特許 6728298 ファイバ内の表面モードの抑制

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6728298

(24)【登録日】2020年7月3日

(45)【発行日】2020年7月22日

(54)【発明の名称】ファイバ内の表面モードの抑制

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/032 20060101AFI20200713BHJP

   G02B 6/02 20060101ALI20200713BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/032 Z

   G02B6/02 451

   G02B6/02 356A

【請求項の数】18

【外国語出願】

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2018-192671(P2018-192671)

(22)【出願日】2018年10月11日

(65)【公開番号】特開2019-74739(P2019-74739A)

(43)【公開日】2019年5月16日

【審査請求日】2019年3月19日

(31)【優先権主張番号】62/570,804

(32)【優先日】2017年10月11日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】16/155,310

(32)【優先日】2018年10月9日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】509094034

【氏名又は名称】オーエフエス ファイテル，エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100094112

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 讓

(74)【代理人】

【識別番号】100106183

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 弘司

(74)【代理人】

【識別番号】100114915

【弁理士】

【氏名又は名称】三村 治彦

(74)【代理人】

【識別番号】100125139

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 洋

(72)【発明者】

【氏名】トリスタン クレンプ

(72)【発明者】

【氏名】ブライアン マンガン

(72)【発明者】

【氏名】ロバート エス． ウィンデラー

【審査官】 野口 晃一

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００２−５３７５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６３３４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３３３５３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０１０４１３１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−２８６６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２５０１８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０４５９７５５９（ＣＮ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０３４８７８７９（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ６／０２−６／０３６

６／１０

６／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

横断面を有し、前記断面が、軸方向中心を有し、前記軸方向中心から径方向に一方向に延在する基準方向をさらに有する、光ファイバであって、
実質的に前記軸方向中心のところに位置する導波中空コアと、
前記中空コアを取り囲むクラッド・マトリックスであって、
クラッド空孔特性をもつクラッド空孔、および
隣接するクラッド空孔間に位置する支柱部であって、前記横断面にわたって実質的に均一である、支柱部
を備える、クラッド・マトリックスと、
前記クラッド・マトリックス内に配置され、前記軸方向中心から所定の径方向距離且つ前記基準方向から所定の方位角度に位置する複数のシャント・コアと、
前記クラッド・マトリックス内の前記シャント・コア間に、前記軸方向中心からさまざまな径方向距離のところに配設された修正空孔であって、さらに前記クラッド・マトリックス内の、前記基準方向からさまざまな方位角度のところに配設され、修正特性を有し、前記修正特性が、前記クラッド空孔特性とは異なっており、
径方向に変化する特性、
方位角方向に変化する特性、および
径方向に変化する特性と方位角方向に変化する特性との組合せ
からなる群から選択されるものである、修正空孔と
を備え、
前記修正空孔は、追加のクラッド・モードを形成し、該追加のクラッド・モードが、前記導波中空コアと前記クラッド・マトリックスとの間の表面モードとモードカップリングするように構成されている、
光ファイバ。

【請求項2】

前記修正空孔が、前記軸方向中心から径方向外側に延在する直線状経路に沿って位置する、請求項１に記載の光ファイバ。

【請求項3】

前記修正特性が、径方向に変化する特性である、請求項２に記載の光ファイバ。

【請求項4】

前記径方向に変化する特性が、
そのそれぞれに対応する直線状経路に沿って変化する空孔径、
そのそれぞれに対応する直線状経路に沿って変化する空孔形状、
そのそれぞれに対応する直線状経路に沿って変化する壁部厚さ、
そのそれぞれに対応する直線状経路に沿って変化するノード・ガラス領域、
そのそれぞれに対応する直線状経路に沿って変化する空孔表面の粗さ、
そのそれぞれに対応する直線状経路に沿って変化する材料タイプ、
そのそれぞれに対応する直線状経路に沿って変化するドーパント・タイプ、
そのそれぞれに対応する直線状経路に沿って変化するドーパント濃度、および
それらのさまざまな組合せ
からなる群から選択されるものである、請求項３に記載の光ファイバ。

【請求項5】

前記修正特性が、方位角方向に変化する特性である、請求項２に記載の光ファイバ。

【請求項6】

前記方位角方向に変化する特性が、
方位角方向に変化する空孔径、
方位角方向に変化する空孔形状、
方位角方向に変化する壁部厚さ、
方位角方向に変化するノード・ガラス領域、
方位角方向に変化する空孔表面の粗さ、
方位角方向に変化する材料タイプ、
方位角方向に変化するドーパント・タイプ、
方位角方向に変化するドーパント濃度、および
それらのさまざまな組合せ
からなる群から選択されるものである、請求項５に記載の光ファイバ。

【請求項7】

軸方向断面を有し、前記軸方向断面が、軸方向中心を有し、前記軸方向中心から径方向に一方向に延在する基準方向をさらに有する、光ファイバであって、
実質的に前記軸方向中心のところに位置する中空コアと、
前記中空コアを取り囲むクラッド・マトリックスであって、
クラッド空孔特性を有するクラッド空孔、および
クラッド空孔間に位置する支柱部であって、実質的に均一な特性を有する、支柱部
を備える、クラッド・マトリックスと、
前記クラッド・マトリックス内に配置され、前記軸方向中心から所定の径方向距離且つ前記基準方向から所定の方位角度に位置する複数のシャント・コアと、
前記クラッド・マトリックス内の前記シャント・コア間に、前記軸方向中心からさまざまな径方向距離のところに配設された修正空孔であって、さらに前記クラッド・マトリックス内の、前記基準方向からさまざまな方位角度のところに配設され、前記クラッド空孔特性とは異なる修正特性を有する、修正空孔と
を備え、
前記修正空孔は、追加のクラッド・モードを形成し、該追加のクラッド・モードが、前記中空コアと前記クラッド・マトリックスとの間の表面モードとモードカップリングするように構成されている、
光ファイバ。

【請求項8】

前記修正空孔が、前記軸方向中心から径方向外側に延在する直線状経路に沿って位置し、前記さまざまな方位角度が、規則的に間隔の空いた角度である、請求項７に記載の光ファイバ。

【請求項9】

前記規則的に間隔の空いた角度が、約６０度（６０°）である、請求項８に記載の光ファイバ。

【請求項10】

前記修正空孔が、前記軸方向中心から径方向外側に延在する直線状経路に沿って位置する、請求項７に記載の光ファイバ。

【請求項11】

前記修正特性が、径方向に変化する特性である、請求項１０に記載の光ファイバ。

【請求項12】

前記径方向に変化する特性が、
そのそれぞれに対応する直線状経路に沿って変化する空孔径、
そのそれぞれに対応する直線状経路に沿って変化する空孔形状、
そのそれぞれに対応する直線状経路に沿って変化する壁部厚さ、
そのそれぞれに対応する直線状経路に沿って変化するノード・ガラス領域、
そのそれぞれに対応する直線状経路に沿って変化する空孔表面の粗さ、
そのそれぞれに対応する直線状経路に沿って変化する材料タイプ、
そのそれぞれに対応する直線状経路に沿って変化するドーパント・タイプ、
そのそれぞれに対応する直線状経路に沿って変化するドーパント濃度、および
それらのさまざまな組合せ
からなる群から選択されるものである、請求項１１に記載の光ファイバ。

【請求項13】

前記修正特性が、方位角方向に変化する特性である、請求項１０に記載の光ファイバ。

【請求項14】

前記方位角方向に変化する特性が、
方位角方向に変化する空孔径、
方位角方向に変化する空孔形状、
方位角方向に変化する壁部厚さ、
方位角方向に変化するノード・ガラス領域、
方位角方向に変化する空孔表面の粗さ、
方位角方向に変化する材料タイプ、
方位角方向に変化するドーパント・タイプ、
方位角方向に変化するドーパント濃度、および
それらのさまざまな組合せ
からなる群から選択されるものである、請求項１３に記載の光ファイバ。

【請求項15】

前記修正特性が、径方向に変化する特性と方位角方向に変化する特性との組合せである、請求項１０に記載の光ファイバ。

【請求項16】

実質的に円形の軸方向断面を有する外管を使用する製造工程であって、前記軸方向断面が、軸方向中心を有し、前記軸方向中心から径方向に一方向に延在する基準方向をさらに有する、中空コア・ファイバの製造工程において、
前記軸方向中心のところに中空領域を有するマトリックスを形成するように、前記外管内にキャピラリ管を配列するステップと、
前記マトリックス内に、前記軸方向中心から所定の径方向距離且つ前記基準方向から所定の方位角度に位置する複数のシャント・コアを形成するステップと、
前記キャピラリ管に混じって前記シャント・コアの間に修正管を配置するステップであって、前記修正管が、修正特性を有し、前記軸方向中心からさまざまな径方向距離のところに配置され、さらに前記基準方向からさまざまな方位角度のところに配置され、さらに前記軸方向中心から径方向外側に延在する直線状経路に沿って配置され、前記修正特性が、
径方向に変化する特性、
方位角方向に変化する特性、および
径方向に変化する特性と方位角方向に変化する特性との組合せ
からなる群から選択される、配置するステップと
を含み、
前記配置するステップが、追加のクラッド・モードを形成して、該追加のクラッド・モードを、中空コアと前記クラッド・マトリックスとの間の表面モードとモードカップリングさせるステップを含む、
中空コア・ファイバの製造工程。

【請求項17】

各修正管が、そのそれぞれに対応する空孔径、壁部厚さ、ノード・ガラス領域、表面粗さ、材料組成、ドーパント・タイプ、およびドーパント濃度を有し、前記径方向に変化する特性が、
そのそれぞれに対応する修正空孔の径方向距離の関数として変化する空孔径、
そのそれぞれに対応する修正空孔の径方向距離の関数として変化する空孔形状、
そのそれぞれに対応する修正空孔の径方向距離の関数として変化する壁部厚さ、
そのそれぞれに対応する修正空孔の径方向距離の関数として変化するノード・ガラス領域、
そのそれぞれに対応する修正空孔の径方向距離の関数として変化する表面粗さ、
そのそれぞれに対応する修正空孔の径方向距離の関数として変化する材料組成、
そのそれぞれに対応する修正空孔の径方向距離の関数として変化するドーパント・タイプ、および
そのそれぞれに対応する修正空孔の径方向距離の関数として変化するドーパント濃度
からなる群から選択される、請求項１６に記載の工程。

【請求項18】

各修正管が、そのそれぞれに対応する空孔径、壁部厚さ、ノード・ガラス領域、表面粗さ、それぞれに対応する材料組成、ドーパント・タイプ、およびドーパント濃度を有し、前記方位角方向に変化する特性が、
そのそれぞれに対応する修正空孔の方位角度の関数として変化する空孔径、
そのそれぞれに対応する修正空孔の方位角度の関数として変化する空孔形状、
そのそれぞれに対応する修正空孔の方位角度の関数として変化する壁部厚さ、
そのそれぞれに対応する修正空孔の方位角度の関数として変化するノード・ガラス領域、
そのそれぞれに対応する修正空孔の方位角度の関数として変化する表面粗さ、
そのそれぞれに対応する修正空孔の方位角度の関数として変化する材料組成、
そのそれぞれに対応する修正空孔の方位角度の関数として変化するドーパント・タイプ、および
そのそれぞれに対応する修正空孔の方位角度の関数として変化するドーパント濃度
からなる群から選択される、請求項１６に記載の工程。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている、２０１７年１０月１１日に出願した、Ｋｒｅｍｐによる「Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｄｅ Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｉｎ Ｈｏｌｌｏｗ Ｃｏｒｅ Ｆｉｂｅｒｓ」というタイトルを有する、米国仮特許出願第６２５７０８０４号の利益を主張するものである。

【0002】

本開示は一般に、光ファイバに関し、より詳細には、光ファイバ内の信号伝播に関する。

【背景技術】

【0003】

従来の（図１に示すような）中空コアファイバ（ＨＣＦ）１１０は典型的に、支柱部１３０（壁部１３０とも称される）によって隔てられた空孔１２０を有するマトリックス１４０（微細構造クラッド１４０とも称される）内に、中心コア１５０を備える。これまで知られているＨＣＦ１１０の中には、１つまたは複数の外側コア（シャント・コアまたはシャントとも呼ばれる）１６０ａ、１６０ｂ等（まとめて１６０）を備えるものもあり、外側コアも通常は微細構造クラッド１４０内に、望まれない高次モード（ＨＯＭ）を抑制するために位置付けられる。従来のＨＣＦ１１０は、それが外側コアを有するか否かに関わらず、望まれない表面モードの抑制が不十分であるため、時にマルチパス干渉を受けることがあり、その結果として、ＨＣＦ１１０の１つまたは複数の出力信号が損なわれる。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

本開示は、中空コア・ファイバ（ＨＣＦ）を製造するためのシステムおよび工程を提供する。開示するＨＣＦは、クラッド格子（ｃｌａｄｄｉｎｇ ｌａｔｔｉｃｅ）内に実質的に円形の中空コアのある断面と、軸方向中心と、軸方向中心から径方向に一方向に延在する基準方向とを備える。ＨＣＦは、軸方向中心から径方向外側に延在する直線状経路に沿って位置する、修正空孔（ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｈｏｌｅ）を備える。軸方向中心からさまざまな径方向距離の箇所かつ基準方向からさまざまな方位角度の箇所に位置する修正空孔は、例えば、径方向に変化する特性、方位角方向に変化する特性、または径方向に変化する特性と方位角方向に変化する特性との組合せなど、不均一な修正特性（ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｐｒｏｐｅｒｔｙ）を有する。

【0005】

他のシステム、デバイス、方法、特徴、および利点は、添付の図面および詳細な説明を精査すればすぐに、当業者には明らかであり、または当業者に明らかとなろう。かかるすべての追加のシステム、方法、特徴、および利点が、本説明内に含まれること、本開示の範囲内にあること、および添付の特許請求の範囲によって保護されることが、意図される。

【0006】

本開示の多くの態様は、添付の図面を参照してより良く理解することができる。図面内の構成要素は、必ずしも原寸に比例しているとは限らず、その代わりに、本開示の原理を明確に示すことに重点が置かれている。さらに、図面内では、同様の参照番号がいくつかの図全体を通して対応する部分を表す。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】従来の中空コア・ファイバ（ＨＣＦ）の断面を示す図である。

【図2】径方向と方位角方向の両方に変化する修正空孔を有するＨＣＦの一実施形態の断面を示す図である。

【図3】方位角方向に変化する修正空孔を有するＨＣＦの一実施形態の断面の図である。

【図4】方位角方向に変化する修正空孔を有するＨＣＦの別の実施形態の断面を示す図である。

【図5】径方向に変化する修正空孔を有するＨＣＦの別の実施形態の断面を示す図である。

【図6】径方向と方位角方向の両方に変化するオフ・ライン修正空孔を有するＨＣＦの一実施形態の断面を示す図である。

【図7】（ａ）は、クラッド内に非修正の空孔を備えたＨＣＦの一例（便宜上ＨＣＦ０と称される）における、水平偏波基本コア・モードを示すモード形状マップである。（ｂ）は、ＨＣＦ０におけるさまざまなモード形状についての、波長の関数としての実効屈折率を示すグラフである。（ｃ）は、ＨＣＦ０における望まれないコア表面モード（「表面モード」）を示す別のモード形状マップである。（ｄ）は、ＨＣＦ０における垂直偏波基本コア・モードを示すモード形状マップである。（ｅ）は、ＨＣＦ０における別の望まれない表面モードを示すモード形状マップである。（ｆ）は、ＨＣＦ０における別の望まれない表面モードを示すモード形状マップである。

【図8】（ａ）は、微細構造クラッド内に修正空孔を備えたＨＣＦの一例（便宜上ＨＣＦ１と称される）における、望まれない表面モードを示すモード形状マップである。（ｂ）は、ＨＣＦ１におけるさまざまなモード形状についての、波長の関数としての実効屈折率を示すグラフである。（ｃ）は、ＨＣＦ１におけるいくつかの修正空孔間のクラッド・モードを示すモード形状マップである。（ｄ）は、ＨＣＦ１における別の望まれない表面モードを示すモード形状マップである。（ｅ）は、ＨＣＦ１における、クラッド・モードに結合されている望まれない表面モードを示すモード形状マップである。（ｆ）は、ＨＣＦ１におけるいくつかの修正空孔間の別のクラッド・モードを示すモード形状マップである。

【図9】（ａ）は、微細構造クラッド内に修正空孔を備えたＨＣＦの別の例（本明細書では便宜上ＨＣＦ２と称される）における、個別の修正空孔内のクラッド・モードを示すモード形状マップである。（ｂ）は、ＨＣＦ２におけるさまざまなモード形状についての、波長の関数としての実効屈折率を示すグラフである。（ｃ）は、ＨＣＦ２における望まれない表面モードを示す別のモード形状マップである。（ｄ）は、ＨＣＦ２における別の修正空孔内のクラッド・モードを示すモード形状マップである。（ｅ）は、ＨＣＦ２における、クラッド・モードに結合されている望まれない表面モードを示すモード形状マップである。（ｆ）は、ＨＣＦ２における別の望まれない表面モードを示すモード形状マップである。

【図10】（ａ）は、ＨＣＦ０における望まれない表面モードを示すモード形状マップである。（ｂ）は、ＨＣＦ０におけるさまざまなモード形状についての、波長の関数としての合計損失を示すグラフである。（ｃ）は、ＨＣＦ０における別の望まれない表面モードを示す別のモード形状マップである。（ｄ）は、ＨＣＦ０における水平偏波基本モードを示すモード形状マップである。（ｅ）は、ＨＣＦ０における垂直偏波基本モードを示すさらに別のモード形状マップである。（ｆ）は、ＨＣＦ０における別の望まれない表面モードを示す別のモード形状マップである。

【図11】（ａ）は、ＨＣＦ１における望まれない表面モードを示すモード形状マップである。（ｂ）は、ＨＣＦ１におけるさまざまなモード形状についての、波長の関数としての合計損失を示すグラフである。（ｃ）は、ＨＣＦ１におけるいくつかの修正空孔間のクラッド・モードを示すモード形状マップである。（ｄ）は、ＨＣＦ１における別の望まれない表面モードを示すモード形状マップである。（ｅ）は、ＨＣＦ１における、クラッド・モードに結合されている望まれない表面モードを示すモード形状マップである。（ｆ）は、ＨＣＦ１におけるいくつかの修正空孔間の別のクラッド・モードを示すモード形状マップである。

【図12】（ａ）は、ＨＣＦ２における個別の修正空孔内のクラッド・モードを示すモード形状マップである。（ｂ）は、ＨＣＦ２におけるさまざまなモード形状についての、波長の関数としての合計損失を示すグラフである。（ｃ）は、ＨＣＦ２における望まれない表面モードを示す別のモード形状マップである。（ｄ）は、ＨＣＦ２における別の修正空孔内のクラッド・モードを示すモード形状マップである。（ｅ）は、ＨＣＦ２における、クラッド・モードに結合されている望まれない表面モードを示すモード形状マップである。（ｆ）は、ＨＣＦ２における別の望まれない表面モードを示すモード形状マップである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

中空コア・ファイバ（ＨＣＦ）は、中空中心コアを含むクラッド・マトリックスを備えて製造される。そのような構造のため、ＨＣＦは多くの場合、（中空コアに閉じ込められる）コア・モード、ならびに中空コアとクラッド・マトリックスとの間の境界面に閉じ込められるモード（表記の便宜上「コア表面モード」または単に「表面モード」と称される）を保持する。これらの表面モードは、時にノイズを導入し、分散特性を変更し、マルチパス干渉を招くことがあるので、多くの場合望ましくない。したがって、表面モードは多くの場合、出力信号を損ねる。

【0009】

シグナル・インテグリティを維持するために、これらの望まれない表面モードは通常、抑制または除去される。表面モードを抑制しようとするこれまでの取り組みの中で、（部分的にコラプスした空孔が実質的に均一に並んだものなどの）径方向に周期的な共振特徴物（ｒｅｓｏｎａｎｔ ｆｅａｔｕｒｅ）が、ＨＣＦのクラッド・マトリックスに導入されていた。これらのタイプの共振特徴物は、クラッドに異方性を導入し、それにより、ある一定の表面モードを抑制する。しかし、そのような手法は、基本モード信号にもある程度まで影響を及ぼす。さらに、空孔を部分的にコラプスしようとする従来の取り組みでは、部分的にコラプスした空孔を実現するために、異なる圧力を用いていた。残念なことには、圧力だけを使用して微細構造を変更することには限界があり、というのも、異なる構造は、ファイバ線引き工程中に異なる圧力を用いてしか成し遂げることができないためである。そのような異なる圧力の印加（と同時に異なる微細構造を生み出すこと）は、スケーラブルではなく、実際のところ、複雑な微細構造が必要とされる場合には、ほとんど不可能である。

【0010】

表面モードを抑制すると同時に、基本モードに及ぶ影響を低減させるために、本開示は、クラッド・マトリックス内に修正空孔を備えたＨＣＦについて教示し、それを実施可能にする。修正空孔は、軸方向中心から径方向外側に延在する複数の直線状経路に沿って位置し、これは、２本以上の径方向線が修正されることを意味する。軸方向中心からさまざまな径方向距離のところかつ基準方向からさまざまな方位角度のところに位置する修正空孔は、不均一な修正特性（例えば径方向に変化する特性、方位角方向に変化する特性、または径方向に変化する特性と方位角方向に変化する特性との組合せ）を有する。修正特性は、径方向に周期的または非周期的であってよい。さらに、空孔の修正は、規則的なクラッド空孔を異なる数の修正空孔で置き換えること、例えば１つの規則的なクラッド空孔をいくつかのより小さな修正空孔で置き換えること、もしくはいくつかの規則的なクラッド空孔を１つの大きな修正空孔で置き換えること、またはより一般的には、いくつかの規則的なクラッド空孔をより多数の修正空孔もしくはより少数の修正空孔で置き換えることによって、達成することができる。置換えには、中実ロッドが含まれてもよく、または、例えば、六角形格子に正方形または多角形を挿入する、元の格子とは異なる形状が含まれてもよい。複数の径方向延在経路に沿って不均一な特性を組み合わせると、望まれない表面モードの抑制と、基本モード信号に及ぶ影響の低減の両方が得られる。これは、そのうち一部が１つまたは複数の望まれない表面モードとほぼ同じ実効屈折率を有するクラッド・モードのための損失性導波路を効果的に生み出すことによって、達成される。

【0011】

一般的な解決策を提示してきたが、ここで、図２から図１２（ｆ）に示す実施形態についての説明を詳細に参照されたい。具体的には、図２から図６は、中空コア・ファイバ（ＨＣＦ）のさまざまな実施形態の軸方向断面を示し、一方、図７（ａ）から図１２（ｆ）は、さまざまなＨＣＦ実施形態の特性を解説するグラフを示す。ファイバのコアは実質的に円形なので、ＨＣＦ幾何形状について説明するのに都合の良い基準点は、中心（本明細書では軸方向中心とも称される）を基準とすることによるものである。さらに、軸方向中心から延在するどんな方向が、方位角度について説明するための基準方向として選択されてもよいが、便宜上、（軸方向中心から延在する）１２時の位置が、直線ファイバについての基準方向として選択される。換言すれば、図２から図６の軸方向断面の各々について、方位角度は１２時の位置を基準として説明される。角度は、数学的に正の反時計回り方向に測定されるが、本発明者らはここでは、角度を、簡単のため時計回り方向に測定する。したがって、０°は１２時の位置を指し、６０°は２時の位置を指し、１２０°は４時の位置を指し、１８０°は６時の位置を指し、２４０°は８時の位置を指し、３００°は１０時の位置を指す。いくつかの実施形態については、これらの図面に関連して説明されるが、本開示を、本明細書に開示する１つまたは複数の実施形態に限定する意図はない。それとは反対に、意図するところは、あらゆる代替手段、修正形態、および等価物を包含するということである。

【0012】

これを念頭に置いて、図２は、クラッド空孔２２０、およびクラッド・マトリックス２４０を形成する支柱部２３０を有する、光ファイバ２１０の軸方向断面を示す図である。支柱部２３０が交差する点は、ノードとして知られる。実質的に均一な特性を有する支柱部２３０は、隣接するクラッド空孔２２０間に位置する。通常は、クラッド空孔２２０も実質的に均一な特性を有するが、本発明は、不均一な特性を有する微細構造クラッドを備えたＨＣＦにも適用することができる。

【0013】

光ファイバ２１０は、中空コア２５０を備え、中空コア２５０は、実質的に軸方向中心のところに位置し、したがって、クラッド・マトリックス２４０が中空コア２５０を取り囲む。中空コア２５０に加えて、図２の実施形態は、クラッド・マトリックス２４０内に配設されたシャント・コア２６０ａ、２６０ｂ、２６０ｃ、２６０ｄ、２６０ｅ、２６０ｆ（まとめて２６０）も備える。図２に示すように、各シャント・コア２６０は、軸方向中心からそのそれぞれに対応する径方向距離のところ、かつ基準方向からそのそれぞれに対応する方位角度のところ（例えば、基準方向から約３０°、９０°、１５０°、２１０°、２７０°、および３３０°のところ）にも位置する。シャント・コア２６０は、望まれない高次モード（ＨＯＭ）を減衰させること、および一部の実施形態の場合は、オプションの特徴物であることを理解されたい。

【0014】

光ファイバ２１０は、クラッド・マトリックス２４０内の、軸方向中心からさまざまな径方向距離のところ、かつ基準方向からさまざまな方位角度のところにも配設された、修正空孔２７０、２８０、２９０をさらに備える。本開示では、「修正空孔」という語句は、内径ゼロ（０）および有限の外径をもつ空孔を含む。話を進めると、修正空孔２７０、２８０、２９０は、軸方向中心から径方向外側に延在する直線状経路に沿って位置する。例えば、図２の実施形態では、それらの直線状経路は、基準方向から約０°、６０°、１２０°、１８０°、２４０°および３００°のところに位置し、これは、修正空孔２７０、２８０、２９０が、クラッド・マトリックス２４０内の、隣接するシャント・コア２６０間に配置されていることを意味する。（望まれないＨＯＭを減衰させる）シャント・コア２６０とは異なり、修正空孔２７０、２８０、２９０は、望まれない表面モードを減衰させる。したがって、ＨＯＭは表面モードとは異なるので、シャント・コア２６０を支配する動作原理は、修正空孔２７０、２８０、２９０を支配する動作原理とは異なる。

【0015】

径方向延在直線状経路に従うことに加えて、修正空孔２７０、２８０、２９０は、実質的に均一なクラッド空孔特性とは異なる不均一な特性（修正特性とも称される）を有する。例えば、修正特性としては、空孔径、（より丸いかまたはそれほど丸くはない、より凸状もしくは凹状の表面かまたはそれほど凸状もしくは凹状ではない表面をもつ、などの）空孔形状、壁部厚さ、材料、ドーパント・タイプ、ドーパント濃度、空孔表面の粗さ、異なる損失特性（ｌｏｓｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ）、あるいはこれらおよび他の特性の組合せがある。具体的には、図２は、（異なる線タイプで示すように）方位角方向に変化する特性と、（異なる線の太さで示すように）径方向に変化する特性の両方を有するものとしての、修正空孔２７０、２８０、２９０を示す。図２に示すように、６０°および２４０°のところの修正空孔２７０は、０°および１８０°のところの修正空孔２９０と比較して異なる特性を有することができる。さらに、同じ直線状経路内でさえ（例えば６０°のところの修正空孔２７０を参照）、より径方向中心の修正空孔は、より径方向周辺の修正空孔と比較して異なる特性を有することができる。

【0016】

理解できるように、（径方向にも方位角方向にも）適切に修正すると、光学特性のより細かな制御が可能になり、それにより、表面モード抑制と基本モード・インテグリティの両方が改善する。さらに、修正空孔２７０、２８０、２９０が属する複数の径方向経路を導入することによって、表面モードのより大きな損失を達成することが可能である。

【0017】

図３から図１２（ｆ）に移る前に、中空コア光ファイバ２１０は、一部の実施形態では、ガラス外管内に異なるキャピラリ管（ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｔｕｂｅ）が配列されてプリフォームを形成し、それが後に線引きされてファイバになる、スタック・アンド・ドロー法（ｓｔａｃｋ−ａｎｄ−ｄｒａｗ ｐｒｏｃｅｓｓ）を使用して製造されることを理解されたい。したがって、製造工程は、軸方向中心のところに（最終的に中空コアになる）中空領域を有するマトリックスを形成するように、外管内にキャピラリ管を配列することを含む。製造工程は、キャピラリ管に混じって直線状経路に沿って修正管（ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｔｕｂｅ）を配置することをさらに含む。異なる修正管（例えば、異なる外径または内径をもつ管、（より丸いかまたはそれほど丸くはない、より凸状もしくは凹状の表面かまたはそれほど凸状もしくは凹状ではない表面をもつ、内側にネストした形状のあるまたはない）異なる形状の管、異なる壁部厚さをもつ管、異なる材料、ドーパント・タイプ、ドーパント濃度をもつ管、異なる表面粗さをもつ管、異なる損失をもつ管、異なる光学特性をもつ管など）を、さまざまな径方向距離およびさまざまな方位角度のところに配置することによって、中空コアファイバ（ＨＣＦ）を、径方向に変化する特性、方位角方向に変化する特性、または径方向に変化する特性と方位角方向に変化する特性との組合せを伴って製造することができる。本開示では、「修正管」という語句は、（内径ゼロ（０）および有限の外径を有する）修正ロッドを含むものと明示的に定義される。

【0018】

次に、（径方向に変化する特性と方位角方向に変化する特性の両方を示す）図２とは異なり、図３の実施形態は、方位角方向に変化する修正空孔３７０、３８０のみを示す。加えて、（直線状経路に沿った３つの空孔が修正された状態を示す）図２とは異なり、図３は、直線状経路に沿った２つの空孔のみが修正された状態を示す。したがって、図２と図３はどちらも、径方向漏れ経路（ｌｅａｋａｇｅ ｐａｔｈ）（すなわち直線状径方向経路）を示すが、図３の漏れ経路の特性は、図２の漏れ経路の特性とは異なる。

【0019】

別の言い方をすると、図３は、光ファイバ３１０が類似構造のクラッド空孔３２０、支柱部３３０、クラッド・マトリックス３４０、中心中空コア３５０、およびシャント・コア３６０ａ、３６０ｂ、３６０ｃ、３６０ｄ、３６０ｅ、３６０ｆ（まとめて３６０）を備えているという点で図２に類似しているが、図３の光ファイバ３１０は、より少数の修正空孔３７０、３８０があり、かつ修正空孔３７０、３８０が、方位角方向に変化するが径方向には変化しないので、図２の実施形態とは異なる。したがって、例えば、６０°のところの修正空孔３７０は、実質的に同じ形状、壁部厚さ、空孔径、材料、ドーパント・タイプ、ドーパント濃度、表面粗さ損失（ｓｕｒｆａｃｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ ｌｏｓｓ）などを有する。しかし、６０°のところの壁部厚さ、空孔径、材料、表面粗さは、１２０°のところの修正空孔３８０に見られるものとは異なる。

【0020】

図４は、方位角方向に変化する修正空孔を備えた光ファイバ４１０の別の実施形態の断面を示す。クラッド空孔４２０、支柱部４３０、クラッド・マトリックス４４０、中空コア４５０、およびシャント・コア４６０ａ、４６０ｂ、４６０ｃ、４６０ｄ、４６０ｅ、４６０ｆ（まとめて４６０）については図３を参照して論じてきたので、図４を参照したこれらの構造的特徴についてのさらなる議論は省略する。しかし、（６組の修正空孔、すなわち０°、６０°、１２０°、１８０°、２４０°、および３００°のところの修正空孔を示す）図３とは異なり、図４の実施形態は、４組の修正空孔４７０、４８０、すなわち６０°、２４０°、１２０°、および３００°のところの修正空孔のみを含む。図３と同様に、図４の光ファイバ４１０内の修正空孔４７０、４８０は、方位角方向に変化するが、径方向には変化しない。このタイプの変化についても、図３を参照して詳細に論じているので、図４を参照して一部省略した議論が行われるにすぎない。

【0021】

次に図５に移ると、光ファイバ５１０のこの実施形態は、径方向に変化するが方位角方向には変化しない、修正空孔５７０、５８０、５９０を備える。径方向の変化については図２を参照して論じているので、図５を参照して一部省略した議論が行われるにすぎない。また、クラッド空孔５２０、支柱部５３０、クラッド・マトリックス５４０、中空コア５５０、およびシャント・コア５６０ａ、５６０ｂ、５６０ｃ、５６０ｄ、５６０ｅ、５６０ｆ（まとめて５６０）については、上で論じているので、図５を参照したこれらの構造的特徴についてのさらなる議論は省略する。

【0022】

次に、図６は、その修正空孔が軸方向中心から径方向外側に延在する直線状経路に制限されている（簡単のため「イン・ライン」修正空孔と呼ばれる）のではなく、前記イン・ライン修正空孔に隣接する「オフ・ライン」修正空孔も有することのできる、ＨＣＦの一実施形態の断面を示す図である。イン・ライン修正空孔とオフ・ライン修正空孔はどちらも、径方向にも方位角方向にも変化することができる。この場合もやはり、クラッド空孔６２０、支柱部６３０、クラッド・マトリックス６４０、中空コア６５０、およびシャント・コア６６０ａ、６６０ｂ、６６０ｃ、６６０ｄ、６６０ｅ、６６０ｆ（まとめて６６０）については上で図２を参照して論じているので、図６を参照したこれらの構造的特徴についてのさらなる議論は省略する。これを念頭に置いて、図６の修正空孔６７０、６８０、６９０は、図２に示す直線状経路と同様に、クラッド・マトリックス６４０内の、軸方向中心からさまざまな径方向距離のところ、また基準方向からさまざまな方位角度のところにも配設される。しかし、（イン・ラインである修正空孔のみを示す）図２とは異なり、修正空孔６７０、６８０、６９０は、イン・ラインとオフ・ラインの両方に位置する。オフ・ライン修正空孔は図６に、イン・ライン修正空孔に隣接するものとして示されているが、オフ・ライン修正空孔は、イン・ライン修正空孔のすぐ近隣にあるものに限定されるのではなく、より広い幾何学的範囲にわたってよいことを理解されたい。

【0023】

（図２を参照して説明した）イン・ライン修正空孔と同様に、図６のオフ・ライン修正空孔も、径方向に変化する特性、方位角方向に変化する特性、または径方向に変化する特性と方位角方向に変化する特性の両方の組合せを含むことができる。さらに、実施形態に応じて、イン・ライン特性は、オフ・ライン特性と同じでもよく、オフ・ライン特性とは異なってもよい。例えば、オフ・ライン修正空孔の平均空隙率（ａｉｒ ｆｉｌｌｉｎｇ ｆｒａｃｔｉｏｎ）（ＡＦＦ）は、クラッド空孔の平均ＡＦＦよりも高くてよく、一方、イン・ライン修正空孔のガラス領域は、クラッド空孔の平均ＡＦＦよりも低くてよい。理解できるように、修正クラッド空孔６７０、６８０、６９０は、空孔径、（より丸いかまたはそれほど丸くはない、より凸状もしくは凹状の表面かまたはそれほど凸状もしくは凹状ではない表面をもつ、内側にネストした形状のあるまたはない）形状、壁部厚さ、支柱部厚さ、ノード領域、空孔形状、材料、ドーパント・タイプ、ドーパント濃度、表面粗さ、損失、光学特性などの、さまざまな組合せおよび順列を含むことができる。

【0024】

図２から図６の実施形態に示すように、表面モードを抑制するために、ＨＣＦを、径方向に変化する形状、壁部厚さ、空孔径、表面粗さ、光損失特性（ｏｐｔｉｃａｌ ｌｏｓｓ ｐｒｏｐｅｒｔｙ）などを有するように修正することができる。同様に、修正は、方位角方向に変化する形状、壁部厚さ、空孔径、表面粗さ、光損失特性などとすることもできる。同様に、修正は、径方向に変化する特性と方位角方向に変化する特性の両方の組合せとすることもできる。

【0025】

次に、径方向に変化するまたは方位角方向に変化する修正空孔を、例えば空隙率（ＡＦＦ）、コア径、シャント・コア数、クラッド・ピッチ、クラッド層数などのような、特定の設計パラメータに関わらず、どんな微細構造または中空コア・ファイバ（ＨＣＦ）にも適用できることを理解されたい。しかし、例示を目的として、（組立段階とは対照的に線引きした）開示したＨＣＦは、６つのシャント・コア、約０．５マイクロメートル（約０．５μｍ）から約５０μｍの間のクラッド・ピッチ、約２０パーセント（約２０％）から約９９．９％の間のＡＦＦ、およびクラッド・マトリックス内の支柱部の平均厚さの約１０％から約１０００％の間のコア壁部厚さを備える。より中心にありかつ中空コアにより近い、ある一定の個々のクラッド空孔は、特定の光波長（λ）のときの特定の光学特性を達成するために、他のクラッド空孔の平均支柱部厚さの約５％から約５０００％の間の支柱部厚さを有することができる。修正空孔は、クラッド・マトリックス内の他のクラッド空孔の平均支柱部厚さの約５％から約５０００％の間で変化する支柱部厚さを有することもできる。

【0026】

開示したＨＣＦ２１０、３１０、４１０、５１０、６１０の作製において、断面ガラス領域は、修正管について異なる内径または異なる外径を選択することによって修正されることを理解されたい。断面ガラス領域を修正することに加えて、ノード領域も、キャピラリ間に中実ロッドを追加することによって、またはファイバ線引き中に、異なる圧力をキャピラリに印加すること（圧力の印加は、制御された異なる圧力を同時に印加することに伴う複雑さのため、それほど好ましくなく、単純な構造のみに限定されるが）により空孔のサイズを変更することによって、修正できることも理解されたい。他の実施形態の場合、線引きファイバの微細構造内の支柱部の長さを、この支柱部の端点のところの空孔のサイズを低減させる（それにより支柱部をその端点から効果的に引き伸ばす）ことによって、または代替手段として、この支柱部によって隔てられた隣接する空孔のサイズを増大させる（それにより、より大きなキャピラリ間により小さな間隙スペースを効果的に生み出し、したがって支柱部をその中心から引き伸ばす）ことによって、増大させることができることを理解されたい。一部の実施形態の場合、（線引き前の）組立段階での修正管の外径は、好ましくは、組立体のクラッド・マトリックス内の他のクラッド管の平均外径の約１０％から約１０００％の間（より好ましくは約８０％から約１２０％の間）である。他の一部の実施形態の場合、修正管の空隙率（ＡＦＦ）は、好ましくは、非修正のクラッド空孔用のキャピラリ管の平均ＡＦＦの約１０％から１０００％の間（より好ましくは２０％から２００％の間、さらにより好ましくは約３０％から約７０％の間）である。別の手法は、異なる光損失特性、異なる吸光特性（ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｙ）、異なる散乱特性、または異なる表面粗さをもつ修正管を使用するというものである。適切な寸法、（より丸いかまたはそれほど丸くはない、より凸状もしくは凹状の表面かまたはそれほど凸状もしくは凹状ではない表面をもつ、内側にネストした形状のあるまたはない）適切な形状、適切な材料、ドーパント・タイプ、ドーパント濃度、またはそれらの組合せを賢明に選択することによって、望まれない表面モードをより良好に抑制し、一方、同時に（基本モードのうちの１つなどの）好ましいモードのインテグリティを維持することができる。

【0027】

修正微細構造を備えたＨＣＦのいくつかの実施形態について教示し、それを実施可能にしてきたが、そのような構造が信号にどのように影響を及ぼすかについての例を、２つの特定のＨＣＦ（便宜上ＨＣＦ１およびＨＣＦ２と称される）において提示し、それらを図８、図９、図１１、および図１２に示す。比較のために、修正微細構造のない参照用ＨＣＦ（便宜上ＨＣＦ０と称される）を、図７および図１０に示す。

【0028】

図７（ａ）は、クラッド内に非修正の空孔を備えたＨＣＦの一例（便宜上ＨＣＦ０と称される）における、水平偏波基本コア・モードを示すモード形状マップであり、図７（ｂ）は、ＨＣＦ０におけるさまざまなモード形状についての、波長の関数としての実効屈折率を示すグラフであり、図７（ｃ）は、ＨＣＦ０における望まれない表面モードを示す別のモード形状マップであり、図７（ｄ）は、ＨＣＦ０における垂直偏波基本コア・モードを示すモード形状マップであり、図７（ｅ）は、ＨＣＦ０における別の望まれない表面モードを示すモード形状マップであり、図７（ｆ）は、ＨＣＦ０における別の望まれない表面モードを示すモード形状マップである。根本的に、図７（ａ）から図７（ｆ）（まとめて図７）は、修正されていないＨＣＦであるＨＣＦ０についての、実効屈折率とさまざまなモード形状を示している。

【0029】

図７から図１２の各モード形状マップは、特定のモードの電界のユークリッド・ノルム（ベクトル成分の平方絶対値の和のルート）を１に等しい最大値に正規化した、正規化ユークリッド・ノルムを示す。

【0030】

図８（ａ）は、微細構造クラッド内に修正空孔を備えたＨＣＦの一例（便宜上ＨＣＦ１と称される）における、望まれない表面モードを示すモード形状マップであり、図８（ｂ）は、ＨＣＦ１におけるさまざまなモード形状についての、波長の関数としての実効屈折率を示すグラフである。点８１０、８２０、および８３０は、望まれない表面モードとクラッド・モードとの交点（より正確には交差回避（ａｖｏｉｄｅｄ ｃｒｏｓｓｉｎｇ））を示す。図８（ｃ）は、ＨＣＦ１におけるいくつかの修正空孔間のクラッド・モードを示すモード形状マップであり、図８（ｄ）は、ＨＣＦ１における別の望まれない表面モードを示すモード形状マップであり、図８（ｅ）は、ＨＣＦ１における、クラッド・モードに結合されている望まれない表面モードを示すモード形状マップであり、図８（ｆ）は、ＨＣＦ１におけるいくつかの修正空孔間の別のクラッド・モードを示すモード形状マップである。根本的に、図８（ａ）から図８（ｆ）（まとめて図８）は、図３の実施形態に従って修正されたＨＣＦであるＨＣＦ１についての、実効屈折率とさまざまなモード形状を示している。具体的には、ＨＣＦ１における修正空孔３７０、３８０用のプリフォーム・キャピラリは、他のクラッド空孔３２０用のキャピラリの平均空隙率（ＡＦＦ）の約３０％から約７０％の間のＡＦＦを有していた。

【0031】

約３０％から約７０％の間の好ましい範囲が示されているが、約１０％から約２００％の間のより広い範囲を適用することができ、さらにより一般的な場合、約１％から約１０００％の間の範囲を適用することもできることを理解されたい。

【0032】

次に、図９（ａ）は、微細構造クラッド内に修正空孔を備えたＨＣＦの別の例（本明細書では便宜上ＨＣＦ２と称される）における、個別の修正空孔内のクラッド・モードを示すモード形状マップであり、図９（ｂ）は、ＨＣＦ２におけるさまざまなモード形状についての、波長の関数としての実効屈折率を示すグラフであり、図９（ｃ）は、ＨＣＦ２における望まれない表面モードを示す別のモード形状マップであり、図９（ｄ）は、ＨＣＦ２における別の修正空孔内のクラッド・モードを示すモード形状マップであり、図９（ｅ）は、ＨＣＦ２における、クラッド・モードに結合されている望まれない表面モードを示すモード形状マップであり、図９（ｆ）は、ＨＣＦ２における別の望まれない表面モードを示すモード形状マップである。根本的に、図９（ａ）から図９（ｆ）（まとめて図９）は、図４の実施形態に従って修正されたＨＣＦであるＨＣＦ２についての、実効屈折率とさまざまなモード形状を示している。ＨＣＦ１と同様に、ＨＣＦ２における修正空孔４７０、４８０用のプリフォーム・キャピラリは、他のクラッド空孔４２０用のキャピラリの平均ＡＦＦの約３０％から約７０％の間のＡＦＦを有している。

【0033】

本発明者らが「表面モード」と呼ぶモードの一部は、その合計光パワーのかなりの割合を微細構造クラッド内に有することがあり、例えば図９（ｆ）を参照されたい。同様に、「コア・モード」の一部は、その合計光パワーのかなりの割合を微細構造クラッド内のコアの付近に有することがあり、この割合は、波長に応じて決まり得る。例として、図７（ｄ）の垂直偏波基本「コア・モード」は、１５６０．４ｎｍより下の波長について、その合計光パワーのかなりの割合を微細構造クラッド内に有する。しかし、図７（ｂ）に１５６０．４ｎｍのところの点線から実線への遷移によって示すように、この特定のモードは、１５６０．４ｎｍより上の波長について、その光パワーの大部分を微細構造クラッド内のコアの付近に有し、したがって１５６０．４ｎｍより上の波長では表面モードと見なされる。このより長波長の範囲内では、別のモードが垂直偏波基本モード（図７（ｂ）の点線）になる。図７（ｂ）の垂直方向の点線は、モードの実効屈折率の不連続性を示しているのではなく、波長１５６０．４ｎｍを示す視覚的マーカとしての役割を果たしており、波長１５６０．４ｎｍは、これらの２つのモードが、垂直偏波基本モードを表すというその役割を交換するところであり、同じ原理が、図８（ｂ）および図９（ｂ）にも当てはまる。便宜上、本発明者らはそのようなモードを「偏波保持（ＰＭ：ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ）表面モード」と呼ぶことがあり、というのも、それらは複屈折および偏波依存損失（ＰＤＬ）を生み出し、したがって、ある一定の応用分野に有用となり得るためである。

【0034】

次に、図１０（ａ）は、ＨＣＦ０における望まれない表面モードを示すモード形状マップであり、図１０（ｂ）は、ＨＣＦ０におけるさまざまなモード形状についての、波長の関数としての合計損失を示すグラフであり、図１０（ｃ）は、ＨＣＦ０における別の望まれない表面モードを示す別のモード形状マップであり、図１０（ｄ）は、ＨＣＦ０における水平偏波基本モードを示すモード形状マップであり、図１０（ｅ）は、ＨＣＦ０における垂直偏波基本モードを示すさらに別のモード形状マップであり、図１０（ｆ）は、ＨＣＦ０における別の望まれない表面モードを示す別のモード形状マップである。換言すれば、図１０（ａ）から図１０（ｆ）（まとめて図１０）は、修正空孔を有していないＨＣＦ０における損失スペクトルおよび選択されたモード形状を示している。

【0035】

次に、図１１（ａ）は、ＨＣＦ１における望まれない表面モードを示すモード形状マップであり、図１１（ｂ）は、ＨＣＦ１におけるさまざまなモード形状についての、波長の関数としての合計損失を示すグラフである。表面モード損失スパイク１１１０、１１２０、および１１３０は、高損失性クラッド・モードへの結合（図８（ｂ）の点８１０、８２０、および８３０を参照されたい）によって生じている。図１１（ｃ）は、ＨＣＦ１におけるいくつかの修正空孔間のクラッド・モードを示すモード形状マップであり、図１１（ｄ）は、ＨＣＦ１における別の望まれない表面モードを示すモード形状マップであり、図１１（ｅ）は、ＨＣＦ１における、クラッド・モードに結合されている望まれない表面モードを示すモード形状マップであり、図１１（ｆ）は、ＨＣＦ１におけるいくつかの修正空孔間の別のクラッド・モードを示すモード形状マップである。換言すれば、図１１（ａ）から図１１（ｆ）（まとめて図１１）は、ＨＣＦ１についての、合計損失とさまざまなモード形状を示している。

【0036】

次に、図１２（ａ）は、ＨＣＦ２における個別の修正空孔内のクラッド・モードを示すモード形状マップであり、図１２（ｂ）は、ＨＣＦ２におけるさまざまなモード形状についての波長の関数としての、合計損失を示すグラフであり、図１２（ｃ）は、ＨＣＦ２における望まれない表面モードを示す別のモード形状マップであり、図１２（ｄ）は、ＨＣＦ２における別の修正空孔内のクラッド・モードを示すモード形状マップであり、図１２（ｅ）は、ＨＣＦ２における、クラッド・モードに結合されている望まれない表面モードを示すモード形状マップであり、図１２（ｆ）は、ＨＣＦ２における別の望まれない表面モードを示すモード形状マップである。換言すれば、図１２（ａ）から図１２（ｆ）（まとめて図１２）は、ＨＣＦ２についての、合計損失とさまざまなモード形状を示している。

【0037】

合計損失はこの場合、実効屈折率の虚部に比例する閉じ込め損失（トンネリング損失（ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｌｏｓｓ）とも呼ばれる）と、コアを含む空孔内部のガラス−空気境界面のところの表面粗さおよび電界に応じて決まる散乱損失との和として定義される。図７から図１２に示すシミュレーションは、修正クラッド空孔の効果を示した例であり、線引きファイバの損失または実効屈折率を正確に定量化するようには意図されていない。その代わりに、このタイプの線引きファイバの最低測定基本モード損失は、著しくより低いかまたはより高くなり得る。例として、さまざまな実施形態における基本モード損失の範囲は、設計波長のときの０．０１デシベル・パー・キロメートル（ｄＢ／ｋｍ）から１０００ｄＢ／ｋｍの間、または設計波長のときの０．１ｄＢ／ｋｍから１００ｄＢ／ｋｍの間などに調整することができる。典型的には、このタイプの線引きファイバの最低測定基本モード損失は、１ｄＢ／ｋｍから１０ｄＢ／ｋｍの間である。さらに、図７から図１２は、ファイバの微細構造部分のみについて示しているが、周囲の中実クラッドについては示していない。

【0038】

図８および図９に示すように、修正が適切に選択されると、追加のクラッド・モードを、実効屈折率という点で望まれない表面モードの近くに、両モード・タイプが伝播中に効率的に結合するようにもたらすことができる。実際上は、損失性クラッド・モードが、望まれない表面モードの抑制を、（図７および図１０に示されている）修正空孔を備えていないＨＣＦと比較して増大させる。望まれない表面モードの抑制の改善は、（図９と図１０を比較することによって示される）中空コアの周辺に沿った電界振幅のわずかな増大による散乱損失の小さな増大も観察できるものの、主として（実効屈折率の虚部に比例する）トンネリング損失の増大によるものである。

【0039】

修正特性（例えばＡＦＦ、外径、内径、形状、表面粗さ、材料、ドーパント・タイプ、ドーパント濃度など、またはそれらの任意の組合せ）を変更することによって、追加のクラッド・モード（図８および図９を参照）の実効屈折率（ｎ_ｅｆｆ）が、波長位置と傾きｄｎ_ｅｆｆ／ｄλ（波長（λ）に対する実効屈折率の導関数である）の両方に従って変わる。λのときの実効屈折率ｎ_ｅｆｆ（λ）をもつモードの場合、このモードの群屈折率（ｇｒоｕｐ ｉｎｄｅｘ）は、
ｎ_{ｇｒｏｕｐ}＝ｎ_ｅｆｆ−λ（ｄｎ_ｅｆｆ／ｄλ） ［式１］
である。

【0040】

式１を書き直すと、
ｄｎ_ｅｆｆ／ｄλ＝（ｎ_ｅｆｆ−ｎ_{ｇｒｏｕｐ}）／λ ［式２］
となる。

【0041】

したがって、例として、追加のクラッド・モードの実効屈折率の傾きは一般に、望まれない表面モードの傾きの約２０％から約８０％の間、またはより一般に、望まれない表面モードの傾きの約５％から約３００％の間となり得る。

【0042】

直線ファイバの場合、本発明者らは、（軸方向中心から延在する）１２時の位置を、方位角度を定量化するための基準方向として選択した。曲げファイバについての以下の数学的な説明では、本発明者らは、軸方向中心から、曲げの中心から遠ざかる方向に向く、基準方向を使用する。換言すれば、方位角度Θ＝０°のところで、ファイバ軸からの増加距離ｒは、曲げの中心からの増加距離に対応する。反対に、曲げの中心は、方位角度Θ＝１８０°のところかつファイバ軸から（曲げ半径である）距離Ｒのところに位置する。当業者には良く知られるように、半径Ｒの曲げは、光ファイバの屈折率プロファイルｎ（ｒ，Θ）を、
ｎ_ｂｅｎｔ（ｒ，Θ）＝ｎ（ｒ，Θ）・［１＋ｃｏｓ（Θ）ｒ／Ｒ］ ［式３］
に従って事実上偏らせる。
したがって、曲げの中立面から概算距離ｃоｓ（Θ）ｒのところのクラッド内に存在する、実効屈折率ｎ_ｅｆｆをもつモードの実効屈折率は、おおよそ
Δｎ_ｅｆｆ＝ｎ_ｅｆｆ・ｃｏｓ（Θ）・ｒ／Ｒ ［式４］
だけ変わる。
直線ファイバにおける実効屈折率がわずかな量Δｎ_ｅｆｆ、すなわち｜Δｎ_ｅｆｆ｜＜＜ｎ_ｅｆｆだけ隔たっている２つのモードを断続的に結合するために、式４から十分な曲げ半径、
Ｒ＝ｃоｓ（Θ）・ｒ・ｎ_ｅｆｆ／Δｎ_ｅｆｆ ［式５］
が導かれる。
一例として、クラッド・モードが、曲げの中立面から概算距離ｃоｓ（Θ）・ｒ約３０μｍのところに存在する場合、かつその実効屈折率ｎ_ｅｆｆ約１が、表面モードの実効屈折率とはΔｎ_ｅｆｆ＝０．０００３だけ異なる場合、非常に緩やかな曲げ半径Ｒ＝３０μｍ／０．０００３＝１０ｃｍはすでに、式５によれば、クラッド・モードを表面モードに位相整合させ、したがって望まれない表面モードから高損失性クラッド・モードにパワーを伝達するのに、十分なほどタイトである。それと等価には、曲げ半径と方位角度Θのコサインの商Ｒ／ｃоｓ（Θ）が、Ｒ／ｃоｓ（Θ）＝１０ｃｍを満足させる場合、曲げファイバにおいてモード結合をなお達成しながら、クラッド・モードの実効屈折率は、望まれない表面モードの実効屈折率とは（直線ファイバにおける）Δｎ_ｅｆｆ＝０．０００３と同程度だけ異なることができる。表面モードの実効屈折率の傾き｜ｄｎ_ｅｆｆ／ｄλ｜が、図８（ｂ）の点８１０のところの例と同様に、交差するクラッド・モードの実効屈折率の傾きよりも例えば５．４・１０^−５／ｎｍ大きな（すなわち急峻である）場合、Δｎ_ｅｆｆ＝０．０００３というこの変化は、図８（ｂ）の結合点８１０および図１１（ｂ）の損失スパイク１１１０の概算シフトΔλ約０．０００３／（５．４・１０^−５／ｎｍ）＝５．５ｎｍに対応する。表面モードの、曲げにより誘発される実効屈折率変化が、無視できるほどではない場合、このスペクトル・シフトは、より大きくなることもあり、より小さくなることもある。このファイバが半径Ｒ＝１０ｃｍの曲げに沿って捻られる場合、表面モード損失スパイク１１１０はしたがって、それぞれの１回捻り（３６０°の方位角方向回転）にわたって幅２・５．５ｎｍ＝１１ｎｍの波長範囲を走査して、この波長範囲全体にわたって表面モードを効果的に減衰させる。より小さな値Ｒ／ｃоｓ（Θ）＝１ｃｍでは、同様に計算すると、波長シフトΔλ約５５ｎｍが得られる。同様の計算が、図１１（ｂ）の損失スパイク１１２０および１１３０についても成り立つ。特定のファイバ設計に応じて、表面モードおよびクラッド・モードの屈折率の傾き｜ｄｎ_ｅｆｆ／ｄλ｜は、実質的により大きくなる（例えば１０倍大きくなる）こともあり、より小さくなる（例えば１０分の１になる）こともあり、それがずっと大きなまたは小さな波長シフトΔλに対応する。

【0043】

以上、例示的実施形態について示し説明してきたが、説明した本開示に対するいくつかの変更、修正、または改変を行えることが、当業者には明白であろう。例えば、ＨＣＦについての実施形態が開示されているが、修正は、フォトニック・バンドギャップ・ファイバ、カゴメ・ファイバ、フォトニック結晶ファイバなどにも等しく適用可能である。かかるすべての変更、修正、および改変はしたがって、本開示の範囲内にあるものと見なされるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】