(57)【要約】【課題】従来は、温度変化、経時変化による光軸のズレやレーザの出力波長を変化させたときのビームポインティングのシフトによるレーザ光の光ファイバへのカップリング効率が大きく低下した場合への対応が高度な専門性を有した人による調整に頼らざるを得ず、長時間使用することができる顕微鏡用フェムト秒レーザ光源がなかった。【解決手段】レーザ光源から入力コリメータの間の光路に可動ミラーを配置し、入力コリメータと出力コリメータの間の光ファイバの一部にカップリングモニタ用検出部を設け、カップリングモニタ用検出部の出力情報と波長情報によって、可動ミラーのレーザ光に対する角度やレーザ光と入力コリメータの相対位置を自動的に調整する構成にして課題を解決した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
顕微鏡や光通信などに用いられるパルス幅がフェムト秒からピコ秒のオーダーのレーザ光であるフェムト秒パルスレーザ光を光ファイバを用いて伝送させるフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置においてフェムト秒パルスレーザ光を光ファイバにカップリングさせる方法であって、フェムト秒パルスレーザ光源から出射されたレーザ光が、少なくとも分散補償部による分散補償および少なくとも１つの可動ミラーを有する反射部による反射を施された後に入力コリメータから光ファイバに入射され、かつ、前記レーザ光が前記光ファイバから出力される前に、カップリングモニタ用検出部を通過することを特徴とするフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法。
【請求項２】
請求項１に記載のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法において、前記反射部が固定ミラーと可動ミラーを有することを特徴とするフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法において、前記可動ミラーは、可動ミラーが形成する平面上にある軸ｘと、前記軸ｘに直交し、かつ可動ミラーが形成する平面上にある軸ｙの二軸のうちの少なくとも１つの軸のまわりに回転させることが可能な可動ミラーであることを特徴とするフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法。
【請求項４】
請求項３に記載のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法において、前記可動ミラーを回転させる方法が前記軸ｘについては第１のミラー角度制御モータによって、前記軸ｙについては第２のミラー角度制御モータによってそれぞれ回転させる方法であることを特徴とするフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法において、前記入力コリメータがステップモータ駆動台上に配置されていることを特徴とするフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法。
【請求項６】
請求項５に記載のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法において、前記ステップモータ駆動台がステップモータ駆動台上の前記入力コリメータの位置を特定の範囲内で変化させることができるようになっていることを特徴とするフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法において、前記カップリングモニタ用検出部がベント用ロッドに前記光ファイバの一部を巻いて形成されている検出光取り出し部を有することを特徴とするフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法において、前記カップリングモニタ用検出部が前記光ファイバの途中にファイバカプラを設けることによって形成された検出光取り出し部を有していることを特徴とするフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法において、前記カップリングモニタ用検出部にフォトダイオードが用いられていることを特徴とするフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法において、前記カップリングモニタ用検出部が制御回路に接続されており、前記カップリングモニタ用検出部の出力信号に応じて前記制御回路が前記第１のミラー角度制御モータと前記第２のミラー角度制御モータと前記ステップモータ駆動台を制御することを特徴とするフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法において、前記制御回路に前記フェムト秒パルスレーザの出射するレーザ光の波長に対応して、前記可動ミラーおよび前記入力コリメータの位置を制御することに関するデータがデータファイルにメモリーされていることを特徴とするフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法。
【請求項１２】
顕微鏡や光通信などに用いられるパルス幅がフェムト秒からピコ秒のオーダーのレーザ光であるフェムト秒パルスレーザ光を光ファイバを用いて伝送させるフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置において、前記フェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置は、少なくとも、フェムト秒パルスレーザ光源、分散補償ユニット、可動ミラーを有する反射部、入力コリメータ、制御回路およびカップリングモニタ用検出部を有しており、フェムト秒パルスレーザ光源から出射されたレーザ光が、前記分散補償ユニットにより分散補償を施され、前記反射部により反射された後に入力コリメータから光ファイバに入射され、前記レーザ光が前記光ファイバから出力される前に、カップリングモニタ用検出部を通過するように構成されており、前記カップリングモニタ用検出部の出力を利用して当該レーザ光の前記入力コリメータから前記光ファイバへのカップリングの条件を自動的に調整する手段を有していることを特徴とするフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置。
【請求項１３】
請求項１に記載のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置において、前記反射部が固定ミラーと可動ミラーを有することを特徴とするフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置において、前記可動ミラーは、可動ミラーの１つの回転軸としての軸ｘと、前記軸ｘに直交し、かつ可動ミラーの他の回転軸としての軸ｙの二軸のまわりにそれぞれ回転させることが可能な可動ミラーであることを特徴とするフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置において、前記可動ミラーが、前記軸ｘについては第１のミラー角度制御モータ、前記軸ｙについては第２のミラー角度制御モータによって、それぞれの軸について回転させる方法で回転されるようになっていることを特徴とするフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置。
【請求項１６】
請求項１２〜１５のいずれか１項に記載のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置において、前記入力コリメータの位置を特定の範囲内で変化させることができるようになっていることを特徴とするフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置において、前記入力コリメータをステップモータ駆動台上に配置させ、ステップモータ駆動台を移動させることによって入力コリメータの位置を変化させる方法で、前記入力コリメータの位置を特定の範囲内で変化させていることを特徴とするフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置。
【請求項１８】
請求項１２〜１７のいずれか１項に記載のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置において、前記カップリングモニタ用検出部の検出光取出し部としてベント用ロッドに前記光ファイバの一部を巻いて形成した部分を利用していることを特徴とするフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置。
【請求項１９】
請求項１２〜１７のいずれか１項に記載のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置において、前記カップリングモニタ用検出部の検出光取出し部が前記光ファイバの途中に設けられたファイバカプラを有していることを特徴とするフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置。
【請求項２０】
請求項１２〜１９のいずれか１項に記載のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置において、前記カップリングモニタ用検出部にフォトダイオードが用いられていることを特徴とするフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置。
【請求項２１】
請求項１２〜１９のいずれか１項に記載のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置において、前記カップリングモニタ用検出部が前記制御回路に接続されており、前記カップリングモニタ用検出部の出力信号に応じて前記制御回路が前記第１のミラー角度制御モータと前記第２のミラー角度制御モータと前記ステップモータ駆動台の少なくとも１つを制御することを特徴とするフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置。
【請求項２２】
請求項１２〜２１のいずれか１項に記載のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置において、前記フェムト秒パルスレーザの出射するレーザ光の波長の変化に対応して、前記可動ミラーおよび前記入力コリメータの位置を制御することに関するデータが前記制御回路のデータファイルにメモリーされていることを特徴とするフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルス幅がフェムト秒からピコ秒のオーダーのレーザ光であるフェムト秒パルスレーザ光を光ファイバ（以下、単にファイバともいう）を用いて伝送するフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置における自動光ファイバカップリング方法およびその方法を用いた自動ファイバカップリング部を内蔵するフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、顕微鏡分野における動物の脳などの生態研究や光通信におけるフェムト秒パルスレーザの利用が重要視されてきており、特に、顕微鏡などの光源としていくつかの異なる波長のフェムト秒パルスのレーザ光の光ファイバ伝送装置の必要性が叫ばれている。
【０００３】
フェムト秒パルスレーザ（以下、単に、レーザとも称する）光を光ファイバ伝送する場合、回折格子、プリズム等で、レーザ光に対する分散補償を予めした後に、レーザ光を光ファイバにカップリングさせて伝送を行う場合が多い。
【０００４】
図６は従来のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の例を説明するための模式図である。
【０００５】
図６において、符号３１はフェムト秒パルスレーザ発振器、３２は分散補償ユニット、３７は入力コリメータ、３９は光ファイバ、４０は出力コリメータである。
【０００６】
図６のようなフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置を用いてフェムト秒パルスレーザ光を光ファイバで伝送する場合、フェムト秒パルスレーザ発振器３１から出射されたレーザ光は、分散補償ユニット３２によって分散補償された後に入力コリメータ３７によって光ファイバ３９にカップリングされて入射された後に、出力コリメータ４０などによって取り出され使用されていた。
【０００７】
図６のような従来のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置を用いてフェムト秒パルスレーザ光を光ファイバで伝送した場合、レーザの出力波長を変化させることによるビームポインティングのシフトや、温度変化や経時変化などで、分散補償ユニット３２から入力コリメータ３７までの光路がずれてしまい、光ファイバ３９へのカップリング条件が変わってしまうことによりカップリング効率が大幅に低下したり、出力コリメータ４０からの出力が弱くなったりするので、装置の故障としてその都度修理をしていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置は、通常、レーザ発振器からレーザ光をカップリングさせるファイバまでの距離が１〜２ｍ程度と長く、波長可変レーザでは、レーザの出力波長を変化させたときのビームポインティングのシフトや、温度変化、経時変化による光軸のズレなどにより、レーザ光を光ファイバへ適切に入射させることができなくなり、レーザ光の光ファイバへのカップリング効率が大きく低下してしまい、安定したファイバ出力での動作が困難になることが多かった。
【０００９】
また、波長を変えられない波長固定レーザでは前記不安定性が幾分改善されるものの、長時間使用中の温度変化や経時変化によって光軸がずれるなどにより、レーザ光の光ファイバへのカップリング効率が大きく低下してしまうことが多く、顕微鏡光源として長時間の連続使用が不可能と思われていた。
【００１０】
このような場合、従来は、フェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置を再調整してレーザ光の光ファイバへのカップリング効率を改善しようと試みていたが、その調整は難しく、高度な専門性を有した人による調整に頼らざるを得なかった。
【００１１】
従来のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置では、波長可変装置にすることはさらに安定性を低くすることになり、前記再調整を頻繁に行わなければならず、運転コストが高くなるのみならず、たとえば、一定時間同じ条件下で観察する顕微鏡用光源の場合、安定したファイバ出力での動作が難しく、安定したファイバ出力での動作ができる自動ファイバカップリングが強く望まれていた。
【００１２】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、上記の課題を解決した小型で長時間運転に耐えられる光源としてのフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動ファイバカップリング方法およびその方法を用いたフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置を安価に提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記の目的を達成するためになされたものである。
【００１４】
本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法の特徴の一つは、顕微鏡や光通信などに用いられるパルス幅がフェムト秒からピコ秒のオーダーのレーザ光であるフェムト秒パルスレーザ光を光ファイバを用いて伝送させるフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置においてフェムト秒パルスレーザ光を光ファイバにカップリングさせる方法であって、その最も顕著な特徴の一つは、フェムト秒パルスレーザ光源から出射されたレーザ光が、少なくとも分散補償および可動ミラーを有する反射部による反射を施された後に入力コリメータから光ファイバに入射され、かつ、前記レーザ光が前記光ファイバから出力される前に、カップリングモニタ用検出部を通過するようにシステムを構成し、前記カップリングモニタ用検出部の出力を利用して前記レーザ光を入力コリメータから前記光ファイバに効率よく入射させるようにしたところにある。
【００１５】
本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法の例は、可動ミラーの他に前記反射部が固定ミラーを有することを特徴にしている。
【００１６】
本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法の例は、前記可動ミラーは、可動ミラーが形成する平面上にある軸ｘと前記軸ｘに直交し、かつ可動ミラーが形成する平面上にある軸ｙの二軸のうちの少なくとも１つの軸のまわりに回転させることが可能な可動ミラーであることを特徴としている。
【００１７】
本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法の例は、前記可動ミラーを回転させる方法が前記軸ｘについては第１のミラー角度制御モータによって、前記軸ｙについては第２のミラー角度制御モータによってそれぞれ回転させる方法であることを特徴としている。
【００１８】
本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法の例は、前記第１のミラー角度制御モータと第２のミラー角度制御モータをそれぞれ独立のモータにしたことを特徴としている。
【００１９】
本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法の例は、前記入力コリメータがステップモータ駆動台上に配置されていることを特徴としている。
【００２０】
本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法の例は、前記ステップモータ駆動台がステップモータ駆動台上の前記入力コリメータの位置を特定の範囲内で変化させることができるようになっていることを特徴としている。
【００２１】
本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法の例は、前記カップリングモニタ用検出部がベント用ロッドに前記光ファイバの一部を巻いて形成した検出光取り出し部を有していることを特徴としている。
【００２２】
本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法の例は、前記カップリングモニタ用検出部が前記光ファイバの途中にファイバカプラを設けることによって形成した検出光取り出し部を有していることを特徴としている。
【００２３】
本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法の例は、前記カップリングモニタ用検出部にフォトダイオードが用いられていることを特徴としている。
【００２４】
本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法の例は、前記カップリングモニタ用検出部が制御回路に接続されており、前記カップリングモニタ用検出部の出力信号に応じて前記制御回路が前記第１のミラー角度制御モータと前記第２のミラー角度制御モータと前記ステップモータ駆動台を制御することを特徴としている。
【００２５】
本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法の例は、前記制御回路に前記フェムト秒パルスレーザの出射するレーザ光の波長に対応して、前記可動ミラーおよび前記入力コリメータの位置を制御することに関するデータがデータファイルにメモリーされていることを特徴としている。
【００２６】
本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の特徴の一つは、前記光ファイバ伝送装置が、顕微鏡や光通信などに用いられるパルス幅がフェムト秒からピコ秒のオーダーのレーザ光であるフェムト秒パルスレーザ光を光ファイバを用いて伝送させるフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置であって、前記フェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置は、フェムト秒パルスレーザ発振器のごときレーザ光源、分散補償ユニット、可動ミラーを有する反射部、入力コリメータ、制御回路およびカップリングモニタ用検出部を有しており、フェムト秒パルスレーザ光源から出射されたレーザ光が、少なくとも分散補償ユニットにより分散補償を施され、前記反射部により反射された後に入力コリメータから光ファイバに入射され、そして、前記レーザ光が前記光ファイバから出力される前に、カップリングモニタ用検出部を通過するように構成されており、前記カップリングモニタ用検出部の出力を利用して当該レーザ光が前記入力コリメータから光ファイバへのカップリングが自動的に行われるようにカップリングの条件を自動的に調整する手段を有しているところにある。
本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の例は、前記反射部が可動ミラーの他に固定ミラーを有していることを特徴としている。
【００２７】
本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の例は、前記可動ミラーは、可動ミラーの１つの回転軸である軸ｘと、前記軸ｘに直交し、かつ可動ミラーの他の１つの回転軸である軸ｙの二軸のうちの少なくとも１つの軸のまわりにそれぞれ回転させることが可能な可動ミラーであることを特徴としている。
【００２８】
本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の例は、前記可動ミラーが、前記軸ｘについては第１のミラー角度制御モータ、前記軸ｙについては第２のミラー角度制御モータによって、それぞれの軸について回転させる方法で回転されるようになっていることを特徴としている。
【００２９】
本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法の例は、前記第１のミラー角度制御モータと第２のミラー角度制御モータをそれぞれ独立のモータにしたことを特徴としている。
【００３０】
本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の例は、前記入力コリメータの位置を特定の範囲内で変化させることができるようになっていることを特徴としている。
本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の例は、前記入力コリメータをステップモータ駆動台上に配置させ、ステップモータ駆動台を移動させることによって入力コリメータの位置を変化させる方法で、前記入力コリメータの位置を特定の範囲内で変化させていることを特徴としている。
【００３１】
本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の例は、前記カップリングモニタ用検出部の検出光取出し部としてベント用ロッドに前記光ファイバの一部を巻いて形成した部分を利用していることを特徴としている。
【００３２】
本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の例は、前記カップリングモニタ用検出部の検出光取出し部が前記光ファイバの途中に設けられたファイバカプラを有していることを特徴としている。
【００３３】
本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の例は、前記カップリングモニタ用検出部にフォトダイオードが用いられていることを特徴としている。
【００３４】
本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の例は、前記フォトダイオードが前記制御回路に接続されており、前記フォトダイオードの出力信号に応じて前記制御回路が前記第１のミラー角度制御モータと前記第２のミラー角度制御モータと前記ステップモータ駆動台の少なくとも１つを制御することを特徴としている。
【００３５】
本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の例は、前記フェムト秒パルスレーザの出射するレーザ光の波長に対応して、前記可動ミラーおよび前記入力コリメータの位置の制御に関するデータが前記制御回路のデータファイルにメモリーされていることを特徴としている。
【００３６】
そして、本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法ならびにその方法を用いた本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置は、前記のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法の例の各特徴ならびにフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の各特徴のいくつかを適宜組み合わせた特徴を有することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、説明に用いる各図は本発明を理解できる程度に各構成成分の寸法、形状、配置関係などを概略的に示してある。そして本発明の説明の都合上、部分的に拡大率を変えて図示する場合もあり、本発明の説明に用いる図は、必ずしも実施例などの実物や記述と相似形でない場合もある。また、各図において、同様な構成成分については同一の番号を付けて示し、重複する説明を省略することもある。
【００３８】
図１〜図３は、本発明の好適な実施の形態例としてのフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動光ファイバカップリング方法とその自動カップリング方法を用いたフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置を説明する図である。図１は本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の構成を示す図であるとともに、前記光ファイバ伝送装置における自動光ファイバカップリング方法を説明する図で、図２および図３は図１の本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置に用いられているカップリングモニタ用検出部の検出光取り出し部の例を説明する図である。
【００３９】
図１〜図３において、符号１はフェムト秒パルスレーザ光源としてのレーザ発振器、２は分散補償ユニット、３は固定ミラー、４は可動ミラー、５は第１のミラー角度制御モータ、６は第２のミラー角度制御モータ、７は入力コリメータ、８は入力コリメータ７を配置したステップモータ駆動微動台、９は光ファイバ、１０は出力コリメータである。符号１１はカップリングモニタ用検出部、１２はフォトダイオード、１３は制御回路、１７は光ファイバ９をカップリングモニタ用検出部用に１周分巻きつける芯に用いているベント用ロッド、１８はファイバカプラ、θｘとθｙは回転方向を示す矢印である。
【００４０】
図１で、フェムト秒パルスレーザ発振器１から出射されたレーザ光（以下、単にレーザ光ともいう）は、分散補償ユニット２で分散補償を施され、固定ミラー３および可動ミラー４によって反射された後に、入力コリメータ７を介して光ファイバ９に入射し、カップリングモニタ用検出部１１を通過した後に、出力コリメータ１０から出力される。
【００４１】
図２で、ファイバ９の一部は、カップリングモニタ用検出部１１の部分で直径が約１０ｍｍのベント用ロッド１７に巻かれている。ファイバ９の中を進行してきたレーザ光は、ファイバ９の一部がベント用ロッド１７に巻かれて曲がることにより、ファイバ９から生じる漏れ光がフォトダイオード１２によって検出される。
【００４２】
図３はカップリングモニタ用検出部１１の図２とは異なる例を説明する図で、カップリングモニタ用検出部の検出光取り出し部にファイバカプラを用いた例である。図３で、ファイバカプラ１８は光ファイバ９の途中に取り付けられており、ファイバカプラ１８によってファイバ９からレーザ光の一部を取り出し、フォトダイオード１２によって検出している。
【００４３】
図４は図１の可動ミラー４、第１のミラー角度制御モータ５および第２のミラー角度制御モータ６を説明するための斜視図である。
【００４４】
図４で、符号Ｏは、その機構は図示していないが、可動ミラー４全体が移動しないように可動ミラー４を固定している支点である。また、ｘおよびｙと添字された直線は、第１のミラー角度制御モータ５および第２のミラー角度制御モータ６がそれぞれ可動ミラー４を回転させるときの軸を表すための補助線で、ｘと添字された直線は以下においてｘ軸とも称する軸ｘ、ｙと添字された直線は以下においてｙ軸とも称する軸ｙを表している。符号５１は第１のミラー角度制御モータ５が可動ミラー４に及ぼす力の方向を表す矢印、６１は第２のミラー角度制御モータ５が可動ミラー４に及ぼす力の方向を表す矢印である。
【００４５】
図４において、可動ミラー４は、支点Ｏのところで、可動ミラー４が回転以外の方法で移動しないように固定されており、第１のミラー角度制御モータ５により矢印５１の方向に力を受けてθｘの方向に回転されたり、第２のミラー角度制御モータ６により矢印６１の方向に力を受けてθｙの方向に回転されされるときは、この支点Ｏを通る前記ｘ軸、ｙ軸のまわりに回転する。第１のミラー角度制御モータ５は可動ミラー４のｘ軸側から遠くｙ軸に近い端部近傍に取り付けられており、第２のミラー角度制御モータ６は可動ミラー４のｙ軸側から遠くｘ軸に近い端部近傍に取り付けられており、可動ミラー４を回転させるときは、ｘ軸について回転させるときは第１のミラー角度制御モータ５を作動させ、ｙ軸について回転させるときは第２のミラー角度制御モータ６を作動させる。
【００４６】
図１〜図４を用いて説明した本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置のカップリング方法を用いて、自動ファイバカップリングを行う場合、レーザ光は分散補償ユニット２で分散補償され、固定ミラー３および可動ミラー４によって反射された後に、入力コリメータ７を介して光ファイバ９に入射し、カップリングモニタ用検出部１１を通過した後に、出力コリメータ１０から出力されるが、カップリングモニタ用検出部１１を通過する際に、図２もしくは図３を用いて説明したような検出光取出し部からのレーザ光の一部がフォトダイオード１２で検出され、その結果が制御回路１３へ送られ、レーザ光のカップリング効率が最大となるように第１のミラー角度制御モータ５、第２のミラー角度制御モータ６を駆動して可動ミラー４のレーザ光に対する角度を制御し、必要に応じてステップモータ駆動微動台８を駆動してレーザビームと入力コリメータの相対位置を制御する。
【００４７】
カップリング効率は、カップリングモニタ用検出部の出力を利用して検出することができる。
【００４８】
レーザ発振器の出力波長を変える場合は、たとえば、波長情報を制御回路１３に入力して行うことができる。
【００４９】
制御回路１３から送られた信号により、ミラー角度制御モータ５は符号θｘで示した矢印方向のように図４のｘ軸のまわりに可動ミラー４を回転させ，ミラー角度制御モータ６は符号θｙで示した矢印方向のように図４のｙ軸のまわりに可動ミラー４を回転させて、可動ミラー４上のｘ軸とそれに直交するｙ軸のそれぞれの軸のまわりの回転により可動ミラー４のレーザ光に対する入射角および反射角を調整し、ステップモータ駆動台８は入力コリメータ７の位置を図のｘ軸ｙ軸方向に移動させて調整することにより、可動ミラー４および入力コリメータ７の状態をカップリング効率が最大となるように調整する。
【００５０】
また、フェムト秒パルスレーザの出力波長に対応して、可動ミラー４および入力コリメータ７の最適位置をあらかじめデータファイルに、たとえば制御回路１３のメモリーに記憶させておき、フェムト秒パルスレーザ発振器１が発するレーザ光の波長を変えたとき、制御回路１３にメモリーされたデータの基づいてステップモータ駆動台８を所定の位置への移動させた後に、さらにカップリングモニタ用検出部１１の出力に対応して可動ミラー４および入力コリメータ７の位置の調整が精密に自動的に行われる。
【００５１】
図５は、前述の制御回路１３のメモリーに記憶させておくデータの例を説明する図である。
【００５２】
図５において、符号１４は波長データ、１５は波長データ１４に対する分散補償ユニット２のパラメータデータ、１６は波長データ１４に対する入力コリメータ７の位置データとしてのステップモータ駆動台８の位置データである。このほか、たとえば、波長データ１４に対する可動ミラー４の制御用にミラー角度制御モータ５および６の位置データをメモリーに入れておくと効果的である。また、位置データ１６について、Ｘ，Ｙは、図１中のＸ，Ｙが示す軸に関する数値であることを表している。
【００５３】
図５に示したような数値を制御回路１３のメモリーに記憶させておいた場合、フェムト秒パルスレーザ発振器１が発するレーザ光の波長を変えたときは、波長を変えた瞬間に変えた波長に対する位置に移動を開始する。
【００５４】
以上説明したような本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動カップリング方法を用いてフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置を構成し、自動ファイバカップリングを行ったところ、フェムト秒パルスレーザ発振器１の出力波長を変化させた場合、制御回路１３により入力コリメータ７および可動ミラー４の位置が前記出力波長に対応する最適な位置へと自動的に正確に調整されるため、光源として使用したいフェムト秒パルスレーザ光の波長にレーザ波長を変えたときも、カップリング効率が大きく落ち込むことがなく安定したファイバ出力での動作が可能となった。
【００５５】
また、本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置のカップリング方法では、温度変化や経時変化等による光軸ずれが生じた場合も、カップリングモニタ用検出部１１およびフォトダイオード１２によってカップリング効率が測定されているために、制御回路１３による可動ミラー４の調整により、場合によっては入力コリメータ７の位置により自動的にカップリング効率を最適値に復帰させるために、出力コリメータからのレーザ光の出力が大きく落ち込むことがなく安定したファイバ出力での動作が期待できる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動ファイバカップリング方法およびその方法を用いたフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置によって、温度変化、経時変化があっても長時間にわたって高いカップリング率での安定した出力が得られ、波長可変にしても長時間にわたって高いカップリング率での安定した出力が得らる、パルス幅がフェムト秒からピコ秒の小型で安価なパルスレーザ光源がに実現可能になったという大きな効果をもたらすものである。そして、本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の自動ファイバカップリング方法およびその方法を用いたフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置を用いることにより、顕微鏡光源としての長時間の連続使用を実現することができた。
【００５７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置とその自動光ファイバカップリング方法を説明する図である。
【００５８】
【図２】カップリングモニタ用検出部の検出光取り出し部の例を説明する図である。
【００５９】
【図３】カップリングモニタ用検出部の検出光取り出し部の例を説明する図である。
【００６０】
【図４】図１の可動ミラーを説明するための斜視図である。
【００６１】
【図５】本発明でメモリに記憶させておくデータの例を説明する図である。
【００６２】
【図６】従来のフェムト秒パルスレーザ光の光ファイバ伝送装置の例を説明する図である。
【００６３】
【符号の説明】
１，３１：フェムト秒パルスレーザ発振器
２，３２：分散補償ユニット
３：固定ミラー
４：可動ミラー
５，６：ミラー角度制御モータ
７，３７：入力コリメータ
８：ステップモータ駆動微動台
９，３９：光ファイバ
１０，４０：出力コリメータ
１１：カップリングモニタ用検出部
１２：フォトダイオード
１３：制御回路
１４：波長データ
１５：パラメータデータ
１６：位置データ
１７：ベント用ロッド
１８：ファイバカプラ
θｘ，θｙ：回転方向を示す矢印
Ｏ：支点
ｘ：軸ｘ
ｙ：軸ｙ
【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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