(57)【要約】【課題】別途フィルタを用いることなく、試料の照射に必要な帯域の光は利用でき、赤外線の帯域の強度は低減させることができる光学分析装置用の光源装置を提供する。【解決手段】光源装置は、超短パルス光をスーパーコンティニウム光（ＳＣ光）に変換して射出するフォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）と、ＳＣ光が入射される第一光学系と、を備える。ＰＣＦは、コア部と、コア部の外側に位置し、当該ＰＣＦの軸方向に貫通する孔部を複数有し、当該複数の孔部が所定の間隔を有してコア部を覆うように分散して配置されてなる第一クラッド部と、第一クラッド部の外側に位置し孔部が形成されておらずコア部と同一の材料で構成された第二クラッド部とを有する。第一光学系は、ＳＣ光のうち、第二クラッド部を通過して伝搬された第一波長帯の光は後段に射出せず、コア部を通過して伝搬された第一波長帯よりも短波長の第二波長帯の光を後段に射出する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超短パルス光を射出するレーザ光源と、
入射された前記超短パルス光をスーパーコンティニウム光に変換して射出するフォトニック結晶ファイバと、
前記スーパーコンティニウム光が入射される第一光学系と、を備え、
前記フォトニック結晶ファイバは、
当該フォトニック結晶ファイバの軸心に最も近い位置に対応するコア部と、
前記コア部の外側に位置し、当該フォトニック結晶ファイバの軸方向に貫通する孔部を複数有し、当該複数の孔部が、所定の間隔を有して前記コア部を覆うように分散して配置されてなる第一クラッド部と、
前記第一クラッド部の外側に位置し、前記孔部が形成されておらず前記コア部と同一の材料で構成された第二クラッド部とを有し、
前記第一光学系は、前記スーパーコンティニウム光のうち、前記第二クラッド部を通過して伝搬された第一波長帯の光は後段に射出せず、前記コア部を通過して伝搬された前記第一波長帯よりも短波長の第二波長帯の光を後段に射出することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記第一光学系は、前記コア部を通過した光のみを通過させるアパーチャを含むことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記第一光学系は、前記コア部を通過した光のみを集光するレンズを含むことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
前記第一クラッド部は、
前記複数の孔部が三角格子状に配列されることで形成されており、
前記第一波長帯が少なくとも１６００ｎｍ以上の波長となるように、前記三角格子の列数ｎが設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光源装置と、
測定対象となる試料を載置する試料台と、
分光器とを備え、
前記第一光学系から射出された前記第一波長帯の光が前記試料に照射されると、前記試料から射出されたアンチストークス光、又は前記試料から多光子励起により射出された蛍光が前記分光器に入射されることを特徴とする光学分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置に関し、特にフォトニック結晶ファイバを用いた光学分析装置用の光源装置に関する。また、本発明は、この光源装置を備えた光学分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体試料の観察用の装置として、レーザ光を光源として利用した光学分析装置（蛍光顕微鏡）が知られている。
【０００３】
下記の特許文献１には、スーパーコンティニウム光（以下、適宜「ＳＣ光」と記載する。）を利用した光学分析装置に関する技術が開示されている。図１１は、特許文献１に開示された光学分析装置１００を模式的に示すブロック図である。
【０００４】
超短パルスレーザ光源１０１から射出されたレーザ光は、集光レンズ１０２によりフォトニック結晶ファイバ１０３に結合され、当該フォトニック結晶ファイバ１０３内部で広帯域なＳＣ光に変換される。このＳＣ光は、コリメートレンズ１０４により平行光とされた後、ロングパスフィルタ１０５に入射され、超短パルスレーザ光源１０１から射出されたレーザ光の波長より短い波長の成分が遮断される。超短パルスレーザ光源１０１から射出されるレーザ光の一例としては、中心波長１０６４ｎｍ、パルス幅９００ｐｓ、繰り返し周波数３０ｋＨｚ、平均出力２００ｍＷである。
【０００５】
つまり、ロングパスフィルタ１０５を透過した光は、励起光として用いられる超短パルスレーザ光源１０１から射出されたレーザ光の波長成分と、ストークス光成分として用いられる、励起光よりも波長の長い成分からなる。
【０００６】
この光束は、対物レンズ１０６（ＮＡ０．９、倍率４０倍）により試料１０７の一点に集光される。そして、この試料１０７の集光箇所から、当該集光箇所に存在する分子の共鳴振動を反映した、コヒーレントアンチストークスラマン光（以下、適宜「ＣＡＲＳ光」という。）が射出される。ＣＡＲＳ光はコンデンサレンズ１０８（ＮＡ０．６５）により平行光とされ、ショートパスフィルタ１０９を通過して同軸成分である励起光とストークス光が遮断された後、分光器１１０に入射される。分光器１１０に入射された光は、分光部１１１により分光され、検出部１１２により波長ごとに別々に検出されて、スペクトルが検出信号として出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１６／０６３３２２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
光学分析装置１００によって構成されるＣＡＲＳ顕微鏡は、予め蛍光物質を試料に導入することなく試料の分析を行うことができる。よって、特に生きた細胞内の分子分布やそのダイナミクスを観察することが期待される。
【０００９】
ところで、ＳＣ光は、極めて帯域幅の広いスペクトルを有する光であり、例えば赤外域の波長成分も含む。しかし、観察対象によっては、そこまで広帯域の光が必要でないこともある。すなわち、ＳＣ光が試料に照射されると、当該ＳＣ光に含まれる不必要な赤外成分の光が試料に照射されることで試料が加熱され、細胞などの生体試料が熱変性により劣化してしまう可能性がある。
【００１０】
このような問題を解決する方法として、例えば、図１１に示す装置において、対物レンズ１０６よりも前段に、不要な赤外域の光をカットするフィルタ（ショートパスフィルタ）を設けることも可能である。しかし、別途フィルタを備えることで部品点数が増加してしまう。また、実際に不要な波長帯のみを効率的に遮断することのできるフィルタを準備することが困難な場合もあり、この場合は試料の加熱を防止することが難しい。
【００１１】
逆に、加熱を防止すべく、不要な波長帯を完全に遮断するフィルタを準備した場合、フィルタの性質上、この波長帯よりも短い波長の光も一部遮断されてしまう。この光は、観察に必要な波長帯の光であるため、結果的に光の利用効率が低下してしまう。
【００１２】
本発明は、上記の課題に鑑み、別途のフィルタを用いることなく、試料の照射に必要な帯域の光は利用でき、赤外線の帯域の強度は低減させることができる光学分析装置用の光源装置を提供することを目的とする。また、本発明は、このような光源装置を含む光学分析装置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】
【００１３】
本発明に係る光源装置は、
超短パルス光を射出するレーザ光源と、
入射された前記超短パルス光をスーパーコンティニウム光に変換して射出するフォトニック結晶ファイバと、
前記スーパーコンティニウム光が入射される第一光学系と、を備え、
前記フォトニック結晶ファイバは、
当該フォトニック結晶ファイバの軸心に最も近い位置に対応するコア部と、
前記コア部の外側に位置し、当該フォトニック結晶ファイバの軸方向に貫通する孔部を複数有し、当該複数の孔部が、所定の間隔を有して前記コア部を覆うように分散して配置されてなる第一クラッド部と、
前記第一クラッド部の外側に位置し、前記孔部が形成されておらず前記コア部と同一の材料で構成された第二クラッド部とを有し、
前記第一光学系は、前記スーパーコンティニウム光のうち、前記第二クラッド部を通過して伝搬された第一波長帯の光は後段に射出せず、前記コア部を通過して伝搬された前記第一波長帯よりも短波長の第二波長帯の光を後段に射出する構成であることを特徴とする。
【００１４】
本発明者らの鋭意研究により、コア部と、コア部を覆うように複数の孔部を分散配置した第一クラッド部と、その第一クラッド部の外側に配置された第二クラッド部とを有するフォトニック結晶ファイバを用いる場合において、孔部の配置態様を適宜設定することにより、スーパーコンティニウム光を、コア部を通過する光と、クラッド部（第一クラッド部又は第二クラッド部）を通過する光とに分離することができることを新たに見出した。特に、クラッド部を通過する光は、コア部を通過する光よりも波長が長くなることを見出した。
【００１５】
従って、孔部の配置態様を設定することで、例えば試料の測定に不要な赤外域の光についてはクラッド部を通過させ、それよりも短波長の光についてはコア部を通過させることが可能となる。このため、長波長側の光を遮断するためのフィルタを別途備える必要がない。
【００１６】
そして、かかる構成の下で、第一光学系を、コア部を通過した光のみを後段に射出させるように構成することで、不要な長波長側の光は光源装置から後段の光学系に対して射出されなくなる。このため、第一光学系から射出された光を試料に照射させることで、試料が加熱されることが抑制される。なお、第一波長帯は赤外域であるものとしてよく、より具体的には、少なくとも１６００ｎｍ以上の波長帯とすることができる。
【００１７】
前記第一光学系は、前記コア部を通過した光のみを通過させるアパーチャを含む構成とすることができる。また、別の態様として、前記第一光学系は、前記コア部を通過した光のみを集光するレンズを含む構成とすることができる。
【００１８】
上述したように、コア部は、フォトニック結晶ファイバの軸心に最も近い位置に対応し、クラッド部（第一クラッド部、第二クラッド部）は、コア部よりも外側の位置に対応する。つまり、利用したい波長帯に対応する第二波長帯の光は、フォトニック結晶ファイバの軸心に近い位置を伝搬する。一方、不要な波長帯の光に対応する第一波長帯の光は、フォトニック結晶ファイバのうち、コア部より外側の位置を伝搬する。このため、第一光学系は、フォトニック結晶ファイバから射出された光（ＳＣ光）のうち、中心付近の光のみを後段に導くような光学部材を備えることで、第二波長帯の光のみを後段に射出することができる。かかる光学部材として、上述したアパーチャやレンズが挙げられる。かかる光学部材は、フィルタと比較して極めて容易に入手できる上、光軸に対する位置合わせをするのみで第一波長帯の光を遮断することができるので、設計上も簡易である。
【００１９】
前記第一クラッド部は、
前記複数の孔部が三角格子状に配列されることで形成されており、
前記第一波長帯が少なくとも１６００ｎｍ以上の波長となるように、前記三角格子の列数ｎが設定されているものとしても構わない。
【００２０】
上記構成によれば、別途フィルタを設けなくとも、蛍光顕微鏡用の観察に不要であり、むしろ試料が加熱されることで好ましくない波長帯である１６００ｎｍ以上の光を後段に射出されない構成とすることができる。
【００２１】
本発明に係る光学分析装置は、
上記光源装置と、
測定対象となる試料を載置する試料台と、
分光器とを備え、
前記第一光学系から射出された前記第一波長帯の光が前記試料に照射されると、前記試料から射出されたアンチストークス光、又は前記試料から多光子励起により射出された蛍光が前記分光器に入射されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の光源装置によれば、別途フィルタを用いることなく、試料の照射に必要な帯域の光は利用でき、赤外線の帯域については強度を低減できる。このため、この光源装置を、光学分析装置用の光源装置として利用することで、観察時に試料を不要に加熱することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の光源装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】列数が７のフォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）を軸方向に垂直な平面で切断したときの模式的な断面図である。
【図３Ａ】第一光学系の構成を模式的に示す図面である。
【図３Ｂ】第一光学系の構成を模式的に示す図面である。
【図４】ｄ＝０．６μｍ、ｄ／Λ＝０．３、ｎ＝７のときにＰＣＦ内を伝搬する光の電磁界分析を示す図面である。
【図５Ａ】ｄ＝０．６μｍ、ｄ／Λ＝０．３、ｎ＝７としたＰＣＦから射出され、第一光学系を介して射出される光のスペクトルを示す図面である。
【図５Ｂ】ｄ＝０．６μｍ、ｄ／Λ＝０．３、ｎ＝１０としたＰＣＦから射出され、第一光学系を介して射出される光のスペクトルを示す図面である。
【図６】ｄ＝０．６μｍ、ｄ／Λ＝０．３の下での、列数ｎとクラッドモードになる波長との関係を示すグラフである。
【図７】ｄ＝０．５μｍ、ｄ／Λ＝０．６の下での、列数ｎとクラッドモードになる波長との関係を示すグラフである。
【図８】ｄ＝０．５μｍ、ｄ／Λ＝０．６、ｎ＝６としたＰＣＦから射出され、第一光学系を介して射出される光のスペクトルを示す図面である。
【図９Ａ】本発明に係る光学分析装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図９Ｂ】本発明に係る光学分析装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図１０】本発明の光源装置の別の構成を模式的に示すブロック図である。
【図１１】従来の光学分析装置を模式的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明に係る光源装置及び光学分析装置の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図面において、図面の寸法比と実際の寸法比は必ずしも一致しない。
【００２５】
［光源装置の構成］
図１は、本発明に係る光源装置の構成を模式的に示すブロック図である。光源装置１は、超短パルス光４を射出するレーザ光源３と、超短パルス光４をスーパーコンティウム光４０に変換するフォトニック結晶ファイバ５と、スーパーコンティウム光４０が入射される第一光学系７とを備える。なお、以下では、フォトニック結晶ファイバを適宜「ＰＣＦ」と略記し、スーパーコンティウム光を適宜「ＳＣ光」と略記する。
【００２６】
レーザ光源３は、パルス幅がフェムト秒（ｆｓ）からピコ秒（ｐｓ）オーダーのレーザ光（超短パルス光４）を発する光源である。超短パルス光４のパルス幅は、１０ｐｓ以下とするのが好ましい。
【００２７】
レーザ光源３は、射出される超短パルス光４の発振波長を５００ｎｍ以上、１１００ｎｍ以下とするのが好ましい。具体例として、超短パルス光４は、チタン：サファイア結晶を用いた超短パルスレーザー発振器、半導体レーザーで励起されるＹｂ：ＫＹＷ，Ｙｂ：ＹＡＧのようなＹｂ系結晶を用いた超短パルスレーザー発振器が使用される。
【００２８】
図２は、ＰＣＦ５を、軸方向に垂直な平面で切断したときの模式的な断面図である。ＰＣＦ５は、コア部１０と、クラッド部２０とを備える。クラッド部２０は、第一クラッド部２１と第二クラッド部２２とを備える。ＰＣＦ５の基材としては、例えば石英、石英にＦやＧｅが添加されたものを利用することができる。
【００２９】
コア部１０は、ＰＣＦ５の軸心２５に最も近い位置に対応する。第一クラッド部２１は、コア部１０の外側に位置しており、図２に示すように、複数の孔部３１が形成されている領域に対応する。この複数の孔部３１は、ＰＣＦ５の軸方向に貫通するように形成されている。孔部３１の直径は波長程度であるものとすることができる。
【００３０】
複数の孔部３１は、所定の間隔を有して分散して配列されている。第一クラッド部２１は、複数の孔部３１と、隣接する孔部３１間の離間部３２とで形成されている。第一クラッド部２１は、コア部１０の外周を覆うように構成されている。
【００３１】
図２の例では、複数の孔部３１が三角格子状に配列されており、列数ｎ＝７の場合が図示されている。ここで、列数ｎとは、ＰＣＦ５の軸心２５から径方向に沿って配列された複数の孔部３１の数に対応する。
【００３２】
第二クラッド部２２は、第一クラッド部２１の外側に位置している。本実施形態において、第二クラッド部２２は、第一クラッド部２１とは異なり、孔部３１が形成されておらず、コア部１０と同一の材料で構成されている。なお、コア部１０と第二クラッド部２２とは必ずしも同一の材料からなる必要はなく、両者は異なる材料で構成されていても構わない。一例として、コア部１０は、第二クラッド部２２を構成する材料に対して、所定の材料を添加して形成されていても構わない。
【００３３】
ＰＣＦ５は、上述したように、レーザ光源３から射出された超短パルス光４を、ＳＣ光４０に変換して射出する。本実施形態のＰＣＦ５では、このＳＣ光４０のうち、一部の波長帯の光４２がコア部１０内を伝搬し、別の波長帯の光４１がクラッド部２０（第一クラッド部２１又は第二クラッド部２２）内を伝搬する。ここで、クラッド部２０内を伝搬する光４１の波長帯（以下、「第一波長帯」という。）は、コア部１０内を伝搬する光４２の波長帯（以下、「第二波長帯」という。）よりも長波長である。この点については、データを参照して後述される。
【００３４】
上述したように、クラッド部２０はコア部１０よりも外側に配置される。このため、図１に模式的に示すように、ＳＣ光４０のうち、コア部１０内を伝搬した第二波長帯の光４２が形成する光束は、クラッド部２０内を伝搬した第一波長帯の光４１が形成する光束よりも内側に位置する。図１では、第一波長帯の光４１を二点鎖線で示しており、第二波長帯の光４２を一点鎖線で示している。
【００３５】
第一光学系７は、ＰＣＦ５から射出されるＳＣ光４０のうち、コア部１０内を伝搬してきた光４２のみを後段に射出する構成である。図３Ａ及び図３Ｂは、第一光学系７の構成を模式的に示す図面である。いずれの例においても、第一光学系７は、アパーチャ５１とレンズ５２とを含む構成である。
【００３６】
図３Ａに示す第一光学系７では、アパーチャ５１がレンズ５２よりも前段に配置されており、ＰＣＦ５から射出されたＳＣ光４０のうち、コア部１０内を伝搬してきた光４２についてはレンズ５２に向けて射出する一方、クラッド部２０内を伝搬してきた光４１についてはアパーチャ５１によって遮断されることでレンズ５２側には射出しない。光４１は、光４２よりも外側の領域を通って射出されるため、アパーチャ５１によって遮断することができる。
【００３７】
図３Ｂに示す第一光学系７では、アパーチャ５１がレンズ５２よりも後段に配置されており、ＰＣＦ５から射出されたＳＣ光４０は、レンズ５２を介してアパーチャ５１に射出される。レンズ５２から射出されたＳＣ光４０のうち、コア部１０内を伝搬してきた光４２については後段に向けて射出する一方、クラッド部２０内を伝搬してきた光４１についてはアパーチャ５１によって遮断されることで後段には射出しない。
【００３８】
なお、図３Ａ及び図３Ｂにおいて、第一光学系７は、アパーチャ５１及びレンズ５２以外の光学部材を適宜備える構成としても構わない。
【００３９】
［実施例］
本実施形態の光源装置１が備えるＰＣＦ５は、第一クラッド部２１に設けられた孔部３１の配置の態様によって、ＳＣ光４０の伝搬の態様を設定することが可能である。この点につき、実施例を参照して説明する。なお、以下では、孔部３１の直径をｄ、隣接する孔部３１同士の中心間距離をΛと表記する。
【００４０】
（検証１）
複数の孔部３１を三角格子状に配置し、ｄ＝０．６μｍ、ｄ／Λ＝０．３として、孔部３１の列数ｎ＝７とした。そして、レーザ光源３からはパルス幅２００ｆｓ、波長１０４０ｎｍ、平均パワー１０００ｍＷの超短パルス光４を射出した。
【００４１】
図４は、前記条件の下で超短パルス光４がＰＣＦ５のコア部１０に入射されたときの、ＰＣＦ５内を伝搬する光（ＳＣ光４０）を電磁界分析した結果を示す図面である。図４では、特にＰＣＦ５のコア部１０近傍における結果が示されている。図４において、複数の孔部が三角格子状に配置されている領域が第一クラッド部２１に対応する。また、第一クラッド部２１よりも中心に近い位置であって孔部が形成されていない領域がコア部１０に対応する。また、第一クラッド部２１よりも外側であって、孔部が形成されていない領域が第二クラッド部２２に対応する。
【００４２】
図４において、光の強度が高い領域ほど黒っぽく表示されている。図４によれば、波長１５７０ｎｍの光については、コア部１０内を伝搬している一方、クラッド部２０内はほとんど伝搬していないことが分かる。これに対し、波長１５８０ｎｍの光についてはクラッド部２０内（特に第二クラッド部２２内）を伝搬しており、コア部１０内についてはほぼ全く伝搬していないことが分かる。
【００４３】
この結果から、ＳＣ光４０のうち、波長１５７０ｎｍの光については、コア部１０内を伝搬するものの、それよりも長波長である１５８０ｎｍの光については、クラッド部２０へと漏れ出して、クラッド部２０内を伝搬していることが分かる。クラッド部２０内を伝搬するモードのことを、以下では「クラッドモード」と呼ぶ。
【００４４】
つまり、複数の孔部３１を三角格子状に配置し、ｄ＝０．６μｍ、ｄ／Λ＝０．３、ｎ＝７としたＰＣＦ５を用いることで、ＰＣＦ５内で生成されたＳＣ光４０のうち、１５７０ｎｍ以下の波長帯（第二波長帯）の光４２についてはコア部１０内を伝搬させ、１５８０ｎｍ以上の波長帯（第一波長帯）の光４１についてはクラッド部２０内を伝搬させることができることが分かる。
【００４５】
よって、このＰＣＦ５から射出されたＳＣ光４０を、第一光学系７に入射させることで、第一光学系７からは１５７０ｎｍ以下の波長帯（第二波長帯）の光４２のみが射出される。
【００４６】
図５Ａは、複数の孔部３１を三角格子状に配置し、ｄ＝０．６μｍ、ｄ／Λ＝０．３、ｎ＝７としたＰＣＦ５を用い、ＰＣＦ５から第一光学系７を介して射出されるＳＣ光４０のスペクトルを示す図面である。図５Ａによれば、１５７０ｎｍよりも長い波長成分については、１５７０ｎｍを境として強度が急激に低下していることが確認される。すなわち、このＰＣＦ５を用いることで、１５７０ｎｍ以下の波長成分のＳＣ光４０を第一光学系７から射出することができることが分かる。
【００４７】
図５Ｂは、列数ｎ＝１０としたＰＣＦ５を用いた場合において、ＰＣＦ５から第一光学系７を介して射出されるＳＣ光４０のスペクトルを示す図面である。図５Ａの図面と比較して、１５８０ｎｍ以上の波長の成分についても高い強度が示されていることが確認される。
【００４８】
（検証２）
複数の孔部３１を三角格子状に配置し、ｄ＝０．６μｍ、ｄ／Λ＝０．３とした状態で、孔部３１の列数ｎを変化させて、クラッドモードになる波長を評価した。レーザ光源３から射出された超短パルス光４の条件は検証１と同一である。
【００４９】
図６は、列数ｎとクラッドモードになる波長との関係を示すグラフである。図６の結果によれば、列数ｎが増加するに連れ、クラッドモードになる波長が長波長側に移動していることが読み取れる。
【００５０】
つまり、図６によれば、例えば、必要なＳＣ光４０の波長帯が１４７０ｎｍ以下である場合、複数の孔部３１を三角格子状に配置し、ｄ＝０．６μｍ、ｄ／Λ＝０．３、ｎ＝６としたＰＣＦ５を光源装置１が備えることで、第一光学系７からは１４７０ｎｍ以下の波長帯（第二波長帯）の光４２のみを取り出すことができる。また別の例として、必要なＳＣ光４０の波長帯が１３４０ｎｍ以下である場合、複数の孔部３１を三角格子状に配置し、ｄ＝０．６μｍ、ｄ／Λ＝０．３、ｎ＝５としたＰＣＦ５を光源装置１が備えることで、第一光学系７からは１３４０ｎｍ以下の波長帯（第二波長帯）の光４２のみを取り出すことができる。
【００５１】
（検証３）
レーザ光源３からはパルス幅２００ｆｓ、波長１０４０ｎｍ、平均パワー１０００ｍＷの超短パルス光４をＰＣＦ５に対して射出した。そして、複数の孔部３１を三角格子状に配置し、ｄ＝０．５μｍ、ｄ／Λ＝０．６とした状態で、孔部３１の列数ｎを変化させて、クラッドモードになる波長を評価した。
【００５２】
図７は、この条件の下での、列数ｎとクラッドモードになる波長との関係を示すグラフである。図７の結果によれば、図６と同様に、列数ｎが増加するに連れ、クラッドモードになる波長が長波長側に移動していることが読み取れる。
【００５３】
つまり、図７によれば、例えば、必要なＳＣ光４０の波長帯が１１６０ｎｍ以下である場合、複数の孔部３１を三角格子状に配置し、ｄ＝０．５μｍ、ｄ／Λ＝０．６、ｎ＝６としたＰＣＦ５を光源装置１が備えることで、第一光学系７からは１１６０ｎｍ以下の波長帯（第二波長帯）の光４２のみを取り出すことができる。また別の例として、必要なＳＣ光４０の波長帯が１２３０ｎｍ以下である場合、複数の孔部３１を三角格子状に配置し、ｄ＝０．５μｍ、ｄ／Λ＝０．６、ｎ＝７としたＰＣＦ５を光源装置１が備えることで、第一光学系７からは１２３０ｎｍ以下の波長帯（第二波長帯）の光４２のみを取り出すことができる。
【００５４】
図８は、複数の孔部３１を三角格子状に配置し、ｄ＝０．５μｍ、ｄ／Λ＝０．６、ｎ＝６としたＰＣＦ５を用い、ＰＣＦ５から第一光学系７を介して射出されるＳＣ光４０のスペクトルを示す図面である。図８によれば、１１６０ｎｍよりも長い波長成分については、１１６０ｎｍを境として強度が急激に低下していることが確認される。すなわち、このＰＣＦ５を用いることで、１１６０ｎｍ以下の波長成分のＳＣ光４０を第一光学系７から射出できることが分かる。
【００５５】
［光学分析装置の構成］
図９Ａは、本発明に係る光学分析装置の構成を模式的に示すブロック図である。光学分析装置６０は、上述した光源装置１と、試料台６１、分光器６２とを備える。試料台６１には分析対象である試料６３が載置される。なお、光学分析装置６０は、必要に応じて適宜別のレンズ６５、及びフィルタ６９を備えるものとして構わない。
【００５６】
試料６３に対して、光源装置１が備える第一光学系７から射出されたＳＣ光４０、より詳細には第二波長帯の光４２が入射される。すると、試料６３からはアンチストークス光（ＣＡＲＳ光）６７が射出される。光源装置１がフィルタ６９を備える場合には、フィルタ６９によって、長波長の光が遮断され、実質的にＣＡＲＳ光６７のみが分光器６２に入射される。そして分光器６２において、スペクトル分析等、公知の技術が用いられることで、試料６３の分析が可能となる。フィルタ６９は、バンドパスフィルタ、ショートパスフィルタなどで構成することができる。フィルタ６９によって遮断される長波長の光としては、例えば、試料６３の励起に利用された第二波長帯の光４２が挙げられる。
【００５７】
なお、試料６３において予め多光子励起が可能な蛍光体が含まれている場合には、図９Ｂに示すように、試料６３からは多光子励起による蛍光６８が射出される。この場合においても、上記と同様により、蛍光６８が分光器６２に入射され、分光器６２においてスペクトル分析等、公知の技術が用いられることで、試料６３の分析が可能となる。なお、光源装置１がフィルタ６９を備える場合には、フィルタ６９によって、長波長の光が遮断され、実質的に蛍光６８のみが分光器６２に入射される。
【００５８】
上述したように、光源装置１から射出されるＳＣ光４０は、第一波長帯の光４１を含まない。この第一波長帯の光４１は、試料６３の分析には不要であって、むしろ試料６３を加熱してしまう長波長帯の成分に対応する。このため、光学分析装置６０によれば、試料６３が生体試料である場合など、加熱されることで変成するおそれのある試料についても、高精度に分析することができる。また、長波長成分をカットするためのフィルタを別途設ける必要がないため、部品点数が削減される他、光学的な設計が簡素化されるという効果を有する。
【００５９】
［別実施形態］
以下、別実施形態につき説明する。
【００６０】
〈１〉  図３Ａ及び図３Ｂに示した第一光学系７の構成はあくまで一例である。第一光学系７は、ＰＣＦ５から射出されるＳＣ光４０のうち、コア部１０内を伝搬してきた第二波長帯の光４２のみを後段に射出する構成であれば、他の構成であっても構わない。
【００６１】
一例として、第一光学系７は、ＰＣＦ５の射出側端部に設けられ、光路方向に沿って内径が短くなるような傾斜部を有する透光体と、透光体から射出された光を後段に導くレンズ５２とを備えるものとしても構わない。この構成によれば、クラッド部２０を通じて伝搬した第一波長帯の光４１は、透光体の傾斜部を通じてＰＣＦ５の外部に透過放出される。
【００６２】
また、別の一例として、ＰＣＦ５の外周の一部にテーパ部を設けたり、ＰＣＦ５をＰＣＦ５の材質と同等の屈折率を有する液体（例えばグリセリン）に浸すことで、クラッド部２０を通じて伝搬した第一波長帯の光４１を外部に放出する構成としても構わない。この場合、第一光学系７としては、後段に導くレンズ５２のみを備える構成とすることができる。
【００６３】
つまり、ＰＣＦ５は、クラッド部２０を通じて第一波長帯の光４１がある程度伝搬するものの、第一光学系７側の端部においては、第一波長帯の光４１がほとんど又は全く射出されない構成としても構わない。この場合、図１０に示すように、コア部１０より射出された第二波長帯の光４２のみが第一光学系７に入射されるものとしても構わない。なお、この場合においても、第一波長帯の光４１は、ＰＣＦ５のクラッド部２０を通じて、超短パルス光４の入射側端面から所定のファイバ長にわたって伝搬されるものとして構わない。
【００６４】
〈２〉  上述した光学系の構成はあくまで一例であり、必要に応じてコリメートレンズ、反射ミラーなどの光学系を別途備えるものとしても構わない。
【００６５】
〈３〉  上記実施形態では、複数の孔部３１が三角格子状に配置されており、孔部３１の直径ｄ及び、隣接する孔部３１同士の中心間距離Λは一定値を示すものとして説明した。しかし、ｄ及びΛの値は、製造時の誤差の範囲内（例えば±１０％）で異なる値を有していても構わない。
【符号の説明】
【００６６】
１      ：    光源装置
３      ：    レーザ光源
４      ：    超短パルス光
５      ：    フォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）
７      ：    第一光学系
１０      ：    コア部
２０      ：    クラッド部
２１      ：    第一クラッド部
２２      ：    第二クラッド部
２５      ：    ＰＣＦの軸心
３１      ：    孔部
３２      ：    離間部
４０      ：    スーパーコンティニウム光（ＳＣ光）
４１      ：    第一波長帯のスーパーコンティニウム光
４２      ：    第二波長帯のスーパーコンティニウム光
５１      ：    アパーチャ
５２      ：    レンズ
６０      ：    光学分析装置
６１      ：    試料台
６２      ：    分光器
６３      ：    試料
６５      ：    レンズ
６７      ：    アンチストークス光（ＣＡＲＳ光）
６８      ：    蛍光
６９      ：    フィルタ
１００      ：    従来の光学分析装置
１０１      ：    超短パルスレーザ光源
１０２      ：    集光レンズ
１０３      ：    フォトニック結晶ファイバ
１０４      ：    コリメートレンズ
１０５      ：    ロングパスフィルタ
１０６      ：    対物レンズ
１０７      ：    試料
１０８      ：    コンデンサレンズ
１０９      ：    ショートパスフィルタ
１１０      ：    分光器
１１１      ：    分光部
１１２      ：    検出部
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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