JP2005512152A - カイラルなフアイバー内の調整可能な偏光子装置と方法 - Google Patents

Abstract

カイラルフアイバー構造体内に実現されたカイラルなフアイバー内の同調可能な偏光子が提供される。該カイラルフアイバーは予め決められた偏光面回転性で選択され、その偏光面回転性にマッチした円偏光を散乱させる（反射、該フアイバーコア内への結合又は他の仕方で）、一方反対の偏光面回転性の円偏光を透過させる。該カイラルフアイバーを非円筒形コアを有するもう１つのフアイバー部品と組み合わせることにより、本発明の装置は予め決められた配向を有する直線偏波を作る。該配向は該フアイバー部品をその中心軸線の周りに回転させることにより調整されてもよい。該カイラルフアイバー構造体は長周期カイラルフアイバーグレーテイングとして構成されてもよい。オプションとして該カイラルフアイバー構造体は、チャープトフアイバーグレーテイング、アポダイズドフアイバーグレーテイング、又は種々のピッチを有する多数のシーケンシャルなカイラル偏光子要素のセットの様に、その長さに沿った可変ピッチを有して構成されてもよい。この可変ピッチ配置は予め決められた形状の構成可能な偏光スペクトラムを有する出力光に帰着する。

Description

本発明は一般的に偏光子（ｐｏｌａｒｉｚｅｒｓ）に関し、特にカイラル（ｃｈｉｒａｌ）な光フアイバーに基づく周波数選択型偏光子（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）に関する。

偏光（ｐｏｌａｒｉｚｅｄ ｌｉｇｈｔ）を要するどんなデバイスも１つ以上の偏光子を使用する。偏光子は多くの産業に応用を有する。例えば、偏光子は電気光学的変調器（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ ｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ）とレーザーサブシステム（ｌａｓｅｒ ｓｕｂｓｙｓｔｅｍｓ）で利用される。光フアイバーでのライン内モジュール（ｉｎ−ｌｉｎｅ ｍｏｄｕｌｅ）としての偏光子の使用は特に興味深い。前に公知のライン内偏光子はフアイバーから出現する光をコリメートするために第１光フアイバーに続く第１レンズを有する組立体を備える。該コリメートされた光は次いで偏光子プレートを通過し、第２レンズにより第２光フアイバー内へ焦点合わせされる。この種の偏光子の主な欠点はそれが比較的高価であり、作り難いことである。更に、該レンズベースの偏光子は該光フアイバーを遮断（ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｓ）し、光損失（ｏｐｔｉｃａｌ ｌｏｓｓ）へ導く。最後に、該レンズベースの偏光子は該フアイバー内へ該フアイバーより大きいデバイスを導入し、それにより起こり得るスペース及び寸法の問題を引き起こす。

上記問題を解決する１つの企ては、該光フアイバーを、その仕方で継続可能にする前に、円形部材の周りに数ループに捲く付けることにより作られる、もう１つのライン内フアイバー偏光子（ｉｎ−ｌｉｎｅ ｆｉｂｅｒ ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）の開発に帰着する。この配置は前に公知のレンズベースの偏光子の欠点の幾つかを取り除き、例えばこれは該光フアイバーを遮断しない眞のライン内デバイスであり、それは製造するのに高価ではない。しかしながら、該コイルベースの偏光子はもう１つの重要な欠点をこうむっており、すなわち該フアイバーが巻き付けられる必要があるコイル要素は典型的に直径で数センチメートル（ｍａｎｙ ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒｓ）となり、それは該コイルベース偏光子を非常に嵩張らせ、多くの応用での使用を困難に又は不可能にする。

最後に、前に公知の偏光子はどれも容易に調整可能ではなく、最終偏光の配向（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）を変えることは該偏光子デバイスの再構成（ｒｅ−ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）を要する。

かくしてより大きな構造で光フアイバーを遮断しない低挿入損失（ｌｏｗ ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ ｌｏｓｓ）のライン内偏光子を提供することが望ましい。又低廉で、作るのが容易なライン内偏光子を提供することが望ましい。更に、偏光の配向を選択的に回転出来るライン内偏光子を提供することが望ましい。
Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｆｉｂｅｒ Ｇｒａｔｉｎｇｓ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｈｅｌｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇｓ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ Ｈｅｌｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇｓ Ｈｅｌｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｌｏｎｇ Ｐｅｒｉｏｄ Ｃｈｉｒａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｇｒａｔｉｎｇ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ Ｔｈｅｒｅｏｆ Ｃｕｓｔｏｍｉｚａｂｌｅ Ｃｈｉｒｐｅｄ Ｃｈｉｒａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｃｕｓｔｏｍｉｚａｂｌｅ Ａｐｏｄｉｚｅｄ Ｃｈｉｒａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｇｒａｔｉｎｇ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｈｅｌｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇｓ Ｃｈｉｒａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｌａｓｅｒ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ

本発明は、例えば、コレステリック液晶（ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ）｛シーエルシー（ＣＬＣ）｝構造と同様な有利な光学特性を有する、特殊構成の光学的カイラルフアイバー構造（ｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｈｉｒａｌ ｆｉｂｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）に基づく新しいカイラルなフアイバー内の偏光子に向けられる。発明されたカイラルなフアイバー内の偏光子で使用される該カイラルフアイバー構造はシーエルシー構造と同様な光学特性を達成し、何故ならばそれが、シーエルシー構造内で該構造のピッチ（ｐｉｔｃｈ）がその周期（ｐｅｒｉｏｄ）の２倍である要求を充たすからである。これは１８０度対称性（１８０ ｄｅｇｒｅｅ ｓｙｍｍｅｔｒｙ）を有する幾何学的複屈折（ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）を備えるカイラルフアイバー構造を使用することにより達成される。この様な特性はフアイバー構造に沿って２つの同一な同軸ヘリックス（ｉｄｅｎｔｉｃａｌ ｃｏａｘｉａｌ ｈｅｌｉｘ）を課すことにより得られ、そこでは第２ヘリックスは第１ヘリックスから前方へ該構造のピッチの半分だけシフトされる。この様な構造は、それらの全体が引用によりここに組み入れられる、共通に譲渡され、同時係属中の米国特許出願である、特許文献１，２，３，４及び５に更に詳細に説明されている。該発明されたカイラルなフアイバー内の偏光子の幾つかの実施例は下記で論じられる。

カイラルフアイバー構造体で実施されたカイラルなフアイバー内の同調可能な偏光子が提供される。該カイラルフアイバーは、予め決められた偏光面回転性（ハンデッドネス：ｈａｎｄｅｄｎｅｓｓ）を有するよう選択され、そしてその偏光面回転性にマッチ（ｍａｔｃｈｉｎｇ）する円偏光（ｃｉｒｃｕｌａｒｌｙ ｐｏｌａｒｉｚｅｄ ｌｉｇｈｔ）を散乱（ｓｃａｔｔｅｒｓ）させる一方、反対の偏光面回転性の円偏光を透過（ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ）させる。該カイラルフアイバーを非円筒形コアを有するもう１つのフアイバー部品と組み合わせることにより、該発明された装置は予め決められた配向を有する直線偏波（ｌｉｎｅａｒｌｙ ｐｏｌａｒｉｚｅｄ ｗａｖｅ）を作る。その配向は該フアイバー部品をその中心軸線の周りに回転させることにより調整されてもよい。

発明されたカイラルなフアイバー内の同調可能な偏光子の第１実施例はカイラルフアイバー構造体を有する。該カイラルフアイバー構造体は
（１）該構造体内に入射した偏光されない光（ｕｎｐｏｌａｒｉｚｅｄ ｌｉｇｈｔ）の波長（λ_F）に実質的に等しいピッチを有するカイラルフアイバー、
（２）λ_Fより長いが、長周期グレーテイング特性（ｌｏｎｇ ｐｅｒｉｏｄ ｇｒａｔｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）を取得するに充分な大きさではないピッチを有するカイラルフアイバー、
（３）λ_Fより可成り大きいピッチを有する長周期カイラルフアイバーグレーテイング（ｌｏｎｇ ｐｅｒｉｏｄ ｃｈｉｒａｌ ｆｉｂｅｒ ｇｒａｔｉｎｇ）、又は
（４）下記（ａ）、（ｂ）又は（ｃ）の様な、その長さに沿って可変ピッチ（ｖａｒｉａｂｌｅ ｐｉｔｃｈ）を有するカイラルフアイバー
（ａ）チャープトカイラルフアイバー（ｃｈｉｒｐｅｄ ｃｈｉｒａｌ ｆｉｂｅｒ）（その全体が引用によりここに組み入れられる、共通に譲渡され、同時係属中の米国特許出願である特許文献６で開示されている様な）、
（ｂ）アポダイズドカイラルフアイバー（ａｐｏｄｉｚｅｄ ｃｈｉｒａｌ ｆｉｂｅｒ）（その全体が引用によりここに組み入れられる、共通に譲渡され、同時係属中の米国特許出願である特許文献７で開示されている様な）、又は
（ｃ）各々が異なるピッチを有するシーケンシャルなカイラルフアイバー要素（上記種類の１つ以上から選択された）の集まり（ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）、
として構成されてもよい。

該カイラルフアイバー構造体の構成（４）（ａ−ｃ）はカイラルフアイバー要素の特定のシーケンスを選択することにより該カイラルなフアイバー内の偏光子を出る光波の偏光スペクトラムを望ましい形に造形（ｓｈａｐｉｎｇ）することを可能にする。

カイラルフアイバー構造体は予め決められた偏光面回転性で選択され、その偏光面回転性にマッチする円偏光を散乱させ、一方反対の偏光面回転性の円偏光を透過させ、かくしてフアイバー内偏光子として役立つ。該散乱が起こる精確な方法は選択されたカイラルフアイバー構造の種類に依るが、不変的散乱（ｉｎｖａｒｉａｂｌｙ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）は、前方へ伝播する光波からの該カイラルフアイバー構造の偏光面回転性にマッチする円偏光の除去に帰着する。

本発明のもう１つの実施例では、該カイラルフアイバー偏光子は非円筒形コアを有するシーケンシャルに位置付けられた光フアイバー部品を含む。これはカイラル偏光子に予め決められた配向を有する直線偏波を作らせる。該配向はその中心軸線の周りに該フアイバー部品を回転させることにより調整されてもよい。

本発明の代わりの実施例では、該カイラルなフアイバー内の偏光子は同調可能な偏波（ｔｕｎａｂｌｅ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）を有するレーザー出力を備えたカイラルフアイバーレーザー（ｃｈｉｒａｌ ｆｉｂｅｒ ｌａｓｅｒ）として構成されてもよい。この実施例では、該カイラルフアイバー構造体はエルビウム（Ｅｒｂｉｕｍ）の様な活性材料（ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）でドープされ、次いで光学的にポンプ（ｐｕｍｐｅｄ）される。

本発明の他の目的と特徴は付属する図面に関連して考えられる下記詳細から明らかになる。しかしながら、該図面は図解の目的でのみ描かれており、本発明の限界を規定するものとしては描かれておらず、そのためには付属する請求項への参照が行われるべきことは理解されるべきである。

本発明はカイラル光フアイバーに基づく有利なフアイバー内の同調可能な偏光子に向けられている。該発明された偏光子を詳細に説明する前に、カイラルフアイバーの背後にある科学的原理の説明を提供することは有利である。カイラルフアイバーは、フアイバーの形でコレステリック液晶（ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ）｛シーエルシー（ＣＬＣ）｝特性を模擬する新しい構造、すなわちコレステリックな周期的フオトニックバンドギャップ構造（ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｂａｎｄ ｇａｐ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）である。その全体が引用によりここに組み入れられる、共通に譲渡され、同時係属中の米国特許出願である、特許文献４｛以下”エイチエフビージー（ＨＦＢＧ）”と呼ぶ｝は光フアイバー内のコレステリックで周期的なフオトニックバンドギャップ｛以下”ピービージー（ＰＢＧ）”と呼ぶ｝構造のエッセンスの有利な実施品を開示する。この新しい取り組みは、該構造体の製造を連続した（かくして実施容易な）過程として実現しながら、コレステリック液晶の優れた光学特性を取り込む。

これを達成するために、特許文献４（エイチエフビージー）は、該発明された構造が従来のシーエルシー構造のエッセンス、すなわちその長手方向対称性（ｉｔｓ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｓｙｍｍｅｔｒｙ）、を模擬せねばならないことを開示する。螺旋形フアイバー構造は望ましい特性を有するように見える。しかしながら、シーエルシー構造では、ピッチは周期の２倍である。これは、単一ヘリックスである、螺旋構造の最も簡単な実現とは差異がある。該単一ヘリックス構造では、周期はピッチと等しく、人は該周期の２倍に等しい波長の中央に位置するバンドギャップを見出すよう期待する。しかしながら、この配置は、該構造を通過する光の電場の配向と、該ヘリックスの対称性の間のミスマッチを生じる。該場は該ピッチの２倍の光の波長に等しい距離で３６０度だけ回転される。他方、この距離での該ヘリックス回転は７２０度である。かくして、螺旋構造は或る便利な応用を有するが、それは、該構造が２つの異なる隣接材料から成る時と言う１つの顕著な例外を除けば、望ましいシーエルシー構造を真には模擬しない。

かくして、コレステリック構造の利点を保存しながら反射バンドを作るための要求を充たす構造は下記２つの要求を充たさねばならない。

（１）該構造の光学的誘電的感受率（ｏｐｔｉｃａｌ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ）の周期は該波長の半分であること、そして
（２）該構造の誘電的感受率（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ）は、それが円偏光定在波（ｃｉｒｃｕｌａｒ ｐｏｌａｒｉｚｅｄ ｓｔａｎｄｉｎｇ ｗａｖｅ）の場の方向と実質的に整合されるように、回転する。

特許文献４は更に、これらの要求を充たす構造を作る最も有利で最も簡単な方法の１つは２重ヘリックス構造を創ることであることを開示した。この構造では、２つの同一同軸ヘリックスが１つのフアイバー構造の中又は上に課され、そこでは第２ヘリックスは該第１ヘリックスから前方へ該ピッチの半分だけシフトされる。これらの要求を充たすもう１つの有利な構造は、一緒に接合された、異なる屈折率の２つの隣接部品から成る単一ヘリックス構造である。この場合、その波長は該ピッチに等しく、該ピッチは該システムの有効な光学的誘電的感受率の周期の２倍に等しい。特許文献４は、設計的選出の問題として作られてもよい、光フアイバー内のこの様な有利な２重及び単一ヘリックス構造の幾つかの実施例を開示した。有利な装置と方法は、その全体が引用によりここに組み入れられる、共通に譲渡され、同時係属中の仮特許出願である特許文献８参照．
本発明のカイラルなフアイバー内の同調可能な偏光子が、それらの螺旋又は２重螺旋構造から得られるシーエルシーの様な光学特性を有する本発明の光フアイバーの上記組み込まれた実施例を参照して説明されたが、本発明のカイラルなフアイバー内の偏光子はそれらの特性が如何に達成されるかに無関係にカイラル特性を有するどんな光フアイバーを利用しても有利に作られることは注意されるべきである。更に、上記の組み入れられ、共通に譲渡され、同時係属中の米国特許出願である、特許文献１から８で開示された、種々の有利なシーエルシー関連技術が、本発明の精神から離れることなく、設計的選出の問題として、本発明のカイラル偏光子に、容易に適合され、そして関連して有利に利用されることは注意されるべきである。

本発明のエッセンスは特定の偏光面回転性（右回り又は左回り）のカイラル光フアイバーが従来の光フアイバーから受光される光信号からそれ自身の偏光面回転性の前方へ伝播する円偏光成分を除去し、一方もう１つの偏光面回転性の円偏光成分（ｃｉｒｃｕｌａｒ ｐｏｌａｒｉｚｅｄ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｈａｎｄｅｄｎｅｓｓ）を減衰なく透過させることである。これは選択反射の領域内のそれらより短い波長に中心のある広い波長範囲上で起こる。従って、カイラル光フアイバーは起こり得る低挿入損失を有するブロードバンドのフアイバー内の円偏光子として有利に役立つ。

今図１Ａと１Ｂを参照すると、本発明のカイラルなフアイバー内の同調可能な偏光子１０の好ましい実施例が示されている。該カイラル偏光子１０は外側クラデイング（ｏｕｔｅｒ ｃｌａｄｄｉｎｇ）１６と内部中央コア（ｉｎｎｅｒ ｃｅｎｔｒａｌ ｃｏｒｅ）１４とを有するカイラルフアイバー構造体１２を備える。該コア１４と該クラデイング１６の両者は設計的選出の問題として選択された、それぞれ屈折率ｎ１とｎ２を有する種々の光学的材料（例えば、ガラス又はプラスチック）から成ってもよい。特許文献４による、図１Ａ及び１Ｂに示す例示的実施例では、該コア１４は２重ヘリックス構造（ｄｏｕｂｌｅ ｈｅｌｉｘ ｓｔｒｕｃｕｒｅ）を形成するようツイストされる。該コア１４の特定的断面形状と寸法（高さＨと幅Ｗ）は、そのベースコア１４の構造が、それがツイストされた時２重ヘリックス構造が形成されるよう、１８０度対称性を保持する限り、設計的選出の問題として選択されてもよい。上記で注意された様に、該コア１４は、特許文献４で開示されたものだけでなく、どんなカイラル構造であってもよく、例えば、該コア１４は、円筒形コアの上に２重ヘリックスグルーブ（ｄｏｕｂｌｅ ｈｅｌｉｘ ｇｒｏｏｖｅｓ）を課すことに依るか、該コアに誘電材料で捲き付けることに依るか、或いは該両者の組み合わせとすることに依り、作られてもよい。

該コア１４の構造の偏光面回転性は出現する光の偏波偏光面回転性（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｈａｎｄｅｄｎｅｓｓ ｏｆ ｅｍｅｒｇｉｎｇ ｌｉｇｈｔ）を決定し、そこでは、すなわち、もし該コア１４が右回りカイラル構造（ｒｉｇｈｔ ｈａｎｄｅｄ ｃｈｉｒａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）であるなら、左回り円偏光が透過される。かくして該コア１４の偏光面回転性は設計的選出の問題として選択される。該カイラル偏光子１０は本質的に光フアイバーの形であるから、それは光フアイバーライン内に挿入されても該ラインを遮断することはなくそして該カイラル偏光子１０のサイトで該フアイバーの直径の変化を引き起こすことはなくて有利である。

該カイラルフアイバー構造１２は下記の様に多くの異なる配置で構成され得る：
（１）その構造内部への入射した偏光させられない光（ｉｎｃｉｄｅｎｔ ｕｎｐｏｌａｒｉｚｅｄ ｌｉｇｈｔ）の波長（以下λ_F）に実質的に等しいピッチを有するカイラルフアイバー、
（２）λ_Fより長いが、長周期グレーテイング特性を取得するに充分な程の大きさでないピッチを有するカイラルフアイバー、
（３）λ_Fより可成り大きいピッチを有する長周期カイラルフアイバーグレーテイング、又は
（４）下記の様なその長さに沿って可変ピッチを有するカイラルフアイバー：
（ａ）チャープト（ｃｈｉｒｐｅｄ）カイラルフアイバー、
（ｂ）アポダイズド（ａｐｏｄｉｚｅｄ）カイラルフアイバー、又は
（ｃ）各々が異なるピッチ（図２と関連して下記で詳細に説明される）を有するシーケンシャルカイラルフアイバー要素（上記種類の１つ以上から選択された）の集まり。

該カイラルフアイバー構造１２が右回りコア（ｒｉｇｈｔ ｈａｎｄｅｄ ｃｏｒｅ）１４を有して構成されたカイラル偏光子１０は次の様に動作する。アールシーピー成分（ＲＣＰ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）２０とエルシーピー成分（ＬＣＰ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）２２とを有する、入射した偏光させられない光１８が、従来の光フアイバー（示されてない）から該カイラルフアイバー構造体１２に入ると、右回りカイラルコア１４は該アールシーピー光成分２０を散乱させ、該エルシーピー成分２２がその他の側から出現出来るようにして、それにより該光を偏光させる（ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ）。もし該コア１４が左回り構造として作られているなら、アールシーピー光が透過され、エルシーピー光は散乱される。

図１Ａが単に例によりアールシーピー光２０の代表的な散乱する配置を示すことは注意されるべきである。該カイラルフアイバー構造体１２と同じ偏光面回転性の偏光させられた成分の散乱が起こる精確な方法は選択されるカイラルフアイバー構造体１２の種類に依存するが、一定不変の散乱（ｉｎｖａｒｉａｂｌｙ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）は、該カイラルフアイバー構造体１２の偏光面回転性にマッチする円偏光を前方へ伝播する光波から除去することに帰着する。例えば、該カイラルフアイバー構造体１２、配置（１）で、該アールシーピー光成分は該コア１４から後方反射されることにより散乱され、該カイラルフアイバー構造体１２配置（２）で、該アールシーピー光成分は図１Ａに示す様に散乱され、該カイラルフアイバー構造体１２、配置（３）で、該アールシーピー光成分はそれを該コア１４からクラデイング１６内へ転送することにより散乱され、そして該カイラルフアイバー構造１２、配置（４）（ａ−ｃ）で、該アールシーピー光成分は該カイラルフアイバー構造体１２に沿うピッチ変化（ｐｉｔｃｈ ｖａｒｉａｔｉｏｎ）に依存する仕方で散乱される。

オプションとして、該カイラル偏光子１０は追加の偏波／同調部品（ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ／ｔｕｎｉｎｇ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）２４を含んでもよい。該部品２４はクラデイング２６と非円筒形断面を有するコア２８とを備える短いフアイバーを具備する。しかしながら、コア１４とは異なり、該コア２８はツイスト又は他の仕方で変型されておらず、かくして該部品２４はカイラルフアイバーではない。該部品２４は好ましくは該カイラルフアイバー１４の端部と接触して位置付けられ（それは、明瞭化するため該カイラルフアイバー構造体１２の端点から離れて、図１Ａに示されている）、そして出現するエルシーピー光（又は、もし該カイラルフアイバー構造体１２が左回り構造として構成されるなら、アールピーシー光）を、該部品２４の軸方向位置に依る配向を有する、直線偏光３０に変換するための四分の一波長板（ｑｕａｒｔｅｒ−ｗａｖｅ ｐｌａｔｅ）として役立つのがよい。かくして、該部品２４はカイラル偏光子１０に何等かの望ましい配向の直線偏光を有利に作らせるよう同調させられてもよい。部品２４はその軸線の周りに角度θだけ回転されると、同様に該直線偏光３０の配向は同じ角度θだけ回転される。

カイラルフアイバー構造体１２としてのチャープト又はアポダイズドカイラルフアイバーの利用は、チャープト又はアポダイズドカイラルフアイバー構造のピッチがその長さに沿って変わるので、或る応用では有利である。これは望ましいスペクトラム形状に対応するピッチ変更を選択することにより最終光３０の偏光スペクトラムを望ましい形状に造形することを可能にする。又同じ目的は、異なるピッチを有する２つ以上のシーケンシャルなカイラルフアイバー要素を使用することにより、カイラルフアイバー構造体配置（４）（ｃ）で達成される（そして加えて該カイラルフアイバー要素はそれら自身チャープト又はアポダイズドカイラルフアイバーであってもよい）。

今図２を参照すると、カイラルフアイバー構造体１２の例示的配置（４）（ｃ）がカイラルフアイバー構造体５０として示される。該カイラルフアイバー構造体５０は、各々が異なるピッチを有する、それぞれのコア５４，５６，６２を備える３つのシーケンシャルカイラルフアイバー要素５２，５６，６０を具備する。使用されるカイラルフアイバー要素の数は２つから上に及び（ｒａｎｇｅ ｆｒｏｍ ｔｗｏ ａｎｄ ｕｐ）、３つ以上のカイラルフアイバー要素を有する構造体５０を通して同一ピッチが繰り返されてもよいことは理解されるべきである。該カイラルフアイバー要素の数、該要素のピッチそしてそれらのシーケンスは本発明の精神を離れることなく設計的選出の問題として選択されてもよい。

本発明のもう１つの実施例では、該カイラル偏光子１０は、その全体が引用によりここに組み入れられる、同時係属中で、共通に譲渡される、米国特許出願である、特許文献９に説明されるカイラルフアイバーレーザーとして使用されてもよい。この実施例では、該カイラルフアイバー１２は、エルビウム（Ｅｒｂｉｕｍ）の様な、活性材料（ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）でドープ（ｄｏｐｅｄ）され、次いで光学的にポンプ（ｐｕｍｐｅｄ）（示されてない）される。これは予め決められた望ましい偏波を有する偏光子１２からのレーザー作用（ｌａｓｉｎｇ）を有利に作る。

かくして該カイラル偏光子１０は、それが作るのに容易で、低廉であるので、前に公知のライン内の偏光子の欠点の全てに取り組み、挿入損失を最小化し、それが使用される光フアイバーの寸法を変えることはない。最後に、該オプション部品２４は該偏光子１０が有利に同調されることを可能にする。

かくして、その好ましい実施例に適用された本発明の基本的な新しい特徴が示され、説明され、指摘されたが、該デバイスの形と詳細、図解された方法、そしてそれらの操作には、種々の省略と交換と変更が当業者により行われ得て、それらが本発明の精神から離れるものでないことは理解されるであろう。例えば、同じ結果を達成するために実質的に同じ方法で実質的に同じ機能を行う要素及び／又は方法の過程の全ての組み合わせは本発明の範囲内にあることは明らかに意図されている。従って、ここに付属する請求項の範囲により指示される様にのみ限定されることが意図されている。

本発明のカイラルなフアイバー内の同調可能な偏光子の第１実施例の側面図の略図である。 図１のカイラルなフアイバー内の偏光子のカイラルフアイバー構造の断面図の略図である。 多数のカイラルなフアイバー内偏光要素を利用する本発明のカイラルなフアイバー内の同調可能な偏光子の第２の実施例の側面図の略図である。

Claims (7)

1. 予め決められた偏光面回転性の長いカイラル光フアイバーを具備しており、該カイラル光フアイバーはその長手方向軸線に沿って配置されたコアと前記コアを囲むクラデイングとを備えており、前記カイラル光フアイバーは第１端部と第２端部とを備えており、第１円偏光成分と第２円偏光成分とを有する入射した偏光させられない光が前記第１端部に入った時、前記コアは前記第１及び第２円偏光成分の前記予め決められた偏光面回転性にマッチする１つを散乱させ、もう１つの円偏光成分を前記第２端部を通して透過させ、かくして前記入射した光を前記予め決められた偏光面回転性と反対の偏光面回転性を有する円偏光に偏光させることを特徴とするカイラル偏光子。
2. 前記予め決められた偏光面回転性が右回りと左回りの１つであり、前記第１円偏光成分は右回り円偏光成分であり、前記第２円偏光成分は左回り円偏光成分であることを特徴とする請求項１の該カイラル偏光子。
3. 更に、前記円偏光を直線偏光に変えるためそして前記直線偏光の配向を望まれ選択された値に調整するため、前記第２端部に位置付けられた偏波調整手段を具備することを特徴とする請求項１の該カイラル偏光子。
4. 前記偏波調整手段が中心の長手方向軸線と、非円筒形断面を有する第２コアと、そして前記第２コアを囲む第２クラデイングとを備える長い光フアイバー部品を具備しており、そして前記長い光フアイバー部品は、前記フアイバー部品がその長手方向軸線の周りに予め決められた回転角度だけ回転させられた時、前記直線偏光の配向がそれにより前記回転角度に比例して変えられるよう、実質的に四分の一波長板として機能することを特徴とする請求項３の該カイラル偏光子。
5. 前記カイラル光フアイバーが、下記のグループ、すなわち、前記カイラル光フアイバー内への前記入射した偏光させられない光の波長に実質的に等しいピッチを有するカイラルフアイバー、長周期グレーテイングピッチを有する長周期グレーテイングカイラルフアイバー、前記中央波長より大きいが前記長周期グレーテイングピッチより小さいピッチを有するカイラルフアイバー、チャープトカイラルフアイバーグレーテイング、そしてアポダイズドカイラルフアイバーグレーテイングのグループ、から選択された少なくとも１つのカイラルフアイバー要素を備えることを特徴とする請求項１の該カイラル偏光子。
6. 前記カイラル光フアイバーが前記グループから選択された少なくとも２つのシーケンシャルに位置付けられたカイラルフアイバー要素を備えることを特徴とする請求項５の該カイラル偏光子。
7. カイラル構造体内で実施される光を偏光させる方法に於いて、該方法が
   （ａ）予め決められた偏光面回転性の長いカイラル光フアイバーを提供する過程を具備しており、該カイラル光フアイバーは長手方向軸線に沿って配置されたコアと前記コアを囲むクラデイングとを有しており、前記カイラル光フアイバーは第１端部と第２端部とを、第１円偏光成分と第２円偏光成分とを有する入射した偏光させられない光が前記第１端部に入った時、前記コアが前記第１及び第２円偏光成分の前記予め決められた偏光面回転性にマッチする１つを散乱させ、そしてもう１つの円偏光成分を前記第２端部を通して透過させるよう、有しており、該方法は又
   （ｂ）前記もう１つの円偏光成分を直線偏光に変換すために、中心の長手方向軸線と、非円筒形断面を有する第２コアと、そして前記第２コアを囲む第２クラデイングとを備える長い光フアイバー部品を、前記第２端部に位置付ける過程と、そして
   （ｃ）前記直線偏光用の配向を選択的に決定するために前記成分をその中心の長手方向軸線に周りに回転させる過程とを具備することを特徴とする該方法。

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