KR20170099965A - 광결정 섬유, 이의 제조방법 및 초연속 광원 - Google Patents

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카스페르 라우르 뷔그
크리스티안 야콥센
옌스 크리스티안 륑쇠에
킴 지. 예스페르센
옙페 요한센
마르틴 뒤벤달 모크
마르틴 에를란 베스테르고르 페데르센
카르스텐 엘. 톰센
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Abstract

본 발명은 광결정 섬유(PCF), 이의 제조방법, 및 이러한 PCF를 포함하는 초연속 광원에 관한 것이다. 상기 PCF는 세로축을 갖고, 상기 세로축의 길이를 따라 연장된 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 클래딩(cladding) 영역을 포함한다. 적어도 상기 클래딩 영역은, 적어도 미세 구조화된 길이 섹션에서 상기 PCF의 세로축을 따라 연장되는 포접물 형태의 다수의 미세 구조물을 포함한다. 상기 미세 구조화된 길이 섹션의 적어도 내분해성 길이 섹션에서, 상기 PCF는 수소 및/또는 중수소를 포함한다. 적어도 상기 내분해성 길이 섹션에서, 상기 PCF는 상기 클래딩 영역을 둘러싸는 주 코팅을 추가로 포함하며, 여기서, 상기 주 코팅은 Th 미만의 온도에서 상기 수소 및/또는 중수소에 대하여 밀폐성이며, Th는 약 50℃ 이상, 바람직하게는 50℃<Th<250℃이다.

Description

광결정 섬유, 이의 제조방법 및 초연속 광원
본 발명은, 광결정 섬유(photonic crystal fiber: PCF), 상기 광결정 섬유의 제조방법, 및 이러한 광결정 섬유, 미세 구조화된 광섬유를 포함하는 초연속 광원 및 광학 초연속 방사원(source of optical supercontinuum radiation)에 관한 것이다.
하기에서 PCF 또는 미세 구조화된 광섬유로도 나타내는 광결정 섬유는, 백그라운드 물질에, 일반적으로는 규칙적인 어레이(regular array)로 배열된 (종종 클래딩 피쳐 또는 미세 구조물로 불리는) 다수의 포접물(inclusion)들을 갖는 클래딩 영역으로 둘러싸인 코어를 갖는 섬유이다. 상기 포접물은 기체, 액체, 또는 고체 포접물일 수 있다. 원칙적으로 상기 포접물은 보이드(void)일 수 있지만, 실제로는 상기 보이드는 보통 일부 기체 분자를 포함할 수 있다.
이러한 유형의 섬유는 당해 기술 분야에 널리 공지되어 있으며, 예를 들어 US2012195554, US8406594, US2011116283 및 US2012195554에 개시되어 있다.
상기 미세 구조화된 광섬유는 예를 들어 실리카 유리일 수 있다. 이의 굴절률을 변화시키기 위해, 또는 광 증폭, 감도 등과 같은 효과들을 제공하기 위해, 다른 물질들을 실리카 유리에 첨가할 수 있다.
상기 클래딩 포접물들 사이에 위치하는 중심-대-중심은 피치(∧)로 정의된다. PCF는 일반적으로 코어의 크기 및 이의 위치 또는 피치(∧)에 대한 포접물의 크기의 비율에 의해 적어도 부분적으로 특징지어 진다. 클래딩 포접물들의 크기 및 피치를 조정함으로써, 광섬유의 영 분산 파장(ZDW)이 조정될 수 있다.
광결정 섬유는 일반적으로 고전력 광원에 사용하기 적합하다. 광섬유에서의 비교적 고전력의 유도는 다수의 상업적인 적용, 예를 들어 수술용 및/또는 치료적 조명, 광학 판독, 및 물질 가공에 대한 타당성을 가질 수 있다. 이러한 적용들 중에서 광학 에너지의 전달 및 광섬유에서의 비선형 효과의 활용이, 일반적으로 광섬유 내의 보다 높은 광 출력이 보다 명확하다. 광학 출력은 연속파(CW), 펄스, 또는 이들의 혼합일 수 있다. 광섬유 내의 높은 광학 출력은, 비교적 소규모의 평균 출력을 갖는 동시에 높은 피크 전력을 얻을 수 있는 펄스 광이 특히 명확할 수 있다.
광섬유로 운반되는 평균 전력/스펙트럼 밀도의 하나의 제한은 광섬유의 파해 한계이다. 특히, PCF가, 고전력 광이 상기 PCF의 (종종 입력 말단부로도 불리는) 런칭(launching) 말단부를 통해 상기 PCF로 공급되는 초연속 발생을 위해 적용되는 경우, PCF는 공급된 광의 피크 전력에 따라 시간이 흐르면서 분해되는 것을 확인했다. 추가적으로, 런칭 말단부에 인접하거나 밀접하게 되는 광섬유 섹션은 런칭 말단부보다 길게 분해에 노출된다는 것을 확인했다.
US8145023은, 코어 물질 및 임의로 수소 및/또는 중수소를 포함하는 클래딩 물질 로딩에 의한, PCF에 대한 고전력 광 공급으로 유발된 분해를 완화시키는 방법을 개시한다. 이러한 로딩은 광섬유 수명의 약간의 증가를 야기하는 것으로 확인되었다. US2011116283에서, PCF를 어닐링 처리하고/처리하거나 수소 및/또는 중수소 로딩 후 고 전력 조사 함으로써 상기 방법을 추가적으로 개선했다.
본 발명의 목적은, 초연속 발생(supercontinuum generation)에 적합한, 매우 내분해성인 PCF를 제공하는 것이다.
일양태에서, 초연속 발생에 적합하고, 초연속 발생용으로 사용하는 경우에도 긴 수명을 갖는 PCF를 제공하는 것이 목적이다.
고도의 내분해성을 갖는 PCF를 포함하는 초연속 광원, 및 이러한 초연속 광원의 바람직한 적용을 제공하는 것이 추가적인 목적이다.
이러한 그리고 다른 목적은, 청구범위에 정의된 바와 같이 그리고 하기 본원 명세서에 개시된 바와 같은 본 발명 또는 이의 양태에 의해 해결되었다.
본 발명 또는 이의 양태가 하기 개시로부터 당업자에게 자명할 다수의 추가적인 이점을 갖는 것이 확인되었다.
본 발명의 광결정 섬유(PCF)는 세로축을 갖고, 상기 세로축의 길이를 따라 연장되는 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 클래딩(cladding) 영역을 포함한다. 적어도 상기 클래딩 영역은, 적어도 미세 구조화된 길이 섹션에서 상기 PCF의 세로축을 따라 연장되는 포접물 형태의 다수의 미세 구조물을 포함한다. 상기 PCF는 상기 PCF의 전체 길이 또는 이의 길이 섹션에 불과할 수 있는 내분해성 길이 섹션을 갖는다.
어구 "내분해성 길이 섹션"은, 광섬유 길이 섹션이 다른 선행 기술의 섬유 길이 섹션에 비하여 시간이 흐르는 동안 매우 고도의 내분해성을 갖는 것을 나타내기 위해 사용된다.
상기 미세 구조화된 길이 섹션의 적어도 내분해성 길이 섹션에서의 PCF는 수소 및/또는 중수소를 포함하고, 적어도 상기 내분해성 길이 섹션에서의 PCF는 클래딩 영역을 둘러싸는 주 코팅을 추가로 포함하며, 여기서, 상기 주 코팅은 Th 미만의 온도에서 상기 수소 및/또는 중수소에 대하여 밀폐성이며, Th는 약 50℃ 이상이다. 유리하게는, Th는 적어도 대략적으로 PCF를 사용할 때의 최대 예상 온도이다. 이에 인해 최소한의 수소 및/또는 중수소가 시간이 흐르는 동안 그리고/또는 사용하는 동안 확산배출된다. 바람직하게는 Th는 다음과 같다: 50℃<Th<250℃. 일양태에서, Th는 약 150℃ 이하이다.
용어 "밀폐성"은, 예를 들어 대기 조건에서의 상대 온도에서(즉, 광섬유가 공기 중 1bar에서 배치되어) 라만 분광법을 사용하거나, 대략 1240nm에서 H2(또는 D2) 또는 대략 1870nm에서 H2에 대하여 또는 대략 1715nm에서 D2에 대한 흡수선을 IR 분광법으로 측정하여, 약 1일당 1% 미만의 코팅을 통과하는 수소 원자 및/또는 중수소 원자의 임의의 확산을 의미하는 것으로 본원 명세서에서 사용된다. 바람직하게는 밀폐성 코팅은 1일당 0.5% 미만, 예를 들어 1일단 약 0.1% 미만, 예를 들어 1일당 약 0.01% 미만의 확산을 허용한다.
용어 "포접물"은, 백그라운드 물질 내의 포접물을 의미하며, 여기서, 포접물은 이를 둘러싸는 백그라운드 물질의 굴절률이 아닌 다른 굴절률을 갖는다. 포접물은 예를 들어 공기, 질소 또는 임의의 다른 기체로 된 기체 포접물; 예를 들어 백그라운드 물질 이외의 다른 유리(glass) 유형 및/또는 도핑된 물질(예를 들어 F, Ge, P, B와 같은 굴절률 변화 물질)의 고체 포접물, 진공 포접물 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 유리하게는, 포접물들의 적어도 일부는 기체 - 또는 진공 포접물이다. 포접물이 내분해성 길이 섹션의 양측에서 밀접되는 경우, 기체 포접물은 수소 및/또는 중수소 도핑의 역할을 할 수 있다.
어절 "반경 거리"는 세로축으로부터 방사 방향으로 측정된 거리를 의미한다.
용어 "실질적으로"는 본원 명세서에서 정상적인 생성물의 편차 및 공차를 포함하는 것을 의미하는 것으로 사용되어야 한다.
클래딩 영역은 균질한 백그라운드 물질을 가질 수 있거나, 서로 상이한 개별 백그라운드 물질을 포함하는 다수의 영역을 가질 수 있음을 주목해야 한다. 백그라운드 물질은 유리하게는 임의로 도핑된 실리카이다. 일양태에서, 클래딩 영역은 내부 클래딩 영역 및 상기 내부 클래딩 영역을 둘러싸는 외부 클래딩 영역을 포함하며, 예를 들어 US8600207에 개시된 바와 같이, 내부 클래딩 영역의 백그라운드 물질은 외부 클래딩 영역의 백그라운드 물질과는 상이하다.
일양태에서, 클래딩 영역은 내부 클래딩 영역 및 상기 내부 클래딩 영역을 둘러싸는 외부 클래딩 영역을 포함하며, 상기 내부 클래딩 영역의 백그라운드 물질은 상기 외부 클래딩 영역의 백그라운드 물질과 동일한 굴절률을 갖는다. 이러한 양태에서, 내부 클래딩 영역 및 외부 클래딩 영역이 동일한 백그라운드 물질을 갖는 것이 유리하다. 내부 및 외부 클래딩 영역들간의 차이는 예를 들어 포접물의 크기, 유형 및/또는 수의 차이이다. 클래딩 영역은 빛을 코어에 한정시키고, 유리하게는 상기 빛의 한정을 야기하는 평균 굴절률에 영향을 주기 위해 포접물이 배열된다. 이는 포접물이 비교적 코어에 밀접하게 돼야 하고, 바람직하게는 포접물의 적어도 일부가 약 50㎛ 이하, 바람직하게는 약 40㎛ 이하, 예를 들어 약 30㎛ 이하, 예를 들어 약 15㎛ 이하의 코어에 대한 중심-대-중심 거리를 가져야 하는 것을 의미한다.
클래딩 영역, 포접물 및 코어의 물질을 설명하는 경우, 수소 및/또는 중수소의 양은 상기 물질의 일부로 포함되지 않는다.
일양태에서, 클래딩 영역의 백그라운드 물질 및 코어 물질은 실질적으로 순수 실리카이다.
일양태에서, 클래딩 영역의 백그라운드 물질 및 코어 물질은 불화 도핑된 실리카이다.
적어도 내분해성 길이 섹션에서 코어 물질이 염화 도핑된 경우, 광 유도된 분해에 대하여 더 높은 저항성을 달성할 수 있는 것이 확인되었다.
유리하게는 적어도 내분해성 길이 섹션에서의 코어 중 H2 또는 D2 형태의 수소 및/또는 중수소 함량은 약 0.001ppm 이상, 예를 들어 약 0.01ppm 이상, 예를 들어 약 0.1 내지 약 10000ppm으로 포함한다. 수소 및/또는 중수소의 양은 예를 들어 상기 설명한 바와 같이 개별 수소 또는 중수소 흡수 피크에서 생성된 흡수 측정에 의해 측정할 수 있다.
내분해성 길이 섹션은 임의의 길이를 가질 수 있다. 유리하게는 내분해성 길이 섹션은 PCF의 말단부로부터 연장된다. 일양태에서, 내분해성 길이 섹션은 PCF의 런칭 말단부로부터 연장된다. 런칭 말단부는 광학적으로 연결되거나, PCF에 광을 공급하기 위한 펌프 레이저와 연결되도록 조정되는 말단부가다. 이에 의해 내분해성 길이 섹션은 고전력 광이 PCF에 공급되어야 하는 곳에 위치할 수 있다. 선행 기술 PCF에 대한 주된 손상이 PCF의 런칭 말단부에 근접하여 발생하는 것이 관찰되었다. PCF의 런칭 말단부에서의 수소 및/또는 중수소의 충분한 로드를 보장함으로써, 전체 PCF에 대한 수명을 추가적으로 증가시키는 로딩 응력으로 인해, PCF는 손상에 대하여 보다 증가된 내성을 갖는다.
본 발명의 맥락에서, 어구 "포접물들의 환"은 코어에 대하여 실질적으로 동일한 거리를 일반적으로 갖고, 코어를 둘러싸는 원형 또는 비원형 환으로 정렬되는 클래딩 포접물들을 나타낸다. 일반적으로, 포접물들의 환은 완전히 원형은 아니지만, 다수의 완만한 각도들을 갖는 모양, 예를 들어 6각형이다. 바람직하게는 포접물들의 환의 모든 포접물은 실질적으로 동일한 크기이고, 바람직하게는 동일한 물질이다.
일양태에서, 클래딩 영역의 다수의 포접물은 코어를 둘러싸는 포접물들의 2개 이상의 환을 포함하는 패턴으로 배열된다.
초연속 발생용으로 매우 양호한 PCF를 얻기 위해, (피치 ∧로도 나타내는) 중심-대-중심 거리는 유리하게는 약 1㎛ 이상, 예를 들어 약 1.5 내지 약 5㎛ 이상이다. 포접물 직경(d)은 유리하게는 약 0.5㎛ 이상, 예를 들어 약 1 내지 약 3㎛이다. 상대 직경/피치 d/∧는 바람직하게는 약 0.4 내지 약 0.85이다.
포접물 직경 또는 포접물의 직경은 포접물의 특징적인 직경으로도 언급된다. 어구 "특징적인 직경"은 (클래딩 피쳐로도 불리는) 포접물 크기의 척도이다. 클래딩 피쳐가 원형인 경우, 특징적인 직경은 상기 클래딩 피쳐의 환의 직경이다. 클래딩 피쳐가 비원형인 경우, 일양태에서 특징적인 직경은 클래딩 피쳐의 최대 및 최소 크기의 평균으로 측정되거나, 또 다른 양태에서 특징적인 직경은 해당 클래딩 피쳐의 계산되거나 측정된 면적에 상응하는 면적을 갖는 원의 직경이다.
포접물들은 동일하거나 상이한 직경을 가질 수 있으며, 개별 포접물의 포접물 직경은 상기 언급한 바와 같이 광섬유의 길이를 따라 동일하거나 상이할 수 있다.
포접물들의 상이하고 바람직한 조합의 양태들은, 코어, 클래딩 영역 및 포접물의 구조에 대하여 본원 명세서에 참조에 의해 포함되는 보이드 출원된 특허출원 DK PA 2014 70146에 개시되어 있다. PA 2014 70146은, PA 2014 70146에 개시된 PCF의 적어도 길이 섹션이 본원 명세서에 개시된 수소 및/또는 중수소를 포함하는 내분해성 길이 섹션 및 밀폐성 코팅으로 되도록 또는 이들을 포함하게 개질된다는 차이점으로 인해 본 발명의 PCF의 바람직한 양태를 개시하게 된다.
일양태에서, 개별 포접물의 포접물 직경(d)은 섬유의 길이를 따라 동일하다. 일양태에서, 개별 포접물의 포접물 직경(d)은 적어도 섬유의 길이 섹션을 따라 - 예를 들어 테이퍼드 섹션(tapered section)을 따라 상이하다.
포접물은 - 상기 나타낸 바와 같이 - 원칙적으로, 개별 포접물이 매립되거나 포함되는 백그라운드 물질과는 상이한 굴절률을 갖는 물질을 일반적으로 포함하는 임의의 종류의 물질을 포함하거나 이로 구성된다. 적합한 포접물 물질의 예는 상기 개시되어 있다.
일양태에서, 포접물은 기체 포접물, 예를 들어 에어 홀 - 예를 들어 압력의 공기 또는 주변(대기압) 공기를 포함하는 에어 홀을 포함한다. 바람직하게는 기체 포접물은 상기 내분해성 길이 섹션의 양측에 밀접한다.
일양태에서, 내분해성 길이 섹션은 임의로 PCF의 밀접하는 말단부들을 포함하지 않는 PCF의 전체 길이이다.
PCF의 말단부를 밀접하게 함으로써, 상기 PCF의 수소 및/또는 중수소의 임의의 확산배출이 추가적으로 감소되고, 내분해성을 증가시키고 따라서 전체 PCF의 수명을 증가시키는 것으로 확인된다.
PCF의 말단부들은, 예를 들어 짧은 말단부 섹션에서의 PCF의 붕괴에 의해, 또는 짧은 고형 실리카 길이 섹션을 개별 말단부들에 대해 융합시켜 밀접하게 할 수 있다.
유리하게는 광 손실에 대한 임의의 위험 요소를 감소시키기 위해, 밀접한 말단부 각각은 PCF의 길이를 따라 비교적 짧은 길이를 갖는다. 유리하게는 밀접한 말단부 각각은 약 3mm 이하, 예를 들어 약 2mm 이하, 예를 들어 약 1mm 이하, 예를 들어 약 0.5mm 이하, 예를 들어 약 0.3mm 이하, 예를 들어 약 0.2mm 이하의 PCF의 길이를 갖는다.
일양태에서, 적어도 내분해성 길이 섹션의 클래딩 영역의 다수의 포접물들은 내부 포접물들을 포함하는 내부 클래딩 영역 및 외부 포접물들을 포함하는 외부 클래딩 영역을 갖는다. 이러한 양태는 초연속 발생용으로 매우 양호한 PCF를 제공하는 것을 발견했다. 유리하게는 내부 포접물들은 외부 포접물들보다 크다. 바람직하게는 내부 포접물들은 포접물들의 1개 이상의 환을 포함하고, 외부 포접물들은 외부 포접물들의 1개 이상의 환을 포함한다. 일양태에서 보다 바람직하게는, 내부 포접물은 외부 포접물의 직경 d외부보다 약 15% 이상, 예를 들어 약 20% 이상, 예를 들어 약 25% 이상, 예를 들어 약 30% 이상 큰 직경 d내부를 갖는다. 이에 의해 청색광 범위에서도 높은 안정성을 갖는 초연속 발생을 위한 PCF를 제공한다. 추가적으로 내분해성 길이 섹션으로 인해 PCF는 매우 고전력에서 작동되는 경우에도 긴 수명을 가질 것이다.
일양태에서, d내부는 바람직하게는 약 1.5㎛ 이상, 예를 들어 약 1.8 내지 약 4㎛, 예를 들어 약 2 내지 약 2.5㎛이다.
일양태에서, d외부는 바람직하게는 약 2.5㎛ 미만, 예를 들어 약 0.8 내지 약 2㎛, 예를 들어 약 1 내지 약 1.8㎛이다.
유리하게는, 내부 클래딩 영역의 백그라운드 물질 및 외부 클래딩 영역의 백그라운드 물질은 동일하며, 임의로는 코어 물질과도 동일하다. 유리하게는 내부 클래딩 영역의 백그라운드 물질 및 외부 클래딩 영역의 백그라운드 물질 및 임의로 코어 물질은 실질적으로 순수 실리카거나 임의로 불소 도핑된 실리카이다.
유리하게는, 외부 클래딩 영역은 외부 포접물들의 3개 이상의 환을 포함한다.
포접물들의 구조 및 배열은, PCF가 본원 명세서에 개시된 바와 같은 수소 및/또는 중수소 및 밀폐성 코팅을 포함하는 내분해성 길이 섹션이 되게, 또는 이를 포함하게 개질되는, 보이드 출원된 특허출원 DK PA 2014 70146에 개시된 바와 같은 양태, 예를 들어 DK PA 2014 70146에 개시된 바와 같으며 도 2a 및 3a에 도시된 바와 같다.
일양태에서 적어도 내분해성 길이 섹션의 클래딩 영역은 포접물을 포함하는 내부 클래딩 영역 및 상기 내부 클래딩 영역을 둘러싸는 외부 클래딩 영역을 포함하며, 여기서, 상기 내부 클래딩 영역의 최외각 포접물과 주 코팅간의 반경 거리는 약 10㎛ 이상이다. 임의적으로는 내부 클래딩 영역과 주 코팅 사이의 물질은 수소 및/또는 중수소를 위한 저장소를 형성한다.
내부 클래딩 영역의 최외각 포접물과 주 코팅 사이의 비교적 큰 반경 거리를 가짐으로써, 넓은 면적은, 수소 및/또는 중수소가 코어에서 소비됨에 따라 코어로 확산될 수 있으며, 이에 의해 비교적 안정적이며 충분한 농도의 수소 및/또는 중수소를 코어에 유지하는 수소 및/또는 중수소를 위한 저장소를 형성할 수 있다.
일양태에서, 내부 클래딩 영역과 주 코팅 사이의 물질은 수소 및/또는 중수소를 위한 저장소를 형성한다, 예를 들어 수소 저장소는 다공성 실리카이다.
일양태에서, 내부 클래딩 영역과 주 코팅 사이의 수소 저장소는, 내부 클래딩 영역 백그라운드 물질의 물질보다 큰 수소 및/또는 중수소 흡수 용량을 갖는 유리 또는 플라스틱을 포함한다.
숙련가는 수차례의 수소 및/또는 중수소 로딩 시험으로 적절한 물질을 찾을 수 있을 것이다.
코어는 원칙적으로 임의의 크기를 가질 수 있다. 코어가 클 수록, 높은 전력이 PCF에 공급될 수 있지만, 코어가 너무 큰 경우, 목적하는 정도로 대역폭을 넓히는 것이 어려울 수 있다. 넓고 안정적인 초연속 광을 제공하기 위해, 코어가 약 1㎛ 이상, 바람직하게는 약 2㎛ 이상의 직경을 갖는 것이 유리하다. 이에 의해 광섬유가 일반적으로 초연속 발생 및/또는 고전력에 필요한 전력을 견딜 수 있음이 보장된다.
일양태에서, 적어도 내분해성 길이 섹션의 코어는 약 10㎛ 이하, 예를 들어 약 8㎛ 이하, 예를 들어 약 6㎛ 이하의 코어 직경을 갖는다. 일양태에서, 코어 직경은 약 3㎛부터의 범위, 예를 들어 약 3 내지 약 7㎛의 범위 내이다.
일양태에서, 코어는 포접물들에 의해 한정된다 - 즉, 코어를 둘러싸는 포접물들은 상이한 굴절률을 갖고, 이에 의해 코어를 형성한다.
유리하게는 PCF는 임의로 상기 개시된 바와 같은 도핑된 실리카로 제조된다.
일양태에서, 코어 및/또는 클래딩 영역의 물질은 도핑된다.
일양태에서, 적어도 내분해성 길이 섹션의 최내각 포접물은 약 50㎛ 미만, 바람직하게는 약 40㎛ 미만, 예를 들어 약 30㎛ 미만, 예를 들어 약 10㎛ 미만의 코어에 대한 중심-대-중심 거리를 갖는다.
코어는 고체 코어이다.
용어 "고체 코어"는 코어가 보이드을 포함하는 기체를 실질적으로 포함하지 않는 고형 물질로 제조된 것을 의미한다. 일양태에서, 코어는 미세 구조화된 코어이다.
유리하게는 코어는 고형 미세 구조를 임의로 포함하는 고체 코어이다.
일양태에서, 코어는 실질적으로 순수 실리카이다.
상기 언급한 바와 같이 PCF의 매우 유익한 성질은, 클래딩 포접물들의 크기 및 피치를 조정함으로써 광섬유의 영 분산 파장(ZDW)이 조정될 수 있다는 점이다.
일양태에서, PCF는 1000 내지 1100nm 사이의 하나 이상의 파장에 대하여 비정상 분산을 갖는다. 바람직하게는 PCF는 약 1030nm 또는 1064nm에서 비정상 분산을 갖는다.
일양태에서, PCF의 코어는 펌프 파장에서 단일 모드이다.
유리하게는 PCF의 코어는 1064nm에서 공간적으로 단일 모드이다.
공간적으로 단일 모드는 보다 높은 순차 모드가 2m의 길이를 갖는 광섬유에 대하여 기본 모드보다 19.3dB 이상 높은 손실을 갖는 것을 의미한다. 이는 예를 들어 S^2 방법을 사용하여 측정할 수 있으며, 문헌["Spatially and spectrally resolved imaging of modal content in large mode-area fibers", J. W. Nicholson et al, Optics Express, vol. 16, Issue 10, page 7233, 2008] 참조.
일양태에서 PCF의 코어는 1030nm에서 단일 모드이다.
일양태에서 PCF의 코어는 펌프 파장, 예를 들어 1064nm 또는 1030nm에서 복합 모드이다.
유리하게는, PCF의 적어도 코어는 필수적으로 게르마늄을 포함하지 않는다. 게르마늄은 실리카 내에 특정 구조 결함을 야기할 수 있는 것이 확인되었고, 따라서 게르마늄 함량이 가급적 낮을 것이 요구된다. 수소 및/또는 중수소는 게르마늄 유도된 구조 결함에 대한 내성을 증가시키는 것이 확인되었고, 따라서 PCF가 게르마늄을 포함하는 경우 수소 및/또는 중수소의 로딩이 증가될 수 있다.
일양태에서, 전체 PCF는 필수적으로 게르마늄을 포함하지 않는다. 일양태에서, 전첼 PCF는 필수적으로 비도핑된 실리카이다. 일양태에서, PCF의 적어도 일부는 예를 들어 1000ppm을 초과하는 수준으로 불소로 도핑된다.
본 발명의 맥락에서, 어구 "필수적으로 게르마늄을 포함하지 않는"은 게르마늄의 농도가 0을 포함하여 약 10ppm 미만인 것을 의미한다.
본 발명의 맥락에서, 어구 "필수적으로 비도핑된"은 굴절률 변경 도핑제, 예를 들어 Ge, B, F, P, Al 및/또는 활성 물질, 예를 들어 희토류 원소 Er 또는 Yb의 농도가 1000ppm 미만 수준임을 의미한다. 일양태에서, 도핑제의 수준은 보다 낮은, 예를 들어 약 1ppm 이하일 수 있다.
일양태에서, PCF의 적어도 코어는 필수적으로 활성 물질, 예를 들어 희토류 이온을 포함하지 않는다.
일양태에서, 전체 PCF는 활성 이온을 포함하지 않는다.
본 발명의 맥락에서, 어구 "필수적으로 활성 물질을 포함하지 않는"은 활성 물질, 예를 들어 희토류 원소 Er 또는 Yb의 농도가 1000ppm 미만 수준임을 의미한다. 바람직한 활성 물질의 수준은 보다 낮은, 예를 들어 약 1ppm 이하일 수 있다.
주 코팅은 상기 정의된 바와 같은 밀폐성 코팅을 제공하는 임의의 물질로 제조될 수 있다.
주 코팅에 적합한 물질의 예는 질화물을 포함하는 물질(예를 들어 질화탄소, 질화규소, 질화붕소, 질화규소 및/또는 질화 실리콘옥시), 탄소, 알루미늄, 금속 유리 또는 상기 언급된 것들 중 하나 이상을 포함하는 조합물이다.
주 코팅에 대하여 특히 바람직한 물질은 탄소이다.
주 코팅의 두께는 물질의 유형에 따라 측정된다. 일반적으로는 비교적 낮은 두께에서 밀폐성이고, 이에 의해 균열 형성에 대한 어떠한 상당한 위험을 포함하지 않는 PCF의 높은 유연성 및 굽힘성을 보장하는 주 코팅에 대한 물질을 선택하는 것이 바람직하다.
일양태에서, 주 코팅은 약 5nm 내지 약 10㎛, 예를 들어 10nm 내지 약 5㎛, 예를 들어 약 20nm 내지 약 1㎛의 두께를 갖는다.
일양태에서, 주 코팅은 약 30nm의 두께를 갖는다.
금속성 주 코팅에 대하여, 상기 두께는 유리하게는 15 내지 60㎛이다.
일양태에서, 주 코팅은 To가 Th보다 높은 To'에서 수소 및/또는 중수소에 대하여 확산 개방되어 있다. 이에 의해 코팅이 도포된 후 수소 및/또는 중수소는 PCF로 로드될 수 있다. 처리하는 동안 기계적으로 그리고 먼지에 대하여 주 코팅이 섬유를 보호하기 때문에 이는 PCF 제조의 바람직한 양태를 제공한다. 게다가, 수소 및/또는 중수소의 보다 균질하고 정확한 함량이 로드될 수 있다. 로딩 직후, 주 코팅을 포함하지 않는 PCF가 상기 로딩된 수소 및/또는 중수소를 즉시 손실하기 시작하고, 실질적으로는 주 코팅의 도포에 앞서 바람직하지 않은 대량의 수소 및/또는 중수소를 손실할 수 있다는 것이 확인되었다. 로딩 이후 주 코팅이 도포되고, 따라서 초기의 보다 많은 양의 수소 및/또는 중수소가 PCF로 로딩된다.
바람직하게는 To는 약 25℃ 이상이고, 바람직하게는 To는 약 50 내지 약 300℃ 내, 예를 들어 약 70℃ 이상, 예를 들어 약 100℃ 이상이다. 일양태에서 To는 1bar에서 측정된다. 일양태에서 To는 는 100bar에서 측정된다.
일반적으로 To는 사용하는 PCF의 온도(또는 예상되는 온도)보다 높은 것이 바람직하다. 한편 To는 유리하게는 물질 변형의 위험이 있는 물질의 연화 온도를 상승시키지 않아야 한다.
PCF는 유리하게는 하나 이상의 상기 추가의 코팅 또는 하기 주 코팅을 포함할 수 있다.
이러한 추가의 코팅은 추가적인 기계적 보호의 제공, 주 코팅의 균열의 모든 위험의 감소 및/또는 최외각 외관 및/또는 접촉의 제공이라는 목표를 가질 수 있다.
추가의 코팅은 바람직하게는 아크릴레이트, 폴리이미드, 폴리우레탄, 실리콘 또는 이들의 임의의 조합을 유리하게 포함하는 중합체 코팅이다.
주 코팅이 탄소인 일양태에서, 추가적인 금속 코팅, 예를 들어 알루미늄, 금, 코버, 니켈, 금속 유리 또는 상기 언급한 금속들 중 하나 이상을 포함하는 조합 또는 합금.
일양태에서, PCF는 하나 이상의 테이퍼드 길이 섹션을 포함하며, 상기 테이퍼드 길이 섹션의 제1 말단부의 코어는 코어 직경 D1을 갖고, 상기 테이퍼드 길이 섹션의 제2 말단부의 코어는 코어 직경 D2를 갖고, D1은 D2보다 크고, 바람직하게는 D2는 D1의 약 0.95배 이하, 예를 들어 D1의 약 0.1 내지 약 0.9배이다. 유리하게는 상기 제1 말단부는 런칭 말단부가다.
PCF를 테이퍼링함으로써 상기 PCF의 초연속 발생 성질은 증가될 수 있음이 예를 들어, PCT/DK2014/050205에 개시되어 있음이 확인되었다. 일양태에서 PCF는 본원 명세서에 개시된 바와 같이 수소 및/또는 중수소 및 밀폐성 코팅을 포함하는 내분해성 길이 섹션이거나 이를 포함하는 것으로 개질된 것을 제외하면 PCT/DK2014/050205에 개시된 바와 같다.
바람직하게는 테이퍼드 길이 섹션의 제1 말단부는, 광섬유의 런칭 말단부에 존재하거나, 광섬유의 런칭 말단부로부터 길이를 따라 5cn 이하이고, 바람직하게는 테이퍼드 길이 섹션의 제1 말단부는 내분해성 길이 섹션에 인접하거나 포함된다.
이에 의해 특히 PCF는 피크 출력이 매우 높은 경우의 분해에 대하여 보호된다.
일양태에서 PCF는 임의의 잇댐(splicing)을 포함하지 않는다.
일양태에서 PCF는 하나 이상의 잇대어진 광섬유 길이 섹션이 내분해성 길이 섹션이거나 이를 포함하는 둘 이상의 잇대어진 광섬유 길이 섹션을 포함한다.
최적의 초연속을 제공하기 위해, 예를 들어 PCT/DK2014/050206에 개시된 바와 같이 상이한 성질들을 갖는 광섬유 길이 섹션을 포함하는 광섬유가 유리할 수 있다.
일양태에서 PCF는 내분해성 길이 섹션을 포함하거나 이로 구성되는 제1 길이 섹션 및 상기 제1 길이 섹션에 잇대어진 제2 길이 섹션을 포함하며, 상기 제2 길이 섹션은 내분해성 길이 섹션보다 낮은 수소 및/또는 중수소 함량을 갖는다.
일양태에서 PCF는,
·제1 길이 L1을 갖는 제1 길이 섹션을 포함하고, 여기서, 세로축에 대하여 상기 제1 길이 섹션을 수직으로 통과하는 적어도 제1 교차 섹션에서 광섬유의 포접물들이 제1 피치 ∧1, 제1 포접물 직경 d1 및 포접물의 제1 상대 크기 d1/∧1를 갖고,
·제2 길이 L2를 갖는 제2 길이 섹션을 포함하고, 여기서, 세로축에 대하여 상기 제2 길이 섹션을 수직으로 통과하는 적어도 제2 교차 섹션에서 광섬유의 미세 구조 요소가 제2 피치 ∧2, 제2 포접물 직경 d2 및 포접물의 제2 상대 크기 d2/∧2를 가지며,
·상기 제1 길이 L1 및 제2 길이 L2 중 하나 이상은 내분해성 길이 섹션을 포함하거나 상기 내분해성 길이 섹션을 구성한다.
광섬유의 길이 섹션들 중 하나 이상은 테이퍼드로 될 수 있다.
일양태에서, 본 발명의 PCF는, PCT/DK2014/050206에 개시된 PCF의 적어도 길이 섹션이 본원 명세서에 개시된 바와 같이 수소 및/또는 중수소 및 밀폐성 코팅을 포함하는 내분해성 길이 섹션으로 개질된 것을 제외하고는 PCT/DK2014/050206에 개시된 바와 같다.
일양태에서 PCF는, PCF의 런칭 말단부부터 연장되거나 PCF의 런칭 말단부로부터 약 5cm 이하인 적어도 모드-필드 조정 길이 섹션에서 PCF의 길이를 따라 연장된 모드 어댑터를 포함한다. 바람직하게는 모드-필드 조정 길이 섹션은 약 5cm 이상, 예를 들어 약 10cm 이상, 예를 들어 약 20cm 이상의 길이를 갖는다. 유리하게는 모드-필드 조정 길이 섹션은 부분적으로 또는 전체적으로 내분해성 길이 섹션에 포함된다.
본 발명은
·PCF의 코어 및 클래딩 영역용 프리폼을 포함하는 프리폼을 제조하는 단계,
·상기 프리폼을 인발(drawing)하여 상기 PCF의 코어 및 클래딩 영역을 얻는 단계,
·PCF의 적어도 내분해성 길이 섹션을 수소 및/또는 중수소 로딩으로 처리하는 단계, 및
·PCF의 적어도 내분해성 길이 섹션에 주 코팅을 도포하는 단계를 포함하는 PCF의 제조방법도 포함한다.
바람직하게는 내분해성 길이 섹션은 PCF의 밀폐성 말단부를 임의로 포함하지 않는 PCF의 전체 길이이다. 유리하게는 상기 밀폐성 말단부는 상기 개시된 바와 같다.
일양태에서 상기 방법은 주 코팅의 도포에 앞서 PCF를 수소 및/또는 중수소 로딩으로 처리하는 단계를 포함한다.
주 코팅의 도포에 앞서 수소 및/또는 중수소 로딩이 실시되는 경우, 수소 및/또는 중수소 로딩은 약 P1 이상의 압력 및 약 T1 이상의 온도에서 t1 이상의 지속 시간 동안 PCF를 수소 및/또는 중수소를 포함하는 챔버에 위치시키는 단계를 포함한다.
수소 및/또는 중수소의 비교적 빠른 로딩을 제공하기 위해, 온도 및 임의로 압력은 유리하게는 상승된다.
일양태에서 T1은 바람직하게는 40℃ 이상, 예를 들어 약 50 내지 약 250℃, 예를 들어 약 100 내지 800℃, 예를 들어 약 500℃ 이하, 예를 들어 약 200℃ 이하이다. 실제로 PCF의 물질은 온도 T1에 대한 상한을 설정한다.
로딩 시간 t1은 바람직하게는 약 1시간 이상, 예를 들어 약 2 내지 약 200시간, 예를 들어 약 24 내지 약 96시간이다.
로딩 압력 P1은 바람직하게는 약 1bar, 예를 들어 1 내지 약 250bar, 예를 들어 약 50 내지 약 200bar, 예를 들어 약 100 내지 약 200bar이다.
이러한 양태에서, 많은 로딩된 수소 및/또는 중수소가 광섬유 외로 확산될 수 있기 때문에, 주 코팅이 몇 시간의 로딩 내에 도포되는 것이 바람직하다. 바람직하게는 주 코팅은 로딩 종료 약 5시간 내에, 예를 들어 약 2시간 내에 도포된다.
바람직한 양태에서, 상기 방법은 주 코팅의 도포 후 PCF를 수소 및/또는 중수소 로딩으로 처리하는 단계를 포함한다.
이에 의해 로딩된 수소 및/또는 중수소는 로딩 후 대부분 PCF로부터 확산 배출되지 않고, 상기 개시된 바와 같이 PCF의 질은 증가될 수 있다. 또한 로딩된 수소 및/또는 중수소의 양은 보다 짧은 로딩 시간을 야기할 수 있을 정도로 적을 수 있다.
바람직하게는 상기 방법은
·PCF의 코어 및 클래딩 영역용 프리폼 구조물을 포함하는 프리폼을 생성하는 단계,
·상기 프리폼을 인발하여 상기 PCF의 코어 및 클래딩 영역을 얻는 단계,
·PCF에 주 코팅을 도포하는 단계,
·상기 PCF를 약 To 이상의 온도에서 수소 및/또는 중수소로 처리하는 단계, 및
·PCF를 Th 이하로 냉각시키는 단계를 포함한다.
냉각시키는 단계는 수동 냉각 (PCF를 예를 들어 실온으로 냉각되도록 그대로 두는 것) 또는 능동 냉각, 예를 들어 냉기를 사용하여 PCF에 바람을 불어 넣음으로써 실시할 수 있다.
수소 및/또는 중수소의 로딩에 앞서 주 코팅이 도포되는 일양태에서, 로딩은 바람직하게는 PCF를 약 P2 이상의 압력 및 약 T2>To 이상인 온도에서 t2 이상의 지속 시간 동안 수소 및/또는 중수소를 포함하는 챔버에 배치하는 단계를 포함한다.
일양태에서 T2는 바람직하게는 50℃ 이상, 예를 들어 약 75 내지 약 250℃, 예를 들어 약 100 내지 약 200℃ 이상이다. 실질적으로는 도포될 수 있는 주 코팅 또는 임의의 추가의 코팅(들)의 물질이 온도 T2에 대한 상한을 설정하며, 주 코팅의 일부 유형에 대하여 온도 T2는 약 500℃ 이하 또는 심지어 약 800℃ 이하임을 의미한다.
로딩 시간 T2는 바람직하게는 약 1시간 이상, 예를 들어 약 2 내지 약 200시간, 예를 들어 약 24 내지 약 96시간이다.
로딩 압력 P2는 바람직하게는 약 1bar, 예를 들어 1bar 초과 내지 약 250bar, 예를 들어 약 50 내지 약 200bar, 예를 들어 약 100 내지 약 200bar이다.
PCF가 기체 포접물을 포함하는 경우, PCF의 제조방법은 바람직하게는 내분해성 길이 섹션의 각측에 기체 포접물을 밀접하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 바람직하게는 PCF의 말단부 둘 다에 기체 포접물을 밀접하는 단계를 포함한다.
일양태에서, 상기 방법은 PCF를 수소 및/또는 중수소 로딩으로 처리하기에 앞서 기체 포접물을 밀접하여 이에 의해 상기 포접물을 통하여 수소 및/또는 중수소 외부 확산의 위험을 감소시키는 단계를 포함한다.
일양태에서, 상기 방법은 광섬유의 말단부에 기체 포접물을 밀접하기에 앞서 PCF를 수소 및/또는 중수소 로딩으로 처리하는 단계를 포함한다. 일양태에서, 상기 로딩은 밀접되지 않은 기체 포접물을 통한 로딩 후 광섬유의 말단부에 기체 포접물을 밀접하는 단계를 포함한다. 이러한 양태에서, 주 코팅은 로딩에 앞서 도포될 수 있다.
주 코팅의 물질 및 이의 두께는 상기 개시된 바와 같을 수 있다.
일양태에서, 주 코팅은 화학 증착법(CVD) 또는 유사하거나 변형된 침착법에 의해 PCF에 도포된다.
일양태에서 주 코팅은 탄소 코팅이고, 상기 방법은 주 탄소 코팅을 화학 증착법에 의해 도포하는 단계를 포함한다. 유리하게는 CVD법은 광섬유를 반응기의 반응기 챔버를 통과하여 당기는 단계 및 약 700℃ 이상의 온도에서 상기 반응기 챔버 내의 광섬유를 반응기 기체로 처리하는 단계를 포함한다. 바람직하게는 상기 온도는 약 700 내지 약 1100℃, 예를 들어 약 700 내지 약 900℃의 간격 내이다. 900℃를 초과하는 온도는 다이아몬드와 같은 구조를 갖는 탄소 코팅의 형성을 야기할 수 있다.
광섬유의 탄소 코팅 방법은 예를 들어 US5000541에 개시된 바와 같을 수 있다.
반응기 기체는 유리하게는 예를 들어 알킨(CnH2n-2), 예를 들어 아세틸렌(C2H2) 및/또는 알켄(CnH2n+2), 예를 들어 에탄(C2H6)을 포함하는 탄소성 조성을 포함할 수 있으며, 여기서, 상기 n은 2 내지 10, 예를 들어 2 내지 4이다. 바람직하게는 반응기 기체는 산소를 실질적으로 포함하지 않는다.
인발 타워로부터 광섬유를 인발한 직후에 주 탄소 코팅을 도포하는 것이 매우 효과적임을 확인하였다. 이에 의해 광섬유의 표면이 주 코팅의 도포에 앞서 오염되지 않음을 보장하고, 탄소 코팅의 도포에 앞서 반응기 기체에 대한 반응 온도 미만으로의 광섬유의 냉각 없이 광섬유의 인발 직후 주 탄소 코팅을 도포함으로써, 탄소 코팅에 앞서 상기 광섬유가 재가열될 필요가 없음을 추가적으로 확인하였다. 다른 양태에서, 광섬유를 반응 온도로 재가열된다. 반응 챔버 내의 반응 온도는 유리하게는 약 700℃ 이상, 예를 들어 약 800 내지 약 1100℃이다.
유리하게는 반응기는, 바람직하게는 권취되기에 앞서 - 즉, 인-라인 공정에서 탄소 코팅을 도포하기 위하여 반응기 챔버를 통과하여 광섬유가 당겨지는 인발 타워의 일부로 포함된다.
일양태에서, 상기 방법은 추가의 코팅은 탄소 코팅상에 도포하는 단계를 포함한다. 추가의 코팅은 바람직하게는 예를 들어 상기 개시된 바와 같은 중합체 코팅 또는 금속 코팅이다. 추가의 코팅은 바람직하게는 광섬유의 권취에 앞서 인발 타워에서 탄소 코팅상에 도포된다.
일양태에서 주 코팅은 금속 코팅이고, 상기 방법은 액상 금속 용융물을 통하여 섬유를 당김으로써 주 금속 코팅을 도포하는 단계를 포함하며, 여기서, 상기 섬유가 상기 용융물 속으로 들어갈 때의 상기 섬유의 온도는 상기 금속 용융물의 온도보다 더 낮다.
금속 용융물의 온도는 금속의 유형에 따른다. 일양태에서, 광섬유가 인발되고, 적어도 부분적으로 냉각된 후, 바람직하게는 광섬유의 권취에 앞선 인-라인 공정에서 금속 코팅은 인발 타워 내의 광섬유에 도포된다.
일양태에서, 상기 방법은 하나 이상의 추가의 코팅의 도포, 예를 들어 주 코팅 외부를 포함한다.
본 발명은 상기 개시된 바와 같은 PCF, 및 펌프 파동을 공급하기 위해 상기 PCF의 런칭 말단부에 배열된 펌프원을 포함하는 초연속 광원도 포함한다.
일양태에서, 펌프 파동의 대역폭에 비하여 넓은 대역폭을 갖는 초연속 광을 생성하기 위해 PCF가 배열된다.
유리하게는 펌프 파동의 대역폭보다 약 100% 이상, 예를 들어 약 200% 이상 넓어진 대역폭을 갖는 초연속 광원을 생성하기 위해 PCF가 배열된다.
일양태에서, 생성된 초연속은 1옥타브 이상에 걸친 대역폭을 갖는다.
펌프원은 충분한 고 에너지의 펌프 파동을 제공할 수 있는 모든 종류의 펌프원, 예를 들어 모드 잠김 펌프원, 예를 들어 파동 피커(게이팅(gating)을 의미함)를 포함하거나 포함하지 않는 MOPA일 수 있다.
펌프 파동은 바람직하게는 비교적 높은 피크 출력을 갖는다. 일양태에서, 파동원에 의해 생성된 펌프 파동은 PCF의 런칭 말단부에서 약 5kW 이상, 예를 들어 약 10kW 이상, 예를 들어 약 15kW 이상, 예를 들어 약 20kW 이상의 피크 출력을 갖는 높은 피크 출력 파동이다.
일양태에서, 파동원에 의해 생성된 펌프 파동은 약 200ps 이하, 예를 들어 약 100ps 이하, 예를 들어 약 50ps 이하, 예를 들어 약 30ps 이하, 예를 들어 약 10ps 이하, 예를 들어 약 8ps 이하, 예를 들어 약 5ps 이하, 예를 들어 약 3ps 이하, 예를 들어 약 1ps 이하의 파동 기간을 갖는다.
유리하게는, 파동원에 의해 생성된 펌프 파동은 약 200fs 이상, 예를 들어 약 1ps 이상, 예를 들어 약 5ps 이상의 파동 기간을 갖는다.
바람직하게는, 파동원에 의해 생성된 펌프 파동은 약 100kHz 이상, 약 10kHz 이상, 예를 들어 약 1MHz 이상의 반복률을 가지며, 상기 반복률은 바람직하게는 예를 들어 동시에 주파수 필터의 역할을 하는 EOM(전기 광학 변조기), AOM(음향 광학 변조기), 또는 AOTF(음향 광학 튜닝 가능 필터)를 사용하여 튜닝 가능할 수 있다.
일양태에서, 파동원에 의해 생성된 펌프 파동은 약 900 내지 약 1100nm, 예를 들어 약 1030 내지 약 1064nm의 파장을 갖는다.
일양태에서, 초연속 광원은 약 1W 이상, 예를 들어 약 5W 이상, 예를 들어 약 10W 이상, 예를 들어 약 20W 이상, 예를 들어 약 50W 이상, 예를 들어 약 100W 이상 또는 심지어 약 500W 이상의 평균 출력을 갖는다. 일반적으로는 본 발명의 PCF의 내분해성 길이 섹션으로 인해 놀랍도록 긴 수명을 연속해서 갖는 목적하는 고 출력을 갖는 높은 출력의 초연속 광원을 제공할 수 있게 되었음이 확인되었다.
일양태에서, 초연속 광원은 약 600nm 미만, 예를 들어 약 550nm 미만, 예를 들어 약 450nm 미만, 예를 들어 약 420nm 미만, 예를 들어 약 410nm 미만, 예를 들어 약 400nm 미만, 예를 들어 약 380nm 미만, 예를 들어 약 360nm 미만의 파당을 포함하는 출력을 갖는다.
일양태에서, 초연속 광원은 약 1800nm 초과, 예를 들어 약 2000nm 초과, 예를 들어 약 2200nm 초과의 파당을 포함하는 출력을 갖는다.
일양태에서, 초연석 광원은 초연속 원의 출력을 중앙 파장 λ1 및 출력 대역폭 BW1을 갖는 필터링된 SC 출력으로 필터링하기 위해 배열된 스펙트럼 필터링 유닛을 추가로 포함하며, 중앙 파장 λ1 및 대역폭 BW1 중 하나 이상은 튜닝 가능하다. 출력 대역폭 BW1은 유리하게는 (1회 이상의 튜닝에서) 약 5nm 미만이다. 스펙트럼 필터링 유닛은 예를 들어 AOTF를 포함한다.
본 발명은 상기 개시된 바와 같은 초연속 광원을 포함하는 조명원도 포함한다. 바람직하게는 상기 조명원은 유도 방출 감쇄에 대하여 적합하다.
일양태에서, 조명원은 형광 이미징; 형광 수명 이미징(FLIM); 전반사 형광(TIRF) 현미경; 형광 공명 에너지 전이(FRET); 광대역 분광기; 나노 광학; 유세포 분석; 산업적 검사, 예를 들어 계측(metrology); 링다운 분광법(ringdown spectroscopy), 예를 들어 기체 감지; 분석 분광법, 예를 들어 초분광 분광법, 예를 들어 과일의 작물 분석 및 비행 시간 분광법(TCSPC); 단일 분자 이미징 및/또는 이들의 조합용으로 구성된다.
일양태에서, 현미경은 바람직하게는 광학 현광 현미경, 예를 들어 형광 수명 이미징(FLIM), 전반사 형광(TIRF) 현미경에 기초하는 광학 현광 현미경이다.
일양태에서, 분광기는 바람직하게는 광대역 분광기이다.
본 발명은 광학 간섭 단층 촬영(OCT)용 광학 단층 촬영기도 포함하며, 상기 촬영기는 상기 개시된 바와 같은 조명원을 포함한다.
본 발명은 상기 개시된 바와 같은 조명원을 포함하는 산업적 검사도 포함한다.
본 발명의 모든 특징 및 범위 및 바람직한 범위를 포함하는 상기 개시한 바와 같은 본 발명의 양태들은, 이러한 특징들을 조합할 수 없는 특별한 사유가 없는 한 본 발명의 범위 내에서 다양한 방식으로 조합될 수 있다.
본 발명의 상기 및/또는 추가적인 목적, 특징 및 이점은 첨부된 도면에 관한 하기 본 발명의 양태들의 예시적이고 비제한적인 설명에 의해 추가적으로 설명될 것이다.
도 1은, 본 발명의 양태의 PCF의 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 또 다른 양태의 PCF의 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 또 다른 양태의 PCF의 단면도이다.
도 4a, 4b, 및 4c는 본 발명의 양태에 따른 PCF의 측면 및 이의 제1 및 제2 길이 섹션을 통과하는 단면도를 각각 도시한다.
도 5는, 본 발명에 따른 광선의 초연속 광원의 실시예의 모식도이다.
도 6은, 주 코팅 및 추가의 코팅이 인-라인 공정에서 도포되고, 인발 타워가 탄소 코팅을 도포하기 위한 반응기를 포함하는 코팅 장소를 포함하는 인발 타워의 모식도이다.
도 7은, 주 코팅 및 추가의 코팅이 인-라인 공정에서 도포되고, 인발 타워가 금속 코팅을 도포하기 위한 코팅 장소를 포함하는 인발 타워의 모식도이다.
도면들은 모식적이고, 명확하게 하기 위해 단순화될 수 있다. 전체적으로, 동일하거나 대응되는 부분에 대하여 동일한 참조 번호가 사용된다.
본 발명의 적용성의 추가적인 범위는 이후 본원 명세서에 제공되는 설명들로부터 자명해질 것이다. 하지만, 본 발명의 정신 및 범위 내에서의 다양한 변동 및 수정이 자세한 설명들로부터 당해 기술 분야의 숙련가에게 자명해질 것이기 때문에, 동시에 본 발명의 바람직한 양태를 나타내는 자세한 설명 및 특정 실시예는 예시적인 방식에 의해서만 제공된다는 것이 이해되어야 한다.
도 1에 도시되는 PCF는 코어(1) 및 상기 코어(1)를 둘러싸는 클래딩 영역(2, 3)을 갖는다. PCF는 도시되지 않은 길이 및 도시된 양태가 코어의 중심축과 일치하는 세로축을 갖는다. 클래딩 영역은 내부 클래딩 영역(2) 및 외부 클래딩 영역(3)을 포함한다. 내부 클래딩 영역은 PCF의 세로축을 따라 연장된 포접물 형태의 다수의 미세 구조를 포함한다. 상기 개시된 바와 같이, 포접물은 임의의 물질을 포함할 수 있지만, 유리하게는 기체 포접물, 예를 들어 공기 포접물이다. 유리하게는 포접물들은 광섬유의 길이를 따라 하나 이상의 위치에서, 예를 들어 상기 개시된 바와 같은 PCF의 전체 길이인 일양태에서의 내분해성 길이 섹션의 각 말단부에서 분해된다.
확인할 수 있는 바와 같이, PCF의 단면도는 언급된 바와 같이 PCF의 전체 길이 또는 PCF의 길이의 일부만을 포함할 수 있는 PCF의 내분해성 길이 섹션의 단면도이다.
PCF는 바람직하게는 수소 분자 및/또는 중수소 분자(H2/D2) 형태의 도시되지 않은 수소 및/또는 중수소로 로드된다. 수소 및/또는 중수소는 일반적으로 코어(1) 및 클래딩 영역(2, 3) 둘 다에 존재하게 될 것이다. PCF는 Th 미만의 온도에서 수소 및/또는 중수소에 대하여 밀폐성인 주 코팅(4)을 포함한다. 바람직한 주 코팅의 상이한 유형은 상기 개시되어 있다.
PCF는 기계적인 보호를 위한 그리고 임의로 목적하는 외관 및/또는 조직을 갖는 PCF를 제공하기 위한 추가의 코팅(5)을 포함한다.
PCF가 예를 들어 상기 개시된 바와 같은 높은 피크 출력의 광으로 처리되는 사용에서, 상기 광은 코어 물질에 결함을 야기할 수 있다. 상이한 화학적 반응에 의해 유발되는 것으로 여겨지는 이러한 효과는 종종 광 유도 분해 또는 광흑화로 불리운다. 수소 및/또는 중수소는, 물질, 예를 들어 말단부 자유 라디칼로의 결합에 의한 분해를 완화시키는 것으로 확인되었다.
코어(1)의 수소 및/또는 중수소가 소비됨에 따라, 클래딩 영역(2, 3)으로부터 상기 코어(1)로 새로운 수소 및/또는 중수소가 이동한다. PCF가 사용중이거나 사용에 앞서 저장된 수소 및/또는 중수소에 대하여 밀폐성인 주 코팅(4)으로 인해, 수소 및/또는 중수소의 필요량은 비교적 적을 수 있고/적을 수 있거나 PCF는 장기간, 예를 들어 여러해 이하, 예를 들어 3, 4, 또는 심지어 5년 이상 동안 과도한 분해에 대하여 보호된다.
PCF는 유리하게는 예를 들어 상기 개시된 바와 같이 도핑된 실리카이다.
도 2에 도시한 PCF는 코어(11) 및 상기 코어(11)를 둘러싸는 클래딩 영역(12)을 갖는다. PCF는 도시되지 않은 길이 및 도시된 양태가 코어(11)의 중심축과 일치하는 세로축을 갖는다. 클래딩 영역(12)은 클래딩 백그라운드 물질(12b) 내의 포접물 형태의 다수의 미세 구조(12a)를 포함한다. 포접물(12a)은 PCF의 세로축을 따라 연장된다. 상기 개시된 바와 같이, 포접물은 임의의 물질을 포함할 수 있지만, 유리하게는 기체 포접물, 예를 들어 공기 포접물이다. 유리하게는 포접물은 광섬유의 길이를 따라 하나 이상의 위치에서, 예를 들어 상기 개시된 바와 같은 PCF의 실질적으로 전체 길이인 일양태에서의 내분해성 길이 섹션의 각 말단부에서 분해된다.
다수의 포접물들(12a)은 코어를 둘러싸는 다수의 포접물들의 환의 패턴으로 클래딩 영역에 배치된다. 코어를 둘러싸는 최내각 포접물들의 환은 점선(12c)으로 표시된다.
확인할 수 있는 바와 같이, PCF의 단면도는, PCF의 전체 길이 또는 PCF의 길이의 일부만을 포함할 수 있는 것으로 언급된 PCF의 내분해성 길이 섹션의 단면도이다.
PCF는 Th 미만의 온도에서 수소 및/또는 중수소에 대하여 밀폐성인 주 코팅(14)을 포함한다. 바람직한 주 코팅의 상이한 유형은 상기 개시되어 있다.
PCF는 코어(11)로부터 충분히 떨어져 클래딩으로서의 임의의 효과를 갖는(즉, 물질층(16)의 물질의 굴절률이 코어의 광 유도에 영향을 미치지 않는) 추가적인 물질층(16)을 포함한다.
클래딩 영역의 포접물들(12a)의 최외각과 주 코팅(14)간의 반경 거리(17)는 약 10㎛ 이상이다.
추가적인 물질층(16)은 클래딩 백그라운드 물질(12b)와 동일하거나 이와는 상이한 물질일 수 있다. 추가적인 물질층(16)은 유리하게는 수소 및/또는 중수소에 대하여 높은 저장 용량을 갖고, 이에 의해 수소 및/또는 중수소를 위한 저장소의 역할을 하는 것으로 선택된다.
PCF는 상기 개시된 바와 같은 도시되지 않은 수소 및/또는 중수소로 로드된다. 수소 및/또는 중수소는 일반적으로 코어(11) 및 클래딩 영역(12) 둘 다, 및 추가적인 물질층(16)에 존재할 것이다.
PCF가 예를 들어 상기 개시된 바와 같은 높은 피크 출력의 광으로 처리될 때의 사용에서, 그리고 코어(11)의 수소 및/또는 중수소가 사용됨에 따라, 새로운 수소 및/또는 중수소가 클래딩 영역(12) 및 물질층(16)으로부터 코어(11)로 이동된다. PCF가 사용 중이거나 사용에 앞서 저장되는 경우의 수소 및/또는 중수소에 대하여 밀폐성인 주 코팅(14)으로 인해, 수소 및/또는 중수소의 필요량은 비교적 낮을 수 있고/낮을 수 있거나 장기간, 예를 들어 여러해 이하, 예를 들어 3, 4, 또는 심지어 5년 이상 동안 과도한 분해에 대하여 보호된다.
PCF는 유리하게는 예를 들어 상기 개시된 바와 같이 도핑된 실리카이다.
도 3에 도시된 PCF는 코어(21) 및 상기 코어(21)를 둘러싸는 클래딩 영역(22, 23)을 갖는다. PCF는 도시되지 않은 길이 및 도시된 양태가 코어(21)의 중심축과 일치하는 세로축을 갖는다.
클래딩 영역은 내부 클래딩 영역(22) 및 외부 클래딩 영역(23)을 포함한다. 내부 클래딩 영역(22)은 내부 클래딩 백그라운드 물질(22b)에 내부 포접물들(22a)을 포함한다. 외부 클래딩 영역(23)은 외부 클래딩 백그라운드 물질(22b)에 외부 포접물들(23a)을 포함한다.
내부 포접물들(22a)은 내부 포접물들의 2개의 환을 포함하고, 외부 포접물들(23b)은 외부 포접물들의 5개의 환을 포함한다.
포접물들(22a, 23a)은 PCF의 세로축을 따라 연장된다. 상기 개시된 바와 같이, 포접물은 임의의 물질을 포함할 수 있지만, 유리하게는 기체 포접물, 예를 들어 공기 포접물이다. 유리하게는 포접물은 광섬유의 길이를 따라 하나 이상의 위치에서, 예를 들어 상기 개시된 바와 같은 PCF의 실질적으로 전체 길이인 일양태에서의 내분해성 길이 섹션의 각 말단부에서 분해된다.
내부 클래딩 영역(22)의 백그라운드 물질(22b) 및 외부 클래딩 영역(23)의 백그라운드 물질(23b) 및 임의로 코어 물질은 유리하게는 동일한 물질, 예를 들어 임의로 불소로 도핑된 실리카이다.
확인할 수 있는 바와 같이 PCF의 단면도는, 상기 언급한 바와 같이 PCF의 전체 길이 또는 PCF의 길이의 일부만을 포함할 수 있는 PCF의 내분해성 길이 섹션의 단면도이다.
PCF는 Th 미만의 온도에서 수소 및/또는 중수소에 대하여 밀폐성인 주 코팅(24)을 포함한다. 바람직한 주 코팅의 상이한 유형은 상기 개시되어 있다.
PCF는 코어(21)로부터 충분히 떨어져 클래딩으로서의 임의의 영향을 갖는 추가적인 물질층(26)을 포함한다.
추가적인 물질층(26)은 클래딩 백그라운드 물질(23b)와 동일한 양태 내이다.
내부 클래딩 영역의 내부 포접물들(22a)의 최외각과 주 코팅(24)간의 반경 거리(27)는 약 10㎛이다.
PCF는 도시되지 않은 상기 개시된 바와 같은 수소 및/또는 중수소로 로드된다. 수소 및/또는 중수소는 일반적으로 코어(21) 및 클래딩 영역(22, 23) 둘 다, 및 추가적인 물질층(26)에 존재할 것이다.
PCF가 예를 들어 상기 개시된 바와 같은 높은 피크 출력의 광으로 처리되는 경우의 사용에서, 그리고 코어(21)에서 수소 및/또는 중수소가 소비됨에 따라 새로운 수소 및/또는 중수소가 클래딩 영역(22, 23) 및 물질층(26)으로부터 코어(21)로 이동한다.
도 4a, 도 4b, 및 도 4c는, 하나 이상의 잇대어진 길이 섹션이 상기 개시된 바와 같은 내분해성 길이 섹션이거나, 이를 포함하는 2개의 잇대어진 길이 섹션을 포함하는 PCF(30)의 양태를 도시한다. 이러한 유형의 광섬유는 잇대어진 케스케이드(cascaded) 광섬유로도 불린다. 도 4b는 제1 길이 섹션(31)의 단면도이고, 도 4c는 상기 제1 길이 섹션에 잇대어진 제2 길이 섹션(32)의 단면도이다. 바람직하게는 PCF의 적어도 제1 길이 섹션(31)은 상기 개시된 바와 같은 내분해성 길이 섹션이다.
PCF(30)는, 제1 파장 λ1, 예를 들어 약 900 내지 약 1100nm를 갖는 광을 상기 PCF(30)의 런칭 말단부(34)으로의 공급 시 초연속 광을 생성하기 위해 배열된다.
이의 길이를 따라, 광섬유(30)는 제1 길이 섹션(31), 제2 길이 섹션(32), 및 상기 제1 및 제2 길이 섹션(32, 33)사이를 잇대는 부분(33)을 포함한다. 광섬유(30)는 임의로 포접물에 밀접하기 위한 도시되지 않은 말단부 캡을 포함할 수 있다.
제1 길이 섹션(31)은 제1 코어 직경 W1을 갖는 코어(41a), 및 제1 피치 ∧1, 제1 포접물 직경 d1을 갖는 클래딩 영역(32a), 및 포접물의 제1 상대 크기 ∧1/d1을 갖는다. 제1 길이 섹션은 Th 미만의 온도에서 수소 및/또는 중수소에 대하여 밀폐성인 주 코팅(44a)을 포함한다. 바람직한 주 코팅의 상이한 유형은 상기 개시되어 있다. 적어도 제1 길이 섹션은 수소 및/또는 중수소로 로드된다.
제2 길이 섹션(32)은 제2 코어 직경 W2를 갖는 코어(41b), 및 제2 피치 ∧2, 제2 포접물 직경 d2를 갖는 클래딩 영역(42b), 및 포접물의 제2 상대 크기 ∧2/d2를 갖는다.
유리하게는, 제1 코어 직경 W1, 제1 피치 ∧1, 제1 포접물 직경 d1, 및 포접물의 제1 상대 크기 ∧1/d1 중 하나 이상의 수치는 이에 상응하는 치수인 제2 길이 섹션의 제2 코어 직경 W2, 제2 피치 ∧2, 제2 포접물 직경 d2, 및 포접물의 제2 상대 크기 ∧2/d2와는 상이하다.
제1 길이 섹션(31)을 통틀어 광섬유의 치수는 실질적으로 일정하며, 제2 길이 섹션(32)을 통틀어 광섬유의 치수는 실질적으로 일정하다.
제1 길이 섹션 및 제2 길이 섹션(31, 32)의 개별 길이는 이러한 양태에서 각각 1 내지 10m 및 10m이다. 하지만, 이러한 길이들은 예로서 제공될 뿐이고, 광섬유 길이 섹션은 실질적으로는 임의의 다른 길이들을 갖는 것이 이해되어야 한다.
도 5는 초연속 광원의 모식적 대표이다. 초연속 광원(50)은 상기 개시된 바와 같은 내분해성 길이 섹션을 포함하는 PCF(54), 및 펌프원(52)을 포함한다. PCF는 2개의 말단부를 갖는다: 런칭 말단부(55) 및 출력 말단부(56). 도 5에서, PCF(54)의 런칭 말단부(55)는, 펌프원(52)으로부터 펌프 파동의 모드를 변동하기 위한 모드 어댑터(58)에 임의로 연결되었거나, 연결된다. 도 5에서, 모드 어댑터(58)는 광섬유(54)보다 큰 것 처럼 묘사되어 있다; 하지만, 이는 도시적인 목적일 뿐이며, 실제로 상기 모드 어댑터는 임의의 적합한 외부 직경, 예를 들어 광섬유(54)의 외부 직경과 유사한 외부 직경을 가질 수 있다. 광섬유(54)의 출력 말단부(56)이 자유 말단부인 것 처럼 도시될 지라도, 출력 말단부는 말단부 캡을 가질 수 있거나, 추가적인 장치에 잇댈 수 있다.
펌프광원(52)은, 전송 광섬유(57) 및 모드 어댑터(58)를 통하여 광을 PCF(54)에 공급하기 위해 배치되는 출력(53)을 갖고, 초연속 스펙트럼이 PCF 및 PCF의 출력 말단부(56)으로부터 출력에 생성된다. 전송 광섬유(57)는 예를 들어 생략될 수 있거나, 예를 들어 광학적 요소, 예를 들어 렌즈로 대체될 수 있다.
도 6에 개시된 인발 타워는 프리폼(63a)으로부터 PCF(63)를 인발하는 공정에 존재한다. 프리폼은 PCF 내의 기체 포접물의 압력을 제어하기 위한 하나 이상의 압력 챔버를 포함하는 압력 제어 챔버(61)에 밀접된다. 바닥 부분은, 프리폼의 바닥 부분이 PCF(63)를 인발할 수 있도록 가열되는 퍼니스(62)로 연장된다. PCF의 속도 및 이에 의한 PCF 직경은 인발 타워의 다수의 장소를 통하여 PCF를 당기는 인발 휠(drawing wheel)(69)에 의해 제어된다. PCF(63)의 속도는 조정가능하며, 퍼니스(62)의 온도 및 PCF(63)의 속도를 조정함으로써 광섬유의 직경이 조정될 수 있다. PCF는 퍼니스(62)로부터 PCF의 직경이 모니터되는 인-라인인 모니터링 장소(67a)를 통과한다.
모니터링 장소(67a)로부터, PCF(63)는 주 탄소 코팅을 도포하기 위해 코팅 장소를 통과한다.
PCF(63)는 반응기(64)의 반응기 챔버를 통과하고, 화살표로 나타낸 바와 같이 반응이 유도되고 연속적인 흐름에서 중단되어 반응기 내에서 실질적으로 일정한 양의 새로운 기체를 유지한다.
반응기로 들어갈 때에 PCF(63)가 충분히 높은 온도를 갖는 것을 보장하기 위해, 상기 반응기가 PCF가 퍼니스(62)를 떠나는 곳에 비교적 가깝게 배치하는 것이 바람직하다. 다르게는, PCF(63)를 예열하기 위한 반응기에 앞서 오븐이 배치될 수 있지만, 오븐의 추가적인 비용으로 인해 후자의 다른 양태는 바람직하지 않다.
탄소층의 두께는 예를 들어 반응 기체 중의 반응성 탄소질 기체의 농도를 조정하거나 PCF 속도를 변경함으로써 조정할 수 있다.
탄소 코팅된 PCF가, 반응기로부터, 도시된 양태에서 중합체 코팅 장소(65)로 나타내는 추가의 코팅을 도포하기 위한 추가의 코팅 장소로 이동한다. 코팅된 PCF가, 코팅 장소로부터, 편심 모니터(67b)로 그리고 추가적으로 중합체 코팅이 광에 의해 경화되는 경화 장소(66)로 이동한다.
코팅된 PCF가, 경화 장소(66)로부터 광섬유 직경을 모니터링 하기 위한 추가적인 모니터(67c)로 추가적으로 이동한다. 코팅된 PCF(63)가, 인발 휠로부터 스풀(68)에서의 스풀링을 위해 이동한다.
코팅된 PCF(63)는, 상기 스풀(68)상의 코팅된 PCF를 로딩 챔버에서 수소 및/또는 중수소로 처리함으로써 스풀상에서 유리하게 수소 또는 중수소로 로드될 수 있다.
도 7에 도시한 인발 타워는 프리폼(73a)으로부터 PCF(73)를 인발하는 과정에 존재한다. 프리폼은 PCF 중의 기체 포접물의 압력을 제어하기 위한 하나 이상의 압력 챔버를 포함하는 압력 제어 챔버(71)로 밀접되어 있다. 바닥 부분은, 프리폼의 바닥 부분이 가열되고 광섬유(73)이 바람직한 두께로 인발되는 퍼니스(72)로 연장된다. 광섬유의 속도는, 인발 타워의 다수의 장소를 통하여 PCF(73)를 당기는 인발 휠(79)에 의해 제어된다. 광섬유는, 퍼니스(72)로부터 광섬유의 직경이 공정 중에 모니터되는 모니터링 장소(77a)를 통과한다.
PCF(73)는, 모니터링 장소(77a)로부터 주 금속 코팅을 도포하기 위한 코팅 장소(74)로 이동한다.
코팅 장소(74)는 비교적 높은 온도에서 액상 금속 용융물을 포함하지만, 코팅층을 보장하기 위해, 섬유는 상기 용융물의 온도보다 더 낮은 온도를 가져야 한다. PCF(73)를 냉각시키기 위해 냉기를 불어 넣는(70) 코팅 장소(74)에 앞서 송풍기 또는 유사한 냉각 수단이 적용될 수 있다.
적합한 용융 온도를 표 1에 기재한다.
Figure pct00001
PCF(73)는 상기 섬유 인발 속도와 동일한 바람직한 속도로 금속 용융물을 통과한다. 금속 코팅의 두께는 예를 들어 코팅 장소(74)의 용융 챔버 내의 용융물의 양 또는 상기 섬유 속도를 조정함으로써 조정할 수 있다.
금속 코팅된 PCF가, 추가의 코팅을 도포하기 위해 코팅 장소(74)로부터, 도시된 양태에서는 중합체 코팅 장소(75)인, 추가의 코팅 장소(75)로 추가적으로 이동한다. 코팅된 PCF가, 코팅 장소(75)로부터 편심 모니터(77b)로, 그리고 추가적으로, 중합체 코팅이 광에 의해 경화되는 경화 장소(76)로 이동한다.
코팅된 PCF가, 경화 장소(76)로부터 광섬유 직경을 모니터링 하기 위한 추가적인 모니터(77c)로 추가적으로 이동한다. 코팅된 PCF가, 인발 휠(79)로부터 스풀(78)에서의 스풀링을 위해 이동한다.

Claims (50)

  1. 세로축을 갖고, 상기 세로축의 길이를 따라 연장된 고체 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 클래딩(cladding) 영역을 포함하는 광결정 섬유(Photonic Crystal Fiber: PCF)로서, 적어도 상기 클래딩 영역은 적어도 미세 구조화된 길이 섹션에서 상기 광결정 섬유(PCF)의 세로축을 따라 연장되는 포접물(inclusion) 형태의 다수의 미세 구조물을 포함하며, 상기 미세 구조화된 길이 섹션의 적어도 내분해성(degradation resistant) 길이 섹션에서의 상기 광결정 섬유(PCF)가 수소 및/또는 중수소를 포함하고, 적어도 상기 내분해성 길이 섹션에서의 상기 광결정 섬유(PCF)가 상기 클래딩 영역을 둘러싸는 주 코팅(main coating)을 추가로 포함하며, 상기 주 코팅은 Th 미만의 온도에서 상기 수소 및/또는 중수소에 대하여 밀폐성(hermetic)이며, 상기 Th는 약 50℃ 이상, 바람직하게는 50℃<Th<250℃인, 광결정 섬유.
  2. 제1항에 있어서, 상기 클래딩 영역의 다수의 포접물이, 상기 코어를 둘러싸는 포접물들의 적어도 2개의 환을 포함하는 패턴으로 배열되는, 광결정 섬유.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 포접물이 기체 포접물을 포함하고, 바람직하게는 상기 기체 포접물들이 상기 내분해성 길이 섹션의 양측에서 밀접되는, 광결정 섬유.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내분해성 길이 섹션이 임의로 상기 PCF의 밀접한 말단부들을 제외한 상기 PCF의 전체 길이이고, 상기 밀접한 말단부들 각각은 상기 PCF의 길이를 따라 약 3㎜ 이하, 예를 들어 약 2㎜ 이하, 예를 들어 약 1㎜ 이하, 예를 들어 약 0.5㎜ 이하, 예를 들어 약 0.3㎜ 이하, 예를 들어 약 0.2㎜ 이하의 길이를 갖는, 광결정 섬유.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 내분해성 길이 섹션의 상기 클래딩 영역의 다수의 포접물들이, 내부 포접물들을 포함하는 내부 클래딩 영역 및 외부 포접물들을 포함하는 외부 클래딩 영역을 포함하며, 여기서, 상기 내부 포접물들은 상기 외부 포접물들보다 크고, 바람직하게는 상기 내부 포접물들은 포접물들의 적어도 1개의 환을 포함하고 상기 외부 포접물들은 외부 포접물들의 적어도 1개의 환을 포함하고, 보다 바람직하게는 상기 내부 포접물은 상기 외부 포접물의 직경 d외부보다 약 15% 이상, 예를 들어 약 20% 이상, 예를 들어 약 25% 이상, 예를 들어 약 30% 이상 큰 직경 d내부를 갖는, 광결정 섬유.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 내분해성 길이 섹션의 상기 클래딩 영역이 상기 포접물들을 포함하는 내부 클래딩 영역 및 상기 내부 클래딩 영역을 둘러싸는 외부 클래딩 영역을 포함하며, 여기서, 상기 내부 클래딩 영역의 최외각 포접물과 상기 주 코팅 사이의 반경 거리가 약 10㎛ 이상이고, 임의로 상기 내부 클래딩 영역과 상기 주 코팅 사이의 물질이 수소 및/또는 중수소를 위한 저장소를 형성하는, 광결정 섬유.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 내분해성 길이 섹션의 코어가 약 10㎛ 이하, 예를 들어 약 8㎛ 이하, 예를 들어 약 6㎛ 이하, 예를 들어 약 3㎛ 부터의 범위, 예를 들어 약 3 내지 약 5㎛ 범위의 코어 직경을 갖는, 광결정 섬유.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 내분해성 길이 섹션의 최내각 포접물이 약 50㎛ 미만, 바람직하게는 약 40㎛ 미만, 예를 들어 약 30㎛ 미만, 예를 들어 약 10㎛ 미만의 코어에 대한 중심-대-중심 거리를 갖는, 광결정 섬유.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광결정 섬유(PCF)가 1000 내지 1100nm 사이의 적어도 하나의 파장에 대하여 비정상 분산을 갖는, 바람직하게는 상기 광결정 섬유(PCF)가 약 1030nm 또는 1064nm에서 비정상 분산을 갖는, 광결정 섬유.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광결정 섬유(PCF)의 코어가 1064nm에서 공간적으로 단일 모드인, 광결정 섬유.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광결정 섬유(PCF)의 코어가 1030nm에서 단일 모드인, 광결정 섬유.
  12. 제항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광결정 섬유(PCF)의 적어도 코어가 필수적으로 게르마늄을 포함하지 않는, 바람직하게는 적어도 상기 코어가 필수적으로 비도핑된 실리카 또는 불소 도핑된 실리카인, 광결정 섬유.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 PCF의 적어도 코어가 필수적으로 활성 물질, 예를 들어 희토류 이온을 포함하지 않는, 광결정 섬유.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주 코팅이 나이트라이드, 탄소, 알루미늄, 금, 코버, 니켈, 금속 유리, 또는 하나 이상의 상기 언급된 것들의 조합 또는 이들을 포함하는 합금을 포함하는, 광결정 섬유.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주 코팅이 약 5nm 내지 약 25my, 예를 들어 내지 약 10㎛, 예를 들어 10nm 내지 약 5㎛, 예를 들어 약 20nm 내지 약 1㎛의 두께를 갖는, 광결정 섬유.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주 코팅이, To 초과의 온도에서 수소 및/또는 중수소에 대하여 확산 개방되어 있고, 여기서 To는 Th보다 높고, 바람직하게는 To는 약 25℃ 이상이고, 바람직하게는 To는 약 50 내지 약 300℃, 예를 들어 약 70℃ 이상, 예를 들어 약 100℃ 이상인, 광결정 섬유.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광결정 섬유(PCF)가 상기 주 코팅의 외부를 기계적으로 보호하기 위한 하나 이상의 추가의 코팅을 포함하고, 상기 추가의 코팅이 바람직하게는, 아크릴레이트, 폴리이미드, 폴리우레탄, 실리콘 또는 이들의 임의의 조합을 유리하게 포함하는 중합체 코팅인, 광결정 섬유.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광결정 섬유(PCF)가 하나 이상의 테이퍼드(tapered) 길이 섹션을 포함하며, 여기서, 상기 테이퍼드 길이 섹션의 제1 말단부의 상기 코어가 코어 직경 D1을 갖고, 상기 테이퍼드 길이 섹션의 제2 말단부의 상기 코어가 코어 직경 D2를 가지며, 여기서, D1은 D2보다 크고, 바람직하게는 D2는 D1의 약 0.95배 이하, 예를 들어 D1의 약 0.1 내지 약 0.9배인, 광결정 섬유.
  19. 제18항에 있어서, 상기 테이퍼드 길이 섹션의 제1 말단부가 상기 광섬유의 런칭(launching) 말단부에 있거나 상기 광섬유의 길이를 따라 런칭 말단부로부터 5cm 이하에 있는, 바람직하게는 상기 테이퍼드 길이 섹션의 제1 말단부가 상기 내분해성 길이 섹션에 인접하거나 상기 내분해성 길이 섹션에 포함되는, 광결정 섬유.
  20. 제1항 내지 제3항 또는 제5항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광결정 섬유(PCF)가 2개 이상의 잇대어진(spliced) 광섬유 길이 섹션을 포함하며, 여기서, 적어도 하나의 잇대어진 광섬유 길이 섹션이 상기 내분해성 길이 섹션이거나, 상기 내분해성 길이 섹션을 포함하는, 광결정 섬유.
  21. 제1항 내지 제3항 또는 제5항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광결정 섬유(PCF)는 제1 길이 L1을 갖는 제1 길이 섹션을 포함하고, 여기서, 상기 세로축에 대해 수직으로 제1 길이 섹션을 통과하는 적어도 제1 단면에서의 상기 광섬유의 포접물들은 제1 피치 ∧1, 제1 포접물 직경 d1, 및 포접물의 제1 상대 크기 d1/∧1을 갖고,
    상기 광결정 섬유(PCF)는 제2 길이 L2를 갖는 제2 길이 섹션을 포함하고, 여기서, 상기 세로축에 대해 수직으로 제2 길이 섹션을 통과하는 적어도 제2 단면에서의 상기 광섬유의 미세 구조 요소가 제2 피치 ∧2, 제2 포접물 직경 d2, 및 포접물의 제2 상대 크기 d2/∧2를 가지며,
    상기 제1 길이 L1 및 상기 제2 길이 L2 중 적어도 하나는 상기 내분해성 길이 섹션을 포함하거나 상기 내분해성 길이 섹션을 구성하는, 광결정 섬유.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광결정 섬유(PCF)가, 상기 광결정 섬유(PCF)의 런칭 말단부로부터 또는 상기 광결정 섬유(PCF)의 런칭 말단부로부터 5cm 이하로부터 연장되는 적어도 모드-필드 조정 길이 섹션(mode-field adapting length section)에서 상기 광결정 섬유(PCF)의 길이를 따라 연장되는 모드-어댑터(mode-adaptor)를 포함하며, 여기서, 상기 모드-필드 조정 길이 섹션은 약 5cm 이상, 예를 들어 약 10cm 이상, 예를 들어 약 20cm 이상의 길이를 갖고, 유리하게는 상기 모드-필드 조정 길이 섹션이 상기 내분해성 길이 섹션에 부분적으로 또는 완전히 포함되는, 광결정 섬유.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 청구된 광결정 섬유의 제조방법으로서, 상기 방법은,
    ·상기 광결정 섬유(PCF)의 코어 및 클래딩 영역을 위한 프리폼 구조물물(preform structure)을 포함하는 프리폼을 생성하는 단계,
    ·상기 프리폼을 인발(drawing)하여 상기 광결정 섬유(PCF)의 코어 및 클래딩 영역을 얻는 단계,
    ·상기 광결정 섬유(PCF)의 적어도 상기 내분해성 길이 섹션을 수소 및/또는 중수소 로딩으로 처리하는 단계, 및
    ·상기 주 코팅을 상기 광결정 섬유(PCF)의 적어도 상기 내분해성 길이 섹션에 도포하는 단계를 포함하고,
    바람직하게는 상기 내분해성 길이 섹션은, 임의로 상기 광결정 섬유(PCF)의 밀접하는 말단부들을 제외한 상기 광결정 섬유(PCF)의 전체 길이이고, 상기 밀접한 말단부들 각각은 상기 광결정 섬유(PCF)의 길이를 따라 약 3mm 이하, 예를 들어 약 2mm 이하, 예를 들어 약 1mm 이하, 예를 들어 약 0.5mm 이하, 예를 들어 약 0.3mm 이하, 예를 들어 약 0.2mm 이하의 길이를 갖는, 제조방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 방법이, 상기 주 코팅의 도포에 앞서 상기 광결정 섬유(PCF)를 수소 및/또는 중수소 로딩으로 처리하는 단계를 포함하는, 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 수소 및/또는 중수소 로딩이, 상기 광결정 섬유(PCF)를 수소 및/또는 중수소를 함유하는 챔버에 약 P1 이상의 압력 및 약 T1 이상의 온도에서 t1 이상의 지속 시간(duration) 동안 배치하는 단계를 포함하는, 방법.
  26. 제23항에 있어서, 상기 방법이, 상기 주 코팅의 도포 후에 상기 광결정 섬유(PCF)를 수소 및/또는 중수소 로딩으로 처리하는 단계를 포함하는, 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 방법이
    ·상기 광결정 섬유(PCF)의 코어 및 클래딩 영역을 위한 프리폼 구조물을 포함하는 프리폼을 생성하는 단계,
    ·상기 프리폼을 인발하여 상기 광결정 섬유(PCF)의 코어 및 클래딩 영역을 얻는 단계,
    ·상기 주 코팅을 상기 광결정 섬유(PCF)에 도포하는 단계,
    ·상기 광결정 섬유(PCF)를 약 To 이상의 온도에서 수소 및/또는 중수소로 처리하는 단계, 및
    ·상기 광결정 섬유(PCF)를 Th 이하로 냉각시키는 단계를 포함하는, 방법.
  28. 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 수소 및/또는 중수소 로딩이, 약 P2 이상의 압력 및 약 T2>To 이상인 온도에서 t2 이상의 지속 시간 동안 상기 광결정 섬유(PCF)를 수소 및/또는 중수소를 함유하는 챔버에 배치하는 단계를 포함하는, 방법.
  29. 제23항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포접물이 기체 포접물을 포함하고, 상기 방법이 상기 기체 포접물들을 상기 내분해성 길이 섹션의 양측에서 밀접하게 하는 단계를 포함하고, 상기 방법이 바람직하게는 상기 기체 포접물을 상기 광결정 섬유(PCF)의 말단부들 둘 다에서 밀접하게 하는 단계를 포함하는, 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 방법이, 상기 광결정 섬유(PCF)를 수소 및/또는 중수소 로딩으로 처리하는 단계에 앞서 상기 기체 포접물들을 밀접하게 하는 단계를 포함하는, 방법.
  31. 제23항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주 코팅이 약 5nm 내지 약 10㎛, 예를 들어 약 10nm 내지 약 5㎛, 예를 들어 약 20nm 내지 약 1㎛의 두께로 상기 광결정 섬유(PCF)에 도포되는, 방법.
  32. 제23항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법이 상기 주 코팅 외부에 하나 이상의 추가의 코팅의 도포를 포함하는, 방법.
  33. 제23항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주 코팅이 탄소 코팅이고, 상기 방법이, 상기 섬유를 반응기의 반응기 챔버를 통하여 당기는(pulling) 단계 및 상기 반응기 챔버 내의 상기 섬유를 약 700℃ 이상의 온도에서 반응기 기체로 처리하는 단계를 포함하는 화학 증착법으로 상기 주 탄소 코팅을 도포하는 단계를 포함하며, 여기서, 상기 반응기 기체는, 바람직하게는 n이 2 내지 10, 예를 들어 2 내지 4인 알킨(CnH2n-2), 예를 들어, 아세틸렌(C2H2) 및/또는 알켄(CnH2n+2), 예를 들어, 에탄(C2H6)을 포함하는 탄소질 조성물을 포함하는, 방법.
  34. 제33항에 있어서, 상기 방법이, 인발 타워(drawing tower)에서 상기 섬유를 인발한 직후에, 바람직하게는 상기 탄소 코팅의 도포에 앞서 상기 반응기 기체에 대한 반응 온도 미만으로 상기 섬유를 냉각시키지 않고, 상기 주 탄소 코팅을 도포하는 단계를 포함하는, 방법.
  35. 제34항에 있어서, 바람직하게는 권취되기에 앞서 상기 탄소 코팅을 도포하기 위해 상기 섬유가 상기 반응기 챔버를 통하여 당겨지도록, 상기 반응기가 상기 인발 타워의 통합된 부분인, 방법.
  36. 제33항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법이 상기 탄소 코팅 상에 추가의 코팅을 도포하는 단계를 포함하고, 상기 추가의 코팅이 바람직하게는 중합체 코팅 또는 금속 코팅이고, 상기 추가의 코팅이 바람직하게는 상기 섬유의 권취에 앞서 상기 인발 타워에서 상기 탄소 코팅에 도포되는, 방법.
  37. 제23항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주 코팅이 금속 코팅이고, 상기 방법이 액상 금속 용융물을 통하여 상기 섬유를 당김으로써 상기 주 금속 코팅을 도포하는 단계를 포함하고, 여기서, 상기 섬유가 상기 액상 금속 용융물 속으로 들어갈 때의 상기 섬유의 온도가 상기 금속 용융물의 온도보다 더 낮은, 방법.
  38. 제37항에 있어서, 상기 섬유가 인발되고, 적어도 부분적으로 냉각된 후에, 그리고 바람직하게는 상기 섬유의 권취에 앞서, 상기 인발 타워에서 상기 금속 코팅이 상기 섬유에 도포되는, 방법.
  39. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 기재된 광결정 섬유(PCF), 및 상기 광결정 섬유(PCF)의 런칭 말단부에 펌프 펄스를 공급하도록 배열된 펌프원(pump source)을 포함하는 초연속 광원.
  40. 제39항에 있어서, 상기 PCF가 상기 펌프 펄스의 대역폭(bandwidth)에 비하여 넓어진 대역폭을 갖는 초연속 광을 생성하도록 배열된, 초연속 광원.
  41. 제39항 또는 제40항에 있어서, 상기 펄스원에 의해 생성된 상기 펌프 펄스가 상기 PCF의 런칭 말단부에서 약 5kW 이상, 예를 들어 약 10kW 이상, 예를 들어 약 15kW 이상, 예를 들어 약 20kW 이상의 피크 전력을 갖는 높은 피크 전력 펄스인, 초연속 광원.
  42. 제39항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 펄스원에 의해 생성된 상기 펌프 펄스가 약 200ps 이하, 예를 들어 약 100ps 이하, 예를 들어 약 50ps 이하, 예를 들어 약 30ps 이하, 예를 들어 약 10ps 이하, 예를 들어 약 8ps 이하, 예를 들어 약 5ps 이하, 예를 들어 약 3ps 이하, 예를 들어 약 1ps 이하의 펄스 지속 시간을 갖는, 초연속 광원.
  43. 제39항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 펄스원에 의해 생성된 상기 펌프 펄스가 약 10kHz 이상, 예를 들어 약 100kHz 이상, 예를 들어 약 1MHz 이상의 반복률을 가지며, 상기 반복률은 바람직하게는 튜닝 가능한(tunable), 초연속 광원.
  44. 제39항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 펄스원에 의해 생성된 상기 펌프 펄스가 약 900 내지 약 1100nm, 예를 들어 약 1030nm 또는 약 1064nm의 파장을 갖는, 초연속 광원.
  45. 제39항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 초연속 광원이 약 1W 이상, 예를 들어 약 5W 이상, 예를 들어 약 10W 이상, 예를 들어 약 20W 이상, 예를 들어 약 50W 이상, 예를 들어 약 100W 이상, 예를 들어 약 500W 이상의 평균 출력을 갖는, 초연속 광원.
  46. 제39항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 초연속 광원이 약 600nm 미만, 예를 들어 약 550nm 미만, 예를 들어 약 450nm 미만, 예를 들어 약 420nm 미만, 예를 들어 약 410nm 미만, 예를 들어 약 400nm 미만, 예를 들어 약 380nm 미만, 예를 들어 약 360nm 미만의 파장을 포함하는 출력을 갖는, 초연속 광원.
  47. 제39항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 초연속 광원이 약 1400nm 초과, 예를 들어 약 1600nm 초과, 예를 들어 약 1800nm 초과, 예를 들어 약 2000nm 초과, 예를 들어 약 2200nm 초과의 파장을 포함하는 출력을 갖는, 초연속 광원.
  48. 제39항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 초연속 광원이, λ1의 중앙 파장 및 출력 대역폭 BW1을 갖는 필터링된 SC 출력으로 상기 초연속 광원의 출력을 필터링하기 위해 배열된 스펙트럼 필터링 유닛을 추가로 포함하며, 여기서, 상기 λ1의 중앙 파장 및 출력 대역폭 BW1 중 하나 이상이 튜닝 가능하고, 상기 출력 대역폭 BW1이 유리하게는 (적어도 하나의 튜닝에서) 약 5nm 미만인, 초연속 광원.
  49. 제39항 내지 제42항 중 어느 한 항에 기재된 초연속 광원을 포함하는, 바람직하게는 유도 방출 감쇄에 대하여 적합한, 조명원.
  50. 제49항에 있어서, 상기 조명원이, 형광 이미징; 형광 수명 이미징(FLIM); 전반사 형광(TIRF) 현미경; 형광 공명 에너지 전이(FRET); 광대역 분광법; 나노 광학; 유세포 분석; 산업적 검사, 예를 들어 계측(metrology); 링다운 분광법(ringdown spectroscopy), 예를 들어 기체 감지; 분석 분광법, 예를 들어 초분광 분광법, 예를 들어 과일의 작물 분석 및 비행 시간 분광법(TCSPC); 단일 분자 이미징 및/또는 이들의 조합용으로 구성되는, 조명원.
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