(57)【要約】【課題】光検出の感度を向上できること。【解決手段】光検出装置は、入力した被検出光を増幅する利得媒質と、利得媒質から出力された伝搬光を、利得媒質にフィードバックする光フィードバック部と、利得媒質と光フィードバック部とを備える光増幅フィードバック回路とを備える光検出装置であって、光増幅フィードバック回路において発生した光を、光増幅フィードバック回路から出力信号光として出力する。【選択図】図１
2019207901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力した被検出光を増幅する利得媒質と、
前記利得媒質から出力された伝搬光を、前記利得媒質にフィードバックする光フィードバック部と、
前記利得媒質と前記光フィードバック部とを備える光増幅フィードバック回路と
を備える光検出装置であって、
前記光増幅フィードバック回路において発生した光を、前記光増幅フィードバック回路から出力信号光として出力する光検出装置。
【請求項２】
前記光フィードバック部は狭帯域光透過フィルタを有する
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項３】
前記被検出光は前記利得媒質の励起光である
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項４】
前記被検出光は前記利得媒質の信号光である
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項５】
前記光フィードバック部は、光導波路としての光ファイバを有する
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項６】
前記光フィードバック部は、光導波路としての自由空間を有する
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項７】
前記光フィードバック部は、リング形状を有する
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項８】
前記光フィードバック部は、リニア形状を有する
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項９】
前記光フィードバック部は、光サーキュレータを有し、
前記光サーキュレータを介して、前記被検出光の入力と、前記出力信号光の出力とを行う
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項１０】
前記光増幅フィードバック回路は、前記被検出光に対するバイアス光源を有する
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項１１】
前記利得媒質は、希土類添加ファイバである
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項１２】
前記利得媒質は、レーザダイオードである
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項１３】
前記光増幅フィードバック回路の前段に、前記被検出光を増幅するための光増幅器を有する
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項１４】
前記光増幅フィードバック回路の後段に、前記出力信号光を増幅するための光増幅器を有する
請求項１に記載の光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信、光計測及び分光などの光工学分野で用いられる光検出装置に関しては、被検出光の光パワーの高感度な検出が求められている。例えば、光ファイバ通信システムにおける信号光パワーや励起光パワーの高感度な検出により、システム性能劣化などの高度な把握が可能となり、その把握に基づいた、システムの高度な制御や運用が可能となる（非特許文献１、２）。
【０００３】
具体例を挙げると、光ファイバ通信システムの多中継伝送系では、信号光パワーレベルの変動を、０．１ｄＢ程度以内の精度で検出し、信号光受信端における信号対雑音比の劣化量を把握するなどの必要がある。別の例を挙げると、分光分野において、液体や食品の品質変化を光検出する場合、高感度な検出により、従来技術に比べ、より詳細かつ迅速な品質変化情報が得られる（非特許文献３）。以上のように、光検出装置の光パワー検出の高感度化は、光工学分野の様々な応用において重要な基本技術である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｇ．  Ｐ．  Ａｇｒａｗａｌ、Ｆｉｂｅｒ−ｏｐｔｉｃ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｔｈｉｒｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ、Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ、Ｉｎｃ．、ｐｐ．  ２５０−２５２、２００２
【非特許文献２】尾崎幸洋、近赤外分光法、講談社、ｐｐ．  ８−１０、２０１５
【非特許文献３】増田、レーザー研究、４１巻、６号、ｐｐ．  ４１６−４２２、２０１３
【非特許文献４】Ｅ．  Ｄｅｓｕｒｖｉｒｅ、Ｅｒｂｉｕｍ−Ｄｏｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ、Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ、Ｉｎｃ．、ｐｐ．  ５２４−５２７、２００２
【非特許文献５】Ｂ．  Ｅ．  Ａ．  Ｓａｌｅｈ、Ｍ．  Ｃ．  Ｔｅｉｃｈ、Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ｏｆ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ、Ｓｅｃｏｎｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ、Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ、Ｉｎｃ．、ｐｐ．  １０８０−１０８２、２００７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術における光検出装置１０１のブロック図を、図２２に示す。光検出装置１０１に、被検出光１０２が入射した場合、光検出素子１０３により、被検出光１０２の光パワーは、光電流に変換される。当該光電流は、電気回路１０４にて、電気段での増幅などの信号処理を受けて、被検出光１０２の光パワーに対応する電気信号として取り出される。ここで、被検出光１０２の光パワーを、ｄＢｍ表記において光パワーＰｉｎとし、ｍＷ単位において光パワーＰｉｎ０とする。ただし、光パワーＰｉｎと光パワーＰｉｎ０との間には式（１）の関係がある。
【０００６】
【数１】
2019207901.tif 000003
【０００７】
電気回路１０４にて取り出された電気信号から、光パワーＰｉｎ０及び光パワーＰｉｎが求められるが、光パワーＰｉｎの測定誤差（誤差ΔＰｉｎとする）は、光パワーＰｉｎの値がある程度以上に大きく、被検出光２の信号対雑音比が十分高い場合には、光検出素子１０３及び電気回路１０４の性能で決まる限界値に制限される。誤差ΔＰｉｎの例としては、光パワーメータや光スペアナの典型的な値として０．１ｄＢである。このことは、式（１）の関係から、光パワーＰｉｎ０の相対精度が、光パワーＰｉｎ０の値によらず、一定値に制限されていることを意味している。ただし、光パワーＰｉｎ０の誤差を誤差ΔＰｉｎ０とすると、光パワーＰｉｎ０の相対誤差は、相対誤差ΔＰｉｎ０／Ｐｉｎ０により与えられる。誤差ΔＰｉｎの値が０．１ｄＢの場合、相対誤差ΔＰｉｎ０／Ｐｉｎ０の値は０．０２３すなわち２．３％である。
【０００８】
また、従来技術において、光検出素子１０３の前段に、光増幅器１０５を設置した場合の動作は、以下のとおりである。光増幅器１０５のｄＢ表記での利得を利得Ｇ、無次元量としての利得を利得Ｇ０とする。ただし、一般に光増幅器は、利得一定、または、ほぼ一定の動作条件で用いられる。光増幅器１０５の出力段における被検出光１０２の出力光パワーを、ｄＢｍ表記において出力光パワーＰｏｕｔ、ｍＷ単位において出力光パワーＰｏｕｔ０とする。この場合、Ｐｏｕｔ０＝ＧＰｉｎ０の関係がある。ここで、この関係式においてＰｏｕｔ０は出力光パワーＰｏｕｔ０を表し、Ｐｉｎ０は入力光パワーＰｉｎ０を表す。この関係式においてＧは比例定数である。また、出力光パワーの誤差を誤差ΔＰｏｕｔ０とすると、ΔＰｏｕｔ０＝ＧΔＰｉｎ０の関係がある。この関係式においてΔＰｏｕｔ０は、誤差ΔＰｏｕｔ０を表し、ΔＰｉｎ０は誤差ΔＰｉｎ０を表す。したがって、出力光パワーの相対誤差ΔＰｏｕｔ０／Ｐｏｕｔ０は、式（２）となる。
【０００９】
【数２】
2019207901.tif 000004
【００１０】
式（２）によれば、相対誤差ΔＰｏｕｔ０／Ｐｏｕｔ０は入力光パワーの相対誤差と等しくなる。すなわち、光増幅器１０５を用いた場合、被検出光１０２の光パワー測定における相対精度は一定であり、向上することはない。つまり、光検出装置１０１では、光検出の感度は一定であり、向上することはない。
ｄＢ表記の量に関しては、式（３）の関係がある。
【００１１】
【数３】
2019207901.tif 000005
【００１２】
なお、光増幅器１０５は、入力信号光の光パワーが微弱であり、入力信号光の信号対雑音比が小さい場合に、信号対雑音比の向上のために用いることができる。（非特許文献１、３、４、５）。
【００１３】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、光検出の感度を向上できる光検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、入力した被検出光を増幅する利得媒質と、前記利得媒質から出力された伝搬光を、前記利得媒質にフィードバックする光フィードバック部と、前記利得媒質と前記光フィードバック部とを備える光増幅フィードバック回路とを備える光検出装置であって、前記光増幅フィードバック回路において発生した光を、前記光増幅フィードバック回路から出力信号光として出力する光検出装置である。
【００１５】
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記光フィードバック部は狭帯域光透過フィルタを有する。
【００１６】
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記被検出光は前記利得媒質の励起光である。
【００１７】
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記被検出光は前記利得媒質の信号光である。
【００１８】
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記光フィードバック部は、光導波路としての光ファイバを有する。
【００１９】
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記光フィードバック部は、光導波路としての自由空間を有する。
【００２０】
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記光フィードバック部は、リング形状を有する。
【００２１】
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記光フィードバック部は、リニア形状を有する。
【００２２】
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記光フィードバック部は、光サーキュレータを有し、前記光サーキュレータを介して、前記被検出光の入力と、前記出力信号光の出力とを行う。
【００２３】
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記光増幅フィードバック回路は、前記被検出光に対するバイアス光源を有する。
【００２４】
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記利得媒質は、希土類添加ファイバである。
【００２５】
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記利得媒質は、レーザダイオードである。
【００２６】
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記光増幅フィードバック回路の前段に、前記被検出光を増幅するための光増幅器を有する。
【００２７】
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記光増幅フィードバック回路の後段に、前記出力信号光を増幅するための光増幅器を有する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、光検出の感度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る光検出装置の基本構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の光増幅フィードバック回路の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の光増幅フィードバック回路の動作の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る光検出装置における光増幅フィードバック回路の一例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る利得媒質がエルビウム添加ファイバである場合の光増幅フィードバック回路の一例を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る光検出装置の全体構成の一例を示すブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る光入出力特性の計算実験結果の一例を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る励起光パワーに対する傾きのプロットの一例を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る光増幅フィードバック回路の一例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る光増幅フィードバック回路の動作の一例を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る利得媒質がエルビウム添加ファイバの場合の光増幅フィードバック回路の一例を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る利得媒質がレーザダイオードである場合の光増幅フィードバック回路の一例を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る利得媒質をレーザダイオード、光導波路を自由空間とした場合の光増幅フィードバック回路の一例を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る光検出装置における光増幅フィードバック回路の一例を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る光検出装置における光増幅フィードバック回路の一例を示すブロック図である。
【図１６】本発明の第５の実施形態に係る光検出装置における光増幅フィードバック回路の一例を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第５の実施形態に係る利得媒質がレーザダイオードであり、光導波路２１が自由空間である場合の光増幅フィードバック回路の一例を示すブロック図である。
【図１８】本発明の第６の実施形態に係る光検出装置における光増幅フィードバック回路の一例を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第６の実施形態に係る利得媒質がエルビウム添加ファイバである場合の光増幅フィードバック回路の一例を示すブロック図である。
【図２０】本発明の第７の実施形態に係る光検出装置の光増幅フィードバック回路の一例を示すブロック図である。
【図２１】本発明の第７の実施形態に係る光増幅フィードバック回路の一例を示すブロック図である。
【図２２】従来技術における光検出装置の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の光検出装置は、以下の構成及び動作を主要な特徴とする。
図１に、本発明における光検出装置１の基本構成のブロック図を示す。図１の光検出装置１は、図２２の従来技術の光検出装置１０１とは、以下の点が異なる。すなわち、光検出装置１では、光検出素子３の前段に、光増幅フィードバック回路６を設置している。被検出光２は、光増幅フィードバック回路６を介して、光検出素子３に入射する。
【００３１】
光増幅フィードバック回路６のブロック図を、図２に示す。光増幅フィードバック回路６は、利得媒質１１と、光フィードバック部１２と、光入力部１３と、光出力部１４とを備える。ここで、利得媒質とは光増幅媒質のことである。また、フィードバックとは帰還のことである。
【００３２】
被検出光２は、光入力部１３から光増幅フィードバック回路６に入射し、利得媒質１１に入射する。ここで、被検出光２の波長は、利得媒質１１の光励起における励起光波長に合致する。被検出光２により励起された利得媒質１１は、その光導波路内の伝搬光として、増幅された自然放出（ＡＳＥ：Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）光を出力する。つまり、利得媒質１１は、入力した被検出光２を増幅する。
【００３３】
利得媒質１１が出力するＡＳＥ光は、光フィードバック部１２を介して、再び利得媒質１１に入射する。したがって、光フィードバック部１２は、利得媒質１１から出力された伝搬光を、利得媒質１１にフィードバックする。
光増幅フィードバック回路６は、レーザ発振の閾値近傍以下の動作点で動作する。光増幅フィードバック回路６の中で発生した当該ＡＳＥ光は、被検出光２の光パワー情報を有する信号光として、光出力部１４から出力される。光出力部１４から出力される出力光を、出力信号光７とする。したがって、光検出装置１は、光増幅フィードバック回路６において発生した光を、光増幅フィードバック回路６から出力信号光７として出力する。
【００３４】
図２に示した基本構成を備える光増幅フィードバック回路６の動作を、図３を用いて以下に示す。図３に示すプロットＰＬ３は、光増幅フィードバック回路６の入出力特性を示している。入力光は被検出光２であり、利得媒質１１の励起光として作用する。つまり、被検出光２は利得媒質１１の励起光である。また、出力光は、光出力部１４から出力される出力信号光７である。
光増幅フィードバック回路６は、レーザ発振の閾値近傍以下の被検出光パワー、すなわち被検出光２の光パワーＰｉｎの範囲において動作する。光パワーＰｉｎの変化量を変化量ΔＰｉｎとする。また、光パワーＰｉｎの変化量Δが増加した場合の、出力信号光７の光パワーＰｏｕｔの変化量を変化量ΔＰｏｕｔとする。
【００３５】
光増幅フィードバック回路６の動作を調べた結果、式（４）となることを見出した。
【００３６】
【数４】
2019207901.tif 000006
【００３７】
そこで、図３に示した光増幅フィードバック回路６の性能に関して、傾きＳを、式（５）により定義する。
【００３８】
【数５】
2019207901.tif 000007
【００３９】
この傾きＳは、光パワー検出感度を表していると考えることができる。そのため本明細書では、この傾きＳを、適宜、光パワー検出感度と呼ぶ。従来技術においては、式（３）より、Ｓ＝１である。したがって、本発明の光増幅フィードバック回路６を用いることにより、従来技術に比べ、傾きがＳ倍、すなわち、光パワー検出感度がＳ倍となる。上述したように、光検出素子３、及び光検出素子３より後段の回路の光パワー検出誤差が限られていることから、本発明により、被検出光２の光パワー検出感度をＳ倍にすることができる。
【００４０】
また特に、光フィードバック部１２の中に、狭帯域光透過フィルタＯＢＰＦを設置することにより、傾きＳを、１より十分大きな値、例えば１０倍あるいは１００倍の値とすることができる。ちなみに、式（５）を、ｍＷ単位で表した微小変化量ΔＰｉｎ０、及び微小変化量ΔＰｏｕｔ０で表すと、式（６）となる。
【００４１】
【数６】
2019207901.tif 000008
【００４２】
式（６）の右辺第２因子ΔＰｏｕｔ０／Ｐｉｎ０は、励起光パワーＰｉｎ０が大きいほど大きいが、右辺第１因子Ｐｉｎ０／Ｐｏｕｔ０は、励起光パワーＰｉｎ０が大きいほど小さいという関係を有する。
【００４３】
以上に説明したように、本発明に係る光検出装置１は、利得媒質１１と、光フィードバック部１２と、光増幅フィードバック回路６とを備える。利得媒質１１は、入力した被検出光２を増幅する。光フィードバック部１２は、利得媒質１１から出力された伝搬光を、利得媒質１１にフィードバックする。光増幅フィードバック回路６は、利得媒質１１と光フィードバック部１２とを備える。光検出装置１は、光増幅フィードバック回路６において発生した光を、光増幅フィードバック回路６から出力信号光７として出力する。
【００４４】
この構成により、本実施形態に係る光検出装置１では、光増幅フィードバック回路６をレーザ発振の閾値近傍以下の被検出光パワー、すなわち被検出光２の光パワーＰｉｎの範囲において動作させることができるため、光検出の感度を向上できる。
【００４５】
また、本発明に係る光検出装置１では、被検出光２は利得媒質１１の励起光である。
この構成により、本発明に係る光検出装置１では、光検出装置１内に、励起光を出力する励起光源を設置する必要が無く、装置を簡素化できる。
【００４６】
（第１の実施形態）
図４は、本発明の第１実施形態の光検出装置１における光増幅フィードバック回路６ａを示すブロック図である。本第１実施形態の光検出装置１の基本構成は、図１に示されている。図４において、利得媒質１１は、光導波路２１を用いて、リング状に接続されている。すなわち、光導波路２１を用いて構成される光リング回路ＯＲＣにおいて、利得媒質１１から出射した光は、回路内伝搬光２２（回路内伝搬光２２−１〜回路内伝搬光２２−４）として、光リング回路ＯＲＣ内を同図中に示した矢印の方向に伝搬する。光リング回路ＯＲＣは、光フィードバック部１２の一例である。
【００４７】
光リング回路ＯＲＣにおいて、利得媒質１１の後段に設置した光アイソレータＩＳＯは、光リング回路ＯＲＣ内の回路内伝搬光２２の伝搬方向を、時計回りに制限する。ただし、光アイソレータＩＳＯを設置せずに、反時計回りの伝搬光を生じさせてもよい。光アイソレータＩＳＯは、光検出装置１の中において発生した、利得媒質１１に対する残留反射光を抑圧し、光増幅フィードバック回路６ａの動作を安定化させる機能も有する。
【００４８】
光アイソレータＩＳＯの後段には、適宜、狭帯域光透過フィルタＯＢＰＦを設置する。したがって、光リング回路ＯＲＣ、つまり光フィードバック部１２は、狭帯域光透過フィルタＯＢＰＦを有する。
狭帯域光透過フィルタＯＢＰＦの後段に設置した分岐器ＢＲは、回路内伝搬光２２の一部を、光リング回路ＯＲＣ外に分岐する。分岐器ＢＲにより分岐された光は、光出力部１４を介して、出力信号光７として、光増幅フィードバック回路６ａから出力される。
【００４９】
分岐器ＢＲの後段に設置した光減衰器ＡＴＴは、光リング回路ＯＲＣの光損失Ｌを適正な値に設定する。光減衰器ＡＴＴの後段には、合波器ＣＰ−Ｐを設置する。合波器ＣＰ−Ｐは、光入力部１３を介して、光増幅フィードバック回路６ａに入力した被検出光２を、前記光リング回路に導入する。ここで光損失Ｌは、利得媒質１１の出力部から入力部までの光損失である。
【００５０】
図４に示した本発明第１実施形態において、利得媒質１１がエルビウム添加ファイバＥＤＦである場合の、光増幅フィードバック回路６ｂのブロック図を、図５に示す。図５の光増幅フィードバック回路６ｂについて、図４の光増幅フィードバック回路６ａと異なる主な点を以下に示す。
エルビウム添加ファイバＥＤＦとは、希土類添加ファイバである。したがって、光増幅フィードバック回路６ｂでは、利得媒質１１は、希土類添加ファイバである。
【００５１】
図５の光増幅フィードバック回路６ｂでは、光導波路２１として光ファイバＯＦを用いている。ここで光増幅フィードバック回路６ｂに含まれる光リング回路ＯＲＣｂ、つまり光フィードバック部１２は、光導波路２１として光ファイバＯＦを有する。また、光増幅フィードバック回路６ｂでは、光入力部１３及び光出力部１４としてそれぞれ光コネクタ１３ｂ及び光コネクタ１４ｂを用いている。光ファイバＯＦは、Ｇ．６５２などの偏波非保持型のもの、または、ＰＡＮＤＡファイバなどの偏波保持型のものを用いる。
【００５２】
光増幅フィードバック回路６ｂでは、利得媒質１１すなわちエルビウム添加ファイバＥＤＦの後段の光アイソレータを光アイソレータＩＳＯ−Ｂとしている。また、光増幅フィードバック回路６ｂでは、エルビウム添加ファイバＥＤＦの前段に、光アイソレータＩＳＯ−Ｆを設置して、エルビウム添加ファイバＥＤＦへの残留反射光の抑圧を図っている。
【００５３】
光増幅フィードバック回路６ｂでは、分岐器ＢＲとして、光ファイバカプラを用いる。分岐器ＢＲの分岐比は、一例として９０：１０である。ただし、分岐比９０が光リング回路ＯＲＣｂ内の比率である。分岐器ＢＲの分岐比の他の例は、５０：５０などである。光増幅フィードバック回路６ｂでは、被検出光２の波長を、一例として、エルビウム添加ファイバＥＤＦの励起光の波長の一つである１４８０ｎｍとする。励起光波長の他の例は、９８０ｎｍなどである。出力信号光７の波長を、一例として、エルビウム添加ファイバＥＤＦの信号光波長の一つである１５５８ｎｍとする。信号光波長の他の例は、エルビウム添加ファイバ増幅器ＥＤＦＡの信号光波長として、１５３０〜１６１０ｎｍなどを挙げることができる。
なお、光増幅フィードバック回路６ｂでは、光導波路２１として光ファイバＯＦを用いているが、光導波路２１として、レンズと自由空間及びミラーを用いる構成でもよい。
【００５４】
図６に、本発明第１実施形態に関する、光検出装置１の全体構成の一例のブロック図を示す。図６の光源ＯＳから送出された被検出光２を、光導波路としてのマルチコアファイバＭＣＦのコアＣ１に入力する。
コアＣ１を伝搬した被検出光２は、光検出の第１のシステムＳ１に到達し、分岐器Ｂ１において一部が分岐され、光増幅フィードバック回路６に導かれる。分岐器Ｂ１において分岐された残りの被検出光２は、コアＣ１の下流に設置された他のシステム（不図示のシステムＳ２以降）に導かれる。
【００５５】
分岐器Ｂ１と光増幅フィードバック回路６の間に、被測定対象物ＤＵＴが設置される。被測定対象物ＤＵＴは、例えば、損失媒体としての光部品、分光測定対象としての液体、気体、個体、及び、利得媒体としての光増幅器などである。すなわち、光検出装置１は、被測定対象物ＤＵＴの損失及び利得変動を高感度において検出する。被測定対象物ＤＵＴがない場合も実施可能であり、その場合には、光検出装置１は、光源ＯＳからの被検出光２の光パワー変動を高感度において検出する。
【００５６】
図５に示した本発明第１実施形態における光入出力特性の計算実験結果の例を、図７に示す。横軸は、ＥＤＦ入力の励起光パワーを示す。ここで、ＥＤＦ入力の励起光パワーとは、ｄＢｍ表記において定義した被検出光２の光パワーＰｉｎである。縦軸は、ＥＤＦ出力の信号光パワーを示す。ここでＥＤＦ出力の信号光パワーとは、ｄＢｍ表記において定義した出力信号光７の光パワーである。ただし、エルビウム添加ファイバＥＤＦのＣ帯における平坦利得を約２０ｄＢ、光損失Ｌを１５ｄＢとした。
図７では、狭帯域光透過フィルタＯＢＰＦがない場合、及び、狭帯域光透過フィルタＯＢＰＦの透過帯域幅ＢＷが、１０ｎｍ、１ｎｍ、０．１ｎｍ、０．０１ｎｍの場合のプロットを、上から順に示す。
【００５７】
また、上述した式（５）で与えられる傾きＳについて、Ｐｉｎの微小変化量ΔＰｉｎが十分に小さい場合の値を、図８に示した。図８では、狭帯域光透過フィルタＯＢＰＦがない場合、及び、狭帯域光透過フィルタＯＢＰＦの透過帯域幅ＢＷが、１０ｎｍ、１ｎｍ、０．１ｎｍ、０．０１ｎｍの場合の励起光パワーに対する傾きＳのプロットを、下から順に示した。
【００５８】
図８より、透過帯域幅ＢＷが小さくなるにつれ、傾きＳが大きくなっていることが明らかになった。傾きＳの最大値を求めると、狭帯域光透過フィルタＯＢＰＦがない場合、及び、狭帯域光透過フィルタＯＢＰＦの透過帯域幅ＢＷが、１０ｎｍ、１ｎｍ、０．１ｎｍ、０．０１ｎｍの場合について、順に、１０．８、１９．３、５７．５、１７８．６、５５５．６であった。また、それらの最大値を与える励起光パワーＰｉｎは、狭帯域光透過フィルタＯＢＰＦがない場合、及び、狭帯域光透過フィルタＯＢＰＦの透過帯域幅ＢＷが、１０ｎｍ、１ｎｍ、０．１ｎｍ、０．０１ｎｍの場合について、順に、７．９３ｄＢｍ、８．０２ｄＢｍ、８．０７ｄＢｍ、８．０７ｄＢｍ、８．０８ｄＢｍであった。出力信号光パワーＰｏｕｔは、狭帯域光透過フィルタＯＢＰＦがない場合、及び、狭帯域光透過フィルタＯＢＰＦの透過帯域幅ＢＷが、１０ｎｍ、１ｎｍ、０．１ｎｍ、０．０１ｎｍの場合について、順に、約−７．０ｄＢｍ、約−９．５ｄＢｍ、約−１４．０ｄＢｍ、約−１９．５ｄＢｍ、約−２３．５ｄＢｍであった。
【００５９】
透過帯域幅ＢＷを、１ｎｍないし０．１ｎｍ程度とすることは、容易に入手可能な光部品で実現できる。したがって、本実施例により、傾きＳすなわち光検出感度を１０〜１００倍程度とすることが可能であり、従来技術に比べ、光検出の顕著な高感度化が達成できる。
【００６０】
以上に説明したように、本発明に係る光検出装置１では、光フィードバック部１２は、狭帯域光透過フィルタＯＢＰＦを有する。
この構成により、本発明に係る光検出装置１では、光検出感度を狭帯域光透過フィルタＯＢＰＦを有さない場合に比べて顕著に向上できる。
【００６１】
また、本発明に係る光検出装置１では、光フィードバック部１２は、光導波路２１として光ファイバＯＦを有する。
この構成により、本発明に係る光検出装置１では、光導波路２１を光ファイバＯＦを用いて構築することにより、光検出装置１を光導波路２１を光ファイバＯＦを用いて構築しない場合に比べて安定化できる。
【００６２】
また、本発明に係る光検出装置１では、利得媒質１１は、希土類添加ファイバである。
この構成により、本発明に係る光検出装置１では、利得媒質１１を希土類添加ファイバとすることにより、光検出装置１を利得媒質１１を希土類添加ファイバとしない場合に比べて安定化できる。
【００６３】
（第２の実施形態）
本発明の第２実施形態の光検出装置１における光増幅フィードバック回路６ｃを示すブロック図を、図９に示す。図９の光増幅フィードバック回路６ｃと、図４の第１実施形態の光増幅フィードバック回路６ａとは、以下の点が主に異なる。
【００６４】
本第２実施形態では、利得媒質１１に対する励起源１５が設置されている。励起源１５は、利得媒質１１を励起し利得を生じさせる。励起源１５の種類は、利得媒質１１の種類に応じて異なる。例えば、利得媒質１１がエルビウム添加ファイバＥＤＦの場合には、励起光源１５ｄである。また、利得媒質１１がレーザダイオードＬＤの場合には、レーザダイオードＬＤの駆動電流を供給する電流源１５ｅである。
被検出光２は、利得媒質１１の利得帯域波長域内の波長を有する光である。光入力部１３と利得媒質１１の間には、被検出光２と光リング回路ＯＲＣｃ内の回路内伝搬光２２を合波する合波器ＣＰ−Ａを設置する。合波器ＣＰ−Ａとは、例えば、誘電体多層膜フィルタ型の合波器である。
【００６５】
本第２実施形態の光増幅フィードバック回路６ｃの動作及び作用を、図１０を用いて説明する。第１実施形態に対する図３の光増幅フィードバック回路６ａの動作は、被検出光２が、利得媒質１１の励起光の場合に対する動作であり、励起光パワーの増加は、利得媒質１１の反転分布量の増加をもたらし、出力信号光７の光パワーは、励起光パワーとともに増加する。一方、本実施形態では、被検出光２が、利得媒質１１の信号光である場合であり、その信号光のパワーの増加は、利得媒質１１の反転分布量の減少をもたらす。
【００６６】
したがって、図１０に示したように、被検出光パワーのプロットＰＬ１０を、横軸の紙面の右から左に向かうにしたがって増加するようにプロットすることにより、図１０のプロットＰＬ１０と、図３のプロットＰＬ３とは同様の曲線形状になる。ここでプロットＰＬ１０と、プロットＰＬ３とが同様の曲線形状であるとは、プロットＰＬ１０と、プロットＰＬ３とを重ね合せることができることをいう。光パワーＰｉｎの変化量を変化量ΔＰｉｎとする。また、光パワーＰｉｎの変化量ΔＰｉｎが減少した場合の、出力信号光７の光パワーＰｏｕｔの変化量を変化量ΔＰｏｕｔとする。これにより、上述の式（４）及び（５）に記載の動作と同様の動作が成り立つ。
【００６７】
図１１は、本第２実施形態における利得媒質１１がエルビウム添加ファイバＥＤＦの場合のブロック図である。図１１の光増幅フィードバック回路６ｄは、図５の光増幅フィードバック回路６ｂと類似しているが、主な相違点を以下に示す。
光増幅フィードバック回路６ｄでは、励起源として、エルビウム添加ファイバＥＤＦの励起光源１５ｄを備える。光増幅フィードバック回路６ｄでは、励起光源１５ｄの波長が１４８０ｎｍの場合を示している。光増幅フィードバック回路６ｄでは、被検出光２として、ＥＤＦの利得波長域の光を入力信号光として用いている。光増幅フィードバック回路６ｄでは、入力信号光の波長を１５５０ｎｍとしている。
【００６８】
図１２は、本第２実施形態における利得媒質１１が、レーザダイオードＬＤである場合の光増幅フィードバック回路６ｅを示すブロック図である。図１２の光増幅フィードバック回路６ｅでは、励起源として、レーザダイオードＬＤの駆動電流を供給する電流源１５ｅを備える。
被検出光２の波長は、一例として、１５３０ｎｍ〜１５５０ｎｍである。また、この場合の出力信号光７の波長は、一例として、１５６０ｎｍや１５２０ｎｍである。ただし、レーザダイオードＬＤの利得波長域は、上記の波長をカバーしており、一例として、１５１０ｎｍ〜１５７０ｎｍである。レーザダイオードＬＤの利得波長域は、レーザダイオードＬＤの組成を変えることにより、広い波長域をカバーすることが知られており、例えば、可視光から近赤外の波長域をカバーしている。
【００６９】
図１３は、第２の実施形態において、利得媒質１１をレーザダイオードＬＤ、光導波路２１を自由空間とした場合の光増幅フィードバック回路６ｆを示すブロック図である。図１３の光増幅フィードバック回路６ｆは、図１２の光増幅フィードバック回路６ｅと類似しているので、以下に図１２の光増幅フィードバック回路６ｅとの主な相違点を示す。
図１２の光増幅フィードバック回路６ｅでは、光導波路２１として光ファイバを用いているが、図１３の光増幅フィードバック回路６ｆでは、光導波路２１は、自由空間及び４つのミラーＭ（ミラーＭ１〜Ｍ４）を用いて構成されている。ここで光リング回路ＯＲＣｆ、つまり光フィードバック部１２は、光導波路２１としての自由空間を有する。
【００７０】
光導波路２１は、トポロジー的にリング形状を有している。したがって、光リング回路ＯＲＣｆ、つまり光フィードバック部１２は、リング形状を有する。光導波路２１は、トポロジー的にリング形状を有しているが、ミラーＭの数としては、図１３の場合の数に限定されず、３つ以上であればよい。
【００７１】
以上に説明したように、本発明に係る光検出装置１では、被検出光２は利得媒質１１の信号光である。
この構成により、本発明に係る光検出装置１では、信号光のパワーの増加は、利得媒質１１の反転分布量の減少をもたらすため、光検出の感度を向上できる。
【００７２】
また、本発明に係る光検出装置１では、利得媒質１１は、レーザダイオードＬＤである。
この構成により、本発明に係る光検出装置１では、レーザダイオードＬＤの利得波長域が被検出光２の波長、及び出力信号光７の波長をカバーできるため、光検出装置１の広帯域化を図ることができる。
【００７３】
また、本発明に係る光検出装置１では、光フィードバック部１２は、光導波路２１としての自由空間を有する。
この構成により、本発明に係る光検出装置１では、光導波路２１を伝搬する光の偏波状態が保持されるため、光検出装置１を光導波路２１としての自由空間を有さない場合に比べて安定化できる。
【００７４】
また、本発明に係る光検出装置１では、光フィードバック部１２は、リング形状を有する。
この構成により、本発明に係る光検出装置１では、光フィードバック部１２内に設置する光部品に対して、伝搬光が単一透過となるため、当該光部品に対する特性の要求条件を緩和することができる。
【００７５】
（第３の実施形態）
本発明の第３実施形態の光検出装置１における光増幅フィードバック回路６ｇを示すブロック図を、図１４に示す。図１４の光増幅フィードバック回路６ｇは、図９の第２実施形態の光増幅フィードバック回路６ｃを示すブロック図と類似しているので、以下に、図９の光増幅フィードバック回路６ｃと異なる点について主に示す。
光増幅フィードバック回路６ｇでは、光導波路２１は、直線的なトポロジー配置、すなわちリニア形状を有し、光導波路２１の両端は、片端に１個ずつ、計２個のミラー（ミラーＭ−１及びミラーＭ−２）が設置されている。したがって、光リング回路ＯＲＣｇ、つまり光フィードバック部１２は、リニア形状を有する。
【００７６】
光導波路２１は、光ファイバや自由空間であり、光導波路２１内を、回路内伝搬光２２が往復する。その結果、光導波路２１内を、回路内伝搬光２２が一往復する間に、回路内伝搬光２２は、利得媒質１１を２回通過する。また同様に、狭帯域光透過フィルタＯＢＰＦと光減衰器ＡＴＴなどの光部品を、回路内伝搬光２２が２回通過する。上記の第２実施形態及び第３実施形態は、上述の相違点を有するが、図３及び図１０に示した特性に関する本質的な違いはない。したがって、第２実施形態に関して示したように、本第３実施形態により、光パワー検出感度の向上を図ることができる。
【００７７】
以上に説明したように、本発明に係る光検出装置１では、光フィードバック部１２は、リニア形状を有する。
この構成により、本発明に係る光検出装置１では、リング形状とする場合に比べ、構成部品点数が削減できる。
【００７８】
（第４の実施形態）
本発明の第４実施形態の光検出装置１における光増幅フィードバック回路６ｈを示すブロック図を、図１５に示す。図１５の光増幅フィードバック回路６ｈは、図１４の第３実施形態の光増幅フィードバック回路６ｇと類似しているので、以下に、図１４の光増幅フィードバック回路６ｇからの変更点を主に示す。
図１５では、利得媒質１１の両端に、部分反射のミラー（ミラーＭ−１及びミラーＭ−２）が設置されている。回路内伝搬光２２は、ミラーＭ−１とミラーＭ−２との間においてフィードバックを受ける。被検出光２は、光入力部１３及びミラーＭ−１を通過して利得媒質１１に入射する。利得媒質１１から、ミラーＭ−２の方向に伝搬した回路内伝搬光２２は、光アイソレータＩＳＯを通過後、光出力部１４を経て、出力信号光７として光増幅フィードバック回路６ｈから出力される。利得媒質１１は、一例として、へき開面を両端に有するレーザダイオードＬＤである。そのレーザダイオードＬＤがＤＦＢ型やＤＢＲ型の場合には、利得媒質１１は、狭帯域光透過フィルタＯＢＰＦの機能を具備する。
【００７９】
（第５の実施形態）
本発明の第５実施形態の光検出装置１における光増幅フィードバック回路６ｉを示すブロック図を、図１６に示す。図１６の光増幅フィードバック回路６ｉは、図１５の第４実施形態の光増幅フィードバック回路６ｈと類似しているので、以下に、図１５の光増幅フィードバック回路６ｈからの変更点を主に示す。
【００８０】
光増幅フィードバック回路６ｉでは、光入力部１３と利得媒質１１の間に光サーキュレータ１７を設置している。一方、ミラーＭ−２の後段に、光アイソレータＩＳＯは設置していない。被検出光２は、光サーキュレータ１７及びミラーＭ−１を通過後、利得媒質１１に入射する。利得媒質１１を出射した被検出光２は、ミラーＭ−２で反射され、逆方向に伝搬する。その後、利得媒質１１に入射し、利得媒質１１を伝搬後、利得媒質１１から出射し、ミラーＭ−１を通過した回路内伝搬光２２は、光サーキュレータ１７の右側のポートＰＲ１から下側のポートＰＤ１に導かれ、出力信号光７となる。
したがって、光リング回路ＯＲＣｉ、つまり光フィードバック部１２は、光サーキュレータ１７を有し、光サーキュレータ１７を介して、被検出光２の入力と、出力信号光７の出力とを行う。
【００８１】
図１６において、利得媒質１１がレーザダイオードＬＤであり、光導波路２１が自由空間の場合を、図１７に示す。図１７の光増幅フィードバック回路６ｊでは、光入力部１３と光出力部１４は光コネクタとし、それらの右側にレンズＬＳ（レンズＬＳ１及びレンズＬＳ２）を設置している。また、光増幅フィードバック回路６ｊでは、レーザダイオードＬＤと光サーキュレータ１７との間にもレンズＬＳ３を設置している。レンズＬＳ１とレンズＬＳ３との間の伝搬光、及びレンズＬＳ３とレンズＬＳ２との間の伝搬光は、コリメートビームとなっている。光サーキュレータ１７とレンズＬＳ２との間に配置されたミラーＭは、コリメートビームの伝搬方向を変える機能を有する。
【００８２】
以上に説明したように、本発明に係る光検出装置１では、光フィードバック部１２は、光サーキュレータ１７を有し、光サーキュレータ１７を介して、被検出光２の入力と、出力信号光７の出力とを行う。
この構成により、本発明に係る光検出装置１では、光サーキュレータ１７を介して被検出光２の入力と出力信号光７の出力とを行わない場合に比べて効率よく出力信号光７を取り出すことができる。
【００８３】
（第６の実施形態）
本発明の第６実施形態の光検出装置１における光増幅フィードバック回路６ｋを示すブロック図を、図１８に示す。図１８の光増幅フィードバック回路６ｋは、図４の第１実施形態の光増幅フィードバック回路６ａと類似しているので、図４の光増幅フィードバック回路６ａからの変更点を主に示す。
【００８４】
光増幅フィードバック回路６ｋでは、被検出光２に対するバイアス光源１８を設置している。また、光入力部１３と合波器ＣＰ−Ａとの間に、被検出光２とバイアス光源からのバイアス光を合波するための合波器ＣＰ−Ｂを設置している。被検出光２とバイアス光とは、合波器ＣＰ−Ｂと合波器ＣＰ−Ａとを通過して、利得媒質１１に入射する。また、被検出光２とバイアス光とは、ともに近い波長を有し、利得媒質１１の励起光または利得媒質１１により増幅される信号光として機能する。
【００８５】
図４の第１実施形態の光増幅フィードバック回路６ａでは、被検出光２の光パワーレベルがある程度の大きさである必要がある。ここで、その大きさの値を所要レベルと呼ぶ。所要レベルは、一例として、数ｄＢｍである。したがって、所要レベルより小さい光パワーを有する被検出光２では、光検出感度が劣化する場合がある。
一方、図１８の本第６実施形態の光増幅フィードバック回路６ｋでは、被検出光２の光パワーとバイアス光の光パワーを合わせた光パワーが、所要レベルに達していればよい。したがって、本実施形態の光増幅フィードバック回路６ｋでは、被検出光２の光パワーが、第１実施形態の光増幅フィードバック回路６ａに比べ小さくてよいという利点を有する。
【００８６】
図１８において、利得媒質１１がエルビウム添加ファイバＥＤＦである場合のブロック図を図１９に示す。図９の光増幅フィードバック回路６ｌは、図１１の第２実施形態の光増幅フィードバック回路６ｄと類似しているので、以下に、図１１の光増幅フィードバック回路６ｄからの変更点を主に示す。
光増幅フィードバック回路６ｌでは、バイアス光源１８としてエルビウム添加ファイバＥＤＦに対する信号光を送出する光源を設置している。被検出光２である入力信号光の波長１５５０ｎｍに対してバイアス光源１８が送出する信号光の波長を、近接波長の１５４０ｎｍとした。合波器ＣＰ−Ｂは、一例として、１５５０ｎｍの信号光と１５４０ｎｍのバイアス光を合波する誘電体多層膜フィルタである。
【００８７】
図１９の実施形態において、光パワーの所要レベルは、一例として、６ｄＢｍ（すなわち４ｍＷ）である。この場合、被検出光２の光パワーは、０．０１ｍＷ、すなわち−２０ｄＢｍである。また、この場合、バイアス光の光パワーは、３．９９ｍＷ、すなわち約６ｄＢｍである。
このように、被検出光２の光パワーについて、図１１の第２実施形態の光増幅フィードバック回路６ｄにおけるレベルが６ｄＢｍであるのに対し、図１９の第６実施形態の光増幅フィードバック回路６ｌにおけるレベルは−２０ｄＢｍである。光増幅フィードバック回路６ｌでは、バイアス光の光パワーの値を適宜変更して、被検出光２の光パワーレベルを所望の値に設定することが可能である。
【００８８】
以上に説明したように、本発明に係る光検出装置１では、光増幅フィードバック回路６ｋは、被検出光２に対するバイアス光源１８を有する。
この構成により、本発明に係る光検出装置１では、被検出光２の光パワーとバイアス光の光パワーを合わせた光パワーが、所要レベルに達していればよいため、被検出光２の光パワーが、光増幅フィードバック回路６ｋが被検出光２に対するバイアス光源１８を有していない場合に比べ小さくても、光検出感度を向上できる。
【００８９】
（第７の実施形態）
本発明の第７実施形態の光検出装置１の光増幅フィードバック回路６ｍを示すブロック図を、図２０に示す。図２０の光増幅フィードバック回路６ｍと、図２の第１実施形態の光増幅フィードバック回路６とは類似しているので、図２の光増幅フィードバック回路６からの変更点を主に示す。
本第７実施形態の光増幅フィードバック回路６ｍでは、光増幅フィードバック回路６ｍの前段に、被検出光２を増幅するための光増幅器Ｆを有する。または、光増幅フィードバック回路６ｍでは、光増幅フィードバック回路６ｍの後段に、出力信号光７を増幅するための光増幅器Ｂを有する。ただし、光増幅器Ｆ及び光増幅器Ｂの両方を用いてもよい。
【００９０】
光増幅フィードバック回路６ｍでは、光増幅器Ｆを用いた場合には、光増幅フィードバック回路６ｍに入力する被検出光２の光パワーを、光パワー検出感度を劣化させることなく、増大させることができるので、被検出光２の光パワーを、光増幅器Ｆの利得の分だけ低減することができるという利点を有する。
また、光増幅フィードバック回路６ｍでは、光増幅器Ｂを用いた場合には、光パワー検出感度を劣化させることなく、出力信号光７の光パワーを、光増幅器Ｂの利得の分だけ増加することができるという利点を有する。
【００９１】
本第７実施形態のより具体的な構成を示すブロック図を、図２１に示す。図２１の光増幅フィードバック回路６ｍと、図１９の第６実施形態の光増幅フィードバック回路６ｌとは類似しているので、図１９の光増幅フィードバック回路６ｌからの変更点を主に示す。
光増幅フィードバック回路６ｍでは、図１９の光増幅フィードバック回路６ｌの前段に光増幅器Ｆを、後段に光増幅器Ｂを設置している。光増幅器Ｆ及び光増幅器Ｂは、ともにエルビウム添加ファイバ増幅器ＥＤＦＡであり、Ｃ帯（１５３０〜１５６５ｎｍ）の光を増幅する。したがって、光増幅器Ｆは、光増幅器Ｆに対する入力光である１５５０ｎｍの光を増幅する。光増幅器Ｂは、光増幅器Ｂに対する入力光である１５５８ｎｍの光を増幅する。
【００９２】
以上に説明したように、本発明に係る光検出装置１では、光増幅フィードバック回路６ｍの前段に、被検出光２を増幅するための光増幅器Ｆを有する。
この構成により、本発明に係る光検出装置１では、光増幅フィードバック回路６ｍに入力する被検出光２の光パワーを、光パワー検出感度を劣化させることなく、増大させることができるので、被検出光２の光パワーを、光増幅器Ｆの利得の分だけ低減することができる。
【００９３】
また、本発明に係る光検出装置１では、光増幅フィードバック回路６ｍの後段に、出力信号光７を増幅するための光増幅器Ｂを有する。
この構成により、本発明に係る光検出装置１では、光パワー検出感度を劣化させることなく、出力信号光７の光パワーを、光増幅器Ｂの利得の分だけ増加することができるので、被検出光２の光パワーを、光増幅器Ｂの利得の分だけ低減することができる。
【００９４】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１…光検出装置、２…被検出光、３…光検出素子、４…電気回路、６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ、６ｇ、６ｈ、６ｉ、６ｊ、６ｋ、６ｌ、６ｍ…光増幅フィードバック回路、７…出力信号光、１１…利得媒質、１２…光フィードバック部、１３…光入力部
１３ｂ、１４ｂ…光コネクタ、１４…光出力部、ＯＲＣ…光リング回路、ＣＰ−Ｐ、ＣＰ−Ａ…合波器、ＢＲ…分岐器、ＯＢＰＦ…狭帯域光透過フィルタ、ＡＴＴ…光減衰器、ＩＳＯ…光アイソレータ、ＩＳＯ−Ｂ、ＩＳＯ−Ｆ…光アイソレータ、２１…光導波路２１、２２、２２−１、２２−２、２２−３、２２−４…回路内伝搬光、ＯＦ…光ファイバ、Ｓ…システム、ＯＳ…光源、ＤＵＴ…被測定対象物、ＭＣＦ…マルチコアファイバ、Ｃ１、Ｃ２…コア、Ｂ１…分岐器、Ａ１…合波器、１５…励起源、１５ｄ…励起光源、１５ｅ…電流源、ＬＤ…レーザダイオード、Ｍ、Ｍ−１、Ｍ−２…ミラー、ＥＤＦ…エルビウム添加ファイバ、１７…光サーキュレータ、ＬＳ、ＬＳ１、ＬＳ２、ＬＳ３…レンズ、１８…バイアス光源、Ｆ、Ｂ…光増幅器、ＰＤ１、ＰＲ１…ポート
【図１】
2019207901.tif 000009
【図２】
2019207901.tif 000010
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2019207901.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月4日(2019.1.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力した被検出光を増幅する利得媒質と、
前記利得媒質から出力された伝搬光を、前記利得媒質にフィードバックする光フィードバック部と、
前記利得媒質と前記光フィードバック部とを備える光増幅フィードバック回路と、
入射する光を光電流に変換することによって検出する光検出素子と、
を備える光検出装置であって、
前記光増幅フィードバック回路において発生した光を、前記光増幅フィードバック回路から出力信号光として出力して前記光検出素子に検出させ、
前記出力信号光のパワーの変化量の前記被検出光のパワーの変化量に対する比は１より大きな値である
光検出装置。
【請求項２】
前記光増幅フィードバック回路に入力される前記被検出光のパワーは、レーザ発振の閾値近傍以下である
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項３】
前記光増幅フィードバック回路に入力される前記被検出光の波長と、前記出力信号光の波長とが異なる
請求項１または請求項２に記載の光検出装置。
【請求項４】
前記光増幅フィードバック回路に入力される前記被検出光のパワーが、前記出力信号光のパワーより大きい
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項５】
前記光フィードバック部は狭帯域光透過フィルタを有する
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項６】
前記被検出光は前記利得媒質の励起光である
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項７】
前記被検出光は前記利得媒質の信号光である
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項８】
前記光フィードバック部は、光導波路としての光ファイバを有する
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項９】
前記光フィードバック部は、光導波路としての自由空間を有する
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１０】
前記光フィードバック部は、リング形状を有する
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１１】
前記光フィードバック部は、リニア形状を有する
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１２】
前記光フィードバック部は、光サーキュレータを有し、
前記光サーキュレータを介して、前記被検出光の入力と、前記出力信号光の出力とを行う
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１３】
前記光増幅フィードバック回路は、前記被検出光に対するバイアス光源を有する
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１４】
前記利得媒質は、希土類添加ファイバである
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１５】
前記利得媒質は、レーザダイオードである
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１６】
前記光増幅フィードバック回路の前段に、前記被検出光を増幅するための光増幅器を有する
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１７】
前記光増幅フィードバック回路の後段に、前記出力信号光を増幅するための光増幅器を有する
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、入力した被検出光を増幅する利得媒質と、前記利得媒質から出力された伝搬光を、前記利得媒質にフィードバックする光フィードバック部と、前記利得媒質と前記光フィードバック部とを備える光増幅フィードバック回路と、入射する光を光電流に変換することによって検出する光検出素子と、を備える光検出装置であって、前記光増幅フィードバック回路において発生した光を、前記光増幅フィードバック回路から出力信号光として出力して前記光検出素子に検出させ、前記出力信号光のパワーの変化量の前記被検出光のパワーの変化量に対する比は１より大きな値である光検出装置である。
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記光増幅フィードバック回路に入力される前記被検出光のパワーは、レーザ発振の閾値近傍以下である。
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記光増幅フィードバック回路に入力される前記被検出光の波長と、前記出力信号光の波長とが異なる。
また、本発明の一態様は、前記光増幅フィードバック回路に入力される前記被検出光のパワーが、前記出力信号光のパワーより大きい。
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月24日(2019.5.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力した被検出光を増幅する利得媒質と、
前記利得媒質から出力された伝搬光を、前記利得媒質にフィードバックする光フィードバック部と、
前記利得媒質と前記光フィードバック部とを備える光増幅フィードバック回路と、
入射する光を光電流に変換することによって検出する光検出素子と、
を備える光検出装置であって、
前記光増幅フィードバック回路において発生した光を、前記光増幅フィードバック回路から出力信号光として出力して前記光検出素子に検出させ、
前記出力信号光のパワーのｄＢｍ表記における値の変化量の前記被検出光のパワーのｄＢｍ表記における値の変化量に対する比は１より大きな値である
光検出装置。
【請求項２】
前記光増幅フィードバック回路に入力される前記被検出光のパワーは、レーザ発振の閾値近傍以下である
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項３】
前記光増幅フィードバック回路に入力される前記被検出光の波長と、前記出力信号光の波長とが異なる
請求項１または請求項２に記載の光検出装置。
【請求項４】
前記光増幅フィードバック回路に入力される前記被検出光のパワーのｄＢｍ表記における値が、前記出力信号光のパワーのｄＢｍ表記における値より大きい
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項５】
前記光フィードバック部は狭帯域光透過フィルタを有する
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項６】
前記被検出光は前記利得媒質の励起光である
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項７】
前記被検出光は前記利得媒質の信号光である
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項８】
前記光フィードバック部は、光導波路としての光ファイバを有する
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項９】
前記光フィードバック部は、光導波路としての自由空間を有する
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１０】
前記光フィードバック部は、リング形状を有する
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１１】
前記光フィードバック部は、リニア形状を有する
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１２】
前記光フィードバック部は、光サーキュレータを有し、
前記光サーキュレータを介して、前記被検出光の入力と、前記出力信号光の出力とを行う
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１３】
前記光増幅フィードバック回路は、前記被検出光に対するバイアス光源を有する
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１４】
前記利得媒質は、希土類添加ファイバである
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１５】
前記利得媒質は、レーザダイオードである
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１６】
前記光増幅フィードバック回路の前段に、前記被検出光を増幅するための光増幅器を有する
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項１７】
前記光増幅フィードバック回路の後段に、前記出力信号光を増幅するための光増幅器を有する
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光検出装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、入力した被検出光を増幅する利得媒質と、前記利得媒質から出力された伝搬光を、前記利得媒質にフィードバックする光フィードバック部と、前記利得媒質と前記光フィードバック部とを備える光増幅フィードバック回路と、入射する光を光電流に変換することによって検出する光検出素子と、を備える光検出装置であって、前記光増幅フィードバック回路において発生した光を、前記光増幅フィードバック回路から出力信号光として出力して前記光検出素子に検出させ、前記出力信号光のパワーのｄＢｍ表記における値の変化量の前記被検出光のパワーのｄＢｍ表記における値の変化量に対する比は１より大きな値である光検出装置である。
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記光増幅フィードバック回路に入力される前記被検出光のパワーは、レーザ発振の閾値近傍以下である。
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記光増幅フィードバック回路に入力される前記被検出光の波長と、前記出力信号光の波長とが異なる。
また、本発明の一態様は、前記光増幅フィードバック回路に入力される前記被検出光のパワーのｄＢｍ表記における値が、前記出力信号光のパワーのｄＢｍ表記における値より大きい。