビート長は、６３３ｎｍの波長での０．２１ｍｍのビート長と等価である。
【００１１】
実際のファイバにおいて、構造中の僅かな異常は不可避であることが分かり、これは、如何なる観点においても完全な対称性を有するファイバが存在しないことを意味する。しかしながら、容易に分かるように、従来のフォトニック結晶ファイバでは、実際のファイバが相当度合の回転対称（最も通常には６重の回転対称）を有するものとなっており、また、完全な対称を有する理論的なファイバのものと類似の挙動をファイバがなすようにするためその対称は十分に強いものになっている。同様に、最大で２重の回転対称を有するファイバについてみた場合、ファイバが高い対称性を厳密には有しないばかりでなく、対称性の高いファイバのようには挙動しないものになっていることが分かる。
【００１２】
最も広い観点において、本発明は、ファイバの如何なる観点においても高い回転対称性を欠くものになっている。最も典型的には、対称性の欠如は、ファイバの内部的な微細構造の幾つかの特徴、通常は孔の配列の特徴によるもので良く、一方、ファイバの全体的な断面形状は円形で良く、従って円形対称になっている。本発明の範囲内において、孔の配列は３重以上の回転対称を有するが、その他の観点ではファイバは３重以上の回転対称を欠く。その様な配列の例を以下に述べる。
【００１３】
好ましくは、ファイバは２重の回転対称を有する。
好ましくは、回転対称は、コアを通る軸線についての対称性である。
ファイバが３重以上の回転対称を有する場合、直線偏光された光は、２以上の軸（直交する必要はない）に対して平行に偏光されたときには同一の伝搬定数βを有する。回転対称を備えた実際のファイバの場合のように、ファイバ内の欠陥により、これらの軸の各々に平行に偏光されたモード間で電力伝送が生じる。結局、最初に直線偏光された光は、追加のモードを励起し、また速やかにランダムに偏光されることになる。
【００１４】
コアは孔を含むものでよい。この孔は、空気以外の材料で充填されても良い。或いは、コアは孔を含まなくても良い。
孔の配列は、ファイバの長手方向軸線に平行な軸線に関して最大で２重の回転対称を有しても良い。これに代えて、孔の配列は、ファイバの長手方向軸線に平行な軸のまわりに３重以上の回転対称を有しても良い。回転対称は、コアを通る軸線のまわりでの対称性で良い。
【００１５】
より高い回転対称の欠如は、少なくとも部分的には、コアの微小構造、孔の直径、バルク材料、孔内に含まれる材料または孔の形状のうちの一つ以上の、ファイバ断面方向におけるバラツキ（変化や相違）から生じるもので良い。形状のバラツキは、ファイバの線引き中にファイバに生じる応力に起因する変形によるもので良い。より高い回転対称の欠如は、コアの微小構造、孔の直径、バルク材料、孔に含まれる材料および孔の形状のうちの一つとこれらのパラメータの一つ以上との組合せにおけるファイバ断面方向でのバラツキから生じるもので良く、または、これらのパラメータの一つと別のパラメータのバラツキとの組合せにおけるファイバ断面方向でのバラツキから生じるもので良い。
【００１６】
複屈折ファイバは、形状複屈折およびまたは応力複屈折を有するものでよい。標準ファイバにおける形状複屈折は所望の短いビート長を与えるには不十分であるが、フォトニック結晶ファイバには潜在的により大きい屈折率差があり、これにより、強い形状複屈折を発生することができる。線引きプロセス中でのファイバ内の応力パターンにより、ファイバコアを包囲する空気孔の幾つかが一つの軸線に沿って歪みを生じた場合に、標準ファイバによっては不可能な新たな効果が現出し、これにより追加の複屈折が付与される。
【００１７】
本発明の一実施形態において、本発明の方法は、複屈折フォトニック結晶ファイバの製造方法である。
この方法は、（ａ）ケーンのスタックを形成する工程と、（ｂ）ケーンのスタックを複屈折ファイバに線引きする工程とを備え、工程（ａ）において、ケーンの少なくとも幾つかはキャピラリであり、前記スタックは、ファイバ内にコア領域を形成するように配されたケーンとファイバ内にクラッド領域を形成するように配されたケーンとを含み、工程（ｂ）において、複屈折ファイバは任意の長手方向軸線に関して最大で２重の回転対称を有する。
【００１８】
複屈折は、フォトニック結晶ファイバのプリフォームを製造するのに用いられる方法を変形した方法により導入される。製造手順の変形は、プリフォームを備える、ケーンの周期的スタックでの材料の対称を最大で２重の対称に減じることからなるもので良い。一般に、その様な構造は、導波モードの形状およびフォトニック結晶構造内の応力パターンの双方を変化させることになる。
【００１９】
複屈折を導入可能とする一つの方法は、格子サイトの２重対称対において、異なるキャピラリをプリフォーム中に含めることによる。これらの含有物は、導波モードの形状（「形状複屈折」）を変えるようにコアの近くに配置可能であり、或いは、コアから幾らか離れて配置可能であるが、異なる性質を有する材料で構成する必要があり、これによりファイバコア内の応力パターン（「応力複屈折」）を変化させる。このプリフォームは、異なるタイプのキャピラリからファイバプリフォームの実質的な部分を形成することにより、複屈折を導入するように構成可能であり、これは応力複屈折および形状複屈折の双方を導入するものである。導波クラッドを形成する基礎的な周期的格子は、名目上は同一の外径を有するキャピラリを密接にパックした配列であることがあり、或いは、一般には異なる形態的特性を備えて異なる周期構造を形成するキャピラリの配列であることがある。正方格子は、キャピラリと異なる直径を有するロッドとから形成可能である。正方格子または長方形格子は、クラッド用の本来複屈折性の結晶構造を作るために使用でき、偏光保持フォトニック結晶ファイバの設計を簡易にする。
【００２０】
キャピラリの内径、ケーンの構成材料、キャピラリ内に充填される材料およびまたはケーンの外径をスタック断面方向にばらつかせることにより、より高い回転対称の欠如を少なくとも部分的に生じさせても良い。
ケーンは、コアを形成するように配されたケーンの中心に関して最大で２重の回転対称を有するクラッド格子の頂点に設けても良い。選択された内径を有したキャピラリを、コアを形成するように配されたケーンの中心に関して最大で２重の回転対称を有するクラッド格子の頂点に設けても良く、クラッド格子の頂点に設けられるキャピラリの、選択された直径は、その他の場所にあるキャピラリの直径と異なる。
【００２１】
コアを形成するように配されたケーンの近くで、クラッドケーンの実質的な数は、異なっても良い。
複屈折は、ファイバの線引き中にファイバ内に形成される応力から少なくとも部分的に生じるもので良い。この応力は、最大で２重の回転対称を有する場所に、ケーンを含有させることにより導入可能であり、このケーンは、格子内のその他のケーンの少なくとも幾つかの構成材料と異なる材料で構成される。また、応力は、最大で２重の回転対称を有する場所に、その他のキャピラリの少なくとも幾つかが有するキャピラリ壁厚と異なる壁厚を有するキャピラリを含めることにより導入可能である。
【００２２】
応力は、線引きしたファイバのコアを包囲する孔の変形を生じるもので良く、その変形により複屈折が生じる。
応力は、線引きしたファイバのコア内に応力を生じるものでよく、これらの応力は複屈折を生じさせることになる。
より高い回転対称の欠如は、スタックの線引き中にキャピラリの少なくとも一つを予圧およびまたは排気することにより、少なくとも部分的に生じるものでよい。
【００２３】
上記方法のいずれかにおいて、ケーンのスタックの回転対称は好ましくは２重の回転対称である。
本発明によれば、フォトニック結晶ファイバの製造方法が提供され、この方法は、（ｉ）各ケーンが長手方向軸線、第１端および第２端を有すると共に、少なくとも幾本かのケーンの各々が長手方向軸線に平行でかつケーンの第１端からケーンの第２端に延びる孔を有するキャピラリからなる複数の細長いケーンを設ける工程と、（ｉｉ）ケーンをそれらの長手方向軸線が互いに実質的に平行で且つスタックの長手方向軸線と実質的に平行に配した状態でケーンをスタックに形成し、また、ケーンを溶け合わせることにより、プリフォームを形成する工程と、（ｉｉｉ）前記孔の少なくとも一つを第１圧力の流体源に連通させると共に前記孔の回りの圧力を第２圧力に維持しつつ、前記プリフォームをファイバに線引きする工程とを備え、前記線引き工程中、前記第１圧力にある孔は、圧力差がない場合にとる寸法と異なる寸法になることを特徴とする。
【００２４】
この新規な方法において、ファイバ構造の線引き中、このファイバ構造には実質的でかつ制御された変化が発生可能である。例えば、線引き中に空気孔の制御された膨張が生じることがある。先行技術に係るフォトニック結晶ファイバにおいて、所要の微細構造が巨視的スケールで作られ、次に、これをファイバに線引きすることによりスケールが低減される。
【００２５】
好ましくは、少なくともケーンの長さの一部分にわたってケーンのスタックを第１端および第２端を有するチューブで包囲し、このチューブの内部は第２圧力に維持される。
「空気孔の膨張」との語句が、圧力差がない場合にとり得るサイズよりも（キャピラリの長手方向軸線に対して垂直な断面で）サイズの大きい空気孔の生成を指していることが後で明らかになる。実際、線引きにより作られたファイバは、ファイバ製造のためのプリフォーム（ここではケーンのスタック）よりも全断面積が極めて小さい。また、本発明での空気孔は、一般には、絶対的な語義において、「膨張」するものではない。
【００２６】
従って、線引き中の変化は主に２つの方法で制御可能である。すなわち、好ましくは壁が厚く且つシリカからなり、最終的なファイバと共に細く引き延ばされて最終的なファイバの一部分を形成するチューブでは、或る特定の孔に圧力差を加えたり、プリフォーム全体を包囲するという方法を用いる。好ましくは、チューブは、圧力差なしの場合に生じる変形と大きく異なるような変形を来さない。
【００２７】
好ましくは、このチューブは、第１圧力にある孔の少なくとも一つの膨張を制限する。
好ましくは、プリフォームは、任意の長手方向軸線のまわりに最大で２重の回転対称を有する。その様なスタックは、複屈折ファイバの線引きに使用可能である。
【００２８】
好ましくは、線引き工程中、
（Ａ）チューブを第１端の近くで排気可能構造の第１端にシールすると共にチューブの第２端を排気可能構造内に配し、
（Ｂ）キャピラリの少なくとも幾つかを排気可能構造内に通すと共にその第２端にシールし、
第２内圧を発生させるため前記排気可能構造は実質的に排気される。
好ましくは、排気可能構造は金属チューブである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、単に例示として本発明の一実施形態を添付図面を参照して説明する。
図１に例示するような標準ファイバは、最も簡易な形式では、円筒状コア１０と同心の円筒状クラッド２０とを備える。典型的には、コア及びクラッドの双方は同一の材料、通常はシリカから形成されるが、コア１０の屈折率を増大させると共にクラッド２０の屈折率を低減させるために各々にその他の材料がドープされる。好適な波長の光は、コア１０内に限定され、コア・クラッド境界１５での全反射によりコア内でガイドされる。
【００３０】
図２に示す典型的なフォトニック結晶ファイバは、透明なバルク材料３０（例えばシリカ）を備え、円筒状孔４０の格子を有している。円筒孔は長さ方向に延びている。これらの孔は、正六角形の頂点および中心に配されている。これらの孔は一定周期を有するが、ファイバ中心付近の一つの孔が除去されることにより、この周期が壊されている。除去された孔の場所を包囲するファイバの領域５０は、バルク材料３０の屈折率を有する。ファイバの残部の屈折率は、バルク材料３０の屈折率と孔４０内の空気の屈折率とによる。空気の屈折率は、例えばシリカの屈折率よりも小さく、この結果、孔を有した材料の「有効屈折率」は除去された孔を包囲する領域５０の屈折率よりも小さい。従って、ファイバは、標準ファイバにおける全反射による導波に類似の方法で、光を領域５０内に略閉じ込めることになる。従って、領域５０を、フォトニック結晶ファイバの「コア」と称する。
【００３１】
別の態様のフォトニック結晶ファイバでは、フォトニックバンドギャップによる導波が、光をファイバ「コア」内に閉じ込めるように作用する。図３に示したその様なファイバの例において、バルク材料３０には孔７０のマトリックスがある。これらの孔は、正六角形の頂点（中心ではない。図２と比較のこと）に配され。正六角形は６重の回転対称を有している。このマトリックスの規則性がここでも欠陥により壊されるが、図示例において、ファイバの中心近くにある格子六角形の一つの中心にある追加の孔６０が欠陥を構成している。追加の孔６０を包囲する領域をファイバのコアと称することができる。（しばらく）孔６０を無視すると、ファイバ内の孔の周期性により、ファイバ内を伝搬可能な光の伝播定数にバンドギャップが生じる。孔６０を追加することにより、ファイバの残部でサポートされる伝搬定数と異なる伝搬定数をサポート可能な領域が有効に形成される。孔６０の領域内でサポートされる伝搬定数の幾つかが、ファイバの残部で禁止される伝搬定数のバンドギャップ内に入るものであれば、その様な伝搬定数を有した光は、コア内に閉じ込められてコア内を伝搬することになる。孔６０が低屈折率欠陥（欠陥がなければバルク材料が占める場所に欠陥があると空気が存することになる）であるので、図示例では全反射効果による導波が行われないことに留意のこと。
【００３２】
フォトニック結晶ファイバは、図４に一つのステージを示すプロセスにより製造可能である。そのプロセス（図示略）の第１ステージでは、バルク材料（たとえばシリカ）のシリンダが、同シリンダが六角断面になるように加工され、その中心に沿って孔がドリル加工される。次いで、このロッドは、ファイバ線引き塔を用いてケーンに線引きされる。このケーンは、適宜の長さに切断され、その結果得た短いケーン８０がスタックされて図４に示すようにケーン配列を形成する。図示した配列の中心にあるケーン１００はキャピラリではない。すなわち、このケーンは孔を有していない。図示の配列は、有効屈折率導波型のファイバを形成することになる。ケーン８０の配列は互いに溶融され、次いで、最終的なフォトニック結晶ファイバ１１０に線引きされる。
【００３３】
図５〜図１３に示すファイバは、本発明の方法を用いて製造されるファイバである。
図５に示したファイバは、孔の格子１２０を有している。これらの孔は、正方形ではない矩形の頂点に配されている。ファイバ断面の中心の近くの領域１２５内の孔を除去することにより、格子の周期性が壊されている。軸ｘ（ピッチΛｘ）と平行な方向における孔の中心間距離（ピッチ）は、軸ｙに平行な方向でのピッチ（Λｙ）と異なる。図５に示したファイバは、矩形断面を有するように加工されたケーンを用いて製造可能である。図５の格子は２重の回転対称を有し、従って複屈折を示す。
【００３４】
図６及び図７は、図２のファイバのものと同様の六方格子を有する有効屈折率導波型ファイバであるフォトニック結晶ファイバを示す。その様な格子は、本来は複屈折性を呈しない。しかしながら、図６及び図７の格子において、孔１４０は孔１３０よりも直径が大きい。格子における異方性により、格子から孔が除去された領域１３５に関して孔の２重回転対称パターンが作り出される。
【００３５】
図６における大きい孔１４０のパターンは、標準ファイバにおける形状複屈折のものに類似の効果を有している。「コア」１３５の近くでの孔径のバラツキすなわち相違は、導波モードにより見られる有効屈折率のバラツキすなわち相違を直接に作り出す。
図７における大きい孔１４０のパターンは、標準ファイバでの複屈折の発生と同様な方法で複屈折を発生させる応力をコア内に作り出す。標準ファイバでは不可能な新たな効果は、ファイバ内の応力パターンが、線引きプロセス中に、ファイバコア１３５を包囲する空気孔の幾つかを一つの軸線に沿って歪ませて、追加の複屈折を与えるというものである。
【００３６】
図８に図示した別の代替策は、（孔が異なる誘電率を有するように）空気以外の材料を孔１５０の幾つかに充填するというものである。ここでも、格子の６重の回転対称が２重の回転対称に減じられる。
図９に示したケーンのスタックは、キャピラリである大径のケーン１６０、小径の固体ケーン１７０および大径の固体ケーン１８０という３つのタイプを有している。ケーンは、大径のケーン１６０が正方格子を構成するように配され、正方格子は、中央部位にある欠陥により壊される。この欠陥は、大径の固体ケーン１８０である。ケーン１６０の円形断面の非格子性状から生じる隙間ギャップには、小径のケーン１７０が充填される。
【００３７】
２重の対称を有するフォトニック結晶ファイバを図１０に示す。このファイバは、図９のスタックに類似の方法で配されたケーンのスタックから構成可能な格子構造を有している。固体ケーン１８０は欠陥２１０に類似の欠陥を生じる。この場合、しかしながら、一列おきの孔（１９０、２００）の直径はそれぞれ大および小である。その様な効果は、内径が大および小であるケーン１６０（但し外径は一定）を一列おきに設けることにより図９の格子により達成可能である。
【００３８】
図１１のファイバが、図９のスタックから作り得るような略正方格子を有することが分かるであろう。
図１２は、キャピラリであるケーン２２０のスタックを示す。これらのケーンは六方格子上に配され、この六方格子の構成上の周期性は固体ケーン２４０により壊される。注目すべきは、写真の中央に示した一列のケーンが、その他のキャピラリの壁２３０よりも厚い壁２５０を有したキャピラリであることである。ファイバをケーンのスタックから線引きする場合、その様な配列により、図１３に示すもののように、ファイバ中のその他の孔よりも直径が小さい一列の孔２６０を有したファイバが生じる。
【００３９】
各種パラメータが変化したキャピラリおよびケーンのその他の多数のパターンを本発明の範囲内で種々に創案可能である。
図１４及び図１５には別のファイバ製造方法が図示されている。キャピラリ３００の定常配列のスタックが、壁厚の厚いシリカガラスチューブ３１０の内側に配される（図１４）。シリカガラスチューブ３１０は、線引き後のファイバの一部を構成し、機械強度を与えるジャケットとして作用する。線引きプロセス中（図１５）、チューブ３１０を排気可能構造内に封止することによりチューブの内部が排気され、一方、キャピラリ３００は、例えば、雰囲気に対して開放されたままにされるので、キャピラリ３００の幾つかまたは全ての内部は異なる圧力すなわち高圧に保持される。
【００４０】
排気可能構造は真鍮シリンダ３２０である。最初、真鍮シリンダの両端は開いている。次いで、真鍮シリンダはその一端がチューブ３１０に封止される。チューブは、真鍮シリンダ３２０内で終端をなす。キャピラリ３００の幾つかまたは全ては、真鍮シリンダ３２０を貫通し、真鍮シリンダは、頂面においてシリンダを貫通するこれらのキャピラリのまわりで封止される。真鍮シリンダ３２０は、線引きプロセス中に排気される。
【００４１】
線引きプロセス中、チューブ３１０及びキャピラリ３００は真鍮チューブから下向きに引き延ばされ、外側チューブ３１０は壁厚が厚いので、排気されるが壊されない。これとは反対に、キャピラリ３００はより小さくて、キャピラリの壁により規定される境界部分が比較的薄いので、キャピラリ間の隙間孔は急速に崩壊し、最終的なファイバには存在しない（これは好ましい）。排気されるキャピラリは、キャピラリまわりに高圧が存在すると、完全に崩壊することになる。一方、雰囲気圧力空気が充填されたキャピラリは膨張する。
【００４２】
上述の方法を採用することにより、非常に規則的で且つ壁厚の薄い構造を形成することができ、また、非常に小さい導波コアを備えたファイバを作ることができる。図１６は、線引き後のチューブ３１０を備えた外側クラッド３３０とキャピラリ３００を備えた内側クラッド３４０とを有するその様なファイバを示す。内側クラッドはおおよそ１０μｍの半径を有し、また、膨張した孔のハニカム構造を備える。これらの孔は、おおよそ１μｍ直径でかつキャピラリでない細長いケーンから形成された導波コア３５０を包囲している。図１６に示したファイバは、全てのキャピラリ３００をしてシリンダ３２０内を貫通させることにより形成されるものであり、また、多重回転対称を有することが分かるであろう。従って、このファイバは殆ど複屈折を示さない。
【００４３】
これとは反対に、図１７（ａ）は、壁厚の厚いキャピラリを或る特定の場所でスタックすることにより高い複屈折を示すように作成されたファイバを示す。より小さい空気孔３６０がこれらの場所に形成されている。別のファイバ製造方法は、シリンダ３２０内で４つの選択されたキャピラリを終端させるものであってもよい。これらの選択されたキャピラリ３００内の孔は、線引き中に膨張せず、４つの小さい孔３６０を提供することになる。図１７（ａ）のファイバは、コアの両側に、内側クラッドの直径方向に配された４つの小さい孔３６０から生じた２重対称を有するものであるので、高い複屈折性を示す。
【００４４】
図１７（ｂ）は、図１７（ａ）のファイバの偏光ビートデータを示す。このデータから、ファイバのビート長は１５５０ｎｍの波長において０．９２ｍｍであることが分かる。その様なビート長は、偏光保持、単一モードフォトニック結晶ファイバとして作用するファイバにとって十分に短いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  標準ファイバの一例の概略図である。
【図２】  高屈折率のコア欠陥を有した従来のフォトニック結晶ファイバの概略図である。
【図３】  低屈折率のコア欠陥を有した従来のフォトニック結晶ファイバ（フォトニックバンドギャップファイバ）の概略図である。
【図４】  部分的にファイバに線引きされたフォトニック結晶ファイバプリフォームの概略図である。
【図５】  クラッド孔が長方形格子を形成している、本発明の第１の偏光保持フォトニック結晶ファイバの概略断面図である。
【図６】  コアに近いクラッド孔のパターンが２重対称を有している本発明の第２の偏光保持フォトニック結晶ファイバの概略断面図である。
【図７】  コアから離れたクラッド孔のパターンが２重対称である本発明の第３の偏光保持フォトニック結晶ファイバの概略断面図である。
【図８】  格子コア内の誘電性含有物のパターンが２重対称を有している本発明の第４の偏光保持フォトニック結晶ファイバの概略断面図である。
【図９】  正方格子を有するフォトニック結晶ファイバを形成するためのケーン配列の概略断面図である。
【図１０】  各々が２つの異なる直径の一方を有した孔の正方格子を有するフォトニック結晶ファイバの一部分の概略断面図である。
【図１１】  正方格子を有するフォトニック結晶ファイバを示す。
【図１２】  フォトニック結晶ファイバを形成するためのスタックの一部分を形成するケーンを示す。
【図１３】  図１２に示したようなスタックから形成されたフォトニック結晶ファイバを示す。
【図１４】  本発明の別の方法での使用に好適なキャピラリのスタックを概略的に示す。
【図１５】  図１４のスタックと共に使用される装置を概略的に示す。
【図１６】  図１４に示したものに類似のプリフォームから図１５の装置を用いて作られるフォトニック結晶ファイバを示し、（ａ）はファイバの切断端面を示し、（ｂ）はファイバのコアの近くの構造の詳細を示す。
【図１７】  （ａ）は図１５の装置を用いて作られ複屈折性の高いファイバを示し、（ｂ）はこのファイバにおいて１５５０ｎｍの波長で観察された偏光ビートを示す。
【符号の説明】
１０  コア
１５  コア・クラッド境界
２０、３３０、３４０  クラッド
３０  バルク材料
４０、６０、７０、１３０、１４０、１５０、１９０、２００、３６０  孔
５０  孔を包囲するファイバ領域
８０、１００、１６０、１７０、１８０、２２０、２４０  ケーン
１１０  ファイバ
１２０  孔の格子
１２５  ファイバ断面中心近くの領域
１３５  孔が除去された領域
２１０  欠陥
２３０、２５０  キャピラリの壁
３００  キャピラリ
３１０  チューブ
３２０  シリンダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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