(57)【要約】【課題】高速で波長を変化させることができる波長可変型のファイバレーザ光源を提供すること。【解決手段】光ファイバループに光ファイバで発振波長にゲインを有するゲイン媒体を設けてループを形成する。この光ファイバループに光サーキュレータ１３を設け、光サーキュレータ１３で取り出された光をコリメートレンズ２２で拡大し、その光軸上にポリゴンミラー２４を設ける。ポリゴンミラー２４で反射した光軸をレンズ２５で平行光とし、その光軸に垂直にミラー２７を設ける。又ミラーとレンズ２５との間に走査方向に選択波長が連続して変化するバンドパスフィルタ２６を設ける。こうすればポリゴンミラー２４の回転によって、選択波長を高速で変化させることができる。【選択図】図１
2006024876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振の光路となる光ファイバと、
前記光ファイバに接続され、発振する波長に利得を有するゲイン媒体と、
前記光ファイバに接続され、波長を連続的に可変する波長可変光フィルタと、を具備し、
前記波長可変フィルタは、
前記光ファイバより得られる光ビームの反射角度を一定範囲で周期的に変化させる光ビーム偏向部と、
前記光ビーム偏向部からの光を平行走査光に変換する第１の光学素子と、
前記第１の光学素子から出射される光の走査方向に沿って、選択波長が連続的に変化するように配置される光フィルタと、
前記光フィルタを透過する光を同一方向に反射する第２の光学素子と、を具備することを特徴とする波長走査型ファイバレーザ光源。
【請求項２】
前記光ファイバは、ループ状に形成されたものであり、
前記光ファイバに接続され、前記光ファイバを通過する光の一部を取り出す光学カップラを更に有することを特徴とする請求項１記載の波長走査型ファイバレーザ光源。
【請求項３】
前記ゲイン媒体は、前記光ファイバのループの一部を構成する光ファイバ増幅器であることを特徴とする請求項２記載の波長走査型ファイバレーザ光源。
【請求項４】
第１〜第３の端子を有し、前記第１，第２の端子が光ファイバのループに接続され、前記第３の端子が前記波長可変フィルタに接続され、各端子に入射される光の方向を制御する光サーキュレータを更に有することを特徴とする請求項２記載の波長走査型ファイバレーザ光源。
【請求項５】
前記光ファイバループは、偏波面保存型の光ファイバを含んで構成されていることを特徴とする請求項２記載の波長走査型ファイバレーザ光源。
【請求項６】
前記光ファイバの一端に前記ゲイン媒体が接続され、前記光ファイバの他端に前記波長可変フィルタが接続されたものであることを特徴とする請求項１記載の波長走査型ファイバレーザ光源。
【請求項７】
前記ゲイン媒体は、光を増幅する半導体光増幅器であることを特徴とする請求項１，２，６のいずれか１項記載の波長走査型ファイバレーザ光源。
【請求項８】
前記光ファイバに接続され、前記光ファイバを通過する光の一部を取り出す光学カップラを更に有することを特徴とする請求項１，６のいずれか１項記載の波長走査型ファイバレーザ光源。
【請求項９】
前記光ファイバには光ファイバを通過する光の偏波方向を一定方向に規定する偏波コントローラを更に有することを特徴とする請求項１，２，６のいずれか１項記載の波長走査型ファイバレーザ光源。
【請求項１０】
前記ゲイン媒体は、その一端が前記光ファイバに接続され、他端から光を取り出すように構成したことを特徴とする請求項６記載の波長走査型ファイバレーザ光源。
【請求項１１】
前記波長可変フィルタの光ビーム偏向部は、
前記光ファイバより出射される光軸上に配置され、回転によって光の反射角を変化させる複数の反射面を有するポリゴンミラーと、
前記ポリゴンミラーを回転させて光の反射角度を制御する駆動部と、を有することを特徴とする請求項１記載の波長走査型ファイバレーザ光源。
【請求項１２】
前記波長可変フィルタの光ビーム偏向部は、
前記光ファイバより出射される光軸上に配置され、回転によって光の反射角を変化させる平板ミラーと、
前記平板ミラーを一定の角度範囲で回動させるガルバノメータと、を有することを特徴とする請求項１記載の波長走査型ファイバレーザ光源。
【請求項１３】
前記波長可変フィルタの第１の光学素子は、
前記光偏向部からの偏向光を一定の方向とするレンズ系であることを特徴とする請求項１記載の波長走査型ファイバレーザ光源。
【請求項１４】
前記波長可変フィルタの第１の光学素子は、
前記光偏向部からの偏向された光を同一方向に反射する凹面ミラーであることを特徴とする請求項１記載の波長走査型ファイバレーザ光源。
【請求項１５】
前記波長可変フィルタの第２の光学素子は、
前記光フィルタを透過した光の光軸に対し垂直に配置された反射面を有する第２のミラーであることを特徴とする請求項１記載の波長走査型ファイバレーザ光源。
【請求項１６】
前記波長可変フィルタの第２の光学素子は、
前記光フィルタを透過した光の光軸に対し平行に光を反射するプリズムであることを特徴とする請求項１記載の波長走査型ファイバレーザ光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は単光性の光を発生してその発光波長を周期的に走査する波長走査型ファイバレーザ光源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光を測定対象に照射し測定対象を分析する分析装置の光源として、広帯域の光源が用いられている。分光分析では広帯域の光を測定対象に投光し、その反射光や透過光をグレーティング等で波長成分に空間的に分解したり、干渉計で周波数成分にフーリエ変換して分析する手法が広く用いられている。このような光源としては、例えば白色光源やエルビウムドープドファイバ（ＥＤＦ）を用いたＡＳＥ光源等があった。しかしこのような分光分析では、波長に対する光出力強度密度が低いため、分光において利用できる光のレベルが小さい。そのためフーリエ変換の分析をしても検出光信号がノイズに埋もれてしまい、分析が難しいという欠点があった。
【０００３】
分析装置の光源として、強いレベルの単一スペクトルの光を所望の帯域で変化させる波長可変型の光源を用いる方法もある。これは単光性の強い光の波長を変化させて測定対象に照射し、測定対象を透過したり、又は反射する光をそのまま受光素子で受光するものである。この方法では、光源の波長に対する光出力強度密度が高いので、検出光のレベルと信号対ノイズ比が十分に高く、十分な測定精度を実現できる。
【０００４】
従来の波長可変型の光源には外部共振器型レーザやファイバリングレーザがある。外部共振器型レーザは、ゲイン媒質、例えば半導体レーザを用い、その半導体レーザの一方の端面と外部のミラーとの間で外部共振器を形成し、外部共振器の中にグレーティング等による波長可変フィルタを設けることによって発振波長を変化させ、波長可変型の光源を得るようにしたものである。外部共振器型レーザ光源では、外部共振器型長は例えば５０ｍｍと比較的小さく、縦モード間隔は例えば３０ＧＨｚと広い。従って単に波長可変フィルタの波長を変えただけでは、縦モードの間で不安定になる。例えばモード間では不連続なモードホップが生じたり、マルチモードで発振することもある。そのため単一モードで連続的に波長を可変し、しかも出力を安定とするためには、外部共振器長をピエゾ素子等を用いて微妙に制御しなければならず、複雑な制御が必要となる。又機械的な動作を伴い、波長と外部共振器長とを同期させて制御するため、高速で波長を変化させることが難しいという欠点があった。
【０００５】
又非特許文献１に、エルビウムドープドファイバを用いたリングレーザによる波長可変光源も提案されている。これはエルビウムドープドファイバ（ＥＤＦ）及びこれを励起するファイバアンプをゲイン媒体として用い、その光ファイバループの間に波長可変型のバンドパスフィルタを設けて、このバンドパスフィルタの波長を変化させることによって波長可変光源を得るようにしたものである。この場合には光ファイバループの共振器長を例えば３０ｍと長くできるため、縦モード間隔を狭くすることができる。そのため共振器長を変化させることなく、モードホップの影響をなくすることができる。従って厳密には単一モード発振ではないが、バンドパスフィルタの選択波長を変化させるだけで、擬似的に連続して波長可変を行うことができる。
【非特許文献１】YAMASHITA ET AL., IEEE JOURAL ON SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, VOL.7, NO.1 JANUARY/FEBRUARY 2001, PP41〜43
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
波長可変光源を分析装置の光源として用いる場合には、高速で波長を変化させること、及び発振スペクトルの幅を狭くすることが必要であり、これに応じた特性がバンドパスフィルタにも要求される。例えば光コヒーレントトモグラフィ（ＯＣＴ）において、高速の波長走査が利用可能になると、高速の画像処理、血流観測、酸素飽和濃度の変化等の動的な解析が可能となるので、このような装置が要求されている。しかし画像表示フレームレートに追従するような高速の走査が可能な波長レーザ光源は存在しなかった。
【０００７】
従来のフィルタ技術では高速の波長可変特性と、高いＱ値を同時に得ることが難しかった。例えば光音響光学効果（ＡＯ）を利用した波長可変フィルタでは、透過波長以外での抑圧比が十分でなく、安定した発振ができないという欠点があった。又バンドパスフィルタとしてピエゾ素子を用いてファブリペローエタロンを形成した場合には、波長可変速度が数Ｈｚ以下と遅く、ヒステリシスがあるという問題点があった。又バンドパスフィルタにグレーティングを用いる場合には、光軸の調整が難しく、高価になるという欠点があった。更にバンドパスフィルタとして光干渉フィルタを用いたものも考えられるが、フィルタを一度通過させるだけではフィルタのＱが低く、あまりスペクトルを狭くすることができないという欠点があった。
【０００８】
本発明はこのような欠点を解消するため成されたもので、狭帯域のスペクトルを持つ光源の波長を高速で走査できるようにした波長走査型のファイバレーザ光源を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するために、本発明の波長走査型ファイバレーザ光源は、レーザ発振の光路となる光ファイバと、前記光ファイバに接続され、発振する波長に利得を有するゲイン媒体と、前記光ファイバに接続され、波長を連続的に可変する波長可変光フィルタと、を具備し、前記波長可変フィルタは、前記光ファイバより得られる光ビームの反射角度を一定範囲で周期的に変化させる光ビーム偏向部と、前記光ビーム偏向部からの光を平行走査光に変換する第１の光学素子と、前記第１の光学素子から出射される光の走査方向に沿って、選択波長が連続的に変化するように配置される光フィルタと、前記光フィルタを透過する光を同一方向に反射する第２の光学素子と、を具備することを特徴とするものである。
【００１０】
ここで前記光ファイバは、ループ状に形成されたものであり、前記光ファイバに接続され、前記光ファイバを通過する光の一部を取り出す光学カップラを更に有するようにしてもよい。
【００１１】
ここで前記ゲイン媒体は、前記光ファイバのループの一部を構成する光ファイバ増幅器としてもよい。
【００１２】
ここで第１〜第３の端子を有し、前記第１，第２の端子が光ファイバのループに接続され、前記第３の端子が前記波長可変フィルタに接続され、各端子に入射される光の方向を制御する光サーキュレータを更に有するようにしてもよい。
【００１３】
ここで前記光ファイバループは、偏波面保存型の光ファイバを含んで構成されるようにしてもよい。
【００１４】
ここで前記光ファイバの一端に前記ゲイン媒体が接続され、前記光ファイバの他端に前記波長可変フィルタが接続されたものとしてもよい。
【００１５】
ここで前記ゲイン媒体は、光を増幅する半導体光増幅器としてもよい。
【００１６】
ここで前記光ファイバに接続され、前記光ファイバを通過する光の一部を取り出す光学カップラを更に有するようにしてもよい。
【００１７】
ここで前記光ファイバには光ファイバを通過する光の偏波方向を一定方向に規定する偏波コントローラを更に有するようにしてもよい。
【００１８】
ここで前記ゲイン媒体は、その一端が前記光ファイバに接続され、他端から光を取り出すように構成してもよい。
【００１９】
ここで前記波長可変フィルタの光ビーム偏向部は、前記光ファイバより出射される光軸上に配置され、回転によって光の反射角を変化させる複数の反射面を有するポリゴンミラーと、前記ポリゴンミラーを回転させて光の反射角度を制御する駆動部と、を有するようにしてもよい。
【００２０】
ここで前記波長可変フィルタの光ビーム偏向部は、前記光ファイバより出射される光軸上に配置され、回転によって光の反射角を変化させる平板ミラーと、前記平板ミラーを一定の角度範囲で回動させるガルバノメータと、を有するようにしてもよい。
【００２１】
ここで前記波長可変フィルタの第１の光学素子は、前記光偏向部からの偏向光を一定の方向とするレンズ系としてもよい。
【００２２】
ここで前記波長可変フィルタの第１の光学素子は、前記光偏向部からの偏向された光を同一方向に反射する凹面ミラーとしてもよい。
【００２３】
ここで前記波長可変フィルタの第２の光学素子は、前記光フィルタを透過した光の光軸に対し垂直に配置された反射面を有する第２のミラーとしてもよい。
【００２４】
ここで前記波長可変フィルタの第２の光学素子は、前記光フィルタを透過した光の光軸に対し平行に光を反射するプリズムとしてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
このような特徴を有する本発明によれば、光ファイバをレーザ発振の光路長として用いることによって光路長を長くし、波長可変フィルタで発振波長を変化させる。波長可変フィルタは光ビーム偏向部で光を偏向し、平行走査光に変化した後、光フィルタを通過させる。第２の光学素子によって同一方向に光を透過させることによって波長可変フィルタが光路長の一部を構成することとなり、選択波長によって発振波長を決めることができる。従って光フィルタの選択波長を連続的に変化させることにより波長可変を行うことができ、レーザ光は光フィルタを２回通過するので、発光スペクトルの狭いレーザ光を発振させることができる。そしてこの光ビーム偏向部の偏向速度を十分高くすることによって、高速で波長可変を行うことができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は本発明の実施の形態による波長走査型ファイバレーザ光源の構成を示す図である。本実施の形態の波長走査型ファイバレーザ光源１０は光ファイバ１１を含んでループを形成している。このループの一部に、ゲイン媒体１２、光サーキュレータ１３、光カップラ１４及び偏波コントローラ１５を設ける。ゲイン媒体１２は、光ファイバループの一部に設けられるエルビウムイオン（Ｅｒ３＋）を添加したエルビウムドープドファイバ１６と、このエルビウムドープドファイバ１６にポンプ光を入射するファイバ励起用の半導体レーザ１７、及びＷＤＭカップラ１８を有している。この光ファイバループは、例えば３０〜５０ｍの長さを有するものとする。この励起用半導体レーザ１７は例えば１４８０ｎｍや９８０ｎｍの波長が用いられ、エルビウムドープドファイバ１６を透過する光を増幅するものである。光サーキュレータ１３は、光ファイバ１１を透過する光の方向を図示のように矢印方向に規制するものである。即ち光サーキュレータ１３の入力端子１３ａ，１３ｂが光ファイバループに接続されており、入力端子１３ａから入射した光は光サーキュレータの端子１３ｃより出射される。又光サーキュレータ１３ｃより入射した光は端子１３ｂより出射される。端子１３ｂより入射した光は端子１３ａより出射される。又光カップラ１４は光ファイバループの光の一部を抽出するものであり、偏波コントローラ１５は、光ファイバループを透過する光の偏波方向を一定方向に規定するものである。
【００２７】
光サーキュレータ１３の端子１３ｃは、光ファイバ２１を介して図示のようにコリメートレンズ２２に接続される。コリメートレンズ２２は光ファイバ２１からの光を平行光とするもので、その光軸上には偏光子２３、ポリゴンミラー２４が配置される。ポリゴンミラー２４は図示のように紙面に垂直な軸に沿って回転させることによって、平行光を図示の範囲で角度を変化させて反射するものである。この反射光の光軸にはシリンドリカルレンズ２５、バンドパスフィルタ２６及びミラー２７が設けられる。シリンドリカルレンズ２５は図示のように、ポリゴンミラー２４の回転角度にかかわらずその反射光を常に一定方向となるように屈折するものである。又ミラー２７はシリンドリカルレンズ２５より出射される光軸に対して反射面が垂直に配置されている。バンドパスフィルタ２６は誘電体多層膜を多数積層した光干渉型の誘電体多層膜フィルタとし、図示の光の走査方向に対して多層膜の光学膜厚を変化させ、選択波長を連続的に変化させるように構成される。この選択波長は例えば１５００〜１６００ｎｍの範囲とする。このフィルタ２６は反射光が再びコリメートレンズ２２に入射することを防止するため、光軸に対してわずかに傾けて配置されている。駆動部２８はポリゴンミラー２４を一定速度で回転させるものである。又偏光子２３はコリメートレンズとポリゴンミラー２４間を透過する光の偏光方向を所定方向に規定するものである。ここでポリゴンミラー２４と駆動部２８とは光ファイバより得られる光ビームの反射角度を一定範囲で周期的に変化させる光ビーム偏向部を構成している。又シリンドリカルレンズは偏向光を平行走査光に変換する第１の光学素子であり、ミラー２７は光フィルタを透過する光を同一方向に反射する第２の光学素子である。
【００２８】
光ファイバループの長さはバンドパスフィルタ２６の半値全幅中に複数本の縦モードが含まれるような長さを選択することが必要である。この縦モードの本数は好ましくは１０本以上とし、更に好ましくは１００本以上とし、多いほど好ましい。但し縦モードを多くするためには光ファイバを長くする必要があり、実用的には数十ｍの長さの光ファイバが用いられる。
【００２９】
次にこの実施の形態の動作について説明する。この実施の形態において前述した励起用の半導体レーザ１７を駆動し、ＷＤＭカップラ１８を介して光ファイバループをポンピングする。図２（ａ）はゲイン媒体１２の利得を示す。こうすれば光サーキュレータ１３の作用によって端子１３ａから加わった光が端子１３ｃより光ファイバ２１に入り、コリメートレンズ２２によって平行光となる。そしてポリゴンミラー２４の回転位置によって例えば図１に実線で示すような位置に反射され、シリンドリカルレンズ２５によってミラー２７の反射面に垂直な光軸に変換される。そしてバンドパスフィルタ２６を透過する波長の光はミラー２７に入射し、ミラー２７で反射されて再びバンドパスフィルタ２６、シリンドリカルレンズ２５、ポリゴンミラー２４を介してコリメートレンズ２２に加わる。更にコリメートレンズ２２を介して光サーキュレータ１３より光ファイバループに加わる。又偏波コントローラ１５は光ファイバループを透過する光の偏波を一定方向に調整する。図２（ｂ）は光ファイバループの長さと光ファイバの屈折率で定まる光学長に応じて定まる外部共振縦モードを示している。例えばこの光学長を３０ｍとすると、約１０ＭＨｚの間隔の縦モードが存在する。ここで図３の曲線Ａはバンドパスフィルタ２６の１回の透過特性を示す図であり、曲線Ｂは２回の透過によって狭帯域となったバンドパスフィルタの特性を示す図である。図２（ｃ）はこの２回の透過によるフィルタの特性Ｂ１を示しており、このフィルタを透過することによって選択された波長で図２（ｄ）に示すように複数の縦モードを含んで多モード発振する。発振波長は例えば１５００ｎｍとなる。こうして光ファイバループで発振したレーザ光の一部、例えばレーザ光の９０％のレベルの光を光カップラ１４を介して取り出す。尚、多モードの発振での光信号は光波長多重通信で伝送する際には問題となるが、分光分析や光ファイバセンシング、光部品評価などでは発振線幅（厳密には、多モード発振時スペクトルの包絡線の半値幅）が被測定対象の分解能より十分狭ければ、問題となるものではない。光ファイバ１１の長さは光フィルタの半値全幅内に複数本、好ましくは少なくとも１０本以上、更に好ましくは１００本以上のモードが立つような長さを選択しておくものとする。
【００３０】
そして駆動部２８によってポリゴンミラー２４を回転させる。こうすればポリゴンミラー２４からの反射光は図１に破線で示すようにシリンドリカルレンズ２５の中心にまで走査され、更に矢印に示す位置にまで走査される。これによってバンドパスフィルタ２６の透過波長が図２（ｃ）のＢ１〜Ｂ２〜Ｂ３のように変化する。そしてポリゴンミラー２４を回転させることによって、選択波長を例えば１００ｎｍの範囲内で数ＫＨｚの走査速度で変化させることができる。例えばポリゴンミラー２４の回転速度を３万ｒｐｍとし、ポリゴンミラー２４の反射面数を１２とすると、１５．４ＫＨｚの走査速度でファイバレーザ光源の発振波長を変化させることができる。図４は発振波長の時間的な変化を示すグラフであり、のこぎり波状に発振波長が変化する。
【００３１】
この実施の形態による発振の場合には、図２（ｄ）に示すように多モードの状態の発振となる。しかし図２（ｂ）に示すように縦モード間隔が極めて狭く、モードホップが早く高速であるために、外部共振器型半導体レーザのようなモードホップに伴う悪影響がなく、発振波長を変化させることができる。又ポリゴンミラーを用いることにより、比較的低価格でファイバレーザ光源を実用化することができるという効果が得られる。
【００３２】
ここで図１に示すようにポリゴンミラー２４の回動によってシリンドリカルレンズ２５とミラー２７の間の光軸が左右にシフトする。しかしミラー２７で反射された光がバンドパスフィルタ２６を介して同一の光路を通ってポリゴンミラー２４で反射され、コリメートレンズ２２に入射される。従ってこの実施の形態では、バンドパスフィルタ２６を２回透過するので、波長の選択度が改善される。更に光ファイバ２１から出射された光と光ファイバ２１に入射される光とが同一の光軸となっている。そのためポリゴンミラー２４の角度が変化したとしても、結合損失の変化がなく、全ての波長域に渡ってロスを平坦とすることができる。このためゲイン媒体のゲイン帯域をより有効に活用し、出力波長範囲を広くとることができる。このためバンドパスフィルタの角度の変化に伴う出力レベルの変動はない。
【００３３】
一方、図５は本実施の形態の比較例として示した波長走査型ファイバレーザ光源である。この比較例ではサーキュレータに代えて光ファイバループにコリメートレンズ３１，３２を介して直接バンドパスフィルタ３３を挿入したものである。その他の構成は本実施の形態と同様である。図６はこの場合のコリメートレンズ３１，３２とバンドパスフィルタ３３の光軸の変化を示す図である。ガルバノメータ３４によりバンドパスフィルタ３３を回転させて選択波長を変化させると、図６に示すようにフィルタの角度によって光軸が左右に振れるため、光ファイバに入射する光のレベルが変化する。従って波長の変化域に渡って共振器内のロスが変動し、波長に応じて出力レベルが変化するという問題が生じる。これに対し、本実施の形態ではこのような問題点をなくすることができる。
【００３４】
尚この実施の形態ではレンズとして、シリンドリカルレンズ２５を用いているが、回転角度を角度に比例して垂直に変換するテレセントリック機能を有するｆθレンズを用いて構成することができる。このｆθレンズを用い、且つ光バンドパスフィルタとして光の走査軸に応じて曲線的に波長が変化するバンドパスフィルタを用いると、図４に示すように、時間に対する波長の変化を直線的で且つのこぎり波状にすることができる。
【００３５】
図７は本発明の第２の実施の形態による波長走査型ファイバレーザ光源を示す図である。この実施の形態では光ファイバループの一部にゲイン媒体として半導体光増幅器（ＳＯＡ）４１を用いたものである。ファイバループには通常の光ファイバ１１のみでループを形成する。又偏波コントローラとして１５ａ，１５ｂを挿入する。その他の構成は第1の実施の形態と同様である。半導体光増幅器４１は両端に出力面があり、電流を注入することによって光を増幅するものであるが、特定の共振波長はなく、本実施の形態のように両端に光ファイバを接続してループを形成すると図２（ｂ）に示す外部共振モードが得られる。又実施の形態１と同様に、光サーキュレータ１３を介してポリゴンミラー２４、レンズ２５、バンドパスフィルタ２６等を接続しておく。こうすればバンドパスフィルタ２６の波長で前述した実施の形態と同様に発振が得られる。そしてポリゴンミラー２４を回転することによって、高速で発振波長を変化させることができる。
【００３６】
図８は本発明の第３の実施の形態による波長走査型ファイバレーザ光源を示す図である。この実施の形態では光ファイバループに偏波面保存型光ファイバ４２を用いてファイバレーザ光源のループを形成したものである。この実施の形態でも第２の実施の形態と同様にゲイン媒体として半導体光増幅器４１を用いる。又光サーキュレータ１３、光カップラ１４を用いることも前述の実施の形態と同様である。この実施の形態では、偏波面保存型光ファイバ４２を用いるため、ループを回って発振する光の偏波面は所定方向に一定となる。その他の構成は前述した実施の形態と同様であり、比較的簡単な構成で同様の効果が得られる。
【００３７】
図９は本発明の第４の実施の形態による波長走査型ファイバレーザ光源を示す図である。この実施の形態では第１の実施の形態のポリゴンミラーに代えて、図９に示すように平板ミラー４３を用いる。ガルバノメータ４４はこのミラー４３を回動させる駆動部である。この場合も同様にしてミラー４３で反射した光をシリンドリカルレンズ２５によって走査方向にかかわらず平行光とし、バンドパスフィルタ２６を介して第２のミラー２７で反射させる。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。この場合にはガルバノメータ４４による平板ミラー４３の駆動角度によって波長が変化する。従って図４に示すようなのこぎり波形でなく、三角波状の波長変化が得られることとなる。
【００３８】
図１０は本発明の第５の実施の形態による波長走査型ファイバレーザ光源を示す図である。この実施の形態では、第１の実施の形態のｆθレンズに代えて図１０に示すように凹面型のミラー５１を第１の光学素子として用いている。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。この場合も第１の実施の形態と同様に、ミラー５１で反射した光を走査方向にかかわらず平行光とし、バンドパスフィルタ２６を介して第２のミラー２７で反射させる。この場合もポリゴンミラー２４を回転させることによって光の反射角度を変化させ、ミラー５１により同一方向に走査される光に変換される。こうすればバンドパスフィルタ２６によって選択された波長で発振させることができる。
【００３９】
図１１は本発明の第６の実施の形態による波長走査型ファイバレーザ光源の波長可変光フィルタ部分の斜視図である。前述した第１の実施の形態と同一部分は説明に記載を省略しており、図示のように波長可変フィルタ部分が異なっている。この実施の形態では光サーキュレータを用いることなくフィルタループの両端にコリメートレンズ６１，６２を接続する。コリメートレンズ６１，６２は平行にポリゴンミラー２４に向けて配置する。コリメートレンズ６１は光ファイバ１１から入射される光を平行な光としてポリゴンミラー２４に照射する。ポリゴンミラー２４は駆動部２８によって駆動されている。このときポリゴンミラー２４の反射光はシリンドリカルレンズ２５によって屈折し、バンドパスフィルタ２６、三角柱状のプリズム６３に入射する。プリズム６３は光フィルタを透過する光を同一方向に反射する第２の光学素子であり、バンドパスフィルタ２６と平行に配置されている。プリズム６３で反射された光は矢印で示す走査方向から垂直にシフトして入射光と平行に再びバンドパスフィルタ２６、シリンドリカルレンズ２５を介してポリゴンミラー２４に加わる。そして反射光は図示しないアイソレータを介してコリメートレンズ６２に入り、更にコリメートレンズ６２を介して光ファイバループに戻る。
【００４０】
こうしてバンドパスフィルタ２６で選択される波長でレーザ光を発光させることができる。ポリゴンミラー２４を回転させることによって、図示のようにポリゴンミラー２４からの偏向した反射光がシリンドリカルレンズによって平行な走査光となり、発振波長を変化させることができる。こうすれば前述したように光サーキュレータを用いることなく入出射光を分離することができ、低価格で高速の波長走査を行うことができる。
【００４１】
次に本発明の第７の実施の形態について図１２、図１３を用いて説明する。この実施の形態では光ファイバはループ状でなく、ゲイン媒体と光ファイバ及び波長可変フィルタ部を用いて光共振器を構成する。ゲイン媒体７１としては図１３に示すように半導体光増幅器（ＳＯＡ）、ファブリペロー半導体レーザ（ＦＰＬＤ）、又はスーパールミネッセントレーザダイオード（ＳＬＤ）等を用いる。そしてゲイン媒体７１の一方の面７１ａを高反射膜、例えば８０〜１００％程度の反射率を有する反射膜とし、他方の面７１ｂは低反射膜とし、面７１ｂを透過する光をコリメートレンズ７２を介して光ファイバ７３に接続する。光ファイバ７３は偏波コントローラ７４が接続されており、その他端には前述した各実施の形態のいずれかの波長可変フィルタ部７６が設けられる。波長可変フィルタ部７６は第１の実施の形態のように、ポリゴンミラー２４やシリンドリカルレンズ２５、バンドパスフィルタ２６、ミラー２７によって構成されたものとしてもよい。又第４の実施の形態のように、ポリゴンミラー２４に代えてガルバノミラー４３を用いてもよく、又第５の実施の形態のようにシリンドリカルレンズに代えて凹面型のミラー５１を用いたものであってもよい。光ファイバ７３には光カップラ７５が取付けられており、レーザ光の一部を外部に出射するようになっている。尚、ここで光ファイバ７３は光路長を十分大きくするために用いられる。この光ファイバ７３の長さはバンドパスフィルタ２６の半値全幅中に複数本の縦モードが含まれるような長さを選択することが必要である。この縦モードの本数は好ましくは１０本以上とし、更に好ましくは１００本以上とし、多いほど好ましい。但し縦モードを多くするためには光ファイバを長くする必要があり、実用的には数十ｍの長さの光ファイバが用いられる。
【００４２】
尚ゲイン媒体７１の面７１ａについても低反射膜とし、その外側に全反射ミラーを設けてもよい。この場合には、全反射ミラーと波長可変フィルタ部７６によって光路が構成されることになる。
【００４３】
次に第８の実施の形態について図１４、図１５を用いて説明する。この実施の形態では図１５に示すようにゲイン媒体８１の一方の面８１ａの反射率を低くし、その一端からゲイン媒体８１の光を取り出すようにしたものである。ゲイン媒体の面８１ａにはコリメートレンズ８２及び出力用の光ファイバ８３が設けられる。このため光を取り出すための光カップラは不要となる。その他の構成は第７の実施の形態と同様である。
【００４４】
尚前述した各実施の形態では、光ビーム偏向部としてポリゴンミラーやガルバノミラーを用いているが、反射角度を高速で変化させるものであればよく、これらの構成に限定されるものではない。また本実施の形態で用いたレンズは１つのレンズではなく、複数のレンズから成るレンズ系（システムレンズ）によって構成されるものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は光フィルタの波長選択特性を向上させつつ、高速で波長可変することができる。又グレーティングを用いないため、比較的安価で実現することができる。従って医療用の分析機器、例えば表皮下層の高分解能医用画像診断装置に適用することが可能となる。又ファイバグレーティングセンサを用いて歪みの計測をする場合に、本発明の波長走査型ファイバレーザ光源を光源として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施の形態による波長走査型ファイバレーザ光源を示す概略図である。
【図２】本実施の形態の光ファイバレーザ光源のゲイン媒体の利得、発振モード、バンドパスフィルタ及び発振出力を示すグラフである。
【図３】本実施の形態のバンドパスフィルタの特性を示すグラフである。
【図４】本実施の形態の発振波長の時間的な変化を示すグラフである。
【図５】比較例による波長走査型ファイバレーザ光源の概略図である。
【図６】比較例によるバンドパスフィルタの角度と光軸の変化を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態による波長走査型ファイバレーザ光源を示す概略図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態による波長走査型ファイバレーザ光源を示す概略図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態による波長走査型ファイバレーザ光源を示す概略図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態による波長走査型ファイバレーザ光源を示す概略図である。
【図１１】本実施の形態による波長走査型ファイバレーザ光源のフィルタ部の構成を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第７の実施の形態による波長走査型ファイバレーザ光源を示す概略図である。
【図１３】本実施の形態によるゲイン媒体の詳細を示す図である。
【図１４】本発明の第８の実施の形態による波長走査型ファイバレーザ光源を示す概略図である。
【図１５】本実施の形態によるゲイン媒体とその周辺部分の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  波長走査型ファイバレーザ光源
１１，７３  光ファイバ
１２，７１，８１  ゲイン媒体
１３  光サーキュレータ
１４  カップラ
１５，７４  偏波コントローラ
１６  エルビウムドープドファイバ
１７  半導体レーザ
１８  ＷＤＭカップラ
２１  光ファイバ
２２，６１，６２  コリメートレンズ
２３  偏光子
２４  ポリゴンミラー
２５  シリンドリカルレンズ
２６  バンドパスフィルタ
２７，５１  ミラー
２８  駆動部
４１  半導体光増幅器
４２  偏波面保存型光ファイバ
４３  ミラー
４４  ガルバノメータ
６３  プリズム
７６  波長可変フィルタ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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