(57)【要約】【課題】いわゆるノイズライクレーザを使用し、スペクトル変動の少ない安定動作を行うことのできる広帯域光源を実現する。【解決手段】光パルス発生手段２０１から出力される光パルス２０２は、光カプラ２１０で分岐され、その一方は白色光発生手段２０４に入力されて広帯域の白色光が発生する。分岐した他方は動作安定回路２０７内の光バンドパスフィルタ２１２に入力される。光検出器２１３は特定波長の信号レベルを検出し、フィードバック回路２１５に入力してフィードバック信号２０５、２０６を生成する。リング共振器型ファイバレーザ２０８は、そのいずれかを使用して波長板の回転角を制御して出力の安定化を図る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光パルスを発生させる光パルス発生手段と、
この光パルス発生手段の出力する光パルスを入力して分光分布が広帯域に広がった白色光を発生させる白色光発生手段と、
前記光パルス発生手段の出力する光パルスあるいは白色光発生手段の出力する白色光を分岐してその中の所定の波長域の光成分をモニタするモニタ手段と、
このモニタ手段のモニタ結果を用いてモード同期の外れない範囲で前記光パルス発生手段の出力制御を行う動作安定手段
とを具備することを特徴とする広帯域光源。
【請求項２】
前記光パルス発生手段は、外部からの電気的変調を必要としない受動モード同期法を用いたレーザ光源であることを特徴とする請求項１記載の広帯域光源。
【請求項３】
前記モニタ手段は、あらかじめ定めた１または複数の波長域の光成分を抽出する光フィルタと、抽出した光成分にそれぞれ対応して設けられこれら光成分の強さを検出する光検出器とを具備することを特徴とする請求項１記載の広帯域光源。
【請求項４】
前記光パルス発生手段は、光パルスの通過する光路中に所定の波長板とこれを回動自在に配置した回転ステージとを具備することを特徴とする請求項２記載の広帯域光源。
【請求項５】
前記光パルス発生手段は、励起光源の光パワーを制御する光パワー制御手段を具備することを特徴とする請求項２記載の広帯域光源。
【請求項６】
前記動作安定手段は、回転ステージの回転角についてモード同期の外れない上限値および下限値をあらかじめ特定しており、これらの値の範囲内で回転ステージを回転制御する手段であることを特徴とする請求項４記載の広帯域光源。
【請求項７】
前記光パルス発生手段は、光パルスを伝搬する光ファイバと、光ファイバの少なくとも一部を前記受動モード同期法によるモード同期のスタート時およびリカバ時に所定時間振動させる振動発生手段とを具備することを特徴とする請求項２記載の広帯域光源。
【請求項８】
リング共振器型ファイバレーザからなり、その光路中にλ／４波長板およびλ／２波長板を備え、これらの２つの波長板を通過した光パルスを偏光ビームスプリッタで分岐して出力する光パルス発生手段と、
前記λ／４波長板およびλ／２波長板のそれぞれを個別に回動自在に配置した回転ステージと、
前記光パルス発生手段の出力する光パルスのうちのあらかじめ定めた割合の光を分岐する分岐手段と、
この分岐手段の分岐した光を入力して特定の波長の光成分を選択するフィルタと、
このフィルタによって選択された前記特定の波長の光成分を電気信号に変換する光・電気変換手段と、
この光・電気変換手段の出力する電気信号をフィードバック信号として前記回転ステージに回転角の制御のために与え、モード同期の外れない範囲で前記光パルス発生手段の出力制御を行う動作安定手段
とを具備することを特徴とする広帯域光源。
【請求項９】
リング共振器型ファイバレーザからなり、その光路中にλ／４波長板およびλ／２波長板を備え、これらの２つの波長板を通過した光パルスを偏光ビームスプリッタで分岐して出力する光パルス発生手段と、
前記λ／４波長板およびλ／２波長板のそれぞれを個別に回動自在に配置した回転ステージと、
前記光パルス発生手段の出力する光パルスを入力して分光分布が広帯域に広がった白色光を発生させる白色光発生手段と、
この白色光発生手段が光源として出力する白色光のうちのあらかじめ定めた割合の光を分岐する分岐手段と、
この分岐手段の分岐した光を入力して特定の波長の光成分を選択するフィルタと、
このフィルタによって選択された前記特定の波長の光成分を電気信号に変換する光・電気変換手段と、
この光・電気変換手段の出力する電気信号をフィードバック信号として前記回転ステージに回転角の制御のために与え、モード同期の外れない範囲で前記光パルス発生手段の出力制御を行う動作安定手段
とを具備することを特徴とする広帯域光源。
【請求項１０】
リング共振器型ファイバレーザからなり、その光路中にλ／４波長板およびλ／２波長板を備え、これらの２つの波長板を通過した光パルスを偏光ビームスプリッタで分岐して出力する光パルス発生手段と、
前記λ／４波長板およびλ／２波長板のそれぞれを個別に回動自在に配置した回転ステージと、
前記光パルス発生手段の出力する光パルスのうちのあらかじめ定めた割合の光を分岐する分岐手段と、
この分岐手段の分岐した光を入力して第１の波長の光成分を透過し他の波長成分を反射する第１のフィルタと、
この第１のフィルタを透過した第１の波長の光成分を電気信号に変換する第１の光・電気変換手段と、
前記第１のフィルタにより反射された光成分を入力して第１の波長とは異なる第２の波長の光成分を透過し他の波長成分を反射する第２のフィルタと、
この第２のフィルタを透過した第２の波長の光成分を電気信号に変換する第２の光・電気変換手段と、
これら第１および第２の光・電気変換手段の出力する電気信号のいずれか一方を選択する選択回路と、
この選択回路から出力される電気信号をフィードバック信号として前記回転ステージに回転角の制御のために与え、モード同期の外れない範囲で前記光パルス発生手段の出力制御を行う動作安定手段
とを具備することを特徴とする広帯域光源。
【請求項１１】
リング共振器型ファイバレーザからなり、その光路中にλ／４波長板およびλ／２波長板を備え、これらの２つの波長板を通過した光パルスを偏光ビームスプリッタで分岐して出力する光パルス発生手段と、
前記λ／４波長板およびλ／２波長板のそれぞれを個別に回動自在に配置した回転ステージと、
前記光パルス発生手段の出力する光パルスを入力して分光分布が広帯域に広がった白色光を発生させる白色光発生手段と、
この白色光発生手段が光源として出力する白色光のうちのあらかじめ定めた割合の光を分岐する分岐手段と、
この分岐手段の分岐した白色光を入力して第１の波長の光成分を透過し他の波長成分を反射する第１のフィルタと、
この第１のフィルタを透過した第１の波長の光成分を電気信号に変換する第１の光・電気変換手段と、
前記第１のフィルタにより反射された光成分を入力して第１の波長とは異なる第２の波長の光成分を透過し他の波長成分を反射する第２のフィルタと、
この第２のフィルタを透過した第２の波長の光成分を電気信号に変換する第２の光・電気変換手段と、
これら第１および第２の光・電気変換手段の出力する電気信号のいずれか一方を選択する選択回路と、
この選択回路から出力される電気信号をフィードバック信号として前記回転ステージに回転角の制御のために与え、モード同期の外れない範囲で前記光パルス発生手段の出力制御を行う動作安定手段
とを具備することを特徴とする広帯域光源。
【請求項１２】
前記分岐手段と前記フィルタの間に配置され、前記分岐手段の分岐した光の光量を測定して前記光パルス発生手段の出力する光のパワーを検出するパワー検出手段と、
前記λ／４波長板およびλ／２波長板の回転位置の組み合わせを変化させ、前記パワー検出手段の検出結果から光パルス発生手段が光源として出力する光のパワーが予め定めた設定値を超える回転位置の組み合わせを基準位置とする基準位置設定手段と、
この基準位置設定手段で設定された基準位置を基準として、前記λ／４波長板およびλ／２波長板をそれぞれ回転させ、特定波長についてのパワーが所定のレベル以下となるそれぞれ２つの位置を求め、これらの中点をこれらλ／４波長板およびλ／２波長板の回転位置に設定する中心設定手段
とを具備することを特徴とする請求項８記載の広帯域光源。
【請求項１３】
前記分岐手段と前記第１のフィルタの間に配置され、前記分岐手段の分岐した光の光量を測定して前記光パルス発生手段の出力する光のパワーを検出するパワー検出手段と、
前記λ／４波長板およびλ／２波長板の回転位置の組み合わせを変化させ、前記パワー検出手段の検出結果から光パルス発生手段が光源として出力する光のパワーが予め定めた設定値を超える回転位置の組み合わせを基準位置とする基準位置設定手段と、
この基準位置設定手段で設定された基準位置を基準として、前記λ／４波長板およびλ／２波長板をそれぞれ回転させ、特定波長についてのパワーが所定のレベル以下となるそれぞれ２つの位置を求め、これらの中点をこれらλ／４波長板およびλ／２波長板の回転位置に設定する中心設定手段
とを具備することを特徴とする請求項１０記載の広帯域光源。
【請求項１４】
前記分岐手段と前記フィルタの間に配置され、前記分岐手段の分岐した光の光量を測定して前記白色光発生手段の出力する白色光のパワーを検出するパワー検出手段と、
前記λ／４波長板およびλ／２波長板の回転位置の組み合わせを変化させ、前記パワー検出手段の検出結果から光パルス発生手段が光源として出力する光のパワーが予め定めた設定値を超える回転位置の組み合わせを基準位置とする基準位置設定手段と、
この基準位置設定手段で設定された基準位置を基準として、前記λ／４波長板およびλ／２波長板をそれぞれ回転させ、特定波長についてのパワーが所定のレベル以下となるそれぞれ２つの位置を求め、これらの中点をこれらλ／４波長板およびλ／２波長板の回転位置に設定する中心設定手段
とを具備することを特徴とする請求項９記載の広帯域光源。
【請求項１５】
前記分岐手段と前記第１のフィルタの間に配置され、前記分岐手段の分岐した光の光量を測定して前記白色光発生手段の出力する白色光のパワーを検出するパワー検出手段と、
前記λ／４波長板およびλ／２波長板の回転位置の組み合わせを変化させ、前記パワー検出手段の検出結果から光パルス発生手段が光源として出力する光のパワーが予め定めた設定値を超える回転位置の組み合わせを基準位置とする基準位置設定手段と、
この基準位置設定手段で設定された基準位置を基準として、前記λ／４波長板およびλ／２波長板をそれぞれ回転させ、特定波長についてのパワーが所定のレベル以下となるそれぞれ２つの位置を求め、これらの中点をこれらλ／４波長板およびλ／２波長板の回転位置に設定する中心設定手段
とを具備することを特徴とする請求項１１記載の広帯域光源。
【請求項１６】
前記分岐手段が分岐する前記あらかじめ定めた割合の光は５パーセントから１０パーセントであることを特徴とする請求項８〜請求項１１いずれかに記載の広帯域光源。
【請求項１７】
前記白色光発生手段は、高非線形ファイバで構成されることを特徴とする請求項９または請求項１１記載の広帯域光源。
【請求項１８】
前記モード同期が行われていない状態を検出する非同期状態検出手段と、
この非同期状態検出手段が前記モード同期が行われていない状態を検出したとき、前記リング共振器型ファイバレーザを構成する単一モード光ファイバに所定時間だけ振動を加える振動印加手段
とを具備することを特徴とする請求項８〜請求項１１いずれかに記載の広帯域光源。
【請求項１９】
前記振動印加手段は圧電振動子であることを特徴とする請求項１８記載の広帯域光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば医療で用いられる光診断や、光の干渉を利用した断層画像測定装置あるいは光通信部品の評価を行う場合のように、広帯域の光源が必要とされる分野に特に必要とされる広帯域光源と、このような広帯域光源の動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
広帯域光源の有望視されている分野の一つに臨床医学がある。従来から、癌や成人病等の病気を早期に発見するために、Ｘ線、超音波あるいはＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging tomography）等の各種手法を用いて人体の特定部位の断層画像を得ることが広く行われている。このような断層画像は、分解能が高くなるほど、より高度あるいは信頼性の高い病理診断が可能になる。そこで、たとえば光干渉断層法（ＯＣＴ(optical coherence tomography）：光コヒーレントトモグラフィ）のように、個々の細胞を判別できるような高い空間分解能の画像を取得するための開発が行われている。そして、干渉光学系から得られる光を組織に照射するために広帯域にわたって利用できる光源が求められている。
【０００３】
広帯域光源を得るための代表的な手法には、次のようなものが代表的である。
（１）レーザ等の活性利得媒質を用いる手法
（２）非線形効果を用いる手法
まず、このうち、レーザ等の利得を増やす活性利得媒質を用いる手法について説明する。この手法では、自然放出光を増幅した広帯域光源としてＡＳＥ（amplified spontaneous emission）が使用される。このような広帯域光源としては、Ｅｒ（エルビウム）、Ｔｍ（ツリウム）、Ｐｒ（プラセオジウム）等の希土類イオンを添加した光ファイバ（ＥＤＦＡ：Er-doped fiber amplification, etc）を挙げることができる（たとえば特許文献１参照）。特許文献１では、Ｅｒを添加した光ファイバの両端または両端近傍に、それぞれ波長または光の強度の異なる励起光を結合させる。そして、この励起光が希土類添加ファイバのコア内の希土類元素に吸収されることにより生じる自然放出光を広帯域光源の出力とするようにしている。
【０００４】
次に、（２）非線形効果を用いる手法について説明する。この手法では、一例としてスーパ・コンティニューム（ＳＣ：super continuum）光源が用いられる。スーパ・コンティニューム光源は、高い強度の光パルスを３次非線形媒質内を伝搬させることにより超広帯域スペクトルの光を発生させるようになっている。また、光ソリトンパルスを、異常分散光ファイバからなる断熱パルス圧縮手段および正常分散光ファイバからなるスペクトル幅拡大用白色光発生手段を用いて広帯域の白色光とすることも提案されている（たとえば特許文献２参照）。この提案では、光パルス光源から出力される光パルスを、光増幅器によって、次数１の光ソリトンが断熱パルス圧縮器の入射端で形成されるピーク強度にまで増幅する。そして、入射端から出射端にかけて異常分散値が減少する光ファイバとしての断熱パルス圧縮器を用いて、光ソリトンが断熱圧縮される。このようにして圧縮された光ソリトンは、他の光増幅器で適宜増幅される。そして、白色光発生器によりスペクトル幅が拡張されて、コヒーレント性が高く、広帯域の白色光として出射される。これにより、波長１．４５μｍ〜１．６８μｍにわたる帯域２２５ｎｍのコヒーレント広帯域光源が得られる。
【０００５】
最初に説明した光干渉断層法では、スーパ・ルミネッセントダイオード（ＳＬＤ）を光源に用いることで、生体組織内部の情報を光コヒーレンス（干渉縞）を通して計測する提案が行われている（たとえば非特許文献１参照）。ＳＬＤ光源は、レーザと異なり時間コヒーレンスが短く、空間コヒーレンスが高い。ここで、時間コヒーレンスとは、場所が同じで時間が異なる場合における光の波形の整い具合をいい、空間コヒーレンスとは、時間が同じで位置が異なる場合における光の波形の整い具合をいう。スペクトル幅１６ｎｍのＳＬＤ（Superｌuminescent Diode）光源の場合には、空間分解能は１０〜２０μｍである。スペクトル幅と空間分解能は逆比例の関係にある。したがって、高い空間分解能を得るためには、スペクトル幅を拡大する必要がある。
【０００６】
以上説明した従来技術では、次のような問題がある。
（１）希土類活性イオンを用いた広帯域光源の場合、活性イオンの利得スペクトル帯域で広帯域光源の帯域が制限されるという問題がある。
（２）光ソリトンパルスを利用した広帯域光源の場合には、（ａ）変調不安定性（サイドバンド不安定）があるという問題がある。また、（ｂ）非線形・分散制御が困難であるという問題もある。特に後者の（ｂ）の問題を解消するためには、短パルスを形成するために分散を限りなく零に近づける必要がある。しかしながら、これによって、製造上の安定性が困難となるだけでなく、再現性も困難になるという問題がある。
【０００７】
そこで、これらの従来技術に比して格段に光信号の強度が高く広帯域な光源が提案されるに至っている。この提案では、ノイズライクレーザと呼ばれるレーザ光源を光パルス発生手段として用いる。また、これと共に、広帯域光としての白色パルスを発生させる手段に高非線形光ファイバを用いる。ノイズライクレーザについては、次に説明する。この提案の広帯域光源は、波長１．２μｍから２．０μｍにわたり光強度の平坦性の優れた光信号スペクトルを有する。したがって、この広帯域光源を用いることで、波長１．２μｍから波長１．６５μｍにわたる、光アクセス用を初めとする広範囲な光部品の損失評価を行うことが可能である。また、広帯域光源をＯＣＴ用光源として用いる場合は、空間分解能が数μｍ以下の極めて優れた高精度分析が可能となるという特徴を有している。
【０００８】
図２８は、ノイズライクレーザと呼ばれるレーザ光源を使用した従来提案された広帯域光源の一例を示したものである。広帯域光源１００は、リング共振器型ファイバレーザ１０１を備えた光パルス発生手段１０２と、この光パルス発生手段１０２から出力される光パルス１０３を入力する白色光発生手段１０４から構成されている。白色光発生手段１０４は、ＨＮＬ（高非線形）ファイバ１０５で構成されている。ここでＨＮＬファイバ１０５は、分散値が１５５０ｎｍ当り−０．６０ｐｓ2／ｋｍであり、ゼロ分散波長は１５３２ｎｍ、分散スロープは−０．０３６６ｐｓ2／ｋｍ／ｎｍ、非線形定数は２０／Ｗ／ｋｍ、損失（Loss）は１５５０ｎｍ当り１．５９ｄＢ、ファイバ長は１ｋｍである。光パルス発生手段１０２と白色光発生手段１０４の間には、単一モード光ファイバ（ＳＭＦ: Single-Mode Fiber）１０６が接続されている。
【０００９】
図２９は、この提案における光パルス発生手段の構成を表わしたものである。光パルス発生手段１０２は、リング共振器型ファイバレーザ１０１を備えている。リング共振器型ファイバレーザ１０１は、長さがそれぞれ１．８ｍの第１および第２の分散シフトファイバ（ＤＳＦ: Dispersion Shifted Fiber）１１１、１１２のそれぞれ一端側に、長さが２．４ｍと２．５ｍのコーニング社（米国）の製品名がＦｌｅｘｃｏｒｅ  １０６０からなる第１あるいは第２の単一モード光ファイバ（ＳＭＦ）１１３、１１４の一端を接続し、これらの他端側に長さ２．５ｍのＥｒ添加光ファイバ（ＥＤＦ）１１５を接続している。Ｅｒ添加光ファイバ１１５には、励起光源としての励起用レーザダイオード（ＬＤ）１１６から波長１４８０ｎｍの励起光１１７を入力するためのＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長分割多重通信方式）カプラ１１８が接続されている。
【００１０】
第１および第２の分散シフトファイバ１１１、１１２のそれぞれ他端側には、伝搬する光を空間平行ビームに変換するための第１あるいは第２のコリメートレンズ１２１、１２２が配置されている。これら第１および第２のコリメートレンズ１２１、１２２の対向する空間部分には、第１のコリメートレンズ１２１側から順に、第１のλ／４波長板１２３、λ／２波長板１２４、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１２５、光アイソレータ（ＩＳＯ）１２６、第２のλ／４波長板１２７が配置されている。偏光ビームスプリッタ１２５で分波されたレーザ光は、出力結合用コリメートレンズ１２８によって出力用光ファイバ１２９に結合しており、図示しない出力ポートへ送られるようになっている。リング共振器型ファイバレーザ１０１の全長は１４ｍであり、光共振器の縦モード間隔は１４．３ＭＨｚである。
【００１１】
この従来の光パルス発生手段１０２では、リング共振器型ファイバレーザ１０１に光アイソレータ１２６が使用されている。光アイソレータ１２６は、この図２９で右方向に進行する光波を伝搬させるが、逆方向の光波を遮断する。このため、光パルスはリング共振器の内部を時計周りに周回する。そして、その出力光の一部分はλ／２波長板１２４と偏光ビームスプリッタ１２５で構成される出力カプラによって、出力ポート側に取り出される。λ／２波長板１２４を回転させると偏光面が回転する。また、偏光ビームスプリッタ１２５では水平偏光はそのまま直進し、垂直偏光は４５度面で反射する特性がある。これを利用することで出力カプラの出力比を０〜１００％の範囲で可変制御することができる。
【００１２】
ところで、第１のλ／４波長板１２３は、第１の分散シフトファイバ１１１から入力される光波の偏光状態が一般的には楕円偏光であるのを所望の偏光状態に補正するために使用されるものである。第２の分散シフトファイバ１１２は、光アイソレータ１２６を通過して入力される光波の偏光状態が直線偏光であるので、その偏光状態を光ファイバ経路の固有の偏光モード状態に一致するように補正するために使用されている。
【００１３】
図３０は、この従来の光パルス発生手段が出力する出力パルス列の時間波形を示したものである。図２８あるいは図２９に示した光パルス発生手段１０２から出力される光パルス１０３（図２８）は、所定の時間間隔で発生するパルス列となっている。光パルス１０３の時間間隔は、７０ｎｓ（ナノ秒：１０-9秒）であり、繰り返し周波数は１４．３ＭＨｚである。
【００１４】
図３１は、従来の光パルス発生手段が出力する光パルスのスペクトルの一例を表わしたものである。光パルス１０３のスペクトルの半値全幅（full width half maximum）は８７ｎｍである。
【００１５】
図３２は、光パルス発生手段の平均出力パワーと単一モード光ファイバの長さの変化によるスペクトルの変化の様子を表わしたものである。同図（ａ）は図３１に示した光パルスのスペクトルと一致する。図３２では、光パルス発生手段１０２（図２８）の平均出力パワー（ｍＷ）と、図２８に示した光パルス発生手段１０２と白色光発生手段１０４を接続する単一モード光ファイバ１０６の長さ（ｍ）の組み合わせを変えている。これによって、同図（ａ）のように比較的狭い帯域の光パルスが、たとえば同図(ｅ)のように比較的広い帯域の光パルスに変化することが分る。
【００１６】
このようにノイズライクレーザを使用して図２８に示す広帯域光源１００を実現することで、従来の広帯域光源と比べてフラットで良好なスペクトル特性をもつ広帯域光源を実現することができる。たとえば、同図(ｅ)に示した光パルス１０３ｅは、たとえば平均入力パワーが７２ｍＷの場合に、波長１２００ｎｍから波長２０００ｎｍの範囲で、帯域８００ｎｍ以上のフラットで良好なスペクトル特性を実現している。
【００１７】
【特許文献１】特開２００３−３４７６３０号公報（第００１１段落、図１）
【特許文献２】特開平１１−１６０７４４号公報（第００３７段落、図３）
【非特許文献１】月刊オプトロニクス（２００３年７月号２１９ページ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、この提案の広帯域光源は受動モード同期法を用いている。このため、広帯域光源の外部で振動が発生したり温度変化があると、信号スペクトルや出力光量が敏感に変動することになり、モード同期が安定して再現しない。このため、最悪の場合には、モード同期が外れることがある。更に、動作開始時の光パルス発生手段としてのノイズライクレーザは、その光線伝搬経路の一部が光ファイバで構成されている。このため、外部環境としての温度が変化すると、ノイズライクレーザを構成する光ファイバの熱的ストレスが変化する。この結果として光ファイバの内部偏光状態が、その時々の光ファイバの応力や温度状態により変化する。これにより、光ファイバ内部の微小な複屈折量が変化し、内部を伝搬する固有偏波モード状態が崩れる。このようなことから、この提案の広帯域光源は、モード同期をかけるのが容易ではないという問題がある。
【００１９】
安定動作を行なわない場合には、この提案の広帯域光源の出力安定度は測定時間１時間の場合、１ｄＢ以上となる。光部品等の損失評価用光源に用いる場合、出力安定度は０．３ｄＢ以下であることが必要であり、０．１ｄＢ以下であることが望ましい。そこで、スペクトル変動の少ない安定動作法を見出す必要がある。温度変化等の外的要因変化に対しても、光ファイバの偏波モード状態を維持し、かつ光出力強度を安定に保つ安定動作機構が必要不可欠である。
【００２０】
そこで本発明の目的は、いわゆるノイズライクレーザを使用し、スペクトル変動の少ない安定動作を行うことのできる広帯域光源を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
請求項１記載の発明では、（イ）光パルスを発生させる光パルス発生手段と、（ロ）この光パルス発生手段の出力する光パルスを入力して分光分布が広帯域に広がった白色光を発生させる白色光発生手段と、（ハ）光パルス発生手段の出力する光パルスあるいは白色光発生手段の出力する白色光を分岐してその中の所定の波長域の光成分をモニタするモニタ手段と、（ニ）このモニタ手段のモニタ結果を用いてモード同期の外れない範囲で光パルス発生手段の出力制御を行う動作安定手段とを広帯域光源に具備させる。
【００２２】
すなわち請求項１記載の発明では、モニタ結果を使用して、モード同期の外れない範囲で光パルス発生手段の出力制御を行う動作安定手段を設けたので、広帯域光源の出力安定度が改善され、光部品等の損失評価等の広範囲の用途が可能になる。
【００２３】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明で、光パルス発生手段は、外部からの電気的変調を必要としない受動モード同期法を用いたレーザ光源であることを特徴としている。
【００２４】
すなわち、受動モード同期法を用いるノイズライクレーザを採用することで、（１）平均ピークパワーを下げ非線形効果を抑制することができる。また、（２）光ソリトンパルスで問題である変調不安定性が抑圧される。更に、（３）平均分散をやや正常側あるいは零にしても安定に動作するという利点が生じる。
【００２５】
請求項３記載の発明では、請求項１記載の広帯域光源で、モニタ手段は、あらかじめ定めた１または複数の波長域の光成分を抽出する光フィルタと、抽出した光成分にそれぞれ対応して設けられこれら光成分の強さを検出する光検出器とを具備することを特徴としている。
【００２６】
すなわち請求項３記載の発明では、光フィルタや光検出器が１つだけでなく複数組配置されうることを示している。複数の波長域の光成分の中から所望の波長域を適宜選択できるようにすることで、広帯域光源の出力安定度を高い信頼性で実現することができる。
【００２７】
請求項４記載の発明では、請求項２記載の広帯域光源で、光パルス発生手段は、光パルスの通過する光路中に所定の波長板とこれを回動自在に配置した回転ステージとを具備することを特徴としている。
【００２８】
すなわち請求項４記載の発明では、波長板を回転ステージによって所望の角度に回転させることで、光パルス発生手段を構成する光ファイバが外的環境温度や振動等により光ファイバ内部を伝搬する固有偏波モード状態が崩れるような場合が生じても、それを補償し、広帯域光源としての安定動作を維持することができる。
【００２９】
請求項５記載の発明では、請求項２記載の広帯域光源で、光パルス発生手段は、励起光源の光パワーを制御する光パワー制御手段を具備することを特徴としている。
【００３０】
すなわち請求項５記載の発明では、励起光源の光パワーを制御できるようにして、広帯域光源の出力変動を補償したり、その安定動作を維持できるようにしている。
【００３１】
請求項６記載の発明では、求項４記載の広帯域光源で、動作安定手段は、回転ステージの回転角についてモード同期の外れない上限値および下限値をあらかじめ特定しており、これらの値の範囲内で回転ステージを回転制御するようになっている。
【００３２】
すなわち請求項６記載の発明では、波長板の回転角に上限及び下限が設定され、その範囲内で制御を行うことでモード同期が外れないようにしている。
【００３３】
請求項７記載の発明では、請求項２記載の広帯域光源で、光パルス発生手段は、光パルスを伝搬する光ファイバと、光ファイバの少なくとも一部をモード同期のスタート時およびリカバ時に所定時間振動させる振動発生手段とを具備することを特徴としている。
【００３４】
すなわち請求項７記載の発明では、振動発生手段を用いて光ファイバに対して必要に応じて振動を加えることで、大きな外乱や加速度を受けた広帯域光源がモード同期を外すような場合でも、簡単かつ正確にモード同期を生じさせることができる。したがって、モード同期のスタータあるいはリカバリとして機能させることができる。
【００３５】
請求項８記載の発明では、（イ）リング共振器型ファイバレーザからなり、その光路中にλ／４波長板およびλ／２波長板を備え、これらの２つの波長板を通過した光パルスを偏光ビームスプリッタで分岐して出力する光パルス発生手段と、（ロ）λ／４波長板およびλ／２波長板のそれぞれを個別に回動自在に配置した回転ステージと、（ハ）光パルス発生手段の出力する光パルスのうちのあらかじめ定めた割合の光を分岐する分岐手段と、（ニ）この分岐手段の分岐した光を入力して特定の波長の光成分を選択するフィルタと、（ホ）このフィルタによって選択された前記した特定の波長の光成分を電気信号に変換する光・電気変換手段と、（へ）この光・電気変換手段の出力する電気信号をフィードバック信号として回転ステージに回転角の制御のために与え、モード同期の外れない範囲で光パルス発生手段の出力制御を行う動作安定手段とを広帯域光源に具備させる。
【００３６】
すなわち請求項８記載の発明では、リング共振器型ファイバレーザからなる光パルス発生手段から出力される光パルスの一部を分岐手段で分岐して取り出し、フィルタで特定の波長の光成分を選択して電気信号に変換するようにしている。この電気信号を基にしてフィードバック信号を作成して、リング共振器型ファイバレーザを構成するλ／４波長板あるいはλ／２波長板の回転を行う回転ステージに与えて、モード同期の外れない範囲で光パルス発生手段の出力制御を行うようにしている。
【００３７】
請求項９記載の発明では、（イ）リング共振器型ファイバレーザからなり、その光路中にλ／４波長板およびλ／２波長板を備え、これらの２つの波長板を通過した光パルスを偏光ビームスプリッタで分岐して出力する光パルス発生手段と、（ロ）λ／４波長板およびλ／２波長板のそれぞれを個別に回動自在に配置した回転ステージと、（ハ）光パルス発生手段の出力する光パルスを入力して分光分布が広帯域に広がった白色光を発生させる白色光発生手段と、（ニ）この白色光発生手段が光源として出力する白色光のうちのあらかじめ定めた割合の光を分岐する分岐手段と、（ホ）この分岐手段の分岐した光を入力して特定の波長の光成分を選択するフィルタと、（へ）このフィルタによって選択された前記した特定の波長の光成分を電気信号に変換する光・電気変換手段と、（ト）この光・電気変換手段の出力する電気信号をフィードバック信号として回転ステージに回転角の制御のために与え、モード同期の外れない範囲で光パルス発生手段の出力制御を行う動作安定手段とを広帯域光源に具備させる。
【００３８】
すなわち請求項９記載の発明では、光パルス発生手段の後に白色光発生手段を配置して、分光分布が広帯域に広がった白色光を発生させるようにしている。これ以外は請求項８記載の発明と構成が同一である。
【００３９】
請求項１０記載の発明では、（イ）リング共振器型ファイバレーザからなり、その光路中にλ／４波長板およびλ／２波長板を備え、これらの２つの波長板を通過した光パルスを偏光ビームスプリッタで分岐して出力する光パルス発生手段と、（ロ）λ／４波長板およびλ／２波長板のそれぞれを個別に回動自在に配置した回転ステージと、（ハ）光パルス発生手段の出力する光パルスのうちのあらかじめ定めた割合の光を分岐する分岐手段と、（ニ）この分岐手段の分岐した光を入力して第１の波長の光成分を透過し他の波長成分を反射する第１のフィルタと、（ホ）この第１のフィルタを透過した第１の波長の光成分を電気信号に変換する第１の光・電気変換手段と、（ヘ）第１のフィルタにより反射された光成分を入力して第１の波長とは異なる第２の波長の光成分を透過し他の波長成分を反射する第２のフィルタと、（ト）この第２のフィルタを透過した第２の波長の光成分を電気信号に変換する第２の光・電気変換手段と、（チ）これら第１および第２の光・電気変換手段の出力する電気信号のいずれか一方を選択する選択回路と、（リ）この選択回路から出力される電気信号をフィードバック信号として回転ステージに回転角の制御のために与え、モード同期の外れない範囲で光パルス発生手段の出力制御を行う動作安定手段とを広帯域光源に具備させる。
【００４０】
すなわち請求項１０記載の発明では、リング共振器型ファイバレーザからなる光パルス発生手段から出力される光パルスの一部を分岐手段で分岐して取り出し、第１および第２のフィルタでそれぞれ異なる第１および第２の波長の光成分を選択して電気信号に変換するようにしている。これら２種類の電気信号のいずれか一方を基にしてフィードバック信号を作成して、リング共振器型ファイバレーザを構成するλ／４波長板あるいはλ／２波長板の回転を行う回転ステージに与えて、モード同期の外れない範囲で光パルス発生手段の出力制御を行うようにしている。
【００４１】
請求項１１記載の発明では、（イ）リング共振器型ファイバレーザからなり、その光路中にλ／４波長板およびλ／２波長板を備え、これらの２つの波長板を通過した光パルスを偏光ビームスプリッタで分岐して出力する光パルス発生手段と、（ロ）λ／４波長板およびλ／２波長板のそれぞれを個別に回動自在に配置した回転ステージと、（ハ）光パルス発生手段の出力する光パルスを入力して分光分布が広帯域に広がった白色光を発生させる白色光発生手段と、（ニ）この白色光発生手段が光源として出力する白色光のうちのあらかじめ定めた割合の光を分岐する分岐手段と、（ホ）この分岐手段の分岐した白色光を入力して第１の波長の光成分を透過し他の波長成分を反射する第１のフィルタと、（へ）この第１のフィルタを透過した第１の波長の光成分を電気信号に変換する第１の光・電気変換手段と、（ト）第１のフィルタにより反射された光成分を入力して第１の波長とは異なる第２の波長の光成分を透過し他の波長成分を反射する第２のフィルタと、（チ）この第２のフィルタを透過した第２の波長の光成分を電気信号に変換する第２の光・電気変換手段と、（リ）これら第１および第２の光・電気変換手段の出力する電気信号のいずれか一方を選択する選択回路と、（ヌ）この選択回路から出力される電気信号をフィードバック信号として回転ステージに回転角の制御のために与え、モード同期の外れない範囲で光パルス発生手段の出力制御を行う動作安定手段とを広帯域光源に具備させる。
【００４２】
すなわち請求項１１記載の発明では、光パルス発生手段の後に白色光発生手段を配置して、分光分布が広帯域に広がった白色光を発生させるようにしている。これ以外は請求項１０記載の発明と構成が同一である。
【発明の効果】
【００４３】
以上説明したように本発明によれば、いわゆるノイズライクレーザを使用した広帯域光源の不安定な動作への移行を、光パルス発生手段の出力する光パルスあるいは白色光発生手段の出力する白色光をモニタして、光パルス発生手段にフィードバックするという簡単な構成で阻止し、広帯域光源の安定動作を図ったので、その優れた広帯域特性を用いて幅広い分野に光源として使用することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【実施例１】
【００４５】
図１は、本発明の第１の実施例における広帯域光源を示したものである。この広帯域光源２００は、光パルス発生手段２０１と、この光パルス発生手段２０１から出力される光パルス２０２を入力して白色光２０３を発生させる白色光発生手段２０４と、光パルス２０２を入力して第１および第２のフィードバック信号２０５、２０６を作成して光パルス発生手段２０１を制御する動作安定回路２０７から構成されている。ここで、光パルス発生手段２０１は、リング共振器型ファイバレーザ２０８を備えている。白色光発生手段２０４は、ＨＮＬ（高非線形）ファイバ２０９で構成されている。動作安定回路２０７は、分岐手段としての光カプラ２１０によって光パルス２０２の一部を入力するようになっている。この分岐後のモニタ用光パルス２１１は、動作安定回路２０７内の光バンドパスフィルタ２１２に入力される。光バンドパスフィルタ２１２は、特定波長λ1を通過させる。て光検出器２１３は、通過した特定波長λ1の光の信号レベルを検出するようになっている。光検出器２１３の検出出力２１４は、フィードバック回路２１５に入力されて、第１および第２のフィードバック信号２０５、２０６が作成される。これらのフィードバック信号２０５、２０６の一方のみが作成されてもよい。
【００４６】
図２は、本実施例の光パルス発生手段の構成を表わしたものである。光パルス発生手段２０１は、図２９に示したリング共振器型ファイバレーザ１０１とその構成が一部を除いて同一である。したがって、図２９と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。リング共振器型ファイバレーザ２０８は、ノイズライクレーザとも呼ばれている。本実施例のリング共振器型ファイバレーザ２０８では、第１のλ／４波長板１２３が第１の自動回転ステージ２２１上に配置されている。第１の自動回転ステージ２２１には、図１に示したフィードバック回路２１５から第１のフィードバック信号２０５が入力されるようになっている。第１の自動回転ステージ２２１は第１のフィードバック信号２０５により０度から３６０度の範囲で任意の角度で回転して、第１のλ／４波長板１２３を任意の角度に設定することができる。λ／２波長板１２４は第２の自動回転ステージ２２２上に配置されている。第２の自動回転ステージ２２２には、図１に示したフィードバック回路２１５から第２のフィードバック信号２０６が入力されるようになっている。第２の自動回転ステージ２２２は第２のフィードバック信号２０６により同様に０度から３６０度の範囲で任意の角度で回転して、λ／２波長板１２４を任意の角度に設定することができる。第１の自動回転ステージ２２１には、回転角を示す目盛りが付けられている。第１のλ／４波長板１２３は第１の自動回転ステージ２２１上の任意の回転位置に配置される。したがって、第１の自動回転ステージ２２１の目盛りは第１のλ／４波長板１２３の相対的な回転量を示すものでしかない。第２の自動回転ステージ２２２とλ／２波長板１２４の角度関係も同様である。
【００４７】
図１に示した光パルス発生手段２０１から出力される光パルス２０２は、光カプラ２１０によってその光信号強度Ｐ1が１対９の割合で分岐される。そして、光信号強度Ｐ1の１０％がモニタ用光パルス２１１として動作安定回路２０７に供給される。このモニタ用光パルス２１１を入力する光バンドパスフィルタ２１２は、その中心波長λ1が１４５０ｎｍであり、半値全幅は１ｎｍのものを使用する。光バンドパスフィルタ２１２の透過光成分２３１は光検出器２１３に入力されて電気信号に変換される。これにより得られた検出出力２１４が、フィードバック回路２１５に入力されることになる。
【００４８】
本実施例の広帯域光源２００では、フィードバック回路２１５によって作成される第１および第２のフィードバック信号２０５、２０６による第１および第２の自動回転ステージ２２１、２２２の回転制御によって、広帯域光源を安定動作させるようにしている。このような制御を行うためにはノイズライクレーザの動作特性を解析する必要がある。
【００４９】
図３は、光パルス発生手段から出力されるノイズライクレーザとしての光パルスが、第１のλ／４波長板の回転によってどのように変化するかを示したものである。縦軸が光信号強度Ｐ1を表わしており、横軸が波長（ｎｍ）を表わしている。この図に示した回転角は、第１の自動回転ステージ２２１（図２）の目盛値を示している。この例では、回転角が９０度のときにこの図に示した他の角度よりも光パルスが広帯域のスペクトルとなっている。
【００５０】
図４は、１４５０ｎｍの波長の光を使用した場合の、第１のλ／４波長板の回転角に対する光信号強度の依存性を示したものである。第１の自動回転ステージ２２１の回転角が２５度の場合および９２度の場合では、モード同期がはずれている。モード同期を行い、かつ最も良好な広帯域なスペクトルを示すのは、図３と併せて考察すると、回転角が９０度の場合である。しかしながら図４に示すように回転角が９０度の周辺で安定動作を行う角度範囲は狭い。しかも回転角が９０度の場合には、回転角の増加と減少に対して信号強度の振る舞いは非対称である。
【００５１】
そこで、第１のλ／４波長板１２３の回転制御を行う場合には、第１の自動回転ステージ２２１の回転する角度範囲に上限（回転角９１度）と下限（回転角４０度）を設けて、初期回転状態を下限値から次第に増加させるアルゴリズムを採用した。このアルゴリズムを使用し、図１に示す光検出器２１３の検出出力２１４をモニタして、受光信号の強度が常に−３５ｄＢｍと一定になるように第１のフィードバック信号２０５を用いて、第１のλ／４波長板１２３の回転角を第１の自動回転ステージ２２１でフィードバック制御を行う。これにより、本実施例の広帯域光源２００の出力安定度が、測定時間１時間の場合に、０．３ｄＢと安定に動作することが確認された。
【００５２】
以上の説明は、第１のフィードバック信号２０５を使用して第１のλ／４波長板１２３の回転制御を行うことで広帯域光源２００を安定動作させる場合である。第２のフィードバック信号２０６を使用してλ／２波長板１２４を制御素子とすることもできるので、これを次に説明する。
【００５３】
図５は、光パルス発生手段から出力されるノイズライクレーザとしての光パルスが、λ／２波長板の回転によってどのように変化するかを示したものである。縦軸が光信号強度Ｐ1を表わしており、横軸が波長（ｎｍ）を表わしている。この図に示した回転角は、第２の自動回転ステージ２２２（図２）の目盛値を示している。この例では、回転角が３２０度のときにこの図に示した他の角度よりも光パルスが広帯域のスペクトルとなっている。
【００５４】
図６は、１４５０ｎｍの波長の光を使用した場合の、λ／２波長板の回転角に対する光信号強度の依存性を示したものである。第２の自動回転ステージ２２２の回転角が３４０度の場合は、モード同期がはずれた状態を示している。図５と併せて考察すると、モード同期を行い、かつ最も良好な広帯域なスペクトルを示すのは回転角が３２０度の場合である。回転角が３１８度の場合には、極大値を示している。このため、この角度では、光信号強度を減少させるときにλ／２波長板１２４をどの方向に回転させてよいかの判断ができない。この点、回転角が３２０度の場合には、光信号強度を減少させる場合と増加させる場合の双方の回転方向を判断できる。もちろん図６に示すように回転角が３２０度の周辺で安定動作を行う角度範囲は狭い。しかも回転角の増加と減少に対して信号強度の振る舞いは非対称であることが分かる。
【００５５】
そこで、λ／２波長板１２４の回転制御を行う場合には、第２の自動回転ステージ２２２の回転する角度範囲に上限（回転角３３５度）と下限（回転角３１８度）を設けるようにしている。また、これと共に、初期回転状態を上限値から次第に減少させるアルゴリズムを採用する。このアルゴリズムを使用し、図１に示す光検出器２１３の検出出力２１４をモニタする。そして、受光信号の強度が常に−３９ｄＢｍと一定になるように第２のフィードバック信号２０６を用いて、λ／２波長板１２４の回転角を第２の自動回転ステージ２２２でフィードバック制御を行う。これにより、本実施例の広帯域光源２００の出力安定度が、測定時間１時間の場合に、０．３ｄＢと安定に動作することが確認された。また、モード同期が制御時にはずれる現象も見られなかった。これは、第１のλ／４波長板１２３の回転制御を行った場合と同じ安定動作である。
【００５６】
以上の制御と異なり、初期回転状態を無関係に制御した場合には、第１のλ／４波長板１２３、あるいはλ／２波長板１２４のいずれを回転制御した場合でも、回転角が適正範囲外に達してしまい、モード同期がはずれてしまう現象が確認された。このため、上限および下限の回転角を設定し、かつ適正な初期状態から回転角を調整することが必須であることが分かる。
【００５７】
＜第１の実施例の第１の変形例＞
【００５８】
以上説明した第１の実施例では、光バンドパスフィルタ２１２としてモニタ用光パルス２１１を透過する中心波長λ1が１４５０ｎｍであり、半値全幅は１ｎｍのものを使用した。本発明はこれに限るものではない。次に説明する第１の変形例では、光バンドパスフィルタ２１２（図１）の中心波長を１５４０ｎｍに変更する。
【００５９】
図７は、この第１の変形例で励起光源としての励起用レーザダイオードの励起光の出力を変化させた場合のノイズライクレーザとしての光パルスのスペクトル変化を表わしたものである。ここでは、図２に示した励起用レーザダイオード１１６の励起光１１７を５５０ｍＷから最大の８４０ｍＷまで複数段階に変化させて、出力用光ファイバ１２９から出力される光パルス２０２の光信号強度Ｐ1と波長の関係を表わしている。
【００６０】
図８は、光バンドパスフィルタの中心波長を１５４０ｎｍに変更したこの変形例における励起用光源の励起光のパワーＰと出力用光ファイバから出力される光パルスの光信号強度の関係を示したものである。ここでも励起用レーザダイオード１１６の励起光１１７を５５０ｍＷから最大の８４０ｍＷまで変化させている。励起光のパワーＰが５５０ｍＷでは、そのパワーが弱いためモード同期が行われていない。励起光のパワーＰが６００ｍＷ以上であれば、出力用光ファイバ１２９（図２）から出力される光パルス２０２が安定して出力されることが分かる。
【００６１】
そこで、光検出器２１３の検出出力２１４をモニタとして使用して、その受光信号強度が常に−９ｄＢｍに一定するように励起用レーザダイオード１１６のパワーＰをフィードバック制御した。これにより、図１に示した広帯域光源２００の出力安定度が、測定時間１時間の場合に０．１ｄＢとなり、実施例の場合よりも更に安定動作することが確認された。
【００６２】
＜第１の実施例の第２の変形例＞
【００６３】
図９は、図２に対応するものであり、光パルス発生手段の変形可能性を示したものである。図９で図２と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。この第２の変形例の光パルス発生手段２０１Ａでは、第２の単一モード光ファイバ１１４に小型の圧電振動子２４１を取り付けている。圧電振動子２４１の駆動電源２４２を図示しないスイッチによって駆動させる。すると、圧電振動子２４１が第２の単一モード光ファイバ１１４を振動させ、これによってモード同期を行わせる。圧電振動子２４１としては、たとえばＴＤＫ株式会社の商品ＮＢ−５９Ｓや、小型ブザーを使用することができる。
【００６４】
一般に、実施例で説明した広帯域光源に限らず、この種の広帯域光源では、大きな外乱や加速度を受けた場合にモード同期が外れる場合がある。このような場合、従来では指で光ファイバを物理的に刺激するなどのある種の外乱を生じさせてモード同期を起こさせていた。第１の実施例の第２の変形例では、図示しないモード同期用の電源スイッチをオンにすると、自動でモード同期を行う。このために、ノイズライクレーザを構成する光ファイバの一部としての第２の単一モード光ファイバ１１４に圧電振動子２４１が取り付けられている。この代わりに、ノイズライクレーザを構成する他の光ファイバ１１１〜１１３、１１５に圧電振動子２４１を取り付けてもよい。広帯域光源２０１Ａがモード同期を行なっていないような場合には、駆動電源２４２を駆動して、圧電振動子２４１を数秒間だけ動作させるようにすればよい。この後に、第１の実施例で説明したような動作安定化を施すことで、モード同期を行う。したがって、第２の変形例の光パルス発生手段２０１Ａは、広帯域光源２００の自動リカバリ機能として活用することができる。一度の振動の印加ではモード同期が行われない場合には、圧電振動子２４１による振動の発生と、前記した動作安定化を繰り返せばよい。なお、次に説明する第２の実施例等の他の実施例の広帯域光源に対しても、同様の手法を適用することが可能である。
【実施例２】
【００６５】
図１０は、本発明の第２の実施例における広帯域光源を示したものである。図１０で第１の実施例の図１と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。第２の実施例の広帯域光源３００は、光パルス発生手段２０１と、この光パルス発生手段２０１から出力される光信号強度Ｐ1の光パルス２０２を分岐することなく入力して白色光２０３Ａを発生させる白色光発生手段２０４と、白色光発生手段２０４の出力する光信号強度Ｐ2の白色光２０３Ａを分岐する光カプラ３０１と、この光カプラ３０１によって分岐されたモニタ用光パルス３０２を入力して第１および第２のフィードバック信号２０５Ａ、２０６Ａを光パルス発生手段２０１に与える動作安定回路２０７Ａから構成されている。ここで、光パルス発生手段２０１内には、図２に示したリング共振器型ファイバレーザ２０８が配置されている。また、白色光発生手段２０４には、ＨＮＬファイバ２０９が使用されている。また、光カプラ３０１は、白色光発生手段２０４から出力される白色光２０３Ａをその光信号強度Ｐ2が１対９の割合となるように分岐する。そして、光信号強度Ｐ2の１０％がモニタ用光パルス３０２として動作安定回路２０７に供給されることになる。光信号強度Ｐ2の９０％が広帯域光源３１１となる。
【００６６】
この第２の実施例では、動作安定回路２０７Ａに、中心波長λ2が１１４０ｎｍで、半値全幅が１ｎｍの光バンドパスフィルタ２１２Ａと、この光バンドパスフィルタ２１２Ａの透過光成分２３１Ａを電気信号に変換する光検出器２１３と、この光検出器２１３の検出出力２１４を入力するフィードバック回路２１５Ａとが配置されている。フィードバック回路２１５Ａは、図２に示したリング共振器型ファイバレーザ２０８の第１の自動回転ステージ２２１に制御のために供給される第１のフィードバック信号２０５Ａと、第２の自動回転ステージ２２２に制御のために供給される第２のフィードバック信号２０６Ａとを出力するようになっている。
【００６７】
図１１は、第２の実施例におけるノイズライクレーザとしての光パルスが、第１のλ／４波長板の回転によってどのように変化するかを示したものである。この図１１は、第１の実施例の図３に対応する。図１１では縦軸が図１０の白色光発生手段２０４から分岐して出力される光信号強度Ｐ2を表わしている。また、横軸が波長（ｎｍ）を表わしている。この図１１に示した回転角は、第１の自動回転ステージ２２１（図２）の目盛値を示している。この点は、第１の実施例と同様である。
【００６８】
図１２は、第１のλ／４波長板の回転角を変化させた場合の波長１１４０ｎｍの光信号強度の依存性を示したものである。第１の自動回転ステージ２２１の回転角が９２度の場合は、モード同期がはずれた状態を示している。図１１と併せて考察すると、モード同期を行い、かつ最も良好な広帯域なスペクトルを示すのは、回転角が９０度の場合である。しかしながら図１２に示すように回転角が９０度の周辺で安定動作を行う角度範囲は狭く、しかも回転角の増加と減少に対して信号強度の振る舞いは非対称である。
【００６９】
そこで、第２の実施例で第１のλ／４波長板１２３の回転制御を行う場合には、第１の自動回転ステージ２２１の回転する角度範囲に上限（回転角９１度）と下限（回転角７０度）を設けると共に、初期回転状態を下限値から次第に増加させるアルゴリズムを採用することにした。このアルゴリズムを使用し、図１０に示す光検出器２１３の検出出力２１４をモニタして、受光信号の強度が常に−５３ｄＢｍと一定になるように第１のフィードバック信号２０５Ａを用いて、第１のλ／４波長板１２３の回転角を第１の自動回転ステージ２２１でフィードバック制御を行う。これにより、第２の実施例の広帯域光源３００の出力安定度が、測定時間１時間の場合に、０．２ｄＢと安定に動作することが確認された。また、モード同期が制御時にはずれる現象も見られなかった。
【００７０】
以上は、第１のフィードバック信号２０５Ａを使用して第１のλ／４波長板１２３の回転制御を行うことで広帯域光源３００を安定動作させる場合であるが、次に、第２のフィードバック信号２０６Ａを使用してλ／２波長板１２４を制御素子とすることもできるので、これを次に説明する。
【００７１】
図１３は、第２の実施例の白色光発生手段から出力されるノイズライクレーザとしての光パルスが、λ／２波長板の回転によってどのように変化するかを示したものである。縦軸が光信号強度Ｐ2を表わしており、横軸が波長（ｎｍ）を表わしている。この図に示した回転角は、第２の自動回転ステージ２２２（図２）の目盛値を示している。この例でも、回転角が３２０度のときにこの図に示した他の角度よりも光パルスが広帯域のスペクトルとなっている。
【００７２】
図１４は、λ／２波長板の回転角を変化させた場合の波長１１４０ｎｍの光信号強度の依存性を示したものである。図１３に示した第２の自動回転ステージ２２２の回転角が３４０度の場合には、モード同期がはずれた状態となる。図１３と併せて考察すると、モード同期を行い、かつ最も良好な広帯域なスペクトルを示すのは回転角が３２０度の場合である。しかしながら図１４に示すように回転角が３２０度の周辺で安定動作を行う角度範囲は狭く、しかも回転角の増加と減少に対して信号強度の振る舞いは非対称であることが分かる。
【００７３】
そこで、広帯域光源３００でλ／２波長板１２４の回転制御を行う場合には、第２の自動回転ステージ２２２の回転する角度範囲に上限（回転角３３５度）と下限（回転角３１６度）を設ける。また、これと共に、初期回転状態を下限値から次第に増加させるアルゴリズムを採用することにした。このアルゴリズムを使用し、図１０に示す光検出器２１３の検出出力２１４をモニタする。そして、受光信号の強度が常に−５０ｄＢｍと一定になるように第２のフィードバック信号２０６Ａを用いて、λ／２波長板１２４の回転角を第２の自動回転ステージ２２２でフィードバック制御を行う。これにより、第２の実施例の広帯域光源３００の出力安定度が、測定時間１時間の場合に、０．２ｄＢと安定に動作することが確認された。また、モード同期が制御時にはずれる現象も見られなかった。これは、第１のλ／４波長板１２３の回転制御を行った場合と同じ安定動作である。
【００７４】
以上の制御と異なり、初期回転状態を無関係に制御した場合を説明する。この場合には、第１のλ／４波長板１２３、あるいはλ／２波長板１２４のいずれを回転制御した場合でも、回転角が適正範囲外に達してしまい、モード同期がはずれてしまう現象が確認された。このため、上限および下限の回転角を設定し、かつ適正な初期状態から回転角を調整することが必須であることが分かる。
【実施例３】
【００７５】
図１５は、本発明の第３の実施例における広帯域光源を示したものである。図１５で第２の実施例の図１０と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。第３の実施例の広帯域光源４００は、光パルス発生手段２０１と、この光パルス発生手段２０１から出力される光信号強度Ｐ1の光パルス２０２を分岐することなく入力して白色光２０３Ａを発生させる白色光発生手段２０４と、白色光発生手段２０４の出力する光信号強度Ｐ2の白色光２０３Ａを分岐する光カプラ３０１と、この光カプラ３０１によって分岐されたモニタ用光パルス３０２を入力して第１および第２のフィードバック信号２０５Ｂ、２０６Ｂを光パルス発生手段２０１に与える動作安定回路２０７Ｂから構成されている。ここで、光パルス発生手段２０１内には、図２に示したリング共振器型ファイバレーザ２０８が配置されている。また、白色光発生手段２０４には、ＨＮＬファイバ２０９が使用されている。また、光カプラ３０１は、白色光発生手段２０４から出力される白色光２０３Ａをその光信号強度Ｐ2が１対９の割合となるように分岐する。そして、光信号強度Ｐ2の１０％がモニタ用光パルス３０２として動作安定回路２０７に供給されることになる。光信号強度Ｐ2の９０％が広帯域光源３１１となる。
【００７６】
この第３の実施例では、動作安定回路２０７Ｂに、モニタ用光パルス３０２を入力して中心波長λ2と中心波長λ3の２つの光信号成分を分離するＷＤＭカプラ４０１を配置している。ＷＤＭカプラ４０１によって分離された中心波長λ2のモニタ光４０２の方は、中心波長λ2が１１４０ｎｍの第１の光バンドパスフィルタ４０３に入力される。第１の光バンドパスフィルタ４０３の透過光成分４０４は、第１の光検出器４０５に入力されて電気信号に変換される。同様に、ＷＤＭカプラ４０１によって分離された中心波長λ3のモニタ光４０６の方は、中心波長λ3が１３５０ｎｍの第２の光バンドパスフィルタ４０７に入力される。第２の光バンドパスフィルタ４０７の透過光成分４０８は、第２の光検出器４０９に入力されて電気信号に変換される。第１の光検出器４０５から出力される第１の検出出力４１１と、第２の光検出器４０９から出力される第２の検出出力４１２は、それぞれフィードバック回路２１５Ｂに入力されるようになっている。
【００７７】
フィードバック回路２１５Ｂは、これら第１および第２の検出出力４１１、４１２の一方を指示に応じて選択する選択回路４１４を新たに備えている。選択回路４１４によって、選択された一方の検出出力を使用して、図２に示したリング共振器型ファイバレーザ２０８の第１の自動回転ステージ２２１に制御のために供給される第１のフィードバック信号２０５Ｂと、第２の自動回転ステージ２２２に制御のために供給される第２のフィードバック信号２０６Ｂとが出力されるようになっている。第１のフィードバック信号２０５Ｂと第２のフィードバック信号２０６Ｂも、他の実施例のフィードバック回路２１５、２１５Ａと同様に双方を同時に出力する必要はない。第１のフィードバック信号２０５Ｂと第２のフィードバック信号２０６Ｂの一方のみを出力する回路構成であっても構わない。
【００７８】
図１６は、この第３の実施例における励起用レーザダイオードの励起光の出力を変化させた場合の出力される広帯域光源のスペクトル変化を表わしたものである。ここでは、図２に示した励起用レーザダイオード１１６の励起光１１７を５５０ｍＷから最大の８４０ｍＷまで複数段階に変化させて、白色光発生手段２０４から出力される光信号強度Ｐ2と波長の関係を表わしている。励起光のパワーＰが５５０ｍＷでは、そのパワーが弱いためモード同期が行われていない。励起光のパワーＰが６００ｍＷ以上であれば、白色光発生手段２０４から光信号強度Ｐ2の白色光２０３Ａが安定して出力されることが分かる。そこで、第１のλ／４波長板１２３の回転制御を、第２の実施例と同様に行うことができる。
【００７９】
図１７は、この第３の実施例における第２の光検出器から得られる第２の検出出力を用いてフィードバック回路がフィードバック制御を行った場合における波長１３５０ｎｍの励起用光源の励起光のパワーＰと広帯域光源の光信号強度との関係を表わしたものである。この例の場合には、図１５に示す第２の光バンドパスフィルタ４０７を経た第２の光検出器４０９による第２の検出出力４１２が、モニタ出力としてフィードバック回路２１５Ｂで選択して使用されている。この例の場合、受光信号強度が常に−３８ｄＢｍで一定となるように励起ＬＤパワーをフィードバック制御した。これにより、第３の実施例による広帯域光源４００の出力安定度は、測定時間１時間の場合に０．０５ｄＢと、極めて安定に動作することが確認された。
【００８０】
なお、以上説明した実施例等では白色光発生手段２０４から出力された白色光の１０パーセントを動作安定回路に入力することにしたが、この割合は５パーセントであってもよいし他の割合であってもよい。また、モニタ用光パルスの中心波長は、以上説明した実施例等で使用したもの以外であってもよい。たとえば次に説明するように、１２４０ｎｍの波長や１４７０ｎｍの波長を使用してもよい。
【実施例４】
【００８１】
図１８は、本発明の第４の実施例における広帯域光源の要部を示したものである。図１８で図１と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。本実施例の広帯域光源２００Ｄは、光パルス発生手段２０１と、この光パルス発生手段２０１から出力される光パルス２０２を入力して白色光２０３を発生させる白色光発生手段２０４と、白色光発生手段２０４のＨＮＬ（高非線形）ファイバ２０９から出力される白色光２０３を９５対５の割合で分岐する光カプラ５０１と、この光カプラ５０１によって分岐された白色光２０３の５％を入力する動作安定回路２０７Ｄから構成されている。分岐された白色光２０３の残り（９５％）は、図示しない出力ポートへ送られるようになっている。
【００８２】
この広帯域光源２００Ｄで、光カプラ５０１から動作安定回路２０７Ｄに送られてきた白色光５０２は、第１の分岐検出器５１１に入力される。第１〜第４の分岐検出器５１１〜５１４は直列回路を構成しており、それぞれ入射光の一部を取り込んで検出し、残りの光を次段の検出器あるいは回路に向けて反射するようになっている。このうち光カプラ５０１に入力した白色光２０３が５μＷ／ｎｍであったとすると、第１の分岐検出器５１１はこの５％に当たる０．２５μＷ／ｎｍを入射する。第１の分岐検出器５１１は、第２〜第４の分岐検出器５１２〜５１４と同様にＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換手段と、分岐手段によって構成されている。そして、０．０２μＷ／ｎｍの光を全パワー監視用としてＡ／Ｄ変換し、残りの０．２３μＷ／ｎｍを反射して第２の分岐検出器５１２に入射する。以下、同様にして第２の分岐検出器５１２は０．２１μＷ／ｎｍを反射して第３の分岐検出器５１３に入射し、第３の分岐検出器５１３は０．１９４μＷ／ｎｍを反射して第４の分岐検出器５１４に入射する。
【００８３】
第２の分岐検出器５１２は、バンドパス型の誘電体フィルタ（図示せず）を備えている。第２の分岐検出器５１２は、入射した０．２３μＷ／ｎｍの光の中の１２４０ｎｍの光成分を透過して、その透過光の信号レベルをＡ／Ｄ変換する。他の波長成分は第３の分岐検出器５１３に向けて反射する。第３の分岐検出器５１３も誘電体フィルタ（図示せず）を備えている。第３の分岐検出器５１３は、入射した０．２１μＷ／ｎｍの光の中の１４７０ｎｍの光成分を透過してＡ／Ｄ変換する。他の波長成分は第４の分岐検出器５１４に向けて反射する。第４の分岐検出器５１４は、入射した０．１９４μＷ／ｎｍの光をＡ／Ｄ変換する。なお、１２４０ｎｍおよび１４７０ｎｍの波長については、１０〜２０ｎｍ程度の波長幅の範囲で光成分をそれぞれ透過するようにしている。
【００８４】
以上のようにして得られた第１の分岐検出器５１１のＡ／Ｄ変換後の出力は、全パワー監視回路５１６に入力される。全パワー監視回路５１６は、光の全パワーを監視する回路である。広帯域光源として出力されるパワーが基準値を超えるように制御が行われた時点で、安定化制御が完了したことになる。
【００８５】
第２の分岐検出器５１２のＡ／Ｄ変換後の出力は、第１の増幅器５１７に入力され、増幅された後に第１の検出出力５２１としてフィードバック回路２１５Ｄの一方の入力端子に入力される。第３の分岐検出器５１３のＡ／Ｄ変換後の出力は、第２の増幅器５１８に入力され、増幅された後に第２の検出出力５２２としてフィードバック回路２１５Ｄの他方の入力端子に入力される。フィードバック回路２１５Ｄは、図１５に示したような選択回路４１４を備えている。選択回路４１４は、選択された一方の検出出力を使用して、図２に示したリング共振器型ファイバレーザ２０８の第１の自動回転ステージ２２１に制御のために供給される第１のフィードバック信号２０５Ｄと、第２の自動回転ステージ２２２に制御のために供給される第２のフィードバック信号２０６Ｄとを出力するようになっている。第１のフィードバック信号２０５Ｄと第２のフィードバック信号２０６Ｄも、他の実施例のフィードバック回路２１５、２１５Ａと同様に双方を同時に出力する必要はなく、また一方のみを出力する回路構成であっても構わない。この点は、第３の実施例と同様である。
【００８６】
第４の分岐検出器５１４のＡ／Ｄ変換後の出力は、パルス同期信号出力回路５２４に入力される。パルス同期信号出力回路５２４は、光パルスの同期を採るために使用される回路である。
【００８７】
この第４の実施例の広帯域光源２００Ｄで、第２の分岐検出器５１２から得られる１２４０ｎｍの光成分を例にとって説明する。この例の場合には、広帯域光源２００Ｄの出力するパワーが最大で、全パワー監視回路５１６の検出する全パワーが最小になる位置で、白色光発生手段２０４から光カプラ５０１を経由して出力ポートに出力される白色光２０３のスペクトルが最も広がることが分かった。これを次に説明する。
【００８８】
図１８に示したフィードバック回路２１５Ｄの選択回路４１４を、第１の増幅器５１７の出力する第１の検出出力５２１のみを選択するように設定しておく。また、これによる１２４０ｎｍの光成分の検出出力が第１のフィードバック信号２０５Ｄとして、図２に示した第１のλ／４波長板１２３用の第１の自動回転ステージ２２１に供給されるか、あるいは第２のフィードバック信号２０６Ｄとしてλ／２波長板１２４用の第２の自動回転ステージ２２２に供給されるように設定しておく。まず、１２４０ｎｍの光成分の検出出力が第１のフィードバック信号２０５Ｄとして、図２に示した第１のλ／４波長板１２３用の第１の自動回転ステージ２２１に供給される場合を説明する。
【００８９】
図１９は、１２４０ｎｍの光成分の検出出力が供給されている状態で第１のλ／４波長板を回転させた場合の全（ＴＯＴＡＬ）パワーの変化を示したものである。また、図２０は、第１のλ／４波長板を回転したときのスペクトルを表わしたものである。図２に示す第１のλ／４波長板１２３の角度は相対値を表わしており、スペクトルが最も広がった状態（特性曲線Ａ（０））を０度とした。図２０では、角度“Ｘ”の特性曲線をＡ（Ｘ）で表わしている。ここで“Ｘ”は０，１．８，３．６，５．４，７．２、９、１０．８，１２．６，１４．４，１６．２，１８，１９．８および２１．６の値を採っている。図１９より、およそ２０度の範囲で発振が行われていることが分かる。また、図１９および図２０より、１．８度の位置で１２４０ｎｍの光パワーが最大になり、全パワーが最小になっていることが分かる。図２０で太線の特性曲線Ａ（７．２）は、最も平坦となっているものを図で強調して表示したものである。
【００９０】
次に、１２４０ｎｍの光成分の検出出力が第２のフィードバック信号２０６Ｄとして、図２に示したλ／２波長板１２４用の第２の自動回転ステージ２２２に供給される場合を説明する。
【００９１】
図２１は、１２４０ｎｍの光成分の検出出力が供給されている状態でλ／２波長板を回転させた場合の全パワーの変化を示したものである。また、図２２は、λ／２波長板を回転したときのスペクトルを表わしたものである。図２２では、角度“Ｘ”の特性曲線をＢ（Ｘ）で表わしている。ここで“Ｘ”は０，１．８，３．６，５．４および７．２の値を採っている。λ／２波長板１２４は、図２１に示すように発振可能範囲が約７度と狭い。λ／２波長板１２４で制御を行った場合も、図１９および図２０で示した第１のλ／４波長板１２３と同様に１２４０ｎｍの光パワーが最大になり、全パワーが最小になる位置が白色光２０３のスペクトルが最も広がることが分かった。この図２１で太線の特性曲線Ｂ（５．４）は、最も平坦となっているものを図で強調して表示したものである。
【００９２】
以上のようにして、図２０に示す第１のλ／４波長板１２３の回転角度を調整したり、図２２に示すλ／２波長板１２４の回転角度を調整することで、図１８に示す光カプラ５０１から出力ポートに出力する白色光２０３のスペクトルを広帯域なものに設定することができる。この第４の実施例の広帯域光源でも、リング共振器型ファイバレーザを構成する単一モード光ファイバに振動を加えて、モード同期を行わせることができる。
【実施例５】
【００９３】
図２３は、本発明の第５の実施例における広帯域光源の要部を示したものである。この図２３で図１８と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。本実施例の広帯域光源２００Ｅは、光パルス発生手段２０１と、この光パルス発生手段２０１から出力される光パルス２０２を入力して白色光２０３を発生させる白色光発生手段２０４と、白色光発生手段２０４のＨＮＬファイバ２０９から出力される白色光２０３を９５対５の割合で分岐する光カプラ５０１と、この光カプラ５０１によって分岐された白色光２０３の５％を入力する動作安定回路２０７Ｅから構成されている。分岐された白色光２０３の残り（９５％）は、図示しない出力ポートへ送られるようになっている。
【００９４】
この広帯域光源２０７Ｅで、光カプラ５０１から動作安定回路２０７Ｅに送られてきた白色光５０２は、第１の分岐検出器５１１に入力される。光カプラ５０１に入力した白色光２０３が５μＷ／ｎｍであったとすると、第１の分岐検出器５１１はこの５％に当たる
０．２５μＷ／ｎｍを入射する。第１の分岐検出器５１１は、第２および第４の分岐検出器５１２Ｅ、５１４と同様にＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換手段と、分岐手段によって構成されている。そして、入射した光の一部を全パワー監視用としてＡ／Ｄ変換し、残りの光を反射して第２の分岐検出器５１２Ｅに入射する。以下、同様にして第２の分岐検出器５１２Ｅは入射した光の一部をＡ／Ｄ変換し、残りの光を反射して、これを第４の分岐検出器５１４に入射する。
【００９５】
第２の分岐検出器５１２Ｅは、短波長通過型の誘電体フィルタ（図示せず）を備えている。第２の分岐検出器５１２Ｅは、入射した光の中の１１８０ｎｍより短い波長の光成分を透過して、その透過光の信号レベルをＡ／Ｄ変換する。他の波長成分は第４の分岐検出器５１４に向けて反射する。第４の分岐検出器５１４は、入射した光をＡ／Ｄ変換する。
【００９６】
以上のようにして得られた第１の分岐検出器５１１のＡ／Ｄ変換後の出力は、全パワー監視回路５１６に入力される。全パワー監視回路５１６は、後に説明するように特定の波長の透過光との比率を求めて本実施例の広帯域光源２００Ｄの調整を行うために使用される。このため、全パワー監視回路５１６の出力５３１はフィードバック回路２１５Ｅの一方の入力端子に入力される。
【００９７】
第２の分岐検出器５１２ＥのＡ／Ｄ変換後の出力は、増幅器５１７Ｅに入力され、増幅された後に検出出力５２１Ｅとしてフィードバック回路２１５Ｅの他方の入力端子に入力される。フィードバック回路２１５Ｅは、図１５に示したような選択回路４１４を備えている。選択回路４１４は、選択された一方の出力を使用して、図２に示したリング共振器型ファイバレーザ２０８の第１の自動回転ステージ２２１に制御のために供給される第１のフィードバック信号２０５Ｅと、第２の自動回転ステージ２２２に制御のために供給される第２のフィードバック信号２０６Ｅとを出力するようになっている。
【００９８】
第４の分岐検出器５１４のＡ／Ｄ変換後の出力は、パルス同期信号出力回路５２４に入力される。パルス同期信号出力回路５２４は、光パルスの同期を採るために使用される回路である。
【００９９】
この第５の実施例の広帯域光源２００Ｅで、第１のλ／４波長板１２３とλ／２波長板１２４の回転角度の調整の様子を具体的に説明する。
【０１００】
図２４は、本実施例のフィードバック回路および光パルス発生手段の要部を表わしたものである。フィードバック回路２１５Ｅは、アナログスイッチからなる選択回路４１４を備えている。選択回路４１４は、図２３に示したように全パワー監視回路５１６の出力５３１と増幅器５１７Ｅの検出出力５２１Ｅを入力して、検出出力５４１を出力するようになっている。この検出出力５４１はログ（ＬＯＧ：対数）アンプ５４２に入力される。ログアンプ５４２で増幅後の検出信号５４３はフィードバック制御部５４４内部のＡ／Ｄ変換器５４５に入力される。フィードバック制御部５４４は、図示しないＣＰＵ（中央処理装置）と制御プログラムおよび固定データを格納したメモリ５４６を備えている。そして、Ａ／Ｄ変換器５４５で変換した後のディジタルデータとしての検出信号を使用して、第１のフィードバック信号２０５Ｅと第２のフィードバック信号２０６Ｅを出力するようになっている。
【０１０１】
ここで第１のフィードバック信号２０５Ｅは、図２３に示す光パルス発生手段２０１内に設けられた第１のλ／４波長板１２３用の第１パルスモータドライバ回路５４７に入力され、第１の５相パルスモータ５４８の回転を制御するようになっている。第１の５相パルスモータ５４８は、第１のλ／４波長板１２３を配置した第１の自動回転ステージ２２１(図２参照)を回転する。
【０１０２】
同様に第２のフィードバック信号２０６Ｅは、光パルス発生手段２０１内に設けられたλ／２波長板１２４用の第２パルスモータドライバ回路５４９に入力され、第２の５相パルスモータ５５０の回転を制御するようになっている。第２の５相パルスモータ５５０は、λ／２波長板１２４を配置した第１の自動回転ステージ２２２(図２参照)を回転する。
【０１０３】
図２５は、本実施例の広帯域光源の第１のλ／４波長板およびλ／２波長板の回転制御の流れの概要を表わしたものである。図２３および図２４と共に説明する。広帯域光源２００Ｅの電源を投入すると、フィードバック制御部５４４はメモリ５４６の不揮発性メモリ領域に格納された初期値を読み出して、初期設定用の第１および第２のフィードバック信号２０５Ｅ、２０６Ｅを作成して、第１および第２のパルスモータドライバ回路５４７、５４９に出力する。これにより、第１および第２の５相パルスモータ５４８、５５０の回転が制御されて、第１のλ／４波長板１２３およびλ／２波長板１２４がそれぞれの初期位置に設定される（ステップＳ６０１）。
【０１０４】
この後、図示しない操作パネルの光源出力開始ボタンが押されて広帯域光源２００Ｅの光出力の開始が指示されると（ステップＳ６０２：Ｙ）、まず光源についての基準位置を求める粗調整が行われる（ステップＳ６０３）。この粗調整では、フィードバック制御部５４４がメモリ５４６の不揮発性メモリ領域に格納された粗調整用データを読み出して、第１および第２の５相パルスモータ５４８、５５０の回転を制御して、第１のλ／４波長板１２３およびλ／２波長板１２４を順に回転させる。具体的には、たとえば第１のλ／４波長板１２３をある角度に設定してλ／２波長板１２４を所定の角度範囲で回転させる。次に第１のλ／４波長板１２３の設定角度を１ステップだけ変化させて、λ／２波長板１２４を前記した所定の角度範囲で回転させる。以下、同様にして第１のλ／４波長板１２３の設定角度を少しずつ変化させながらλ／２波長板１２４を前記した所定の角度範囲で回転させることを繰り返す。このようにして第１のλ／４波長板１２３およびλ／２波長板１２４の角度の組み合わせを変化させていく過程で、１１８０ｎｍの波長で全パワー監視回路５１６があらかじめ定めた設定値以上のレベルを検出したときの回転位置を検出する。このときの第１のλ／４波長板１２３およびλ／２波長板１２４の位置を基準位置とする。
【０１０５】
次に、広帯域光源２００Ｅについての粗調整の２段階目として「中心のサーチ」が行われる（ステップＳ６０４）。この２段階目の粗調整では、ステップＳ６０３で求めた基準位置を基準として第１のλ／４波長板１２３およびλ／２波長板１２４を回転させ、１１８０ｎｍで図示しない集積化光検出器（ＩＰＤ）の検出レベルが設定値以下となる２つの位置Ａ、Ｂをそれぞれの波長板について検索する。
【０１０６】
図２６は、λ／４波長板における位置Ａ、Ｂを求める様子を表わしたものである。横軸は第１のλ／４波長板１２３の回転角を示しており、縦軸は１１８０ｎｍでの集積化光検出器のレベルを表わしている。第１のλ／４波長板１２３の回転に対する特性はヒステリシスを示すため、回転を一往復させる。そして、あらかじめ定めた設定値ＳXと交差する位置Ａ、Ｂを求める。次に、位置Ａ、Ｂの中間位置を求める。この図には示していないがλ／２波長板１２４についても同様にして中間位置を求める。このようにして求めた第１のλ／４波長板１２３およびλ／２波長板１２４の中間位置同士が交差する位置が、粗調整の中心サーチによって求められた点となる。
【０１０７】
このようにして粗調整が終了したら、微調整が実行される（図２５ステップＳ６０５）。この微調整では、λ／２波長板１２４の回転を微調整して、１１８０ｎｍの光量に対する全光量の比率を設定値に合わせ込む。一例として、設定値を１．７とする。
【０１０８】
図２７は、微調整の原理を示したものである。全光量をＰ1とし、１１８０ｎｍの光量をＰ2とすることにする。λ／２波長板１２４の回転と、全光量Ｐ1および１１８０ｎｍの光量Ｐ2の比率には、この図に示したような関係がある。そこで、この比率が設定値「１．７」よりも増加したら、矢印５５１で示すように、λ／２波長板１２４をプラス方向に微小回転する。また、比率が設定値「１．７」よりも減少したら、矢印５５２で示すように、λ／２波長板１２４をマイナス方向に微小回転する。このようにして比率を設定値「１．７」に合わせ込むと、微調整が終了する。
【０１０９】
ただし、この微調整でλ／２波長板１２４を回転させると、これに応じてスペクトルが変動する。したがって、図２３に示した光カプラ５０１から出力された白色光２０３が実際に光源として利用されているときには、光源自体の許容範囲を広く採って、この微調整を省略するようにしてもよい。この微調整は、第１のλ／４波長板１２３を用いて行うことは可能である。ただし、第１のλ／４波長板１２３を使用すると、λ／２波長板１２４と比較してスペクトルの変動が大きい。したがって、微調整には、λ／２波長板１２４を使用する方が一般に好ましい。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の第１の実施例における広帯域光源を示す概略構成図である。
【図２】第１の実施例における光パルス発生手段の構成を表わす概略構成図である。
【図３】第１の実施例で出力される光パルスの第１のλ／４波長板の回転角に対するスペクトル特性を表わす特性図である。
【図４】第１の実施例で第１のλ／４波長板の回転角に対する波長１４５０ｎｍでの光信号強度の特性を示す特性図である。
【図５】第１の実施例で出力される光パルスのλ／２波長板の回転角に対するスペクトル特性を表わす特性図である。
【図６】第１の実施例で波長１４５０ｎｍにおけるλ／２波長板の回転角に対する光信号強度の依存性を示す特性図である。
【図７】第１の変形例における励起光源の出力を変化させた場合の光パルスのスペクトルを表わす特性図である。
【図８】第１の変形例で波長１５４０ｎｍにおける励起用光源の励起光のパワーＰと光信号強度の関係を示す特性図である。
【図９】第２の変形例における光パルス発生手段の概略構成図である。
【図１０】本発明の第２の実施例における広帯域光源の概略構成図である。
【図１１】第２の実施例における広帯域光源の第１のλ／４波長板の回転角に対するスペクトル特性を表わす特性図である。
【図１２】第２の実施例で第１のλ／４波長板の回転角に対する波長１１４０ｎｍの光信号強度依存性を示す特性図である。
【図１３】第２の実施例で得られる光パルスのλ／２波長板の回転に対する広帯域光源のスペクトル特性を示す特性図である。
【図１４】第２の実施例でλ／２波長板の回転角に対する波長１１４０ｎｍの光信号強度依存性を示す特性図である。
【図１５】本発明の第３の実施例における広帯域光源を示す概略構成図である。
【図１６】第３の実施例の励起光の出力を変化させた場合の広帯域光源のスペクトル特性を表わす特性図である。
【図１７】第３の実施例で波長１３５０ｎｍにおける励起用光源の励起光のパワーＰと光信号強度の関係を示す特性図である。
【図１８】本発明の第４の実施例における広帯域光源の要部を示した概略構成図である。
【図１９】第４の実施例における発振状態でのλ／４波長板回転時のパワーの変化を示す特性図である。
【図２０】第４の実施例における発振状態でのλ／４波長板回転時のスペクトルを表わした特性図である。
【図２１】第４の実施例における発振状態でのλ／２波長板回転時のパワーの変化を示す特性図である。
【図２２】第４の実施例における発振状態でのλ／２波長板回転時のスペクトルを表わした特性図である。
【図２３】本発明の第５の実施例における広帯域光源の要部を示した概略構成図である。
【図２４】第５の実施例におけるフィードバック回路および光パルス発生手段の要部を表わしたブロック図である。
【図２５】第５の実施例における広帯域光源の第１のλ／４波長板およびλ／２波長板の回転制御の流れの概要を表わした流れ図である。
【図２６】第５の実施例における位置Ａ、Ｂを求める様子を表わした説明図である。
【図２７】第５の実施例におけるλ／２波長板と全光量および１１８０ｎｍの光量の関係を示した特性図である。
【図２８】従来提案された広帯域光源の一例を示す概略構成図である。
【図２９】図２８の広帯域光源における光パルス発生手段の構成を表わした概略構成図である。
【図３０】従来の光パルス発生手段が出力する出力パルス列の波形図である。
【図３１】従来の光パルス発生手段が出力する光パルスのスペクトル特性図である。
【図３２】光パルス発生手段の出力と単一モード光ファイバの長さに対する広帯域光源のスペクトル変化を表わした特性図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１１１  第１の分散シフトファイバ
１１２  第２の分散シフトファイバ
１１３  第１の単一モード光ファイバ
１１４  第２の単一モード光ファイバ
１１５  Ｅｒ添加光ファイバ
１１６  励起用レーザダイオード
１２３  第１のλ／４波長板
１２４  λ／２波長板
１２５  偏光ビームスプリッタ
１２６  光アイソレータ
１２７  第２のλ／４波長板
１２９  出力用光ファイバ
２００、２００Ｄ、２００Ｅ  広帯域光源
２０１  光パルス発生手段
２０４  白色光発生手段
２０５、２０５Ａ、２０５Ｄ、２０５Ｅ  第１のフィードバック信号
２０６、２０６Ａ、２０６Ｄ  ２０６Ｅ  第２のフィードバック信号
２０７、２０７Ｄ、２０７Ｅ  動作安定回路
２０８  リング共振器型ファイバレーザ
２１０、３０１  光カプラ
２１２、２１２Ａ  光バンドパスフィルタ
２１３  光検出器
２１５、２１５Ａ、２１５Ｂ、２１５Ｄ、２１５Ｅ  フィードバック回路
２２１  第１の自動回転ステージ
２２２  第２の自動回転ステージ
２４１  圧電振動子
２４２  駆動電源
４０１  ＷＤＭカプラ
４０３  第１の光バンドパスフィルタ
４０５  第１の光検出器
４０７  第２の光バンドパスフィルタ
４０９  第２の光検出器
４１４  選択回路
５０１  光カプラ
５１１〜５１４  分岐検出器
５１６  全パワー監視回路
５１７  第１の増幅器
５１８  第２の増幅器
５４４  フィードバック制御部
５４６  メモリ
【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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【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】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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