(57)【要約】  屈折率（ｎ１）を有する背景材および少なくとも２種類の幾つかの介在物を備えたクラッド（１）の第１タイプの介在物（２）が前記背景材の屈折率（ｎ１）より高い屈折率（ｎ２）を有し、第２タイプの介在物（３）が前記背景材の屈折率（ｎ１）より低い屈折率（ｎ３）を有して成るクラッド（１）に包囲されたコア（４）を含み、光の基本モードのフォトニック禁制帯による導光を可能にする微細構造光ファイバ。前記クラッドの介在物（２、３）は、波長λＲＴＩを中心とする光の基本モードの全反射（ＲＴＩ）による導光を可能にし、かつ全反射（ＲＴＩ）によって導光される基本モードのこのλＲＴＩより低い波長λＢＧ１を中心とする第１フォトニック禁制帯（ＢＧ１）での光の基本モードの導光を可能にするように、配列されかつ大きさを決定される。【選択図】図１
2010534860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率（ｎ１）を有する背景材および少なくとも２種類の複数の介在物を備えたクラッド（１）の第１タイプの介在物（２）が前記背景材の屈折率（ｎ１）より高い屈折率（ｎ２）を有し、第２タイプの介在物（３）が前記背景材の屈折率（ｎ１）より低い屈折率（ｎ３）を有して成るクラッド（１）に包囲されたコア（４）を含み、光の基本モードのフォトニック禁制帯による導光を可能にする微細構造光ファイバであって、前記クラッドの介在物（２、３）が、波長λＲＴＩを中心とする光の基本モードの全反射（ＲＴＩ）による導光を可能にし、かつ全反射（ＲＴＩ）によって導光される基本モードのこのλＲＴＩより低い波長λＢＧ１を中心とする第１フォトニック禁制帯（ＢＧ１）での光の基本モードの導光を可能にするように、配列されかつ大きさを決定されることを特徴とする微細構造光ファイバ。
【請求項２】
前記クラッド（１）の平均実効屈折率（ｎｆｓｍ）が、少なくとも波長λＢＧ１より高い波長範囲では前記クラッド（１）の前記背景材の屈折率（ｎ１）より低いことを特徴とする、請求項１に記載の微細構造光ファイバ。
【請求項３】
前記コア（４）が前記第１タイプの介在物（２）によって構成される中央クラウンによって包囲され、前記第２タイプの全ての介在物（３）がこの中央クラウンの外側に位置されることを特徴とする、請求項１または２のいずれか１項に記載の微細構造光ファイバ。
【請求項４】
前記介在物（２）の屈折率（ｎ２）が前記コア（４）の屈折率（ｎ４）より高いことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の微細構造光ファイバ。
【請求項５】
前記ファイバの前記コア（４）が前記クラッド（１）と同じ背景材を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の微細構造光ファイバ。
【請求項６】
前記コア（４）の屈折率（ｎ４）が前記クラッド（１）の前記背景材の屈折率（ｎ１）と等しいことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の微細構造光ファイバ。
【請求項７】
前記ファイバの前記コア（４）が前記クラッド（１）の前記背景材と同一材料から構成されることを特徴とする、請求項６に記載の微細構造光ファイバ。
【請求項８】
前記介在物（２、３）が、一定ステップ（Λ）によって特徴付けられる周期的ネットワークの形状に配列されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の微細構造光ファイバ。
【請求項９】
前記クラッド（１）の平均実効屈折率（ｎｆｓｍ）が少なくとも波長λＢＧ１より高い波長範囲では前記クラッド（１）の前記背景材の屈折率（ｎ１）より低くなるように、前記第２タイプの介在物（３）の大きさおよび介在物のネットワークのステップ（Λ）が選択されることを特徴とする、請求項８に記載の微細構造光ファイバ。
【請求項１０】
前記クラッドの前記介在物（２、３）が、位相整合されたｍ個の波（ｍ≧３）の組合せを可能にするような仕方で配列されかつ大きさを決定され、これらの波のうちの少なくとも２つが異なる波長（λＲＴＩ、λＢＧ１）を有し、それぞれ全反射（ＲＴＩ）によって導光される基本モードおよび第１フォトニック禁制帯（ＢＧ１）で導光される基本モードに属することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の微細構造光ファイバ。
【請求項１１】
第１禁止帯（ＢＧ２）で導光される基本モードおよび全反射（ＲＴＩ）によって導光される基本モードが次の条件（ａ）および（ｂ）、すなわち
2010534860.tif 000007
を累積的に順守し、ｍが３以上の整数であり、ｎλｉが波長λｉで光ファイバを伝搬する基本モードの実効屈折率の値であること、ならびに
前記条件（ａ）および（ｂ）を順守する波長λｉのうち、少なくとも１つの波長（λＲＴＩ）が全反射（ＲＴＩ）によって導光される基本モードに属し、少なくとも１つの波長（λＢＧ１）が第１禁止帯（ＢＧ１）で導光される基本モードに属することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の微細構造光ファイバ。
【請求項１２】
全反射（ＲＴＩ）によって導光される基本モードおよび第１フォトニック禁制帯（ＢＧ１）で導光される基本モードにそれぞれ属する少なくとも２つの異なる波長λＲＴＩおよびλＢＧ１に対し、これら２つの波長λＲＴＩおよびλＢＧ１におけるファイバの実効屈折率（ｎλＲＴＩ；ｎλＢＧ１）が等しくかつ前記クラッドの前記背景材の屈折率（ｎ１）より低くなるように、前記クラッドの前記介在物（２、３）が配列されかつ大きさを決定されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の微細構造光ファイバ。
【請求項１３】
前記２つの波長λＲＴＩおよびλＢＧ１が次の条件、すなわちλＲＴＩ＝ｋ×λＢＧ１（ｋは２以上の整数である）を順守することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の微細構造光ファイバ。
【請求項１４】
前記２つの波長λＲＴＩおよびλＢＧ１が次の条件、すなわちλＲＴＩ＝２λＢＧ１を順守することを特徴とする、請求項１３に記載の微細構造光ファイバ。
【請求項１５】
前記２つの波長λＲＴＩおよびλＢＧ１が次の条件、すなわちλＲＴＩ＝３λＢＧ１を順守することを特徴とする、請求項１３に記載の微細構造光ファイバ。
【請求項１６】
全反射（ＲＴＩ）によって導光される基本モードの波長λＲＴＩが、第１禁制帯（ＢＧ１）で導光される基本モードの波長範囲の外側に位置されることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の微細構造光ファイバ。
【請求項１７】
介在物（２、３）のネットワークが六角形であり、ハチの巣型であることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の微細構造光ファイバ。
【請求項１８】
介在物（２、３）のネットワークが正方形を形成することを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の微細構造光ファイバ。
【請求項１９】
介在物（２、３）のネットワークが、前記第１タイプの介在物（２）によって形成される少なくとも２つの同心クラウンを含み、前記中央クラウンの前記第１タイプの介在物（２）を除いて、前記第１タイプの各介在物（２）が前記第２タイプの複数の介在物（３）によって包囲されることを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の微細構造光ファイバ。
【請求項２０】
前記クラッドの前記背景材がシリカから作られ、かつ前記第２タイプの介在物（３）が空気孔を含むことを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の微細構造光ファイバ。
【請求項２１】
前記クラッドの前記背景材がシリカから作られ、かつ前記第１タイプの介在物（２）がドープされたシリカの介在物を含むことを特徴とする、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の微細構造光ファイバ。
【請求項２２】
前記第１タイプの介在物（２）が、ゲルマニウムをドープされたシリカまたはリンをドープされたシリカから作られた介在物を含むことを特徴とする、請求項２１に記載の微細構造光ファイバ。
【請求項２３】
前記クラッドの前記背景材がシリカから作られ、かつ前記第１タイプの介在物（２）がテルライトガラスまたはカルコゲナイドガラスから作られた介在物を含むことを特徴とする、請求項１〜２２のいずれか１項に記載の微細構造光ファイバ。
【請求項２４】
前記第１タイプの介在物（２）が、前記クラッド（１）の背景材の屈折率（ｎ１）より高い屈折率（ｎ２）を呈する液体または気体を包含する介在物を含むことを特徴とする、請求項１〜２３のいずれか１項に記載の微細構造光ファイバ。
【請求項２５】
前記第２タイプの介在物（３）が、前記クラッド（１）の背景材の屈折率（ｎ１）より低い屈折率（ｎ３）を呈する液体または気体を包含する介在物を含むことを特徴とする、請求項１〜２４のいずれか１項に記載の微細構造光ファイバ。
【請求項２６】
非線形効果による周波数の発生のための、特に次の応用、すなわち双子の光子の発生、三つ子の光子の発生、複数の周波数の発生、特に周波数の２倍化および周波数の３倍化のうちの１つのための請求項１〜２５のいずれか１項に記載の微細構造光ファイバの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトニック禁制帯のメカニズムおよび全反射のメカニズムの両方によって光を導くためのハイブリッド微細構造光ファイバに関する。このハイブリッド微細構造光ファイバは、それを特に、例えば周波数の２倍化（ｗ＋ｗ→２ｗ）、周波数の３倍化（ｗ＋ｗ＋ｗ→３ｗ）、双子の光子の発生（２ｗ→ｗ＋ｗ）、三つ子の光子の発生（３ｗ→ｗ＋ｗ＋ｗ）等のような、しかしそれらに限らず、非線形応用に適したものにする新しい断面が特徴である。この光ファイバは、例えば「全ファイバ」高出力レーザ、量子暗号を介する電気通信網のセキュリタイゼーション（ｓｅｃｕｒｉｔｉｚａｔｉｏｎ）、種々の技術分野および例えば電気通信または生物医学分野における非線形効果を介する新周波数の発生のような、多くの技術分野で有利に使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバの分野の最近の研究は、フォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）、またはフォトニックバンドギャップ（禁制帯）ファイバ（またはＰＢＧＦ）とも呼ばれる、新しいタイプのいわゆる微細構造ファイバの開発を導いた。
【０００３】
一般的に、これらの微細構造ファイバは、クラッドによって囲まれたコアを含み、それは背景材内に、ほとんどの場合シリカ内に実現され、かつそれはクラッドの背景材の屈折率とは異なる屈折率を特徴とする長手方向介在物の横方向ネットワークを含む。
【０００４】
光ファイバの背景材（例えばシリカ）の屈折率は、波長（分散）に応じて変化する。ステップインデックス光ファイバとは対照的に、微細構造ファイバは有利なことに、様々な屈折率の前記介在物の存在のおかげで、この分散を著しく変化させることが可能である。
【０００５】
第１実現型の介在物は、背景材の屈折率より高い屈折率を特徴とする介在物によって構成される。例えば、限定するものではないが、背景材がシリカである場合、第１型の高屈折率の介在物は、酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ２）をドープしたシリカン介在物によって構成することができる。
【０００６】
第２実現型の介在物は、背景材の屈折率より低い屈折率を特徴とする介在物によって構成される。例えば、限定するものではないが、背景材がシリカである場合、第２型の低屈折率の介在物は、流体（気体または液体）で満たされた、ほとんどの場合空気で満たされたキャビティまたは孔によって構成することができる。
【０００７】
場合によっては、クラッドはより高い屈折率の介在物だけ、もしくはより低い屈折率の介在物だけ、または２種類の介在物の組合せを含むことができる。
【０００８】
場合によっては、介在物は周期的ネットワークの形に配置されるか、または無作為に分散されるか、または周期的領域および非周期的領域の両方を含む構成に従って分散され得る。
【０００９】
これらの断面構造に応じて、微細構造光ファイバは光をファイバの長手軸に沿って伝搬させ、全反射によって導光させ、またはフォトニック禁制帯によって導光させることを可能にする。
【００１０】
２００３年にＪｅｓｐｅｒ  ＬａｅｇｓｇａａｒｄおよびＡｎｄｅｒｓ  Ｂｊａｒｋｌｅｖは、「Ｄｏｐｅｄ  ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｂａｎｄｇａｐ  ｆｉｂｒｅｓ  ｆｏｒ  ｓｈｏｒｔ−ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｎｏｎ  ｌｉｎｅａｒ  ｄｅｖｉｃｅｓ」（Ｖｏｌ．２８、Ｎｏ．１０、ｐ．７８３（２００３）、ＯＰＴＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ）と題する刊行物で、酸化ゲルマニウムをドープしたシリカパッドおよび空気孔を含み、可視範囲で零分散を特徴とする微細構造光ファイバについて記載した。この刊行物に記載された微細構造光ファイバは、光をフォトニック禁制帯によってのみ導くことができ、６つの中央空気孔が存在する結果、光を全反射によって導くことはできない。
【００１１】
２００６年にＡｒｉｓｍａｒ  Ｃｅｒｑｕｅｉｒａらは、「Ｈｙｂｒｉｄ  ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｆｉｂｅｒ」（Ｖｏｌ．１４、Ｎｏ．２、ｐ．９２６（２００６）、ＯＰＴＩＣＳ  ＥＸＰＲＥＳＳ）と題する刊行物で、非ドープシリカの背景材に挿入された空気孔およびゲルマニウムをドープしたシリカパッドを含み、その断面構造が光を第１方向にはフォトニック禁制帯メカニズムによって、かつ前記第１方向に垂直な第２方向には全反射によって導光することを可能にする、微細構造光ファイバを記載した。このファイバ構造では、同一波長の場合、モードはフォトニック禁制帯および全反射の両方によって誘導される。
【００１２】
上記刊行物に記載された微細構造ファイバは、例えば周波数の２倍化（ｗ＋ｗ→２ｗ）、周波数の３倍化（ｗ＋ｗ＋ｗ→３ｗ）、双子の光子の発生（２ｗ→ｗ＋ｗ）、三つ子の光子の発生（３ｗ→ｗ＋ｗ＋ｗ）等のような、非線形応用には使用することができない。今日まで、これらの非線形光応用では、非線形結晶が使用されている。しかし、これらの非線形結晶は幾つかの欠点を呈する。そのような結晶では光波が導波されないので、非線形相互作用長は、光ファイバの数メートルとは対照的に、数センチメートルである。加えて、これらの非線形結晶を実現する塊状の構成要素の挿入は必然的に損失およびアラインメント問題、およびしたがって脆弱で高価なデバイスを導く。
【００１３】
「Ｐｈａｓｅ  ｍａｔｃｈｅｄ  ｔｈｉｒｄ  ｈａｒｍｏｎｉｃｓ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  ｆｉｂｅｒｓ」（２００３年１０月６日、Ｖｏｌ．１１、Ｎｏ．２０、ｐ．２５６７−ＯＰＴＩＣＳ  ＥＸＰＲＥＳＳ）と題する刊行物でＡ．Ｅｆｉｍｏｖ、Ａ．Ｊ．Ｔａｙｌｏｒ、Ｆ．Ｇ．Ｏｍｅｎｅｔｔｏ、Ｊ．Ｃ．Ｋｎｉｇｈｔ、Ｗ．Ｊ．Ｗａｄｓｗｏｒｔｈ、およびＰ．Ｓｔ．Ｊ．Ｒｕｓｓｅｌによって発表されたさらなる研究は、位相屈折率整合による周波数の３倍化を得るための解決策を記載している。該解決策は、微細構造光ファイバで全反射によってそれ自体を伝搬する基本モードと、高次横モード、特に第３高調波モードとの間の位相整合を実行することにある。それにもかかわらず、第３高調波モードの断面構造が複数のローブを特徴とし、それはこの解決策の性能および使用にとって有害であるので、この研究で得られた結果は実際には満足のいくものではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的の１つは、双子の光子の発生（ｃは真空中の光の速度であり、ｗ＝２πｃ／λとして、２ｗ→ｗ＋ｗまたはより一般的にはｗ１→ｗ２＋ｗ３）、三つ子の光子の発生（３ｗ→ｗ＋ｗ＋ｗまたはより一般的にはｗ１→ｗ２＋ｗ３＋ｗ４）のような非線形光学応用、または非線形効果を介する周波数の発生、および特に３つの波長の結合（ｗ１→ｗ２＋ｗ３）またはさらに詳しくは周波数の２倍化（ｗ＋ｗ→２ｗ）、４つの波長の結合（ｗ１＋ｗ２＋ｗ３→ｗ４、ｗ１＋ｗ２→ｗ３＋ｗ４）またはさらに詳しくは周波数の３倍化（ｗ＋ｗ＋ｗ→３ｗ）のような応用において、非線形結晶に代って有利に使用することのできる新しい微細構造光ファイバを提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この目的は、請求項１に記載する微細構造光ファイバによって達成される。
【００１６】
本発明のこの微細構造光ファイバは、「Ｄｏｐｅｄ  ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｂａｎｄｇａｐ  ｆｉｂｒｅｓ  ｆｏｒ  ｓｈｏｒｔ−ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｎｏｎ  ｌｉｎｅａｒ  ｄｅｖｉｃｅｓ」（Ｖｏｌ．２８、Ｎｏ．１０、ｐ．７８３（２００３）、ＯＰＴＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ）と題する上記刊行物にＪｅｓｐｅｒ  ＬａｅｇｓｇａａｒｄおよびＡｎｄｅｒｓ  Ｂｊａｒｋｌｅｖによって知られかつ記載された、次の技術的特性を特徴とする。それはクラッドによって囲まれたコアを含み、クラッドは屈折率（ｎ１）を有する背景材および複数の少なくとも２種類の介在物を含み、第１型の介在物はクラッド材の屈折率（ｎ１）より高い屈折率（ｎ２）を有し、第２型の介在物は背景材の屈折率（ｎ１）より低い屈折率（ｎ３）を有し、前記ファイバは光の基本モードのフォトニック禁制帯によって導波を可能にする。
【００１７】
本発明に係る特徴的な方法で、クラッドの介在物は、波長λＲＴＩを中心に光の基本モードの全反射（ＲＴＩ）による導光、および全反射（ＲＴＩ）によって導光される基本モードのこのλＲＴＩより低い波長λＢＧ１を中心に第１フォトニック禁制帯（ＢＧ１）における光の基本モードの導光を確実にするように配列され、かつ大きさを決定される。
【００１８】
本発明の微細構造光ファイバはまた、添付する特許請求の範囲に示す他の追加的な光学技術的特徴をも含むことができる。
【００１９】
本発明の特徴および利点は、本発明の非限定的かつ非網羅的実施例として添付の図面に関連して掲げる、本発明の微細構造光ファイバの好適な実施形態についての以下の詳細な説明を読むことにより、いっそう明瞭かつ完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る微細構造光ファイバの断面図である。
【図２】図２は、図１の断面の１領域の拡大図である。
【図３】図３は、０．３μｍから３μｍまでの間のポンプ波長λに対し、２つの波長λ／２およびλにおける純シリカの屈折率の差（Δ）の変動を表わす曲線であり、シリカの屈折率はセルマイヤの法則に従う。
【図４】図４は、０．３μｍから３μｍまでの間のポンプ波長λに対し、２つの波長λ／３およびλにおける純シリカの屈折率の差（Δ）の変動を表わす曲線であり、シリカの屈折率はセルマイヤの法則に従う。
【図５】図５は、図１のファイバより高い屈折率を有する介在物の同一ネットワークを含むが、中央に欠陥が無く、かつ低屈折率の介在物（空気孔）の無い光ファイバのフォトニック禁制帯の図表であり、シリカの屈折率は一定であり１．４５に等しいと理解される。
【図６】図６は、図１のファイバと同一の介在物ネットワークを含むが、中央に欠陥の無い光ファイバのフォトニック禁制帯の図表であり、屈折率ｎ３の介在物の比（ｄ３／Λ）は０．０４に等しく、シリカの屈折率は一定であり１．４５に等しいと理解される。
【図７】図７は、図１のファイバと同一の介在物ネットワークを含むが、中央に欠陥の無い光ファイバのフォトニック禁制帯の図表であり、ネットワークの屈折率ｎ３の介在物の比ｄ３／Λは０．１５１８に等しく、シリカの屈折率は一定であり１．４５に等しいと理解される。
【図８】図８は、図１に係る微細構造光ファイバの第１フォトニック禁制帯（ＢＧ１）および全反射帯（ＲＴＩ）における基本モードの波長（μｍ単位）の関数としての実効屈折率変動を示し、介在物のネットワークステップΛが０．７９８μｍに等しく、かつ屈折率ｎ３の介在物の比ｄ３／Λが０．１５１８に等しいことを特徴とする図表であり、シリカの屈折率はセルマイヤの法則に従って変動する。
【図９】図９は、図１に係る微細構造光ファイバの第１フォトニック禁制帯（ＢＧ１）および全反射帯（ＲＴＩ）における基本モードの波長（μｍ単位）の関数としての実効屈折率変動を示し、介在物のネットワークステップΛが１．３８６μｍに等しく、かつ屈折率ｎ３の介在物の比ｄ３／Λが０．１５１８に等しいことを特徴とする図表であり、シリカの屈折率はセルマイヤの法則に従って変動する。
【図１０】図１０は、図１に係る微細構造光ファイバの第１フォトニック禁制帯（ＢＧ１）および全反射帯（ＲＴＩ）における基本モードの波長（μｍ単位）の関数としての実効屈折率変動を示し、介在物のネットワークステップΛが１．７８５μｍに等しく、かつ屈折率ｎ３の介在物の比ｄ３／Λが０．１５１８に等しいことを特徴とする図表であり、シリカの屈折率はセルマイヤの法則に従って変動する。
【図１１】図１１は、図１に係る微細構造光ファイバの第１フォトニック禁制帯（ＢＧ１）および全反射帯（ＲＴＩ）における基本モードの波長（μｍ単位）の関数としての実効屈折率変動を示し、介在物のネットワークステップΛが０．５８５μｍに等しく、かつ屈折率ｎ３の介在物の比ｄ３／Λが０．１５１８に等しいことを特徴とする図表であり、シリカの屈折率はセルマイヤの法則に従って変動する。
【図１２】図１２は、図１に係る微細構造光ファイバの第１フォトニック禁制帯（ＢＧ１）および全反射帯（ＲＴＩ）における基本モードの波長（μｍ単位）の関数としての実効屈折率変動を示し、介在物のネットワークステップΛが０．９２μｍに等しく、かつ屈折率ｎ３の介在物の比ｄ３／Λが０．１５１８に等しいことを特徴とする図表であり、シリカの屈折率はセルマイヤの法則に従って変動する。
【図１３】図１３は、０．６μｍから２μｍの間のポンプ波長λＲＴＩから周波数の２倍化を得るために、この波長の関数として図１に係る光ファイバのネットワークステップΛの展開（μｍ単位）を表わす曲線であり、シリカの屈折率はセルマイヤの法則に従って変動する。
【図１４】図１４は、１μｍから２μｍの間のポンプ波長λＲＴＩから周波数の３倍化を得るために、この波長の関数として図１に係る光ファイバのネットワークステップΛの展開（μｍ単位）を表わす曲線であり、シリカの屈折率はセルマイヤの法則に従って変動する。
【図１５】図１５は、本発明の第２実施形態に係る微細構造光ファイバの断面図である。
【図１６】図１６は、図１５の断面の１領域の拡大図である。
【図１７】図１７は、本発明の第３実施形態に係る微細構造光ファイバの断面図である。
【図１８】図１８は、図１７に係る微細構造光ファイバの第１フォトニック禁制帯（ＢＧ１）および全反射帯（ＲＴＩ）における基本モードの波長（μｍ単位）の関数としての実効屈折率変動を示し、介在物のネットワークステップΛが１．７９μｍに等しく、かつ屈折率ｎ３の介在物の比ｄ３／Λが０．４に等しいことを特徴とする図表であり、シリカの屈折率はセルマイヤの法則に従って変動する。
【図１９】図１９は、図１７に係る微細構造光ファイバの第１フォトニック禁制帯（ＢＧ１）および全反射帯（ＲＴＩ）における基本モードの波長（μｍ単位）の関数としての実効屈折率変動を示し、介在物のネットワークステップΛが２．０６μｍに等しく、かつ屈折率ｎ３の介在物の比ｄ３／Λが０．４に等しいことを特徴とする図表であり、シリカの屈折率はセルマイヤの法則に従って変動する。
【図２０】図２０は、図１７に係る微細構造光ファイバの第１フォトニック禁制帯（ＢＧ１）および全反射帯（ＲＴＩ）における基本モードの波長（μｍ単位）の関数としての実効屈折率変動を示し、介在物のネットワークステップΛが２．６７μｍに等しく、かつ屈折率ｎ３の介在物の比ｄ３／Λが０．４に等しいことを特徴とする図表であり、シリカの屈折率はセルマイヤの法則に従って変動する。
【図２１】図２１は、０．８μｍから３μｍの間のポンプ波長から周波数の２倍化を得るために、このポンプ波長の関数として図１７に係る光ファイバのネットワークステップΛの展開（μｍ単位）を表わす曲線であり、シリカの屈折率はセルマイヤの法則に従って変動する。
【図２２】図２２は、本発明の第４実施形態に係る微細構造光ファイバの断面図である。
【図２３】図２３は、図２２に係る微細構造光ファイバの第１フォトニック禁制帯（ＢＧ１）および全反射帯（ＲＴＩ）における基本モードの波長（μｍ単位）の関数としての実効屈折率変動を示し、介在物のネットワークステップΛが１．２２μｍに等しく、かつ屈折率ｎ３の介在物の比ｄ３／Λが０．３２に等しいことを特徴とする図表であり、シリカの屈折率はセルマイヤの法則に従って変動する。
【図２４】図２４は、図２２に係る微細構造光ファイバの第１フォトニック禁制帯（ＢＧ１）および全反射帯（ＲＴＩ）における基本モードの波長（μｍ単位）の関数としての実効屈折率変動を示し、介在物のネットワークステップΛが１．４２μｍに等しく、かつ屈折率ｎ３の介在物の比ｄ３／Λが０．３２に等しいことを特徴とする図表であり、シリカの屈折率はセルマイヤの法則に従って変動する。
【図２５】図２５は、図２２に係る微細構造光ファイバの第１フォトニック禁制帯（ＢＧ１）および全反射帯（ＲＴＩ）における基本モードの波長（μｍ単位）の関数としての実効屈折率変動を示し、介在物のネットワークステップΛが１．８６μｍに等しく、かつ屈折率ｎ３の介在物の比ｄ３／Λが０．３２に等しいことを特徴とする図表であり、シリカの屈折率はセルマイヤの法則に従って変動する。
【図２６】図２６は、０．８μｍから２．５μｍの間のポンプ波長から周波数の２倍化を得るために、このポンプ波長の関数として図２２に係る光ファイバのネットワークステップΛの展開を表わす曲線であり、シリカの屈折率はセルマイヤの法則に従って変動する。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１を参照すると、本発明のハイブリッド微細構造光ファイバの好適な実施形態は、屈折率（ｎ１）の背景材から作られたクラッド１を含み、その中にファイバの全長に沿って延びる介在物の周期的ネットワークが配置されている。ファイバの中心で、介在物２、３のこのネットワークは中央の欠陥４（介在物の不在）を特徴とし、光ファイバのコアを形成する。
【００２２】
一般的に、介在物２はクラッド材の屈折率ｎ１より高い屈折率ｎ２を特徴とする。介在物３は、クラッド１の背景材の屈折率ｎ１より低い屈折率ｎ３を特徴とする。
【００２３】
図面に示した実施形態では、ファイバのコア４はクラッド１の背景材と同じ材料から作られ、したがってクラッドの屈折率ｎ１と同一の屈折率ｎ４を呈する。しかし、これは本発明を制限するものではない。さらなる実施形態では、コア４はクラッドの背景材の屈折率ｎ１とは異なる屈折率ｎ４を持つことができる。全ての場合に、介在物２の屈折率ｎ２が好ましくはコア４の屈折率ｎ４より高いことを確実にするように注意されたい。コア４が均質な材料から作られる場合、その屈折率ｎ４は前記材料の屈折率と一致する。コア４が不均質である場合、コアの屈折率は平均屈折率になる。したがって、本明細書では、用語「屈折率ｎ４」は、均質なコアの場合にはコア４の構成材料の屈折率を表わし、不均質なコア４の場合にはコア４の平均屈折率を表わす。
【００２４】
さらに詳しくは、クラッド１は例えばシリカから作られる。介在物２は、酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ２）をドープした長手方向シリカパッドによって構成される。介在物３は長手方向空気孔である。
【００２５】
本発明はこの特定のタイプの介在物に限定されない。例えば、非網羅的に、リンをドープしたシリカによって、またはテルライトガラスもしくはカルコゲナイドガラス等によって、より高い屈折率を持つ介在物２を構成することができる。空気孔３は、クラッド１の背景材の屈折率（ｎ１）より低い屈折率を呈する流体（液体または空気以外の気体）が充填された長手方向キャビティに置き換えることができる（例えば水、エタノール）。空気孔３は、クラッド１の背景材の屈折率ｎ１より低い屈折率を呈する材料から作られた、例えばフッ素をドープしたシリカもしくは酸化チタン（ＴｉＯ２）をドープしたシリカのような、固体の長手方向パッドに置き換えることができる。
【００２６】
本発明の実現のために、シリカはクラッド１を実現するのに特に適した材料であるという事実にもかかわらず、本発明はなおそれでもこの単独の材料に限定されない。例えば光ファイバのクラッドの背景材は、カルコゲナイドガラス、テルライトガラス、または本発明で考慮されるスペクトルゾーンで無視できるほど小さい吸収を示す任意の他のガラスによって構成することができる。
【００２７】
本発明は２種類の介在物２および３のみの実現に限定されず、他の実施形態では、本発明による光ファイバは３種類以上の介在物を含むことができる。
【００２８】
図１および２では、長手方向介在物２は直径ｄ２の円形断面を呈し、長手方向介在物３は直径ｄ３の円形断面を呈する。本発明はこれらの特定の形状のみに限定されず、介在物２および３は、図１に示すものとは全く異なる形状の断面を示すことができる。加えて、同一屈折率の介在物２（または３）は必ずしも同一ではなく、異なる直径および／または形状の断面を呈することができる。
【００２９】
図１に本発明を限定することなく示す特定の例では、介在物２、３のネットワークは周期的であり、さらに詳しくはハチの巣型である。図２を参照すると、この周期的ネットワークは、一般的に「ピッチ」とも呼ばれ、この例で２つの隣接する介在物２の中心間の距離に対応する、ネットワークステップΛによって特徴付けられる。
【００３０】
さらに詳しくは、ハチの巣型のこのネットワークの介在物では、介在物２は同心の六角形クラウン（図示する例では３つのクラウン）の形状に配列され、中央クラウンの介在物２を除いて、各介在物２はその周囲に規則的に分散された６つの介在物３によって包囲される。光ファイバのコア４（周期的ネットワークの欠陥）は、この周期的ネットワークの中心で１つの中央介在物２およびその６つの周辺介在物３を取り除くことによって得られる。
【００３１】
コア４を包囲する中央クラウンの介在物は、高屈折率ｎ２を持つ介在物２によって構成され、低屈折率ｎ３の全ての介在物は、コアに対して中央にあるこのクラウンの外側に位置することに留意されたい。したがって、コア４内に伝搬する光は、コア４の屈折率ｎ４より高い屈折率を持つ介在物に出会い、それは全反射による導光を得ることに寄与する。逆に、そのような周期的ネットワークで、コアを包囲する中央クラウンが、低屈折率ｎ３（ｎ３＜ｎ４）の介在物３によって構成された場合、全反射によるそのような伝搬モードは達成することが難しくなる。
【００３２】
図１の例では、コア４は均質であり、クラッドの背景材と同一材料から構成される。本発明の文脈では、コア４を包囲する中央クラウンの介在物２の屈折率ｎ２がコア４の屈折率ｎ４より高いという条件で、非周期的であり得かつ特にネットワークのステップΛに対して非常に小さい寸法とすることのできる、微細空気孔などの欠陥をコア４に導入することが可能である。
【００３３】
特にハチの巣型の介在物の周期的ネットワークの実現は、本発明の微細構造光ファイバを実現するために特に適応されたものであるという事実にもかかわらず、本発明は単独の型の介在物の構成に限定されず、より一般的に、請求項１の技術的特徴を得ることを可能にする断面の介在物のいずれの分布（周期的、非周期的分布、または周期的領域および非周期的領域の両方を含む）にも拡張される。
【００３４】
説明の残部では、本発明の提示を明瞭かつ簡潔にするために、シリカクラッド１、酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ２）をドープしたシリカの介在物２、および空気孔によって構成される介在物３を持ち、図１および２の断面を呈する微細構造光ファイバについて技術的に考察する。それでもなお、本発明に応じかつ異なる断面構造を示す光ファイバを実現するように、これらの技術的考察を適応させ、また、変形することは、直接本発明の範囲内であり、当業者の通常の能力の範囲内である。
【００３５】
図３および４は、シリカの屈折率がセルマイヤの法則に従うこと（Ｉ．Ｈ．Ｍａｌｉｔｓｏｎ、「Ｉｎｔｅｒｓｐｅｃｉｍｅｎ  Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｉｎｄｅｘ  ｏｆ  Ｆｕｓｅｄ  Ｓｉｌｉｃａ」、ＪＯＳＡ  ５５、１２０５（１９６５））を考慮しながら計算された。これらの図３および４は、屈折率ｎ１を持つ均質な材料では、屈折率の差（Δ）が決して零にならず、最低値と交差することを示す。その結果、２つの波長λおよびλ／２の屈折率ｎλおよびｎλ／２は決して等しくならず、かつ２つの波長λおよびλ／３の屈折率ｎλおよびｎλ／３は決して等しくならない。したがって、屈折率ｎ１の均質な材料では、２つの波長の間で位相屈折率整合を達成することは不可能である［（図３‐λおよびλ／２）；（図４‐λおよびλ／３）］。
【００３６】
本発明の光ファイバでは、介在物２および３は、第１フォトニック禁止帯（ＢＧ１）で導光される基本モードおよび全反射で導光される基本モードがそれぞれ異なる波長λＢＧ１およびλＲＴＩを中心にして、同一伝搬方向搬（ファイバの長手方向）に従って、前記ファイバがフォトニック禁制帯による基本モード（準ガウス型）の光の導光、および全反射による基本モード（準ガウス型）の光の導光を可能にするように寸法を決定され、配列される。
【００３７】
さらに詳しくは、任意の追加的特徴によると、本発明の光ファイバは、第１禁制帯（ＢＧ１）で導光される基本モードと全反射によって導光される基本モードとの間でこれら２つの波長（λＲＴＩ；λＢＧ１）に対し、特に２つの二波長または三波長（λＲＴＩ；λＢＧ１）に対し、位相屈折率整合を可能にする。
【００３８】
図１の特定の構造を呈する光ファイバでは、光のこれらの２つの導光モードの発生は特に、屈折率ｎ３の介在物の直径（ｄ３）に依存する。これは、後でさらに詳しく説明する図５〜１２を考慮することにより、いっそうよく理解されるであろう。
【００３９】
図５〜７の曲線は、ＭＩＴフォトニックバンド（ＭＰＢ）ソフトウェアを用いて得られた。このソフトウェアは平面波展開法を用いて、周期的構造におけるフォトニック禁制帯の構造を算出する。図５〜７の図表の場合、シリカの屈折率は一定であり、１．４５であると想定されている。
【００４０】
Ｓｔｅｖｅｎ  Ｇ．ＪｏｈｎｓｏｎおよびＪ．Ｄ．Ｊｏａｎｎｏｐｏｕｌｏｓ、「Ｂｌｏｃｋ−ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｄｏｍａｉｎ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｍａｘｗｅｌｌ’ｓ  ｅｑｕａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ａ  ｐｌａｎｅｗａｖｅ  ｂａｓｉｓ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｐｔｉｃｓｅｘｐｒｅｓｓ．ｏｒｇ／ａｂｓｔｒａｃｔ．ｃｆｍ？ＵＲＩ＝ＯＰＥＸ−８−３−１７３）」、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ  ８（３）１７３−１９０（２００１）を参照されたい。
【００４１】
図８〜１２の曲線の結果は、ＣＯＭＳＯＬ  ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ（商標）ソフトウェア（バージョン３．３ａ）を用いて実現した有限要素のベクトル計算によって得られた。この計算法は、所与の波長に対しファイバの断面のヘルムホルツ方程式を解き、波長の関数として基本モードの実効屈折率を演繹することに存する。
【００４２】
これらの計算で、低屈折率の介在物３（空気孔）の場合、これらの介在物の屈折率は、１に等しかった。高屈折率の介在物２の場合、高屈折率の各介在物２の屈折率を次の放物線則によってモデル化することによって、計算を実行した。
2010534860.tif 000003
【００４３】
ここでｒは介在物の中心からの距離であり、Ｒは介在物の半径であり、Δｎは高屈折率の介在物２とシリカの屈折率ｎ１との間の屈折率の差である。さらに、ｎ１はセルマイヤの法則に従うことを考慮する必要がある（Ｉ．Ｈ．Ｍａｌｉｔｓｏｎ、「Ｉｎｔｅｒｓｐｅｃｉｍｅｎ  Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｉｎｄｅｘ  ｏｆ  Ｆｕｓｅｄ  Ｓｉｌｉｃａ」、ＪＯＳＡ  ５５、１２０５（１９６５））。計算のために、Δｎは一定であり３２×１０−３であった。
【００４４】
図５〜１２の曲線はさらに、介在物のネットワークが次の幾何学的特徴（図５〜１２に共通）を呈する光ファイバに対して計算された。
ｄ２／Λ＝０．７２５
ここで：
‐ｄ２は介在物２の直径であり、
‐Λは介在物２の２つの中心間の距離（ネットワークステップ）である。
【００４５】
図５〜７‐全反射による導光モードの発生に対するｄ３／Λ比の影響
図５〜７のフォトニック禁制帯の図表は、図１の断面構造を含むが、介在物の周期的ネットワークに中央の欠陥４の無い光ファイバに対して計算されたものである。さらに、これらの図５〜７には、フォトニック禁制帯（ＢＧ１、ＢＧ２、ＢＧ３等）に加えて、光ファイバのクラッドの平均実効屈折率（すなわち、屈折率ｎ３およびｎ２の介在物の周期的ネットワークを特徴とするクラッドの微細構造材料に対応する均質な材料が有する平均屈折率）の変動が、正規化された波長（λ／Λ）の関数として描かれている。計算は、シリカの屈折率が一定であり１．４５と想定されることを追加的前提として実現されている。
【００４６】
さらに詳しくは、図５の場合、計算は、高屈折率の介在物２（ゲルマニウムをドープしたシリカ）のみを含み、空気孔３を含まないネットワークに対してだけ実行された。ｎｆｓｍ曲線は１．４５（純シリカの屈折率）より高く維持され、それは、そのようなファイバでは全反射によって基本モードの光を導光することが不可能であることを立証している。
【００４７】
図６の場合、計算は、高屈折率の介在物２（ゲルマニウムをドープしたシリカ）および低屈折率の介在物３（空気孔）の両方を含むネットワークに対し、屈折率ｎ３の介在物の直径ｄ３のステップΛに対する比が０．０４である場合に対して実行された。ｎｆｓｍ曲線は１．４５（純シリカの屈折率）より高く維持され、それは、そのようなファイバでは全反射によって基本モードの光を導光することが不可能であり、平均屈折率ｎｆｓｍを著しく低下させるには屈折率ｎ３の介在物の半径が小さすぎることを立証している。
【００４８】
図７の場合、計算は、高屈折率の介在物２（ゲルマニウムをドープしたシリカ）および低屈折率の介在物３（空気孔）の両方を含むネットワークに対し、屈折率ｎ３の介在物の直径のステップΛに対する比が０．１５１８である場合に対して実行された。ｎｆｓｍ曲線は１．４５（純シリカの屈折率）の下に通過し、それは、そのようなファイバでは、基本モードの光をフォトニック禁制帯によってだけでなく、全反射によっても導光すること可能であり、屈折率ｎ３の介在物の比ｄ３／Λが充分に大きく、特に、少なくとも第１フォトニック禁制帯（ＢＧ１）で導光される基本モードの波長λＢＧ１より高い波長範囲に対して、クラッド１の平均実効屈折率（ｎｆｓｍ）をクラッドの背景材の屈折率ｎ１より低くするのに充分に大きいことを実証する。
【００４９】
図８〜１２‐位相屈折率整合
図１および図２に係る光ファイバ（ゲルマニウムをドープした介在物２および空気孔によって形成される介在物３を持つ）について、第１フォトニック禁制帯（ＢＧ１）および全反射帯（ＲＴＩ）における基本モードの実効屈折率（ｎ）の展開を、介在物のネットワークの様々なステップ（Λ）値に対して計算した。これらの計算の結果は、図８〜１２の曲線に対応する。屈折率ｎ１は、セルマイヤの法則に従って展開する。介在物のネットワークのステップ（Λ）の値は次の通りであった。
図８：Λ＝０．７９８μｍ
図９：Λ＝１．３８６μｍ
図１０：Λ＝１．７８５μｍ
図１１：Λ＝０．５８８μｍ
図１２：Λ＝０．９２μｍ
【００５０】
これらの図８〜１２において、左側の参照曲線（ＢＧ１モード）は、第１フォトニック禁制帯（ＢＧ１）で導光される基本モード（準ガウス型）の実効屈折率（ｎ）の変動を波長（μｍ単位）の関数として示す。右側の参照曲線（ＲＴＩモード）は、全反射（ＲＴＩ）によってコア内を導光される基本モード（準ガウス型）の実効屈折率（ｎ）の変動を波長（μｍ単位）の関数として示す。
【００５１】
本発明のこの微細構造光ファイバでは、高屈折率の介在物２は、フォトニック禁制帯による光の基本モードのファイバの長手軸に沿った導光メカニズムの発生に関係しており、低屈折率の介在物３は、全反射による光の基本モードのファイバの長手軸に沿った導光メカニズムの発生に関係している。
【００５２】
図８〜１２の曲線は、それぞれの場合に、この微細構造光ファイバでは、
（ｉ）２つの異なる波長λＢＧ１およびλＲＴＩで、
（ｉｉ）クラッド１の背景材の屈折率より低い実効屈折率（ｎ）値に対し、
基本モードの屈折率（ｎ）の均一性を有することが可能であることを示している。
【００５３】
結果は、それぞれ第１フォトニック禁制帯（ＢＧ１）で導光される基本モードと、全反射によって導光される基本モードとの間の波長λＢＧ１およびλＲＴＩにおける位相屈折率の整合である。また、図８〜１２では、前記波長λＢＧ１とλＲＴＩとの間の差は、波長λＲＴＩが第１フォトニック禁制帯（ＢＧ１）で導光される基本モードの波長の範囲外に位置するようになっていることにも留意されたい。
【００５４】
この位相屈折率整合は、位相整合された少なくとも３つの波の組合せに対し、これらの波の少なくとも２つがそれぞれ波長λＢＧ１およびλＲＴＩを有する状態で、該光ファイバを使用することを可能にする。したがって該光ファイバは、高い光学収率で、高いポンプ波長λＲＴＩを中心とする基本モードから波長λＢＧ１を中心とする基本モードを発生させるために有利に使用することができる。明らかに、例えば周波数の２倍化（または周波数の３倍化）の場合、当業者にとって公知の方法で、光ファイバが感受率χ（２）（またはχ（３））をも示すことを確実にしなければならず、それは、例えばＰ．Ｇ．Ｋａｚａｎｓｋｙ、Ｌ．Ｄｏｎｇ、およびＰ．Ｒｕｓｓｅｌｌ、「Ｈｉｇｈ  ｓｅｃｏｎｄ  ｏｒｄｅｒ  ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｉｅｓ  ｉｎ  ｐｏｌｅｄ  ｓｉｌｉｃａｔｅ  ｆｉｂｅｒ」、Ｖｏｌ．１９、Ｎｏ．１０、ｐ．７０１（１９９４）、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓに教示されている、いわゆるポーリング法によって達成することができる。
【００５５】
さらに詳しくは、図８〜１２の例では、次の波長で周波数の２倍化または３倍化による波の組合せのために、位相屈折率整合を有利に得ることができる。
図８：λＢＧ１＝０．４μｍおよびλＲＴＩ＝０．８μｍ（周波数の２倍化）
図９：λＢＧ１＝０．５９μｍおよびλＲＴＩ＝１．１８μｍ（周波数の２倍化）
図１０：λＢＧ１＝０．７５μｍおよびλＲＴＩ＝１．５μｍ（周波数の２倍化）
図１１：λＢＧ１＝０．３５４μｍおよびλＲＴＩ＝１．０６４μｍ（周波数の３倍化）
図１２：λＢＧ１＝０．５μｍおよびλＲＴＩ＝１．５μｍ（周波数の３倍化）
【００５６】
図８〜１２の例は本発明を限定するものではなく、本発明を完全に網羅するものでもない。より一般的に、位相屈折率整合に対応する波長（λＲＴＩ；λＢＧ１）は、相互の整数倍（λＲＴＩ＝ｋ×λＢＧ１、ｋは２以上の整数）とすることができる。
【００５７】
図１３および１４の曲線は、ポンプ波長λＲＴＩからの周波数の２倍化または周波数の３倍化を得るために、このポンプ波長λＲＴＩの関数として介在物２、３のネットワークのステップΛの展開を示す。図１３および１４のこれらの曲線は、介在物２、３のネットワークのステップΛの他の値に対し、周波数の２倍化または周波数の３倍化による位相屈折率整合を得ることも可能であることを示す。周波数の３倍化に関する限り、またはより一般的に、ポンプ周波数の整数倍である周波数の発生に関する限り、同じことが当てはまる。
【００５８】
例として、本発明の光ファイバのさらなる実施形態を図１５および１６に示す。ここでは、屈折率（ｎ３）の介在物は、直径ｄ３の（仮想的）円に内接する幅（ｓ）の正三角形の形状の断面を呈する。
【００５９】
本発明は、添付の図面に関連して記載し、非線形効果を通して周波数の２倍化または周波数の３倍化のみに使用可能である微細構造光ファイバに限定されない。より一般的に、本発明の微細構造光ファイバのクラッドの介在物（２、３）は、非線形効果を通して（ｍ個の）波長の組合せが可能となるように、配列することができる。ｍは３以上の整数であり、本発明の光ファイバのクラッドの介在物は、第１フォトニック禁制帯（ＢＧ１）で導光される基本モードおよび全反射（ＲＴＩ）によって導光される基本モードが次の条件（ａ）および（ｂ）を累積的に順守する介在物である。
2010534860.tif 000004
ここでｍは３以上の整数であり、ｎλｉは波長λｉで光ファイバを伝搬する基本モードの実効屈折率の値である。
【００６０】
さらに、本発明では、条件（ａ）および（ｂ）を満たす波長λｉのうち、少なくとも１つの波長（λＲＴＩ）は全反射（ＲＴＩ）によって導光される基本モードに属し、少なくとも１つの波長（λＢＧ１）は第１禁制帯（ＢＧ１）で導光される基本モードに属する。
【００６１】
上記の条件（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、次の符号規約で、光子のエネルギー保存の条件および波長ベクトルの保存の条件に対応する。すなわち、光子が消滅したときに波長は負とみなされ、光子がｍ個の波長の組合せメカニズムによって生成されたときに正とみなされる。
【００６２】
例えば、特に３つの波長を組み合わせてｗ３（ｍ＝３かつｗ１＋ｗ２→ｗ３）で光子が生成する場合、上記の条件（ａ）および（ｂ）は次のようになる。
2010534860.tif 000005
【００６３】
例えば、特に４つの波長を組み合わせてｗ４（ｍ＝４かつｗ１＋ｗ２＋ｗ３→ｗ４）で光子が生成する場合、上記の条件（ａ）および（ｂ）は次のようになる。
2010534860.tif 000006
【００６４】
図１７および２２は、周期的ステップ（ピッチ）Λのネットワークを形成する介在物２、３を含む、本発明のファイバの２つの他の実施形態を示す。
【００６５】
図１７の実施形態では、介在物２および３は大きさおよび形状が同じであり、それらのそれぞれの屈折率ｎ２およびｎ３だけが異なる。図１および１５の実施形態と同様の仕方で、コア４は、高屈折率ｎ２の介在物２によって構成される中央の六角形クラウンによって包囲され、低屈折率ｎ３の介在物３は全てこの中央クラウンの外側に位置する。高屈折率ｎ２の介在物２は例えば、ゲルマニウムをドープしたシリカの介在物であり、低屈折率ｎ３の介在物３は例えば空気孔である。
【００６６】
図１８〜２０の曲線は、図１７に係る光ファイバ（ゲルマニウムをドープしたシリカの介在物２および空気孔によって形成される介在物３を持つ）の場合の第１フォトニック禁制帯（ＢＧ１）における基本モードおよび全反射（ＲＴＩ）によって導光される基本モードの実効屈折率（ｎ）の展開を示す。これらの曲線は、図８〜１２の曲線と同様の仕方で、次のパラメータを用いて得られた。
ｄ２／Λ＝ｄ３／Λ＝０．４
Λｎ＝３２×１０−３
図１８：Λ＝１．７９μｍ
図１９：Λ＝２．０６μｍ
図２０：Λ＝２．６７μｍ
【００６７】
図１８〜２１の曲線は、異なるステップΛのネットワークに対し、３つの位相整合した縮退波長の組合せを実現することが可能であることを示す。これらの波長のうち２つは二波長λＲＴＩおよびλＢＧ１を有し［λＲＴＩ＝２×λＢＧ１］、それぞれ全反射（ＲＴＩ）によって導光される基本モードおよび第１フォトニック禁制帯（ＢＧ１）で導光される基本モードに属する。
【００６８】
図２２の実施形態では、介在物２および３は大きさが異なり、正方形の周期的ネットワークを形成する。さらに詳しくは、コア４は正方形の中央クラウンによって包囲され、高屈折率ｎ２の介在物２によって構成され、低屈折率ｎ３の介在物３は全てこの中央クラウンの外側に位置する。高屈折率ｎ２の介在物２は例えばゲルマニウムをドープしたシリカの介在物であり、低屈折率ｎ３の介在物３は例えば空気孔である。
【００６９】
図２３〜２５の曲線は、図２２に係る光ファイバ（ゲルマニウムをドープしたシリカの介在物２および空気孔によって形成される介在物３を持つ）の場合の第１フォトニック禁制帯（ＢＧ１）における基本モードおよび全反射（ＲＴＩ）によって導光される基本モードの実効屈折率（ｎ）の展開を示す。これらの曲線は、図８〜１２の曲線と同様の仕方で、次のパラメータを用いて得られた。
ｄ２／Λ＝０．７２；ｄ３／Λ＝０．３２
Λｎ＝３０×１０−３
図２３：Λ＝１．２２μｍ
図２４：Λ＝１．４２μｍ
図２５：Λ＝１．８６μｍ
【００７０】
図２２〜２６の曲線は、異なるステップΛのネットワークに対し、３つの位相整合した波長の組合せを実現することが可能であることを示す。これらの波長のうち２つは二波長λＲＴＩおよびλＢＧ１を有し［λＲＴＩ＝２×λＢＧ１］、それぞれ全反射（ＲＴＩ）によって導光される基本モードおよび第１フォトニック禁制帯（ＢＧ１）で導光される基本モードに属する。
【００７１】
本発明は、添付する図面に関連して説明した特定の実施形態に限定されない。当業者の視野内および添付する特許請求の範囲に記載する他の実施形態は、本発明の文脈から逸脱しなければ、本発明の範囲内とみなすことができる。
【図１】
2010534860.tif 000008
【図２】
2010534860.tif 000009
【図３】
2010534860.tif 000010
【図４】
2010534860.tif 000011
【図５】
2010534860.tif 000012
【図６】
2010534860.tif 000013
【図７】
2010534860.tif 000014
【図８】
2010534860.tif 000015
【図９】
2010534860.tif 000016
【図１０】
2010534860.tif 000017
【図１１】
2010534860.tif 000018
【図１２】
2010534860.tif 000019
【図１３】
2010534860.tif 000020
【図１４】
2010534860.tif 000021
【図１５】
2010534860.tif 000022
【図１６】
2010534860.tif 000023
【図１７】
2010534860.tif 000024
【図１８】
2010534860.tif 000025
【図１９】
2010534860.tif 000026
【図２０】
2010534860.tif 000027
【図２１】
2010534860.tif 000028
【図２２】
2010534860.tif 000029
【図２３】
2010534860.tif 000030
【図２４】
2010534860.tif 000031
【図２５】
2010534860.tif 000032
【図２６】
2010534860.tif 000033
【国際調査報告】
2010534860.tif 000034
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