JP5669937B2 - マルチモード干渉計技術 - Google Patents

Description

本明細書において別段の指示のない限り、この節で説明する材料は、本出願の特許請求の範囲に対する従来技術ではなく、またこの節に含めることによって従来技術であると認められることはない。

例示的な干渉計システムは、光源、および光源から放射される光線を少なくとも第１の光線と第２の光線とに分割する効果を有するメカニズムまたは構造を備えることができる。第１の光線および第２の光線を第１の経路および第２の経路にそって誘導するための構造を使用することができる。次いで、第１の光線および第２の光線を、各経路にそって伝搬した後、組み合わせて、組み合わせた結果を測定することができる。この組み合わせにおける第１の光線と第２の光線との間の位相または振幅の差を検出し、第１の経路および第２の経路の特性に関する情報を提供することができる。

一例において、デバイスを説明する。いくつかの例では、デバイスは、第１の導波路および第２の導波路を備えることができる。いくつかの例では、第１の導波路は、第１のモードで動作するように構成されうる。いくつかの例では、第１の導波路は、第１の波を受け、第１の波を第１の経路にそって第１のモードで伝搬するのに有効である。いくつかの例では、第２の導波路は、第１の導波路と光学的に連通する。いくつかの例では、第２の導波路は、第２のモード、および第３のモードで動作するように構成される。いくつかの例では、第２の導波路は、反射面を備える。いくつかの例では、第２の導波路は、第１の導波路が第１の波を伝搬するときに第１の波を受けるように構成される。いくつかの例では、第２の導波路は、第１の波に応答して、第２の波を第１の経路にそって第２のモードで伝搬するように構成される。いくつかの例では、第２の導波路は、第１の波に応答して、第３の波を第１の経路にそって第３のモードで伝搬するように構成される。いくつかの例では、第２の導波路は、反射面から第２の波を反射して、第１の反射された波と第２の反射された波とを生成するように構成される。いくつかの例では、第２の導波路は、第１の反射された波を第２の経路内で第２のモードで伝搬するように構成される。いくつかの例では、第２の導波路は、第２の反射された波を第２の経路内で第３のモードで伝搬するように構成される。いくつかの例では、第２の導波路は、反射面から第３の波を反射して、第３の反射された波と第４の反射された波とを生成するように構成される。いくつかの例では、第２の導波路は、第３の反射された波を第２の経路内で第３のモードで伝搬するように構成される。いくつかの例では、第２の導波路は、第４の反射された波を第２の経路内で第２のモードで伝搬するように構成される。

一例において、デバイスを説明する。いくつかの例では、デバイスは、第１の導波路、第２の導波路、および第３の導波路を備える。いくつかの例では、第１の導波路は、第１のモードで動作するように構成される。いくつかの例では、第１の導波路は、第１の波を受け、第１の波を第１のモードで伝搬するのに有効である。いくつかの例では、第２の導波路は、第１の導波路と光学的に連通する。いくつかの例では、第２の導波路は、第２のモード、および第３のモードで動作するように構成される。いくつかの例では、第２の導波路は、第１の導波路が第１の波を伝搬するときに第１の波を受けるのに有効である。いくつかの例では、第２の導波路は、第１の波に応答して、第２の波を第２のモードで伝搬し、第３の波を第３のモードで伝搬するのに有効である。いくつかの例では、第３の導波路は、第２の導波路と光学的に連通する。いくつかの例では、第３の導波路は、第４のモードおよび第５のモードで動作するように構成される。いくつかの例では、第３の導波路は、第１の導波路が第１の波を伝搬するときに第２の波および第３の波を受けるのに有効である。いくつかの例では、第３の導波路は、第２の波に応答して、第４の波および第５の波を第４のモードで伝搬するのに有効である。いくつかの例では、第３の導波路は、第３の波に応答して、第６の波および第７の波を第５のモードで伝搬するのに有効である。

いくつかの例において、デバイスを使用するための方法を説明する。いくつかの例では、方法は、第１の導波路で第１の波を受けることを含む。いくつかの例では、方法は、第１の波を第１のモードで第１の導波路を通して伝搬することを含む。いくつかの例では、方法は、第２の導波路で第１の波を受けることを含む。いくつかの例では、第２の導波路は、第１の導波路と光学的に連通し、第２の導波路は、反射面を備える。いくつかの例では、方法は、第１の波に応答して、第２の波を第２の導波路内の第１の経路にそって第２のモードで伝搬することを含む。いくつかの例では、方法は、第１の波に応答して、第３の波を第２の導波路内の第２の経路にそって第３のモードで伝搬することを含む。いくつかの例では、方法は反射面から第２の波を反射して、第１の反射された波と第２の反射された波とを生成することを含む。いくつかの例では、方法は、第１の反射された波を第２の導波路内の第２の経路内で第２のモードで伝搬することを含む。いくつかの例では、方法は、第２の反射された波を第２の導波路内の第２の経路内で第３のモードで伝搬することを含む。いくつかの例では、方法は反射面から第３の波を反射して、第３の反射された波と第４の反射された波とを生成することを含む。いくつかの例では、方法は、第３の反射された波を第２の導波路内の第２の経路内で第３のモードで伝搬することを含む。いくつかの例では、方法は、第４の反射された波を第２の導波路内の第２の経路内で第２のモードで伝搬することを含む。

いくつかの例において、デバイスを使用するための方法を説明する。いくつかの例では、方法は、第１の導波路で第１の波を受けることを含む。いくつかの例では、方法は、第１の波を第１のモードで第１の導波路を通して伝搬することを含む。いくつかの例では、方法は、第２の導波路で第１の波を受けることを含む。いくつかの例では、第２の導波路は、第１の導波路と光学的に連通する。いくつかの例では、方法は、第１の波に応答して、第２の波を第２の導波路内で第２のモードで伝搬することを含む。いくつかの例では、方法は、第１の波に応答して、第３の波を第２の導波路内で第３のモードで伝搬することを含む。いくつかの例では、方法は、第３の導波路で第２の波および第３の波を受けることを含む。いくつかの例では、第３の導波路は、第２の導波路と光学的に連通する。いくつかの例では、方法は、第２の波に応答して、第４の波および第５の波を第３の導波路内で第４のモードで伝搬することを含む。いくつかの例では、方法は、第３の波に応答して、第６の波および第７の波を第３の導波路内で第５のモードで伝搬することを含む。

前述の説明は、例示的なものにすぎず、いっさい制限することを意図されていない。上述の例示的な態様、実施形態、および特徴に加えて、図面および以下の詳細な説明を参照することによってさらなる態様、実施形態、および特徴も明らかになるであろう。

本開示の前記の特徴および他の特徴は、付属の図面を参照することで、以下の説明および付属の特許請求の範囲からより完全に明らかになるであろう。これらの図面は本開示による複数の実施形態のみを示し、したがって本開示の範囲を制限するものであると考えるべきでないことを理解してもらいそのうえで、付属の図面を用いてさらに具体的に、詳細に本開示を説明する。

本明細書で説明されている少なくともいくつかの実施形態により構成される、マルチモード干渉計システムにおいて利用することができるいくつかの例示的な技法を示す図である。 本明細書で説明されている少なくともいくつかの実施形態により構成される、マルチモード干渉計システムにおいて利用することができるいくつかの例示的な技法を示す図である。 本明細書で説明されている少なくともいくつかの実施形態により構成される、例示的なプロセスの流れ図である。 本明細書で説明されている少なくともいくつかの実施形態により構成される、例示的なプロセスの流れ図である。

以下の詳細な説明では、詳細な説明の一部をなす、添付図面が参照される。図面中の類似の記号は、典型的には、文脈上別のものを示していない限り類似のコンポーネントを明示する。詳細な説明、図面、および特許請求の範囲で説明されている例示的な実施形態は、制限することを意図されていない。他の実施形態も利用することができ、また本明細書に提示されている発明対象の精神または範囲から逸脱することなく、他の変更を加えることができる。本明細書で一般的に説明され、また図に例示されているような本開示の態様は、さまざまな異なる構成による配置、置換、組み合わせ、分離、設計が可能であり、すべて本明細書において明示的に企図されることが容易に理解されよう。

本開示は、全体として、とりわけマルチモード干渉計技術に関係する方法、装置、システム、およびデバイスに関するものである。

簡単に言うと、技術は、干渉計システムにおいて有用な技法について一般的に説明される。いくつかの例では、システムは、第１の波を第１のモードで伝搬するのに有効である第１の導波路を備えることができる。いくつかの例では、システムは、第１の波に応答して、第２の波および第３の波を第２のモードおよび第３のモードでそれぞれ伝搬するのに有効である第２の導波路を備えることができる。いくつかの例では、第２の導波路は、反射面から第２の波および第３の波を反射して、第１の反射された波、第２の反射された波、第３の反射された波、および第４の反射された波を生成するのに有効であるものとしてよい。いくつかの例では、第２の導波路は、第２のモードで第１の反射された波および第３の反射された波を伝搬し、第３のモードで第２の反射された波および第４の反射された波を伝搬するのに有効であるものとしてよい。

図１は、本明細書で説明されている少なくともいくつかの実施形態によるマルチモード干渉計システムにおいて利用することができるいくつかの例示的な技法を示している。いくつかの例では、干渉計システム１００は、光源１０２、第１の導波路１０６、および／または第２の導波路１４０をすべて光学的に連通して備えることができる。いくつかの例では、光源１０２は、光を第１の導波路１０６内に出力するように構成されうる。いくつかの例では、第１の導波路１０６は、第２の導波路１４０に結合される。いくつかの例では、プロセッサ１０８は、第１の導波路１０６に結合され、第１の導波路１０６内で伝搬する波を受けるように構成されうる。

いくつかの例では、第１の導波路１０６は、融着位置１１６で第２の導波路１４０に融着接続されうる。融着プロセスは、第１の導波路１０６と第２の導波路１４０との同心性を維持するように手作業で制御することができる。光ファイバーサーキュレーターまたはカプラー１１０は第１の導波路１０６に結合されて、第１の導波路１０６内の波をプロセッサ１０８に結合するように適合されうる。いくつかの例では、プロセッサ１０８は、光スペクトルアナライザー（ＯＳＡ）であってもよい。

いくつかの例では、光源１０２は、光波１０４を第１の導波路１０６に出力するように構成されたレーザーであってもよい。一例において、光源１０２は、スペクトル帯域が周期より広い光波１０４を出力するように構成されてもよい。例えば、Ｃ帯域（１．５３μｍ〜１．５７μｍ）、Ｌ帯域（１．５７μｍ〜１．６１μｍ）、および／またはＳＬＥＤ（スーパールミネッセント発光ダイオード）発光源（１．３μｍから１．５μｍまで）を使用することも可能であろう。いくつかの例では、光源１０２は、広帯域自然放出増幅光（ＡＳＥ）源とすることができる。いくつかの例では、第１の導波路１０６は、伝搬の第１のモードを定める単一モードファイバーとすることができる。いくつかの例では、第２の導波路１４０は、フォトニック結晶ファイバーであってよい。いくつかの例では、フォトニック結晶ファイバー１４０は、孔１４４を画成する壁１４２を備えることができる。壁１４２および孔１４４は、光波に対して第１のモードおよび第３のモードを定めるのに効果を有するものとすることができる。例えば、第２のモードおよび第３のモードは、光波がフォトニック結晶ファイバー１４０を通して異なる速度で伝搬しうるように、異なる材料の壁から形成することができ、および／または異なる屈折率を使用することができる。いくつかの例では、第２の導波路１４０のモードが第１の導波路１０６のモードに移るように第２の導波路１４０内の孔を徐々につぶしてゆく、マイクロホールコラプシング法（micro-hole collapsing technique）を使用することができる。例えば、ファイバー１０６および１４０を接続する前に、それらのファイバーを高精度クリーバーを使用して劈開し、次いで、融着接続機を使用して接続することができる。フォトニック結晶ファイバー１４０の孔は、融着接続のときにアーク放電によりつぶれうる。

動作時に、一例において、物質１５０（液体、気体、または液体と気体との混合物）をインジェクタ１４８などによってフォトニック結晶ファイバー１４０内に塗布することができる。光源１０２は、光波１０４を単一モードファイバー１０６に出力するように構成されうる。光波１０４は、第１のモードで、単一モードファイバー１０６を通じて、融着位置１１６を通りフォトニック結晶ファイバー１４０内に伝搬しうる。上で述べたように、いくつかの例では、フォトニック結晶ファイバー１４０は２つのモードを有することができる。いくつかの例では、光波１０４がフォトニック結晶ファイバー１４０内に入ると、光波１４０は回折して光波１１８と光波１３８に分かれるものとしてよい。これは、一部は、光波１０４が単一モードファイバー１０６からフォトニック結晶ファイバー１４０に回折するせいであると考えられる。光波１１８および１３８は、フォトニック結晶ファイバー１４０内に異なる経路もしくはモードで伝搬しうる。例に示されているように、光波１１８は、フォトニック結晶ファイバー１４０を通り経路もしくは方向１２０へ第２のモード（モード２）で伝搬することができる。例に示されているように、光波１３８は、フォトニック結晶ファイバー１４０を通り経路もしくは方向１３６へ第３のモード（モード３）で伝搬することができる。

光波１１８は、フォトニック結晶ファイバー１４０の端面１２８に入射しうる。いくつかの例では、端面１２８は、劈開することができる。いくつかの例では、端面１２８は、ナノ構造をおよび／またはマイクロ構造を含む表面粗さを含みうる。光波１１８は、表面１２８から反射して、方向１２２およびモード２で単一モードファイバー１０６の方へ逆伝搬するのに有効である、反射された波１２６を発生する。光波１３８は、表面１２８から反射して、方向１３４およびモード３で単一モードファイバー１０６の方へ伝搬するのに有効である、反射された波１３０を発生する。反射された波１２６および１３０は単一モードファイバー１０６を通して伝搬し、光ファイバーカプラー１１０内に結合され、これをプロセッサ１０８が受けることができる。

表面１２８を劈開して、光波１１８および１３８の何らかの散乱および波１１８、１３８のモード間変換を発生するのに十分な表面粗さを形成することができる。一例では、光波１１８が、モード２でフォトニック結晶ファイバー１４０内を伝搬し、表面１２８から反射した後、光波１１８の一部は、１２４に示されているようにモード３で伝搬することができる。光波１２４は、モード３内の方向１３４で単一モードファイバー１０６の方へ逆伝搬しうる。同様に、光波１３８がモード３でフォトニック結晶ファイバー１４０内を伝搬し、表面１２８から反射した後、光波１３８の一部は、１４６に示されているようにモード２で進行することができる。光波１４６は、モード２で方向１２２に単一モードファイバー１０６の方へ逆伝搬しうる。光波１２４および１４６の経路がそれぞれ、モード２を通る部分およびフォトニック結晶ファイバー１４０のモード３を通る部分を含むので、光波１２４、１４６は、第４のモードである、モード４を効果的に形成する。これは、少なくとも一部は、光波１２４、１４６がモード２とモード３との平均（例えば、（モード２＋モード３）／２）である速度で進行するからである。光波１２４、１４６は、光ファイバーカプラー１１０内に結合され、これをプロセッサ１０８が受けることができる。

プロセッサ１０８は、３つの異なるモード、つまり、１）波１２６からのモード（モード２）、２）波１３０からのモード（モード３）、および３）波１２４、１４６からのモード（モード４）の間の干渉を測定するように構成されうる。プロセッサ１０８は、これらのモード間の振幅の変化、遅延、および／または位相シフトなどの差を測定するように構成されうる。例えば、プロセッサ１０８は、ガス、化学薬品の蒸気、または揮発性有機化合物１５０を検出するように構成されうる。

一例では、システム１００において、ＣＲＹＳＴＡＬ ＦＩＢＥＲ社のフォトニック結晶ファイバー（ＰＣＦ）大モード面積（ＬＭＡ）−２５をフォトニック結晶ファイバー１４０に使用することも可能である。この例では、フォトニック結晶ファイバー１４０は、六角形パターンに配置構成された孔を画成する壁の３つのリングによって囲まれた固い芯を備えることができる。この例では、フォトニック結晶ファイバー１４０は、直径約２５．２μｍの芯を有することができ、また平均直径約８．４μｍの孔を有することができる。クラッディング直径は、約２６８μｍであってよい。基本モードの実効屈折率は、１．４４５４０２であり、第２のモードの実行屈折率は、１．４４４５４９であるものとしてよい。モード間屈折率は、８．５３×１０^−４であるものとしてよい。フォトニック結晶ファイバー１４０の長さは、約２６．２８ｃｍであってよい。一例では、単一モードファイバーＳＭＦ−２８ １０６を１．４４４３９９の屈折率で使用することが可能である。プロセッサ１０８は、ＡＮＤＯ ＡＱ６３７０光スペクトラムアナライザーであってよい。

図２は、本明細書で説明されている少なくともいくつかの実施形態によるマルチモード干渉計システムにおいて利用することができるいくつかの例示的な技法を示している。いくつかの例では、干渉計システム２００は、光源２０２、第１の導波路２０６、第２の導波路２２４、第３の導波路２２６、第４の導波路２３０、および／またはプロセッサ２３２備えることができる。いくつかの例では、光源２０２は、光波を第１の導波路２０６に出力するように構成されうる。第２の導波路２２４は、第１の導波路２０６から光波を受けるように構成されうる。第３の導波路２２６は、第２の導波路２０６から光波を受けるように構成されうる。第４の導波路２３０は、第３の導波路２２６から光波を受けるように構成されうる。プロセッサ２３２は、第４の導波路２３０から光波を受けるように構成されうる。

いくつかの例では、光源２０２は、レーザーとすることができる。いくつかの例では、光源２０２は、広帯域自然放出増幅光（ＡＳＥ）源とすることができる。いくつかの例では、プロセッサ２３２は、光スペクトルアナライザー（ＯＳＡ）であってもよい。いくつかの例では、第１の導波路２０６は、融着位置２０８で第２の導波路２２４に融着接続されうる。融着プロセスは、第１の導波路２０６と第２の導波路２２４との同心性を維持するように手作業で制御することができる。いくつかの例では、第２の導波路２２４は、融着位置２１４で第３の導波路２２６に融着接続されうる。いくつかの例では、第３の導波路２２６は、融着位置２２８で第４の導波路２３０に融着接続されうる。融着プロセスは、第３の導波路２２６と第４の導波路２３０との同心性を維持するように手作業で制御することができる。

いくつかの例では、光源２０２は、光波２０４を第１の導波路２０６に出力するように構成されたレーザーであってもよい。一例において、光源２０２は、スペクトル帯域が周期より広い光波１０４を出力するように構成されてもよい。例えば、Ｃ帯域（１．５３μｍ〜１．５７μｍ）、Ｌ帯域（１．５７μｍ〜１．６１μｍ）、および／またはＳＬＥＤ（スーパールミネッセント発光ダイオード）発光源（１．３μｍから１．５μｍまで）を使用することも可能であろう。いくつかの例では、第１の導波路２０６および第４の導波路２３０は、それぞれ、伝搬の第１のモードおよび第６のモードを定める単一モードファイバーとすることができる。いくつかの例では、第２の導波路２２４は、フォトニック結晶ファイバーであってよい。いくつかの例では、フォトニック結晶ファイバー２２４は、孔２３６を画成する壁２３４を備えることができる。壁２３４および孔２３６は、伝搬の第１のモードおよび第３のモードを定めるのにのに有効なものとすることができる。例えば、第２のモードおよび第３のモードは、光波がフォトニック結晶ファイバー２２４を通して異なる速度で伝搬しうるように、異なる材料の壁から形成することができ、および／または異なる屈折率を使用することができる。一例では、第２の導波路２２４のモードが第１の導波路２０６のモードに移るように第２の導波路２２４内の孔を徐々につぶしてゆく、マイクロホールコラプシング法を使用することができる。

いくつかの例では、第３の導波路２２６は、第２の導波路２２４と異なる長さのフォトニック結晶ファイバーであってよい。いくつかの例では、フォトニック結晶ファイバー２２６は、孔２３８を画成する壁２４０を備えることができる。壁２４０および孔２３８は、伝搬の第４のモードおよび第５のモードを定めるのにのに有効なものとすることができる。例えば、第４のモードおよび第５のモードは、光波がフォトニック結晶ファイバー２２６を通して異なる速度で伝搬しうるように、異なる材料の壁から形成することができ、および／または異なる屈折率を使用することができる。一例では、第３の導波路２２６のモードが第４の導波路２３０のモードに移るように第３の導波路２２６内の孔を徐々につぶしてゆく、マイクロホールコラプシング法を使用することができる。

動作時に、いくつかの例では、光源２０２は、光波２０４を単一モードファイバー２０６に出力するように構成されうる。光波２０４は、単一モードファイバー２０６を通じて、融着位置２０８を通りフォトニック結晶ファイバー２２４内に伝搬しうる。上で述べたように、いくつかの例では、フォトニック結晶ファイバー２２４は２つのモードで動作するように構成することができる。いくつかの例では、光波２０４がフォトニック結晶ファイバー２２４内に入ると、光波２０４は回折して光波２１０と光波２１２に分かれるものとしてよい。これは、一部は、光波２０４が単一モードファイバー２０６からフォトニック結晶ファイバー２２４に回折するせいであると考えられる。

光波２１０、２１２は、フォトニック結晶ファイバー２２４を通り、融着位置２１４を通り、フォトニック結晶ファイバー２２６内に伝搬しうる。上で述べたように、いくつかの例では、フォトニック結晶ファイバー２２６は、フォトニック結晶ファイバー２２４内のモードと異なる２つのモードで動作するように構成することができる。例えば、フォトニック結晶ファイバー２２４およびフォトニック結晶ファイバー２２６は、異なるモードを形成するのに有効な、異なる長さを持つことができる。いくつかの例では、光波２１０、２１２がフォトニック結晶ファイバー２２６内に入ると、光波２１０、２１２は回折して光波２１６、２１８、および２２０、２２２に分かれるものとしてよい。これは、一部は、矢印２４２で例示されているように、フォトニック結晶ファイバー２２６がフォトニック結晶ファイバー２２４からオフセットされて融着されるせいである場合がある。オフセットまたは捻れは、光波２１０、２１２のモード変換を引き起こすのに有効なものとしてよい。

光波２１６、２１８、２２０、２２２は、フォトニック結晶ファイバー２２６を通り、融着位置２２８を通り、単一モードファイバー２３０内に伝搬し、これをプロセッサ２３２が受けることができる。プロセッサ２３２は、光波２１６、２１８、２２０、２２２のいずれかの間の振幅の変化、遅延、および／または位相シフトなどの差を検出するように構成されうる。例えば、システム２００は、遅延および／または位相シフトに基づき周囲圧力を検出するように構成されうる。

ほかにも利点はあるが、とりわけ、システム１００および／またはシステム２００では感知範囲が改善されうる。いくつかの例では、２つより多い光波が誘導され、２モードフォトニック結晶ファイバーであっても互いに干渉させることができる。この結果、感度および／または帯域幅の範囲が増加しうる。システム１００および／または２００を使用するユーザーは、分解能増大および／または感度範囲の拡大の間で選択することができる。システム１００および／またはシステム２００は、複数の周期を備えることができるので、感知範囲を拡大することが実現でき、また短い周期にわたるシフトであっても検出可能であるものとすることができる。一例では、システム１００および／または２００は、小型化された空気感知システムにおいて使用することも可能である。

図３は、本明細書で説明されている少なくともいくつかの実施形態により構成された例示的なプロセスに対する流れ図を示している。図３のプロセスは、例えば、上で説明されているシステム１００を使用して実装することが可能である。例示的なプロセスは、ブロックＳ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ１０、Ｓ１２、Ｓ１４、および／またはＳ１６のうちの１つまたは複数によって例示されているような１つまたは複数のオペレーション、アクション、または機能を備えることができる。離散ブロックとして例示されているけれども、所望の実装に応じて、さまざまなブロックをいくつかの付加的なブロックに分割するか、またはより少ないブロックに組み合わせるか、またはなくすことができる。処理はブロックＳ２から始まるものとしてよい。

ブロックＳ２で、第１の導波路は、第１の波を受けるように適合されうる。処理は、ブロックＳ２からブロックＳ４に進むことができる。

ブロックＳ４で、第１の導波路は、第１のモードで第１の導波路を通して第１の波を伝搬するように適合されうる。処理は、ブロックＳ４からブロックＳ６に進むことができる。

ブロックＳ６で、第２の導波路は、第１の波を受けるように適合されうる。いくつかの例では、第２の導波路は、反射面を備えることができる。処理は、ブロックＳ６からブロックＳ１０に進むことができる。

ブロックＳ１０で、第２の導波路は、第１の波に応答して、第２のモードで第２の波を伝搬するように適合されうる。処理は、ブロックＳ１０からブロックＳ１２に進むことができる。

ブロックＳ１２で、第２の導波路は、第１の波に応答して、第３のモードで第３の波を伝搬するように適合されうる。処理は、ブロックＳ１２からブロックＳ１４に進むことができる。

ブロックＳ１４で、第２の導波路は、反射面から第２の波を反射して、第１の反射された波と第２の反射された波とを生成するように適合されうる。第２の導波路は、第２のモードで第１の反射された波を伝搬し、第３のモードで第２の反射された波を伝搬するようにさらに適合されうる。処理は、ブロックＳ１４からブロックＳ１６に進むことができる。

ブロックＳ１６で、第２の導波路は、反射面から第３の波を反射して、第３の反射された波と第４の反射された波とを生成するように適合されうる。第２の導波路は、第３のモードで第３の反射された波を伝搬し、第２のモードで第４の反射された波を伝搬するようにさらに適合されうる。

図４は、本明細書で説明されている少なくともいくつかの実施形態により構成された例示的なプロセスに対する流れ図を示している。図４のプロセスは、例えば、上で説明されているシステム２００を使用して実装することが可能である。例示的なプロセスは、ブロックＳ２０、Ｓ２２、Ｓ２４、Ｓ２８、Ｓ３０、Ｓ３４、および／またはＳ３８のうちの１つまたは複数によって例示されているような１つまたは複数のオペレーション、アクション、または機能を備えることができる。離散ブロックとして例示されているけれども、所望の実装に応じて、さまざまなブロックをいくつかの付加的なブロックに分割するか、またはより少ないブロックに組み合わせるか、またはなくすことができる。処理はブロックＳ２０から始まるものとしてよい。

ブロックＳ２０で、第１の導波路は、第１の波を受けるように適合されうる。処理は、ブロックＳ２０からブロックＳ２２に進むことができる。

ブロックＳ２２で、第１の導波路は、第１のモードで第１の導波路を通して第１の波を伝搬するように適合されうる。処理は、ブロックＳ２２からブロックＳ２４に進むことができる。

ブロックＳ２４で、第２の導波路は、第１の波を受けるように適合されうる。処理は、ブロックＳ２４からブロックＳ２８に進むことができる。

ブロックＳ２８で、第２の導波路は、第１の波に応答して、第２のモードで第２の波を伝搬し、第３のモードで第３の波を伝搬するように適合されうる。処理は、ブロックＳ２８からブロックＳ３０に進むことができる。

ブロックＳ３０で、第３の導波路は、第２の波および第３の波を受けるように適合されうる。処理は、ブロックＳ３０からブロックＳ３４に進むことができる。

ブロックＳ３４で、第３の導波路は、第２の波に応答して、第４の波および第５の波を第４のモードで伝搬するように適合されうる。処理は、ブロックＳ３４からブロックＳ３８に進むことができる。ブロックＳ３８で、第３の導波路は、第３の波に応答して、第６の波および第７の波を第５のモードで伝搬するように適合されうる。

本開示は、さまざまな態様を例示するものとして意図されている、本出願において説明されている特定の実施形態に関して限定されない。多くの修正ならびに変更は、当業者には明らかなように、本明細書の趣旨および範囲から逸脱することなく行うことができる。本開示の範囲内で機能的に同等の方法および装置は、本明細書に列挙されているものに加えて、当業者には前記の説明から明らかであろう。このような修正形態および変更形態は、付属の特許請求の範囲の範囲内にあることが意図されている。本開示は、付属の特許請求の範囲が権利を付与される等価物の全範囲とともに、付属の特許請求の範囲の条項のみ限定されるものとする。本開示は、もちろん変化しうる、特定の方法、試薬、化合物、組成物、または生体系に限定されないことが理解されよう。また、本明細書で使用されている用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、限定的であることを意図されていないことは理解されるであろう。

本明細書における実質的にすべての複数形および／または単数形の用語の使用に対して、当業者は、状況および／または用途に適切なように、複数形から単数形に、および／または単数形から複数形に変換することができる。さまざまな単数形／複数形の置き換えは、理解しやすいように、本明細書で明確に説明することができる。

通常、本明細書において、特に添付の特許請求の範囲（例えば、添付の特許請求の範囲の本体部）において使用される用語は、全体を通じて「オープンな（ｏｐｅｎ）」用語として意図されていることが、当業者には理解されよう（例えば、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきであり、用語「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、「少なくとも有する（ｈａｖｉｎｇ ａｔ ｌｅａｓｔ）」と解釈されるべきであり、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｂｕｔ ｉｓ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきである、など）。導入される請求項で具体的な数の記載が意図される場合、そのような意図は、当該請求項において明示的に記載されることになり、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しないことが、当業者にはさらに理解されよう。例えば、理解の一助として、添付の特許請求の範囲は、導入句「少なくとも１つの（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」および「１つまたは複数の（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）」を使用して請求項の記載を導くことを含む場合がある。しかし、そのような句の使用は、同一の請求項が、導入句「１つまたは複数の」または「少なくとも１つの」および「ａ」または「ａｎ」などの不定冠詞を含む場合であっても、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による請求項の記載の導入が、そのように導入される請求項の記載を含む任意の特定の請求項を、単に１つのそのような記載を含む実施形態に限定する、ということを示唆していると解釈されるべきではない（例えば、「ａ」および／または「ａｎ」は、「少なくとも１つの」または「１つまたは複数の」を意味すると解釈されるべきである）。同じことが、請求項の記載を導入するのに使用される定冠詞の使用にも当てはまる。また、導入される請求項の記載で具体的な数が明示的に記載されている場合でも、そのような記載は、少なくとも記載された数を意味すると解釈されるべきであることが、当業者には理解されよう（例えば、他の修飾語なしでの「２つの記載（ｔｗｏ ｒｅｃｉｔａｔｉｏｎｓ）」の単なる記載は、少なくとも２つの記載、または２つ以上の記載を意味する）。さらに、「Ａ、ＢおよびＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。「Ａ、Ｂ、またはＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、またはＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。２つ以上の代替用語を提示する事実上いかなる離接する語および／または句も、明細書、特許請求の範囲、または図面のどこにあっても、当該用語の一方（ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｍｓ）、当該用語のいずれか（ｅｉｔｈｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｍｓ）、または両方の用語（ｂｏｔｈ ｔｅｒｍｓ）を含む可能性を企図すると理解されるべきであることが、当業者にはさらに理解されよう。例えば、句「ＡまたはＢ」は、「Ａ」または「Ｂ」あるいは「ＡおよびＢ」の可能性を含むことが理解されよう。

それに加えて、本開示の特徴または態様がマーカッシュグループに関して説明されている場合、本開示は、これにより、マーカッシュグループの個別のメンバーまたはメンバーのサブグループに関しても説明されることは当業者であれば理解するであろう。

当業者であれば理解するように、書面による明細書を提示することに関してなど、あらゆる目的について、本明細書で開示されているすべての範囲は、あらゆる可能な部分範囲およびそれらの部分範囲の組み合わせを包含する。リストされている範囲は、同じ範囲を少なくとも２等分、３等分、４等分、５等分、１０等分などに分割することを十分に記述し、またそのように分割することを可能にする範囲であると容易に理解できる。非限定的な例として、本明細書で説明されているそれぞれの範囲は、下３分の１、中３分の１、および上３分の１などに容易に分割できる。当業者であれば理解するように、「最大〜まで」、「少なくとも」、「より大きい」、「より小さい」、および同様の語句などのすべての言い回しは、参照されている数を含み、上で説明したようにその後いくつかの部分範囲に分割することができる範囲を指す。最後に、当業者であれば理解するように、範囲はそれぞれの個別のメンバーを含む。したがって、例えば、１〜３個のセルを持つ１つのグループは、１、２、または３個のセルを持ついくつかのグループを指す。同様に、１〜５個のセルを持つ１つのグループは、１、２、３、４、または５個のセルを持ついくつかのグループを指す。

本明細書ではさまざまな態様および実施形態が開示されているが、他の態様および実施形態も当業者には明らかであろう。本明細書で開示されているさまざまな態様および実施形態は、例示することを目的としており、制限することを意図しておらず、真の範囲および趣旨は以下の特許請求の範囲によって示される。

Claims (10)

1. 第１のモードで動作するように構成されている第１の導波路であって、前記第１の導波路は、第１の波を受け、前記第１の波を第１の方向に前記第１のモードで伝搬するのに有効である、前記第１の導波路と、
   前記第１の導波路と光学的に連通する第２の導波路であって、前記第２の導波路は第２のモードおよび第３のモードで動作するように構成され、前記第２の導波路は、反射面を備え、前記第２の導波路は、
   前記第１の導波路が前記第１の波を伝搬するときに前記第１の波を受け、
   前記第１の波に応答して、第２の波を前記第１の方向に前記第２のモードで伝搬し、
   前記第１の波に応答して、第３の波を前記第１の方向に前記第３のモードで伝搬し、
   前記反射面から前記第２の波を反射して、第１の反射された波と第２の反射された波とを生成し、
   前記第１の反射された波を第２の方向に前記第２のモードで伝搬し、
   前記第２の反射された波を前記第２の方向に前記第３のモードで伝搬し、
   前記反射面から前記第３の波を反射して、第３の反射された波と第４の反射された波とを生成し、
   前記第３の反射された波を前記第２の方向に前記第３のモードで伝搬し、
   前記第４の反射された波を前記第２の方向に前記第２のモードで伝搬するように構成される、前記第２の導波路とを備えるデバイス。
2. 前記第１の導波路に結合された光ファイバーカプラーと、
   前記光ファイバーカプラーと連通するプロセッサであって、前記プロセッサは、前記第１の反射された波、前記第２の反射された波、前記第３の反射された波、および前記第４の反射された波を受けるのに有効であり、前記プロセッサは、前記第１の反射された波、前記第２の反射された波、前記第３の反射された波、および前記第４の反射された波の間の差を測定するように構成される、前記プロセッサとをさらに備える請求項１に記載のデバイス。
3. 前記第１の導波路と光学的に連通する光源をさらに備え、前記光源は、前記第１の波を出力するのに有効である請求項２に記載のデバイス。
4. 前記第１の導波路は、単一モードファイバーであり、前記第２の導波路は、フォトニック結晶ファイバーである請求項１に記載のデバイス。
5. 前記単一モードファイバーは、融着位置でフォトニック結晶ファイバーに結合され、前記フォトニック結晶ファイバーは、複数の孔を画成する壁を備え、前記複数の孔のうちの少なくともいくつかは、マイクロホールコラプシング法でつぶされる請求項４に記載のデバイス。
6. 前記反射面は、劈開される請求項５に記載のデバイス。
7. 物質を前記第２の導波路内に注入するのに有効であるインジェクタをさらに備える請求項１に記載のデバイス。
8. 前記第１の波は、前記融着位置において前記第２の波および前記第３の波に回折する請求項５に記載のデバイス。
9. デバイスを使用するための方法であって、
   第１の導波路で第１の波を受けることと、
   第１のモードで前記第１の導波路を通して前記第１の波を伝搬することと、
   第２の導波路で前記第１の波を受けることであって、前記第２の導波路は、前記第１の導波路と光学的に連通し、前記第２の導波路は、反射面を備えることと、
   前記第１の波に応答して、第２の波を前記第２の導波路内の第１の方向に第２のモードで伝搬することと、
   前記第１の波に応答して、第３の波を前記第２の導波路内の第１の方向に第３のモードで伝搬することと、
   前記反射面から前記第２の波を反射して、第１の反射された波と第２の反射された波とを生成することと、
   前記第１の反射された波を前記第２の導波路内の前記第２の方向に前記第２のモードで伝搬することと、
   前記第２の反射された波を前記第２の導波路内の前記第２の方向に前記第３のモードで伝搬することと、
   前記反射面から前記第３の波を反射して、第３の反射された波と第４の反射された波とを生成することと、
   前記第３の反射された波を前記第２の導波路内の前記第２の方向に前記第３のモードで伝搬することと、
   前記第４の反射された波を前記第２の導波路内の前記第２の方向に前記第２のモードで伝搬することとを含む方法。
10. プロセッサによって、前記第１の反射された波、前記第２の反射された波、前記第３の反射された波、および前記第４の反射された波を受けることと、
    前記プロセッサによって、前記第１の反射された波、前記第２の反射された波、前記第３の反射された波、および前記第４の反射された波の間の差を決定することとをさらに含む請求項９に記載の方法。

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