光ファイバーのシステムおよび方法
本発明の一実施形態は、光ファイバーを形成する方法を含む。該方法は、コア材料と該コア材料を取り巻くガラスクラッディング材料とを有する母材を提供することを含む。該方法はまた、線引きされたファイバーを形成するように、該コア材料の融解温度よりも高い温度で該母材を線引きすることを含む。該方法は、該線引きされたファイバーを冷却して、結晶性ファイバーコアと、該結晶性ファイバーコアを取り巻き、かつ、該結晶性ファイバーコアの長さに沿って軸方向に延びるクラッディングとを有する該光ファイバーを形成することをさらに含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願への相互参照）
本出願は、２００８年２月２９日の出願日を有する米国仮特許出願第６１／０３２，６５９号明細書の出願時の利益を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に援用される。
（技術分野）
本出願は一般に、光学に関し、より詳細には光ファイバーのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常の光ファイバーは、コア材料およびクラッディング材料を含み、コアおよびクラッディングの各々は溶融石英から製造され、かつ、異種の屈折率を有する。ファイバーは母材を線引きすることによって形成され得、母材は、完成されたファイバーの横断面（ａｃｒｏｓｓ−ｓｅｃｔｉｏｎ）と類似し得る形において配置されたコア材料およびクラッディング材料を含む大きな団塊であり得る。光ファイバーを形成するために、母材が加熱され、かつ、一端から引き伸ばされ得るように、母材は、ファイバー線引きタワー（ｆｉｂｅｒ ｄｒａｗｉｎｇ ｔｏｗｅｒ）において線引きされ得る。完成されたファイバーは、物理的な要因および運用上の要因を含む様々な要因（例えば、ラマン利得および／または励起パワーに起因すること）によって規制され得る長さを有し得る。
【０００３】
通常の光ファイバーのコア材料は、誘導ラマン散乱（ＳＲＳ）と呼ばれる現象を介して光利得を発揮し得る。従って、光信号は、それらが光ファイバーを介して伝播するときに増幅され得る。ＳＲＳを介した光信号の増幅は、コア材料のラマン利得係数と光ファイバーの長さとの両方に依存する。所望のラマン利得係数を達成するために、光ファイバーコアは通常、ファイバーの光利得を増大させるために、さらなる材料を用いてドープされる。しかし、そのようなドープは、ラマン利得係数に寄与することにおいて制限を有する。結果として、所与の光信号の光増幅の実質的な量を達成するために、一部の光ファイバーは、数百メートル以上の長さで製造されなければならない。従って、一部の光システムは、光励起またはレーザーから提供される光信号の強度を最大化するために、物理的なスペースおよび／またはパワーの実質的な量を必要とする。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一実施形態は、光ファイバーを形成する方法を含む。該方法は、コア材料と該コア材料を取り巻くガラスクラッディング材料とを有する母材を提供することを含む。該方法はまた、線引きされたファイバーを形成するように、該コア材料の融解温度よりも高い温度で該母材を線引きすることを含む。該方法は、該線引きされたファイバーを冷却して、結晶性ファイバーコアと、該結晶性ファイバーコアを取り巻き、かつ、該結晶性ファイバーコアの長さに沿って軸方向に延びるクラッディングとを有する該光ファイバーを形成することをさらに含む。
【０００５】
本発明の別の実施形態は、光ファイバーを形成する方法を含む。該方法は、該光ファイバーを生成するように、第１の端からクラッディング材料およびコア材料を含む母材を該コア材料の融解温度よりも高い温度で線引きすることを含む。該方法はまた、線引きされたファイバーを冷却して、該線引きされたファイバーのコア材料を自然に結晶化することを含み得る。該方法は、該第１の端から始まる線引きされたファイバーを、おおよそ結晶温度において熱を提供する熱源を介して移動させることをさらに含む。
【０００６】
本発明の別の実施形態は、光ファイバーデバイスを含む。該光ファイバーデバイスは、該光ファイバーデバイスの長さに沿って軸方向に延びる結晶性コアを含む。該光ファイバーデバイスはまた、該結晶性コアを取り巻き、かつ、該光ファイバーデバイスの長さに沿って軸方向に延びる光ファイバークラッディングを含む。該光ファイバーデバイスは、該光ファイバークラッディングの中に該結晶性コアのおよそ中心軸に対称に配置される一対の導体であって、該光ファイバーデバイスの長さに沿って軸方向に延びる一対の導体をさらに含む。該一対の導体は、電気信号に応答して該結晶性コアを通して電界を生成するように構成され得る。
【０００７】
本発明の別の実施形態は、光ファイバーデバイスを含む。該光ファイバーデバイスは、該光ファイバーデバイスの長さに沿って軸方向に延びる結晶性コアを含む。該光ファイバーデバイスはまた、該結晶性コアを取り巻き、かつ、該光ファイバーデバイスの長さに沿って軸方向に延びる光ファイバークラッディングを含む。該光ファイバーデバイスは、該光ファイバークラッディングの中に配置される導体であって、該光ファイバーの長さに沿って該結晶性コアの周囲をらせん状に延びる導体をさらに含む。該導体は、該導体を通して提供される電流に応答して、該結晶性コアを通して該光ファイバーデバイスの長さに沿って磁界を生成するように構成され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の一局面に従って、光ファイバーを形成するための母材の一実施例を説明する。
【図２】図２は、本発明の一局面に従って、光ファイバーを形成するためにコア材料ロッドをコア穿孔する一実施例を説明する。
【図３】図３は、本発明の一局面に従って、光ファイバーを形成するためのシステムの一実施例を説明する。
【図４】図４は、本発明の一局面に従って、光ファイバーの別の実施例を説明する。
【図５】図５は、本発明の一局面に従って、光ファイバーの別の実施例を説明する。
【図６】図６は、本発明の一局面に従って、光学システムの一実施例を説明する。
【図７】図７は、本発明の一局面に従って、光ファイバーを形成するための方法を説明する。
【図８】図８は、本発明の一局面に従って、光ファイバーを形成するためのシステムの別の実施例を説明する。
【図９】図９は、本発明の一局面に従って、光ファイバーの形成における再結晶化の一実施例を説明する。
【図１０】図１０は、本発明の一局面に従って、光ファイバーデバイスの形成のための母材の一実施例を説明する。
【図１１】図１１は、本発明の一局面に従って、光ファイバーデバイスの一実施例を説明する。
【図１２】図１２は、本発明の一局面に従って、光ファイバーデバイスを形成するためのシステムの一実施例を説明する。
【図１３】図１３は、本発明の一局面に従って、光学システムの別の実施例を説明する。
【図１４】図１４は、本発明の一局面に従って、光ファイバーデバイスを形成するための方法の一実施例を説明する。
【図１５】図１５は、本発明の一局面に従って、光ファイバーデバイスを形成するための母材の別の実施例を説明する。
【図１６】図１６は、本発明の一局面に従って、光ファイバーデバイスを形成するためのシステムの別の実施例を説明する。
【図１７】図１７は、本発明の一局面に従って、光学システムの別の実施例を説明する。
【図１８】図１８は、本発明の一局面に従って、光ファイバーデバイスを形成するための方法の別の実施例を説明する。
【図１９】図１９および２０は、本発明の一局面に従って、結晶性シリコンコアおよび石英ガラスクラッドを含む、本明細書内で述べられる通りに形成された光ファイバーの断面のＸ線回折（ＸＲＤ）およびラマン分析をグラフで示す。
【図２０】図１９および２０は、本発明の一局面に従って、結晶性シリコンコアおよび石英ガラスクラッドを含む、本明細書内で述べられる通りに形成された光ファイバーの断面のＸ線回折（ＸＲＤ）およびラマン分析をグラフで示す。
【図２１】図２１および２２は、本発明の一局面に従って、図１９および２０において述べられる光ファイバーの断面の元素分析を示す。
【図２２】図２１および２２は、本発明の一局面に従って、図１９および２０において述べられる光ファイバーの断面の元素分析を示す。
【図２３】図２３および２４は、本発明の一局面に従って、結晶性ゲルマニウムコアおよびホウケイ酸（ＢＳ）ガラスクラッドを含む、本明細書内で述べられる通りに形成された光ファイバーのＸＲＤおよびラマン分析を示す。
【図２４】図２３および２４は、本発明の一局面に従って、結晶性ゲルマニウムコアおよびホウケイ酸（ＢＳ）ガラスクラッドを含む、本明細書内で述べられる通りに形成された光ファイバーのＸＲＤおよびラマン分析を示す。
【図２５】図２５は、本発明の一局面に従って、図２３および２４において述べられるファイバーの断面の元素分析を示す。
【図２６】図２６および２７は、本発明の一局面に従って、断面の分析について、図１９および２０のファイバーと図２３および２４のファイバーとの元素分析を比較する。
【図２７】図２６および２７は、本発明の一局面に従って、断面の分析について、図１９および２０のファイバーと図２３および２４のファイバーとの元素分析を比較する。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示は一般に、光学に関し、より詳細には、光ファイバーのシステムおよび方法に関する。光ファイバーは、結晶性コアを有するように形成され得る。結晶性コアは、非結晶溶融石英コアにおいて達成され得るラマン利得のおおよそ１，０００倍から１０，０００倍までのラマン利得を発揮し得る。結果として、ファイバー増幅器は、溶融石英コアを有する通常のファイバー増幅器よりもはるかに短いファイバー長を用いて、有意なラマン利得を達成し得る。さらに、本明細書内に開示されるような増幅器の中に投光される（ｌａｕｎｃｈｅｄ）光信号は、そのような有意な増幅を達成し得、光励起エネルギーは、有意に低減させられ、通常のファイバー増幅器を用いた同様の規模の光信号を達成し得る。
【００１０】
本明細書内に述べられる通り、「結晶性」という用語は一般に、多結晶材料および単結晶材料に関することに理解されたい。従って、「結晶性」という用語の使用は、多結晶材料または単結晶材料のいずれかを除外することを、特にそのように述べられない限り、意図していない。さらに、「単結晶」という用語は一般に、材料内に結晶粒界を含まない結晶性材料に関する。例えば、単結晶コアは、「単結晶コア」と呼ばれるものを含むその長さのファイバー内に結晶粒界を実質的に全く含まないことがあり得る。
【００１１】
結晶性コアファイバー増幅器は、例えば、コア材料が融解されるようになる温度条件下、かつ、クラッド材料が線引きされ得る温度条件下でクラッディング材料とコア材料とを含む母材を線引きすることによって形成され得る。冷却すると、コア材料は、自然に結晶化し得る。線引き処理は、単結晶コアファイバー増幅器および多結晶ファイバー増幅器を提供し得る。さらに、他の種類のファイバー増幅器および／または光ファイバーも形成され得る。一実施例として、光ファイバーデバイスは、ファイバーの長さに沿って軸方向に延びる１つ以上の導体を含むように形成され得る。例えば、導体に印加される電気信号がコアを通して電界を生成（例えば、電気光学位相変調）し得るように、光ファイバーデバイスは、２つの導体を用いて形成され得、２つの導体は、コアの中央に対して反対側にクラッディングの中に配置される。別の実施例として、単一導体が、クラッディングの中に配置され得、光ファイバーデバイスの長さに沿ってコアの周囲をらせん状に延びる。そのように、導体に提供される電流は、例えばコアの中の光信号の極の回転（ｐｏｌａｒ ｒｏｔａｔｉｏｎ）を提供するために、コアを通して磁界を生成し得る。
【００１２】
図１は、本発明の一局面に従って、光ファイバーを形成するための母材１０の一実施例を説明する。母材１０は、コア材料１２およびクラッディング材料１４を含む。従って、母材１０は、光ファイバーを形成するように線引きされ得る。クラッディング材料１４は、任意の様々なガラス材料であり得る。例えば、クラッディング材料１４は、酸化物ガラス（例えば、珪酸塩ガラス、りん酸塩ガラス、ゲルマネートガラス（ｇｅｒｍａｎａｔｅ ｇｌａｓｓ）など）を含み得る。別の例として、クラッディング材料１４は、ハロゲン化合物ガラス（例えば、フッ化物ガラス）を含み得る。さらに別の実施例として、クラッディング材料１４は、カルコゲナイド（例えば、硫化物ガラス、セレン化物ガラス、テルル化合物ガラスなど）を含み得る。例として、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスなどは、クラッディング材料１４を形成するのに用いられ得る。従って、クラッディング材料１４は、所望の屈折率を達成するために、任意の様々なドーパントを用いてドープされ得る。
【００１３】
コア材料１２は、融解状態から冷却すると結晶化し得る任意の様々な材料であり得る。例えば、コア材料１２は、半導体材料であり得る。例として、コア材料１２は、任意の様々なＩＶ型（ＴｙｐｅＩＶ）の元素または化合物（例えば、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）またはＳｉＧｅ）であり得る。別の実施例として、コア材料１２は、任意の様々なＩＩＩ−Ｖ型（ＴｙｐｅＩＩＩ−Ｖ）の化合物（例えば、ガリウム−ヒ化物（ＧａＡｓ）もしくはりん化インジウム（ＩｎＰ））、または任意の様々なＩＩ−ＶＩ型（ＴｙｐｅＩＩ−ＶＩ）の化合物（例えば、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）もしくはセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ））であり得る。一実施形態において、コア材料１２は、線形電気光学材料（ｌｉｎｅａｒ ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）（例えば、限定するものではないが、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、Ｂｉ１２ＳｉＯ２０、ＫＨ２ＰＯ４、ＫＤ２ＰＯ４、ＣｓＨ２ＡｓＯ４、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＫＴａ０．３５Ｎｂ０．６５Ｏ３、Ｂａ０．２５Ｓｒ０．７５Ｎｂ２Ｏ６、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、Ａｇ３ＡｓＳ３、ＫＮｂＯ３など）であり得る。コア材料１２は、限定するものではないが、ランタンガリウムガーネット（ｌａｎｔｈａｎｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ｇａｒｎｅｔ）（Ｌａ３Ｇａ５Ｏ１２、ＬＧＧ）、ガドリニウムガリウムガーネット（ｇａｄｏｌｉｎｉｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ｇａｒｎｅｔ）（Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２、ＧＧＧ）、テルビウムガリウムガーネット（ｔｅｒｂｉｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ｇａｒｎｅｔ）（Ｔｂ３Ｇａ５Ｏ１２、ＴＧＧ）ならびに磁気光学ガラスＭＯＳ−４および磁気光学ガラスＭＯＳ−１０などを含む磁気光学材料であり得る。さらに、コア材料１２はまた、１つ以上のドーパント材料（例えば、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ））、選択された希土類元素、遷移金属などを含み得る。例えば、コア材料１２は、Ｎ−ドープ（Ｎ−ｄｏｐｅｄ）またはＰ−ドープ（Ｐ−ｄｏｐｅｄ）であり得る。
【００１４】
コア材料１２は、任意の適切な形態において提供され得る。例えば、コア材料１２は、結晶性材料（即ち、単結晶材料または多結晶材料）であり得るか、または非結晶材料であり得る。一実施例として、コア材料１２は、固体のロッドの形態で母材１０の中に提供され得る。しかし、コア材料１２は、他の手法においても母材１０の中に提供され得る。例えば、コア材料１２は、複数のチップとして母材１０の中に提供され得、複数のチップの全ては、粉末としてか、または任意の他の形態において、同一または異なる組成を有し得る。
【００１５】
下記にさらに詳述される通り、母材１０は、線引きされ、単結晶または多結晶のコアを有する光ファイバーを形成し得る。結晶性である合成された光ファイバーのコアに基づいて、合成された光ファイバーは、溶融石英コアにおいて達成され得るラマン利得のおおよそ１，０００倍から１０，０００倍までのラマン利得を発揮し得る。従って、合成された光ファイバーは、通常のファイバー増幅器に対して、同様の所望のラマン増幅を達成するために、有意により短い長さを用いて形成され得る。増大させられたラマン利得はまた、通常のファイバー増幅器に対して、同様の増幅のレベルを達成するのに必要な励起パワーにおいて実質的な低減をもたらし得る。さらに、合成された光ファイバーは、（例えば、調整可能な中波長域赤外線（ＭＷＩＲ）源からのような）光信号の実質的に狭いラマン線幅（Ｒａｍａｎ ｌｉｎｅｗｉｄｔｈ）、および実質的に広い波長帯を維持し得る。
【００１６】
母材１０は、所望の幾何学的形態を有するクラッディング材料１４を最初に形成することによって形成され得る。図１の実施例において、クラッディング材料１４は、実質的に円筒形であるとして説明される。しかし、クラッディング材料１４が任意の様々な断面形（例えば、矩形の形状、楕円の形状、「Ｄ」の形状）を有し得ることは理解されたい。一実施例として、クラッディング材料１４の中に（例えば、図１の実施例において示される通り、管状の形を形成するように、実質的にクラッディング材料１４の中心軸か、または断面の図心かに）穴が穿孔され得る。
【００１７】
コア材料１２は、任意の適切な開始の構成（例えば、ブール（ｂｏｕｌｅ）、ウィンドウ（ｗｉｎｄｏｗ）、あら金（ｓｌｕｇ）、複数のチップ、粉末など）であり得る。例えば、コア材料１２は、ブールまたはウィンドウからコア穿孔され（ｃｏｒｅ−ｄｒｉｌｌｅｄ）得る。図２は、本発明の一局面に従って、光ファイバーを形成するためにロッドの形態でコア材料１２をコア穿孔する一実施例を説明する。図２の実施例において、コア材料１２のロッドは、ブール１６からコア穿孔される。一実施例として、ブール１６は、例えばシード（ｓｅｅｄ）から成長させられた（ｇｒｏｗｎ）単結晶材料または多結晶材料の団塊であり得る。別の実施例として、ブール１６は、実質的に半導体材料の非結晶団塊であり得る。本明細書内に述べられる通り、「コア穿孔」という用語は、円筒形のコア穿孔の使用を意味するか、またはコア材料１２のロッドを生成するための、ブール１６のボーリング、加圧および／または打ち抜きを意味するかし得る。図２の実施例は、ブール１６が立方体のような形態であることを説明するが、ブールが任意の様々な形（例えば、実質的に円筒形または球形）を有し得ることは理解されたい。
【００１８】
図１の実施例に戻ると、コア材料１２は、クラッディング材料１４の中に穿孔された穴の中に挿入されるか、または「スリーブされ（ｓｌｅａｖｅｄ）」得る。図２の実施例に説明されるようなコア材料１２のロッドを得るためにコア穿孔することと、クラッディング材料１４の中にコア材料１２のロッドをスリーブすることとは、母材１０を形成するための様々な異なる方法のうちの１つである。一実施例として、母材１０は、クラッディング材料１４の中に穿孔された穴におけるコア材料１２の蒸着によって形成され得る。別の実施例として、クラッディング材料１４内にコア材料１２を配置するための粉末または複数のチップという形態で、その穴は、コア材料１２で満たされ得る。従って、母材１０は、任意の様々な方法で生成され得る。合成された母材１０は、例えばファイバー線引きタワーを介して光ファイバーへと線引きされ得る。
【００１９】
図３は、本発明の一局面に従って、光ファイバーを形成するためのシステム２０の一実施例を説明する。システム２０は、母材２２を説明し、母材２２は、例えば図１の実施例における母材１０と同様に、クラッディング材料２４およびコア材料２６を含む。例えば、クラッディング材料２４は、ガラスであり得、コア材料２６は、結晶性半導体材料または非結晶性半導体材料であり得る。図３の実施例において、母材２２は、光ファイバー２８を形成するように線引きされる。
【００２０】
システム２０は、例えばファイバー線引きタワー炉（ｆｉｂｅｒ ｄｒａｗｉｎｇ ｔｏｗｅｒ ｆｕｒｎａｃｅ）の中に含まれ得るホットゾーン（ｈｏｔ ｚｏｎｅ）３０を含む。一実施例として、ホットゾーン３０は、クラッディング材料２４を軟化し、かつ、コア材料２６を融解するのに十分である熱を加え得る。特に、ホットゾーン３０は、コア材料２６の融解点を超える温度に設定され得、クラッディング材料２４は、その融解点において、所望の通りに線引きするために十分に軟らかい。線引き処理の間の熱ゾーン３０に対する温度は、母材２２の中に含まれる材料、母材２２の大きさ、およびファイバー２８の大きさなどに依存し得る。
【００２１】
コア材料２６が融解される線引き温度であって、クラッド材料２４が、許容できる線引きを提供するための粘性である、線引き温度は、コア材料２６の融解温度をごくわずかに超え得る。例えば、線引き温度は、コア材料２６の融解温度を約１℃超え得る。例えば、コア材料２６の融解温度と、クラッディング材料２４の目標にされる線引き温度とは、互いにきわめて近くあり得る。しかし、代替の一実施例として、ホットゾーン３０の線引き温度は、むしろコア材料２６の融解温度よりもかなり高く（例えば、５０℃以上の温度よりも高く）あり得る。さらに、コア材料２６およびクラッディング２４の膨張係数は、実質的に同様か、または実質的に同じでさえあり得る。しかし、コア材料２６およびクラッディング材料２６の膨張係数が大きく異なり得ることは理解されたい。
【００２２】
図３の実施例に従って、母材２２は、光ファイバー２８を形成するように、第１の端３２から線引きされ得る。線引き処理の間、軟らかいが融解されていないクラッディング材料２４は、コア材料２６が光ファイバー２８へと線引きされ、かつ、冷却するとコア材料２６が固体化されるように、るつぼ（ｃｒｕｃｉｂｌｅ）のように作用し、融解されたコア材料２６を閉じ込め得る。従って、合成された光ファイバー２８は、結晶シードの使用を必要とせず、結晶性コア（即ち、単結晶コアまたは多結晶コア）を形成するために冷却し得る。合成された結晶性コアは、シングルモードまたはマルチモードであり得る。光ファイバー２８は、冷却および固体化し得るように、ホットゾーン３０を出るとき、巻取リール３４に巻かれ得る。光ファイバー２８はその後、外被材料が光ファイバー２８上に塗布され得るように、ポリマー槽（示されていない）に通され得る。
【００２３】
従って、合成された光ファイバー２８は、異なる種類の様々な光信号を伝播（例えば、パッシブＭＷＩＲ（ｐａｓｓｉｖｅ ＭＷＩＲ）、長波長赤外線（ＬＷＩＲ）またはテラヘルツ（ＴＨｚ）の伝播）し得る。従って、光ファイバー２８は、様々な用途においてインプリメントされ得る。一実施例として、光ファイバー２８は、例えば通信システムまたは結像システム（ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）において、ラマン利得増幅器としてインプリメントされ得る。別の実施例として、光ファイバー２８は、任意の様々なレーザー用途においてインプリメントされ得る。さらに、下記にさらに詳述される通り、光ファイバー２８のバリエーションは、電気光学ファイバー変調器（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ ｆｉｂｅｒ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）またはファイバーファラデーアイソレーター（ｆｉｂｅｒ Ｆａｒａｄａｙ ｉｓｏｌａｔｏｒ）においてインプリメントされ得る。
【００２４】
従って、母材２２からの光ファイバー２８の製造が容易な方法で遂行され得ることは、図３の実施例において説明される。特に、母材２２を形成すると、合成された光ファイバー２８は、非結晶コア材料を有する通常のファイバー増幅器と同様の方法で形成され得る。しかし、上述された通り、光ファイバー２８は、結晶性材料コアに起因する優れた光学性能を発揮し得る。図３の実施例におけるシステム２０が単純に説明されていることと、合成された光ファイバー２８の形成においてファイバー形成技術の任意の組み合わせがインプリメントされ得ることとは理解されたい。従って、システム２０が図３の実施例に限定されることは意図されていない。
【００２５】
所与の母材（例えば、図１の実施例における母材１０）のコア材料が、円形の断面を有することに限定されないことは、理解されたい。図４は、本発明の一局面に従って、光ファイバー６０の別の実施例を説明する。光ファイバー６０は、図３の実施例における合成された光ファイバー２８と同様の合成された光ファイバーであり得る。光ファイバー６０は、クラッディング６２およびコア６４を含む。クラッディング６２は、ガラス材料であり得る。コア６４は、図１から図３までの実施例について上述されるような結晶性材料に類似する結晶性材料であり得る。しかし、図４の実施例において、コア６４は、実質的に矩形（即ち、四角）の断面を有するように説明される。
【００２６】
そのような矩形の断面のコア６４は、光ファイバー６０が大きなインデックスコントラスト（ｉｎｄｅｘ ｃｏｎｔｒａｓｔ）を有するように、光ファイバー６０の中にインプリメントされ得る。一実施例として、光ファイバー６０は、非デプレッション型励起（ｎｏｎ−ｄｅｐｌｅｔｅｄ ｐｕｍｐ）をともなうトールボット自己結像長（Ｔａｌｂｏｔ ｓｅｌｆ−ｉｍａｇｉｎｇ ｌｅｎｇｔｈ）に対する小さな信号の像増幅器（ｉｍａｇｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）としてインプリメントされ得る。別の実施例として、光ファイバー６０は、高励起レベルにおける高パワービームコンバイナー（ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ｂｅａｍ ｃｏｍｂｉｎｅｒ）としてインプリメントされ得る。従って、結晶性材料からのコア６４の形成は、非常に効率的な高パワービームコンバイナーをもたらし得る。
【００２７】
図５は、本発明の一局面に従って、光ファイバー７０の別の実施例を説明する。光ファイバー７０は、合成された光ファイバー（例えば、図３の実施例における合成された光ファイバー２８）であり得る。光ファイバー７０は、クラッディング７６、励起クラッディング（ｐｕｍｐ ｃｌａｄｄｉｎｇ）７４およびコア７２を含む。クラッディング７６および励起クラッディング７４は各々、ガラス材料（例えば、それぞれ異なるガラス材料、または異なるドーパントを有する同一のガラス材料）から形成され得、コア７２は、図１から図３までの実施例について上述されるような結晶性材料と類似する結晶性材料から形成され得る。コア７２は、マルチモードコアとして構成され得る。
【００２８】
図５の実施例において、励起クラッディングコア７４は、実質的に矩形（即ち、四角）の断面を有するように説明され、励起された光エネルギーを受容するように構成される。結果として、マルチモードコア７２におけるラマン利得は、投入されるストークス波長信号（Ｓｔｏｋｅｓ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｓｉｇｎａｌ）によって効率的に飽和され得、投入されるストークス波長信号は、励起された光エネルギーにおいて提供される。従って、マルチモードコア７２における自己結像は、回折限界ビームを生成し得る。さらに、光ファイバー７０の構成は、励起クラッディング７４が光ファイバー７０の実用的な長さに対して実質的に長くなることを可能にする。
【００２９】
図６は、本発明の一局面に従って、光学システム８０の一実施例を説明する。光学システム８０は、（例えば、光ネットワーク通信のためか、または光結像システムのための）任意の様々な光学用途においてインプリメントされ得る。光学システム８０は、光ファイバー８２（例えば、図３の実施例における合成された光ファイバー２８）を含む。従って、光ファイバー８２は、ガラスから形成され得るクラッディング８４と、結晶性材料から形成され得るコア８６とを含む。
【００３０】
図６の実施例において、光ファイバー８２は、ラマン利得増幅器として構成され得る。従って、レーザーダイオード励起アレイ８８は、高輝度励起放射線（ｈｉｇｈ ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ｐｕｍｐ ｒａｄｉａｔｉｏｎ）を集束ミラー９０に提供するように構成される。従って、集束ミラー９０は、励起放射線を焦点に集め、それを高反射率ミラー９２を介して光ファイバー８２へと投光する。部分透過出力ミラー（ｐａｒｔｉａｌｌｙ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ ｏｕｔｐｕｔ ｍｉｒｒｏｒ）９４は、高反射率ミラー９２からの光ファイバー８２の反対端において、光ファイバー８２に結合される。結果として、高輝度励起放射線は、高反射率ミラー９２と部分透過出力ミラー９４との間で振動する（ｏｓｃｉｌｌａｔｅ）。従って、振動励起パワーは、部分透過出力ミラー９４を介して出力ビーム９６への励起パワーの高効率変換をもたらす。
【００３１】
上述される通り、コア８６は、結晶性材料から形成され得る。従って、光ファイバー８２は、通常の光ファイバーのラマン利得のおおよそ１，０００倍から１０，０００倍のラマン利得を発揮し得る。結果として、光学システム８０は、直接的にダイオード励起されるラマン振動子（ｄｉｒｅｃｔ ｄｉｏｄｅ ｐｕｍｐｅｄ Ｒａｍａｎ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）としてインプリメントされる。溶融石英コアを含むような通常の光ファイバーは、利用可能な励起輝度を有する直接的にダイオード励起されるラマン振動子としてインプリメントされるための十分な利得を有さない。しかし、光ファイバー８２によって発揮されるラマン利得であって、通常のファイバー増幅器に対して実質的により大きなラマン利得は、図６の実施例において説明されるような低閾値の直接的にダイオード励起されるラマンファイバー振動子を許容する。
【００３２】
光学システム８０が図６の実施例に限定されないことは理解されたい。一実施例として、光学システム８０は、図６の実施例において単純に説明される。そのように、さらなる光学の構成要素（例えば、さらなるレンズおよび／またはミラー）は、光学システム８０に含められ得る。従って、光学システム８０は、任意の様々な方法で構成され得、任意の様々な光学用途においてインプリメントされ得る。
【００３３】
前述の構造上の特徴および上述される機能上の特徴に照らして、本発明の様々な局面に従った方法体系は、図７に関連してより正しく認識され得る。説明の単純化の目的のために、順次的に実行するように図７の方法体系が示されかつ述べられているが、本発明に従った一部の局面が、異なる順序で生じ得るように、および／または本明細書内に示されかつ述べられる発明からの他の局面と並行して生じ得るように、本発明が示される順序によって限定されないことは理解されかつ正しく認識されたい。さらに、本発明の一局面に従った方法体系をインプリメントするために、示された全ての特徴が必ずしも必要とされなくあり得る。
【００３４】
図７は、本発明の一局面に従って、光ファイバーを形成するための方法１００を説明する。１０２において、管状形態においてクラッディング材料は提供される。クラッディング材料は、ガラスであり得、様々な断面形（例えば、円形の形状、楕円の形状、実質的に「Ｄ」の形状）へと形成され得る。１０４において、コア材料は、管状クラッドの穴の中に配置される。コア材料は、上述の通り、単一のロッドの形態であるか、または他の形態であるかし得る。例えば、コア材料は、単結晶、多結晶または非結晶の半導体ブールまたは半導体ウィンドウから形成され得、クラッディング材料の中に穿孔される穴にフィットするように形作られ得る。例えば、コア材料ロッドは、母材を形成するように、ブールまたはウィンドウからコア穿孔されることにより、クラッディング材料の中の穴にフィットし得、クラッディング材料の穴の中に挿入され得る。その挿入は、コア材料ロッドがクラッディング材料内にスリーブされるようになされ得る。コア材料はまた、他の様々な方法（例えば、蒸着か、またはその穴の中に配置され得る元素の材料の粉末もしくはチップか）でクラッディング材料の穴の中に形成され得る。１０６において、母材は、光ファイバーを形成するように、第１の端から線引きされ得る。母材の線引きは、ホットゾーンを通り、ホットゾーンは、クラッディング材料を軟化させるのに十分である温度、かつ、コア材料を融解するのに十分な温度を有し得る。１０８において、合成された光ファイバーが任意の様々な光学用途においてインプリメントされ得るように、冷却すると、合成された光ファイバーは、クラッディングによって取り巻かれる結晶性コアを有する。
【００３５】
図８は、本発明の一局面に従って、光ファイバーを形成するためのシステム１１０の別の実施例を説明する。システム１１０は、クラッディング材料１１４およびコア材料１１６を含む母材１１２を説明する。そのように、母材１１２は、図１の実施例における母材１０と実質的に同様に構成される。クラッディング材料１１４はガラスであり得、コア材料１１６は、例えば、単結晶、多結晶または非結晶の半導体材料であり得る。図８の実施例において、母材１１２は、第１の光ファイバーの一部１１８を形成するように線引きされる。
【００３６】
システム１１０は、ファイバー線引きタワー炉に含まれ得るような第１のホットゾーン１２０を含む。一実施例として、第１のホットゾーン１２０は、クラッディング材料１１４を軟化するのに十分な熱であって、コア材料ロッド１１６を融解するのに十分な熱を加え得る。従って、母材１１２は、第１の光ファイバーの一部１１８を形成するように、第１の端１２２から引き伸ばされる。第１の光ファイバーの一部１１８は、冷却および固体化し得るように、第１のホットゾーン１２０を出るとき、第１の巻取リール１２４に巻かれ得る。冷却すると、第１の光ファイバーの一部１１８は、シングルモードまたはマルチモードであり得る結晶性コアを有し得る。
【００３７】
上述される通り、コア材料１１６は、第１のホットゾーン１２０を通過するとき、融解し得る。従って、たとえコア材料１１６が単結晶材料から形成されていても、第１の光学ファイバーの一部１１８のうちの合成されたコアは、冷却するときに多結晶になり得る。従って、第１の光ファイバーの一部１１８は、第１の巻取リール１２４から解かれ、第２のホットゾーン１２６を通過させられ得る。第２のホットゾーン１２６は、第１のホットゾーン１２０よりも低い温度（例えば、第１の光ファイバーの一部１１８のコアの結晶性材料のおおよその結晶温度）を有し得る。一実施例として、その温度は、第１の光ファイバーの一部１１８の結晶性材料コアの融解点に実質的に近く（例えば、かろうじて低く）あり得る。
【００３８】
第１の光ファイバーの一部１１８のコアは、第２のホットゾーン１２６を通過するときに、再結晶化する。従って、合成された光ファイバー１２８は、第２のホットゾーン１２６から出力され、単結晶コアを有し得る。合成された単結晶コアの光ファイバー１２８は、冷却し得るように、第２のホットゾーン１２６を出るとき、第２の巻取リール１３０に巻かれ得る。合成された光ファイバー１２８はその後、合成された光ファイバー１２８上に外被材料が塗布され得るように、ポリマー槽（示されていない）に通され得る。
【００３９】
図９は、本発明の一局面に従って、合成された光ファイバー１２８の形成における再結晶化の一実施例を説明する。図９の実施例において、第１の光ファイバーの一部１１８は、クラッディング１３２および多結晶コア１３４を有するような長手方向の断面において説明される。第２のホットゾーン１２６は、合成された光ファイバー１２８を形成するように、動作の矢印１３６によって説明される通り第１の光ファイバーの一部１１８に対して移動するように図示される。第２のホットゾーン１２６の動作１３６は、第２のホットゾーン１２６を介した第１の光ファイバーの一部１１８の移動の結果として生じ得る。あるいは、第２のホットゾーン１２６は、静止した第１の光ファイバーの一部１１８に対して移動し得る。
【００４０】
図９の実施例において、第１の光ファイバーの一部１１８のコア１３４の結晶性材料と同じ種類の単結晶シード１３８が、例えば、第１の光ファイバーの一部１１８が第２のホットゾーン１２６に入る前か、または入ると同時に、第１の光ファイバーの一部１１８の先端１４０に設置され得る。従って、シード１３８は、例えば異方性の結晶性材料に対するように、第１の光ファイバーの一部１１８のコア１３４の結晶性材料の向きをテンプレートにし（ｔｅｍｐｌａｔｅ）得る。従って、第１の光ファイバーの一部１１８が第２のホットゾーン１２６を通過するとき、第１の光ファイバーの一部１１８のコア１３４の格子構造の向きは、単結晶シード１３８の格子に実質的に整合させられるようになり得る。従って、第２のホットゾーン１２６に入る第１の光ファイバーの一部１１８のコア１３４の続く部分の格子構造は、新たに整合された部分と整合し得、第２のホットゾーン１２６に入るコア１３４の続く部分に対しても同様である。従って、冷却されると、合成された光ファイバー１２８は、例えば第２の巻取リール１３０上で、単結晶コア１４２を有する。図９の実施例が、コア１３４の結晶性材料の整合のための単結晶シード１３８の使用に限定されないが、シード１３８の使用が省かれるか、またはコア１３４の結晶性材料の整合が他の様々な方法でインプリメントされるかし得ることは理解されたい。
【００４１】
結晶性である合成された光ファイバー１２８のコア１４２を有することは、実質的にコア１４２の比較的効率的な分極化を可能にする。結果として、下記に詳述される通り、様々な光デバイスは、合成された光ファイバー１２８を用いてインプリメントされ得る。一実施例として、Ｃｈｉ−２デバイス（周波数二倍器、光パラメトリック増幅器、電気光学変調器、ファラデーアイソレーター、干渉型マイクロウェーブセンサー（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｓｅｎｓｏｒ）および位相変調レーザー）は、合成された光ファイバー１２８を用いて製造され得る。そのようなデバイスは、Ｃｈｉ−２処理を光ファイバー内にインプリメントする場合に、バルク結晶（ｂｕｌｋ ｃｒｙｓｔａｌ）内または平面の導波管（ｐｌａｎａｒ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）内のインプリメンテーションとは対照的に実質的により効率的であり得る。
【００４２】
さらに、合成された光ファイバー１２８のコア１４２内のそのような結晶性材料は、図１から図３までの実施例について上述される結晶性材料に類似して、通常の光ファイバーの中の利得よりも多くの利得を有意に提供し得る。また、システム１１０は、任意の様々な異なる種類の光ファイバー（例えば、図４および図５の実施例のそれぞれの光ファイバー６０および光ファイバー７０）を形成するようにインプリメントされ得る。さらに、システム１１０は、各々のファイバーが単結晶コアを有する複数のファイバーのバッチ処理を可能にするようにインプリメントされ得る。
【００４３】
システム１１０が図８および９の実施例に限定されることが意図されていないことは理解されたい。特に、合成された光ファイバー１２８の形成において任意の様々なファイバー形成技術がインプリメントされ得るように、システム１１０は、図８および９の実施例において単純に説明される。さらに、第１のホットゾーン１２０および第２のホットゾーン１２６は、一緒にインプリメントされ得る。一実施例として、単結晶コア１４２の形成に対するコア融解温度から再結晶化温度までに第１の光ファイバーの一部１１８がすぐに冷却するように、一般的な炉は、第１のホットゾーン１２０および第２のホットゾーン１２６の各々に対応する別個の加熱素子を含み得る。従って、システム１１０は、任意の様々な方法で構成され得る。
【００４４】
図１０は、本発明の一局面に従って、光ファイバーデバイスの形成のための母材１６０の一実施例を説明する。母材１６０は、コア材料１６２およびクラッディング材料１６４を含む。母材１６０はまた、母材１６０の中の２つの別個の配置に形成される第１の導体材料１６６および第２の導体材料１６８を含む。図１０の実施例において、第１の導体材料１６６および第２の導体材料１６８は、母材１６０の断面中心について対称に配置される。別の実施例として、導体材料１６６および１６８は、母材１６０の中心軸について対象に配置される必要はない。第１の導体材料１６６および第２の導体材料１６８は、任意の様々な導体材料（例えば、アルミニウム、銅、金、プラチナまたは銀）であり得る。
【００４５】
母材１６０は、クラッディング材料１６４を最初に形成することによって形成され得る。図１０の実施例において、クラッディング材料１６４は、実質的に円筒形として説明される。しかし、クラッディング材料１６４が任意の様々な断面形（例えば、矩形の形状、楕円の形状、「Ｄ」の形状）を有するように形成され得ることは理解されたい。クラッディング材料１６４において穴（例えば、クラッディング材料１６４の実質的に中心軸または断面図心における１つの穴、および中心の穴に対して対称に配置される２つの穴）が穿孔され得る。コア材料１６２は、クラッディング材料１６４の中に穿孔された中心の穴の中に形成されるか、挿入されるかまたはスリーブされ得、第１の導体材料１６６および第２の導体材料１６８は、対称に配置された穴の中に挿入され得る。合成された母材１６０は次いで、例えばファイバー線引きタワーを介して、合成されたファイバーへと線引きされ得る。
【００４６】
図１１は、本発明の一局面に従って、光ファイバーデバイス１７０の一実施例を説明する。光ファイバーデバイス１７０は、図１０の実施例における母材１６０を線引きすることの結果として生じる光ファイバーデバイスであり得る。光ファイバーデバイス１７０は、クラッディング１７２、コア１７４、第１の導体１７６および第２の導体１７８を有することとして、図１０の実施例において説明される。一実施例として、クラッディング１７２はガラスから形成され得、コア１７４は結晶性材料であり得、第１の導体１７６および第２の導体１７８は任意の様々な導体材料であり得る。図１１の実施例において、コア１７４は、実質的に円形の断面を有するとして説明され得る。しかし、コア１７４が任意の様々な断面形（例えば、矩形の形状、楕円の形状）を有し得ることは理解されたい。さらに、コア１７４は、デュアルコア（例えば、図５の実施例におけるコア７４）であり得る。さらに、光ファイバーデバイス１７０は２つの導体（第１の導体１７６および第２の導体１７８）を有することに限定されないが、代わりに単一の導体を有するか、または３つ以上の導体を含み得る。
【００４７】
図１１の実施例における第１の導体１７６および第２の導体１７８は、様々な目的のために電流を伝えるように構成され得る。一実施例として、第１の導体１７６および第２の導体１７８は、信号またはパワーを伝えるのに用いられ得る。別の実施例において、第１の導体１７６および第２の導体１７８は、コア１７４上で伝播される光信号上の電気光学効果をインプリメントするように構成され得る。一実施例において、コア１７４は、分極化処理を介して分極化される結晶性コア（例えば、下記に述べられる図１２の実施例における単結晶コア１８６）であり得る。従って、第１の導体１７６および第２の導体１７８に印加される電気信号は、分極化された結晶性コア１７４を介して電界を生成し、その中の光信号の伝播速度を変化させ得る。従って、光信号の位相変調は、バルク光学素子（ｂｕｌｋ ｏｐｔｉｃａｌ ｅｌｅｍｅｎｔ）または平面の導波管素子（ｐｌａｎａｒ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）とは対照的に、第１の導体１７６および第２の導体１７８を介してインプリメントされ得る電気光学影響に基づいて、光ファイバーの中で直接に達成され得る。
【００４８】
図１２は、本発明の一局面に従って、光ファイバーデバイスを形成するためのシステム１８０の一実施例を説明する。システム１８０は、クラッディング材料１８４、コア材料１８６、第１の導体材料１８８および第２の導体材料１９０を含む母材１８２を説明する。そのように、母材１８２は、図１０の実施例における母材１６０と実質的に同様に構成される。クラッディング材料１８４はガラスであり得、コア材料ロッド１８６は結晶性半導体材料であり得る。図１２の実施例において、母材１８２は、線引きされ、光ファイバーデバイス１９２を形成する。
【００４９】
システム１８０は、ファイバー線引きタワー炉に含まれ得るようなホットゾーン１９４を含む。一実施例として、ホットゾーン１９４は、クラッディング材料１８４ならびに第１の導体材料１８８および第２の導体材料１９０を軟化し、かつ、コア材料１８６を融解するのに十分である熱を加え得る。従って、母材１８２は、光ファイバーデバイス１９２を形成するように、第１の端１９６から線引きされる。従って、合成された光ファイバーデバイス１９２は、シングルモードまたはマルチモードであり得る結晶性コアを有し得る。光ファイバーデバイス１９２は、冷却および固体化し得るように、ホットゾーン１９４を出るとき、巻取リール１９８に巻かれ得る。
【００５０】
システム１８０はまた、分極化システム２００を含む。分極化システム２００は、第２のホットゾーン２０２を含み、第２のホットゾーン２０２は、おおよそキュリー温度における熱を光ファイバーデバイス１９２に加えるように構成される。結果として、光ファイバーデバイス１９２は、光ファイバーデバイス１９２の合成されたコアの結晶格子内の固有の分極化およびダイポール効果を失う。分極化システム２００はまた、第１の転がり電極（ｒｏｌｌｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）２０４および第２の転がり電極２０６を含む。図１２の実施例に説明される通り、第１の転がり電極２０４は正の電圧電位を有し、第２の転がり電極２０６は負の電圧電位を有する。第１の転がり電極２０４および第２の転がり電極２０６は、第２のホットゾーン２０２を介して光ファイバーデバイス１９２を転がす（ｒｏｌｌ）。光ファイバーデバイス１９２が第２のホットゾーン２０２を抜けて冷却するとき、光ファイバーデバイス１９２の結晶性コアは、自然な分極化効果を受ける。従って、光ファイバーデバイス１９２は、電気光学用途（例えば、位相変調または周波数変換）のためにインプリメントされ得る。分極化された光ファイバー１９２は次いで、第２の巻取リール２０８に巻かれ得る。光ファイバーデバイス１９２はその後、光ファイバーデバイス１９２上に外被材料が塗布され得るように、ポリマー槽（示されていない）に通され得る。
【００５１】
システム１８０が図１２の実施例に限定されることが意図されないことは理解されたい。特に、合成された光ファイバーデバイス１９２の形成において任意の様々なファイバー形成技術がインプリメントされ得るように、システム１８０は、図１２の実施例において単純に説明される。従って、光ファイバーデバイス１９２の分極化は、より効果的であり得、比較的効果的な電気光学効果をもたらす。従って、システム１８０は、任意の様々な方法で構成され得る。
【００５２】
図１３は、本発明の一局面に従って、光学システム２１０の別の実施例を説明する。光学システム２１０は、任意の様々な光学用途においてインプリメントされ得る。光学システム２１０は、光ファイバーデバイス２１２を含む。図１３の実施例は、光ファイバーデバイス２１２の長手方向の断面を説明する。
【００５３】
光ファイバーデバイス２１２は、コア２１４、クラッディング２１６、第１の導体２１８および第２の導体２２０を含む。クラッディング２１４はガラス材料であり得、コア２１４は結晶性材料であり得る。一実施例において、コア２１４は、単結晶材料であり得る。第１の導体２１８および第２の導体２２０は、任意の様々な導体材料（例えば、アルミニウム、銅、金、プラチナまたは銀）であり得る。従って、光ファイバーデバイス２１２は、図１２の実施例において説明される合成された光ファイバーデバイス１９２と実質的に同様であり得る。
【００５４】
光学システム２１０は、電気光学変調器２２２を含む。電気光学変調器２２２は、伝導性リード線２２４および２２６をそれぞれ介して第１の導体２１８および第２の導体２２０に結合される。従って、電気光学変調器２２２は、リード線２２４および２２６をそれぞれ介して第１の導体２１８および第２の導体２２０に電気信号を印加するように構成される。従って、電界は、コア２１４を介して生成され得る。図１３の実施例において、電界は、第１の導体２１８上の正の電圧電位と第２の導体２２０上の負の電圧電位とに基づいて説明される。従って、電界は、結晶性コア２１４の格子構造の単位セルにおいてダイポールモーメントを生成し、ダイポールモーメントは、光入力信号についての電気光学効果の線形制御を可能にする。
【００５５】
従って、電気光学変調器２２２を介して光入力信号の電気光学効果を制御することによって、位相変調された光信号または周波数変換された光信号を生成するように、光入力信号は位相変調され得る。光信号は、様々な波長スペクトル（例えば、可視光線、近赤外線（ＮＩＲ）、アイセーフＮＩＲ（ｅｙｅ−ｓａｆｅ ＮＩＲ）およびＭＷＩＲ）を有し得る。さらに、コア２１４が結晶性（例えば、無動原体結晶材料（ａｃｅｎｔｒｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ ｍａｔｅｒｉａｌ））であることに基づいて、電気光学変調または周波数変換が実質的に比較的低いパワーレベルで達成され得るような、有意に比較的高い電気光学係数が、ファイバーの中で達成され得る。さらに、電気光学効果が光ファイバーデバイス２１２の中でインプリメントされるため、バルク結晶素子または平面の導波管素子とは対照的に、電気光学効果は、長い伝播長においてインプリメントされ得る。
【００５６】
前述の構造上の特徴および上述される機能上の特徴に照らして、本発明の様々な局面に従った方法体系は、図１４に関連してより正しく認識され得る。説明の単純化の目的のために、順次的に実行するように図１４の方法体系が示されかつ述べられているが、本発明に従った一部の局面が、異なる順序で生じ得るように、および／または本明細書内に示されかつ述べられる発明からの他の局面と並行して生じ得るように、本発明が示される順序によって限定されないことは理解されかつ正しく認識されたい。さらに、本発明の一局面に従った方法体系をインプリメントするために、示された全ての特徴が必ずしも必要とされなくあり得る。
【００５７】
図１４は、本発明の一局面に従って、光ファイバーデバイスを形成するための方法２３０の別の実施例を説明する。２３２において、母材は、クラッディング材料、コア材料および少なくとも１つの導体材料から形成される。クラッディング材料は、ガラスであり得、様々な断面形（例えば、円形の形状、楕円の形状または実質的に「Ｄ」の形状）へと形成され得る。コア材料は、非結晶または結晶性の材料ブールから形成され得る。少なくとも１つの導体材料は、任意の様々な導体材料（例えば、アルミニウム、銅、金、プラチナまたは銀）であり得る。コア材料および導体材料の挿入のために、クラッディング材料における特定の配置に穴が穿孔され得る。一実施例として、コア材料は、クラッディング材料のおおよそ図心または中心軸の中に挿入され得、導体材料は、クラッディング材料の特定の範囲に配置され得る。例えば、２つの導体材料ロッドは、クラッディング材料の中心軸に対して対称の配置に、クラッディング材料の中に配置され得る。
【００５８】
２３４において、母材は、光ファイバーデバイスを形成するように、第１の端から線引きされる。母材の線引きは、ホットゾーンを介してあり得、ホットゾーンは、クラッディング材料および導体材料を軟化させるのに十分である温度であって、コア材料を融解するのに十分な温度を有する。２３６において、結晶コアファイバーを形成するように、光ファイバーデバイスは冷却され、融解したコア材料は自然に結晶化する。２３８において、光ファイバーデバイスは、おおよそキュリー温度まで加熱される。光ファイバーデバイスは、固有の分極化およびダイポール効果が除去されるように、おおよそキュリー温度まで光ファイバーデバイスを加熱する第２のホットゾーンを通過させられ得る。
【００５９】
２４０において、光ファイバーデバイスは、反対に帯電した分極化電極を介して転がされる。光ファイバーデバイスが反対に帯電した分極化電極を介してキュリー温度で転がされ得るように、反対に帯電した分極化電極は、第２のホットゾーンに配置され得る。２４２において、光ファイバーデバイスは、冷却され、光ファイバーデバイスのコアを自然に分極化する。従って、光ファイバーデバイスは、導体に印加される電気信号に基づき、コアを介して電界を生成することによって、光ファイバーデバイスの中の光信号についての電気光学効果を生成し得る。
【００６０】
図１５は、本発明の一局面に従って、光ファイバーデバイスを形成するための母材２５０の別の実施例を説明する。母材２５０は、コア材料２５２およびクラッディング材料２５４を含む。クラッディング材料２５４は、所望の屈折率を有するためにドープされ得る石英ガラスであり得る。コア材料２５２は、任意の様々な磁気光学材料から形成され得る。一実施例として、コア材料２５２は、硫化物材料またはセレン化物材料のように反磁性であるか、鉄ベースの材料のように強磁性であるか、または１つ以上の希土類ドーパントを含むような常磁性であるかし得る。
【００６１】
常磁性材料の実施例において、コア材料２５２は、希土類ドーパントを有する結晶性材料であり得る。そのように、希土類ドーパントのレベルは、ベルデ定数を最大化するように、通常のガラスコアファイバーに含まれ得るよりも有意に高くあり得、合成された光ファイバーデバイスは、より高いラマン利得を有し得、光損失は、実質的に最小化される。さらに、母材２５０はまた、クラッディング材料２５４の中に配置される導体材料２５６を含む。導体材料２５６は、任意の様々な導体材料（例えば、アルミニウム、銅、金、プラチナまたは銀）を含み得る。
【００６２】
母材２５０は、クラッディング材料２５４を所望の幾何学的配置に最初に形成することによって形成され得る。クラッディング材料２５４において穴（例えば、クラッディング材料２５４の実質的に中心軸または断面図心における１つの穴、および導体材料２５６のためにクラッディング材料２５４の中に穿孔される別の穴）が穿孔され得る。コア材料２５２は次いで、クラッディング材料２５４の中に穿孔された中央の穴の中に形成されるか、挿入されるか、またはスリーブされるかし得、導体材料２５６は、さらなる穴の中に挿入され得る。合成された母材２５０は次いで、コア材料２５２の融解温度よりも高い温度において、例えばファイバー線引きタワーを介して、合成されたファイバーへと線引きされる。さらに、母材２５０が線引きされるとき、合成された光ファイバーデバイスのコアの周囲にらせん状に導体材料２５６が線引きされ得るように、母材２５０は、合成された光ファイバーデバイスに対して回転させられ得る。
【００６３】
図１６は、本発明の一局面に従って、光ファイバーデバイスを形成するためのシステム２６０の一実施例を説明する。システム２６０は、クラッディング材料２６４、コア材料ロッド２６６および導体材料２６８を含む母材２６２を説明する。そのように、母材２６２は、図１５の実施例における母材２５０と実質的に類似するように構成される。クラッディング材料２６４はガラスから形成され得、コア材料２６６は、例えば磁気光学材料であり得る。図１６の実施例において、母材２６２は、線引きされ、光ファイバーデバイス２７０を形成する。
【００６４】
システム２６０は、ファイバー線引きタワー炉に含まれ得るような、ホットゾーン２７２を含む。一実施例として、ホットゾーン２７２は、クラッディング材料２６４を軟化するのに十分な熱であって、コア材料２６６を融解するのに十分な熱を加え得る。従って、母材２６２は、第１の端２７４から線引きされ、その中に一体化される導体材料２６８を有する光ファイバーデバイス２７０を形成する。さらに、母材２６２が第１の端２７４から引き伸ばされるとき、光ファイバーデバイス２７０が線引きされる間、母材２６２は、２７６における回転矢印によって説明される通り、コア材料２６６の周囲に導体材料２６８をらせん状に巻くように回転させられる。従って、合成された光ファイバーデバイス２７０は、シングルモードまたはマルチモードであり得る結晶性コアと、その結晶性コアの周囲にらせん状に延びる導体とを有し得る。光ファイバーデバイス２７０は、それが冷却および固体化し得るように、それがホットゾーン２７２を出るとき、巻取リール２７８に巻かれ得る。従って、合成された光ファイバーデバイス２７０は、磁気光学効果（例えば、合成された光ファイバーデバイス２７０の中の光信号のファラデー回転）をインプリメントするように構成され得る。従って、合成された光ファイバーデバイス２７０は、ファラデーアイソレーター、光分極器（ｏｐｔｉｃａｌ ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）、および／またはフレネル損失（Ｆｒｅｓｎｅｌ ｌｏｓｓ）を低減するためのトランジションファイバー（ｔｒａｎｓｉｓｉｏｎ ｆｉｂｅｒ）を製造するのに用いられ得る。
【００６５】
システム２６０が図１６の実施例に限定されることが意図されていないことは理解されるべきである。特に、合成された光ファイバーデバイス２７０の形成において任意の様々なファイバー形成技術がインプリメントされ得るように、システム２６０は、図１６の実施例において単純に説明される。
【００６６】
図１７は、本発明の一局面に従って、光学システム２８０の別の実施例を説明する。光学システム２８０は、任意の様々な光学用途においてインプリメントされ得る。光学システム２８０は、光ファイバーデバイス２８２を含む。特に、図１７の実施例は、光ファイバーデバイス２８２の長手方向の断面を説明する。
【００６７】
光ファイバーデバイス２８２は、コア２８４と、クラッディング２８６と、光ファイバーデバイス２８２の長さに沿ってコア２８４の周囲にらせん状に延びる導体２８８とを含む。クラッディング２８６はガラス材料であり得、コア２８４は、磁気光学材料（例えば、ＴＧＧ）から形成され得る。導体２８８は、任意の様々な導体材料（例えば、アルミニウム、銅、金、プラチナまたは銀）であり得る。従って、光ファイバーデバイス２８２は、図１６の実施例において説明される合成された光ファイバーデバイス２７０と実質的に同様であり得る。
【００６８】
光学システム２８０は、電流源２９０を含む。電流源２９０は、伝導性リード線２９２および２９４をそれぞれ介して導体２８８の各々の端に結合され得る。従って、電流源２９０は、リード線２９２および２９４をそれぞれ介して導体２８８を通して電流を印加するように構成され得る。従って、磁界が、コア２８４を通して生成され得る。
【００６９】
従って、電流源２９０を介して光入力信号の磁気光学効果を制御することによって、誘導された磁界は、その中に伝播する光入力信号のファラデー回転を制御し得る。結果として、光ファイバーデバイス２８２は、ファラデー回転された光信号の有害な後方反射を緩和するように、低損失段階間（ｌｏｗ−ｌｏｓｓ ｉｎｔｅｒｓｔａｇｅ）ファラデーアイソレーターとしてインプリメントされ得る。さらに、ファラデーアイソレーターが長い光ファイバーの中にインプリメントされ得るため、光ファイバーデバイス２８２は、バルク結晶素子とは対照的に、相対的に低規模な磁界を用いて、光ファイバーデバイス２８２の中に光信号の大きなファラデー回転を提供し得る。従って、実質的な量のファラデー回転を提供することにおいて、通常のファラデーアイソレーターと比べて、パワーは節約され得る。
【００７０】
光学システム２８０が図１７の実施例に限定されることが意図されていないことは理解されたい。一実施例として、導体２８８は、永久磁石材料であり得、それゆえに電流源２９０を不要にする。従って、磁界の規模は、例えば光ファイバーデバイス２８２に外的な磁界を印加することによって、制御され得る。さらに、図１７の実施例は、電流源２９０によって提供される電流に関する特定の極性を説明する。しかし、光ファイバーデバイス２８２の中の磁界を制御することにおいて、いずれかの方向において導体２８８を介して電流を提供するように電流源２９０が構成され得ることは理解されたい。
【００７１】
前述の構造上の特徴および上述される機能上の特徴に照らして、本発明の様々な局面に従った方法体系は、図１８に関連してより正しく認識され得る。説明の単純化の目的のために、順次的に実行するように図１８の方法体系が示されかつ述べられているが、本発明に従った一部の局面が、異なる順序で生じ得るように、および／または本明細書内に示されかつ述べられる発明からの他の局面と並行して生じ得るように、本発明が示される順序によって限定されないことは理解されかつ正しく認識されたい。さらに、本発明の一局面に従った方法体系をインプリメントするために、示された全ての特徴が必ずしも必要とされなくあり得る。
【００７２】
図１８は、本発明の一局面に従って、光ファイバーを形成するための方法３６０の別の実施例を説明する。３６２において、母材は、クラッディング材料、磁気光学コア材料および導体材料から形成される。クラッディング材料は、ガラス材料であり得る。コア磁気光学材料は、希土類材料を用いてドープされ得る。導体材料は、任意の様々な導体材料（例えば、アルミニウム、銅、金、プラチナまたは銀）から形成され得る。
【００７３】
コア材料ロッドおよび導体材料の挿入のために、クラッディング材料における特定の配置に穴が穿孔され得る。一実施例として、コア材料ロッドは、クラッディング材料のおおよそ中心軸の中に挿入され得、導体材料は、コア材料ロッドの外側のクラッディング材料の中に配置され得る。３６４において、母材は、光ファイバーを形成するように第１の端から線引きされ、回転させられる。母材を線引きすることは、ホットゾーンを介してあり得、ホットゾーンは、クラッディング材料および導体材料を軟化するのに十分な温度であって、コア材料を融解するのに十分な温度を有する。
【００７４】
本開示は、実施例を参照することにより適切に説明され得る。第１の実施例として、結晶性コアを有する第１の光ファイバーが形成され得る。特に、第１の光ファイバーは、シリコン（Ｓｉ）コアと石英ガラス（ＳｉＯ２）クラッドとを含み得る。第１の光ファイバーを形成するために、シリコンの単結晶ブールは、コア穿孔され、石英ガラスの毛細管（ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｔｕｂｅ）の中へスリーブされ得る。シリコンの融解温度（Ｔｍ）は、おおよそ１４１４℃であり、おおよそ２．６ｐｐｍ／℃の熱膨張率（ＣＴＥ）を有し、石英の通常の線引き温度は、約２０００℃であり、おおよそ０．５５ｐｐｍ／℃のＣＴＥを有する。おおよそ３５メートルの約２ｍｍガラス管（おおよそ１８５μｍのコアの大きさ）は、おおよそ１９５０℃の線引き温度において線引きされ得る。
【００７５】
図１９は、本発明の一局面に従って、結晶性シリコンコアおよび石英ガラスクラッドを含む第１の光ファイバーの断面のＸ線回折（ＸＲＤ）をグラフで示す。特に、断面のＸＲＤは、強度（ｃｐｓ）およびシリコン標準に対してプロットされる第１の光ファイバーのコア角（ａｎ ａｎｇｌｅ ｏｆ ｃｏｒｅ）を説明する。従って、図１９は、シリコン標準（即ち、第１の光ファイバーのコアはシリコンである）への明白な適合を示す第１の実施例の粉砕された第１の光ファイバーの粉末のＸ線回折を示す。ブラッグ反射の偏狭は、コアの高い程度の結晶度を意味する。
【００７６】
図２０は、本発明の一局面に従って、結晶性シリコンコアおよび石英ガラスクラッドを含む第１の光ファイバーのラマン分析をグラフで示す。特に、図２０は、波の強度（ａ．ｕ．単位）に対してプロットされる波数（ｃｍ−１単位）を説明する。従って、単結晶シリコン標準に対するコアのマイクロラマン増幅（Ｍｉｃｒｏ−Ｒａｍａｎ ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）は、優れた裏付けに基づいて、有意にすぐれているとして説明される。わずかにより広域、かつ、わずかにシフトされたスペクトルが、圧力、コアの多結晶度、および／または組成の不純物に起因し得ることは理解されたい。
【００７７】
図２１および２２は、本発明の一局面に従って、第１の光ファイバーの断面の元素分析を示す。特に、図２１は、第１の光ファイバーの断面の走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）のイメージを説明する。図２２は、濃度に対してプロットされた、第１の光ファイバーのコアおよびクラッドの相対距離のプロットを説明する。元素分析の結果は、コア／クラッドの界面の全体にわたっておおよそ１μｍごとに行われたとして説明されている。見受けられ得る通り、クラッディングの中に化学量論的Ｓｉ：Ｏ比が存在する。Ｓｉ／ＳｉＯ２界面は、顕微鏡で視覚化された界面であることを表す。見受けられ得る通り、拡散はクラッディングに入り込んでいるが、融解に起因するコア材料の均質化が存在するコアには拡散が入り込まない。
【００７８】
第２の実施例として、結晶性コアを有する第２の光ファイバーが形成され得る。特に、第２の光ファイバーはゲルマニウム（Ｇｅ）コアおよびホウケイ酸ガラス（ＢＳ）クラッドを含み得る。第２の光ファイバーを形成するために、Ｇｅの単結晶ブールは、コア穿孔され得、ＢＳガラスの毛細管の中へスリーブされ得る。ＧｅのＴｍは、おおよそ９３７℃であり、おおよそ２．６ｐｐｍ／℃のＣＴＥを有し、ＢＳの通常の線引き温度は、約１０００℃であり、おおよそ５．９ｐｐｍ／℃のＣＴＥを有する。おおよそ２メートルの約３ｍｍガラス管（おおよそ３００μｍのコアの大きさ）は、約１０００℃の線引き温度において線引きされ得る。
【００７９】
図２３は、本発明の一局面に従って、結晶性ゲルマニウムコアおよび石英ガラスクラッドを含む第２の光ファイバーの断面のＸ線回折（ＸＲＤ）をグラフで示す。特に、断面のＸＲＤは、強度（ｃｐｓ）およびゲルマニウム標準に対してプロットされる第１の光ファイバーのコア角を説明する。従って、図２３は、ゲルマニウム標準（即ち、第２の光ファイバーのコアはゲルマニウムである）への明白な適合を示す第１の実施例の粉砕された第２の光ファイバーの粉末のＸ線回折を示す。単結晶ＸＲＤに対するＲ因子は、０．０１７９であり、そのことは、双晶形成の無いコアの高い結晶度を強く意味する。
【００８０】
図２４は、本発明の一局面に従って、結晶性ゲルマニウムコアおよび石英ガラスクラッドを含む第２の光ファイバーのラマン分析をグラフで示す。特に、図２４は、波の強度（ａ．ｕ．単位）に対してプロットされる波数（ｃｍ−１単位）を説明する。従って、単結晶ゲルマニウム標準に対するコアのマイクロラマン増幅は、優れた裏付けに基づいて、有意に優れているとして同様に説明される。わずかにより広域、かつ、わずかにシフトされたスペクトルが、圧力、コアの多結晶度、および／または組成の不純物に起因し得ることは理解されたい。
【００８１】
図２５は、本発明の一局面に従って、第２の光ファイバーの断面の元素分析を示す。特に、図２５は、濃度に対してプロットされた、第１の光ファイバーのコアおよびクラッドの相対距離のプロットを説明する。元素分析の結果は、コア／クラッドの界面の全体にわたっておおよそ１μｍごとに行われたとして説明される。見受けられ得る通り、元素分析は、高い純度のＧｅコアを裏付ける（実験用の感度は約１ｗｔ．％であった）。
【００８２】
図２６は、本発明の一局面に従って、第１および第２の光ファイバーの断面の元素分析を示す。特に、図２５は、元素の組成に対してプロットされた、第１および第２の光ファイバーのコアおよびクラッドの相対距離のプロットを説明する。図２７は、本発明の一局面に従って、第１および第２の光ファイバーの別の断面の元素分析を示す。特に、図２７は、濃度に対してプロットされた、第１および第２の光ファイバーのコア／クラッドの界面の相対距離のプロットを説明する。元素分析の結果は、コア／クラッドの界面の全体にわたっておおよそ１μｍごとに行われたとして説明される。図２６および２７の実施例において説明される通り、クラッドにおいてより多くのグラデーションが存在し、ゲルマニウムコアファイバーは、従来の電気通信ファイバーより（ｔｈａｔ）多くの段階的なインデックスプロフィール（ｉｎｄｅｘ ｐｒｏｆｉｌｅ）を有する。
【００８３】
上述されたのは本発明の実施例である。本発明を述べる目的のために、構成要素または方法体系の予想される全ての組み合わせを述べることは当然不可能であるが、本発明の多くのさらなる組み合わせおよび置換が可能であることを当業者は認識し得る。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲を含む本出願の範囲内に入るそのような全ての改変、改良および変更を含むことが意図されている。
【技術分野】
【０００１】
（関連出願への相互参照）
本出願は、２００８年２月２９日の出願日を有する米国仮特許出願第６１／０３２，６５９号明細書の出願時の利益を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に援用される。
（技術分野）
本出願は一般に、光学に関し、より詳細には光ファイバーのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常の光ファイバーは、コア材料およびクラッディング材料を含み、コアおよびクラッディングの各々は溶融石英から製造され、かつ、異種の屈折率を有する。ファイバーは母材を線引きすることによって形成され得、母材は、完成されたファイバーの横断面（ａｃｒｏｓｓ−ｓｅｃｔｉｏｎ）と類似し得る形において配置されたコア材料およびクラッディング材料を含む大きな団塊であり得る。光ファイバーを形成するために、母材が加熱され、かつ、一端から引き伸ばされ得るように、母材は、ファイバー線引きタワー（ｆｉｂｅｒ ｄｒａｗｉｎｇ ｔｏｗｅｒ）において線引きされ得る。完成されたファイバーは、物理的な要因および運用上の要因を含む様々な要因（例えば、ラマン利得および／または励起パワーに起因すること）によって規制され得る長さを有し得る。
【０００３】
通常の光ファイバーのコア材料は、誘導ラマン散乱（ＳＲＳ）と呼ばれる現象を介して光利得を発揮し得る。従って、光信号は、それらが光ファイバーを介して伝播するときに増幅され得る。ＳＲＳを介した光信号の増幅は、コア材料のラマン利得係数と光ファイバーの長さとの両方に依存する。所望のラマン利得係数を達成するために、光ファイバーコアは通常、ファイバーの光利得を増大させるために、さらなる材料を用いてドープされる。しかし、そのようなドープは、ラマン利得係数に寄与することにおいて制限を有する。結果として、所与の光信号の光増幅の実質的な量を達成するために、一部の光ファイバーは、数百メートル以上の長さで製造されなければならない。従って、一部の光システムは、光励起またはレーザーから提供される光信号の強度を最大化するために、物理的なスペースおよび／またはパワーの実質的な量を必要とする。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一実施形態は、光ファイバーを形成する方法を含む。該方法は、コア材料と該コア材料を取り巻くガラスクラッディング材料とを有する母材を提供することを含む。該方法はまた、線引きされたファイバーを形成するように、該コア材料の融解温度よりも高い温度で該母材を線引きすることを含む。該方法は、該線引きされたファイバーを冷却して、結晶性ファイバーコアと、該結晶性ファイバーコアを取り巻き、かつ、該結晶性ファイバーコアの長さに沿って軸方向に延びるクラッディングとを有する該光ファイバーを形成することをさらに含む。
【０００５】
本発明の別の実施形態は、光ファイバーを形成する方法を含む。該方法は、該光ファイバーを生成するように、第１の端からクラッディング材料およびコア材料を含む母材を該コア材料の融解温度よりも高い温度で線引きすることを含む。該方法はまた、線引きされたファイバーを冷却して、該線引きされたファイバーのコア材料を自然に結晶化することを含み得る。該方法は、該第１の端から始まる線引きされたファイバーを、おおよそ結晶温度において熱を提供する熱源を介して移動させることをさらに含む。
【０００６】
本発明の別の実施形態は、光ファイバーデバイスを含む。該光ファイバーデバイスは、該光ファイバーデバイスの長さに沿って軸方向に延びる結晶性コアを含む。該光ファイバーデバイスはまた、該結晶性コアを取り巻き、かつ、該光ファイバーデバイスの長さに沿って軸方向に延びる光ファイバークラッディングを含む。該光ファイバーデバイスは、該光ファイバークラッディングの中に該結晶性コアのおよそ中心軸に対称に配置される一対の導体であって、該光ファイバーデバイスの長さに沿って軸方向に延びる一対の導体をさらに含む。該一対の導体は、電気信号に応答して該結晶性コアを通して電界を生成するように構成され得る。
【０００７】
本発明の別の実施形態は、光ファイバーデバイスを含む。該光ファイバーデバイスは、該光ファイバーデバイスの長さに沿って軸方向に延びる結晶性コアを含む。該光ファイバーデバイスはまた、該結晶性コアを取り巻き、かつ、該光ファイバーデバイスの長さに沿って軸方向に延びる光ファイバークラッディングを含む。該光ファイバーデバイスは、該光ファイバークラッディングの中に配置される導体であって、該光ファイバーの長さに沿って該結晶性コアの周囲をらせん状に延びる導体をさらに含む。該導体は、該導体を通して提供される電流に応答して、該結晶性コアを通して該光ファイバーデバイスの長さに沿って磁界を生成するように構成され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の一局面に従って、光ファイバーを形成するための母材の一実施例を説明する。
【図２】図２は、本発明の一局面に従って、光ファイバーを形成するためにコア材料ロッドをコア穿孔する一実施例を説明する。
【図３】図３は、本発明の一局面に従って、光ファイバーを形成するためのシステムの一実施例を説明する。
【図４】図４は、本発明の一局面に従って、光ファイバーの別の実施例を説明する。
【図５】図５は、本発明の一局面に従って、光ファイバーの別の実施例を説明する。
【図６】図６は、本発明の一局面に従って、光学システムの一実施例を説明する。
【図７】図７は、本発明の一局面に従って、光ファイバーを形成するための方法を説明する。
【図８】図８は、本発明の一局面に従って、光ファイバーを形成するためのシステムの別の実施例を説明する。
【図９】図９は、本発明の一局面に従って、光ファイバーの形成における再結晶化の一実施例を説明する。
【図１０】図１０は、本発明の一局面に従って、光ファイバーデバイスの形成のための母材の一実施例を説明する。
【図１１】図１１は、本発明の一局面に従って、光ファイバーデバイスの一実施例を説明する。
【図１２】図１２は、本発明の一局面に従って、光ファイバーデバイスを形成するためのシステムの一実施例を説明する。
【図１３】図１３は、本発明の一局面に従って、光学システムの別の実施例を説明する。
【図１４】図１４は、本発明の一局面に従って、光ファイバーデバイスを形成するための方法の一実施例を説明する。
【図１５】図１５は、本発明の一局面に従って、光ファイバーデバイスを形成するための母材の別の実施例を説明する。
【図１６】図１６は、本発明の一局面に従って、光ファイバーデバイスを形成するためのシステムの別の実施例を説明する。
【図１７】図１７は、本発明の一局面に従って、光学システムの別の実施例を説明する。
【図１８】図１８は、本発明の一局面に従って、光ファイバーデバイスを形成するための方法の別の実施例を説明する。
【図１９】図１９および２０は、本発明の一局面に従って、結晶性シリコンコアおよび石英ガラスクラッドを含む、本明細書内で述べられる通りに形成された光ファイバーの断面のＸ線回折（ＸＲＤ）およびラマン分析をグラフで示す。
【図２０】図１９および２０は、本発明の一局面に従って、結晶性シリコンコアおよび石英ガラスクラッドを含む、本明細書内で述べられる通りに形成された光ファイバーの断面のＸ線回折（ＸＲＤ）およびラマン分析をグラフで示す。
【図２１】図２１および２２は、本発明の一局面に従って、図１９および２０において述べられる光ファイバーの断面の元素分析を示す。
【図２２】図２１および２２は、本発明の一局面に従って、図１９および２０において述べられる光ファイバーの断面の元素分析を示す。
【図２３】図２３および２４は、本発明の一局面に従って、結晶性ゲルマニウムコアおよびホウケイ酸（ＢＳ）ガラスクラッドを含む、本明細書内で述べられる通りに形成された光ファイバーのＸＲＤおよびラマン分析を示す。
【図２４】図２３および２４は、本発明の一局面に従って、結晶性ゲルマニウムコアおよびホウケイ酸（ＢＳ）ガラスクラッドを含む、本明細書内で述べられる通りに形成された光ファイバーのＸＲＤおよびラマン分析を示す。
【図２５】図２５は、本発明の一局面に従って、図２３および２４において述べられるファイバーの断面の元素分析を示す。
【図２６】図２６および２７は、本発明の一局面に従って、断面の分析について、図１９および２０のファイバーと図２３および２４のファイバーとの元素分析を比較する。
【図２７】図２６および２７は、本発明の一局面に従って、断面の分析について、図１９および２０のファイバーと図２３および２４のファイバーとの元素分析を比較する。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示は一般に、光学に関し、より詳細には、光ファイバーのシステムおよび方法に関する。光ファイバーは、結晶性コアを有するように形成され得る。結晶性コアは、非結晶溶融石英コアにおいて達成され得るラマン利得のおおよそ１，０００倍から１０，０００倍までのラマン利得を発揮し得る。結果として、ファイバー増幅器は、溶融石英コアを有する通常のファイバー増幅器よりもはるかに短いファイバー長を用いて、有意なラマン利得を達成し得る。さらに、本明細書内に開示されるような増幅器の中に投光される（ｌａｕｎｃｈｅｄ）光信号は、そのような有意な増幅を達成し得、光励起エネルギーは、有意に低減させられ、通常のファイバー増幅器を用いた同様の規模の光信号を達成し得る。
【００１０】
本明細書内に述べられる通り、「結晶性」という用語は一般に、多結晶材料および単結晶材料に関することに理解されたい。従って、「結晶性」という用語の使用は、多結晶材料または単結晶材料のいずれかを除外することを、特にそのように述べられない限り、意図していない。さらに、「単結晶」という用語は一般に、材料内に結晶粒界を含まない結晶性材料に関する。例えば、単結晶コアは、「単結晶コア」と呼ばれるものを含むその長さのファイバー内に結晶粒界を実質的に全く含まないことがあり得る。
【００１１】
結晶性コアファイバー増幅器は、例えば、コア材料が融解されるようになる温度条件下、かつ、クラッド材料が線引きされ得る温度条件下でクラッディング材料とコア材料とを含む母材を線引きすることによって形成され得る。冷却すると、コア材料は、自然に結晶化し得る。線引き処理は、単結晶コアファイバー増幅器および多結晶ファイバー増幅器を提供し得る。さらに、他の種類のファイバー増幅器および／または光ファイバーも形成され得る。一実施例として、光ファイバーデバイスは、ファイバーの長さに沿って軸方向に延びる１つ以上の導体を含むように形成され得る。例えば、導体に印加される電気信号がコアを通して電界を生成（例えば、電気光学位相変調）し得るように、光ファイバーデバイスは、２つの導体を用いて形成され得、２つの導体は、コアの中央に対して反対側にクラッディングの中に配置される。別の実施例として、単一導体が、クラッディングの中に配置され得、光ファイバーデバイスの長さに沿ってコアの周囲をらせん状に延びる。そのように、導体に提供される電流は、例えばコアの中の光信号の極の回転（ｐｏｌａｒ ｒｏｔａｔｉｏｎ）を提供するために、コアを通して磁界を生成し得る。
【００１２】
図１は、本発明の一局面に従って、光ファイバーを形成するための母材１０の一実施例を説明する。母材１０は、コア材料１２およびクラッディング材料１４を含む。従って、母材１０は、光ファイバーを形成するように線引きされ得る。クラッディング材料１４は、任意の様々なガラス材料であり得る。例えば、クラッディング材料１４は、酸化物ガラス（例えば、珪酸塩ガラス、りん酸塩ガラス、ゲルマネートガラス（ｇｅｒｍａｎａｔｅ ｇｌａｓｓ）など）を含み得る。別の例として、クラッディング材料１４は、ハロゲン化合物ガラス（例えば、フッ化物ガラス）を含み得る。さらに別の実施例として、クラッディング材料１４は、カルコゲナイド（例えば、硫化物ガラス、セレン化物ガラス、テルル化合物ガラスなど）を含み得る。例として、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスなどは、クラッディング材料１４を形成するのに用いられ得る。従って、クラッディング材料１４は、所望の屈折率を達成するために、任意の様々なドーパントを用いてドープされ得る。
【００１３】
コア材料１２は、融解状態から冷却すると結晶化し得る任意の様々な材料であり得る。例えば、コア材料１２は、半導体材料であり得る。例として、コア材料１２は、任意の様々なＩＶ型（ＴｙｐｅＩＶ）の元素または化合物（例えば、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）またはＳｉＧｅ）であり得る。別の実施例として、コア材料１２は、任意の様々なＩＩＩ−Ｖ型（ＴｙｐｅＩＩＩ−Ｖ）の化合物（例えば、ガリウム−ヒ化物（ＧａＡｓ）もしくはりん化インジウム（ＩｎＰ））、または任意の様々なＩＩ−ＶＩ型（ＴｙｐｅＩＩ−ＶＩ）の化合物（例えば、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）もしくはセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ））であり得る。一実施形態において、コア材料１２は、線形電気光学材料（ｌｉｎｅａｒ ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）（例えば、限定するものではないが、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、Ｂｉ１２ＳｉＯ２０、ＫＨ２ＰＯ４、ＫＤ２ＰＯ４、ＣｓＨ２ＡｓＯ４、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＫＴａ０．３５Ｎｂ０．６５Ｏ３、Ｂａ０．２５Ｓｒ０．７５Ｎｂ２Ｏ６、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、Ａｇ３ＡｓＳ３、ＫＮｂＯ３など）であり得る。コア材料１２は、限定するものではないが、ランタンガリウムガーネット（ｌａｎｔｈａｎｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ｇａｒｎｅｔ）（Ｌａ３Ｇａ５Ｏ１２、ＬＧＧ）、ガドリニウムガリウムガーネット（ｇａｄｏｌｉｎｉｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ｇａｒｎｅｔ）（Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２、ＧＧＧ）、テルビウムガリウムガーネット（ｔｅｒｂｉｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ｇａｒｎｅｔ）（Ｔｂ３Ｇａ５Ｏ１２、ＴＧＧ）ならびに磁気光学ガラスＭＯＳ−４および磁気光学ガラスＭＯＳ−１０などを含む磁気光学材料であり得る。さらに、コア材料１２はまた、１つ以上のドーパント材料（例えば、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ））、選択された希土類元素、遷移金属などを含み得る。例えば、コア材料１２は、Ｎ−ドープ（Ｎ−ｄｏｐｅｄ）またはＰ−ドープ（Ｐ−ｄｏｐｅｄ）であり得る。
【００１４】
コア材料１２は、任意の適切な形態において提供され得る。例えば、コア材料１２は、結晶性材料（即ち、単結晶材料または多結晶材料）であり得るか、または非結晶材料であり得る。一実施例として、コア材料１２は、固体のロッドの形態で母材１０の中に提供され得る。しかし、コア材料１２は、他の手法においても母材１０の中に提供され得る。例えば、コア材料１２は、複数のチップとして母材１０の中に提供され得、複数のチップの全ては、粉末としてか、または任意の他の形態において、同一または異なる組成を有し得る。
【００１５】
下記にさらに詳述される通り、母材１０は、線引きされ、単結晶または多結晶のコアを有する光ファイバーを形成し得る。結晶性である合成された光ファイバーのコアに基づいて、合成された光ファイバーは、溶融石英コアにおいて達成され得るラマン利得のおおよそ１，０００倍から１０，０００倍までのラマン利得を発揮し得る。従って、合成された光ファイバーは、通常のファイバー増幅器に対して、同様の所望のラマン増幅を達成するために、有意により短い長さを用いて形成され得る。増大させられたラマン利得はまた、通常のファイバー増幅器に対して、同様の増幅のレベルを達成するのに必要な励起パワーにおいて実質的な低減をもたらし得る。さらに、合成された光ファイバーは、（例えば、調整可能な中波長域赤外線（ＭＷＩＲ）源からのような）光信号の実質的に狭いラマン線幅（Ｒａｍａｎ ｌｉｎｅｗｉｄｔｈ）、および実質的に広い波長帯を維持し得る。
【００１６】
母材１０は、所望の幾何学的形態を有するクラッディング材料１４を最初に形成することによって形成され得る。図１の実施例において、クラッディング材料１４は、実質的に円筒形であるとして説明される。しかし、クラッディング材料１４が任意の様々な断面形（例えば、矩形の形状、楕円の形状、「Ｄ」の形状）を有し得ることは理解されたい。一実施例として、クラッディング材料１４の中に（例えば、図１の実施例において示される通り、管状の形を形成するように、実質的にクラッディング材料１４の中心軸か、または断面の図心かに）穴が穿孔され得る。
【００１７】
コア材料１２は、任意の適切な開始の構成（例えば、ブール（ｂｏｕｌｅ）、ウィンドウ（ｗｉｎｄｏｗ）、あら金（ｓｌｕｇ）、複数のチップ、粉末など）であり得る。例えば、コア材料１２は、ブールまたはウィンドウからコア穿孔され（ｃｏｒｅ−ｄｒｉｌｌｅｄ）得る。図２は、本発明の一局面に従って、光ファイバーを形成するためにロッドの形態でコア材料１２をコア穿孔する一実施例を説明する。図２の実施例において、コア材料１２のロッドは、ブール１６からコア穿孔される。一実施例として、ブール１６は、例えばシード（ｓｅｅｄ）から成長させられた（ｇｒｏｗｎ）単結晶材料または多結晶材料の団塊であり得る。別の実施例として、ブール１６は、実質的に半導体材料の非結晶団塊であり得る。本明細書内に述べられる通り、「コア穿孔」という用語は、円筒形のコア穿孔の使用を意味するか、またはコア材料１２のロッドを生成するための、ブール１６のボーリング、加圧および／または打ち抜きを意味するかし得る。図２の実施例は、ブール１６が立方体のような形態であることを説明するが、ブールが任意の様々な形（例えば、実質的に円筒形または球形）を有し得ることは理解されたい。
【００１８】
図１の実施例に戻ると、コア材料１２は、クラッディング材料１４の中に穿孔された穴の中に挿入されるか、または「スリーブされ（ｓｌｅａｖｅｄ）」得る。図２の実施例に説明されるようなコア材料１２のロッドを得るためにコア穿孔することと、クラッディング材料１４の中にコア材料１２のロッドをスリーブすることとは、母材１０を形成するための様々な異なる方法のうちの１つである。一実施例として、母材１０は、クラッディング材料１４の中に穿孔された穴におけるコア材料１２の蒸着によって形成され得る。別の実施例として、クラッディング材料１４内にコア材料１２を配置するための粉末または複数のチップという形態で、その穴は、コア材料１２で満たされ得る。従って、母材１０は、任意の様々な方法で生成され得る。合成された母材１０は、例えばファイバー線引きタワーを介して光ファイバーへと線引きされ得る。
【００１９】
図３は、本発明の一局面に従って、光ファイバーを形成するためのシステム２０の一実施例を説明する。システム２０は、母材２２を説明し、母材２２は、例えば図１の実施例における母材１０と同様に、クラッディング材料２４およびコア材料２６を含む。例えば、クラッディング材料２４は、ガラスであり得、コア材料２６は、結晶性半導体材料または非結晶性半導体材料であり得る。図３の実施例において、母材２２は、光ファイバー２８を形成するように線引きされる。
【００２０】
システム２０は、例えばファイバー線引きタワー炉（ｆｉｂｅｒ ｄｒａｗｉｎｇ ｔｏｗｅｒ ｆｕｒｎａｃｅ）の中に含まれ得るホットゾーン（ｈｏｔ ｚｏｎｅ）３０を含む。一実施例として、ホットゾーン３０は、クラッディング材料２４を軟化し、かつ、コア材料２６を融解するのに十分である熱を加え得る。特に、ホットゾーン３０は、コア材料２６の融解点を超える温度に設定され得、クラッディング材料２４は、その融解点において、所望の通りに線引きするために十分に軟らかい。線引き処理の間の熱ゾーン３０に対する温度は、母材２２の中に含まれる材料、母材２２の大きさ、およびファイバー２８の大きさなどに依存し得る。
【００２１】
コア材料２６が融解される線引き温度であって、クラッド材料２４が、許容できる線引きを提供するための粘性である、線引き温度は、コア材料２６の融解温度をごくわずかに超え得る。例えば、線引き温度は、コア材料２６の融解温度を約１℃超え得る。例えば、コア材料２６の融解温度と、クラッディング材料２４の目標にされる線引き温度とは、互いにきわめて近くあり得る。しかし、代替の一実施例として、ホットゾーン３０の線引き温度は、むしろコア材料２６の融解温度よりもかなり高く（例えば、５０℃以上の温度よりも高く）あり得る。さらに、コア材料２６およびクラッディング２４の膨張係数は、実質的に同様か、または実質的に同じでさえあり得る。しかし、コア材料２６およびクラッディング材料２６の膨張係数が大きく異なり得ることは理解されたい。
【００２２】
図３の実施例に従って、母材２２は、光ファイバー２８を形成するように、第１の端３２から線引きされ得る。線引き処理の間、軟らかいが融解されていないクラッディング材料２４は、コア材料２６が光ファイバー２８へと線引きされ、かつ、冷却するとコア材料２６が固体化されるように、るつぼ（ｃｒｕｃｉｂｌｅ）のように作用し、融解されたコア材料２６を閉じ込め得る。従って、合成された光ファイバー２８は、結晶シードの使用を必要とせず、結晶性コア（即ち、単結晶コアまたは多結晶コア）を形成するために冷却し得る。合成された結晶性コアは、シングルモードまたはマルチモードであり得る。光ファイバー２８は、冷却および固体化し得るように、ホットゾーン３０を出るとき、巻取リール３４に巻かれ得る。光ファイバー２８はその後、外被材料が光ファイバー２８上に塗布され得るように、ポリマー槽（示されていない）に通され得る。
【００２３】
従って、合成された光ファイバー２８は、異なる種類の様々な光信号を伝播（例えば、パッシブＭＷＩＲ（ｐａｓｓｉｖｅ ＭＷＩＲ）、長波長赤外線（ＬＷＩＲ）またはテラヘルツ（ＴＨｚ）の伝播）し得る。従って、光ファイバー２８は、様々な用途においてインプリメントされ得る。一実施例として、光ファイバー２８は、例えば通信システムまたは結像システム（ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）において、ラマン利得増幅器としてインプリメントされ得る。別の実施例として、光ファイバー２８は、任意の様々なレーザー用途においてインプリメントされ得る。さらに、下記にさらに詳述される通り、光ファイバー２８のバリエーションは、電気光学ファイバー変調器（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ ｆｉｂｅｒ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）またはファイバーファラデーアイソレーター（ｆｉｂｅｒ Ｆａｒａｄａｙ ｉｓｏｌａｔｏｒ）においてインプリメントされ得る。
【００２４】
従って、母材２２からの光ファイバー２８の製造が容易な方法で遂行され得ることは、図３の実施例において説明される。特に、母材２２を形成すると、合成された光ファイバー２８は、非結晶コア材料を有する通常のファイバー増幅器と同様の方法で形成され得る。しかし、上述された通り、光ファイバー２８は、結晶性材料コアに起因する優れた光学性能を発揮し得る。図３の実施例におけるシステム２０が単純に説明されていることと、合成された光ファイバー２８の形成においてファイバー形成技術の任意の組み合わせがインプリメントされ得ることとは理解されたい。従って、システム２０が図３の実施例に限定されることは意図されていない。
【００２５】
所与の母材（例えば、図１の実施例における母材１０）のコア材料が、円形の断面を有することに限定されないことは、理解されたい。図４は、本発明の一局面に従って、光ファイバー６０の別の実施例を説明する。光ファイバー６０は、図３の実施例における合成された光ファイバー２８と同様の合成された光ファイバーであり得る。光ファイバー６０は、クラッディング６２およびコア６４を含む。クラッディング６２は、ガラス材料であり得る。コア６４は、図１から図３までの実施例について上述されるような結晶性材料に類似する結晶性材料であり得る。しかし、図４の実施例において、コア６４は、実質的に矩形（即ち、四角）の断面を有するように説明される。
【００２６】
そのような矩形の断面のコア６４は、光ファイバー６０が大きなインデックスコントラスト（ｉｎｄｅｘ ｃｏｎｔｒａｓｔ）を有するように、光ファイバー６０の中にインプリメントされ得る。一実施例として、光ファイバー６０は、非デプレッション型励起（ｎｏｎ−ｄｅｐｌｅｔｅｄ ｐｕｍｐ）をともなうトールボット自己結像長（Ｔａｌｂｏｔ ｓｅｌｆ−ｉｍａｇｉｎｇ ｌｅｎｇｔｈ）に対する小さな信号の像増幅器（ｉｍａｇｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）としてインプリメントされ得る。別の実施例として、光ファイバー６０は、高励起レベルにおける高パワービームコンバイナー（ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ｂｅａｍ ｃｏｍｂｉｎｅｒ）としてインプリメントされ得る。従って、結晶性材料からのコア６４の形成は、非常に効率的な高パワービームコンバイナーをもたらし得る。
【００２７】
図５は、本発明の一局面に従って、光ファイバー７０の別の実施例を説明する。光ファイバー７０は、合成された光ファイバー（例えば、図３の実施例における合成された光ファイバー２８）であり得る。光ファイバー７０は、クラッディング７６、励起クラッディング（ｐｕｍｐ ｃｌａｄｄｉｎｇ）７４およびコア７２を含む。クラッディング７６および励起クラッディング７４は各々、ガラス材料（例えば、それぞれ異なるガラス材料、または異なるドーパントを有する同一のガラス材料）から形成され得、コア７２は、図１から図３までの実施例について上述されるような結晶性材料と類似する結晶性材料から形成され得る。コア７２は、マルチモードコアとして構成され得る。
【００２８】
図５の実施例において、励起クラッディングコア７４は、実質的に矩形（即ち、四角）の断面を有するように説明され、励起された光エネルギーを受容するように構成される。結果として、マルチモードコア７２におけるラマン利得は、投入されるストークス波長信号（Ｓｔｏｋｅｓ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｓｉｇｎａｌ）によって効率的に飽和され得、投入されるストークス波長信号は、励起された光エネルギーにおいて提供される。従って、マルチモードコア７２における自己結像は、回折限界ビームを生成し得る。さらに、光ファイバー７０の構成は、励起クラッディング７４が光ファイバー７０の実用的な長さに対して実質的に長くなることを可能にする。
【００２９】
図６は、本発明の一局面に従って、光学システム８０の一実施例を説明する。光学システム８０は、（例えば、光ネットワーク通信のためか、または光結像システムのための）任意の様々な光学用途においてインプリメントされ得る。光学システム８０は、光ファイバー８２（例えば、図３の実施例における合成された光ファイバー２８）を含む。従って、光ファイバー８２は、ガラスから形成され得るクラッディング８４と、結晶性材料から形成され得るコア８６とを含む。
【００３０】
図６の実施例において、光ファイバー８２は、ラマン利得増幅器として構成され得る。従って、レーザーダイオード励起アレイ８８は、高輝度励起放射線（ｈｉｇｈ ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ｐｕｍｐ ｒａｄｉａｔｉｏｎ）を集束ミラー９０に提供するように構成される。従って、集束ミラー９０は、励起放射線を焦点に集め、それを高反射率ミラー９２を介して光ファイバー８２へと投光する。部分透過出力ミラー（ｐａｒｔｉａｌｌｙ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ ｏｕｔｐｕｔ ｍｉｒｒｏｒ）９４は、高反射率ミラー９２からの光ファイバー８２の反対端において、光ファイバー８２に結合される。結果として、高輝度励起放射線は、高反射率ミラー９２と部分透過出力ミラー９４との間で振動する（ｏｓｃｉｌｌａｔｅ）。従って、振動励起パワーは、部分透過出力ミラー９４を介して出力ビーム９６への励起パワーの高効率変換をもたらす。
【００３１】
上述される通り、コア８６は、結晶性材料から形成され得る。従って、光ファイバー８２は、通常の光ファイバーのラマン利得のおおよそ１，０００倍から１０，０００倍のラマン利得を発揮し得る。結果として、光学システム８０は、直接的にダイオード励起されるラマン振動子（ｄｉｒｅｃｔ ｄｉｏｄｅ ｐｕｍｐｅｄ Ｒａｍａｎ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）としてインプリメントされる。溶融石英コアを含むような通常の光ファイバーは、利用可能な励起輝度を有する直接的にダイオード励起されるラマン振動子としてインプリメントされるための十分な利得を有さない。しかし、光ファイバー８２によって発揮されるラマン利得であって、通常のファイバー増幅器に対して実質的により大きなラマン利得は、図６の実施例において説明されるような低閾値の直接的にダイオード励起されるラマンファイバー振動子を許容する。
【００３２】
光学システム８０が図６の実施例に限定されないことは理解されたい。一実施例として、光学システム８０は、図６の実施例において単純に説明される。そのように、さらなる光学の構成要素（例えば、さらなるレンズおよび／またはミラー）は、光学システム８０に含められ得る。従って、光学システム８０は、任意の様々な方法で構成され得、任意の様々な光学用途においてインプリメントされ得る。
【００３３】
前述の構造上の特徴および上述される機能上の特徴に照らして、本発明の様々な局面に従った方法体系は、図７に関連してより正しく認識され得る。説明の単純化の目的のために、順次的に実行するように図７の方法体系が示されかつ述べられているが、本発明に従った一部の局面が、異なる順序で生じ得るように、および／または本明細書内に示されかつ述べられる発明からの他の局面と並行して生じ得るように、本発明が示される順序によって限定されないことは理解されかつ正しく認識されたい。さらに、本発明の一局面に従った方法体系をインプリメントするために、示された全ての特徴が必ずしも必要とされなくあり得る。
【００３４】
図７は、本発明の一局面に従って、光ファイバーを形成するための方法１００を説明する。１０２において、管状形態においてクラッディング材料は提供される。クラッディング材料は、ガラスであり得、様々な断面形（例えば、円形の形状、楕円の形状、実質的に「Ｄ」の形状）へと形成され得る。１０４において、コア材料は、管状クラッドの穴の中に配置される。コア材料は、上述の通り、単一のロッドの形態であるか、または他の形態であるかし得る。例えば、コア材料は、単結晶、多結晶または非結晶の半導体ブールまたは半導体ウィンドウから形成され得、クラッディング材料の中に穿孔される穴にフィットするように形作られ得る。例えば、コア材料ロッドは、母材を形成するように、ブールまたはウィンドウからコア穿孔されることにより、クラッディング材料の中の穴にフィットし得、クラッディング材料の穴の中に挿入され得る。その挿入は、コア材料ロッドがクラッディング材料内にスリーブされるようになされ得る。コア材料はまた、他の様々な方法（例えば、蒸着か、またはその穴の中に配置され得る元素の材料の粉末もしくはチップか）でクラッディング材料の穴の中に形成され得る。１０６において、母材は、光ファイバーを形成するように、第１の端から線引きされ得る。母材の線引きは、ホットゾーンを通り、ホットゾーンは、クラッディング材料を軟化させるのに十分である温度、かつ、コア材料を融解するのに十分な温度を有し得る。１０８において、合成された光ファイバーが任意の様々な光学用途においてインプリメントされ得るように、冷却すると、合成された光ファイバーは、クラッディングによって取り巻かれる結晶性コアを有する。
【００３５】
図８は、本発明の一局面に従って、光ファイバーを形成するためのシステム１１０の別の実施例を説明する。システム１１０は、クラッディング材料１１４およびコア材料１１６を含む母材１１２を説明する。そのように、母材１１２は、図１の実施例における母材１０と実質的に同様に構成される。クラッディング材料１１４はガラスであり得、コア材料１１６は、例えば、単結晶、多結晶または非結晶の半導体材料であり得る。図８の実施例において、母材１１２は、第１の光ファイバーの一部１１８を形成するように線引きされる。
【００３６】
システム１１０は、ファイバー線引きタワー炉に含まれ得るような第１のホットゾーン１２０を含む。一実施例として、第１のホットゾーン１２０は、クラッディング材料１１４を軟化するのに十分な熱であって、コア材料ロッド１１６を融解するのに十分な熱を加え得る。従って、母材１１２は、第１の光ファイバーの一部１１８を形成するように、第１の端１２２から引き伸ばされる。第１の光ファイバーの一部１１８は、冷却および固体化し得るように、第１のホットゾーン１２０を出るとき、第１の巻取リール１２４に巻かれ得る。冷却すると、第１の光ファイバーの一部１１８は、シングルモードまたはマルチモードであり得る結晶性コアを有し得る。
【００３７】
上述される通り、コア材料１１６は、第１のホットゾーン１２０を通過するとき、融解し得る。従って、たとえコア材料１１６が単結晶材料から形成されていても、第１の光学ファイバーの一部１１８のうちの合成されたコアは、冷却するときに多結晶になり得る。従って、第１の光ファイバーの一部１１８は、第１の巻取リール１２４から解かれ、第２のホットゾーン１２６を通過させられ得る。第２のホットゾーン１２６は、第１のホットゾーン１２０よりも低い温度（例えば、第１の光ファイバーの一部１１８のコアの結晶性材料のおおよその結晶温度）を有し得る。一実施例として、その温度は、第１の光ファイバーの一部１１８の結晶性材料コアの融解点に実質的に近く（例えば、かろうじて低く）あり得る。
【００３８】
第１の光ファイバーの一部１１８のコアは、第２のホットゾーン１２６を通過するときに、再結晶化する。従って、合成された光ファイバー１２８は、第２のホットゾーン１２６から出力され、単結晶コアを有し得る。合成された単結晶コアの光ファイバー１２８は、冷却し得るように、第２のホットゾーン１２６を出るとき、第２の巻取リール１３０に巻かれ得る。合成された光ファイバー１２８はその後、合成された光ファイバー１２８上に外被材料が塗布され得るように、ポリマー槽（示されていない）に通され得る。
【００３９】
図９は、本発明の一局面に従って、合成された光ファイバー１２８の形成における再結晶化の一実施例を説明する。図９の実施例において、第１の光ファイバーの一部１１８は、クラッディング１３２および多結晶コア１３４を有するような長手方向の断面において説明される。第２のホットゾーン１２６は、合成された光ファイバー１２８を形成するように、動作の矢印１３６によって説明される通り第１の光ファイバーの一部１１８に対して移動するように図示される。第２のホットゾーン１２６の動作１３６は、第２のホットゾーン１２６を介した第１の光ファイバーの一部１１８の移動の結果として生じ得る。あるいは、第２のホットゾーン１２６は、静止した第１の光ファイバーの一部１１８に対して移動し得る。
【００４０】
図９の実施例において、第１の光ファイバーの一部１１８のコア１３４の結晶性材料と同じ種類の単結晶シード１３８が、例えば、第１の光ファイバーの一部１１８が第２のホットゾーン１２６に入る前か、または入ると同時に、第１の光ファイバーの一部１１８の先端１４０に設置され得る。従って、シード１３８は、例えば異方性の結晶性材料に対するように、第１の光ファイバーの一部１１８のコア１３４の結晶性材料の向きをテンプレートにし（ｔｅｍｐｌａｔｅ）得る。従って、第１の光ファイバーの一部１１８が第２のホットゾーン１２６を通過するとき、第１の光ファイバーの一部１１８のコア１３４の格子構造の向きは、単結晶シード１３８の格子に実質的に整合させられるようになり得る。従って、第２のホットゾーン１２６に入る第１の光ファイバーの一部１１８のコア１３４の続く部分の格子構造は、新たに整合された部分と整合し得、第２のホットゾーン１２６に入るコア１３４の続く部分に対しても同様である。従って、冷却されると、合成された光ファイバー１２８は、例えば第２の巻取リール１３０上で、単結晶コア１４２を有する。図９の実施例が、コア１３４の結晶性材料の整合のための単結晶シード１３８の使用に限定されないが、シード１３８の使用が省かれるか、またはコア１３４の結晶性材料の整合が他の様々な方法でインプリメントされるかし得ることは理解されたい。
【００４１】
結晶性である合成された光ファイバー１２８のコア１４２を有することは、実質的にコア１４２の比較的効率的な分極化を可能にする。結果として、下記に詳述される通り、様々な光デバイスは、合成された光ファイバー１２８を用いてインプリメントされ得る。一実施例として、Ｃｈｉ−２デバイス（周波数二倍器、光パラメトリック増幅器、電気光学変調器、ファラデーアイソレーター、干渉型マイクロウェーブセンサー（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｓｅｎｓｏｒ）および位相変調レーザー）は、合成された光ファイバー１２８を用いて製造され得る。そのようなデバイスは、Ｃｈｉ−２処理を光ファイバー内にインプリメントする場合に、バルク結晶（ｂｕｌｋ ｃｒｙｓｔａｌ）内または平面の導波管（ｐｌａｎａｒ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）内のインプリメンテーションとは対照的に実質的により効率的であり得る。
【００４２】
さらに、合成された光ファイバー１２８のコア１４２内のそのような結晶性材料は、図１から図３までの実施例について上述される結晶性材料に類似して、通常の光ファイバーの中の利得よりも多くの利得を有意に提供し得る。また、システム１１０は、任意の様々な異なる種類の光ファイバー（例えば、図４および図５の実施例のそれぞれの光ファイバー６０および光ファイバー７０）を形成するようにインプリメントされ得る。さらに、システム１１０は、各々のファイバーが単結晶コアを有する複数のファイバーのバッチ処理を可能にするようにインプリメントされ得る。
【００４３】
システム１１０が図８および９の実施例に限定されることが意図されていないことは理解されたい。特に、合成された光ファイバー１２８の形成において任意の様々なファイバー形成技術がインプリメントされ得るように、システム１１０は、図８および９の実施例において単純に説明される。さらに、第１のホットゾーン１２０および第２のホットゾーン１２６は、一緒にインプリメントされ得る。一実施例として、単結晶コア１４２の形成に対するコア融解温度から再結晶化温度までに第１の光ファイバーの一部１１８がすぐに冷却するように、一般的な炉は、第１のホットゾーン１２０および第２のホットゾーン１２６の各々に対応する別個の加熱素子を含み得る。従って、システム１１０は、任意の様々な方法で構成され得る。
【００４４】
図１０は、本発明の一局面に従って、光ファイバーデバイスの形成のための母材１６０の一実施例を説明する。母材１６０は、コア材料１６２およびクラッディング材料１６４を含む。母材１６０はまた、母材１６０の中の２つの別個の配置に形成される第１の導体材料１６６および第２の導体材料１６８を含む。図１０の実施例において、第１の導体材料１６６および第２の導体材料１６８は、母材１６０の断面中心について対称に配置される。別の実施例として、導体材料１６６および１６８は、母材１６０の中心軸について対象に配置される必要はない。第１の導体材料１６６および第２の導体材料１６８は、任意の様々な導体材料（例えば、アルミニウム、銅、金、プラチナまたは銀）であり得る。
【００４５】
母材１６０は、クラッディング材料１６４を最初に形成することによって形成され得る。図１０の実施例において、クラッディング材料１６４は、実質的に円筒形として説明される。しかし、クラッディング材料１６４が任意の様々な断面形（例えば、矩形の形状、楕円の形状、「Ｄ」の形状）を有するように形成され得ることは理解されたい。クラッディング材料１６４において穴（例えば、クラッディング材料１６４の実質的に中心軸または断面図心における１つの穴、および中心の穴に対して対称に配置される２つの穴）が穿孔され得る。コア材料１６２は、クラッディング材料１６４の中に穿孔された中心の穴の中に形成されるか、挿入されるかまたはスリーブされ得、第１の導体材料１６６および第２の導体材料１６８は、対称に配置された穴の中に挿入され得る。合成された母材１６０は次いで、例えばファイバー線引きタワーを介して、合成されたファイバーへと線引きされ得る。
【００４６】
図１１は、本発明の一局面に従って、光ファイバーデバイス１７０の一実施例を説明する。光ファイバーデバイス１７０は、図１０の実施例における母材１６０を線引きすることの結果として生じる光ファイバーデバイスであり得る。光ファイバーデバイス１７０は、クラッディング１７２、コア１７４、第１の導体１７６および第２の導体１７８を有することとして、図１０の実施例において説明される。一実施例として、クラッディング１７２はガラスから形成され得、コア１７４は結晶性材料であり得、第１の導体１７６および第２の導体１７８は任意の様々な導体材料であり得る。図１１の実施例において、コア１７４は、実質的に円形の断面を有するとして説明され得る。しかし、コア１７４が任意の様々な断面形（例えば、矩形の形状、楕円の形状）を有し得ることは理解されたい。さらに、コア１７４は、デュアルコア（例えば、図５の実施例におけるコア７４）であり得る。さらに、光ファイバーデバイス１７０は２つの導体（第１の導体１７６および第２の導体１７８）を有することに限定されないが、代わりに単一の導体を有するか、または３つ以上の導体を含み得る。
【００４７】
図１１の実施例における第１の導体１７６および第２の導体１７８は、様々な目的のために電流を伝えるように構成され得る。一実施例として、第１の導体１７６および第２の導体１７８は、信号またはパワーを伝えるのに用いられ得る。別の実施例において、第１の導体１７６および第２の導体１７８は、コア１７４上で伝播される光信号上の電気光学効果をインプリメントするように構成され得る。一実施例において、コア１７４は、分極化処理を介して分極化される結晶性コア（例えば、下記に述べられる図１２の実施例における単結晶コア１８６）であり得る。従って、第１の導体１７６および第２の導体１７８に印加される電気信号は、分極化された結晶性コア１７４を介して電界を生成し、その中の光信号の伝播速度を変化させ得る。従って、光信号の位相変調は、バルク光学素子（ｂｕｌｋ ｏｐｔｉｃａｌ ｅｌｅｍｅｎｔ）または平面の導波管素子（ｐｌａｎａｒ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）とは対照的に、第１の導体１７６および第２の導体１７８を介してインプリメントされ得る電気光学影響に基づいて、光ファイバーの中で直接に達成され得る。
【００４８】
図１２は、本発明の一局面に従って、光ファイバーデバイスを形成するためのシステム１８０の一実施例を説明する。システム１８０は、クラッディング材料１８４、コア材料１８６、第１の導体材料１８８および第２の導体材料１９０を含む母材１８２を説明する。そのように、母材１８２は、図１０の実施例における母材１６０と実質的に同様に構成される。クラッディング材料１８４はガラスであり得、コア材料ロッド１８６は結晶性半導体材料であり得る。図１２の実施例において、母材１８２は、線引きされ、光ファイバーデバイス１９２を形成する。
【００４９】
システム１８０は、ファイバー線引きタワー炉に含まれ得るようなホットゾーン１９４を含む。一実施例として、ホットゾーン１９４は、クラッディング材料１８４ならびに第１の導体材料１８８および第２の導体材料１９０を軟化し、かつ、コア材料１８６を融解するのに十分である熱を加え得る。従って、母材１８２は、光ファイバーデバイス１９２を形成するように、第１の端１９６から線引きされる。従って、合成された光ファイバーデバイス１９２は、シングルモードまたはマルチモードであり得る結晶性コアを有し得る。光ファイバーデバイス１９２は、冷却および固体化し得るように、ホットゾーン１９４を出るとき、巻取リール１９８に巻かれ得る。
【００５０】
システム１８０はまた、分極化システム２００を含む。分極化システム２００は、第２のホットゾーン２０２を含み、第２のホットゾーン２０２は、おおよそキュリー温度における熱を光ファイバーデバイス１９２に加えるように構成される。結果として、光ファイバーデバイス１９２は、光ファイバーデバイス１９２の合成されたコアの結晶格子内の固有の分極化およびダイポール効果を失う。分極化システム２００はまた、第１の転がり電極（ｒｏｌｌｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）２０４および第２の転がり電極２０６を含む。図１２の実施例に説明される通り、第１の転がり電極２０４は正の電圧電位を有し、第２の転がり電極２０６は負の電圧電位を有する。第１の転がり電極２０４および第２の転がり電極２０６は、第２のホットゾーン２０２を介して光ファイバーデバイス１９２を転がす（ｒｏｌｌ）。光ファイバーデバイス１９２が第２のホットゾーン２０２を抜けて冷却するとき、光ファイバーデバイス１９２の結晶性コアは、自然な分極化効果を受ける。従って、光ファイバーデバイス１９２は、電気光学用途（例えば、位相変調または周波数変換）のためにインプリメントされ得る。分極化された光ファイバー１９２は次いで、第２の巻取リール２０８に巻かれ得る。光ファイバーデバイス１９２はその後、光ファイバーデバイス１９２上に外被材料が塗布され得るように、ポリマー槽（示されていない）に通され得る。
【００５１】
システム１８０が図１２の実施例に限定されることが意図されないことは理解されたい。特に、合成された光ファイバーデバイス１９２の形成において任意の様々なファイバー形成技術がインプリメントされ得るように、システム１８０は、図１２の実施例において単純に説明される。従って、光ファイバーデバイス１９２の分極化は、より効果的であり得、比較的効果的な電気光学効果をもたらす。従って、システム１８０は、任意の様々な方法で構成され得る。
【００５２】
図１３は、本発明の一局面に従って、光学システム２１０の別の実施例を説明する。光学システム２１０は、任意の様々な光学用途においてインプリメントされ得る。光学システム２１０は、光ファイバーデバイス２１２を含む。図１３の実施例は、光ファイバーデバイス２１２の長手方向の断面を説明する。
【００５３】
光ファイバーデバイス２１２は、コア２１４、クラッディング２１６、第１の導体２１８および第２の導体２２０を含む。クラッディング２１４はガラス材料であり得、コア２１４は結晶性材料であり得る。一実施例において、コア２１４は、単結晶材料であり得る。第１の導体２１８および第２の導体２２０は、任意の様々な導体材料（例えば、アルミニウム、銅、金、プラチナまたは銀）であり得る。従って、光ファイバーデバイス２１２は、図１２の実施例において説明される合成された光ファイバーデバイス１９２と実質的に同様であり得る。
【００５４】
光学システム２１０は、電気光学変調器２２２を含む。電気光学変調器２２２は、伝導性リード線２２４および２２６をそれぞれ介して第１の導体２１８および第２の導体２２０に結合される。従って、電気光学変調器２２２は、リード線２２４および２２６をそれぞれ介して第１の導体２１８および第２の導体２２０に電気信号を印加するように構成される。従って、電界は、コア２１４を介して生成され得る。図１３の実施例において、電界は、第１の導体２１８上の正の電圧電位と第２の導体２２０上の負の電圧電位とに基づいて説明される。従って、電界は、結晶性コア２１４の格子構造の単位セルにおいてダイポールモーメントを生成し、ダイポールモーメントは、光入力信号についての電気光学効果の線形制御を可能にする。
【００５５】
従って、電気光学変調器２２２を介して光入力信号の電気光学効果を制御することによって、位相変調された光信号または周波数変換された光信号を生成するように、光入力信号は位相変調され得る。光信号は、様々な波長スペクトル（例えば、可視光線、近赤外線（ＮＩＲ）、アイセーフＮＩＲ（ｅｙｅ−ｓａｆｅ ＮＩＲ）およびＭＷＩＲ）を有し得る。さらに、コア２１４が結晶性（例えば、無動原体結晶材料（ａｃｅｎｔｒｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ ｍａｔｅｒｉａｌ））であることに基づいて、電気光学変調または周波数変換が実質的に比較的低いパワーレベルで達成され得るような、有意に比較的高い電気光学係数が、ファイバーの中で達成され得る。さらに、電気光学効果が光ファイバーデバイス２１２の中でインプリメントされるため、バルク結晶素子または平面の導波管素子とは対照的に、電気光学効果は、長い伝播長においてインプリメントされ得る。
【００５６】
前述の構造上の特徴および上述される機能上の特徴に照らして、本発明の様々な局面に従った方法体系は、図１４に関連してより正しく認識され得る。説明の単純化の目的のために、順次的に実行するように図１４の方法体系が示されかつ述べられているが、本発明に従った一部の局面が、異なる順序で生じ得るように、および／または本明細書内に示されかつ述べられる発明からの他の局面と並行して生じ得るように、本発明が示される順序によって限定されないことは理解されかつ正しく認識されたい。さらに、本発明の一局面に従った方法体系をインプリメントするために、示された全ての特徴が必ずしも必要とされなくあり得る。
【００５７】
図１４は、本発明の一局面に従って、光ファイバーデバイスを形成するための方法２３０の別の実施例を説明する。２３２において、母材は、クラッディング材料、コア材料および少なくとも１つの導体材料から形成される。クラッディング材料は、ガラスであり得、様々な断面形（例えば、円形の形状、楕円の形状または実質的に「Ｄ」の形状）へと形成され得る。コア材料は、非結晶または結晶性の材料ブールから形成され得る。少なくとも１つの導体材料は、任意の様々な導体材料（例えば、アルミニウム、銅、金、プラチナまたは銀）であり得る。コア材料および導体材料の挿入のために、クラッディング材料における特定の配置に穴が穿孔され得る。一実施例として、コア材料は、クラッディング材料のおおよそ図心または中心軸の中に挿入され得、導体材料は、クラッディング材料の特定の範囲に配置され得る。例えば、２つの導体材料ロッドは、クラッディング材料の中心軸に対して対称の配置に、クラッディング材料の中に配置され得る。
【００５８】
２３４において、母材は、光ファイバーデバイスを形成するように、第１の端から線引きされる。母材の線引きは、ホットゾーンを介してあり得、ホットゾーンは、クラッディング材料および導体材料を軟化させるのに十分である温度であって、コア材料を融解するのに十分な温度を有する。２３６において、結晶コアファイバーを形成するように、光ファイバーデバイスは冷却され、融解したコア材料は自然に結晶化する。２３８において、光ファイバーデバイスは、おおよそキュリー温度まで加熱される。光ファイバーデバイスは、固有の分極化およびダイポール効果が除去されるように、おおよそキュリー温度まで光ファイバーデバイスを加熱する第２のホットゾーンを通過させられ得る。
【００５９】
２４０において、光ファイバーデバイスは、反対に帯電した分極化電極を介して転がされる。光ファイバーデバイスが反対に帯電した分極化電極を介してキュリー温度で転がされ得るように、反対に帯電した分極化電極は、第２のホットゾーンに配置され得る。２４２において、光ファイバーデバイスは、冷却され、光ファイバーデバイスのコアを自然に分極化する。従って、光ファイバーデバイスは、導体に印加される電気信号に基づき、コアを介して電界を生成することによって、光ファイバーデバイスの中の光信号についての電気光学効果を生成し得る。
【００６０】
図１５は、本発明の一局面に従って、光ファイバーデバイスを形成するための母材２５０の別の実施例を説明する。母材２５０は、コア材料２５２およびクラッディング材料２５４を含む。クラッディング材料２５４は、所望の屈折率を有するためにドープされ得る石英ガラスであり得る。コア材料２５２は、任意の様々な磁気光学材料から形成され得る。一実施例として、コア材料２５２は、硫化物材料またはセレン化物材料のように反磁性であるか、鉄ベースの材料のように強磁性であるか、または１つ以上の希土類ドーパントを含むような常磁性であるかし得る。
【００６１】
常磁性材料の実施例において、コア材料２５２は、希土類ドーパントを有する結晶性材料であり得る。そのように、希土類ドーパントのレベルは、ベルデ定数を最大化するように、通常のガラスコアファイバーに含まれ得るよりも有意に高くあり得、合成された光ファイバーデバイスは、より高いラマン利得を有し得、光損失は、実質的に最小化される。さらに、母材２５０はまた、クラッディング材料２５４の中に配置される導体材料２５６を含む。導体材料２５６は、任意の様々な導体材料（例えば、アルミニウム、銅、金、プラチナまたは銀）を含み得る。
【００６２】
母材２５０は、クラッディング材料２５４を所望の幾何学的配置に最初に形成することによって形成され得る。クラッディング材料２５４において穴（例えば、クラッディング材料２５４の実質的に中心軸または断面図心における１つの穴、および導体材料２５６のためにクラッディング材料２５４の中に穿孔される別の穴）が穿孔され得る。コア材料２５２は次いで、クラッディング材料２５４の中に穿孔された中央の穴の中に形成されるか、挿入されるか、またはスリーブされるかし得、導体材料２５６は、さらなる穴の中に挿入され得る。合成された母材２５０は次いで、コア材料２５２の融解温度よりも高い温度において、例えばファイバー線引きタワーを介して、合成されたファイバーへと線引きされる。さらに、母材２５０が線引きされるとき、合成された光ファイバーデバイスのコアの周囲にらせん状に導体材料２５６が線引きされ得るように、母材２５０は、合成された光ファイバーデバイスに対して回転させられ得る。
【００６３】
図１６は、本発明の一局面に従って、光ファイバーデバイスを形成するためのシステム２６０の一実施例を説明する。システム２６０は、クラッディング材料２６４、コア材料ロッド２６６および導体材料２６８を含む母材２６２を説明する。そのように、母材２６２は、図１５の実施例における母材２５０と実質的に類似するように構成される。クラッディング材料２６４はガラスから形成され得、コア材料２６６は、例えば磁気光学材料であり得る。図１６の実施例において、母材２６２は、線引きされ、光ファイバーデバイス２７０を形成する。
【００６４】
システム２６０は、ファイバー線引きタワー炉に含まれ得るような、ホットゾーン２７２を含む。一実施例として、ホットゾーン２７２は、クラッディング材料２６４を軟化するのに十分な熱であって、コア材料２６６を融解するのに十分な熱を加え得る。従って、母材２６２は、第１の端２７４から線引きされ、その中に一体化される導体材料２６８を有する光ファイバーデバイス２７０を形成する。さらに、母材２６２が第１の端２７４から引き伸ばされるとき、光ファイバーデバイス２７０が線引きされる間、母材２６２は、２７６における回転矢印によって説明される通り、コア材料２６６の周囲に導体材料２６８をらせん状に巻くように回転させられる。従って、合成された光ファイバーデバイス２７０は、シングルモードまたはマルチモードであり得る結晶性コアと、その結晶性コアの周囲にらせん状に延びる導体とを有し得る。光ファイバーデバイス２７０は、それが冷却および固体化し得るように、それがホットゾーン２７２を出るとき、巻取リール２７８に巻かれ得る。従って、合成された光ファイバーデバイス２７０は、磁気光学効果（例えば、合成された光ファイバーデバイス２７０の中の光信号のファラデー回転）をインプリメントするように構成され得る。従って、合成された光ファイバーデバイス２７０は、ファラデーアイソレーター、光分極器（ｏｐｔｉｃａｌ ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）、および／またはフレネル損失（Ｆｒｅｓｎｅｌ ｌｏｓｓ）を低減するためのトランジションファイバー（ｔｒａｎｓｉｓｉｏｎ ｆｉｂｅｒ）を製造するのに用いられ得る。
【００６５】
システム２６０が図１６の実施例に限定されることが意図されていないことは理解されるべきである。特に、合成された光ファイバーデバイス２７０の形成において任意の様々なファイバー形成技術がインプリメントされ得るように、システム２６０は、図１６の実施例において単純に説明される。
【００６６】
図１７は、本発明の一局面に従って、光学システム２８０の別の実施例を説明する。光学システム２８０は、任意の様々な光学用途においてインプリメントされ得る。光学システム２８０は、光ファイバーデバイス２８２を含む。特に、図１７の実施例は、光ファイバーデバイス２８２の長手方向の断面を説明する。
【００６７】
光ファイバーデバイス２８２は、コア２８４と、クラッディング２８６と、光ファイバーデバイス２８２の長さに沿ってコア２８４の周囲にらせん状に延びる導体２８８とを含む。クラッディング２８６はガラス材料であり得、コア２８４は、磁気光学材料（例えば、ＴＧＧ）から形成され得る。導体２８８は、任意の様々な導体材料（例えば、アルミニウム、銅、金、プラチナまたは銀）であり得る。従って、光ファイバーデバイス２８２は、図１６の実施例において説明される合成された光ファイバーデバイス２７０と実質的に同様であり得る。
【００６８】
光学システム２８０は、電流源２９０を含む。電流源２９０は、伝導性リード線２９２および２９４をそれぞれ介して導体２８８の各々の端に結合され得る。従って、電流源２９０は、リード線２９２および２９４をそれぞれ介して導体２８８を通して電流を印加するように構成され得る。従って、磁界が、コア２８４を通して生成され得る。
【００６９】
従って、電流源２９０を介して光入力信号の磁気光学効果を制御することによって、誘導された磁界は、その中に伝播する光入力信号のファラデー回転を制御し得る。結果として、光ファイバーデバイス２８２は、ファラデー回転された光信号の有害な後方反射を緩和するように、低損失段階間（ｌｏｗ−ｌｏｓｓ ｉｎｔｅｒｓｔａｇｅ）ファラデーアイソレーターとしてインプリメントされ得る。さらに、ファラデーアイソレーターが長い光ファイバーの中にインプリメントされ得るため、光ファイバーデバイス２８２は、バルク結晶素子とは対照的に、相対的に低規模な磁界を用いて、光ファイバーデバイス２８２の中に光信号の大きなファラデー回転を提供し得る。従って、実質的な量のファラデー回転を提供することにおいて、通常のファラデーアイソレーターと比べて、パワーは節約され得る。
【００７０】
光学システム２８０が図１７の実施例に限定されることが意図されていないことは理解されたい。一実施例として、導体２８８は、永久磁石材料であり得、それゆえに電流源２９０を不要にする。従って、磁界の規模は、例えば光ファイバーデバイス２８２に外的な磁界を印加することによって、制御され得る。さらに、図１７の実施例は、電流源２９０によって提供される電流に関する特定の極性を説明する。しかし、光ファイバーデバイス２８２の中の磁界を制御することにおいて、いずれかの方向において導体２８８を介して電流を提供するように電流源２９０が構成され得ることは理解されたい。
【００７１】
前述の構造上の特徴および上述される機能上の特徴に照らして、本発明の様々な局面に従った方法体系は、図１８に関連してより正しく認識され得る。説明の単純化の目的のために、順次的に実行するように図１８の方法体系が示されかつ述べられているが、本発明に従った一部の局面が、異なる順序で生じ得るように、および／または本明細書内に示されかつ述べられる発明からの他の局面と並行して生じ得るように、本発明が示される順序によって限定されないことは理解されかつ正しく認識されたい。さらに、本発明の一局面に従った方法体系をインプリメントするために、示された全ての特徴が必ずしも必要とされなくあり得る。
【００７２】
図１８は、本発明の一局面に従って、光ファイバーを形成するための方法３６０の別の実施例を説明する。３６２において、母材は、クラッディング材料、磁気光学コア材料および導体材料から形成される。クラッディング材料は、ガラス材料であり得る。コア磁気光学材料は、希土類材料を用いてドープされ得る。導体材料は、任意の様々な導体材料（例えば、アルミニウム、銅、金、プラチナまたは銀）から形成され得る。
【００７３】
コア材料ロッドおよび導体材料の挿入のために、クラッディング材料における特定の配置に穴が穿孔され得る。一実施例として、コア材料ロッドは、クラッディング材料のおおよそ中心軸の中に挿入され得、導体材料は、コア材料ロッドの外側のクラッディング材料の中に配置され得る。３６４において、母材は、光ファイバーを形成するように第１の端から線引きされ、回転させられる。母材を線引きすることは、ホットゾーンを介してあり得、ホットゾーンは、クラッディング材料および導体材料を軟化するのに十分な温度であって、コア材料を融解するのに十分な温度を有する。
【００７４】
本開示は、実施例を参照することにより適切に説明され得る。第１の実施例として、結晶性コアを有する第１の光ファイバーが形成され得る。特に、第１の光ファイバーは、シリコン（Ｓｉ）コアと石英ガラス（ＳｉＯ２）クラッドとを含み得る。第１の光ファイバーを形成するために、シリコンの単結晶ブールは、コア穿孔され、石英ガラスの毛細管（ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｔｕｂｅ）の中へスリーブされ得る。シリコンの融解温度（Ｔｍ）は、おおよそ１４１４℃であり、おおよそ２．６ｐｐｍ／℃の熱膨張率（ＣＴＥ）を有し、石英の通常の線引き温度は、約２０００℃であり、おおよそ０．５５ｐｐｍ／℃のＣＴＥを有する。おおよそ３５メートルの約２ｍｍガラス管（おおよそ１８５μｍのコアの大きさ）は、おおよそ１９５０℃の線引き温度において線引きされ得る。
【００７５】
図１９は、本発明の一局面に従って、結晶性シリコンコアおよび石英ガラスクラッドを含む第１の光ファイバーの断面のＸ線回折（ＸＲＤ）をグラフで示す。特に、断面のＸＲＤは、強度（ｃｐｓ）およびシリコン標準に対してプロットされる第１の光ファイバーのコア角（ａｎ ａｎｇｌｅ ｏｆ ｃｏｒｅ）を説明する。従って、図１９は、シリコン標準（即ち、第１の光ファイバーのコアはシリコンである）への明白な適合を示す第１の実施例の粉砕された第１の光ファイバーの粉末のＸ線回折を示す。ブラッグ反射の偏狭は、コアの高い程度の結晶度を意味する。
【００７６】
図２０は、本発明の一局面に従って、結晶性シリコンコアおよび石英ガラスクラッドを含む第１の光ファイバーのラマン分析をグラフで示す。特に、図２０は、波の強度（ａ．ｕ．単位）に対してプロットされる波数（ｃｍ−１単位）を説明する。従って、単結晶シリコン標準に対するコアのマイクロラマン増幅（Ｍｉｃｒｏ−Ｒａｍａｎ ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）は、優れた裏付けに基づいて、有意にすぐれているとして説明される。わずかにより広域、かつ、わずかにシフトされたスペクトルが、圧力、コアの多結晶度、および／または組成の不純物に起因し得ることは理解されたい。
【００７７】
図２１および２２は、本発明の一局面に従って、第１の光ファイバーの断面の元素分析を示す。特に、図２１は、第１の光ファイバーの断面の走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）のイメージを説明する。図２２は、濃度に対してプロットされた、第１の光ファイバーのコアおよびクラッドの相対距離のプロットを説明する。元素分析の結果は、コア／クラッドの界面の全体にわたっておおよそ１μｍごとに行われたとして説明されている。見受けられ得る通り、クラッディングの中に化学量論的Ｓｉ：Ｏ比が存在する。Ｓｉ／ＳｉＯ２界面は、顕微鏡で視覚化された界面であることを表す。見受けられ得る通り、拡散はクラッディングに入り込んでいるが、融解に起因するコア材料の均質化が存在するコアには拡散が入り込まない。
【００７８】
第２の実施例として、結晶性コアを有する第２の光ファイバーが形成され得る。特に、第２の光ファイバーはゲルマニウム（Ｇｅ）コアおよびホウケイ酸ガラス（ＢＳ）クラッドを含み得る。第２の光ファイバーを形成するために、Ｇｅの単結晶ブールは、コア穿孔され得、ＢＳガラスの毛細管の中へスリーブされ得る。ＧｅのＴｍは、おおよそ９３７℃であり、おおよそ２．６ｐｐｍ／℃のＣＴＥを有し、ＢＳの通常の線引き温度は、約１０００℃であり、おおよそ５．９ｐｐｍ／℃のＣＴＥを有する。おおよそ２メートルの約３ｍｍガラス管（おおよそ３００μｍのコアの大きさ）は、約１０００℃の線引き温度において線引きされ得る。
【００７９】
図２３は、本発明の一局面に従って、結晶性ゲルマニウムコアおよび石英ガラスクラッドを含む第２の光ファイバーの断面のＸ線回折（ＸＲＤ）をグラフで示す。特に、断面のＸＲＤは、強度（ｃｐｓ）およびゲルマニウム標準に対してプロットされる第１の光ファイバーのコア角を説明する。従って、図２３は、ゲルマニウム標準（即ち、第２の光ファイバーのコアはゲルマニウムである）への明白な適合を示す第１の実施例の粉砕された第２の光ファイバーの粉末のＸ線回折を示す。単結晶ＸＲＤに対するＲ因子は、０．０１７９であり、そのことは、双晶形成の無いコアの高い結晶度を強く意味する。
【００８０】
図２４は、本発明の一局面に従って、結晶性ゲルマニウムコアおよび石英ガラスクラッドを含む第２の光ファイバーのラマン分析をグラフで示す。特に、図２４は、波の強度（ａ．ｕ．単位）に対してプロットされる波数（ｃｍ−１単位）を説明する。従って、単結晶ゲルマニウム標準に対するコアのマイクロラマン増幅は、優れた裏付けに基づいて、有意に優れているとして同様に説明される。わずかにより広域、かつ、わずかにシフトされたスペクトルが、圧力、コアの多結晶度、および／または組成の不純物に起因し得ることは理解されたい。
【００８１】
図２５は、本発明の一局面に従って、第２の光ファイバーの断面の元素分析を示す。特に、図２５は、濃度に対してプロットされた、第１の光ファイバーのコアおよびクラッドの相対距離のプロットを説明する。元素分析の結果は、コア／クラッドの界面の全体にわたっておおよそ１μｍごとに行われたとして説明される。見受けられ得る通り、元素分析は、高い純度のＧｅコアを裏付ける（実験用の感度は約１ｗｔ．％であった）。
【００８２】
図２６は、本発明の一局面に従って、第１および第２の光ファイバーの断面の元素分析を示す。特に、図２５は、元素の組成に対してプロットされた、第１および第２の光ファイバーのコアおよびクラッドの相対距離のプロットを説明する。図２７は、本発明の一局面に従って、第１および第２の光ファイバーの別の断面の元素分析を示す。特に、図２７は、濃度に対してプロットされた、第１および第２の光ファイバーのコア／クラッドの界面の相対距離のプロットを説明する。元素分析の結果は、コア／クラッドの界面の全体にわたっておおよそ１μｍごとに行われたとして説明される。図２６および２７の実施例において説明される通り、クラッドにおいてより多くのグラデーションが存在し、ゲルマニウムコアファイバーは、従来の電気通信ファイバーより（ｔｈａｔ）多くの段階的なインデックスプロフィール（ｉｎｄｅｘ ｐｒｏｆｉｌｅ）を有する。
【００８３】
上述されたのは本発明の実施例である。本発明を述べる目的のために、構成要素または方法体系の予想される全ての組み合わせを述べることは当然不可能であるが、本発明の多くのさらなる組み合わせおよび置換が可能であることを当業者は認識し得る。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲を含む本出願の範囲内に入るそのような全ての改変、改良および変更を含むことが意図されている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバーを形成する方法であって、
該方法は、
コア材料と該コア材料を取り巻くガラスクラッディング材料とを有する母材を提供することと、
該コア材料の融解温度よりも高い温度で該母材を線引きして線引きされたファイバーを形成することと、
該線引きされたファイバーを冷却して該光ファイバーを形成することであって、該光ファイバーは、結晶性ファイバーコアと、該結晶性ファイバーコアを取り巻き、かつ、該結晶性ファイバーコアの長さに沿って軸方向に延びるクラッディングとを有する、ことと
を含む、方法。
【請求項２】
前記コア材料のブールおよびウィンドウのうちの１つを生成することと、
コア材料ロッドを生成するように該ブールおよびウィンドウのうちの１つをコア穿孔することと、
前記ガラスクラッディング材料内に該コア材料ロッドをスリーブすることと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記母材を提供することは、前記コア材料から形成される複数のチップの粉末を前記ガラスクラッディング材料によって定義される空隙内に配置することと、該コア材料を該ガラスクラッディング材料によって定義される該空隙内に蒸着させることとのうちの１つによって該ガラスクラッディング材料内に該コア材料を配置することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記コア材料は、単結晶材料、多結晶材料および非結晶材料のうちの１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記コア材料は、半導体材料である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記半導体材料は、ＩＶ型の半導体材料である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記半導体材料は、ＩＩＩ−Ｖ型の半導体材料である、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記半導体材料は、ＩＩ−ＶＩ型の半導体材料である、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
ｎ−ドーパントおよびｐ−ドーパントのうちの１つを用いて前記半導体材料をドープすることをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記母材を提供することは、定義された断面形を有する前記コア材料を提供することを含み、形成される光ファイバーのコアは、該母材のコア材料の形と実質的に同一の断面形を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記定義された断面形は、実質的に矩形である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記定義された断面形は、実質的に円形である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記母材を提供することは、同軸の複数のクラッディング材料を提供して前記光ファイバーがそれぞれの複数のクラッディングを有することをもたらすことを含み、該それぞれの複数のクラッディングのうちの所与の１つは、光励起クラッディングである、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記光ファイバーは、多結晶コアを有し、前記方法は、該多結晶コアを単結晶コアに変換するために、第１の端から始まる該光ファイバーと、おおよそ結晶化温度において熱を提供する熱源との間で相対運動を設けることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記母材を提供することは、前記クラッディング材料の中に少なくとも１つの導体材料を挿入することを含み、該少なくとも１つの導体材料は、前記コア材料と実質的に平行して該クラッディング材料を軸方向に貫いて延びる、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの導体材料を挿入することは、複数の導体材料ロッドが前記クラッディング材料の中に前記母材のおよそ中心軸に対称に配置されるように、一対の導体材料ロッドを挿入することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記母材を線引きすることは、前記光ファイバーの長さに沿って軸方向に延びる一対の導体を有する前記線引きされたファイバーを形成するように該母材を線引きすることを含み、該一対の導体は、電気信号に応答して前記結晶性ファイバーコアを通して電界を生成するように構成される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
電気光学変調器を介して前記電気信号を生成することと、
前記電界に応答して、前記結晶性コアの中に投光される光入力信号を変調することと
をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの導体材料を挿入することは、前記コア材料と実質的に平行して前記クラッディング材料の中に単一の導体材料を挿入することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記母材を線引きすることは、該母材が線引きされる間に該母材を回転させることを含み、従って、前記光ファイバーは、該光ファイバーの長さに沿って前記結晶性ファイバーコアの周囲をらせん状に延びる単一の導体を有し、該単一の導体は、該単一の導体を通して提供される電流に応答して、該光ファイバーの結晶性ファイバーコアを通して該光ファイバーの長さに沿って磁界を生成するように構成される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記光ファイバーの長さに沿って生成される磁界に基づいて、ファラデーアイソレーターとして該光ファイバーをインプリメントすることをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
光ファイバーを形成する方法であって、
該方法は、
該光ファイバーを生成するように、第１の端からクラッディング材料およびコア材料を含む母材を該コア材料の融解温度よりも高い温度で線引きすることと、
線引きされたファイバーを冷却して、該線引きされたファイバーのコア材料を自然に結晶化させることと、
該第１の端から始まる線引きされたファイバーを、おおよそ結晶化温度において熱を提供する熱源を介して移動させることと
を含む、方法。
【請求項２３】
光ファイバーデバイスの長さに沿って軸方向に延びる結晶性コアと、
該結晶性コアを取り巻き、かつ、該光ファイバーデバイスの長さに沿って軸方向に延びる光ファイバークラッディングと、
該光ファイバークラッディングの中に該結晶性コアのおよそ中心軸に対称に配置される一対の導体であって、該一対の導体は、該光ファイバーデバイスの長さに沿って延び、電気信号に応答して該結晶性コアを通して電界を生成するように構成される、一対の導体と
を含む、光ファイバーデバイス。
【請求項２４】
光ファイバーデバイスの長さに沿って軸方向に延びる結晶性コアと、
該結晶性コアを取り巻き、かつ、該光ファイバーデバイスの長さに沿って軸方向に延びる光ファイバークラッディングと、
該光ファイバークラッディングの中に配置される導体であって、該導体は、光ファイバーの長さに沿って該結晶性コアの周囲にらせん状に延び、該導体を通して提供される電流に応答して、該結晶性コアを通して該光ファイバーデバイスの長さに沿って磁界を生成するように構成される、導体と
を含む、光ファイバーデバイス。
【請求項１】
光ファイバーを形成する方法であって、
該方法は、
コア材料と該コア材料を取り巻くガラスクラッディング材料とを有する母材を提供することと、
該コア材料の融解温度よりも高い温度で該母材を線引きして線引きされたファイバーを形成することと、
該線引きされたファイバーを冷却して該光ファイバーを形成することであって、該光ファイバーは、結晶性ファイバーコアと、該結晶性ファイバーコアを取り巻き、かつ、該結晶性ファイバーコアの長さに沿って軸方向に延びるクラッディングとを有する、ことと
を含む、方法。
【請求項２】
前記コア材料のブールおよびウィンドウのうちの１つを生成することと、
コア材料ロッドを生成するように該ブールおよびウィンドウのうちの１つをコア穿孔することと、
前記ガラスクラッディング材料内に該コア材料ロッドをスリーブすることと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記母材を提供することは、前記コア材料から形成される複数のチップの粉末を前記ガラスクラッディング材料によって定義される空隙内に配置することと、該コア材料を該ガラスクラッディング材料によって定義される該空隙内に蒸着させることとのうちの１つによって該ガラスクラッディング材料内に該コア材料を配置することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記コア材料は、単結晶材料、多結晶材料および非結晶材料のうちの１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記コア材料は、半導体材料である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記半導体材料は、ＩＶ型の半導体材料である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記半導体材料は、ＩＩＩ−Ｖ型の半導体材料である、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記半導体材料は、ＩＩ−ＶＩ型の半導体材料である、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
ｎ−ドーパントおよびｐ−ドーパントのうちの１つを用いて前記半導体材料をドープすることをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記母材を提供することは、定義された断面形を有する前記コア材料を提供することを含み、形成される光ファイバーのコアは、該母材のコア材料の形と実質的に同一の断面形を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記定義された断面形は、実質的に矩形である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記定義された断面形は、実質的に円形である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記母材を提供することは、同軸の複数のクラッディング材料を提供して前記光ファイバーがそれぞれの複数のクラッディングを有することをもたらすことを含み、該それぞれの複数のクラッディングのうちの所与の１つは、光励起クラッディングである、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記光ファイバーは、多結晶コアを有し、前記方法は、該多結晶コアを単結晶コアに変換するために、第１の端から始まる該光ファイバーと、おおよそ結晶化温度において熱を提供する熱源との間で相対運動を設けることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記母材を提供することは、前記クラッディング材料の中に少なくとも１つの導体材料を挿入することを含み、該少なくとも１つの導体材料は、前記コア材料と実質的に平行して該クラッディング材料を軸方向に貫いて延びる、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの導体材料を挿入することは、複数の導体材料ロッドが前記クラッディング材料の中に前記母材のおよそ中心軸に対称に配置されるように、一対の導体材料ロッドを挿入することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記母材を線引きすることは、前記光ファイバーの長さに沿って軸方向に延びる一対の導体を有する前記線引きされたファイバーを形成するように該母材を線引きすることを含み、該一対の導体は、電気信号に応答して前記結晶性ファイバーコアを通して電界を生成するように構成される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
電気光学変調器を介して前記電気信号を生成することと、
前記電界に応答して、前記結晶性コアの中に投光される光入力信号を変調することと
をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの導体材料を挿入することは、前記コア材料と実質的に平行して前記クラッディング材料の中に単一の導体材料を挿入することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記母材を線引きすることは、該母材が線引きされる間に該母材を回転させることを含み、従って、前記光ファイバーは、該光ファイバーの長さに沿って前記結晶性ファイバーコアの周囲をらせん状に延びる単一の導体を有し、該単一の導体は、該単一の導体を通して提供される電流に応答して、該光ファイバーの結晶性ファイバーコアを通して該光ファイバーの長さに沿って磁界を生成するように構成される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記光ファイバーの長さに沿って生成される磁界に基づいて、ファラデーアイソレーターとして該光ファイバーをインプリメントすることをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
光ファイバーを形成する方法であって、
該方法は、
該光ファイバーを生成するように、第１の端からクラッディング材料およびコア材料を含む母材を該コア材料の融解温度よりも高い温度で線引きすることと、
線引きされたファイバーを冷却して、該線引きされたファイバーのコア材料を自然に結晶化させることと、
該第１の端から始まる線引きされたファイバーを、おおよそ結晶化温度において熱を提供する熱源を介して移動させることと
を含む、方法。
【請求項２３】
光ファイバーデバイスの長さに沿って軸方向に延びる結晶性コアと、
該結晶性コアを取り巻き、かつ、該光ファイバーデバイスの長さに沿って軸方向に延びる光ファイバークラッディングと、
該光ファイバークラッディングの中に該結晶性コアのおよそ中心軸に対称に配置される一対の導体であって、該一対の導体は、該光ファイバーデバイスの長さに沿って延び、電気信号に応答して該結晶性コアを通して電界を生成するように構成される、一対の導体と
を含む、光ファイバーデバイス。
【請求項２４】
光ファイバーデバイスの長さに沿って軸方向に延びる結晶性コアと、
該結晶性コアを取り巻き、かつ、該光ファイバーデバイスの長さに沿って軸方向に延びる光ファイバークラッディングと、
該光ファイバークラッディングの中に配置される導体であって、該導体は、光ファイバーの長さに沿って該結晶性コアの周囲にらせん状に延び、該導体を通して提供される電流に応答して、該結晶性コアを通して該光ファイバーデバイスの長さに沿って磁界を生成するように構成される、導体と
を含む、光ファイバーデバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公表番号】特表２０１１−５１６３７２（Ｐ２０１１−５１６３７２Ａ）
【公表日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５４８９１１（Ｐ２０１０−５４８９１１）
【出願日】平成２１年２月２７日（２００９．２．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０３５５００
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１０８８７３
【国際公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【出願人】（５１００２８２８０）ノースロップ グルムマン システムズ コーポレイション (12)
【出願人】（５０７３５４６５５）クレムソン・ユニバーシティ (2)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２７日（２００９．２．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０３５５００
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１０８８７３
【国際公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【出願人】（５１００２８２８０）ノースロップ グルムマン システムズ コーポレイション (12)
【出願人】（５０７３５４６５５）クレムソン・ユニバーシティ (2)
【Ｆターム（参考）】
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