(57)【要約】【課題】少なくとも１種の後処理を高非線形光ファイバ（ＨＮＬＦ）に施すことにより、ＨＮＬＦのスーパーコンティニューム発生の性能を増強すること。【解決手段】特に、ＨＮＬＦをＵＶで露光することにより、テーパー化または望ましくない反射をＨＮＬＦ内部への導入することなどの技術を使用することなく、スーパーコンティニューム帯域を増大させるように、ファイバの分散および実効面積の特徴を変更できることになる。ＵＶ露光は、ＨＮＬＦの長手方向に沿って一様であるかまたはゆっくりと変えることができ、その場所で放射によってＨＮＬＦの非線形特性が変更されることになる。これらの特性を変化させる他のさまざまな方法を使用することもできる。増強されたスーパーコンティニューム・スペクトルにおける一連の望ましい特徴を達成するために、ＨＮＬＦからの出力を監視し、後処理操作を制御するために使用することができる。【選択図】図１
2005234581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの特定波長の光を入力部に入力したとき、導波路の出力においてスーパーコンティニューム・スペクトルを発生させるのに適した光導波路であって、
すべての線形伝搬導波モード中への誘発反射を最小限にしながら、光導波路の寸法を実質的に変化させることなく、高非線形導波路の分散、実効面積および非線形光学特性の少なくとも１種を変更することにより、発生したスーパーコンティニューム帯域を増強するために、少なくとも１種の製造後処理を受けている高非線形導波路の部分を含む導波路。
【請求項２】
前記高非線形光導波路の寸法が、後処理中に１％以下の直径の変化を受けない、請求項１に記載の光導波路。
【請求項３】
いずれの誘発反射も、線形伝搬導波モードの４％未満の値に留まる、請求項１に記載の光導波路。
【請求項４】
高非線形導波路の部分が、高非線形光ファイバ（ＨＮＬＦ）を含む、請求項１に記載の光導波路。
【請求項５】
高非線形導波路が、単一の高非線形光ファイバ部分を含む、請求項４に記載の光導波路。
【請求項６】
高非線形導波路の部分が、その分散、実効面積および非線形光学特性の少なくとも１種を変更し、それによってスーパーコンティニューム帯域を増強するように、製造後処理として化学放射に露光される、請求項１に記載の光導波路。
【請求項７】
高非線形導波路が、化学放射による製造後処理において、スーパーコンティニューム帯域を拡大するように変更される、請求項６に記載の光導波路。
【請求項８】
高非線形導波路が、化学放射による製造後処理において、発生したスーパーコンティニューム放射にスペクトル成形を施すように変更される、請求項６に記載の光導波路。
【請求項９】
高非線形導波路が、化学放射による製造後処理において、スーパーコンティニューム帯域をシフトさせて異なる中心波長を示すように変更される、請求項６に記載の光導波路。
【請求項１０】
高非線形導波路の材料が、化学放射による製造後処理において、発生したスーパーコンティニューム放射中に存在する雑音信号を低減するように変更される、請求項６に記載の光導波路。
【請求項１１】
高非線形導波路の部分が、製造後処理として、分散、実効面積および非線形光学特性の少なくとも１種において、歪誘発変化を受ける、請求項１に記載の光導波路。
【請求項１２】
高非線形導波路の部分が、製造後処理中に非線形および線形特性において電磁誘発変更を受ける、請求項１に記載の光導波路。
【請求項１３】
スーパーコンティニューム放射光源であって、前記光源は、
特定の波長および既知のパルス持続時間および繰り返し率を有する光源と、
その光源に結合された高非線形導波路の部分であって、高非線形導波路の部分が、すべての線形伝搬導波モード中への誘発反射を最小限にしながら、光導波路の寸法を実質的に変化させることなく、高非線形導波路の分散、実効面積および非線形光学特性の少なくとも１種を変更することにより、発生したスーパーコンティニューム帯域を増強するために、少なくとも１種の製造後処理を受けており、光源からの光が、増強されたスーパーコンティニューム光放射を出力として発生するように、高非線形導波路の部分を通って伝搬する高非線形導波路の部分とを含む光源。
【請求項１４】
高非線形導波路の部分が、発生したスーパーコンティニューム・スペクトルを増強するように、少なくとも１種の製造後処理を受ける高非線形光ファイバを含む、請求項１３に記載の光源。
【請求項１５】
光源からの特定波長の光を入力部に入力したとき、導波路の出力においてスーパーコンティニューム・スペクトルを発生させるのに適した光導波路であって、
すべての線形伝搬導波モード中への誘発反射を最小限にしながら、光導波路の寸法を実質的に変化させることなく、高非線形導波路の光学特性を変更することにより、発生したスーパーコンティニューム帯域を増強するために、少なくとも１種の製造後処理を受けている高非線形導波路の部分を含む導波路。
【請求項１６】
高非線形光導波路のスーパーコンティニューム発生を増強する方法であって、
ａ）高非線形光導波路の部分を提供する工程、
ｂ）前記非線形光導波路の部分に、すべての線形伝搬導波モード中への誘発反射を最小限にしながら、高非線形光導波路の寸法を実質的に変化させることなく、高非線形導波路の分散、実効面積および／または非線形光学特性を変更する処理を施す工程、
を含む方法。
【請求項１７】
工程ｂ）を実施する際に、高非線形光導波路の分散、実効面積および／または非線形光学特性を変更するために、化学放射を使用する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
分散および実効面積の特性を変更するために、本質的に一様な露光を使用する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
工程ｂ）を実施する際に、高非線形光学材料の非線形特性を、その材料の長手方向に沿ってゆっくり変化させるために、化学放射を使用する、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
工程ｂ）を実施する際に、伝搬信号の４％未満を線形伝搬導波モードの中へ反射させながら、高非線形光導波路の分散、実効面積および／または非線形光学特性を周期的に変更するために、化学放射を使用する、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
工程ｂ）を実施する際に、高非線形光導波路の分散、実効面積および非線形光学特性を変更するために、熱的または機械的歪を誘発する方法を使用する請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
工程ｂ）を実施する際に、高非線形光導波材料の非線形および線形特性を変更するために、ＤＣ電磁場を使用する、請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
ｃ）高非線形光導波路の分散、実効面積および非線形特性の変化の関数として、発生したスーパーコンティニューム・スペクトルの特性変化を測定する工程
をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２４】
ｄ）導入する増強を最適化するために、高非線形光導波路の分散、実効面積および／または非線形特性を変更するための工程ｂ）において使用される処理を制御するためのフィードバック・ループにおいて工程ｃ）からの測定値を使用する工程
をさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本質的に、ＵＶ露光またはその他の後処理による、非線形ファイバにおけるスーパーコンティニューム発生の増強に関する。
【背景技術】
【０００２】
スーパーコンティニューム発生の増強
ファイバにおけるスーパーコンティニューム発生は公知であり、多くのファイバ導波路で立証されてきた。そのようなファイバの非線形相互作用は、実効面積、Ａｅｆｆ、および導波路分散などのファイバ特性により大きく影響される。ファイバの分散は、パルスが時間領域をどれほど速く広がるか、従って、パルスがファイバを通って伝搬するにつれてパルスのピーク・パワーがどれほど速く減少するかを決定する。加えて、Ａｅｆｆが小さいファイバほど大きくなるパルスのピーク強度が、導波路内の非線形相互作用の大きさを決定する。
【０００３】
現在まで、ファイバ導波路分散を変更する主たる方法は、ファイバの屈折率プロファイルを慎重に設計することであった。そのような設計の実現には、標準のファイバ製作技術に関する知識およびその技術の改善が必要である。従って、所与のファイバ分散を設計し、作製しなければならず、それは時間がかかる上に正確でない方法であるので、現在のスーパーコンティニューム光源の設計には明確な限界がある。
【０００４】
最近、数センチメートルという短いファイバ内でスーパーコンティニュームが発生された。この長さのファイバを非線形素子として作用させることにより、一定の非線形相互作用に対して導波路特性を最適化するという問題は、非常に単純化されうる。ファイバの短い部分が、さまざまな局所的方法で処理されてその長さの導波および非線形特性を変化させることができる。公知の１つの方法は、ファイバ半径にテーパーを付けることである。ミクロン規模の寸法にまでテーパーを付けたファイバ内でスーパーコンティニュームが実証されている［非特許文献１］。しかし、ファイバの直径だけしか制御できないこと、直径にテーパーを付けるためには、ガラスの溶融温度まで加熱する必要があることから、ファイバのテーパー化は、導波路の改変方法としては望ましいものではない。加えて、分散は、テーパーの直径に敏感な関数であり、十分に高い精度で分散を制御することは困難である。従って、導波路内の非線形相互作用を改善または調整するために、導波路を変更するよりよい方法が必要である。
【０００５】
スーパーコンティニューム発生は、今では光ファイバにおける公知の結果であり、標準のＧｅドープト・シリカ・ファイバにおいて１５５０ｎｍ領域のファイバ・レーザ・ポンプを使用して、およびさまざまなエア−シリカ・ファイバ（ａｉｒ−ｓｉｌｉｃａ  ｆｉｂｅｒ）導波路において約８００ｎｍで作動するＴｉ：サファイア・レーザを使用して立証されている［非特許文献２、３］。そのような光源は、記録的なスペクトル密度を有する広帯域出力を示し、周波数計測、光学可干渉性トモグラフィー、デバイスの特性決定、および波長分割多重方式のスペクトル・スライス光源などさまざまな用途が、これらの発展によって影響を受けてきた。しかし、現在のスーパーコンティニュームは、ファイバ分散および非線形性によって決定される平坦性およびパワー分布などの限界を有する。特に、周波数計測用途ではコンティニュームを広げることにより大きな利益を受けるので、いくつかの重要な波長においてスーパーコンティニュームのパワーを同時に増強しながら、所定のポンプパワーのオクターブ（ｏｃｔａｖｅ）を広げるために、非線形性のより小さなファイバが必要とされる。従来の導波路設計を頼るのみでは、これは困難な仕事である。
【０００６】
光ファイバにおけるスーパーコンティニューム発生は、導波路の非線形相互作用と線形分散との間の相互作用に依存する。これらの分散特性の制御は、これまで、通常、狭いパルス形を維持し、適切な位相整合をもたらすために、非常に小さな分散および慎重に選択されたゼロ分散を有する適切なファイバ導波路を慎重に設計し、作製することに主に基づくものであった。近赤外域（約８００ｎｍから１μｍ）で作動させる用途では、これらの要件を満たすために、通常、高屈折率差微細構造（ｈｉｇｈ−Δ  ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ）のファイバを使用する。さらに最近では、中赤外域（約１５５０ｎｍ）で作動する高非線形分散シフト・ファイバ（ＨＮＬＦ）が設計されている。新しいファイバと光ポンプを設計することにより、オクターブにわたるスーパーコンティニュームを数センチの長さの非線形光ファイバ内で発生させることができる［非特許文献４］。
【０００７】
屈折率を変更するための、光化学作用のある紫外線（ＵＶ）放射によるファイバの後処理は、強力な手段である［非特許文献５］。特に、ＨＮＬＦは、ゲルマニウム含有量が大きいために、ＵＶ放射によく応答する。光化学作用のあるＵＶ放射に、通常の線量分露光させることにより、ファイバ・コア部の屈折率差（Δｎ）に０．００６という大きな変化を与えることができる。ファイバの導波路特性は、従ってその結果得られるスーパーコンティニュームもまた、ＵＶ露光ファイバ内で大きく変化するはずであることは明らかである。
【０００８】
ファイバ内でのＵＶ露光を、通常のファイバ導波路分散とは本質的に異なる形の分散曲線を有する周期構造、またはブラッグ回折格子（Ｂｒａｇｇ  ｇｒａｔｉｎｇ）を書き込むのに使用することができる。実際、ブラッグ回折格子は、（１５００ｎｍで１００ｎｍを超える）広い帯域幅にわたってファイバ導波路分散を制御するのに十分な能力を持つように作製されうるものであり、従って、スーパーコンティニューム形成を制御するための、基本的に新しい、遙かに用途の広い方法を創出する。
【非特許文献１】Ｔ．Ａ．Ｂｉｒｋｓ，Ｗ．Ｊ．Ｗａｄｓｗｏｒｔｈ，ａｎｄ  Ｐ．Ｓｔ．Ｊ．Ｒｕｓｓｅｌｌ，「Ｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｔａｐｅｒｅｄ  ｆｉｂｅｒｓ」，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．２５，１４１５（２０００）．
【非特許文献２】Ｊ．Ｋ．Ｒａｎｋａ，Ｒ．Ｓ．Ｗｉｎｄｅｌｅｒ，ａｎｄ  Ａ．Ｊ．Ｓｔｅｎｔｚ，「Ｖｉｓｉｂｌｅ  ｃｏｎｔｉｎｕｕｍ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｉｎ  ａｉｒ−ｓｉｌｉｃａ  ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｂｅｒｓ  ｗｉｔｈ  ａｎｏｍａｌｏｕｓ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ａｔ  ８００  ｎｍ」，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．２５，ｐｐ  ２５−２７，（２０００）．
【非特許文献３】Ｊ．Ｗ．Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎ，Ａ．Ｋ．Ａｂｅｅｌｕｃｋ，Ｃ．Ｈｅａｄｌｅｙ，Ｍ．Ｆ．Ｙａｎ，ａｎｄ  Ｃ．Ｇ．Ｊｏｒｇｅｎｓｅｎ「Ｐｕｌｓｅｄ  ａｎｄ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ−ｗａｖｅ  ｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｈｉｇｈｌｙ  ｎｏｎｌｉｎｅａｒ，ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｓｈｉｆｔｅｄ  ｆｉｂｅｒｓ」，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｂ，７７，ｐｐ  ２１１−２１８（２００３）
【非特許文献４】Ｂ．Ｒ．Ｗａｓｈｂｕｒｎ，Ｓ．Ａ．Ｄｉｄｄａｍｓ，Ｎ．Ｒ．Ｎｅｗｂｕｒｙ，Ｊ．Ｗ．Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎ，Ｍ．Ｆ．Ｙａｎ，ａｎｄ  Ｃ．Ｇ．Ｊｏｒｇｅｎｓｅｎ「Ｐｈａｓｅ−ｌｏｃｋｅｄ，ｅｒｂｉｕｍ−ｆｉｂｅｒ−ｌａｓｅｒ−ｂａｓｅｄ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｃｏｍｂ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｎｅａｒ  ｉｎｆｒａｒｅｄ」，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．２９（３）ｐｐ．２５０−２５２（２００４）
【非特許文献５】Ｋ．Ｏ．Ｈｉｌｌ，Ｙ．Ｆｕｊｉｉ，Ｄ．Ｃ．Ｊｏｈｎｓｏｎ，ａｎｄ  Ｂ．Ｓ．Ｋａｗａｓａｋｉ「Ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  ｉｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｆｉｌｔｅｒ  ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ」，Ａｐｐｌ  Ｐｈｙ．Ｌｅｔｔ．３２（１０）６４７（１９７８）．
【非特許文献６】Ｔ．Ｈｏｒｉ，Ｊ．Ｔａｋａｙａｎａｇｉ，Ｎ．Ｎｉｓｈｉｚａｗａ，ａｎｄ  Ｔ．Ｇｏｔｏ，「Ｆｌａｔｌｙ  ｂｒｏａｄｅｎｅｄ，ｗｉｄｅｂａｎｄ  ａｎｄ  ｌｏｗ  ｎｏｉｓｅ  ｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｈｉｇｈｌｙ  ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  ｈｙｂｒｉｄ  ｆｉｂｅｒ」，Ｏｐｔ．Ｅｘｐｒｅｓｓ  １２，３１７−３２４（２００４）
【非特許文献７】Ｂ．Ｊ．Ｅｇｇｌｅｔｏｎ，ｅｔ  ａｌ，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．ｖｏｌ．３２  ｎｏ．１７  ｐｐ．１６１０−１６１１（１９９６）．
【非特許文献８】Ｂ．Ｊ．Ｅｇｇｌｅｔｏｎ，ｅｔ  ａｌ，「Ｂｒａｇｇ  Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｓｏｌｉｔｏｎｓ」，Ｐｈｙｓ  Ｒｅｖ  Ｌｅｔｔ，ｖｏｌ．７６  ｐｐ．１６２７−３０（１９９６）．
【非特許文献９】Ｎ．Ｍ．Ｌｉｔｃｈｉｎｉｔｓｅｒ，ｅｔ  ａｌ，ＪＬＴ，ｖｏｌ．１５  ｎｏ．８，ｐｐ．１３０３−１３（１９９７）．
【非特許文献１０】Ｊ．Ｋ．Ｒａｎｋａ，Ｒ．Ｓ．Ｗｉｎｄｅｌｅｒ，ａｎｄ  Ａ．Ｊ．Ｓｔｅｎｔｚ，「Ｖｉｓｉｂｌｅ  ｃｏｎｔｉｎｕｕｍ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｉｎ  ａｉｒ−ｓｉｌｉｃａ  ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｂｅｒｓ  ｗｉｔｈ  ａｎｏｍａｌｏｕｓ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ａｔ  ８００  ｎｍ」，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．２５．ｐｐ  ２５  −２７，（２０００）．
【非特許文献１１】Ｊ．Ｗ．Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎ，Ａ．Ｋ．Ａｂｅｅｌｕｃｋ，Ｃ．Ｈｅａｄｌｅｙ，Ｍ．Ｆ．Ｙａｎ，ａｎｄ  Ｃ．Ｇ．Ｊｏｒｇｅｎｓｅｎ「Ｐｕｌｓｅｄ  ａｎｄ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ−ｗａｖｅ  ｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｈｉｇｈｌｙ  ｎｏｎｌｉｎｅａｒ，ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｓｈｉｆｔｅｄ  ｆｉｂｅｒｓ」，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｂ，７７，ｐｐ  ２１１−２１８（２００３）
【非特許文献１２】Ｄ．Ｊ．Ｊｏｎｅｓ，Ｓ．Ａ．Ｄｉｄｄａｍｓ，Ｊ．Ｋ．Ｒａｎｋａ，Ａ．Ｓｔｅｎｔｚ，Ｒ．Ｓ．Ｗｉｎｄｅｌｅｒ，Ｊ．Ｌ．Ｈａｌｌ，ａｎｄ  Ｓ．Ｔ．Ｃｕｎｄｉｆｆ，「Ｃａｒｒｉｅｒ−ｅｎｖｅｌｏｐｅ  ｐｈａｓｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  ｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄ  ｍｏｄｅ−ｌｏｃｋｅｄ  ｌａｓｅｒｓ  ａｎｄ  ｄｉｒｅｃｔ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ」Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２８８，ｐｐ  ６３５（２０００）．
【非特許文献１３】Ｂ．Ｒ．Ｗａｓｈｂｕｒｎ，Ｓ．Ａ．Ｄｉｄｄａｍｓ，Ｎ．Ｒ．Ｎｅｗｂｕｒｙ，Ｊ．Ｗ．Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎ，Ｍ．Ｆ．Ｙａｎ，ａｎｄ  Ｃ．Ｇ．Ｊｏｒｇｅｎｓｅｎ「Ｐｈａｓｅ−ｌｏｃｋｅｄ，ｅｒｂｉｕｍ−ｆｉｂｅｒ−ｌａｓｅｒ−ｂａｓｅｄ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｃｏｍｂ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｎｅａｒ  ｉｎｆｒａｒｅｄ」，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．２９（３）ｐｐ．２５０−２５２（２００４）
【非特許文献１４】Ｋ．Ｌ．Ｃｏｒｗｉｎ，Ｎ．Ｒ．Ｎｅｗｂｕｒｙ，Ｊ．Ｍ．Ｄｕｄｌｅｙ，Ｓ．Ｃｏｅｎ，Ｓ．Ａ．Ｄｉｄｄａｍｓ，Ｂ．Ｒ．Ｗａｓｈｂｕｒｎ，Ｋ．Ｗｅｂｅｒ，ａｎｄ  Ｒ．Ｓ．Ｗｉｎｄｅｌｅｒ，「Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  ｎｏｉｓｅ  ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ  ｔｏ  ｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍ  ｓｐｅｃｔｒａ  ｇｅｎｅｒａｔｅｄ  ｉｎ  ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｆｉｂｅｒ」，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｂ  ７７２６９（２００３）．
【非特許文献１５】Ｃ．Ｇ．Ｊｏｅｒｇｅｎｓｅｎ，Ｔ．Ｖｅｎｇ，Ｌ．Ｇｒｕｎｅｒ−Ｎｉｅｌｓｅｎ，ａｎｄ  Ｍ．Ｙａｎ，「Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｆｌａｔｔｅｎｅｄ  Ｈｉｇｈｌｙ  Ｎｏｎ−Ｌｉｎｅａｒ  Ｆｉｂｅｒ」，ｉｎ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  Ｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ｐｐ  ５５６−５５７（２００３）
【非特許文献１６】Ｋ．Ｏ．Ｈｉｌｌ，Ｙ．Ｆｕｊｉｉ，Ｄ．Ｃ．Ｊｏｈｎｓｏｎ，ａｎｄ  Ｂ．Ｓ．Ｋａｗａｓａｋｉ「Ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  ｉｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｆｉｌｔｅｒ  ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ」，Ａｐｐｌ  Ｐｈｙ．Ｌｅｔｔ．３２（１０）６４７（１９７８）．
【非特許文献１７】Ｊ．Ｗ．Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎ  ａｎｄ  Ａ．Ｙａｂｌｏｎ，「Ａ  ｈｉｇｈ  ｐｏｗｅｒ  ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ，ｅｒｂｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ  ｆｉｂｅｒ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ  ３０  ｆｓ  ｐｕｌｓｅｓ  ｗｉｔｈ  １６０  ｋＷ  ｐｅａｋ  ｐｏｗｅｒ」，ＣＬＥＯ  ２００４，ｔｏ  ｂｅ  ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ
【非特許文献１８】Ｔ．Ｈｏｒｉ，Ｊ．Ｔａｋａｙａｎａｇｉ，Ｎ．Ｎｉｓｈｉｚａｗａ，ａｎｄ  Ｔ．Ｇｏｔｏ，「Ｆｌａｔｌｙ  ｂｒｏａｄｅｎｅｄ，ｗｉｄｅｂａｎｄ  ａｎｄ  ｌｏｗ  ｎｏｉｓｅ  ｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｈｉｇｈｌｙ  ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  ｈｙｂｒｉｄ  ｆｉｂｅｒ」，Ｏｐｔ．Ｅｘｐｒｅｓｓ  １２，３１７−３２４（２００４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
それで、本発明の開示の本質は、ＵＶ露光またはその他の後処理によって、非線形ファイバ導波路（または、その他の導波路）におけるスーパーコンティニューム発生を増強することである。大まかに言って、これらの変更は少なくとも２つの一般的な形で起こる：
・「ＤＣ」（すなわち、一様な）レベルのＵＶ露光を使用する、分散および実効面積などの基礎的な導波路特性の変更。これらは、導波路に沿って一様であるかまたはゆっくり変化しうる。
・導波路分散が所望の値になるように、回折格子共鳴（ｇｒａｔｉｎｇ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）から遠いか、または近い波長における導波路分散を制御し、調整するための、１つまたは複数のファイバ・ブラッグ回折格子の分散を利用したファイバ分散の変更。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
非線形導波路内に書き込まれたブラッグ回折格子は、バンドギャップより遙かに大きな帯域幅にわたって分散に影響を与えることができること、およびバンドギャップ近くに局在しているスーパーコンティニュームを著しく増強することができることが示される。さらに、ブラッグ回折格子を多様な手段によって容易に調整できるので、スーパーコンティニューム出力に及ぼす影響を、回折格子強度および波長を変えることにより変更することができる。
これらの概念は、ファイバまたは平面導波路またはどのような光導波路構造体に対しても、等しく適用することができることを、特に述べておく。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実験：スーパーコンティニューム測定構成を図１に示す。増幅された、モード同期エルビウム・ドープト・ファイバ・レーザ［非特許文献３］の出力をスプライスしてある長さの高非線形ファイバ（ＨＮＬＦ）に送り、ファイバの出力を光スペクトル分析計（ＯＳＡ）に向ける。ファイバ・レーザは、スプライスする前は、４６ＭＨｚの繰り返し率、３０ｆｓ（フェムト秒）のパルス持続時間および０．４Ｗの平均パワーを有していた。ＨＮＬＦは、１４７８ｎｍでゼロ分散、１５５０ｎｍで１．１９ｐｓ／（ｎｍ  ｋｍ）の分散および０．００９ｐｓ（ピコ秒）／（ｎｍ２  ｋｍ）の分散スロープを有していた。そのモード・フィールド径は１３μｍ２であった。
【００１２】
ＤＣ  ＵＶ放射により露光されたＨＮＬＦに対するスーパーコンティニュームの応答
ファイバにＤ２（重水素）を含浸させて、そのファイバ１０ｃｍを、エキシマ・レーザで励起された、周波数２倍化色素レーザ（パルス持続時間約２０ｎｓ（ナノ秒）、繰り返し率３０Ｈｚおよび平均パワー２５ｍＷ）からの２４２ｎｍの走査、集束ＵＶ光線により露光した。強度は約２４６ｍＪ／ｃｍ２／パルスであり、ファイバの各点の全ＵＶ線量は約２．５ｋＪ／ｃｍ２であった。露光後のファイバ・プロファイルは、約０．００５の屈折率変化を示す。同様に露光されたファイバを図１の構成で調べて、図２に示す結果を観測した。図２は、露光されていないファイバおよび露光されたファイバにおける同じ入力パルスによって発生したスーパーコンティニュームを示す。露光されたファイバは、短波長側で１００ｎｍ広いスーパーコンティニューム帯域を示した。
【００１３】
非線形性が増強されたのは、導波路分散の変化、モード・フィールド径の変化、またはＵＶ露光されたＧｅの非線形感受率がいくらか変化したことによる可能性がある。これらのどれが最も重要なのかを検査するために、測定されたファイバの屈折率を使用してファイバ・モードおよびその分散をシミュレーションした。これらを図３ａに示す。
【００１４】
次に、モード・パラメータを使用して、ファイバ導波路内の非線形伝搬の非線形シュレディンガー方程式（ＮＬＳＥ）によるシミュレーションを行った［非特許文献３］。シミュレーションには、標準のスプリット・ステップ・フーリエ法を使用し、ＵＶ露光により生じた分散および実効面積の変化を考慮に入れて、ＮＬＳＥの解を計算した。その結果得られたスーパーコンティニュームを図３ｂに示す。これらのプロットは、短波長側のスーパーコンティニューム帯域の増加は、導波路パラメータのみを考慮することにより、説明できることを示す。従って、スーパーコンティニュームの増大は、ＵＶ照射後に非線形感受率が変化した結果では多分なかったことが期待される。また、この実験におけるスーパーコンティニュームの長波長端を測定してはいないが、シミュレーションによる予測では、ＵＶ露光あり、なしでほぼ同一の長さの波長挙動が示されることに注目されたい。
【００１５】
また、ＵＶ照射されたファイバは、ＵＶ照射されていないファイバより１００ｎｍ短い波長で分散ゼロとなったが、１５５０ｎｍ（励起波長）付近の分散は、照射されていないファイバより少し大きかったことに注目する。これは、より広帯域のコンティニュームを発生させる場合は、より長波長で分散がほどほどに増加することよりも、分散ゼロの位置の方がより重要であることを示す。この観測は、スーパーコンティニュームを発生させるのに使用したファイバの非常に短い長さと矛盾するものではない。
【００１６】
発明者らの特定のファイバはＤＣ  ＵＶ露光が有効であるが、すべてのファイバの変更については、必ずしもそうでなくてもよい。特定のファイバの応答は、露光されていないファイバの性能に依存する。しかし、スーパーコンティニューム発生に対するＤＣ露光の利益は２倍になることが予期される。第１に、ＤＣ露光により、ファイバの屈折率差（Δｎ）を高めることが可能になり、伝統的なファイバ製造法では得られない設計空間領域（すなわち、非常に高濃度にドープされたＨＮＬＦ）を入手する可能性がある。第２に、実験およびシミュレーションによって、コンティニューム・ファイバの長手方向に分散を変更することは、スーパーコンティニュームプロセスにおいてさまざまな利益を持つことができることが分かっている。以前の実験では、この分散を変化させることは、異なる分散特性を有する、異なるＨＮＬＦの断片を一緒にスプライスすることによって達成された［非特許文献３、６］。将来は、そのような変更は、コンティニューム発生ファイバの長手方向にＤＣ露光のレベルをゆっくり変化させることにより成し遂げられうる。
【００１７】
ファイバ・ブラッグ回折格子を有するＨＮＬＦに対するスーパーコンティニュームの応答
ファイバ・ブラッグ回折格子が、ブラッグ共鳴に由来する強力な分散によって光ファイバの分散を変更するために使用できることは公知である［非特許文献７］。この分散を用いて、ファイバの非線形性およびブラッグ回折格子分散の相互作用に依存するブラッグ・ソリトン［非特許文献８］などのさまざまな非線形現象を観測した。しかし、これらの現象は、パルス帯域が常にブラッグ回折格子バンドギャップ（または、反射帯域と同等）に類似していると考えられる状態で生じ、従って、ファイバ分散が一定であると想定されるブラッグ回折格子近傍の小さな波長域に閉じ込められる。回折格子が強力な場合は、回折格子の分散は、バンドギャップから数十ナノメートル離れていてさえ、導波路を支配することができる。このブラッグ回折格子分散により、スーパーコンティニュームにおける強力な局所的増強が生じることを示す。回折格子は、どのようなブラッグ周期をも持ちうるので、スーパーコンティニュームのどこの場所にでもこの増強を設定しうる。
【００１８】
測定の第２組では、ファイバに書き込まれたブラッグ回折格子の影響を観測した。ファイバにはＤ２を含浸させた。回折格子は、０．６７２μｍの周期を有する位相マスクを通して２４２ｎｍのエキシマ励起２倍化色素レーザ・ビームを走査することによって書き込みした。強度は、約２１６ｍＪ／ｃｍ２／パルスであり、ファイバの各点の線量は３．４ｋＪ／ｃｍ２であった。書き込み後の回折格子共鳴を図４に示す。ブラッグ共鳴は９８０ｎｍであり、幅は４ｎｍ、長さは３ｃｍであった。回折格子は、２２ｍｍの一様な走査により形成された。
【００１９】
この回折格子を図１のパルス・レーザ構成に設定すると、図４に示すスーパーコンティニュームが観測された。図４には、図２のＵＶ露光ファイバのスーパーコンティニュームを含めている。両方のファイバは、似たような平均屈折率変化をしており、従って、導波路分散はそれぞれの場合で類似している。回折格子を有するファイバでは、回折格子共鳴の長波長側の領域でスーパーコンティニュームが非常に増強されていることが示された。ピークは、回折格子がないスーパーコンティニュームのレベルの約３０倍であった。
【００２０】
この特徴を理解するために、回折格子分散の単純なモデルを用いて、この非線形伝搬をモデル化した［非特許文献９］。一次元フォトニック・バンドギャップ理論によって知られている、回折格子のフォトニック・バンドギャップからの分散をファイバに付け加えた［非特許文献９］：
【数１】
2005234581.tif 000003
導関数を求めると：
【数２】
2005234581.tif 000004
上式中、τは群遅延、β２およびＤは分散パラメータである。単純な近似をして、ファイバの伝搬定数と回折格子の伝搬定数を結合し、次いで、周波数の導関数を２つ、数値計算で求めた。ファイバ伝搬定数が存在しないとき、ファイバ回折格子伝搬定数がゼロになるように、ファイバ回折格子伝搬定数を正規化した：
【数３】
2005234581.tif 000005
【００２１】
回折格子分散の単純化した理論を確かめるために、ＵＶにより書き込まれたブラッグ回折格子の分散を、スペクトル干渉計を用いて測定した。ＨＮＬＦに書き込まれた１４８０ｎｍの回折格子において測定された群遅延を、露光されていないＨＮＬＦにおける群遅延と比較して、図５ａに示す。１４８０ｎｍ領域における回折格子バンドギャップ内で、群遅延を満足に測定することができず、そのことが中央の窪みの原因となっていることに注目されたい。図５ａの測定値から得た分散を、回折格子について計算した分散と共に、図５ｂに示す。２つの間の良好な一致を見て取れる。回折格子の群遅延は、１００ｎｍを超える波長範囲にわたる導波路のオーダであることに注目されたい。このことは、図５ｃに示す。
【００２２】
上記計算（式１〜３）から回折格子の分散を取り、回折格子の透過プロファイルと共に、ＮＬＳＥモデルに含め、共鳴回折格子分散に対するスーパーコンティニュームの応答をシミュレーションした。シミュレーションの結果を図６に示す。図６ａには、９８０ｎｍの回折格子を有するＨＮＬＦから得られたコンティニュームを、回折格子なしの場合のシミュレーションと比較して示す。図６ｂには、回折格子共鳴領域におけるコンティニュームの拡大図を示す。実験と一致して、回折格子がコンティニューム発生ファイバの長さ内に含まれる場合は、回折格子共鳴の長波長側で、強力な特徴が観測される。
【００２３】
図７は、１０８０ｎｍの回折格子および１４８０ｎｍの回折格子中に作製されたスーパーコンティニュームのさらなる実験測定値を示す。９８０ｎｍで作製された特徴は偶然に起きたものではないことを、これらの実験は示しており、シミュレーションにより確認された。それどころか、ブラッグ回折格子を適切に設計することにより、多くの波長においてこの特徴を作製することができる。
比較と考察：非線形光ファイバ中のブラッグ回折格子は、特に、ギャップ・ソリトンおよびパルス成形の分野で知られている。本明細書における重要な相違は、回折格子がパルス源の波長から離れた波長のところに書き込まれること、さらに、回折格子共鳴の帯域が、相互作用するパルス源の帯域より小さいオーダであることである。
この技術の興味のある重要な分解および可能性のある用途は：
・周波数計測などの用途のためのスーパーコンティニュームの広帯域化。
・ファイバに沿ってゆっくり変化して位置依存性分散プロファイルを作りだすＤＣ露光による、スーパーコンティニュームの増強（平坦化、広帯域化、ノイズ低減化）。
・局在化された波長位置におけるスーパーコンティニュームの増強を作りだすこと。ＣＥＯ（Ｃａｒｒｉｅｒ−Ｅｎｖｅｌｏｐｅ  Ｏｆｆｓｅｔ）のうなり測定の、雑音に対する信号の比率を高めるので、例えば周波数計測に役立つことができる。
・ブラッグ回折格子共鳴波長またはチャープ（ｃｈｉｒｐ）を調整することによって波長またはパワーを調整することができる、調整可能な増強を作りだすこと。
・パルス発生波長より少し長い位置に回折格子を設置することによって、調整可能な帯域を有するスーパーコンティニュームを作りだすこと。シミュレーションによれば、そのような位置はスーパーコンティニュームの発達を妨げることができる。
・可視光線の強力な成分を発生させること。
・種々の非線形プロセスの位相整合を行うこと。
・線形および非線形プロセスの際に、広帯域光源の偏光を複屈折導波路、ＵＶ誘発複屈折、または複屈折を有する周期構造を用いて操作すること。
・検出器を使用して、スーパーコンティニュームの形が問い合わせられるファイバ・センサを作製すること。１つまたは複数の波長の帯域、可干渉性、またはパワーが計測され、計測された量に変換されることになる。そのような量には、歪、温度、ＵＶ照射量、または非線形導波路と接触すると導波路の非線形特性を変化させる気体および液体が含まれる。
・制御可能な損失およびクラッド・モード分散による非線形相互作用を変更するために、回折格子クラッド・モード結合を使用すること。
・回折格子からファイバの外へ散乱する光の問い合わせ（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｉｎｇ）。そのような光は、ファイバに沿う位置の関数として、ファイバ内の光スペクトルの形を指し示すはずである。この測定は、ファイバに沿う、歪、温度またはその他の導波路の摂動を測定するための検知データとして使用することができる。また、そのような散乱光は、ファイバ内の非線形相互作用を研究し、設計するのに使用することができる。
・一次またはそれ以上の高次導波モードに対する回折格子結合（ｇｒａｔｉｎｇ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ）の利用。そのような共鳴は、ファイバ分散を変更することができる。また、このような共鳴を用いて非線形伝搬を制御しながら変更することができる。例えば、基本モードが部分的に高次モードと結合されている場合は、高次モードが異なる実効面積および異なる分散を有するので、全体の非線形性が減少することになる。従って、これらのモードに結合されている回折格子は、その結果得られる発生された光スペクトルを変更することになる。
また、ファイバ導波路および平面導波路を変更するさまざまな他の方法も可能である：
・歪および、ドーパントを拡散し、または凍結された歪を変更する熱処理は、導波路を実質的に変化させることができる。
・加熱、変形、または化学放射による露光を伴う、分極電場などの強力なＤＣ電磁場による処理により、導波路の非線形および線形特性は変化させられる。また、この方法により、非線形性が調整可能になる。さらに、そのような方法は、ファイバの非線形または線形特性の一様でないまたは周期的な変化により、さまざまな非線形プロセスの位相整合を向上させることができる。
・また、マイクロベンド誘発回折格子、または一様な半径方向の圧縮などの機械的操作により、導波路の色および偏光モード分散特性を変更することができる。
・空気領域を有するファイバでは、光導波の線形および非線形特性を変化させうるさまざまな液体および気体が侵入することができる。
・感光性ファイバをエッチングおよび／またはテーパー化し、次いで回折格子を書き込むことにより、スーパーコンティニュームの発生に適した高非線形導波路を得ることができる。また、エッチングおよび／またはテーパー化された導波路は、分極場、変形、および追加の熱処理によって、非線形性を変更することができる。
【００２４】
また、これらの後処理方法のいくつかまたはすべてが、ファイバ内で発生される光の実際のスペクトルのいくつかまたはすべてを監視しながら実行できることに注目されたい。このようにして、後処理露光により、スペクトルを最適レベルに調整することができる。全伝送スペクトル、回折格子から反射されたスペクトル、回折格子によりファイバから散乱された光、または１つまたは複数の所望波長におけるパワーを監視することができる。次いで、これらのいずれも、後処理により最適化することができる。
【００２５】
また、本明細書で考えているファイバの長さは十分短く、少なくとも導波路の形状内で伝搬長を実現しうることにも注目する。導波路の形状内で、上述した技術をすべて利用して、本明細書で考えたファイバの場合と同じ効果および用途をもたらすように、導波路の分散特性を変更することができる。
【００２６】
スーパーコンティニューム発生のための基本的要件―励起波長近傍で分散が最小になる導波路、非線形屈折率、および大きな非線形位相シフトを収容するのに十分な伝搬距離が可能となる十分低い損失―は、ファイバ以外の導波路にも存在しうることは明らかである。また、これらの導波路構造体中に回折格子を作製することは、共鳴領域の外側の分散を変更することになるので、適切な導波路を設計することにより、そのような増強が可能である。
【００２７】
回折格子がモードの分散を変更するメカニズムは、モード結合メカニズムの類の１つである。問題としている導波路について十分な知識があれば、分散を適切に変更し、所望の波長でスーパーコンティニュームの増強を実現するために、さまざまな、異なる共鳴結合器（ｒｅｓｏｎａｎｔ  ｃｏｕｐｌｅｒ）を設計できることは、明らかである。この考えの変形形態としては、非線形結合導波路、非線形導波路を組み込んだファブリ・ペロー共振器、またはモード結合を有する小数モード（ｆｅｗ  ｍｏｄｅｄ）ファイバが含まれる。
【００２８】
スーパーコンティニューム発生を増強するための高非線形ファイバのＵＶ処理
ある種の非線形光ファイバにおける高パワー超短光パルスの伝搬により、広帯域のスーパーコンティニューム発生が生じることは公知である［非特許文献１０、１１］。他の多くの用途に加えて、非線形ファイバ内で発生されるオクターブにわたるスペクトルにより、周波数計測およびモード同期レーザの安定性に革命がもたらされた［非特許文献１２、１３］。しかし、現在のスーパーコンティニュームには、所与のファイバ分散および非線形性を設計し、作製する能力によってある程度決まる平坦性およびパワー分布などの限界がある。特に、周波数計測用途では、コンティニュームの広帯域化により大きな恩恵を受けるので、結果として生じるコンティニューム内の雑音を低減するために、非線形性のより小さなファイバが、一定の励起パワーのオクターブにわたって伸びていることが必要となる。［非特許文献１４］。
【００２９】
エルビウムをドープしたモード同期ファイバ・レーザおよび高非線形分散シフト・ファイバ（ＨＮＬＦ）を用いた、スーパーコンティニューム光源に関する最近の研究には、いくつかの進歩があった。ＨＮＬＦは、１５５０ｎｍ領域において、小さな実効面積および低分散および低分散スロープを有するゲルマノケイ酸塩ファイバである［非特許文献１５］。特に、これらの新しい光源では、僅か数センチメートルの長さのファイバ内でオクターブにわたるコンティニュームを発生させることができる［非特許文献１３］。
【００３０】
コンティニューム発生ファイバを非常に短くすることができるので、種々の後処理技術により光導波特性を大きく変更することができ、このことは、従って、非線形光源を設計するために利用できるパラメータ空間を非常に大きくする。特に、ＵＶ放射によって、ファイバのＧｅがドープされたコアの屈折率を高めることができることは、公知である［非特許文献１６］。
【００３１】
本出願において、ＨＮＬＦの数センチメートルをＵＶ放射に露光させることにより、ファイバのスーパーコンティニューム発生を増強しうることが、我々の知る限り初めて示される。コンティニューム発生ファイバをそのように後処理することにより、非線形ファイバ内でのスーパーコンティニューム発生の成形および制御という全く新しい可能性が提供される。
実験：スーパーコンティニューム光源の構成を図８に示す。励起光源は、他所で詳しく述べている、Ｅｒをドープした、増幅されたモード同期ファイバ・レーザである［非特許文献１７］。増幅器の出力は、スプライスされて、ある長さのＨＮＬＦ（ＯＦＳデンマーク）に送られる；ＨＮＬＦの出力は光スペクトル分析計（ＯＳＡ）に送られる。ファイバ・レーザは、増幅器の後の単一モード・ファイバのピグテイルの末端で、４６ＭＨｚの繰り返し率、３０ｆｓ（フェムト秒）のパルス持続時間、および０．４Ｗの平均パワーを有していた。ＨＮＬＦは、１４７８ｎｍで分散ゼロ、１５５０ｎｍにおいて１．１９ｐｓ／（ｎｍ  ｋｍ）の分散および０．００９ｐｓ／（ｎｍ２  ｋｍ）の分散スロープ、約１３μｍ２の実効面積、および約１０．６Ｗ−１ｋｍ−１の非線形係数を有していた。
【００３２】
ＨＮＬＦの２０ｃｍの長さ内で発生したコンティニュームを、図８ｂに実線で示す。測定値の長波長端は、ＯＳＡの応答によって制限される。コンティニュームの短波長端は、およそ９７５ｎｍまで伸びている。
【００３３】
別の長さのＨＮＬＦをＵＶ放射に露光させた。最初にファイバにＤ２を含浸させ、そのファイバの１０ｃｍを、エキシマ・レーザで励起された、周波数２倍化色素レーザ（パルス持続時間約２０ｎｓ（ナノ秒）、繰り返し率３０Ｈｚおよび平均パワー２５ｍＷ）からの２４２ｎｍの走査、集束ＵＶ光線により露光した。ファイバでの強度は約２５０ｍＪ／ｃｍ２／パルスであり、ファイバ上の各点の全ＵＶ線量は２．５ｋＪ／ｃｍ２であった。ファイバの屈折率は、ＵＶ露光後に、コア内で約０．００６も増加していると測定されたが、クラッドの屈折率は変化しないままであった。
【００３４】
ＵＶ露光されたファイバ内に発生したコンティニュームを図８ｂに点線で示す。ＵＶ露光されたファイバからのコンティニュームの短波長端は、約８５０ｎｍまで伸びており、ＵＶ露光されていないファイバより１２５ｎｍ増大している。実験では、ファイバの２０ｃｍの長さを使用したが、ファイバの僅か１０ｃｍの長さがＵＶに露光されたのみであることに注目されたい。レーザに最近接している露光された部分はスプライスされ、露光されていない部分はレーザの反対側にあった。
【００３５】
コンティニューム内で観測された増強を引き起こすいくつかの効果がありうる。この増強は、導波路分散の変化、モード・フィールド径の変化、またはＵＶ露光されたＧｅの非線形感受率のいくらかの変更、またはこれらの効果のいくつかの組み合わせによる可能性がある。このうちのどれが最も重要であるかを理解するために、測定されたファイバの屈折率プロファイルから、ＵＶ露光されたＨＮＬＦの分散および実効面積を計算した。ＵＶ露光前、後のファイバの計算された分散を、図９にプロットしてある。実効面積は、露光前で１３．４８μｍ２、後で１２．８９μｍ２であった。
【００３６】
次いで、非線形シュレディンガー方程式（ＮＬＳＥ）によるファイバ導波路内の非線形伝搬のシミュレーションに、これらの導波路パラメータを使用した。以前に、標準スプリット・ステップ・フーリエ法に基づいたシミュレーションを用いて、分散マッピングしたＨＮＬＦにおけるコンティニューム発生のシミュレーションに成功している［非特許文献１１］。このシミュレーションでは、ＵＶ露光によって生じた分散および実効面積に対する変化が含まれていた。その結果得られたスーパーコンティニュームを図１０に示す。これらのプロットから、短波長側のスーパーコンティニューム帯域の増大の大部分は、導波路パラメータのみを考慮するだけで説明できることが分かる。従って、スーパーコンティニュームの増大は、ＵＶ照射後の非線形感受率の大きな変化の結果ではなかった可能性があると予想される。また、この実験ではスーパーコンティニュームの長波長端を測定しなかったが、シミュレーションでは、ＵＶ露光あり、なしの長波長挙動はほぼ同一であると予測されていることに注目されたい。
【００３７】
また、ＵＶ照射されたファイバは、ＵＶ照射されていないファイバより約１００ｎｍ短い波長で分散ゼロとなったが、１５５０（励起波長）付近の分散は、照射されていないファイバより少し大きかったことに注目する。これは、より広帯域のコンティニュームを発生させる場合は、より長波長で分散がほどほどに増加することよりも、分散ゼロの位置の方がより重要であることを示す。この観測は、スーパーコンティニュームを発生させるのに使用したファイバが非常に短い長さであったことと矛盾するものではない。
本発明者らの特定のファイバは、一様なＵＶ露光が有効であったが、すべてのファイバ変更については、必ずしもそうでなくてもよい。ある特定のファイバの応答は、露光されていないファイバの性能に依存する。しかし、スーパーコンティニューム発生に対するＵＶ露光の利益は２倍になると考えられる。第１に、ＵＶ露光により、ＨＮＬＦコアの屈折率を大きく増大させることができ、通常のファイバ製造法では数回の繰り返しが必要であった設計空間の領域を入手することが可能になる。第２に、実験およびシミュレーションから、コンティニューム・ファイバの長手方向に沿って分散変更することにより、スーパーコンティニューム法におけるさまざまな利益を得ることができることが分かった［非特許文献１１、１８］。以前の実験では、分散を変えると、異なる分散特性を有する、異なるＨＮＬＦの部分を一緒にスプライスしなければならなかった。将来は、そのような変更は、コンティニューム発生ファイバの長手方向に沿って、ＵＶ露光レベルをゆっくりと変化させることにより行うことができ、分散をマッピングしたＨＮＬＦにおけるスプライス損失を消去し、異なる分散を有するファイバの在庫を維持する必要性が軽減される。
【００３８】
結論として、光ファイバ中のコンティニューム発生を変更し、増強するための強力な新しい技術が初めて実証された。強力なＵＶ放射で露光されたＨＮＬＦは、コンティニュームに対して短波長端を増強し、オクターブにわたるＩＲ（赤外）スーパーコンティニューム光源をファイバの僅か数ｃｍ内に生じさせることを示した。この増強は、ファイバ導波路分散およびモード実効面積に対するＵＶ誘発変化を含めることによって、大部分がＮＬＳＥモデルの範囲内で説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】スーパーコンティニューム測定構成を示す図である。
【図２】露光されていないファイバおよび露光されたファイバ内に、同一入力パルスによって発生させられたスーパーコンティニュームを示すグラフである。
【図３ａ】ファイバ・モードおよびその分散のシミュレーションの結果を示すグラフである。
【図３ｂ】シミュレーションの結果得られたスーパーコンティニュームを示すグラフである。
【図４】観測されたスーパーコンティニュームを示すグラフである。
【図５ａ】ＨＮＬＦ内に書き込まれた１４８０ｎｍの回折格子において測定された群遅延を、露光されていないＨＮＬＦ内の群遅延と比較して示すグラフである。
【図５ｂ】図５ａの測定値から得られた分散を示すグラフである。
【図５ｃ】回折格子の群遅延が、１００ｎｍより大きい波長範囲で、導波路のオーダであることを示すグラフである。
【図６ａ】９８０ｎｍの回折格子を有するＨＮＬＦから、その結果、発生したコンティニュームを、回折格子なしのシミュレーションと比較して示すグラフである。
【図６ｂ】図６ａの回折格子共鳴領域内のコンティニュームを示す拡大図である。
【図７】１０８０ｎｍの回折格子内に生じたスーパーコンティニュームの、さらなる実験測定値を説明するグラフである。
【図８ａ】スーパーコンティニューム光源の構成を示す図である。
【図８ｂ】ＵＶ露光されたファイバ内で発生したコンティニュームを示すグラフである。
【図９】ＵＶ露光される前、後のファイバの理論上の分散を示すグラフである。
【図１０】その結果得られたスーパーコンティニュームを説明するグラフである。
【図１】
2005234581.tif 000006
【図２】
2005234581.tif 000007
【図３ａ】
2005234581.tif 000008
【図３ｂ】
2005234581.tif 000009
【図４】
2005234581.tif 000010
【図５ａ】
2005234581.tif 000011
【図５ｂ】
2005234581.tif 000012
【図５ｃ】
2005234581.tif 000013
【図６ａ】
2005234581.tif 000014
【図６ｂ】
2005234581.tif 000015
【図７】
2005234581.tif 000016
【図８ａ】
2005234581.tif 000017
【図８ｂ】
2005234581.tif 000018
【図９】
2005234581.tif 000019
【図１０】
2005234581.tif 000020
【外国語明細書】
2005234581.tif 000021
2005234581.tif 000022
2005234581.tif 000023
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