(57)【要約】本発明は、非石英系の複合ガラスから通常のコア−クラッドタイプの光ファイバを製造することが困難であるという問題点を解決するため、穴付きファイバとして、すなわち、クラッド内に複数の穴を有したファイバとして、非石英系の複合ガラス製光ファイバを製造することを、提案する。これにより、穴付きファイバであれば単一のガラス組成から形成できることにより、コアをなす複合ガラスとクラッドをなす複合ガラスとの物理的性質が互いに不適合であることに起因する従来の問題点が解消する。穴付きファイバにおいては、コアとクラッドとの間において必要な屈折率差が、コアとクラッドとの間における材料特性差によってではなく、クラッドがなす微小構造によって得られることによりすなわち複数の穴によって得られることにより、複数のガラス組成を有する必要がない。
2004506937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合ガラス製穴付きファイバ。
【請求項２】
複合ガラス製ファイバであって、
複数のキャビティによって規定されることにより微小構造化された横断方向屈折率プロファイルを有していることを特徴とするファイバ。
【請求項３】
請求項２記載のファイバにおいて、
前記複数のキャビティが、前記ファイバに沿って長さ方向に延在していることを特徴とするファイバ。
【請求項４】
請求項１，２，または，３記載のファイバにおいて、
前記複合ガラスが、カルコゲナイドガラスであることを特徴とするファイバ。
【請求項５】
請求項１，２，または，３記載のファイバにおいて、
前記複合ガラスが、Ｓ系の、Ｓｅ系の、あるいは、Ｔｅ系のガラスであることを特徴とするファイバ。
【請求項６】
請求項１，２，または，３記載のファイバにおいて、
前記複合ガラスが、サルファイドガラスであることを特徴とするファイバ。
【請求項７】
請求項６記載のファイバにおいて、
前記サルファイドガラスが、ナトリウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、ストロンチウム、イットリウム、アンチモン、インジウム、亜鉛、バリウム、ランタン、テルル、および、スズ、からなるグループの中から選択された１つまたは複数の金属のサルファイドから形成されたガラスであることを特徴とするファイバ。
【請求項８】
請求項１，２，または，３記載のファイバにおいて、
前記複合ガラスが、ガリウムサルファイドとランタンサルファイドとをベースとしていることを特徴とするファイバ。
【請求項９】
請求項１，２，または，３記載のファイバにおいて、
前記複合ガラスが、ガリウムサルファイドと、ランタンサルファイドと、ガラス修飾剤と、をベースとしたものであり、
前記ガラス修飾剤が、ナトリウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、ストロンチウム、イットリウム、アンチモン、インジウム、亜鉛、バリウム、ランタン、テルル、および、スズ、からなるグループの中から選択された１つまたは複数の金属のオキサイドまたはハライドまたはサルファイドの中の少なくとも１つをベースとしたものであることを特徴とするファイバ。
【請求項１０】
請求項１，２，または，３記載のファイバにおいて、
前記複合ガラスが、オキシサルファイドガラスであることを特徴とするファイバ。
【請求項１１】
請求項１０記載のファイバにおいて、
前記オキシサルファイドガラスが、Ｇａ：Ｌａ：Ｏ：Ｓであることを特徴とするファイバ。
【請求項１２】
請求項１，２，または，３記載のファイバにおいて、
前記複合ガラスが、ハライドガラスであることを特徴とするファイバ。
【請求項１３】
請求項１２記載のファイバにおいて、
前記ハライドガラスが、ジルコニウム、バリウム、および、ランタン、の中の少なくとも１つ元素のフルオライドから形成されていることを特徴とするファイバ。
【請求項１４】
請求項１２記載のファイバにおいて、
前記ハライドガラスが、ジルコニウム、バリウム、および、ランタン、の中の少なくとも１つ元素のフルオライドと、ガラス修飾剤と、から形成され、
前記ガラス修飾剤が、ナトリウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、ストロンチウム、イットリウム、アンチモン、インジウム、亜鉛、バリウム、ランタン、テルル、および、スズ、からなるグループの中から選択された１つまたは複数の元素に関する少なくとも１つのフルオライドとされていることを特徴とするファイバ。
【請求項１５】
請求項１，２，または，３記載のファイバにおいて、
前記複合ガラスが、カルコハライドガラスであることを特徴とするファイバ。
【請求項１６】
請求項１５記載のファイバにおいて、
前記カルコハライドガラスが、Ｓｂ：Ｓ：Ｂｒであることを特徴とするファイバ。
【請求項１７】
請求項１，２，または，３記載のファイバにおいて、
前記複合ガラスが、重金属オキサイドガラスであることを特徴とするファイバ。
【請求項１８】
請求項１７記載のファイバにおいて、
前記重金属オキサイドガラスが、ナトリウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、ストロンチウム、イットリウム、アンチモン、インジウム、亜鉛、バリウム、ランタン、テルル、および、スズ、からなるグループの中から選択された１つまたは複数の金属のオキサイドとされていることを特徴とするファイバ。
【請求項１９】
請求項１，２，または，３記載のファイバにおいて、
前記複合ガラスが、重金属オキシフルオライドガラスであり、
前記重金属オキシフルオライドガラスが、ナトリウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、ストロンチウム、イットリウム、アンチモン、インジウム、亜鉛、バリウム、ランタン、テルル、および、スズ、からなるグループの中から選択された１つまたは複数の金属のオキサイドの中から選択された重金属オキサイドと；合計で０〜５０モル％のフルオライドと；から形成されていることを特徴とするファイバ。
【請求項２０】
請求項１，２，または，３記載のファイバにおいて、
前記複合ガラスが、重金属オキシクロライドガラスであり、
前記重金属オキシクロライドガラスが、ナトリウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、ストロンチウム、イットリウム、アンチモン、インジウム、亜鉛、バリウム、ランタン、テルル、および、スズ、からなるグループの中から選択された１つまたは複数の金属のオキサイドの中から選択された重金属オキサイドと；合計で０〜５０モル％のクロライドと；から形成されていることを特徴とするファイバ。
【請求項２１】
請求項１，２，または，３記載のファイバにおいて、
前記複合ガラスが、重金属オキシブロマイドガラスであり、
前記重金属オキシブロマイドガラスが、ナトリウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、ストロンチウム、イットリウム、アンチモン、インジウム、亜鉛、バリウム、ランタン、テルル、および、スズ、からなるグループの中から選択された１つまたは複数の金属のオキサイドの中から選択された重金属オキサイドと；合計で０〜５０モル％のブロマイドと；から形成されていることを特徴とするファイバ。
【請求項２２】
請求項１，２，または，３記載のファイバにおいて、
前記複合ガラスが、シリカを、最大で、３０，４０，５０，６０，７０モル％のいずれかでもって含有していることを特徴とするファイバ。
【請求項２３】
請求項１，２，または，３記載のファイバにおいて、
前記複合ガラスが、シリカを０．１，１，５モル％のいずれか未満しか含有していないことを特徴とするファイバ。
【請求項２４】
請求項１〜２３のいずれか１項に記載のファイバにおいて、
単一モード型であることを特徴とするファイバ。
【請求項２５】
請求項１〜２４のいずれか１項に記載のファイバにおいて、
光学バンドギャップを有していることを特徴とするファイバ。
【請求項２６】
請求項１〜２５のいずれか１項に記載のファイバにおいて、
光学的に書き込まれた屈折率プロファイルを有していることを特徴とするファイバ。
【請求項２７】
請求項２６記載のファイバにおいて、
光学的に書き込まれた前記屈折率プロファイルが、回折格子を形成していることを特徴とするファイバ。
【請求項２８】
請求項１〜２７のいずれか１項に記載のファイバにおいて、
希土類元素がドーピングされたコアを備えていることを特徴とするファイバ。
【請求項２９】
請求項２８記載のファイバにおいて、
希土類元素がドーピングされた前記コアが、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、および、Ｙｂの中の少なくとも１つを含有していることを特徴とするファイバ。
【請求項３０】
請求項２９記載のファイバにおいて、
希土類元素がドーピングされた前記コアが、第１ドーパントと、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、および、Ｙｂの中から選択された少なくとも１つの第２ドーパントと、を含有し、
前記第１ドーパントが、発振作用または増幅作用をもたらし、
少なくとも１つの前記第２ドーパントが、ポンピングの吸収を増大させることによってあるいはエネルギー変換機構を増強することによって、効率の改良をもたらすことを特徴とするファイバ。
【請求項３１】
能動的光学デバイスであって、
請求項１〜３０のいずれか１項に記載された複合ガラス製ファイバを備えていることを特徴とする能動的光学デバイス。
【請求項３２】
受動的光学デバイスであって、
請求項１〜３０のいずれか１項に記載された複合ガラス製ファイバを備えていることを特徴とする受動的光学デバイス。
【請求項３３】
複合ガラス製ファイバの製造方法であって、
（ａ）複合ガラスからなる穴付き予成形体を形成し；
（ｂ）引上タワー内において前記予成形体を引き上げることにより、ファイバを形成する；
ことを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項３３記載の方法において、
前記穴付き予成形体を、複数の複合ガラス製チューブを集積することによって形成することを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項３４記載の方法において、
前記複数のチューブを、外側ジャケットをなす大径チューブ内において集積することを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項３５記載の方法において、
引上を行う前に、前記外側ジャケットを、クラッドモードの引剥しを行うためのおよび／または機械的強度の増大化をもたらすための材料によってコーティングすることを特徴とする方法。
【請求項３７】
請求項３６記載の方法において、
前記コーティング材料を、グラファイトとすることを特徴とする方法。
【請求項３８】
請求項３６記載の方法において、
前記コーティング材料を、
グラファイトと；
Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、および、Ｃｕからなるグループの中から選択された遷移金属と；
Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、および、Ｙｂからなるグループの中から選択された希土類イオンと；
の中の少なくとも１つのものによってドーピングされたポリマーとすることを特徴とする方法。
【請求項３９】
請求項３６，３７，または，３８記載の方法において、
前記コーティング材料を、クラッドから引き剥がすことを要望された複合ガラス製ファイバの伝送波長において吸収を示すドーパントによってドーピングすることを特徴とする方法。
【請求項４０】
請求項３３〜３９のいずれか１項に記載の方法において、
前記穴付き予成形体を、引上のために維持される束線構造によって支持することを特徴とする方法。
【請求項４１】
請求項３３〜４０のいずれか１項に記載の方法において、
前記引上タワーを、少なくとも２ｃｍという長さの高温ゾーンを有したものとすることを特徴とする方法。
【請求項４２】
請求項３３〜４１のいずれか１項に記載の方法において、
引上温度を、１８００℃未満とすることを特徴とする方法。
【請求項４３】
請求項３３〜４２のいずれか１項に記載の方法において、
前記複合ガラスを、請求項１〜３０のいずれか１項において規定されたものとすることを特徴とする方法。
【請求項４４】
複合ガラス製ファイバ予成形体であって、
複数の複合ガラス製チューブからなる集積体とされていることを特徴とする予成形体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合ガラスから形成された光ファイバに関するものであり、また、そのような光ファイバの製造方法に関するものであり、さらには、複合ガラス製光ファイバを備えたデバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
複合ガラスは、例えば石英ガラスやゲルマノシリケートガラスやボロシリケートガラスといったような通常のシリケートガラスによっては得ることができないようないくつかの重要な性質を有している。そのことが、複合ガラスを、光ファイバのための代替可能な材料として魅力的なものとしている。そのような興味深い性質を有した複合ガラスには、
カルコゲナイド（例えば、Ｓ、Ｓｅ、あるいは、Ｔｅ系のガラス）；
サルファイド（例えば、Ｇｅ：Ｓ、Ｇａ：Ｌａ：Ｓ、Ａｓ：Ｓ、Ｇｅ：Ｇａ：Ｓ、Ｇｅ：Ｇａ：Ｌａ：Ｓ）；
オキシサルファイド（例えば、Ｇａ：Ｌａ：Ｏ：Ｓ）；
ハライド（例えば、 ＺＢＬＡＮ（登録商標）、ＡＬＦ）；
カルコハライド（例えば、Ｓｂ：Ｓ：Ｂｒ）；
重金属オキサイド（例えば、ＰｂＯ、ＺｎＯ、ＴｅＯ２ ）；
がある。
【０００３】
複合ガラスに関するさらなる詳細については、文献［１］を参照することができる。興味深い特定の１つの複合ガラスは、サルファイドガラスＧａ：Ｌａ：Ｓ、すなわち、ランタンサルファイド（ＧＬＳ）である。この複合ガラスは、赤外において伝送を行うことができるとともに、大きな屈折率を有しており、さらに、大きな光学的非線形性を有しており、さらに、希土類イオンを１０重量％以上でドーピングすることができる（文献［２］）。しかしながら、光ファイバに対してのこのような複合ガラス材料の潜在的可能性にもかかわらず、所望品質のものを製造することが困難であるということが、このような材料の活用を阻害している。
【０００４】
複合ガラスの固有の物理的性質や機械的性質のために、低損失単一モード複合ガラス製光ファイバを製造することは、困難である。特に、コアガラスとクラッドガラスとの間において所望の屈折率差を付与するために、ガラス組成を変化させる必要がある。しかしながら、組成が相違した場合には、例えば熱膨張係数やガラス転移温度（Ｔｇ ）や結晶化温度（ＴＸ ）といったような、製造過程において配慮することが必要とされる様々な物理的振舞いが変わってしまう。特に、コアガラスとクラッドガラスとの間における熱的不適合は、最小に維持されなければならず、予成形体の構成によって適応させる必要がある。単一ステップでもって小さなコア予成形体を製造することは、容易ではない。
【０００５】
シリケートガラスの場合と比較して複合ガラスから光ファイバを製造することをさらに困難としている他の問題点は、予成形体の製造やファイバ引上に際して利用可能な温度帯が、ずっと狭いことである。単一モード光ファイバの製造に際しては、通常は、適切な形状の前駆的予成形体を形成するため、複数の加熱ステップが必要とされる。しかしながら、複数の加熱ステップを繰り返すことは、ガラスの表面上における核生成サイト形成を促進してしまう。核生成サイトは、結晶化をもたらし、最終的な光ファイバを、損失の多いものとしてしまう。このことが、例えばフルオライドガラス製光ファイバやサルファイド製光ファイバといったような現存の複合ガラス製光ファイバにおいて伝送損失が比較的多いことの主原因である。初期的なコア−クラッド界面が存在する場合にしか低損失の光ファイバを得ることができないことが公知である。例えば回転注型や押出といったような手法を使用することによって、良好なコア−クラッド界面品質を形成することができる。しかしながら、うまく実行することが困難である。
【０００６】
結局、複合ガラス製ファイバが原理的に望ましいものとして認識されてはいるけれども、広く実用化されるデバイスや伝送応用を実現可能とし得るに十分なほどの品質を有した複合ガラスファイバを製造できないというのが現状である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、穴付きクラッドを備えてなる複合ガラス製光ファイバが提供される。穴付きクラッドを設けることにより、光ファイバを単一の複合ガラスから形成できることのために、コアをなす複合ガラスとクラッドをなす複合ガラスとの物理的性質が互いに不適合であることに起因する従来の問題点が解消する。穴付きファイバにおいては、コアとクラッドとの間において必要な屈折率差が、コアをなすガラスとクラッドをなすガラスとの間における材料特性差によってではなく、クラッドがなす微小構造によって得られることによりすなわち複数の穴によって得られることにより、複数のガラス組成を有する必要がない。より詳細には、コアとクラッドとの間における従来の熱的不適合という問題点が回避され、これにより、製造工程における加熱ステップの数を、最小回数へと、すなわち、予成形体形成時の加熱ステップおよびファイバ引上時の加熱ステップという２回へと、低減することができる。したがって、核形成や結晶化といった問題点が発生する潜在的可能性が、最小に維持される。
【０００８】
穴付き光ファイバに関して今日までに行われている実験的検証は、従来的石英ガラスにのみ集中している。従来の穴付きファイバに関する一般的背景については、文献［３］，［４］を参照することができる。従来技術においては、従来的ファイバの製造から穴付きファイバの製造への移行は、製造プロセスに複雑さを付加するものであると考えられている。この考え方は、製造手順が良好な制御性を有しているような従来的石英ガラスの場合には当てはまるものではあるけれども、本発明者らは、そのような考え方がすべてのガラスにおいて普遍的に当てはまるものではないと、認識している。特に、上述した理由によって、従来のファイバよりも良好な品質の穴付きファイバを実際に容易に製造できるような複合ガラスについては、そのような考え方は当てはまらない。
【０００９】
本発明は、例えば、単一モードファイバや、光学バンドギャップファイバや、非線形性の大きなファイバや、感光的に書き込まれた回折格子を有したファイバや、回折格子以外の屈折率プロファイル構造を有したファイバや、ファイバ増幅器やレーザーのためのゲイン媒体を形成するために希土類元素（例えば、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｐｒ）がドーピングされたファイバ、といったような様々なファイバタイプの形態のものを複合ガラスから形成するに際して、活用することができる。
【００１０】
本発明は、また、例えば、光スイッチや、分散補償器や、１．３μｍ用の希土類元素がドーピングされたファイバ増幅器や、１〜１０μｍという波長範囲で動作する様々な赤外デバイス、といったような様々な能動的なまたは受動的なデバイスを複合ガラスから形成するに際して、活用することができる。
【００１１】
他の見地においては、本発明は、複合ガラス製ファイバの製造方法であって、（ａ）複合ガラスからなる穴付き予成形体を形成し；（ｂ）引上タワー内において予成形体を引き上げることにより、ファイバを形成する；という方法を提供する。
【００１２】
穴付き予成形体は、好ましくは、複数の複合ガラス製チューブを集積することによって形成される。複数のチューブは、有利には、外側ジャケットをなす大径チューブ内において集積される。引上を行う前に、外側ジャケットを、クラッドモードの引剥しを行うためのおよび／または機械的強度の増大化をもたらすための材料によってコーティングすることができる。例えば、グラファイトは、これら双方の機能をもたらすことができる。
【００１３】
ある実施形態においては、穴付き予成形体は、引上のために維持される束線構造によって支持される。複数の複合ガラス製チューブどうしがばらばらになってしまわないよう、好ましくは、予成形体の底端部に、プラグが配置される。このプラグは、束線構造により、所定位置に簡便に保持することができる。
【００１４】
ファイバ引上に際しては、引上タワーは、好ましくは、少なくとも２ｃｍという長さの、典型的には２〜１０ｃｍという長さの、高温ゾーンを有している。ＧＬＳ製穴付きファイバを製造するという特定の例においては、５ｃｍという長さの高温ゾーンが使用される。引上温度は、１８００℃未満とされる。すなわち、石英ガラスの場合よりも低温である。実際、従来の石英ガラス製ファイバに関する引上装置もまた実験パラメータも、複合ガラスの場合には使用することができない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明のより良好な理解のために、また、本発明による作用効果を示すために、添付図面を参照しつつ以下の例示を参照することができる。
【００１６】
［Ｉ．結果］
図１Ａおよび図１Ｂは、ＧＬＳガラスから形成された互いに異なる２つの穴付きファイバの断面を示す写真である。
【００１７】
いずれにおいても、ＧＬＳ製穴付きファイバは、ファイバの長さ方向に沿って（写真がなす平面に対して垂直な方向に沿って）延在する複数の穴（双方の写真における暗い部分）によって規定された微小構造化された横方向屈折率プロファイルを有している。
【００１８】
図１Ａおよび図１Ｂのそれぞれにおいて、ファイバは、チューブ状ガラス構造から形成されｄ１ という直径を有する中実コア（１）と、この中実コアを囲んでいるとともにチューブ状ガラス構造から形成されｄ２ という直径を有する穴付きクラッド（２）と、を備えている。ファイバは、さらに、クラッドを囲んでいる中実ジャケット（３）を備えている。各例において、良好な構造保持は、詳細に後述するように、特別仕様で構成されたファイバ引上タワーと特別に構成されたＧＬＳ予成形体とを使用することによって引き上げられた後に、得られる。
【００１９】
［ＩＩ．製造］
次に、複合ガラス材料から穴付きファイバを製造するために使用される特別の手順について説明する。複合ガラスは、初期的には、以下のような従来的溶融技術を使用して形成される。ファイバの製造は、２つの主要ステージによって行われる。特に、ファイバ引上ステージと、その後の予成形体製造ステージと、によって行われる。
【００２０】
予成形体の製造は、以下において詳細に説明するように、チューブ製造ステップと、集積ステップと、束線ステップと、によって行われる。
【００２１】
最終的にはファイバの穴付き部分を形成することとなる複数のチューブは、様々な方法によって形成することができる。典型的には、これらチューブの出発点は、約１ｃｍという外径（ｏｕｔｅｒ ｄｉａｍｅｔｅｒ，ＯＤ）を有した大径チューブである。大径チューブは、押出、ミリング、ドリリング、研磨、ピアーシング、スピン／回転キャスティング、他のキャスティング方法（例えば、ビルトインキャスティング）、圧縮成型、直接接着、等によって製造することができる。これら大径チューブは、その後、ファイバ引上タワーを使用することによって、予成形体アセンブリのために必要な寸法（約０．５〜３ｍｍＯＤ）へと、縮径される。
【００２２】
予成形され縮径された複数のチューブは、その後、予成形体のための支持保護外側ジャケットとして機能する大径チューブ内において、互いに集積される。ファイバのコアを形成するに際しては、例えばロッドといったような中実部材が使用される。
【００２３】
集積後には、予成形体は、上端と下端との双方において束線される。予成形体の上端における束線により、炉内において予成形体を懸架することが可能とされ、予成形体のために必要なガラスの量を最小化することができる。下端における束線により、ファイバ引上において錘を使用することができ、引上時にチューブ構造を維持することを補助することができる（後述）。予成形体の下端にプラグを挿入することが有利であり、これにより、ファイバ引上時における予成形体の下端からの微細チューブの抜け落ちを防止することができる。このプラグは、また、束線によって所定位置に固定される。
【００２４】
図２Ａは、ファイバ引上の直前時点における、組み立てられた穴付きファイバ予成形体を示している。この図から明らかなように、外側ジャケット（４）とプラグ（６）と上部（５）および下部（７）からなる束線構造と錘（８）とに関する上記特徴点を使用することによって、引上が補助される。この例においては、予成形体は、１００ｍｍという長さと、１０ｍｍという直径と、を有している。しかしながら、予成形体のサイズは、様々に変更することができる。また、外側ケーシングの上部から延在するいくらかの内部構造が明らかである。
【００２５】
また、予成形体の製造および組立に際しては、他の方法が使用可能である。例えば、上記予成形体製造方法に対する１つの代替方法は、複合ガラスからなる単一中実部材を原料として、ドリリングおよびミリングによって、所望の予成形体プロファイルを形成することである。これに代えて、チューブではなく、内部構造に関する他の幾何形状を使用することもできる。
【００２６】
完成品の予成形体は、その後、引上という次なる主要ステージに対しての待受状態となる。引上に際しては、予成形体は、ファイバ引上タワー内に配置される。ファイバの引上は、約１０５ Ｐａ・ｓ（約１０６ ポアズ）という粘度範囲へと複合ガラスを制御しつつ加熱および／または冷却することによって、行われる。引上を行いつつファイバの直径と張力とを観測することが有効であり、また、このようにして得られたデータを自動フィードバックループ内において使用することによって、予成形体の供給速度やファイバ引上速度や炉に関連した他のパラメータを制御することが有効である。これにより、一様なファイバ直径を得ることができる。
【００２７】
予成形体をファイバへと延伸するために使用される引上タワーの主要構成要素は、熱源である。この熱源は、グラファイト製抵抗ヒータや、あるいは、高周波炉、とすることができる。正確な温度制御のためには、ＲＦ（すなわち高周波）電源の使用が好ましい。炉の役割は、ファイバへと引き上げる前に、図２Ａに示す複合ガラス製予成形体を加熱することである。
【００２８】
２つの基準を満たすようにして、ファイバ引上温度を制御することが重要であり、それによって、ガラスの粘度を制御することが重要である。第１の基準においては、ファイバ引上温度は、結晶化を起こすことなくガラスがファイバへと変形し延伸され得るような粘度をもたらし得るようにして、ガラスを軟化させるものでなければならない。第２の基準においては、ガラスの軟化は、重要な内部構造をなす複数の穴が潰れて流れていってしまう程度に大きなものであってはならない。
【００２９】
図２Ｂは、上記２つの基準を満たし得るように構成され図１Ａおよび図１Ｂに示すＧＬＳ製穴付きファイバを引き上げるために使用した特別仕様のＲＦ炉を示している。この炉は、水冷された螺旋巻回ＲＦコイル（１８）によって規定された誘導加熱（ＲＦ）高温ゾーンを備えている。使用時には、水冷されたＲＦコイルが、ＲＦ電磁界を生成して、グラファイト製サセプタ（図では見えていない）を加熱する。図示された炉においては、ＲＦコイルは、予成形体の周囲において予成形体に沿って５０ｍｍという長さの高温ゾーンを形成する。複合ガラス製穴付きファイバの引上に際しては、一般に、少なくとも２ｃｍという長さの高温ゾーンを炉が形成することが推奨される。（これに対し、従来の石英引上タワーにおいては、典型的には、高温ゾーンの長さは、約１ｃｍである。）引上温度は、１８００℃未満であって、石英ガラスの場合よりも、かなり低い。
【００３０】
高温ゾーンの上下においては、水冷とガス冷却との組み合わせが行われる。冷却によって、高温ゾーンの外部における複合ガラスが、結晶化温度以下の温度へと冷却された状態に維持される。冷却システムをなす各部材は、図から明らかなように、特に、上部ガスハロ（１２）と、下部ガスハロ（１６）と、冷フィンガ（１７）と、シリカ製の水冷ジャケット（１４）と、である。上部ガスハロおよびシリカ製水冷ジャケットは、高温ゾーン内へと進入する前の予成形体を冷却する。冷フィンガおよび下部ガスハロは、高温ゾーンから出た後のファイバを急速に冷却する。さらに、上部束線構造から予成形体を懸架するために使用されているチャック（１０）が、図示されている。さらに、炉温度を観測するための熱電対（１５）が、図示されている。熱電対は、炉温度を制御するための制御システムの一部を形成する。
【００３１】
ファイバは、典型的には、上述した下部束線構造に対して取り付けられた錘を使用することによって、大きな張力下で延伸される。典型的には、１００ｇよりも重い錘が、使用される。より詳細には、１００ｇ〜２００ｇという錘が、使用される。これにより、不必要なガラス浪費をもたらすことなくかつより低温でもってファイバが落下し始めることができ、結晶化を最小とすることができる。
【００３２】
複数のチューブの上端は、有利には、延伸時に垂れ下がることがないよう、予成形体内において固定することができる。これは、予成形ステージ時に束線を行うことによって得ることができる。あるいはこれに代えて、延伸前に予成形体の上端を予め溶融させることにより、延伸に際して行うこともできる。
【００３３】
延伸前にあるいは延伸時に予成形体の外面をコーティングするために、様々なコーティング材料を使用することができる。コーティング材料の例としては、標準的なアクリレートや樹脂やテフロン（登録商標）やシリコーンゴムやエポキシやあるいはグラファイトがある。特に、グラファイトコーティングを使用することによって、良好な効果を得ることができる。それは、グラファイトが、クラッドモードの引剥しを促進するからであり、さらに、機械的強度の増大化をもたらすからである。
【００３４】
上記実施形態においては、穴付きファイバの予成形体のためのベースとして複数のチューブを使用したけれども、予成形体の形成のために他の形状を使用することもできることは、理解されるであろう。組み立てられた予成形体が、中実コア領域の周囲において十分な数のギャップまたはキャビティを有していれば、十分である。また、ファイバが光結晶効果を有することを意図したものである場合を除いては、穴配置が周期的なものである必要がないことは、理解されるであろう。
【００３５】
図１は、ＧＬＳという複合ガラスに関連したものであるけれども、本発明のさらなる実施形態は、以下の複合ガラスから形成された穴付きファイバに関するものである。
カルコゲナイド（例えば、Ｓ、Ｓｅ、あるいは、Ｔｅ系のガラス）；
サルファイド（例えば、Ｇｅ：Ｓ、Ａｓ：Ｓ、Ｇｅ：Ｇａ：Ｓ、Ｇｅ：Ｇａ：Ｌａ：Ｓ）；
オキシサルファイド（例えば、Ｇａ：Ｌａ：Ｏ：Ｓ）；
ハライド（例えば、 ＺＢＬＡＮ（登録商標）、ＡＬＦ）；
カルコハライド（例えば、Ｓｂ：Ｓ：Ｂｒ）；
重金属オキサイド（例えば、ＰｂＯ、ＺｎＯ、ＴｅＯ２ ）。
【００３６】
次に、いくつかの特定の例について、より詳細に例示する。
【００３７】
サルファイドガラスの場合には、ナトリウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、ストロンチウム、イットリウム、アンチモン、インジウム、亜鉛、バリウム、ランタン、テルル、および、スズ、からなるグループの中から選択された１つまたは複数の金属のサルファイドから形成することができる。
【００３８】
ガリウムサルファイド系およびランタンサルファイド系のガラスの場合には、ガラス修飾剤は、ナトリウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、ストロンチウム、イットリウム、アンチモン、インジウム、亜鉛、バリウム、ランタン、テルル、および、スズ、からなるグループの中から選択された１つまたは複数の金属のオキサイドまたはハライドまたはサルファイドの中の少なくとも１つをベースとしたものを使用することができる。
【００３９】
ハライドガラスの場合には、ジルコニウム、バリウム、および、ランタン、の中の少なくとも１つ元素のフルオライドから形成することができる。また、ガラス修飾剤は、ナトリウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、ストロンチウム、イットリウム、アンチモン、インジウム、亜鉛、バリウム、ランタン、テルル、および、スズ、からなるグループの中から選択された１つまたは複数の元素のフルオライドの中から選択したものを使用することができる。
【００４０】
重金属オキサイドガラスの場合には、オキサイドは、ナトリウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、ストロンチウム、イットリウム、アンチモン、インジウム、亜鉛、バリウム、ランタン、テルル、および、スズ、からなるグループの中から選択されたもののオキサイドとすることができる。
【００４１】
重金属オキシフルオライドガラスの場合には、ガラスは、ナトリウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、ストロンチウム、イットリウム、アンチモン、インジウム、亜鉛、バリウム、ランタン、テルル、および、スズ、からなるグループの中から選択された１つまたは複数の金属のオキサイドの中から選択された重金属オキサイドと；合計で０〜５０モル％のフルオライドと；から形成することができる。
【００４２】
重金属オキシクロライドガラスの場合には、ガラスは、ナトリウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、ストロンチウム、イットリウム、アンチモン、インジウム、亜鉛、バリウム、ランタン、テルル、および、スズ、からなるグループの中から選択された１つまたは複数の金属のオキサイドの中から選択された重金属オキサイドと；合計で０〜５０モル％のクロライドと；から形成することができる。
【００４３】
重金属オキシブロマイドガラスの場合には、ガラスは、ナトリウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、ストロンチウム、イットリウム、アンチモン、インジウム、亜鉛、バリウム、ランタン、テルル、および、スズ、からなるグループの中から選択された１つまたは複数の金属のオキサイドの中から選択された重金属オキサイドと；合計で０〜５０モル％のブロマイドと；から形成することができる。
【００４４】
一般に、複合ガラスは、シリカ（石英）を含有しても含有しなくても良い。シリカを含有する場合には、ガラスは、シリカを、最大でも、３０，４０，５０，６０，７０モル％のいずれかまで、含有することができる。しかしながら、多くの場合、複合ガラスは、シリカを０．１，１，５モル％のいずれか未満しか含有しておらず、実質的にシリカを含有していない。
【００４５】
さらに他の実施形態は、文献［１］に例示された複合ガラスから形成された穴付きファイバに関するものである。文献［１］の記載内容は、参考のため、ここに組み込まれる。
【００４６】
［ＩＩＩ．応用］
［１．受動デバイス］
（ａ）ＧＬＳ製のおよび他の複合ガラス製の単一モード光ファイバ
上述したように、穴付きファイバの製造手法を採用することにより、単一モード複合ガラス製ファイバを、従来の中実ファイバよりも容易に製造することができる。
【００４７】
（ｂ）長波長（例えば１〜１０μｍ）のための光ファイバ
多くの複合ガラス材料において典型的であるような、赤外における吸収が小さいという特性を、利用することができる。特に、多くの複合ガラスは、３〜５μｍの大気透過ウィンドウにおいて透明である（ＣＯ吸収波長および発光波長を含む）。いくつかの複合ガラスは、９〜１１μｍにおいて透明である（ＣＯ２ レーザー波長を含む）。
【００４８】
図３は、機械的応用や航空応用やセンサ応用のために使用可能であるようなＣＯ２ レーザー（３５）からの出力を高パワー伝送するに際しての、複合ガラス製穴付きファイバの使用を示している。１０μｍという波長のレーザー出力ビームは、適切なレンズ（３６，３８）を併用しつつ、複合ガラス製穴付きファイバ（３７）内へと導入されこのファイバから導出される。
【００４９】
（ｃ）可視から赤外という拡張された範囲にわたって動作するような単一モード導波管
図４Ａは、中実コア（１）と穴付きクラッド（２）とを備えてなる複合ガラス製単一モード穴付きファイバを断面図によって示している。さらに、外側ジャケット（図示せず）を設けることができる。クラッド内の複数の穴は、特徴的な穴対穴離間間隔（Λ）という間隔だけ、離間されている。穴対穴離間間隔（Λ）は、１〜１００μｍとすることができる。中実コア（１）は、典型的には、予成形体集積体の中心に配置された中実ロッドから形成され、形成されたファイバのクラッド内において複数の穴を形成する複数の中空チューブまたはキャピラリによって囲まれている。図４Ａにおいては、周期的な穴配置が示されているけれども、このような周期性は、必須ではない。実際、複数の穴を、ランダムに配置することさえできる。波長範囲にわたっての単一モード動作においては、ｄを穴の平均直径としかつΛを上述したような穴間の平均離間間隔としたときに、ｄ／Λ＜０．２という条件が好ましい。この例においては、複合ガラス製光ファイバに沿った光の案内方法を、光結晶効果によるものとするのではなく、平均屈折率効果によるものとすることが想定される。
【００５０】
（ｄ）光学バンドギャップファイバ
図４Ｂは、中空のすなわち穴をなすコア（１）と穴付きクラッド（２）とを備えてなる光学バンドギャップ式複合ガラス製穴付きファイバの例を示している。複合ガラスは、典型的には、シリカよりもかなり大きな屈折率を有している（ｎ≒２．５）。このことは、ガラスと空気との間において可能な屈折率コントラストを増大させる。これにより、石英ガラス製穴付きファイバの場合と比較して、光学バンドギャップを有した複合ガラス製穴付きファイバを、より容易に製造することができる。例えば、石英の場合には、光学バンドギャップ効果を使用して案内を行うためには、非常に大きな空気穴が必要とされる。これに対し、コントラストが大きな構造においては、より小さな空気穴を使用することができる。加えて、コントラストがより大きな構造において可能とされるような、より大きなバンドギャップは、より少ない数の空気穴を使用することによって所定のバンドギャップを形成することを可能とするものと考えられる。
【００５１】
（ｅ）カプラ、スプリッタ、等
原理的に、複合ガラス製穴付きファイバは、ファイバ構成要素全体を、赤外にまで拡張することを可能とする。５０：５０溶融カプラの例が、図５に示されている。溶融領域（２５）は、アーム（２０，２２，２４，２６）を、相互連結している。この場合、強度（Ｉ０ ）という入力光ビームが、半分の強度（Ｉ０ ／２）を有した２つのビームへと分配されている。
【００５２】
（ｆ）赤外線画像形成
複合ガラス製穴付きファイバは、赤外線画像形成という応用において利用することができる。図６は、画像形成用レンズ（３０）から検出器アレイ（３４）へと光を導くために使用された複合ガラス製穴付きファイバ束（３２）を示している。この場合、検出器アレイ（３４）は、後段側において、画像処理電子回路（図示せず）に対して接続されることとなる。
【００５３】
［２．能動デバイス］
（ａ）１３００ｎｍ光学増幅器
図７は、希土類がドーピングされたＧＬＳ製穴付きファイバによる１３００ｎｍバンドに関する増幅器を示している。溶融カプラの入力アーム（４４，４６）に対しては、レーザーダイオードからの１０２０ｎｍのポンピング放射と、１３００ｎｍの入力信号と、が供給され、カプラの溶融領域（４２）において混合されている。ポンピング光と入力信号光とを混合したものが、カプラの出力アーム（４５）を通して、Ｐｒ３＋がドーピングされたＧＬＳ製穴付きファイバ（４０）に対して、供給されており、ファイバ（４０）において増幅され、ファイバ（４０）から出力されている。適切なポンピング波長選択に応じて、例えばＮｄやＤｙといったような他の希土類ドーパントを使用することもできる。
【００５４】
（ｂ）赤外ファイバレーザー
複合ガラスを使用した場合には、新たな範囲のレーザー遷移が効果的となり実行可能となる。そのため、複合ガラス製穴付きファイバは、レーザー源内におけるゲイン媒体として使用し得るという潜在的可能性を有している。いくつかの例としては、３．６μｍのラインおよび４．５μｍのラインを使用する例（Ｅｒ）や、５．１μｍのラインを使用する例（Ｎｄ３＋）や、３．４μｍのラインを使用する例（Ｐｒ３＋）や、４．３μｍのラインを使用する例（Ｄｙ３＋）、等がある。ＧＬＳに関するさらなる例示は、文献［２］に与えられている。この文献［２］の記載内容は、参考のため、ここに組み込まれる。このようなレーザー遷移は、連続波型レーザーやＱスイッチレーザーやモードロックレーザーも含めた様々なレーザーにおいて、利用することができる。加えて、所望波長に応じて、任意の希土類ドーパントを使用することができる。
【００５５】
図８は、赤外ファイバレーザーの一例を示しており、このレーザーは、エルビウムがドーピングされたＧＬＳ製穴付きファイバからなるゲイン媒体（５４）が、二色性ミラー（５２）と出力カプラ（５６）とによって規定されたキャビティにより拘束されて、構成されている。レーザーダイオード（図示せず）からの９８０ｎｍというポンピング放射が、キャビティに対して、適切なレンズ（５０）を介して供給されている。このレーザーは、３．６μｍのレーザー出力を生成する。例えばファイバ内ブラッグ回折格子反射体といったような、他の形態とされたキャビティミラーを使用し得ることは、理解されるであろう。
【００５６】
（ｃ）高パワークラッドポンピングレーザー
複合ガラス製穴付きファイバにおいて可能であるような屈折率コントラストの大きさは、ファイバに対して、１を超えるという井戸の非常に大きな開口数（ＮＡ）を付与することを可能とする。したがって、ポンピングに関する制限を緩和することができ、よって、焦点合わせをよりタイトなものとしたり、より短波長のデバイスを実現したり、しきい値をより低くしたり、といったようなことが可能となる。
【００５７】
図９は、ＮｄがドーピングされたＧＬＳ製穴付きファイバからなるゲイン媒体（６６）を備えてなるクラッドポンピングレーザーの一例を示している。ポンピング源は、８１５ｎｍという波長において１０Ｗという合計出力パワーを有した高パワーブロードストライプダイオード（６０）の形態でもって、設置されている。このポンピング源は、焦点合わせレンズ（６２）と、二色性ミラー（６４）および出力カプラ（６８）によって形成されたキャビティと、を介して、ゲイン媒体に対して接続されている。ゲイン媒体は、１．０８μｍという波長において高パワーの数Ｗというレーザー出力を出力している。
【００５８】
図１０は、図９のレーザーにおけるＮｄドーピングタイプＧＬＳ製穴付きファイバに関する１つの可能な実施態様を断面図でもって示している。直径が‘ｄ’でありかつ半径が‘ｒ１’であるとともにＮｄがドーピングされた中実コア（７０）が、直径が‘ｄ１’とされた複数の穴を有しているとともにファイバの中心から半径‘ｒ２’のところにまで延在する第１層をなす穴付きクラッド層（７４）によって、囲まれている。この内側第１穴付きクラッド層は、直径が‘ｄ２’とされた複数の穴を有しているとともにファイバの中心軸から半径‘ｒ３’のところにまで延在する第２層外側クラッド層（７２）によって、囲まれている。最後に、束全体が、低屈折率のポリマーコーティング（７６）によって封入されている。このポリマーは、有利には、クラッドから引き剥がすことが要望されている複合ガラス製ファイバの伝送波長において吸収を有しているドーパントによってドーピングされている。この目的のためには、グラファイトが適切であり、また、例えばＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、あるいは、Ｃｕといったような遷移金属や、例えばＰｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、あるいは、Ｙｂといったような希土類イオン、を使用することができる。典型的には、ｒ１は、数μｍとされ、ｒ２は、ポンピングダイオードの出力に適合し得るよう、およそ１００〜２００μｍとされる。
【００５９】
図１１は、図１０のファイバにおける効果的な屈折率プロファイルを示している。このプロファイルにおいては、中実コアのところにおける最大値から、内側小径穴付きクラッドにおけるより小さな値へと、さらには、外側大径穴付きクラッドにおけるさらに小さな値へと、屈折率が低減している。
【００６０】
［３．非線形性］
（ａ）スイッチング応用のための非線形性の大きなファイバ
複合ガラス製材料において典型的であるような高次の３次の屈折率コントラスト（ｎ２ ）が、穴付きファイバにおいて得られるような高度のモード制限と組み合わされたときには、複合ガラス製穴付きファイバは、通常の石英系ファイバにおける非線形性よりも、最大で１００００倍も大きな非線形性を示すことができる。よって、非線形デバイスをベースとした極度に短いファイバを、電気通信におけるパワーパルスのために形成することができる。
【００６１】
図１２は、パルスのスペクトル広幅化のために使用されている非線形デバイスの一例を示している。例えば、複合ガラス製穴付きファイバ（８０）が、直径が２μｍでありかつ長さが１ｍであるとともにシリカの約１００倍に相当するｎ２ を有した小さなコアを備えているものとする。１ｍという長さのファイバ内を、約１．７Ｗというピークパワーの初期的に変換限定されたガウシアンパルスが伝搬したときには、パルスの半値幅において例えば１ｎｍという半値幅から例えば１０ｎｍという半値幅への広幅化といったような、１０倍のスペクトル広幅化が起こることとなる。これに代えて、パルスの中心における最大位相シフトという観点において、上記例を表現することができる。すなわち、１ｍ長さのファイバを伝搬した後には１．７Ｗガウシアンパルスが８．６ラジアンというピーク非線形位相シフトを生成する、として上記例を表現することができる。上記双方の計算においては、ファイバによる波長分散の影響を無視していることに注意されたい。波長分散は、短い光学パルスの非線形伝搬においては重要な役割を果たし得るものであって、例えば、ソリトン生成といったような効果をもたらし得るものである。複合ガラス製ファイバは、例えば、通常の石英系ファイバにおいては不可能であるような波長において、ソリトン形成の可能性を提供する。
【００６２】
様々な非線形光学スイッチの基本構成要素としてこれらファイバを使用することに関しては、様々な可能性が存在している。これら可能性には、カーゲート（Ｋｅｒｒ−ｇａｔｅ） をベースとしたスイッチや、Ｓａｇｎａｃループミラーや、非線形増幅ループミラーや、他の任意の形態の石英ファイバ系非線形スイッチ（文献［５］を参照されたい。この文献［５］の記載内容は、参考のため、ここに組み込まれる）、がある。
【００６３】
（ｂ）減衰性周囲雰囲気測定デバイス
案内されるモードは、複数の穴内に存在するガスまたは液体に対してかなりオーバーラップさせることができる。そのため、複合ガラス製穴付きファイバを、例えばガス濃度といったようなものを測定するために使用することができる。複合ガラス製穴付きファイバを使用することの格別の利点は、より長い波長を使用できることであり、これにより、石英製穴付きファイバの場合よりも、ずっと広範な種類のガスを検出できることである。スペクトルの中央赤外部分（３〜５μｍ）が、特に興味深い。図４Ａに示すように、クラッドは、ピッチを形成しつつファイバ断面にわたってほぼ規則的に離間して分散配置された複数の穴を有している。有効な減衰性周囲雰囲気測定デバイスを形成するためには、案内される光の波長が、穴のピッチ（Λ）の約２．２倍以上であることが必要である。最も内側に位置した複数の穴がなすリングは、特徴的穴サイズ（ｄ）を有するべきである第１グループの穴を規定する。その場合、ピッチに対しての穴サイズの比は、好ましくは約０．６以上であり、より好ましくはおよそ０．６〜０．８である。
【００６４】
長波長での動作は、また、減衰性周囲雰囲気測定デバイスに対して適切であるような穴付きファイバの製造に関連する製造要求を大幅に軽減すべきである。それは、単に、要求された構造のサイズが、波長に対応するからである。
【００６５】
図１３は、ガス検出のための複合ガラス製穴付きファイバに関する横断面を示している。クラッド内の大きい穴（８６）は、中実コア（８４）と外側ケーシング（８２）との間にわたって径方向に延在するストラット構造によって、形成されている。コア直径‘ｄ’は、好ましくは、動作波長‘λ’よりもずっと小さいものとされ、これにより、モードパワーの大部分が穴領域内に存在することが保証される。例えば、５μｍという動作波長に対して、２μｍというコア直径を使用することができる。
【００６６】
図１４は、図１３に示すような構造を有したＧＬＳ製穴付きファイバ（９２）を備えているような、検出デバイスを示している。ＧＬＳ製穴付きファイバは、例えばＣＯ２ ガスといったようなガスを収容しているガス容器（９０）内に配置されている。光源（９８）は、結合レンズ（９４）を介して、さらに、ガス容器内のウィンドウを通して、ＧＬＳ製穴付きファイバ内へと光を導入し得るように構成されている。光は、さらなるレンズ（９６）を介してガス容器から導出され、検出器（９９）へと導かれる。この検出器は、光の吸収測定を行うことによって（例えばＣＯ２ 検出に際しては、４．２μｍにおける光の吸収測定を行うことによって）、特定のガスの存在を認識する。
【００６７】
［４．感光性］
（ａ）赤外のためのファイバ回折格子
複合ガラスの感光性を利用することにより、石英製ファイバ内に回折格子を書き込むために使用されている通常のＵＶ波長よりも長い波長の光を使用して、回折格子を書き込むことができる。書込ビームは、例えば、６３３ｎｍとすることができる。例えばストロボスコープフェーズマスク法（文献［６］）や干渉計法（文献［７］）や近似フェーズマスク法（文献［８］）といったような、石英ガラスに回折格子を書き込むために開発された技術を、適用することができる。これら文献［６］〜［８］の記載内容は、参考のため、ここに組み込まれる。よって、ファイバブラッグ回折格子技術を、赤外／中間赤外に対して拡張することができる。複合ガラス製穴付きファイバ構造の各モード間において屈折率コントラストが大きいことは、また、クラッドモードどうしの間の分離や制御を増強し得るという利点を有している。
【００６８】
（ｂ）非線形回折格子に基づくデバイス
非線形性が大きいことは、しきい値の小さな回折格子由来のデバイス（論理ゲート、パルスコンプレッサおよびジェネレータ、スイッチ、等）を可能とする。例えば、図１５は、およそ１〜２μｍという小さなコア直径を有するとともに光学的に書き込まれた回折格子（１０２）を有して形成されたＧＬＳ製穴付きファイバ（１００）をベースとした光スイッチを示している。動作時には、低パワーのパルス（図において実線で示されている）は、回折格子によって反射される。これに対し、高パワーのパルス（図において破線で示されている）は、カー非線形性による回折格子バンドギャップのデチューニングのために、透過する。
【００６９】
［５．音響デバイス］
より効率の大きなファイバ製の音響光学（ａｃｏｕｓｔｏ−ｏｐｔｉｃ，ＡＯ）デバイスを作製することができる。複合ガラスの場合のフィギュアオブメリットは、石英の場合よりも１００〜１０００倍大きいことが予想される。このことは、例えばＡＯ周波数シフターやスイッチ等といったようなより効率的なファイバ製ＡＯデバイスの可能性をもたらす。パルス型レーザーの受動的安定化を、もたらすこともできる。また、微小構造化されたファイバは、また、関連音響モードの基本波／高調波に対して構造的特性のスケールが適合することのために、ＡＯデバイスに関しての共振増強を可能とする。複合ガラス材料の使用は、さらに、ＡＯデバイスを、赤外領域に拡張することを可能とする。
【００７０】
図１６は、ＧＬＳ製穴付きファイバをベースとしたヌルカプラの形態とされたＡＯデバイスを示している。このデバイスは、ヌルカプラ（１１４）という形態とされており、音響波を生成するための圧電性トランスデューサ（１１０）が配置された結合領域を有している。音響波が存在しないときには、光源（１１２）からの光（Ｉ）は、カプラの一方の出力アーム（実線）へと結合される。これに対し、音響波が存在するときには、光は、カプラの他方の出力アーム（破線）へと結合される。この種のデバイスに関するさらなる詳細は、文献［９］，［１０］を参照することができる。
【００７１】
［６．分散効果］
複合ガラス製穴付きファイバは、赤外において制御可能な分散をもたらすことができる。石英製穴付きファイバにおいては、かなり異常な分散特性が可能である（例えば、可視におけるソリトン、分散補償、分散の平坦化）。複合ガラス製穴付きファイバにおいては、例えばソリトンや効率的非線形過程や放物線的パルス増幅器等といったような赤外における新たな可能性を可能とするように、分散を制御することができる。
【００７２】
図１７は、分散をベースとしたデバイスの一例を示している。長さがＬ２ のＧＬＳ製穴付きファイバ（１２２）が、インライン分散補償を行うために、長さがＬ１ の石英製ファイバ（１２０）をを備えてなる伝送ライン内において直列に配置されている。ＧＬＳ製穴付きファイバは、事前補償または事後補償のいずれかとして伝送ファイバにおける小さな正の分散（＋Ｄ１ ）を補償し得るよう、大きな負の分散（−Ｄ２ ）を有している。このような分散補償は、また、赤外において動作する短パルスファイバレーザーにおいても、好適に使用することができる。
【００７３】
［７．モードサイズ］
（ａ）赤外のための高パワー処理ファイバ
例えば約０．５ｍｍといったような大きなコアを有した単一モード複合ガラス製穴付きファイバは、レーザーカットや溶接や機械加工において応用することができる。穴間隔（Λ）は、好ましくは、案内される光の波長（λ）よりもおよび穴直径（ｄ）よりも、ずっと大きい。特に、ｄ／Λは、好ましくは、０．２よりも小さい、あるいは、０．１よりも小さい。穴付き構造は、また、高パワー動作における冷却機会の改良をもたらす。図１８は、高パワーＣＯ２ レーザー（１３０）からのレーザー出力光を案内するに際しての、そのようなファイバ（１３４）の使用を示しているとともに、レーザー出力光をファイバ内へと結合するための結合レンズ（１３２）の使用を示している。
【００７４】
［参考文献］
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［３］ＤｉＧｉｏｖａｎｎｉ 氏他による米国特許明細書第５，８０２，２３６号
［４］Ｔａｎｙａ Ｍ． Ｍｏｎｒｏ 氏、Ｄ．Ｊ． Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎ 氏、Ｎ．Ｇ．Ｒ． Ｂｒｏｄｅｒｉｃｋ 氏、および、Ｐ．Ｊ． Ｂｅｎｎｅｔｔ 氏による‘Ｈｏｌｅｙ ｆｉｂｒｅｓ： ａｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｍｏｄａｌ ｍｏｄｅｌ’，
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［６］国際公開特許明細書第９８／０８１２０号
［７］米国特許明細書第５，８２２，４７９号
［８］欧州特許出願公開明細書第０ ８４３ １８６号
［９］Ｔ．Ａ． Ｂｉｒｋｓ 氏、Ｓ．Ｇ． Ｆａｒｗｅｌｌ 氏、Ｐ．Ｓｔ．Ｊ． Ｒｕｓｓｅｌｌ 氏、および、Ｃ．Ｎ．
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［１０］Ｓ．Ｈ． Ｙｕｎ 氏、Ｄ．Ｊ． Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎ 氏、Ｄ．Ｏ． Ｃｕｌｖｅｒｈｏｕｓｅ 氏、および、
Ｔ．Ａ．Ｂｉｒｋｓ 氏による‘Ａｌｌ−ｆｉｂｒｅ ａｃｏｕｓｔｏ−ｏｐｔｉｃ ｆｉｌｔｅｒ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｎｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｈｉｆｔ’， ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔ． Ｔｅｃｈ． Ｌｅｔｔ． １９９７ Ｖｏｌ．
９（４） ｐｐ．４６１−４５３
【図面の簡単な説明】
【図１】図１Ａは、約１００μｍという外径を有したＧＬＳ製穴付きファイバを示す断面図であり、図１Ｂは、約１８０μｍという外径を有したＧＬＳ製穴付きファイバを示す断面図である。
【図２】図２Ａは、組み立てられた穴付きファイバ予成形体と、ファイバ引上待ち状態とされた束線構造と、を示す図であり、図２Ｂは、複合ガラス製穴付きファイバを引き上げるための引上タワーの一部をなすファイバ引上炉を示す図である。
【図３】赤外レーザー出力ビームを搬送するために使用されている複合ガラス製穴付きファイバを示す図である。
【図４】図４Ａは、中実コアタイプの単一モード穴付きファイバを示す断面図であり、図４Ｂは、中空コアタイプの光結晶型穴付きファイバを示す断面図である。
【図５】複合ガラス製穴付きファイバから形成された溶融テーパ５０：５０カプラを示す図である。
【図６】アレイ型検出器画像形成のために使用されている複合ガラス製穴付きファイバ束を示す図である。
【図７】ＰｒがドーピングされたＧＬＳ製穴付きファイバをベースとした１３００ｎｍファイバ増幅器を示す図である。
【図８】ＥｒがドーピングされたＧＬＳ製穴付きファイバレーザーを示す図である。
【図９】Ｎｄがドーピングされた高パワー型の穴付きファイバレーザーを示す図である。
【図１０】図９における穴付きファイバに関する断面図である。
【図１１】図１０の穴付きファイバにおける効果的な屈折率プロファイルを示すグラフである。
【図１２】複合ガラス製穴付きファイバをベースとしたスペクトル広幅化デバイスを示す図である。
【図１３】ガス検出のための複合ガラス製穴付きファイバに関する断面図である。
【図１４】図１３のファイバを使用したガスセンサを示す図である。
【図１５】ＧＬＳ製穴付きファイバ回折格子をベースとした光スイッチを示す図である。
【図１６】ＧＬＳ製穴付きファイバから形成されたヌルカプラをベースとした他の光スイッチを示す図である。
【図１７】大きな負の分散を有した複合ガラス製穴付き光ファイバの一部から形成されたインライン型分散補償器を示す図である。
【図１８】高パワー赤外レーザーからのパワー搬送のために使用されている大きなコアを有した複合ガラス製穴付きファイバを示す図である。
【符号の説明】
１　中実コア
２　穴付きクラッド
３　中実ジャケット
４　外側ジャケット
３２　複合ガラス製穴付きファイバ束
３７　複合ガラス製穴付きファイバ
４０　ＧＬＳ製穴付きファイバ
５４　ＧＬＳ製穴付きファイバからなるゲイン媒体
６６　ＮｄがドーピングされたＧＬＳ製穴付きファイバからなるゲイン媒体
７０　中実コア
７２　第２層外側クラッド層
７４　第１層をなす穴付きクラッド層
８０　複合ガラス製穴付きファイバ
８４　中実コア
８６　穴
９２　ＧＬＳ製穴付きファイバ
１００　ＧＬＳ製穴付きファイバ
１２２　ＧＬＳ製穴付きファイバ
１３４　ファイバ
【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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