(57)【要約】【課題】  発光体として遷移元素添加光導波路を用いた光源装置において、遷移元素添加光導波路を変更することなく可干渉長が制御された出力光を得ることができる光源装置を提供する。【解決手段】発光体として遷移元素添加光導波路１０３を用いた光源装置において、遷移元素添加光導波路１０３の一方の端に光出力端１０５と遷移元素添加光導波路１０３を励起するための励起光源１０１が光カプラ１０２を介し接続され、遷移元素添加光導波路１０３のもう一方の端に可変減衰器２０２を介し反射体２０１が接続されることを特徴とする光源装置。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光体として遷移元素添加光導波路を用いた光源装置において、遷移元素添加光導波路の一方の端に光出力端と遷移元素添加光導波路を励起するための励起光源が光カプラを介し接続され、遷移元素添加光導波路のもう一方の端に反射体が可変減衰器を介し接続されることにより、光出力端から出力される光の可干渉長を変化させることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
遷移元素が希土類元素であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可干渉長の制御方法およびその方法を用いた光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、計測、医療、バイオ分野の技術の進展は目覚ましく、それに応じて、これら分野で使用される光源への要求も多様化してきている。
【０００３】
光源には、ランプ、各種レーザ、ダイオードなどがある。これらは、それぞれの特徴に応じ、棲み分けが進むものと思われるが、近年の傾向として放射輝度の高い光源への要求が高い。これは、より微細な領域で光源が利用されてきていることと関係していると言える。
【０００４】
放射輝度の高い光源として、レーザ、特に使用が容易な半導体レーザ、が使用される場合も多い。しかし、レーザ特有の干渉性の高さは有用である場合もあるが、一部の用途では、例えば画像表示装置や照明光学装置などでは、歓迎されない性質であった。干渉性が高いことによって発生するスペックルを除く発明が提案されている（特許文献１、特許文献２）。
【０００５】
レーザ光ではない、即ち干渉性が比較的低い、半導体光源（ＬＥＤ、ＳＬＤ）も存在する。しかし、放射輝度が充分でなかったり、波長帯域が赤外に限られてしまったりしている。
【０００６】
干渉性については既にレーザ光についての知見がある（非特許文献１）。一般的には、対象となる光のマイケルソン干渉計における干渉縞を観察することで、可干渉長Ｌを求めることができる。また、この可干渉長Ｌは、
Ｌ＝ｃ／Δν  （但し、ｃ：光速、Δν：線幅）・・・式１
で、ほぼ表されることも知られている。また、光スペクトルにおけるパワーの半値を示す波長をλ１、λ２（λ１＜λ２）とすると、式１は、
Ｌ＝λ１・λ２／（λ２-λ１）・・・式２
とも表され、光スペクトルの制御により可干渉長の制御が可能であることが、示唆される。式２において、（λ２-λ１）が半値全幅にあたる。
【０００７】
発光体として遷移元素添加光導波路を用いた光源装置のうち、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）光源においては、自然放出光成分と誘導放出によって増幅された成分とが混合されている。特に、高パワーなＡＳＥ光源では、誘導放出成分が多いため、先に述べた光スペクトルと可干渉長の関係を尺度として用いることができると考えられる。
【０００８】
発光体として遷移元素添加光導波路を用いた光源装置は、例えば、図１に示すように、主に、励起光源１０１、光カプラ１０２、遷移元素添加光導波路１０３、出力端１０５、無反射端１０４から構成される。励起光源１０１は、遷移元素添加光導波路１０３中の遷移元素を活性化するためのものである。光カプラ１０２は、励起光源１０１から出力される励起光を遷移元素添加光導波路１０３へ導き、かつ、遷移元素添加光導波路１０３からの光を出力端１０５へ導くためのものである。遷移元素添加光導波路１０３は、発光体として用いられており、これまで遷移元素添加光導波路１０３には、希土類元素添加光ファイバが多く用いられる。無反射端１０４は、遷移元素添加光導波路１０３で発生する光が無反射端１０４の方に伝播してくる光が再び遷移元素添加光導波路１０３へ折り返さないための処理を施したものである。この様な光源装置においては、使用される遷移元素添加光導波路、励起パワー等により、出力される光スペクトルが決定される。しかし、可干渉長を制御することを意図した光スペクトルの制御は、なされていない。
【０００９】
遷移元素として希土類元素を添加した光導波路を用いた光源装置に関しての提案がある（特許文献３、特許文献４、特許文献５）。これらの提案は、出力パワーの向上について提案されたものであって、可干渉長の制御のために光スペクトルを制御することは、考慮されていない。
【００１０】
また、帯域の狭い反射体を用いて、線幅の狭い、レーザよりインコヒーレントな光源が発明されている（特許文献６）。しかし、一般的なファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ)を用いた場合、線幅はオングストロームオーダーであるため、光スペクトルは急峻なピークとなる。この場合、可干渉長は一般的な広帯域光源に比較し長く、レーザより若干短くなるものの、一般的なＦＢＧの帯域幅が一般的に使用される光スペクトルアナライザの分解能よりも狭いこともあり、反射率、帯域幅が充分に制御されたＦＢＧの製造が難しいため、容易に制御されたスペクトルを得る方法としては充分ではなく、可干渉長を制御する提案はなされていない。
【００１１】
更に、発光体として遷移元素添加光導波路を用いた光源装置において、可干渉長を能動的に制御することは、これまで提案されていない。
【００１２】
なお、遷移元素として希土類元素は、様々な波長の光を得ることが可能でありその組み合わせについても非特許文献２、３に紹介されている。また、遷移元素としてクロムは、ルビーレーザ等で使用されている。
【特許文献１】特開２００１−１８９５２０号公報
【特許文献２】特開平１１−３１２６３１号公報
【特許文献３】特開２００１−１１１１４５号公報
【特許文献４】特開２００２−３２９９０７号公報
【特許文献５】特開２００３−１３３６２１号公報
【特許文献６】特許第３３１２９３０号公報
【非特許文献１】大竹祐吉、レーザの使い方と注意点、オプトロニクス社、ｐ３３
【非特許文献２】Ｍｉｃｈｅｌ  Ｊ．  Ｆ．Ｄｉｇｏｎｎｅｔ，  Ｒａｒｅ−Ｅａｒｔｈ−Ｄｏｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ｌａｓｅｒｓ  ａｎｄ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ，Ｍａｅｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ，  Ｉｎｃ， ｐ１８
【非特許文献３】Ｍｉｃｈｅｌ  Ｊ．  Ｆ．Ｄｉｇｏｎｎｅｔ，  Ｒａｒｅ−Ｅａｒｔｈ−Ｄｏｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ｌａｓｅｒｓ  ａｎｄ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ，Ｍａｅｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ，  Ｉｎｃ， ｐ１７１−２４２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
発光体として遷移元素添加光導波路を用いた光源装置において、可干渉長を能動的に制御することは、これまで提案されていない。
【００１４】
本発明では、発光体として遷移元素添加光導波路を用いた光源装置において、遷移元素添加光導波路を変更することなく出力光の可干渉長を制御できる光源装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、発光体として遷移元素添加光導波路を用いた光源装置において、遷移元素添加光導波路の一方の端に光出力端と遷移元素添加光導波路を励起するための励起光源が光カプラを介し接続され、遷移元素添加光導波路のもう一方の端に反射体が可変減衰器を介し接続されることにより、光出力端から出力される光の可干渉長を変化させることを特徴とする光源装置である。
【００１６】
また、遷移元素が希土類元素であることを特徴とする光源装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、発光体として遷移元素添加光導波路を用いた光源装置において、遷移元素添加光導波路を変更することなく可干渉長が制御された出力光を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、上記課題を解決するために、発光体として遷移元素添加光導波路を用いた光源装置において、遷移元素添加光導波路の一方の端に光出力端と遷移元素添加光導波路を励起するための励起光源が光カプラを介し接続され、遷移元素添加光導波路のもう一方の端に反射体が可変減衰器を介し接続されている。遷移元素添加光導波路と反射体の間に可変減衰器が配置されることにより、反射体から遷移元素添加光導波路へ帰還する光パワーが制御され、出力光の光スペクトルの半値全幅が拡大あるいは縮小される。
【００１９】
ここで述べる光導波路は、コアクラッド構造を有するものを指しており、光ファイバや基板上等にコアクラッド構造を施した光導波路を指す。
【００２０】
可干渉長は、光スペクトルの線幅あるいは半値全幅と関係づけられるため、光スペクトルの制御により結果的に可干渉長を制御することが可能となる。
【００２１】
以下、本発明を、図を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
図２は、本発明の光源装置の一例を示す模式図である。本光源装置は、励起光源１０１、光カプラ１０２、遷移元素添加光導波路１０３、出力端１０５、反射体２０１、可変減衰器２０２から構成される。
【００２３】
励起光源１０１は、遷移元素添加光導波路１０３中の遷移元素を活性化するためのものであるため、遷移元素の種類により、適当な波長を含むものを選択する必要がある。例えば、半導体レーザ、ファイバ結合半導体レーザ、半導体レーザ励起固体レーザ、半導体レーザ励起ファイバレーザ、半導体レーザ励起ラマンレーザおよび、これらの波長変換レーザなどを使用することができる。必要に応じ、励起光源１０１と光カプラ１０２の間にアイソレータを挿入しても良い。また、励起波長が複数の波長の光からなっても良い。
【００２４】
光カプラ１０２は、励起光源１０１から出力される励起光を遷移元素添加光導波路１０３へ導き、かつ、遷移元素添加光導波路１０３からの光を出力端１０５へ導くためのものである。例えば、溶融延伸により作製されたものやフィルタタイプのものなどがあるが、特にこれらの構造に拘る必要はなく、前述の機能があれば構わない。
【００２５】
遷移元素添加光導波路１０３は、光導波路の主にコア部に遷移元素を添加したものを指す。
【００２６】
添加する遷移元素は、１種類だけでも良いし、複数の元素を組み合わせても良い。
【００２７】
また、光導波路を構成する母材は、石英系、フッ化物系、又はカルコゲナイド系のガラス、あるいはゾルゲル法により作製されるガラス等、コアクラッド構造を作製可能であれば、どのようなガラスであっても構わない。
【００２８】
出力端１０５からは、光源として使用される光が出力される。出力端１０５に、出力端からの反射光が遷移元素添加光導波路１０３へ戻らないような反射低減膜が施されても良いし、同じ目的で、光カプラ１０２と出力端１０５との間にアイソレータを設けても良い。
【００２９】
反射体２０１は、遷移元素添加光導波路１０３で発生する光の一部あるいは全てが反射されて遷移元素添加光導波路１０３へ戻るものであればよく、金属膜であっても、誘電体多層であっても構わない。
【００３０】
可変減衰器２０２は、遷移元素添加光導波路１０３から反射体２０１への光、反射体２０１から遷移元素添加光導波路１０３へ帰還する光に対し、損失を与えるものであれば、いかなるものも使える。市販されている可変減衰器はもちろん、ファイバの曲げ損失によるもの、誘電体多層膜を利用した反射フィルタや、物質の吸収を利用したフィルタ、ナイフエッジなどを利用したものや光軸をずらす手段、さらには反射ミラーを回転させるなどの手段を利用したものであっても構わない。
【００３１】
さらに、可変減衰器２０２おける減衰は、負の減衰、即ち増幅をしても良く、可変減衰器２０２として例えば、アイソレータのない光アンプを利用し、加算的にスペクトルの成形もおこなえる。
【００３２】
また、光源装置の光回路を構成するこれら光部品は、光導波路で接続されてよく、光ファイバがより好ましい。この場合、可能であれば、接続損失の低減のため、光部品に使用する光ファイバとそれらを接続する光ファイバは統一された方がよい。これらの光ファイバは、遷移元素添加光導波路１０３で発生する光に対して、シングルモードであることが理想的である。しかし、諸事情からそれら不可能な場合は、できるだけ低次のモードだけが許されるように設計されるのが良い。
【００３３】
あるいは光源装置の光回路を構成するこれら光部品の接続に光導波路を用いなくてもよく、直接接続されるか又は空間を経由して接続されても構わない。
【００３４】
さらに、遷移元素のうち例えば鉄族元素の場合は、ホストとなる材料や配位子場に発光波長などが大きく左右されるが、希土類元素ではその様な効果が比較的小さいため、より好ましい。
【００３５】
以下、実施例を挙げて本発明を説明する。
【実施例】
【００３６】
図２は、本発明の光源装置の一例を示す模式図である。本光源装置は、励起光源１０１、光カプラ１０２、遷移元素添加光導波路１０３、出力端１０５、反射体２０１、可変減衰器２０２から構成される。
【００３７】
遷移元素添加光導波路１０３には、エルビウム添加フッ化物光ファイバを用いた。ここでは、Ｅｒ３＋の５５０ｎｍ帯の光を得るために、この光ファイバを用いた。Ｅｒ３＋濃度は、５０００ｐｐｍ、長さは１１０ｃｍであった。
【００３８】
励起光源１０１はＢｏｏｋｈａｍ社製の波長９７４ｎｍの半導体レーザを用いた。
【００３９】
光カプラ１０２は、励起光源１０１より発せられる励起光とその励起光により賦活された遷移元素添加光導波路１０３より発せられる光を合分波可能な溶融延伸型の光カプラを用いた。
【００４０】
反射体２０１には図３に示されるような、反射スペクトルを持つ誘電体多層膜を用いた反射ミラーを用いた。
【００４１】
可変減衰器２０２は図４に示すように、光路となる光ファイバ３０１を対向させ、レンズ３０２によりコリメートされた光を可変透過フィルタ３０３で減衰を制御させる手段をとった。
【００４２】
励起光源１０１から出射した励起光は、遷移元素添加光導波路１０３であるエルビウム添加フッ化物光ファイバ中のエルビウムを活性化させ、充分に励起されたエルビウム添加フッ化物光ファイバは５４３ｎｍの蛍光を発する。この蛍光は、本来、指向性無く発せられるが、遷移元素添加光導波路１０３のコアクラッド構造により、エルビウム添加フッ化物光ファイバのコア中を伝搬し、図２の光カプラ１０２と反射体２０１の方向へ進む。光カプラ１０２方向へ進んだ光は、出力端１０５まで伝搬し、出射される。この光は一部の光が増幅されたＡＳＥ光である。一方、反射体２０１方向へ進んだ光は、可変減衰器２０２で減衰され、反射体２０１で折り返され、更に、可変減衰器２０２に入力され減衰された後、遷移元素添加光導波路１０３であるエルビウム添加フッ化物光ファイバへ入力される。反射体２０１で折り返され可変減衰器２０２で減衰される光はエルビウム添加フッ化物光ファイバにより増幅される。エルビウム添加フッ化物光ファイバから直接光カプラ１０２方向へ出てくる光と反射体２０１で折り返され可変減衰器２０２で減衰される光が、光カプラ１０２で混合され出力端１０５から出力される。
【００４３】
出力が４００ｍＷの励起光を投入し、可変減衰器２０２の減衰率を、０％、５０％、７５％とした時の出力光をそれぞれ、安藤電気製光スペクトラムアナライザＡＱ−６３１５で測定した。測定された半値全幅及びこの値から算出される可干渉長を表１に記載した。半値全幅はそれぞれ、２．６３ｎｍ、４．１９ｎｍ、４．８５ｎｍであることが確認できた。また、測定された半値全幅より算出される可干渉長はそれぞれ、１１１μｍ、７０μｍ、６１μｍとなり、可変減衰器２０２の減衰率を調整することにより、可干渉長を制御することができた。
【００４４】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、光通信分野における通信システムはもちろん、評価・測定など光伝送の応用分野にも光源として利用できるものである。イメージングデバイス、医療用光源、分析用光源には好適である。
【００４６】
より具体的には、光通信用の信号、監視用の光源、光学的病理検査装置用の光源、腫瘍マーカなどの蛍光色素の励起用光源、口腔組織観察装置用の光源、外科手術用のファイバ光源などの内視鏡用光源、光断層画像装置などのＯＣＴ用光源、微粒観察用顕微鏡などの各種光学顕微鏡用の光源、光学検査装置用の光源、流体の色特性測定装置用の光源、微小異物検査装置用の光源、フィルタ検査装置用の光源、各種センサなど検査用光源等の用途にも使用できる。
【００４７】
また、蛍光表示、ポインタ、光記憶装置、ホログラフィー等で、必要となる光源としても使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】従来型の光源装置
【図２】本発明における光源装置の一例
【図３】実施例で使用した反射体の反射スペクトル
【図４】実施例で使用した可変減衰器の構成
【符号の説明】
【００４９】
１０１    励起光源
１０２    光カプラ
１０３    遷移元素添加光導波路
１０４    無反射端
１０５    出力端
２０１    反射体
２０２    可変減衰器
３０１    光ファイバ
３０２    レンズ
３０３    可変透過フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2008218967.tif 000006
【図４】
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