JP2003140097A - 光信号を操作するためのファイバ装置及び方法 - Google Patents
光信号を操作するためのファイバ装置及び方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 光信号を操作するためのファイバ装置及び方
法を提供する。 【解決手段】 変調器、可変減衰器或いは可調フィルタ
等の光ファイバデバイス１０は、光ファイバを含み、コ
ア領域１２とコア領域の周囲のクラッド層１４と、この
クラッド層内の、例えば、このクラッド層内に形成され
た毛細管１６或いはリング２４内に配置された制御可能
なアクティブ材料１８を含む。これらアクティブ材料に
は、例えば、電気・光材料、磁気・光材料、光屈折率材
料、熱・光材料、及び／或いは調節可能な利得或いは損
失を提供するレーザ色素などの材料が含まれる。この光
ファイバデバイスは、さらにテーパされた領域２２を含
み、コアモードがクラッド領域内に拡散するのを助ける
と同時に、アクティブ材料が物理的に伝播モードにより
接近することを助ける。
法を提供する。 【解決手段】 変調器、可変減衰器或いは可調フィルタ
等の光ファイバデバイス１０は、光ファイバを含み、コ
ア領域１２とコア領域の周囲のクラッド層１４と、この
クラッド層内の、例えば、このクラッド層内に形成され
た毛細管１６或いはリング２４内に配置された制御可能
なアクティブ材料１８を含む。これらアクティブ材料に
は、例えば、電気・光材料、磁気・光材料、光屈折率材
料、熱・光材料、及び／或いは調節可能な利得或いは損
失を提供するレーザ色素などの材料が含まれる。この光
ファイバデバイスは、さらにテーパされた領域２２を含
み、コアモードがクラッド領域内に拡散するのを助ける
と同時に、アクティブ材料が物理的に伝播モードにより
接近することを助ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバデバイス
と、光信号の強度を操作するための方法と、これらデバ
イスと方法を用いるシステムに関する。より詳細には、
本発明は光情報の伝播特性を変化させるための全ファイ
バ光デバイス、方法、及びシステムに関する。
と、光信号の強度を操作するための方法と、これらデバ
イスと方法を用いるシステムに関する。より詳細には、
本発明は光情報の伝播特性を変化させるための全ファイ
バ光デバイス、方法、及びシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】光信号の特性を変化させる光デバイスに
は、変調器や減衰器などのデバイスが含まれる。これら
デバイスは、様々な手段を用いてデバイスの一つ或いは
複数の領域の屈折特性を変化させ、これによってデバイ
ス内を伝播する信号の振幅/位相を変化させる。このタ
イプの従来のデバイスは、ニオブ酸リチウム、エレクト
ロアブゾープション（ｅｌｅｃｔｒｏａｂｓｏｒｐｔｉ
ｏｎ）及び/或いは他の構成を用いることで、光ファイ
バ或いは他の導波デバイスの伝播特性に影響を及ぼす。
典型的には、従来の変調器及び類似のデバイスは、比較
的コストが高く、容積が大きな上、望ましくない量の損
失を導入する。ただし、従来の全ファイバ（ａｌｌ−ｆ
ｉｂｅｒ）変調器は、他のファイバとの互換性の達成、
及び低い挿入損失と比較的コンパクトなサイズの達成を
試みる。
は、変調器や減衰器などのデバイスが含まれる。これら
デバイスは、様々な手段を用いてデバイスの一つ或いは
複数の領域の屈折特性を変化させ、これによってデバイ
ス内を伝播する信号の振幅/位相を変化させる。このタ
イプの従来のデバイスは、ニオブ酸リチウム、エレクト
ロアブゾープション（ｅｌｅｃｔｒｏａｂｓｏｒｐｔｉ
ｏｎ）及び/或いは他の構成を用いることで、光ファイ
バ或いは他の導波デバイスの伝播特性に影響を及ぼす。
典型的には、従来の変調器及び類似のデバイスは、比較
的コストが高く、容積が大きな上、望ましくない量の損
失を導入する。ただし、従来の全ファイバ（ａｌｌ−ｆ
ｉｂｅｒ）変調器は、他のファイバとの互換性の達成、
及び低い挿入損失と比較的コンパクトなサイズの達成を
試みる。
【０００３】多くの従来の全ファイバ変調器及び減衰器
は、電気・光ポリマー（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ
ｐｏｌｙｍｅｒ）に弱いコアのセグメントを有するファ
イバ構成に基づくデバイスを含む。このようなデバイス
には、例えば、ＫＶＨ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ， Ｉｎ
ｃ．によって製造されるD-ファイバが含まれる。例え
ば、合衆国特許第５，７６８，４６２号、６，０４１，
１４９号、及び６，１３４，３５６号を参照されたい
が、これらにおいては、光ファイバのコアとクラッド領
域を取り巻く保護（緩衝）層内に、内部に電極を配置す
るための一つ或いは複数の溝が形成される。ただし、こ
れらデバイスの構成では、製造が比較的困難となる。加
えて、これらデバイスは非対称であり、これに付随して
望ましくない偏波特性を有する。
は、電気・光ポリマー（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ
ｐｏｌｙｍｅｒ）に弱いコアのセグメントを有するファ
イバ構成に基づくデバイスを含む。このようなデバイス
には、例えば、ＫＶＨ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ， Ｉｎ
ｃ．によって製造されるD-ファイバが含まれる。例え
ば、合衆国特許第５，７６８，４６２号、６，０４１，
１４９号、及び６，１３４，３５６号を参照されたい
が、これらにおいては、光ファイバのコアとクラッド領
域を取り巻く保護（緩衝）層内に、内部に電極を配置す
るための一つ或いは複数の溝が形成される。ただし、こ
れらデバイスの構成では、製造が比較的困難となる。加
えて、これらデバイスは非対称であり、これに付随して
望ましくない偏波特性を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】他の従来の変調デバイ
ス、例えば、可変光減衰器は、マイクロエレクトロメカ
ニカルシステム（ｍｉｃｒｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈ
ｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ， ＭＥＳＭ）技術を使用す
るが、これはしばしが信頼性に欠ける。さらに、多くの
従来の減衰器は、プレーナ導波路技術及び/或いはポリ
マーを使用する。ただし、このような従来のデバイス
は、サイズが比較的大きく、光システム内に比較的大き
な量の損失を導入することに加えて、比較的大きな偏波
依存性を示す。
ス、例えば、可変光減衰器は、マイクロエレクトロメカ
ニカルシステム（ｍｉｃｒｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈ
ｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ， ＭＥＳＭ）技術を使用す
るが、これはしばしが信頼性に欠ける。さらに、多くの
従来の減衰器は、プレーナ導波路技術及び/或いはポリ
マーを使用する。ただし、このような従来のデバイス
は、サイズが比較的大きく、光システム内に比較的大き
な量の損失を導入することに加えて、比較的大きな偏波
依存性を示す。
【０００５】従って、従来の変調器や減衰器と比較し
て、より性能効率が高く、製造が容易で、しかも概して
サイズも小さな光変調器や可変光減衰器などの全ファイ
バ光デバイスを提供することが要請されている。
て、より性能効率が高く、製造が容易で、しかも概して
サイズも小さな光変調器や可変光減衰器などの全ファイ
バ光デバイスを提供することが要請されている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は光ファイバデバ
イス、例えば、変調器、可変光減衰器或いは可調フィル
タとして具現される。この光デバイスは、コア領域とコ
ア領域の周りに形成されたクラッド層を有するある長さ
の光ファイバを含む。クラッド層は、この中、例えば、
クラッド層内に形成された毛細管、ポケット或いはリン
グ内に配置された制御可能なアクティブ材料を含む。こ
れらアクティブ材料には、例えば、電気・光材料、磁気
・光材料、光屈折率材料、熱・光材料、及び/或いは調
節可能な利得或いは損失を提供する材料（例えば、レー
ザ色素や、エルビウム粒子を分散されたポリマーなどの
複合材料）が含まれる。例えば、温度、光（光場）、電
場或いは磁場を加えると、アクティブ材料の光学特性、
例えば、屈折率、損失、散乱、複屈折等が変化し、この
ために、デバイス内を伝播する光信号の伝播特性が変化
或いは影響を受ける。
イス、例えば、変調器、可変光減衰器或いは可調フィル
タとして具現される。この光デバイスは、コア領域とコ
ア領域の周りに形成されたクラッド層を有するある長さ
の光ファイバを含む。クラッド層は、この中、例えば、
クラッド層内に形成された毛細管、ポケット或いはリン
グ内に配置された制御可能なアクティブ材料を含む。こ
れらアクティブ材料には、例えば、電気・光材料、磁気
・光材料、光屈折率材料、熱・光材料、及び/或いは調
節可能な利得或いは損失を提供する材料（例えば、レー
ザ色素や、エルビウム粒子を分散されたポリマーなどの
複合材料）が含まれる。例えば、温度、光（光場）、電
場或いは磁場を加えると、アクティブ材料の光学特性、
例えば、屈折率、損失、散乱、複屈折等が変化し、この
ために、デバイス内を伝播する光信号の伝播特性が変化
或いは影響を受ける。
【０００７】この光デバイスはさらにテーパされた領域
を含む。この領域は、ファイバデバイスの直径を低減す
るが、ただし、テーパされてない領域内のそれとの相対
的な寸法比は維持する。このテーパされた領域において
は、モードの場（ｍｏｄｅｆｉｅｌｄ）はドープされた
コアによってはサポートされず、クラッド領域内に拡散
し、ここでこれはアクティブ材料と相互作用する。同時
に、このテーパされた領域のために、アクティブ材料を
物理的に伝播されているモードに従来の構成より接近さ
せることが可能となり、こうしてアクティブ材料と伝播
モードの間の相互作用が可能となる。このテーパされた
領域は、さらに、ファイバが従来のファイバに容易に接
合できるようにも設計される。
を含む。この領域は、ファイバデバイスの直径を低減す
るが、ただし、テーパされてない領域内のそれとの相対
的な寸法比は維持する。このテーパされた領域において
は、モードの場（ｍｏｄｅｆｉｅｌｄ）はドープされた
コアによってはサポートされず、クラッド領域内に拡散
し、ここでこれはアクティブ材料と相互作用する。同時
に、このテーパされた領域のために、アクティブ材料を
物理的に伝播されているモードに従来の構成より接近さ
せることが可能となり、こうしてアクティブ材料と伝播
モードの間の相互作用が可能となる。このテーパされた
領域は、さらに、ファイバが従来のファイバに容易に接
合できるようにも設計される。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下の説明においては、類似の要
素は図面の説明を通じての本発明の理解を助けるために
同一の参照符号にて示される。加えて、改めて断らない
限り、これら図面は実寸では示されていない。
素は図面の説明を通じての本発明の理解を助けるために
同一の参照符号にて示される。加えて、改めて断らない
限り、これら図面は実寸では示されていない。
【０００９】以下では特定の構成要素、構成、及び配列
について説明されるが、これは単に解説のためであるこ
とを了解されたい。当業者においては、他のステップ、
構成及び配列も本発明の精神及び範囲から逸脱すること
なく有効であることを認識できよう。
について説明されるが、これは単に解説のためであるこ
とを了解されたい。当業者においては、他のステップ、
構成及び配列も本発明の精神及び範囲から逸脱すること
なく有効であることを認識できよう。
【００１０】図１の説明から始めるが、図１は本発明の
幾つかの実施例による光ファイバデバイス１０の側部分
断面図である。光ファイバデバイス10は光ファイバを含
み、光ファイバはコア或いはコア領域１２とこれを取り
囲むクラッド領域或いは層１４から構成される。コア領
域１２は、例えば、ゲルマニウム或いは他の適当な材料
にてドープされたシリカ（つまり、二酸化ケイ素ＳｉＯ
２）から成る。クラッド領域１４は、コア領域１２より
小さな屈折率を有すが、典型的には、シリカ或いはフッ
素若しくは他の適当な材料にてドープされたシリカから
成る。この光ファイバは、例えば、エアーシリカマイク
ロ構造（ａｉｒ−ｓｉｌｉｃａ， ｍｉｃｒｏｓｔｒｕ
ｃｔｕｒｅｄ，ＭＦ）ファイバである。
幾つかの実施例による光ファイバデバイス１０の側部分
断面図である。光ファイバデバイス10は光ファイバを含
み、光ファイバはコア或いはコア領域１２とこれを取り
囲むクラッド領域或いは層１４から構成される。コア領
域１２は、例えば、ゲルマニウム或いは他の適当な材料
にてドープされたシリカ（つまり、二酸化ケイ素ＳｉＯ
２）から成る。クラッド領域１４は、コア領域１２より
小さな屈折率を有すが、典型的には、シリカ或いはフッ
素若しくは他の適当な材料にてドープされたシリカから
成る。この光ファイバは、例えば、エアーシリカマイク
ロ構造（ａｉｒ−ｓｉｌｉｃａ， ｍｉｃｒｏｓｔｒｕ
ｃｔｕｒｅｄ，ＭＦ）ファイバである。
【００１１】マルチモードファイバはある特定の波長の
多くの異なるモード（経路）をサポートするのに対し
て、シングルモードファイバはある特定の波長の基本モ
ード（ＬＰ０１）のみをサポートするように設計されて
いる。マルチモードファイバの場合は、コア領域の直径
は典型的には約５０μｍ、例えば、約６２．５μｍであ
るのに対して、シングルモードファイバの場合は、コア
領域の直径は典型的には約１０ミクロン（μｍ）以下、
例えば、５−８μｍである。シングルモードとマルチモ
ードファイバの両方とも、コア領域１２を取り囲むクラ
ッド層１４の総直径は典型的には約１２５μｍである。
典型的には、クラッド層１４は、保護及び強度のため
に、一つ或いは複数のコーティング或いは緩衝層（図示
せず）にて覆われ、この結果、外径は全体で約２５０−
１０００μｍとなる。
多くの異なるモード（経路）をサポートするのに対し
て、シングルモードファイバはある特定の波長の基本モ
ード（ＬＰ０１）のみをサポートするように設計されて
いる。マルチモードファイバの場合は、コア領域の直径
は典型的には約５０μｍ、例えば、約６２．５μｍであ
るのに対して、シングルモードファイバの場合は、コア
領域の直径は典型的には約１０ミクロン（μｍ）以下、
例えば、５−８μｍである。シングルモードとマルチモ
ードファイバの両方とも、コア領域１２を取り囲むクラ
ッド層１４の総直径は典型的には約１２５μｍである。
典型的には、クラッド層１４は、保護及び強度のため
に、一つ或いは複数のコーティング或いは緩衝層（図示
せず）にて覆われ、この結果、外径は全体で約２５０−
１０００μｍとなる。
【００１２】本発明の幾つかの実施例によると、ファイ
バデバイス１０はクラッド層１４内に形成或いは配置さ
れたアクティブ材料（ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｅｒｉａ
ｌ）を含む。クラッド層１４は、例えば、一つ或いは複
数の毛細管、空隙或いはポケット１６を含み、アクティ
ブ材料１８はこの内部に注ぎ込まれる或いは配置され
る。別のやり方として、アクティブ材料は、クラッド層
１４内に形成された一つ或いは複数のリング或いは層
（図示せず）内に配置することもできる。後に詳細に説
明するように、アクティブ材料１８は光デバイス１０内
を伝播する光信号の光学特性を変化される。アクティブ
材料１８は、例えば、その屈折率を、例えば、ファイバ
デバイス１０内を伝播する光情報の信号強度に影響を及
ぼすために変化させることができる制御可能な材料とさ
れる。
バデバイス１０はクラッド層１４内に形成或いは配置さ
れたアクティブ材料（ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｅｒｉａ
ｌ）を含む。クラッド層１４は、例えば、一つ或いは複
数の毛細管、空隙或いはポケット１６を含み、アクティ
ブ材料１８はこの内部に注ぎ込まれる或いは配置され
る。別のやり方として、アクティブ材料は、クラッド層
１４内に形成された一つ或いは複数のリング或いは層
（図示せず）内に配置することもできる。後に詳細に説
明するように、アクティブ材料１８は光デバイス１０内
を伝播する光信号の光学特性を変化される。アクティブ
材料１８は、例えば、その屈折率を、例えば、ファイバ
デバイス１０内を伝播する光情報の信号強度に影響を及
ぼすために変化させることができる制御可能な材料とさ
れる。
【００１３】毛細管は典型的にはプレホームの段階で形
成される。例えば、しばしば「スタック・アンド・ドロ
ー（ｓｔａｃｋ ａｎｄ ｄｒａｗ）」法と呼ばれる方
法によると、シリカチューブ、ロッド及びコアロッドが
密にパックされた配列に束ねられ、このアセンブリが所
望の寸法が得られるようにオーバクラッド（ｏｖｅｒｃ
ｌａｄ）される。このプレホームが、次に、毛細管は内
部の空気圧のために開いたままにとどまるが、不要な孔
はパージングにて開いた状態に保たれ、このため表面張
力にてこれらは潰されるようなやり方にてファイバに線
引きされる。プレホーム内に毛細管を形成するために、
他の方法、例えばゾル-ゲル法（ｓｏｌ−ｇｅｌ ｍｅ
ｔｈｏｄｓ）を用いることもできる。毛細管を備えるプ
レホームを線引きするために他の方法、例えば、ケイン
（ｃａｎｅ）」法を用いることもできが、この方法にお
いてはプレホームは二つの高応力ステップにてファイバ
に線引きされ；線引き応力（ｄｒａｗ ｔｅｎｓｉｏ
ｎ）を表面張力（ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｎｓｉｏｎ）よ
り十分に大きくした場合は穴の崩壊は阻止される。
成される。例えば、しばしば「スタック・アンド・ドロ
ー（ｓｔａｃｋ ａｎｄ ｄｒａｗ）」法と呼ばれる方
法によると、シリカチューブ、ロッド及びコアロッドが
密にパックされた配列に束ねられ、このアセンブリが所
望の寸法が得られるようにオーバクラッド（ｏｖｅｒｃ
ｌａｄ）される。このプレホームが、次に、毛細管は内
部の空気圧のために開いたままにとどまるが、不要な孔
はパージングにて開いた状態に保たれ、このため表面張
力にてこれらは潰されるようなやり方にてファイバに線
引きされる。プレホーム内に毛細管を形成するために、
他の方法、例えばゾル-ゲル法（ｓｏｌ−ｇｅｌ ｍｅ
ｔｈｏｄｓ）を用いることもできる。毛細管を備えるプ
レホームを線引きするために他の方法、例えば、ケイン
（ｃａｎｅ）」法を用いることもできが、この方法にお
いてはプレホームは二つの高応力ステップにてファイバ
に線引きされ；線引き応力（ｄｒａｗ ｔｅｎｓｉｏ
ｎ）を表面張力（ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｎｓｉｏｎ）よ
り十分に大きくした場合は穴の崩壊は阻止される。
【００１４】本発明の幾つかの実施例によると、ファイ
バデバイス１０はテーパされた領域或いは部分２２を含
み、この領域はファイバデバイス１０のテーパされてな
い領域の直径よりも小さな直径を有する。例えば、従来
のクラッド層の直径は約１２５μmであるのに対して、
クラッド層１４のテーパされた領域における直径は約１
０μmとなる。このテーパされた領域２２のために、ア
クティブ材料１８と光ファイバデバイス１０内を伝播す
るモードとの間の相互作用の効率が向上し、このためフ
ァイバデバイス１０の変調、減衰、抑圧、フィルタリン
グ及び/或いは他の動作が改善される。
バデバイス１０はテーパされた領域或いは部分２２を含
み、この領域はファイバデバイス１０のテーパされてな
い領域の直径よりも小さな直径を有する。例えば、従来
のクラッド層の直径は約１２５μmであるのに対して、
クラッド層１４のテーパされた領域における直径は約１
０μmとなる。このテーパされた領域２２のために、ア
クティブ材料１８と光ファイバデバイス１０内を伝播す
るモードとの間の相互作用の効率が向上し、このためフ
ァイバデバイス１０の変調、減衰、抑圧、フィルタリン
グ及び/或いは他の動作が改善される。
【００１５】アクティブ材料１８は、デバイス１０の毛
細管１６内に、好ましくは、液体として導入される。ア
クティブ材料１８を毛細管１６内に導入する一つの方法
においては、ファイバデバイス１０の一端が液体に浸さ
れ、ファイバデバイス１０の他端が真空にて引かれる。
別のやり方として、アクティブ材料１８は毛細管１６内
に正の圧力を掛けて押しやることもできる。いったんア
クティブ材料１８が毛細管内に導入されると、アクティ
ブ材料１８は典型的には（例えば、液晶の場合は）液体
のままにとどめられ、毛細管１６をシール剤にて塞ぐ
か、毛細管１６を熱にて潰すことで、ファイバデバイス
１０の内側に永久的に密封される。
細管１６内に、好ましくは、液体として導入される。ア
クティブ材料１８を毛細管１６内に導入する一つの方法
においては、ファイバデバイス１０の一端が液体に浸さ
れ、ファイバデバイス１０の他端が真空にて引かれる。
別のやり方として、アクティブ材料１８は毛細管１６内
に正の圧力を掛けて押しやることもできる。いったんア
クティブ材料１８が毛細管内に導入されると、アクティ
ブ材料１８は典型的には（例えば、液晶の場合は）液体
のままにとどめられ、毛細管１６をシール剤にて塞ぐ
か、毛細管１６を熱にて潰すことで、ファイバデバイス
１０の内側に永久的に密封される。
【００１６】代替として、アクティブ材料１８はポリマ
ー化可能なモノマー単体（ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｂｌｅ
ｍｏｎｏｍｅｒｉｃ ｕｎｉｔｓ）を含む液体として
導入することもできる。これらモノマー単体は毛細管16
の内側でポリマー化し、例えば、ＵＶ、可視光線、熱な
どによって、或いは二つ或いはそれ以上の反応成分の混
合の結果として室温にて、活性化される。いったんポリ
マー化されると、アクティブ材料１８は毛細管１６の内
側に永久的にトラップされる。さらにもう一つの代替に
おいては、固体のアクティブ材料（例えばポリマー）が
適当な溶剤に溶かされた溶液として、この固体の材料が
毛細管１６の壁の内側に堆積されるようなやり方にて導
入される。その後、溶剤を、例えば、蒸発にて除去する
ことで、後に、毛細管１６内に堆積されたアクティブ材
料１８の固体の層が残される。
ー化可能なモノマー単体（ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｂｌｅ
ｍｏｎｏｍｅｒｉｃ ｕｎｉｔｓ）を含む液体として
導入することもできる。これらモノマー単体は毛細管16
の内側でポリマー化し、例えば、ＵＶ、可視光線、熱な
どによって、或いは二つ或いはそれ以上の反応成分の混
合の結果として室温にて、活性化される。いったんポリ
マー化されると、アクティブ材料１８は毛細管１６の内
側に永久的にトラップされる。さらにもう一つの代替に
おいては、固体のアクティブ材料（例えばポリマー）が
適当な溶剤に溶かされた溶液として、この固体の材料が
毛細管１６の壁の内側に堆積されるようなやり方にて導
入される。その後、溶剤を、例えば、蒸発にて除去する
ことで、後に、毛細管１６内に堆積されたアクティブ材
料１８の固体の層が残される。
【００１７】代替として、アクティブ材料１８をファイ
バデバイス１０内に、ファイバデバイス１０を線引きす
る前に（つまり、プレホームの段階で）導入することも
できる。
バデバイス１０内に、ファイバデバイス１０を線引きす
る前に（つまり、プレホームの段階で）導入することも
できる。
【００１８】本発明の幾つかの実施例によるファイバデ
バイスはテーパーされた領域２２を有するが、ファイバ
デバイス１０は、代替として、従来の光ファイバ、例え
ば、標準のシングルモード光ファイバに適合するような
寸法とすることもできる。例えば、本発明の幾つかの実
施例によるファイバデバイスは、従来の光ファイバ、例
えば、標準のシングルモード光ファイバと接合できるよ
うな寸法にすることもできる。
バイスはテーパーされた領域２２を有するが、ファイバ
デバイス１０は、代替として、従来の光ファイバ、例え
ば、標準のシングルモード光ファイバに適合するような
寸法とすることもできる。例えば、本発明の幾つかの実
施例によるファイバデバイスは、従来の光ファイバ、例
えば、標準のシングルモード光ファイバと接合できるよ
うな寸法にすることもできる。
【００１９】次に、引き続き図１の参照しながら、図２
ａと図２ｂの説明に移るが、図２ａは、ファイバデバイ
スのテーパされてない部分の断面図を示し、図２ｂはテ
ーパされた領域２２を示す。本発明の一つの実施例にお
いては、毛細管或いはポケット１６は、例えば、コア領
域１２を径方向に取り巻くように配置された、クラッド
層１４内を縦方向に延びる形態を有する。加えて、ポケ
ット１６は、典型的には、コア領域１２の周りに対称的
に形成され、これによって、従来の非対称な配列に付随
する望ましくない偏波特性の問題も改善される。ただ
し、本発明の他の幾つかの実現として、クラッド層14内
のポケット１６は、必要に応じて他の形状及び配列とす
ることもできる。
ａと図２ｂの説明に移るが、図２ａは、ファイバデバイ
スのテーパされてない部分の断面図を示し、図２ｂはテ
ーパされた領域２２を示す。本発明の一つの実施例にお
いては、毛細管或いはポケット１６は、例えば、コア領
域１２を径方向に取り巻くように配置された、クラッド
層１４内を縦方向に延びる形態を有する。加えて、ポケ
ット１６は、典型的には、コア領域１２の周りに対称的
に形成され、これによって、従来の非対称な配列に付随
する望ましくない偏波特性の問題も改善される。ただ
し、本発明の他の幾つかの実現として、クラッド層14内
のポケット１６は、必要に応じて他の形状及び配列とす
ることもできる。
【００２０】本発明の幾つかの実施例によると、一つ或
いは複数のアクティブ材料１８がポケット１６内に配置
される。アクティブ材料１８は、ファイバデバイス１０
内を伝播する光信号の光学特性を、例えば、伝播モード
のエバネセント場と相互作用することで変化させる。ア
クティブ材料１８には、例えば、ポリマーを分散された
液晶や有機非線形材のような電気・光学材（ｅｌｅｃｔ
ｒｏ−ｏｐｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）や、ユーロピウ
ムベース（Ｅｕｒｏｐｉｕｍ ｂａｓｅ）の磁気材料の
ような磁気・光学材（ｍａｇｎｅｔｏ−ｏｐｔｉｃ ｍ
ａｔｅｒｉａｌ）や、アゾ化合物或いはスチルベン誘導
体（ｓｔｉｌｂｅｎｅ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ）など
の光屈折率材（ｐｈｏｔｏｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｍａ
ｔｅｒｉａｌ）や、十分に高いｄｎ／ｄＴ（ここでｎは
屈折率を表し、Ｔは温度を表す）有する液晶或いはポリ
マーのような温度・光学材（ｔｈｅｒｍｏ−ｏｐｔｉｃ
ｍａｔｅｒｉａｌ）や、調節可能な利得或いは損失を与
える材料（例えば、クマリンなどのレーザ色素や、希土
類元素を含む物質や、エルビウム粒子を分散されたポリ
マーのような複合材料）や、他の適当な材料が含まれ
る。本発明の幾つかの実施例によると、外部から制御さ
れる力をアクティブ材料に加えることで、アクティブ材
料の光学特性、例えば、屈折率、透過損失（例えば、散
乱による）、吸光率或いは複屈折が変化され、この結果
として、光信号の伝播特性が変化される。こうして、フ
ァイバデバイス１０内を伝播する光情報が、例えば、こ
のような外部から制御される場を加えることで、変調、
減衰、ろ波、増幅、或いは他のやり方にて操作される。
アクティブ材料によっては減衰などの動作はチューニン
グ能力を有する。
いは複数のアクティブ材料１８がポケット１６内に配置
される。アクティブ材料１８は、ファイバデバイス１０
内を伝播する光信号の光学特性を、例えば、伝播モード
のエバネセント場と相互作用することで変化させる。ア
クティブ材料１８には、例えば、ポリマーを分散された
液晶や有機非線形材のような電気・光学材（ｅｌｅｃｔ
ｒｏ−ｏｐｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）や、ユーロピウ
ムベース（Ｅｕｒｏｐｉｕｍ ｂａｓｅ）の磁気材料の
ような磁気・光学材（ｍａｇｎｅｔｏ−ｏｐｔｉｃ ｍ
ａｔｅｒｉａｌ）や、アゾ化合物或いはスチルベン誘導
体（ｓｔｉｌｂｅｎｅ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ）など
の光屈折率材（ｐｈｏｔｏｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｍａ
ｔｅｒｉａｌ）や、十分に高いｄｎ／ｄＴ（ここでｎは
屈折率を表し、Ｔは温度を表す）有する液晶或いはポリ
マーのような温度・光学材（ｔｈｅｒｍｏ−ｏｐｔｉｃ
ｍａｔｅｒｉａｌ）や、調節可能な利得或いは損失を与
える材料（例えば、クマリンなどのレーザ色素や、希土
類元素を含む物質や、エルビウム粒子を分散されたポリ
マーのような複合材料）や、他の適当な材料が含まれ
る。本発明の幾つかの実施例によると、外部から制御さ
れる力をアクティブ材料に加えることで、アクティブ材
料の光学特性、例えば、屈折率、透過損失（例えば、散
乱による）、吸光率或いは複屈折が変化され、この結果
として、光信号の伝播特性が変化される。こうして、フ
ァイバデバイス１０内を伝播する光情報が、例えば、こ
のような外部から制御される場を加えることで、変調、
減衰、ろ波、増幅、或いは他のやり方にて操作される。
アクティブ材料によっては減衰などの動作はチューニン
グ能力を有する。
【００２１】テーパされた領域２２は、例えば、ファイ
バを加熱し、ファイバをファイバの直径が小さくなるよ
うなやり方にて引き伸ばすことで形成される。本発明の
幾つかの実施例においては、ファイバデバイス１０のテ
ーパされた領域を形成するための他の方法を用いること
もできる。ただし、テーパ領域２２のサイズは低減され
るが、ファイバの屈折率プロフィルは光デバイス１０の
テーパされない領域のそれと同一にとどまる。例えば、
図２ａと図２ｂに示す実施例において、光デバイス１０
のテーパされてない領域については、外径は約１２５μ
ｍであり、コア領域１２の直径は約５−１０μｍであ
り、ポケット１６の平均直径は約４０μｍである。テー
パされた領域２２においても、これらの相対比はそのま
まにとどまり；ファイバデバイス１０の外径は約３０μ
ｍであり、コア領域１２の直径は約２μｍであり、ポケ
ット１６の平均直径は約９μｍである。
バを加熱し、ファイバをファイバの直径が小さくなるよ
うなやり方にて引き伸ばすことで形成される。本発明の
幾つかの実施例においては、ファイバデバイス１０のテ
ーパされた領域を形成するための他の方法を用いること
もできる。ただし、テーパ領域２２のサイズは低減され
るが、ファイバの屈折率プロフィルは光デバイス１０の
テーパされない領域のそれと同一にとどまる。例えば、
図２ａと図２ｂに示す実施例において、光デバイス１０
のテーパされてない領域については、外径は約１２５μ
ｍであり、コア領域１２の直径は約５−１０μｍであ
り、ポケット１６の平均直径は約４０μｍである。テー
パされた領域２２においても、これらの相対比はそのま
まにとどまり；ファイバデバイス１０の外径は約３０μ
ｍであり、コア領域１２の直径は約２μｍであり、ポケ
ット１６の平均直径は約９μｍである。
【００２２】本発明の幾つかの実施例によると、ファイ
バデバイス１０のテーパされた領域２２は、アクティブ
材料１８とファイバデバイス１０内を伝播するモードと
の間の相互作用の間の効率を、例えば、コア領域１２と
アクティブ材料１８を含む領域との間の距離を低減する
ことで向上させる。例えば、図２ａと２ｂに示されるフ
ァイバデバイス１０の構成においては、コア領域１２と
アクティブ材料１８との間の距離は、テーパされてない
領域においては約１７μｍであるが、テーパされた領域
２２においては約４μｍとなる。テーパされた領域２２
内では、アクティブ材料１８は伝播される光情報に物理
的により接近し、このためアクティブ材料１８と伝播モ
ードのエバネセント場との間の相互作用はより大きくな
り、結果として伝播するモードの光学特性の変化の効率
はより良くなる。典型的には、ファイバデバイス１０は
テーパされてない領域においては、コア領域１２とアク
ティブ材料１８を含む領域との間の相互作用があったと
しても僅かなものとなるように設計される。
バデバイス１０のテーパされた領域２２は、アクティブ
材料１８とファイバデバイス１０内を伝播するモードと
の間の相互作用の間の効率を、例えば、コア領域１２と
アクティブ材料１８を含む領域との間の距離を低減する
ことで向上させる。例えば、図２ａと２ｂに示されるフ
ァイバデバイス１０の構成においては、コア領域１２と
アクティブ材料１８との間の距離は、テーパされてない
領域においては約１７μｍであるが、テーパされた領域
２２においては約４μｍとなる。テーパされた領域２２
内では、アクティブ材料１８は伝播される光情報に物理
的により接近し、このためアクティブ材料１８と伝播モ
ードのエバネセント場との間の相互作用はより大きくな
り、結果として伝播するモードの光学特性の変化の効率
はより良くなる。典型的には、ファイバデバイス１０は
テーパされてない領域においては、コア領域１２とアク
ティブ材料１８を含む領域との間の相互作用があったと
しても僅かなものとなるように設計される。
【００２３】ファイバデバイス１０のテーパされた領域
２２のために、モードの場（ｍｏｄｅ ｆｉｅｌｄ）を
サポートする目的のコア領域１２は比較的小さくなる。
このため、モードの場は、本発明の幾つかの実施例によ
るとアクティブ材料１８はそこに配置されるテーパされ
たクラッド層１４内に拡散する。クラッド層１４のテー
パされた領域２２の部分は、モードの場の全て或いは少
なくとも一部がアクティブ材料１８内に浸透することを
許す。上述のように、アクティブ材料１８は屈折率など
の光学特性を変える能力を有し、この変化はアクティブ
材料１８がモードの場に与える効果を変化させる。モー
ドの場の中の光は、そのエバネセント場の広がり（ｓｐ
ｒｅａｄ）によって操作され、これはこれと相互作用す
るアクティブ材料１８の屈折率に依存する。
２２のために、モードの場（ｍｏｄｅ ｆｉｅｌｄ）を
サポートする目的のコア領域１２は比較的小さくなる。
このため、モードの場は、本発明の幾つかの実施例によ
るとアクティブ材料１８はそこに配置されるテーパされ
たクラッド層１４内に拡散する。クラッド層１４のテー
パされた領域２２の部分は、モードの場の全て或いは少
なくとも一部がアクティブ材料１８内に浸透することを
許す。上述のように、アクティブ材料１８は屈折率など
の光学特性を変える能力を有し、この変化はアクティブ
材料１８がモードの場に与える効果を変化させる。モー
ドの場の中の光は、そのエバネセント場の広がり（ｓｐ
ｒｅａｄ）によって操作され、これはこれと相互作用す
るアクティブ材料１８の屈折率に依存する。
【００２４】例えば、アクティブ材料１８の屈折率がシ
リカのそれよりも低い場合は、モードの場の殆どはクラ
ッド層１４内に閉じ込められ、モードの場の比較的小さ
な部分のみがアクティブ材料１８を含むエリア内に入
る。例えば、モードの場の強度をファイバの半径の関数
としてグラフ的に示す図３を参照されたい。図に示すよ
うに、ファイバデバイス１０内を伝播するモードの場の
殆どは、コア領域１２の中央から約２μｍの半径内を伝
播する。
リカのそれよりも低い場合は、モードの場の殆どはクラ
ッド層１４内に閉じ込められ、モードの場の比較的小さ
な部分のみがアクティブ材料１８を含むエリア内に入
る。例えば、モードの場の強度をファイバの半径の関数
としてグラフ的に示す図３を参照されたい。図に示すよ
うに、ファイバデバイス１０内を伝播するモードの場の
殆どは、コア領域１２の中央から約２μｍの半径内を伝
播する。
【００２５】逆に、アクティブ材料の屈折率がシリカの
それより大きな場合は、モードの場はより高い屈折率の
媒体内（つまり、クラッド層14）内に拡散する。例え
ば、モードの場の強度をファイバの半径の関数としてグ
ラフ的に示す図４を参照されたい。この場合はモードの
場は殆どファイバデバイス１０内を伝播しない。本質的
に損失性（ｌｏｓｓｙ）であるポリマーのアクティブ材
料を有するファイバに対するモードの場の強度をファイ
バの半径の関数として示す図５も参照されたい。
それより大きな場合は、モードの場はより高い屈折率の
媒体内（つまり、クラッド層14）内に拡散する。例え
ば、モードの場の強度をファイバの半径の関数としてグ
ラフ的に示す図４を参照されたい。この場合はモードの
場は殆どファイバデバイス１０内を伝播しない。本質的
に損失性（ｌｏｓｓｙ）であるポリマーのアクティブ材
料を有するファイバに対するモードの場の強度をファイ
バの半径の関数として示す図５も参照されたい。
【００２６】アクティブ材料１８の屈折率がシリカのそ
れより低い場合は、これら二つの屈折率の差によってモ
ードの場がどの程度アクティブ材料１８内に浸透するか
が決まる。さらに、この浸透（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏ
ｎ）の程度を操作することで、ファイバデバイス１０の
出力の所望の変化を得ることもできる。例えば、アクテ
ィブ材料１８が損失性である場合は、この効果を、可変
減衰器を形成するために用いることもできる。
れより低い場合は、これら二つの屈折率の差によってモ
ードの場がどの程度アクティブ材料１８内に浸透するか
が決まる。さらに、この浸透（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏ
ｎ）の程度を操作することで、ファイバデバイス１０の
出力の所望の変化を得ることもできる。例えば、アクテ
ィブ材料１８が損失性である場合は、この効果を、可変
減衰器を形成するために用いることもできる。
【００２７】次に、図６ａと６ｂの説明に移るが、これ
らは本発明の代替実施例による光デバイス６０の断面図
を示す。図６ａはファイバデバイス６０のテーパされて
ない部分の断面を示し、図６ｂはファイバデバイス６０
のテーパされている部分の断面を示す。本発明のこの代
替実施例においては、アクティブ材料１８は、クラッド
14内に形成された一つ或いは複数の環状のリング或いは
層２４内に配置される。リング２４は典型的にはプレホ
ームの段階で形成される。最初に、アクティブ材料、例
えばエルビウムのリングがプレホームに形成される。次
に、このプレホームが線引きされ、その後、このテーパ
された部分が形成される。
らは本発明の代替実施例による光デバイス６０の断面図
を示す。図６ａはファイバデバイス６０のテーパされて
ない部分の断面を示し、図６ｂはファイバデバイス６０
のテーパされている部分の断面を示す。本発明のこの代
替実施例においては、アクティブ材料１８は、クラッド
14内に形成された一つ或いは複数の環状のリング或いは
層２４内に配置される。リング２４は典型的にはプレホ
ームの段階で形成される。最初に、アクティブ材料、例
えばエルビウムのリングがプレホームに形成される。次
に、このプレホームが線引きされ、その後、このテーパ
された部分が形成される。
【００２８】次に図７の説明に移るが、図7は、アクテ
ィブ材料１８が熱・光学アクティブ材料とされる本発明
の幾つかの実施例による光デバイス70を示す。このアク
ティブ材料は、例えば、脂肪族アクリレート（ａｌｉｐ
ａｔｉｃ ａｃｒｙｌａｔｅ）とフルオロアクリレート
（ｆｌｕｏｒｏａｃｒｙｌａｔｅ）の共重合体（この材
料は適度に高いｄｎ／ｄＴ、例えば、約−４ｘ１０−４
を有する）のような熱・光学ポリマーから成る。テーパ
された領域２２はアクティブ材料１８の温度を変化させ
るためのオーブン２４或いは他の適当な手段（例えば、
ファイバ上に集積された薄膜ヒータ）にて取り囲まれ
る。上述のように、このような実施例においては、アク
ティブ材料１８を加熱することで、その屈折率が影響さ
れ、これによってデバイス７０内を伝播するモードの光
学特性が影響される。
ィブ材料１８が熱・光学アクティブ材料とされる本発明
の幾つかの実施例による光デバイス70を示す。このアク
ティブ材料は、例えば、脂肪族アクリレート（ａｌｉｐ
ａｔｉｃ ａｃｒｙｌａｔｅ）とフルオロアクリレート
（ｆｌｕｏｒｏａｃｒｙｌａｔｅ）の共重合体（この材
料は適度に高いｄｎ／ｄＴ、例えば、約−４ｘ１０−４
を有する）のような熱・光学ポリマーから成る。テーパ
された領域２２はアクティブ材料１８の温度を変化させ
るためのオーブン２４或いは他の適当な手段（例えば、
ファイバ上に集積された薄膜ヒータ）にて取り囲まれ
る。上述のように、このような実施例においては、アク
ティブ材料１８を加熱することで、その屈折率が影響さ
れ、これによってデバイス７０内を伝播するモードの光
学特性が影響される。
【００２９】図８は、図７の光ファイバデバイス７０の
伝送強度を温度の関数として示す。比較的低い温度（例
えば、２０度Ｃ）においては、アクティブ材料１８の屈
折率はシリカのそれ以上となる。このため、光はより高
い屈折率のアクティブ材料１８とクラッド層１４内に屈
折する傾向を持ち、導波されない。加えて、（ポリマー
の）アクティブ材料１８の固有の損失もファイバデバイ
ス７０内の伝播モードの損失に追加の役割を演じる。テ
ーパのない光ファイバ内のポリマー損失の従来の推定値
は約１ｄＢ／ｍｍのオーダである。アクティブ材料１８
が加熱されるにつれて、この屈折率はシリカのそれより
低くなる。このため、より多くの光が総内部反射によっ
て光デバイス７０内を伝播することとなる。典型的な伝
送損失は約０．８ｄＢである。ダイナミックレンジは約
３０ｄＢである。つまり、減衰及び他の伝播モードを操
作する動作は約３０ｄＢの範囲に渡って調節可能であ
る。この光ファイバデバイス６０は０．５ＤＢより小さ
な低い偏波依存性と、比較的小さな波長依存性を示す。
伝送強度を温度の関数として示す。比較的低い温度（例
えば、２０度Ｃ）においては、アクティブ材料１８の屈
折率はシリカのそれ以上となる。このため、光はより高
い屈折率のアクティブ材料１８とクラッド層１４内に屈
折する傾向を持ち、導波されない。加えて、（ポリマー
の）アクティブ材料１８の固有の損失もファイバデバイ
ス７０内の伝播モードの損失に追加の役割を演じる。テ
ーパのない光ファイバ内のポリマー損失の従来の推定値
は約１ｄＢ／ｍｍのオーダである。アクティブ材料１８
が加熱されるにつれて、この屈折率はシリカのそれより
低くなる。このため、より多くの光が総内部反射によっ
て光デバイス７０内を伝播することとなる。典型的な伝
送損失は約０．８ｄＢである。ダイナミックレンジは約
３０ｄＢである。つまり、減衰及び他の伝播モードを操
作する動作は約３０ｄＢの範囲に渡って調節可能であ
る。この光ファイバデバイス６０は０．５ＤＢより小さ
な低い偏波依存性と、比較的小さな波長依存性を示す。
【００３０】図９はアクティブ材料１８が電気・光アク
ティブ材料とされる本発明の幾つかの実施例による光デ
バイス８０を示す。アクティブ材料は、例えば、一つ或
いは複数の液晶、中間生成群（ｍｅｓｏｇｅｎｉｃ ｇ
ｒｏｕｐｓ）を含むポリマー、ポリマー分散液晶（ｐｏ
ｌｙｍｅｒ−ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒ
ｙｓｔａｌ、ＰＤＬＣ）、有機非線形光学材、電気・光
ポリマー、或いは電場に応答して光学特性を変化させる
他の適当な材料とされる。ある圧電ポリマー、例えば、
ポリフッ化ビニリデン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ
ｆｌｕｏｒｉｄｅ、ＰＶＤＦ）及びフッ化ビニリデン
（ｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ）とトリフ
ロロエチレン（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）
の共重合体も電気・光挙動を示す。さらにこれらポリマ
ーを、電気・光応答を改善するために、有機非線形光学
材にてドープすることもできる。液晶などの材料は比較
的低い場にも直接応答するが、有機非線形光学材では、
比較的高い場にてポーリングすることで分子を整合さ
せ、さらに、ポーリングの際に、化学的或いは物理的変
化を介してこれら分子を整合位置（ｏｒｉｅｎｔｅｄ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ）に永久的に固定することを要求され
る。いったん整合されると、これら分子は比較的低い場
の下でも比較的速い電気・光応答を有する。ポリフッ化
ビニリデン（ＰＶＤＦ）と共重合体も、これらを電気・
光材として用いる前にポーリングすること及び/或いは
電子ビームやガンマ線などの高いエネルギー光線に露出
することを要求される。
ティブ材料とされる本発明の幾つかの実施例による光デ
バイス８０を示す。アクティブ材料は、例えば、一つ或
いは複数の液晶、中間生成群（ｍｅｓｏｇｅｎｉｃ ｇ
ｒｏｕｐｓ）を含むポリマー、ポリマー分散液晶（ｐｏ
ｌｙｍｅｒ−ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒ
ｙｓｔａｌ、ＰＤＬＣ）、有機非線形光学材、電気・光
ポリマー、或いは電場に応答して光学特性を変化させる
他の適当な材料とされる。ある圧電ポリマー、例えば、
ポリフッ化ビニリデン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ
ｆｌｕｏｒｉｄｅ、ＰＶＤＦ）及びフッ化ビニリデン
（ｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ）とトリフ
ロロエチレン（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）
の共重合体も電気・光挙動を示す。さらにこれらポリマ
ーを、電気・光応答を改善するために、有機非線形光学
材にてドープすることもできる。液晶などの材料は比較
的低い場にも直接応答するが、有機非線形光学材では、
比較的高い場にてポーリングすることで分子を整合さ
せ、さらに、ポーリングの際に、化学的或いは物理的変
化を介してこれら分子を整合位置（ｏｒｉｅｎｔｅｄ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ）に永久的に固定することを要求され
る。いったん整合されると、これら分子は比較的低い場
の下でも比較的速い電気・光応答を有する。ポリフッ化
ビニリデン（ＰＶＤＦ）と共重合体も、これらを電気・
光材として用いる前にポーリングすること及び/或いは
電子ビームやガンマ線などの高いエネルギー光線に露出
することを要求される。
【００３１】ペアの電極２６がテーパされた領域２２の
近傍に、電場を、電気・光アクティブ材料１８に加える
ために配置される。ファイバデバイス８０の伝送（強
度）を変調するためには、電極２６は電場を、電気・光
アクティブ材料１８に加える。電気・光アクティブ材料
１８の屈折率の変化は以下の式によって与えられる：
近傍に、電場を、電気・光アクティブ材料１８に加える
ために配置される。ファイバデバイス８０の伝送（強
度）を変調するためには、電極２６は電場を、電気・光
アクティブ材料１８に加える。電気・光アクティブ材料
１８の屈折率の変化は以下の式によって与えられる：
【数１】
ここでｎ０は電場Eを加える前の電気・光材料の屈折率
を表し、rはこの材料の電気・光係数を表す。
を表し、rはこの材料の電気・光係数を表す。
【００３２】テーパされた領域２２のために、ファイバ
デバイス８０がテーパさらた領域22を有さない場合より
も、電極２６をアクティブ材料１８に接近して配置する
ことが可能になる。こうして、電極２６は、従来のファ
イバデバイスの場合よりアクティブ材料１８にかなり接
近して配置される。例えば、本発明の幾つかの実施例に
よると、テーパされた領域２２のために、電極２６をア
クティブ材料１８から約１０μｍ以内の距離に配置する
ことが可能になる。こうして、電気・光効果はより効率
的となり、所望の電気・光効果に対する電圧要件は従来
の構成と比較してより低くなる。
デバイス８０がテーパさらた領域22を有さない場合より
も、電極２６をアクティブ材料１８に接近して配置する
ことが可能になる。こうして、電極２６は、従来のファ
イバデバイスの場合よりアクティブ材料１８にかなり接
近して配置される。例えば、本発明の幾つかの実施例に
よると、テーパされた領域２２のために、電極２６をア
クティブ材料１８から約１０μｍ以内の距離に配置する
ことが可能になる。こうして、電気・光効果はより効率
的となり、所望の電気・光効果に対する電圧要件は従来
の構成と比較してより低くなる。
【００３３】図１０はアクティブ材料18が色素レーザな
どの利得媒体とされる本発明の一つの実施例による光フ
ァイバデバイス９０を示す。本発明の幾つかの代替実施
例によると、光ファイバ増幅デバイスが、例えば、色素
レーザ２８などの溶液をクラッド層14内のポケット１６
内に注ぎ込んだり、その他のやり方で配置することで作
られる。このような実施例においては、増幅は、ガイド
されたモードのエバネセント場と利得媒体、例えば、色
素レーザ２８の相互作用によって達成される。利得増幅
（ｇａｉｎ ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を改善する
溶液は、例えば、溶液の濃度に基づいて選択される。
どの利得媒体とされる本発明の一つの実施例による光フ
ァイバデバイス９０を示す。本発明の幾つかの代替実施
例によると、光ファイバ増幅デバイスが、例えば、色素
レーザ２８などの溶液をクラッド層14内のポケット１６
内に注ぎ込んだり、その他のやり方で配置することで作
られる。このような実施例においては、増幅は、ガイド
されたモードのエバネセント場と利得媒体、例えば、色
素レーザ２８の相互作用によって達成される。利得増幅
（ｇａｉｎ ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を改善する
溶液は、例えば、溶液の濃度に基づいて選択される。
【００３４】図１１ａと１１ｂは、本発明の幾つかの実
施例によるファイバデバイスが有効である様々なシステ
ム構成１１０の略図を示す。システム１００は光情報を
伝送するための一つ或いは複数のソース１１０と、光伝
送媒体と、伝送された情報を受信するための一つ或いは
複数の受信機１２０を含む。本発明の実施例によると、
図１１ａに示ように光伝送媒体はソース１０に接続され
た少なくとも一つの従来のファイバ１３０と、本発明の
幾つかの実施例による、例えば上述のような、少なくと
も一つのファイバデバイス１０を含む。加えて、例え
ば、少なくとも一つの従来のファイバ１３０がファイバ
デバイス１０と受信機１２０の間に接続される。本発明
のもう一つの実施例によると、図１１ｂに示すように光
伝送媒体は送信機１１０と受信機１２０との間に接続さ
れた、例えば、上述のようなテーパされた領域を有す
る、少なくとも一つの光ファイバ或いはファイバデバイ
ス１０を含む。
施例によるファイバデバイスが有効である様々なシステ
ム構成１１０の略図を示す。システム１００は光情報を
伝送するための一つ或いは複数のソース１１０と、光伝
送媒体と、伝送された情報を受信するための一つ或いは
複数の受信機１２０を含む。本発明の実施例によると、
図１１ａに示ように光伝送媒体はソース１０に接続され
た少なくとも一つの従来のファイバ１３０と、本発明の
幾つかの実施例による、例えば上述のような、少なくと
も一つのファイバデバイス１０を含む。加えて、例え
ば、少なくとも一つの従来のファイバ１３０がファイバ
デバイス１０と受信機１２０の間に接続される。本発明
のもう一つの実施例によると、図１１ｂに示すように光
伝送媒体は送信機１１０と受信機１２０との間に接続さ
れた、例えば、上述のようなテーパされた領域を有す
る、少なくとも一つの光ファイバ或いはファイバデバイ
ス１０を含む。
【００３５】図１２は本発明の幾つかの実施例による光
ファイバデバイスを形成するための方法１２０の略ブロ
ック図を示す。方法１２０は、コア領域と、クラッド層
と、アクティブ材料１８を配置するためのクラッド層内
の少なくとも一つポケット或いはリングを有する光ファ
イバデバイスを形成するステップ１２２を含む。この方
法１２０のもう一つのステップ１２４は、光デバイスの
少なくとも一部をテーパすることから成る。この方法１
２０のもう一つのステップ１２６は、アクティブ材料を
クラッド層内に形成されたポケット或いはリング内に配
置することから成る。本発明の幾つかの実施例による
と、アクティブ材料は、光デバイスをプレホームから線
引きした後にこれらポケット内に配置される。本発明の
幾つかの代替実施例によると、アクティブ材料はプレホ
ーム内に、つまり、光デバイスが形成される前に形成さ
れる。例えば、アクティブ材料（例えば、エルビウム）
のリングがプレホーム内に形成され、その後、このプレ
ホームが光ファイバデバイスに線引きされる。
ファイバデバイスを形成するための方法１２０の略ブロ
ック図を示す。方法１２０は、コア領域と、クラッド層
と、アクティブ材料１８を配置するためのクラッド層内
の少なくとも一つポケット或いはリングを有する光ファ
イバデバイスを形成するステップ１２２を含む。この方
法１２０のもう一つのステップ１２４は、光デバイスの
少なくとも一部をテーパすることから成る。この方法１
２０のもう一つのステップ１２６は、アクティブ材料を
クラッド層内に形成されたポケット或いはリング内に配
置することから成る。本発明の幾つかの実施例による
と、アクティブ材料は、光デバイスをプレホームから線
引きした後にこれらポケット内に配置される。本発明の
幾つかの代替実施例によると、アクティブ材料はプレホ
ーム内に、つまり、光デバイスが形成される前に形成さ
れる。例えば、アクティブ材料（例えば、エルビウム）
のリングがプレホーム内に形成され、その後、このプレ
ホームが光ファイバデバイスに線引きされる。
【００３６】こうして、本発明の幾つかの実施例による
と、アクティブ材料をポケット或いはリング内に配置す
るステップ１２６は、光ファイバデバイスを形成するス
テップ１２２の前に遂行されることも、後に遂行される
こともある。さらに、本発明の幾つかの実施例による
と、アクティブ材料をファイバデバイス内に配置するス
テップ１２６は、デバイスの一部分をテーパするステッ
プ１２４の前に遂行することも、後に遂行することもで
きる。
と、アクティブ材料をポケット或いはリング内に配置す
るステップ１２６は、光ファイバデバイスを形成するス
テップ１２２の前に遂行されることも、後に遂行される
こともある。さらに、本発明の幾つかの実施例による
と、アクティブ材料をファイバデバイス内に配置するス
テップ１２６は、デバイスの一部分をテーパするステッ
プ１２４の前に遂行することも、後に遂行することもで
きる。
【００３７】当業者においては明らかなように、ここに
開示される光ファイバデバイスの幾つかの実施例に対し
て多くの変更及び代替を、付録のクレームによって定義
される本発明の精神及び範囲並びにこれら同等物の範囲
から逸脱することなく行うことができる。
開示される光ファイバデバイスの幾つかの実施例に対し
て多くの変更及び代替を、付録のクレームによって定義
される本発明の精神及び範囲並びにこれら同等物の範囲
から逸脱することなく行うことができる。
【図１】本発明の一つの実施例による光ファイバデバイ
スの側部分断面図である。
スの側部分断面図である。
【図２ａ】図１の線２ａ−２ａに沿って取られた光ファ
イバデバイスの断面図である。
イバデバイスの断面図である。
【図２ｂ】図１の線２ｂ−２ｂに沿って取られた光ファ
イバデバイスの断面図である。
イバデバイスの断面図である。
【図３】アクティブ材料がシリカのそれより低い屈折率
を有する場合の本発明の幾つかの実施例による光ファイ
バを横断してのモード場の強度のダイアグラムである。
を有する場合の本発明の幾つかの実施例による光ファイ
バを横断してのモード場の強度のダイアグラムである。
【図４】アクティブ材料がシリカのそれより高い屈折率
を有する場合の本発明の幾つかの実施例による光ファイ
イバを横断してのモード場の強度のダイアグラムであ
る。
を有する場合の本発明の幾つかの実施例による光ファイ
イバを横断してのモード場の強度のダイアグラムであ
る。
【図５】アクティブ材料がポリマーとされる場合の本発
明の幾つかの実施例による光ファイバを横断してのモー
ド場の強度のダイアグラムである。
明の幾つかの実施例による光ファイバを横断してのモー
ド場の強度のダイアグラムである。
【図６ａ】本発明の一つの代替実施例による光ファイバ
のテーパされてない領域の断面図である。
のテーパされてない領域の断面図である。
【図６ｂ】図６ｂの代替光ファイバのテーパされた領域
の断面図である。
の断面図である。
【図７】アクティブ材料として熱・光アクティブ材料が
用いられる本発明の一つの実施例による光ファイバデバ
イスの略図である。
用いられる本発明の一つの実施例による光ファイバデバ
イスの略図である。
【図８】図７の光ファイバデバイスに対するファイバ伝
送（強度）を温度の関数として示すグラフである。
送（強度）を温度の関数として示すグラフである。
【図９】アクティブ材料として電気・光アクティブ材料
が用いられる本発明の一つの実施例による光ファイバデ
バイスの略図である。
が用いられる本発明の一つの実施例による光ファイバデ
バイスの略図である。
【図１０】アクティブ材料として色素レーザ利得媒体が
用いられる本発明の一つの実施例による光ファイバデバ
イスの略図である。
用いられる本発明の一つの実施例による光ファイバデバ
イスの略図である。
【図１１ａ】本発明の幾つかの実施例を内部に用いるの
が有効な光システムの略図である。
が有効な光システムの略図である。
【図１１ｂ】本発明の幾つかの実施例を内部に用いるの
が有効なもう一つの光システムの略図である。
が有効なもう一つの光システムの略図である。
【図１２】本発明の幾つかの実施例による光ファイバデ
バイスを形成する方法の略ブロック図である。
バイスを形成する方法の略ブロック図である。
１０ 光ファイバデバイス
１２ コア或いはコア領域
１４ クラッド領域或いは層
１６ 毛細管、空隙或いはポケット
１８ アクティブ材料
２２ テーパされた領域或いは部分
２６ ペアの電極
１００ システム
１１０ ソース
１１０ 送信機
１３０ 従来のファイバ
フロントページの続き
(72)発明者 ベンジャミン ジョン イーグルトン
アメリカ合衆国 07901 ニュージャーシ
ィ，サミット，オーブレイ ストリート
17
(72)発明者 アーチュロ ハール
アメリカ合衆国 10024 ニューヨーク,
ニューヨーク，アパートメント 81，ウエ
スト エンド アヴェニュー 530
(72)発明者 チャールズ カーベージ
アメリカ合衆国 07922 ニュージャーシ
ィ，バークレイ ハイツ，ティンバー ド
ライヴ 65
(72)発明者 ロバート スコット ウィンデラー
アメリカ合衆国 08801 ニュージャーシ
ィ，アナンデール，ウィロー ブルック
レーン ６
Ｆターム(参考） 2H079 AA02 AA03 AA06 AA08 AA12
BA01 BA04 DA07 DA08 DA12
DA17 EA09
Claims (10)
- 【請求項１】 光ファイバデバイス（１０）であって、
この光ファイバイデバイスがコア領域（１２）とこのコ
ア領域の周りに形成されたクラッド層（１４）を有する
ある長さの光ファイバを備え、このある長さの光ファイ
バが第一の直径を有し、 このある長さの光ファイバの少なくとも一部が前記第一
の直径より小さな第二の直径を有するテーパされた領域
（２２）を含み、この光ファイバイデバイスがさらに前
記クラッド層の前記テーパされた領域の少なくとも一部
内に配置されたアクティブ材料（１８）を備え、このア
クティブ材料が、前記ある長さの光ファイバ内を伝播す
る光信号の伝播特性が変化するように光特性を変化させ
ることができることを特徴とする光ファイバデバイス。 - 【請求項２】 更に、前記クラッド層内に形成された少
なくとも一つのポケット（１６）を備え、前記アクティ
ブ材料がこの少なくとも一つのポケット内に配置される
ことを特徴とする請求項1記載の光ファイバデバイス。 - 【請求項３】 更に、前記クラッド層内に形成された少
なくとも一つの環状リング（２４）を備え、前記アクテ
ィブ材料がこの少なくとも一つの環状リング内に配置さ
れることを特徴とする請求項１記載の光ファイバデバイ
ス。 - 【請求項４】 前記アクティブ材料が、さらに、電気・
光材料から構成され、この電気・光材料が電場の変化に
応答して変化する屈折率を有し、前記少なくとも一つの
ポケットが、この電気・光材料の屈折率の変化によって
前記光デバイス内を伝播する光信号の伝播特性が変化す
るように前記クラッド内に形成されることを特徴とする
請求項１記載の光ファイバデバイス。 - 【請求項５】 前記アクティブ材料が、さらに、磁気・
光材料から構成され、この磁気・光材料が磁場の変化に
応答して変化する屈折率を有し、前記少なくとも一つの
ポケットが、この磁気・光材料の屈折率の変化によって
前記光デバイス内を伝播する光信号の伝播特性が変化す
るように前記クラッド内に形成されることを特徴とする
請求項１記載の光ファイバデバイス。 - 【請求項６】 前記アクティブ材料が、さらに、熱・光
材料から構成され、この熱・光材料が温度の変化に応答
して変化する屈折率を有し、前記少なくとも一つのポケ
ットが、この熱・光材料の屈折率の変化によって前記光
デバイス内を伝播する光信号の伝播特性が変化するよう
に前記クラッド内に形成されることを特徴とする請求項
1記載の光ファイバデバイス。 - 【請求項７】 前記アクティブ材料が、さらに、光屈折
率材料から構成され、この光屈折率材料がある与えられ
た波長の光への露出に応答して変化する屈折率を有し、
前記少なくとも一つのポケットが、この光屈折率材料の
屈折率の変化によって前記光デバイス内を伝播する光信
号の伝播特性が変化するように前記クラッド内に形成さ
れることを特徴とする請求項１記載の光ファイバデバイ
ス。 - 【請求項８】 前記アクティブ材料が、さらに、利得媒
体から構成され、前記光デバイスが前記光デバイス内を
伝播する光信号を増幅することを特徴とする請求項1記
載の光ファイバデバイス。 - 【請求項９】 前記コア領域とクラッド層が、前記アク
ティブ材料の光特性の変化が前記テーパされた領域内の
光信号の伝播特性には影響を与えると共に、前記テーパ
されていない領域の光信号の伝播特性には影響を与えな
いように構成されることを特徴とする請求項１記載の光
ファイバデバイス。 - 【請求項１０】 前記アクティブ材料の屈折率が前記コ
ア領域の屈折率より大きな第一の値から前記コア領域の
屈折率より小さな第二の値に変化することを特徴とする
請求項1記載の光ファイバデバイス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/929,989 US6608952B2 (en) | 2001-08-15 | 2001-08-15 | Fiber apparatus and method for manipulating optical signals |
| US09/929989 | 2001-08-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003140097A true JP2003140097A (ja) | 2003-05-14 |
Family
ID=25458800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002236743A Pending JP2003140097A (ja) | 2001-08-15 | 2002-08-15 | 光信号を操作するためのファイバ装置及び方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6608952B2 (ja) |
| EP (1) | EP1286191A3 (ja) |
| JP (1) | JP2003140097A (ja) |
| CN (1) | CN1445565A (ja) |
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| EP1286191A3 (en) | 2003-11-19 |
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