JP2010541011A - 中空コアフォトニック結晶ファイバ - Google Patents

Abstract

【解決手段】
動作波長を有する中空コアフォトニックファイバ（ＨＣＰＣＦ）であって，第一の屈折率を有するコア領域と，前記コア領域の周囲に，クラッド領域とを含み，前記クラッド領域は，ピッチを有する横構造に配置された複数のマイクロキャピラリと，前記第一の屈折率よりも高い第二の屈折率とを有し，前記構造のピッチは，前記動作波長より，少なくとも５倍大きいものであるＨＣＰＣＦ。
【選択図】 図１Ｂ

Description

本発明は，大きなピッチを有する中空コアフォトニック結晶ファイバ（ＨＣＰＣＦ）に関する。「大きなピッチ」とは，フォトニック構造が，ＨＣＰＣＦにおいて導波する光の波長の５倍又はそれ以上のオーダのサイズのピッチを有しているということを意味する。また本発明は，比較的薄い接続用マイクロキャピラリ壁を含む横構造を有するＨＣＰＣＦに関する。さらに本発明は，ＨＣＰＣＦの製造方法に関する。

現在，シリカマイクロキャピラリのクラッドよって囲まれた中空コアを有し，フォトニックバンドギャップ（ＰＢＧ）を生成し，特定の光波長の範囲内の電磁波を，欠陥コアに閉じこめるＨＣＰＣＦが知られている。ＨＣＰＣＦは，およそ２つの均衡する要因によって理論的に設計される。つまり，関心のある波長における大きいＰＧＲの必要性と，その方法が利用可能な状態でファイバを製造することの実現可能性である。公知のクラッド構造のうち，この両者の最も良い妥協点は，三角格子ＨＣＰＣＦである。

このような三角格子ＨＣＰＣＦの例としては，シリカ素材において，エアホールを三角形に設計し，空隙率を９０％以上とし，ピッチ（Λ）（クラッド構造におけるエアホール中心間の距離）を，動作波長（λ）のおよそ２倍とすることが考えられる。例えば，このようなＨＣＰＣＦにおいて，１５５０ｎｍの赤外線（ＩＲ）波長に集中した最大〜３００ｎｍ幅のバンドギャップに対しては，３〜４μｍのピッチが必要である。

このようなＨＣＰＣＦの導波特性は，効率的なラマンレーザや，ガスレーザファイバ装置，高出力のソリトン通信，効率的な電磁誘導透過などのアプリケーションをもたらした。

しかし，光学スペクトルの可視光若しくは紫外線（ＵＶ）領域におけるファイバでの導波を達成するためには，前記ＩＲにおける導波ファイバより２〜４倍小さいピッチが必要となる。これは，ＰＢＧが，比較的低い正規化周波数ｋΛ〜１２（ｋは伝搬定数）＝２π／λに位置し，導波長でピッチスケーリングが直線的であることに起因する。一般的に，可視光又はＵＶを導波する公知のファイバにおいて，ピッチは２μｍ以下でなければならない。

このようなＨＣＰＣＦの製造には，いくつかの工学上の課題が存在する。第一に，ＰＢＧの光波長範囲を最大にするのに必要なクラッド構造の空隙率は，９０％超過でなければならない。これは，所望の構造を形成するために，積み重ねを行っている間，キャピラリのエッチング，又は薄いキャピラリ間の格子間のホールを通すガラスロッドの差し込みを必要とする。第二に，インターフェイスモードとのコアモード結合は，コアを取り囲むように位置する。（これは，導波に劇的に影響する。）これは，コアの形状，厚さ及びサイズが正確に設計され，製造を行っている間中，制御しなければならないことを意味している。第三に，必要とされる小さいピッチは，ファイバの線引き過程の間，正確に制御することが困難である。

前記製造技術が用いられたという理由により，（従来，キャピラリはブロウされた後，水素フッ化物（ＨＦ）などの気体によってエッチングされる。）これらの小さいピッチの三角格子ＨＣＰＣＦもまた，それらの光学特性が最適ではないという問題を有する。（例えば，不必要なモードが存在することが原因となる。）これら可視光およびＵＶ導波ＨＣＰＣＦの製造に関する固有の問題と，シリカを用いた導波光の重畳は，それらの損失（光の減衰）を約１ｄＢ／ｍに制限する。

また，製造の困難性だけでなく，このような三角格子ファイバを，広帯域の導波又は可視光若しくはＵＶでの導波を必要とする他のアプリケーションについて使用することを妨げるとう問題がある。この問題には，もともと狭いファイバの光透過帯域幅，基本モードとインターフェイスモード間の重畳，及びシリカ断面内のハイライト（the high light-in-silica fraction）が含まれる。

本発明は，請求項により特定される。

本発明第一の側面は，動作波長より５倍又はそれ以上大きいピッチ（「大きいピッチ」）を有するＨＣＰＣＦに関する。このようなＨＣＰＣＦは，様々な格別の光学的性質を有している。このようなファイバ導波のメカニズムは，公知のＨＣＰＣＦが有する様々な制限を取り除くことができる。ファイバは，高度に正規化された周波数（〜２０＜ｋΛ＜４００）における透過領域を有する。ファイバは，比較的低い損失で広域の透過領域を示す。例えば，公知の三角ＴＣＰＣＦより２０倍広いものであっても良い。ファイバは，製造が比較的簡易であり，また低表面モード結合，コア断片内のハイライト（a high light-in-core fraction）及び低色分散を示す。

本発明の他の側面は，高屈折率クラッド構造成分（例えば，シリカ）の物理的な厚みの間のピッチに近づける低屈折率クラッド構造成分（例えば，空気）の物理的なサイズが，そのピッチの３％又はそれ以下となるような，ノードに接続する比較的薄い（ピッチΛの＜５％，望ましくは３％）ケーンクラッド壁の接続部を含む横構造を有するＨＣＰＣＦに関する。接続用の壁を最小の薄さとすることは，ほとんどのクラッドモードがファイバに存在しないことを意味し，サポートされたモードの性質がそれらのコアと多少相互に作用することを意味するため，このようなＨＣＰＣＦは改善された光学的性質を有する。

このようなファイバの光学的特性は，このようなファイバは，（公知の三角ＨＣＰＣＦの例とは対照に，）ＰＢＧによっては導波しないが，クラッドモードとコアモード間の結合が極めて弱いメカニズムによって導波されるという事実によって説明することができる。すなわち，適切なフォトニクス構造は，バンドギャップを有するものではないが，コア及びクラッドモード間の高度な横光場（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｅｌｄ）のミスマッチを示すサポートフォトニックモードである。

製造間，加圧が制御されたＨＣＰＣＦの製造方法における本発明のさらなる側面では，所望の壁の厚みを得るために，壁の厚みが製造の間制御される。

さらに，前記事項に加えて又はその代わりに，液体ＨＦベースのエッチング液を用いた，クラッドを構成するケーンのエッチングでは，形成した壁の厚みを意味する壁の厚みの制御することができ，所望の壁の厚みを得ることができる。そして，上記の比較的薄い接続用の壁を有するＨＣＰＣＦの構造は，この製造方法を用いることにより得ることができる。

以下，本発明の実施の態様について図面を参照して説明する。

図１の１Ａから１Ｅは，ハニカム（蜂の巣），カゴメ（ダビデの星），正方形，及びキャピラリそれぞれについての２種類の同心円状の輪のアレンジを有するＨＣＰＣＦの図形の例を示す図である。 図２の２Ａから２Ｄは，光の状態密度のプロットを示している。これらは，ハニカム，カゴメ，正方形，及び同心円輪構造それぞれにおける，正規化周波数に対する実行屈折率である。 図３は，シングルセルで作成した３つのカゴメ構造ＨＣＰＣＦの例の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）及び光学顕微鏡画像を示している。図の左から右へそれぞれ７セルと９セルのコア欠陥がある。 図４は，図３で示されたカゴメＨＣＰＣＦの例に対する物理的寸法の表である。 図５ａは，１９セル欠陥ファイバに対する透過及び減衰スペクトルを示している。図５ｂは，シングルセル欠陥ファイバに対する透過スペクトルを示している。図５ｃは，測定された群遅延，多項式フィッティング，及びシングルセル欠陥ファイバの分散を示している。 図６は，７００ｎｍ波長で測定されたシングルセル欠陥ファイバに対する，選択的に励起させられたモードのフィールドプロファイル付近で実験的に撮影された（Ａ，Ｂ及びＣ），及びＡに示されたモードに対する強度断面図（Ｄ）を示している。 （Ａ）０ｋＰａ，（Ｂ）２０ｋＰａ，（Ｃ）５０ｋＰａの空気圧をクラッド及びコアに適用して作成したカゴメファイバのクラッドの走査型電子顕微鏡画像及び関連する光のスペクトル示している。 図８は，図８に示された例に対するピッチ及び支柱（ストラット）の厚みの表を示している。 図９は，ＨＣＰＣＦの製造方法の例の第１パートを示している。 図１０は，ＨＣＰＣＦの製造方法の例の第２パートを示している

上記概要図において，第一に開示されたファイバは，動作波長より少なくとも５倍以上大きいピッチの横構造を有するＨＣＰＣＦである。ＨＣＰＣＦは，バンドギャップファイバ，気中導波バンドギャップファイバ，又はマイクロストラクチャファイバとしても知られる。ここで用いられるＨＣＰＣＦという用語は，このような代替的な用語を全て含むものとして理解される。（技術的知識を有する読み手にとって読み易くなるであろう。）ＨＣＰＣＦは，（図３も参照）シリカマイクロキャピラリ３のクラッド２によって囲まれた中空コア１を有している。「横，横向き」とは，導波方向と垂直の方向を意味する。導波方向は，キャピラリ３におけるホール６の長手方向である。図１に示すように，ファイバのピッチは，キャピラリ３におけるホール６の中心間の距離５である。

図１Ｂに示すクラッド構造の例は，ダビデの星をアレンジしたカゴメ構造であり，これは，クラッド２の本体と，略六角形の周辺を有するマイクロキャピラリ３と，それらの間に存在する約三角形のスペース４を有している。この例のファイバのピッチは１０μｍ及び１４μｍである。

このようなカゴメファイバの透過帯域は，正規化周波数，２０〜４００のｋΛ，の範囲で発生することとしても良い。従って，すくなくとも１０μｍのピッチを有していることにより，１００ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲の波長を透過することが可能となる。ｋΛの上限は，コア導波モード間の位相整合とそれらのクラッドホールにより，特定の構造に対して設定される。導波は，カゴメ格子に対して，より高い損失ではあるが，４００より高いｋΛでなお発生し続ける。ハニカム，カゴメ，正方形及び同心円状の輪の格子の光の状態密度を示す図２Ａから２Ｄはそれぞれ，動作波長の約５倍大きい最小ピッチに対応する３０から２００の間のｋΛの正規化周波数動作を示す。図２Ｃ及び２Ｄに示された同心円については，壁の厚み７は，例えば，ピッチ６のサイズの０．０５以下であっても良い。また，そのピッチ６は，例えば，６μｍ又はそれ以上であっても良い。

図３から図６を参照して，異なったコアのサイズを有するカゴメ構造ＨＣＰＣＦのいくつかの具体例を以下に説明する。コアが大きくなれば大きくなるほど，存在するコアモードの数は増加する。

図３は，３つのカゴメ構造ＨＣＰＣＦの例の，走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像（図上段の画像）及び光学顕微鏡画像（図下段の画像）示している。図中のＨＣＰＣＦはそれぞれ３００μｍの外径を有する。図４は，ファイバの寸法をまとめた表である。図３ａは，コア１欠陥を形成するシングルセルのファイバを示している。すなわち，一のマイクロキャピラリが，その構造から欠落している。図３ｂは，７セル欠陥コアファイバを示し，図３ｃは，１９セル欠陥コアファイバを示している。これらの例においては，最小のコアであるシングルセル欠陥ファイバコアは，おおよそ直径２２μｍである。このサイズは，１９セル欠陥三角格子ＨＣＰＣＦコアに匹敵するものである。１９セル欠陥ファイバコアの寸法は，直径約６５μｍとしても良い。ピッチの小さな違いや，サンプル間のストラットの厚みは，クラッドを導波する色の違いを引き起こす。

図５ａは，２つの高透過率領域を有する上記の例の１９セルファイバのサンプルに対する透過スペクトルを示している。一方は，２５０ｎｍ以上の可視領域にわたるものであり，他方は，７００ｎｍ程度のＩＲにおけるものである。また，低いレベルのコア導波が，低透過率領域（８００ｎｍ〜１０２５ｎｍ）に存在しうる。また，図５ａは，ＩＲ付近の帯域の平均０．７５ｄＢ／ｍの平坦な減衰を有し，最小０．３ｄＢ／ｍに達する１９セル欠陥ファイバに対するカットバック法による損失測定を示す。また，損失は，可視帯域の大部分において２ｄＢ／ｍ以下である。これは，この光学スペクトルの領域における三角格子ＨＣＰＣＦ導波に比較的近い。

図５ｂは，上記の例のシングルセルファイバの透過スペクトルを示している。これは，上記の１９セルファイバほど平坦なものではないが，２つの異なる高透過率領域を有している。６２０ｎｍで観察できるピークが，インターフェイスモードでの反交差に起因するものでないことは注目に値する。実際，これらのスペクトル領域周辺のカゴメファイバのフィールドの分析結果（プロファイル）付近の観測は，シリカの周囲又はこのスペクト領域周辺の他の高いオーダモードへの結合の証拠を示さない。代わりに，このピークが，密接に区切られた２つの高透過率帯域によって生成されることを示している。

図５ｃは，干渉計測法によって得られた，長さ９０ｃｍのシングルセルファイバの測定された群遅延及び分散を示している。分散は，フォトニックバンドギャップファイバの平坦なＳ字形という典型的な傾斜を有している。しかし，上記特定されたピークを除き，２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの透過領域全体の平均値は，三角格子ファイバの分散より約２５倍低い。透過スペクトル及び分散特性の両方の形状は，導波がコア導波モードと高速振動クラッドモード間の結合を阻害したことに起因することを示している。これは，曲げを受けたファイバ透過の低い検知機能，及びカゴメ格子のピッチを増加又は減少させることによって透過帯域が赤若しくは青にシフトされるという事実によって支持される。

図６は，動作中の１ｍのシングルセル欠陥ファイバを介して透過された７００ｎｍの光の領域付近のパターンを示している。このファイバは，基本モード（Ａ）からなる限られた数のモード，及び２つの４倍縮退のより高いオーダモードだけをサポートしている。さらに，励起された基本モードは，図５Ｄの半径の分析結果（プロファイル）が示すように，コア内に非常によく閉塞される。シリカの周囲又はクラッドのホール内に光が検出されないコア境界内のモード強度の大部分は（ホールの最初のリングにおける２０ｄＢ超過の消光比を示す），三角格子ＨＣＰＣＦよりはるかに低い。基本モードが優勢であることを示すモードの分析結果（プロファイル）は，ガウス形状に近い。７００ｎｍにおけるこの基本モードの測定開口数は，０．０３５である。

出願人は，図２に示すように，前記ピッチに関するクラッド構造を形成する接続用のストラット（支柱）の厚みの比較的小さな値が，以下の状況をもたらすということに気がついた。すなわち，一方で，サポートされたモードが，極めて高速な横振動を有し，他方で，急勾配の分散曲線（正規化周波数における実行屈折率の変動）を有するという状況である。これら２つの特徴は，コア導波モードとの相互作用を最小限とする。従って，「大きい」ピッチがもたらす光学的特性を達成するための代替的若しくは追加的な方法は，接続用の壁の厚みを「小さく」（薄く）することである。

従って，理想的には，ＨＣＰＣＦの構造は，クラッドの横断面図の頂点として，「ノード」だけで明確にされる。ケーン３の接続用の壁は，構造を明確にするという実用的な目的においては必要とされるが，全く存在しないことが理想的である。壁は，このＨＣＰＣＦの光学的特性に悪影響を与えるので，キャピラリ壁はできるだけ薄く生成することが望ましい。このことは，最初に開示した，導波する光の波長の５倍以上大きいピッチを有するファイバだけでなく，相対的に小さいピッチを有するファイバにも適用することができる。より薄いキャピラリ壁は，より少ないモードが存在していること，及びこれらの少ないモードが相互に作用していること，を意味する。また，より薄い壁は，より広い透過帯域を意味する。従って，第２に開示されたファイバは，図１に示すように，キャピラリ３で構成されたファイバのクラッド２の横断面図が，ストラット／壁によって接続されたノードのパターンを有している構造となっている。このノードは，２００ｎｍ−１ｎｍの範囲の厚みを有していることが好ましい。接続部は，ピッチの３％以下の厚み，特にピッチの１％以下の厚みであることが好ましい。このような構造の製造方法については，以下で説明する。

図７及び図８は，透過帯域を最適化する見識の下，３つのカゴメ構造ファイバの特性を示している。クラッドストラット８の所望の厚みは，以下で説明するファイバの線引き工程中に，クラッド２及びコア１内に適用された空気圧を上昇させることによって達成される。ファイバＢ及びＣに対して得られた厚みの減少は，ファイバＡの結果と比べ，透過帯域を短い波長にシフトさせることに伴い，劇的に透過帯域を向上させていると理解することができる。また，クラッド領域２の拡張は，ピッチのサイズを増加させる原因となるが，低透過帯域のスペクトル位置は，ストラットの幅によって決まるガラス成分のストラットの共振によって求められることから，スペクトル的特徴が，従来予想されたような，より長い波長にはシフトしない。ファイバＣは，６００ｎｍ付近の最も薄く強いストラット共振に近づくように薄くされたストラット８を有している。この厚みは，２５００ｎｍであれば，漏れ及び損失が少ない状態で，十分に光を閉じこめることができる。

図９及び図１０は，スタック アンド ドロー技術（積み重ね，線引き技術）を用いたて薄く製造された，円形キャピラリ３を有するファイバを示している。キャピラリは，通常，シリカで形成され，例えば，１メートルの長さ，１ｍｍの直径を有する。このキャピラリの厚みは，その直径の４％未満であることが望ましい。従来の三角格子ＨＣＯＣＦとは異なり，格子間のホール４を埋めるのに，ガラスロッドを必要としない。キャピラリ３は，母材９を得るために積み重ねられる。コア欠陥１は，中央にギャップを残して，スタックの両側に短いキャピラリ３を積み重ねることによって生成される。母材９は，構造の安定性を保つために被覆チューブ１０内に設けられ，標準的な延伸工程は，中間母材１１を得るために用いられる。キャピラリは，ケーンとしてみなされる。母材は，例えば，１秒に５０ｍｍ以上，張力４００ｇ以上で延伸されても良い。この工程を行っている間，コア，及び／又はクラッド，及び／又はスタック分離領域の加圧が制御され，被覆チューブが適用されることとしても良い。線引きを行う温度は，格子間のホールを開いた状態に維持するため，１９００°以下で保たれる。カゴメ格子の場合，積み重ねられたキャピラリ間の接点間のガラス表面の張力は，カゴメ構造のダビデの星のパターンを形成する。

そして，外側の被覆チューブ（図示しない）は，構造の安定性を保つために，中間母体１１周辺に設けられ，これらの組合せは，図９に示すように，加熱炉１２における標準的な線引き工程を用いてファイバ１３に線引きされる。この線引き工程は，例えば，コア圧力が６０ｋＰａ以下，クラッド圧力が６０ｋＰａ以下で，実行される。このファイバ線引き工程の間，構造の整合性は，独立して加圧されているコア，クラッド，及びクラッドから離れた外側の被覆チューブの分離領域によって保持される。構造の空隙率は，クラッド圧力及びコア圧力を５０ｋＰａ以上に増加させることにより，９０％以上増加する。例えば，カゴメ構造においては，三角ホール及び構造における高い空隙率を維持するために，ファイバが，低い温度，高い母体供給率，高い線引き張力で，線引きされている。例えば，温度は１９５０度未満，供給率は５０ｍｍ／秒超過，線引き張力は４００ｇ超過がそれぞれ用いられる。これらの数字が，使用される線引き器具（例えば，タワー，ケーン，被覆のサイズ）に依存することは当業者にとって自明である。ファイバの典型的な外径は，１０μｍより大きいピッチに対して，３００μｍである。このような大きい構造は，線引き工程における，ファイバのサイズの正確な制御を可能にする。

大きなピッチを有するカゴメ，ハニカム，又は正方形のＨＣＰＣＦは，上述した，キャピラリの積み重ね及び線引きにより簡易に製造することができる。同心円状の輪は，その積み重ね及び線引き工程と同様の公知の工程により製造することができる。これら全ての場合において，コア及びクラッドホールの独立した加圧でＨＣＰＣＦを製造することは，所望の壁の厚みを得るための製造の間，壁の厚みを制御することができることを意味する。

ファイバの線引きの前に，クラッド壁の厚みを減少させるために，フッ化水素（ＨＦ），又はシリカのエッチングに適したその他のＨＦベースの液状剤で，ケーンをエッチングすることとしても良い。これにより，空隙率は上昇する。エッチング液は，クラッド壁の厚みを減少させるために制御されたエッチング剤の濃度及び／又は時間で，ケーン内に注入される。ケーンは，エッチング工程の後，水で洗い流される。特に，このようなエッチングによれば，上述の極めて薄い壁，及びノード６を提供することができる。

また，このような液体エッチングは，接続用の壁を薄くするために，カゴメ構造以外の構造の製造ためのキャピラリの線引きの際に用いることができる。エッチングは，当業者にとって公知である他の標準的な工程において，中間母体を線引きする前に，行うことができる。

ケーンの事前及び事後処理では，水及びクラッドを形成するシリカ内の不純物の量を減少させることにより，光の損失を減少させることができる。

さらに，クラッド構造に輪を追加することは，導波モードの閉じ込め損失を減少させたことで発生した損失を低減させる。

図３ｃに示されている１９セル欠陥コアの楕円率は，ファイバの線引き過程間において用いられる被覆チューブの最初の楕円率に起因する。このような楕円コアは，偏光維持装置のために用いられる。

大きいピッチ（関心ある波長の５倍以上）のクラッドに基づくＨＣＰＣＦは，比較的低い損失及び低い色分散を有するスペクトルの可視光及び赤外線帯域の付近をカバーする広い光の透過帯域を含むという光学特性，検出されない表面モード，及びコア内の高い光閉じ込め特性を有する。このことは，このタイプのファイバを，可視光及びＵＶの導波のために用いることができることを意味する。このファイバは，Ｃｓ，Ｎａ，及びＩ，等のような可視光領域の原子蒸気を用いたアプリケーション，又は大きな中空コア（例えば２０μｍ超過）を必要とする他のいかなるアプリケーションにおける導波にも用いることができる。さらに，このようなファイバのアプリケーションは，気体検知，量子光学，及び高調波発生を含む。

シングルセルファイバに示されるような，超平坦な波長分散特性，及びシリカ内の低い光の率は，これらのファイバが，高調波発生やソリトン通信のような，広い光帯域幅にわたる気体状媒体における非線形光学に用いられることを意味する。

シングルセル欠陥ファイバは，超低分散及び制限された曲げ損失で，基本モードと，選択的に結合することができる。ファイバの相対的に大きいコアのサイズは，より大きいエアホールにより気体流が増加され，量子光学のアプリケーションにおける壁に誘導されるデコヒーレンスが減少するに従い，気体充填工程を簡素化する。

１９セル欠陥カゴメファイバなどのような，ピッチより約５倍以上大きいコアは，気体が，コア内に入ることを容易にし，気体検知アプリケーションに使用される。

効果的な光学特性を得ることができるだけでなく，大きなピッチのＨＣＰＣＦは，より大きいスケールでケーンが線引きされるように，従来のＦＣＰＣＦの製造方法より簡易に製造することができる。

ピッチ及び欠陥のサイズは，ここに記載した３つの例に限定されるものではない。キャピラリは，ＰＣＦアプリケーションに適するものとして当業者に知られている，いかなるシリカキャピラリであっても良い。ここで開示されたＨＣＰＣＦの動作に必要な構成物品は，公知の標準的ないかなる構成物品を用いても良い。

上述したように，ファイバのクラッド構造の好ましい態様は，正方形格子，カゴメ構造，ハニカム格子，三角格子，及び同心円状の輪構造である。これらは，例えば，１０μｍ超過のピッチを有し，かつ，上述したような極めて薄い接続用のストラット（支柱）を有していても良い。格子の異なるタイプは，導波が発生する正規化周波数の異なった上限を示す。上述したカゴメファイバでの同様の導波特性は，異なったクラッド格子構造を有しているファイバにみられる可能性がある。しかし，そのファイバは，ピッチと比較したクラッドの極めて薄い接続する高い指数成分を有している。それは，主に，にクラッド（例えば空気）の低い指数成分のサイズによって決定される。広域の透過帯域にわたる比較的損失の低い導波は，構造が，コアモードとの結合を阻害する高速横振動（コアモードの振動に関連して）を示すクラッドモードを可能にする。

上記の例に従ったＨＣＰＣＦが使用された場合のアプリケーションの例には，例えば，アト秒パルスを発生させるための，マルチオクターブ（例えば，３オクターブ），スペクトルコムの発生（例えば，３２５ｎｍから２３００ｎｍにまたがる波長）が用いられる。ＨＣＰＣＦは，一時的な誘導ラマン散乱を用いる極端に幅の広い櫛状のスペクトルを生成するために用いられる。それは，例えば，１２ｎｓパルス幅，１０６４ｎｍ波長，及びピークの電力が４０ｋＷを超えない状態で，シングルレーザのみによる注入で達成される。これは，必要な公知の技術を超えるレーザ出力において，大きさの６つの命令による削減を示す。さらに，これは，誘導ラマン散乱（ＨＳＲＳ）のため，実質的に駆動レーザを簡素化する。その結果，変換効率及びスペクトル位置上の公知の高調波発生（ＨＨＧ）の制限を回避するための代替的な手段を提供し，それにより， アト科学（attoscience）の分野の多くの可能性を見出す。

Claims (28)

1. 動作波長を有する中空コアフォトニックファイバ（ＨＣＰＣＦ）であって，
   第一の屈折率を有するコア領域と，
   前記コア領域の周囲に，クラッド領域とを含み，
   前記クラッド領域は，
   ピッチを有する横構造に配置された複数のマイクロキャピラリと，
   前記構造のピッチは，前記動作波長より，少なくとも５倍大きいものであり，
   前記第一の屈折率よりも高い第二の屈折率とを有する
   ＨＣＰＣＦ。
   
2. 前記横構造は，その頂点におけるピッチの１０％未満の厚みを有するノードを含み，
   前記ノードと接続するマイクロキャピラリ壁の接続部は，横方向におけるピッチの５％未満の厚みを有する
   請求項１に記載のＨＣＰＣＦ。
   
3. 第一の屈折率を有するコア領域と，
   前記コア領域の周囲に，クラッド領域とを含み，
   前記クラッド領域は，
   ピッチを有する横構造に配置された複数のマイクロキャピラリと，
   前記第一の屈折率よりも高い第二の屈折率とを有し，
   前記横構造は，
   その頂点におけるピッチの１０％未満の厚みを有するノードを含み，
   前記ノードと接続するマイクロキャピラリ壁の接続部は，横方向におけるピッチの５％未満の厚みを有する
   ＨＣＰＣＦ。
   
4. 前記横構造は，少なくとも１０μｍのピッチを有する
   請求項１から請求項３のいずれかに記載のＨＣＰＣＦ。
   
5. 前記ノードは，２００ｎｍから１ｎｍの範囲の厚みを有する
   請求項２から請求項４のいずれかに記載のＨＣＰＣＦ。
   
6. 前記接続部は，前記ピッチの３％未満の厚みを有する
   請求項２から請求項５のいずれかに記載のＨＣＰＣＦ。
   
7. 前記接続部は，前記ピッチの１％未満の厚みを有する
   請求項６に記載のＨＣＰＣＦ。
   
8. 前記コア領域は，シングルマイクロキャピラリの少なくとも部分的な欠落から生じる欠陥である
   請求項１から請求項７のいずれかに記載のＨＣＰＣＦ。
   
9. 前記コア領域は，７マイクロキャピラリの少なくとも部分的な欠落から生じる欠陥である
   請求項１から請求項７のいずれかに記載のＨＣＰＣＦ。
   
10. 前記コア領域は，１９マイクロキャピラリの少なくとも部分的な欠落から生じる欠陥である
    請求項１から請求項７のいずれかに記載のＨＣＰＣＦ。
    
11. 前記ＨＣＰＣＦは，カゴメ構造を有する
    請求項１から請求項１０のいずれかに記載のＨＣＰＣＦ。
    
12. 前記横構造のピッチは，前記動作波長より，少なくとも１０倍大きい
    請求項１から請求項１１のいずれかに記載のＨＣＰＣＦ。
    
13. 高次誘導ラマン散乱を生成するためのシステムであって，
    請求項１から請求項１２のいずれかに記載のＨＣＰＣＦを含む
    システム。
    
14. ＨＣＰＣＦの製造方法であって，
    少なくとも一のマイクロキャピラリが少なくとも部分的な欠陥であるコア領域で，母材を形成するために，複数のマイクロキャピラリを積み重ねる工程と，
    中間母材を形成するために，制御された加圧で，前記母材を延伸する工程と，
    ＨＣＰＣＦクラッドを形成するために，圧力下で，前記中間母材を線引きする工程を含む
    方法。
    
15. さらに，液体フッ化水素（ＨＦ）を含む剤をエッチング剤で，中間母材のクラッドをエッチングする工程を含む
    請求項１４に記載の方法。
    
16. 前記エッチング剤は，液体ＨＦである
    請求項１５に記載の方法。
    
17. 前記少なくとも一のＨＦ濃度であり，エッチング時間及び流動速度は，マイクロキャピラ壁の厚みを調整するために，制御される
    請求項１５又は請求項１６に記載の方法。
    
18. 前記マイクロキャピラリ壁の厚みは，ピッチの３％未満となるように調整される
    請求項１４から請求項１７のいずれかに記載の方法。
    
19. 前記線引き工程は，コア加圧が６０ｋＰａ以下で，実行される
    請求項１４から請求項１８のいずれかに記載の方法。
    
20. 前記線引き工程は，クラッド加圧が６０ｋＰａ以下で，実行される
    請求項１４から請求項１９のいずれかに記載の方法。
    
21. 前記母材は，毎秒５０ｍｍ以上の率で延伸される
    請求項１４から請求項２０のいずれかに記載の方法。
    
22. 前記母材は，４００ｇ以上の張力で延伸される
    請求項１４から請求項２１のいずれかに記載の方法。
    
23. 前記７マイクロキャピラリは，前記積み重ねの工程において，少なくとも部分的に欠落させられる
    請求項１４から請求項２２のいずれかに記載の方法。
    
24. 前記１９マイクロキャピラリは，前記積み重ねのステップにおいて，少なくとも部分的に欠落させられる
    請求項１４から請求項２２のいずれかに記載の方法。
    
25. 前記ＨＣＰＣＦは，少なくとも１０μｍのピッチを有する
    請求項１４から請求項２４のいずれかに記載の方法。
    
26. ＨＳＲＳを生成するための方法であって
    請求項１から請求項１２のいずれかのＨＣＰＣＦに閉じ込められた気体を励起させる工程を含む
    方法。
    
27. 前記気体は，水素又は重水素である
    請求項２６に記載の方法。
    
28. ＨＣＰＣＦ，ＦＳＲＳの生成システム，又は明細書において図面と共に説明した実質的な方法。
    

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