(57)【要約】【課題】光強度の波長依存性が小さな広帯域白色光を得る光源装置及び光源システムを提供する。【解決手段】位相情報を持った第１のパルス光を発生する光源部１１と、第１のパルス光を第２及び第３のパルス光に分割する分割部１７と、分割された第２のパルス光を広帯域化する第１のフォトニック結晶ファイバ２４と、分割された第３のパルス光を広帯域化する第２のフォトニック結晶ファイバ５０と、第１のフォトニック結晶ファイバ２４によって広帯域化された第２のパルス光のスペクトルを調整する第１の調整部１９と、第２、第３のパルス光の位相を合わせる位相調整部２８と、第１のフォトニック結晶ファイバ２４により広帯域化されると共に第１の調整部１９によりスペクトルが調整された第２のパルス光と第２のフォトニック結晶ファイバ５０により広帯域化された第３のパルス光とを重ね合わせる重ね合わせ部４６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の周波数成分を含み、これらの成分が互いの位相関係を保った第１のパルス光を発生する光源部と、
前記第１のパルス光を第２及び第３のパルス光に分割する分割部と、
前記分割された第２のパルス光を広帯域化する第１のフォトニック結晶ファイバと、
前記分割された第３のパルス光を広帯域化する第２のフォトニック結晶ファイバと、
前記第１のフォトニック結晶ファイバによって広帯域化された前記第２のパルス光のスペクトルを調整する第１の調整部と、
前記第２及び第３のパルス光の位相を合わせる位相調整部と、
前記第１のフォトニック結晶ファイバによって広帯域化されるとともに前記第１の調整部によってスペクトルが調整された前記第２のパルス光と前記第２のフォトニック結晶ファイバによって広帯域化された前記第３のパルス光とを重ね合わせる重ね合わせ部と
を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記第２のフォトニック結晶ファイバによって広帯域化された前記第３のパルス光のスペクトルを調整する第２の調整部を備え、
前記重ね合わせ部は、前記第１のフォトニック結晶ファイバによって広帯域化されるとともに前記第１の調整部によってスペクトルが調整された前記第２のパルス光と前記第２のフォトニック結晶ファイバによって広帯域化されるとともに前記第２の調整部によってスペクトルが調整された前記第３のパルス光とを重ね合わせる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１の調整部は、前記第１のフォトニック結晶ファイバに入力される前記第２のパルス光の光強度を調整する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１の調整部は、前記第１のフォトニック結晶ファイバに入力される前記第２のパルス光の位相を調整することを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記第２の調整部は、前記第２のフォトニック結晶ファイバに入力される前記第３のパルス光の光強度を調整することを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項６】
前記第２の調整部は、前記第２のフォトニック結晶ファイバに入力される前記第３のパルス光の位相を調整することを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項７】
前記位相調整部は、前記第１のフォトニック結晶ファイバによって広帯域化された前記第２のパルス光の位相を調整することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項８】
前記位相調整部は、前記第１のフォトニック結晶ファイバに入力される前記第２のパルス光の位相を調整することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項９】
前記位相調整部は、前記第２のフォトニック結晶ファイバによって広帯域化された前記第３のパルス光の位相を調整することを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記位相調整部は、前記第２のフォトニック結晶ファイバに入力される前記第３のパルス光の位相を調整することを特徴とする請求項８に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記第１のフォトニック結晶ファイバによって広帯域化された前記第２のパルス光の偏光面と前記第２のフォトニック結晶ファイバによって広帯域化された前記第３のパルス光の偏光面とを合わせる偏光調整部を備えることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項１２】
前記第１のフォトニック結晶ファイバによって広帯域化された前記第２のパルス光の偏光面と前記第２のフォトニック結晶ファイバによって広帯域化された前記第３のパルス光の偏光面とを合わせる偏光調整部を備えることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項１３】
前記偏光調整部は、前記第１のフォトニック結晶ファイバによって広帯域化された前記第２のパルス光の偏光面を調整することを特徴とする請求項１１に記載の光源装置。
【請求項１４】
前記偏光調整部は、前記第１のフォトニック結晶ファイバによって広帯域化された前記第２のパルス光の偏光面を調整することを特徴とする請求項１２に記載の光源装置。
【請求項１５】
前記偏光調整部は、前記第１のフォトニック結晶ファイバに入力される前記第２のパルス光の偏光面を調整することを特徴とする請求項１１に記載の光源装置。
【請求項１６】
前記偏光調整部は、前記第１のフォトニック結晶ファイバに入力される前記第２のパルス光の偏光面を調整することを特徴とする請求項１２に記載の光源装置。
【請求項１７】
前記偏光調整部は、前記第２のフォトニック結晶ファイバに入力される前記第３のパルス光の偏光面を調整することを特徴とする請求項１５に記載の光源装置。
【請求項１８】
前記偏光調整部は、前記第２のフォトニック結晶ファイバに入力される前記第３のパルス光の偏光面を調整することを特徴とする請求項１６に記載の光源装置。
【請求項１９】
複数の周波数成分を含み、これらの成分が互いの位相関係を保った第１のパルス光を発生する光源部と、
前記第１のパルス光を第２及び第３のパルス光に分割する分割部と、
前記分割された第２のパルス光を広帯域化する第１のフォトニック結晶ファイバと、
前記分割された第３のパルス光を広帯域化する第２のフォトニック結晶ファイバと、
前記第１のフォトニック結晶ファイバによって広帯域化された前記第２のパルス光のスペクトルを調整する第１の調整部と、
前記第２及び第３のパルス光の位相を合わせる位相調整部と、
前記第１のフォトニック結晶ファイバによって広帯域化されるとともに前記第１の調整部によってスペクトルが調整された前記第２のパルス光と前記第２のフォトニック結晶ファイバによって広帯域化された前記第３のパルス光とを重ね合わせる重ね合わせ部と、
前記重ね合わせ部から出力される広帯域白色光のスペクトルを検出する検出部と、
前記検出部によって検出されたスペクトルに基づいて、前記第１の調整部を調整する制御部と
を備えることを特徴とする光源システム。
【請求項２０】
前記第２のフォトニック結晶ファイバによって広帯域化された前記第３のパルス光のスペクトルを調整する第２の調整部を備え、
前記重ね合わせ部は、前記第１のフォトニック結晶ファイバによって広帯域化されるとともに前記第１の調整部によってスペクトルが調整された前記第２のパルス光と前記第２のフォトニック結晶ファイバによって広帯域化されるとともに前記第２の調整部によってスペクトルが調整された前記第３のパルス光とを重ね合わせ、
前記制御部は、前記検出部によって検出されたスペクトルに基づいて、前記第２の調整部を調整することを特徴とする請求項１９に記載の光源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置及び光源システムに関し、特にフォトニック結晶ファイバを用いることにより、パルス光を広帯域化して出力する光源装置及び光源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
入力された短パルスを広帯域化する光ファイバとして、クラッド部に複数の空孔を設けたいわゆるフォトニック結晶ファイバ(PCF:Photonic Crystal Fiber)と呼ばれるものがある。このフォトニック結晶ファイバは、ゼロ分散波長を調整することができるため、入力する短パルスの波長を自由に選択することができる。
【０００３】
このフォトニック結晶ファイバに対してフェムト秒からピコ秒の短パルスを入射するとスペクトルが広帯域化した白色光が得られることが知られている。この場合、入力される短パルスのピーク強度が大きいほど広帯域化する。また、フォトニック結晶ファイバは、一般の光ファイバよりも非線形性が強いためファイバの長さは１ｍ程度で広帯域白色光が得られる。
【０００４】
かかるフォトニック結晶ファイバを用いた技術として、例えば、光パルスの波長を変換する波長変換装置が考えられている（特許文献１参照）。この装置では、入射されたパルス光を分岐してそれぞれのパルス光の波長をフォトニック結晶ファイバによって変換している。
【特許文献１】特開２００４−２８７０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、測定対象である物質の光吸収やラマン分光といった材料の分光評価を行う場合、光源として光強度の波長依存性（波長域ごとの光強度の差）が小さなものが必要とされている。例えば、物質を分光評価するものとして、コヒーレントアンチストークスラマン散乱法（ＣＡＲＳ）を利用したＣＡＲＳ顕微鏡がある。このＣＡＲＳ顕微鏡は、二種類又はそれ以上のパルス光を試料に入射し、それらの間に起こる非線形光学過程によって試料から発せられるシグナル光を観察するものである。このようなシグナル光の観察において、試料に入射するパルス光の光強度の波長依存性が大きいと、分析対象から検出される信号の強度のばらつきが大きくなり、ダイナミックレンジの大きな検出器が必要になる問題がある。
【０００６】
ここで、例えば、ＣＡＲＳ顕微鏡において、フォトニック結晶ファイバを用いて広帯域化したパルス光を光源として用いることが考えられている。この場合、上述したように、光強度の波長依存性は小さいほうが好ましい。図１３、図１４及び図１５は、Ti:Sapphireレーザ（中心波長 800nm）を用いてフォトニック結晶ファイバに短パルスを入射して得られた光帯域白色光を測定した結果を示す。この図１３〜図１５に示すように、入力する短パルスのパワー（0mW〜170mW）が大きくなるほど光強度の波長依存性は小さくなるが、例えば図１５（Ｃ）に示すように、入力パルスを大きくした条件においても、波長によって光強度が10〜20dB程度違う。従って、この差を小さくするためには、さらに入力パルスのパワーを大きくする必要がある。
【０００７】
しかしながら、入力パルスのパワーを大きくすると、フォトニック結晶ファイバの端面が損傷する問題があり、入力パルスのパワーの増加による出力パルスの波長依存度の低減には限界があった。
【０００８】
このような技術的課題を解決するためになされた本発明の目的は、光強度の波長依存性が小さな広帯域白色光を得ることができる光源装置及び光源システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施の形態に係る特徴は、光源装置において、複数の周波数成分を含み、これらの成分が互いの位相関係を保った第１のパルス光を発生する光源部と、第１のパルス光を第２及び第３のパルス光に分割する分割部と、分割された第２のパルス光を広帯域化する第１のフォトニック結晶ファイバと、分割された第３のパルス光を広帯域化する第２のフォトニック結晶ファイバと、第１のフォトニック結晶ファイバによって広帯域化された第２のパルス光のスペクトルを調整する第１の調整部と、第２及び第３のパルス光の位相を合わせる位相調整部と、第１のフォトニック結晶ファイバによって広帯域化されるとともに第１の調整部によってスペクトルが調整された第２のパルス光と第２のフォトニック結晶ファイバによって広帯域化された第３のパルス光とを重ね合わせる重ね合わせ部とを備えることである。
【００１０】
また本発明の実施の形態に係る特徴は、光源システムにおいて、複数の周波数成分を含み、これらの成分が互いの位相関係を保った第１のパルス光を発生する光源部と、第１のパルス光を第２及び第３のパルス光に分割する分割部と、分割された第２のパルス光を広帯域化する第１のフォトニック結晶ファイバと、分割された第３のパルス光を広帯域化する第２のフォトニック結晶ファイバと、第１のフォトニック結晶ファイバによって広帯域化された第２のパルス光のスペクトルを調整する第１の調整部と、第２及び第３のパルス光の位相を合わせる位相調整部と、第１のフォトニック結晶ファイバによって広帯域化されるとともに第１の調整部によってスペクトルが調整された第２のパルス光と第２のフォトニック結晶ファイバによって広帯域化された第３のパルス光とを重ね合わせる重ね合わせ部と、重ね合わせ部から出力される広帯域白色光のスペクトルを検出する検出部と、検出部によって検出されたスペクトルに基づいて、第１の調整部を調整する制御部とを備えることである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光強度の波長依存性が小さな広帯域白色光を得ることができる光源装置及び光源システム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】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。以下の図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付し、重複する記載は省略する。また、図面は模式的なものであり、各部の寸法等は現実のものと異なる。
【００１３】
（第１の実施の形態）
図１に示すように、本実施の形態に係る光源システム１は、短パルスレーザ光Ｐ１０（以下、パルス光と呼ぶ）を広帯域白色光Ｐ２０に変換して出力する光源装置１０と、この光源装置１０において得られる広帯域白色光Ｐ２０の一部を取り出してそのスペクトルを検出する検出部５４と、検出部５４において検出されたスペクトルに基づいて、光源装置１０の後述する構成要素を制御することにより、光源装置１０において得られる広帯域白色光Ｐ２０の波長依存性を調整する制御部６０とを備える。
【００１４】
光源装置１０は、フェムト秒からピコ秒の短パルスを出力する短パルスレーザ光源１１と、光アイソレータ１２と、短パルスレーザ光源１１から出力されたパルス光Ｐ１０を所定の分割比で分割する短パルス分割部１７と、短パルス分割部１７によって分割された一方のパルス光（第１のパルス光Ｐ１１）の第１のフォトニック結晶ファイバ２４に対する入力強度を調整する入力強度調整部１９と、この強度調整部１９において強度調整されたパルス光Ｐ１１を通す第１のフォトニック結晶ファイバ２４と、この第１のフォトニック結晶ファイバ２４を通ることにより広帯域化した第１の出力パルス光Ｐ１３を偏光調整、位相調整及び強度調整する偏光調整部２７、位相調整部２８及び出力強度調整部４２と、上述した短パルス分割部１７によって分割された他方のパルス光（第２のパルス光Ｐ１７）を通す第２のフォトニック結晶ファイバ５０と、この第２のフォトニック結晶ファイバ５０を通ることにより広帯域化した第２の出力パルスＰ１８と第１のフォトニック結晶ファイバ２４を通った後偏光調整、位相調整及び強度調整された第１の出力パルスＰ１３とを重ね合わせる重ね合わせ部４６とを備える。
【００１５】
短パルスレーザ光源１１は、Ti:Sapphireレーザ、ファイバレーザ又は半導体レーザ等を用いることができ、その発振波長は、出力しようとする波長域とフォトニック結晶ファイバ２４、５０のゼロ分散波長から決まり、この実施の形態の場合、400〜1600nmの範囲に選択する。
【００１６】
光アイソレータ１２は、ファラデー回転子１３を偏光子（偏光プリズム）１４、１５で挟んだ構成を有し、フォトニック結晶ファイバ２４、５０の端面において反射した戻り光が短パルスレーザ光源１１へ戻ることを防止する。
【００１７】
短パルス分割部１７としては、無偏光ビームスプリッタを用いる。なお、分割比を可変とする場合には、λ/２波長板及び偏光ビームスプリッタを組み合わせたものを用いることができる。この場合、λ/２波長板を回転させることにより、偏光ビームスプリッタに入射されるパルス光Ｐ１０の偏光方向を変化させ、これにより分割比を調整する。
【００１８】
入力強度調整部１９は、λ/２波長板２１及び偏光ビームスプリッタ２２を備え、λ/２波長板２１を回転させることにより、偏光ビームスプリッタ２２に入射される第１のパルス光Ｐ１１の偏光方向を変化させ、これにより偏光ビームスプリッタ２２から第１のフォトニック結晶ファイバ２４に出射される第１のパルス光Ｐ１１の光強度を調整する。なお、入力強度調整部１９としては、反射型のＮＤ（neutral density）フィルタ又は虹彩絞りを用いることもできる。
【００１９】
第１のフォトニック結晶ファイバ２４は、その入力側に倍率が２０〜６０倍の対物レンズ２３を有する。この対物レンズ２３の倍率は、使用するフォトニック結晶ファイバ２４のＮＡ（Numerical Aperture）値を考慮して決定される。また第１のフォトニック結晶ファイバ２４は、その出力側に対物レンズ２５を有する。この対物レンズ２５は、フォトニック結晶ファイバ２４を通った光をコリメート光に調整する。
【００２０】
偏光調整部２７は、偏光プリズムによって構成され、フォトニック結晶ファイバ２４を通った第１の出力パルスＰ１３から直線偏光成分を取り出すことにより、偏波保持タイプでないフォトニック結晶ファイバ２４を通る際に回転した光の偏光面を調整する。この偏光調整部２７によって第１の出力パルスＰ１３の偏光面を調整することにより、後述する重ね合わせ部４６において、第２のフォトニック結晶ファイバ５０を通った第２の出力パルスＰ１８と偏光面を合わせて重ね合わせることができる。
【００２１】
位相調整部２８は、例えばミラー４枚を用い、これらミラー間の距離を可変とすることで入射光の位相を粗く調整する第１の調整部２８ａ（図２（Ａ））と、回折格子及び空間光変調器により入射光の周波数ごとに位相を微調整する第２の調整部２８ｂ（図２（Ｂ））とからなり、フォトニック結晶ファイバ２４を通った出力パルスＰ１３の位相を調整する。なお、位相調整部２８としては、チャープミラーを用いることもできる。
【００２２】
図２（Ａ）は、位相調整部２８の位相を粗く調整する第１の調整部２８ａの構成を示し、この調整部２８ａは、４枚のミラー２９〜３３によって構成されている。これらのミラー２９〜３３は、偏光調整部２７において偏光調整された第１の出力パルスＰ１３を順次反射させて出力する。ミラー３０、３１は、互いに一体となって矢印ａで示す方向に可動するようになされている。これにより、光路長を変化させて入射光の位相を調整することができる。
【００２３】
図２（Ｂ）は、位相調整部２８の位相を微調整する第２の調整部２８Ｂの構成を示し、この調整部２８Ｂは、第１の調整部２８ａ（図２（Ａ））において位相が粗調整された第１の出力パルスＰ１３を、ミラー３４に受けて反射させ、レンズ３５に導く。レンズ３５を通った光は、回折格子３６に入射される。回折格子３６は、入射した光を波長ごとに分けて空間光変調器３７に出力する。空間光変調器３７は、回折格子３６からの波長ごとの光をそれぞれ位相調整する。回折格子３８は、空間光変調器３７からの波長ごとに位相調整された光をまとめ、これをレンズ３９、ミラー４０を介して続く出力強度調整部４２（図１）に出力する。
【００２４】
出力強度調整部４２は、反射型のNDフィルタ４３によって構成され、フォトニック結晶ファイバ２４から出力された第１の出力パルスＰ１３の強度を調整する。この出力強度調整部４２としては、虹彩絞り及びビーム径を調整するためのビームエクスパンダを組み合わせたもの又はλ/２波長板と偏光ビームスプリッタを組み合わせたものを用いることもできる。
【００２５】
一方、第２のフォトニック結晶ファイバ５０としては、第１のフォトニック結晶ファイバ２４と同種類、同一長さのものが用いられる。この第２のフォトニック結晶ファイバ５０の入力側には、倍率が２０〜６０倍の対物レンズ４９が設けられる。この対物レンズ４９の倍率は、使用するフォトニック結晶ファイバ５０のＮＡ値を考慮して決定される。また第２のフォトニック結晶ファイバ５０の出力側には、対物レンズ５１が設けられ、第２のフォトニック結晶ファイバ５０を通った光をコリメート光に調整する。
【００２６】
短パルス分割部１７と対物レンズ４９との間には、ミラー４８が設けられ、短パルス分割部１７において分割された第２のパルス光Ｐ１７を対物レンズ４９に導くようになされている。また、対物レンズ５１と重ね合わせ部４６との間には、ミラー５２が設けられ、対物レンズ５１から出力される第２の出力パルスＰ１８を重ね合わせ部４６に導くようになされている。
【００２７】
重ね合わせ部４６は、ビームスプリッタ又はミラーを用いることができる。
【００２８】
また、検出部５４は、光源装置１０の重ね合わせ部４６において第１及び第２の出力パルスＰ１３及びＰ１８を重ね合わせることにより得られた広帯域白色光Ｐ２０の一部を取り出すビームスプリッタ５５と、ビームスプリッタ５５において取り出された光のスペクトルを検出するスペクトル検出部５６とを備える。
【００２９】
また、制御部６０は、データベース６１、入力部６２及びパラメータ設定部６３を備える。データベース６１は、検出部５４において検出された広帯域白色光Ｐ２０のスペクトルを、該スペクトルが得られる場合の短パルス分割部１７、入力強度調整部１９、偏光調整部２７、位相調整部２８及び出力強度調整部４２の各パラメータと対応付けて格納する。入力部６２は、広帯域白色光Ｐ２０として必要な波長域、光強度及び波長依存性等の情報の入力を受け付けるものである。パラメータ設定部６３は、入力部６２を介して入力された波長域、光強度及び波長依存性等の情報に基づいて、この入力された条件に近いスペクトルをデータベース６１から検索すると共に、検索されたスペクトルに対応付けられたパラメータを選択し、これらのパラメータを短パルス分割部１７、入力強度調整部１９、偏光調整部２７、位相調整部２８及び出力強度調整部４２に設定する。
【００３０】
例えば、短パルス分割部１７においてλ/２波長板及び偏光ビームスプリッタの組み合わせた構成により分割比を調整する場合には、このλ/２波長板の回転角をパラメータとして設定する。また、入力強度調整部１９においてλ/２波長板及び偏光ビームスプリッタの組み合わせた構成により光強度を調整する場合には、このλ/２波長板の回転角をパラメータとして設定する。また、偏光調整部２７において偏光プリズムを用いて偏光面を調整する構成においては、この偏光プリズムの偏光軸の方向をパラメータとして設定する。また、位相調整部２８において図２（Ａ）、（Ｂ）に示した第１の調整部２８ａ及び第２の調整部２８Ｂを用いて位相を調整する構成においては、第１の調整部２８ａのミラー３０、３１の位置と、第２の調整部２８Ｂの空間光変調器３７の位相制御量をパラメータとして設定する。また、出力強度調整部４２において反射型NDフィルタ４３により光強度を調整する場合には、反射型NDフィルタ４３の回転角をパラメータとして設定する。
【００３１】
かかる構成の光源装置１０において、短パルスレーザ光源１１から出射されたパルス光Ｐ１０（図３（Ａ））は、短パルス分割部１７において第１及び第２のパルス光Ｐ１１及びＰ１７に分割される。
【００３２】
そして、第１のパルス光Ｐ１１は、入力強度調整部１９においてその強度が調整される。このように第１のパルス光Ｐ１１について、第１のフォトニック結晶ファイバ２４の入射側で光強度を調整することにより、第１のフォトニック結晶ファイバ２４を通過した後の第１の出力パルスＰ１３のスペクトル幅等のスペクトル形状を変えることができる。すなわち、第１のフォトニック結晶ファイバ２４の入射側で光強度を小さくすると、第１の出力パルスＰ１３のスペクトル幅は狭くなり、これに対して、入射側で光強度を大きくすると、第１の出力パルスＰ１３のスペクトル幅は広くなる。
【００３３】
光強度が調整されたパルス光Ｐ１１は、第１のフォトニック結晶ファイバ２４を通過することにより、その帯域幅が広がった第１の出力パルスＰ１３に変換される。この第１の出力パルスＰ１３は、偏光調整部２７において、一定の偏光面を持つ直線偏光に調整される。このように偏光面が調整されることにより、偏波保持タイプではない第１のフォトニック結晶ファイバ２４を通過した出力パルスＰ１３の偏光面が回転しても、第２のフォトニック結晶ファイバ５０を通った第２の出力パルスＰ１８と偏光面を合わせた状態で重ね合わせることができる。なお、本実施の形態の場合、第２のフォトニック結晶ファイバ５０も偏波保持タイプではないため、第２のフォトニック結晶ファイバ５０を通過した光もその偏光面が回転するが、第１のフォトニック結晶ファイバ２４を通過した出力パルスＰ１３を偏光調整部２７によって偏光調整することで、互いの偏光面を合わせることができる。
【００３４】
偏光調整部２７において偏光面が調整された出力パルスＰ１３は、位相調整部２８においてその位相が調整される。この位相調整により、第１の出力パルスＰ１３と第２の出力パルスＰ１８との位相が合わせられる。このように、第１の出力パルスＰ１３の偏光調整及び位相調整がなされることにより、この第１の出力パルスＰ１３と第２の出力パルスＰ１８とを位相情報を保ったまま重ね合わせることが可能となると共に、重ね合わせられた後の広帯域白色光Ｐ２０のスペクトルを入力強度調整部１９によって制御することができる。
【００３５】
このように、第１のパルス光Ｐ１３の光強度を調整することにより、第１のフォトニック結晶ファイバ２４を通った後の出力パルスＰ１３のスペクトルを変化させることができ、このスペクトルが変化した出力パルスＰ１３（図３（Ｂ））と、第２のフォトニック結晶ファイバ５０を通った後の出力パルスＰ１８（図３（Ｃ））とを重ね合わせることにより、第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ２４及び５０から出力される第１及び第２の出力パルスＰ１３及びＰ１８に比べて、光強度の波長依存性が小さな広帯域白色光Ｐ２０（図３（Ｄ））が得られる。すなわち、入力強度調整部１９において第１のフォトニック結晶ファイバ２４に入射される前のパルス光Ｐ１１の光強度を調整することにより、第１のフォトニック結晶ファイバ２４を通った後の出力パルスＰ１３のスペクトルを調整することができ、これにより、重ね合わせ部４６から出力される広帯域白色光Ｐ２０のスペクトルを調整することが可能となる。
【００３６】
また、本実施の形態のように短パルスレーザ光源１１を用いる場合、光源として蛍光体や白色ＬＥＤを用いる場合とは異なり、短パルスレーザ光源１１から出射されたパルス光Ｐ１０は、位相情報を持っている。すなわち、パルス光Ｐ１０は、複数の周波数成分を含み、これらの成分が互いの位相関係を保っている。フォトニック結晶ファイバ２４、５０を介して得られたパルス光P１３、P１８も位相情報を持っている。従って、このような位相情報を持っている第１の出力パルスＰ１３を、位相調整部２８によって第２の出力パルスＰ１８の位相に合わせることで、位相情報を持ち、かつ、光強度の波長依存性が小さな広帯域白色光Ｐ２０を得ることができる。このように周波数間の位相関係が保たれた広帯域白色光Ｐ２０を用いることにより、例えば、コヒーレントアンチストークスラマン散乱法（ＣＡＲＳ）等によって物質の分析を行う場合に、分析対象である物質の振動エネルギー等の情報を効率よく調べることができる。
【００３７】
本実施の形態によれば、位相情報を持ち、かつ、光強度の波長依存性が小さな広帯域白色光Ｐ２０を得ることができる。これにより、分析対象から検出される信号の強度のばらつきを抑えることができ、この分、ダイナミックレンジの小さな検出器を用いることができるようになる。
【００３８】
（実施例１）
本実施の形態の場合、短パルスレーザ光源１１の一実施例として、Ti:Sapphireレーザを用い、短パルスとして中心波長800nm、パルス幅100fs（100フェムト秒）、平均強度400mWのものを用いた。光アイソレータ１２としては、ファラデー回転子と偏光子とを組み合わせたものを用いた。短パルス分割部１７としては、ビームスプリッタを用いて平均強度200mWの２つの短パルスに分割し、入力強度調整部１９にて、偏光ビームスプリッタ２２とλ/2波長板２１を用いて強度を調整した後、第１のフォトニック結晶ファイバ２４に倍率40倍の対物レンズ４９を用いて入力した。第１のフォトニック結晶ファイバ２４には屈折率ガイドタイプの非線形性の大きいタイプを使用し、その長さは1mとした。第２のフォトニック結晶ファイバ２４からの出力パルス（第１の出力パルスＰ１３）の偏光、位相、強度を調整し、第２のフォトニック結晶ファイバ５０からの出力パルス（第２の出力パルスＰ１８）と重ね合わせ部４６にて空間的時間的に重ね合わせた。偏光調整部２７では偏光プリズムを用いて第１の出力パルスＰ１３から直線偏光成分を取り出し、位相調整部では図２（Ａ）に示したように、４枚のミラー２９〜３３のうち２枚のミラー３０、３１の位置を調整して位相を粗く調整し、これだけでは位相が合わない場合には、図２（Ｂ）に示したように回折格子３６、３８と空間光変調器３７を用いて周波数別に位相を微調整した。出力強度調整部４２では、反射型NDフィルタ４３を用い、重ね合わせ部４６ではビームスプリッタを用いた。
【００３９】
図４（Ａ）に、第１のフォトニック結晶ファイバ２４から出力される第１の出力パルスＰ１３のスペクトルを示し、図４（Ｂ）に、第２のフォトニック結晶ファイバ５０から出力される第２の出力パルスＰ１８のスペクトルを示し、図４（Ｃ）に、重ね合わせ部４６において重ね合わせた後の広帯域白色光Ｐ２０のスペクトルを示す。このように第１のフォトニック結晶ファイバ２４に入力されるパルス光Ｐ１１の強度を変えることにより、第１のフォトニック結晶ファイバ２４から出力される第１の出力パルスＰ１３のスペクトルを変化させることができ、第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ２４及び５０から出力される第１及び第２の出力パルスＰ１３及びＰ１８を重ね合わせることにより、光強度の波長依存性が小さく位相情報を持つ広帯域白色光Ｐ２０を得ることができた。
【００４０】
（２）第２の実施の形態
図５に示すように、本発明の第２の実施形態に係る光源システム１０１は、図１について上述した光源システム１に比べて、第２のフォトニック結晶ファイバ５０側においても、第２のパルス光Ｐ１７の強度を調整すると共に、第２のフォトニック結晶ファイバ５０を通った第２の出力パルスＰ１８の偏光調整、位相調整及び強度調整を行う点が異なり、その他の部分は同一の構成を有する。従って、図１と同一の部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００４１】
図５において、光源システム１０１の光源装置１１０は、図１について上述した光源装置１０の構成に加えて、短パルス分割部１７によって分割された第２のパルス光Ｐ１７の入力強度を調整する入力強度調整部１１９と、第２のフォトニック結晶ファイバ５０を通ることにより広帯域化した第２の出力パルスＰ１８を偏光調整、位相調整及び強度調整する偏光調整部１２７、位相調整部１２８及び出力強度調整部１４２とを備える。
【００４２】
入力強度調整部１１９、偏光調整部１２７、位相調整部１２８及び出力強度調整部１４２は、第１のフォトニック結晶ファイバ２４側に設けられた入力強度調整部１９、偏光調整部２７、位相調整部２８及び出力強度調整部４２と同様の構成を有する。
【００４３】
すなわち、入力強度調整部１１９は、λ/２波長板１２１及び偏光ビームスプリッタ１２２を備え、λ/２波長板１２１を回転させることにより、偏光ビームスプリッタ１２２に入射される第２のパルス光Ｐ１７の偏光方向を変化させ、これにより偏光ビームスプリッタ１２２から第２のフォトニック結晶ファイバ５０に出射される第２のパルス光Ｐ１７の光強度を調整する。なお、入力強度調整部１１９としては、反射型のＮＤ（neutral density）フィルタ又は虹彩絞りを用いることもできる。
【００４４】
偏光調整部１２７は、偏光プリズムによって構成され、フォトニック結晶ファイバ５０を通った第２の出力パルスＰ１８から直線偏光成分を取り出すことにより、偏波保持タイプでないフォトニック結晶ファイバ５０を通る際に回転した光の偏光面を調整する。この偏光調整部１２７によって第２の出力パルスＰ１８の偏光面を調整することにより、第１のフォトニック結晶ファイバ２４を通った第１の出力パルスＰ１３と偏光面を合わせて重ね合わせることができる。
【００４５】
位相調整部１２８は、図１について上述した位相調整部２８と同様にして、例えばミラー４枚を用い、これらミラー間の距離を可変とすることで入射光の位相を粗く調整する第１の調整部１２８ａ（図６（Ａ））と、回折格子及び空間光変調器により入射光の周波数ごとに位相を微調整する第２の調整部１２８Ｂ（図６（Ｂ））とからなり、フォトニック結晶ファイバ５０を通った出力パルスＰ１８の位相を調整する。なお、位相調整部１２８としては、チャープミラーを用いることもできる。
【００４６】
図６（Ａ）は、位相調整部１２８の位相を粗く調整する第１の調整部１２８ａの構成を示し、この調整部１２８ａは、４枚のミラー１２９〜１３３によって構成されている。これらのミラー１２９〜１３３は、偏光調整部１２７において偏光調整された第２の出力パルスＰ１８を順次反射させて出力する。ミラー１３０、１３１は、互いに一体となって矢印ａで示す方向に可動するようになされている。これにより、光路長を変化させて入射光の位相を調整することができる。
【００４７】
図６（Ｂ）は、位相調整部１２８の位相を微調整する第２の調整部１２８Ｂの構成を示し、この調整部１２８Ｂは、第１の調整部１２８ａ（図６（Ａ））において位相が粗調整された第２の出力パルスＰ１８を、ミラー１３４に受けて反射させ、レンズ１３５に導く。レンズ１３５を通った光は、回折格子１３６に入射される。回折格子１３６は、入射した光を波長ごとに分けて空間光変調器１３７に出力する。空間光変調器１３７は、回折格子１３６からの波長ごとの光をそれぞれ位相調整する。回折格子１３８は、空間光変調器１３７からの波長ごとに位相調整された光をまとめ、これをレンズ１３９、ミラー１４０を介して続く出力強度調整部１４２（図５）に出力する。
【００４８】
出力強度調整部１４２は、反射型NDフィルタ１４３によって構成され、フォトニック結晶ファイバ５０から出力された第２の出力パルスＰ１８の強度を調整する。この出力強度調整部１４２としては、虹彩絞りとビームエキスパンダとを組み合わせたもの又はλ/２波長板と偏光ビームスプリッタを組み合わせたものを用いることもできる。
【００４９】
かかる構成の光源装置１１０においては、第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ２４及び５０を通る両方のパルス光について、各々のスペクトルを調整して重ね合わせることにより、重ね合わせた後の広帯域白色光Ｐ２０のスペクトルの制御を一段と容易に行うことができる。
【００５０】
かくして、本実施の形態によれば、位相情報を持ち、かつ、光強度の波長依存性が小さな広帯域白色光Ｐ２０を得ることができる。これにより、分析対象から検出される信号の強度のばらつきを抑えることができ、この分、ダイナミックレンジの小さな検出器を用いることができるようになる。
【００５１】
なお、本実施の形態の場合、制御部６０において、データベース６１には、検出部５４において検出された広帯域白色光Ｐ２０のスペクトルを、該スペクトルが得られる場合の短パルス分割部１７、入力強度調整部１９、偏光調整部２７、位相調整部２８、出力強度調整部４２、入力強度調整部１１９、偏光調整部１２７、位相調整部１２８及び出力強度調整部１４２の各パラメータと対応付けて格納する。入力部６２は、広帯域白色光Ｐ２０として必要な波長域、光強度及び波長依存性等の情報の入力を受け付け、パラメータ設定部６３は、入力部６２を介して入力された波長域、光強度及び波長依存性等の情報に基づいて、この入力された条件に近いスペクトル波形をデータベース６１から検索すると共に、検索されたスペクトル波形に対応付けられたパラメータを選択し、これらのパラメータを短パルス分割部１７、入力強度調整部１９、偏光調整部２７、位相調整部２８、出力強度調整部４２、入力強度調整部１１９、偏光調整部１２７、位相調整部１２８及び出力強度調整部１４２に設定する。これにより、入力部６２を介して入力された条件に近いスペクトルの広帯域白色光Ｐ２０を得ることができる。
【００５２】
（３）第３の実施の形態
図７に示すように、本発明の第３の実施形態に係る光源システム２０１は、図１について上述した光源システム１に比べて、位相調整部２８の配置が異なり、その他の部分は同一の構成を有する。従って、図１と同一の部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００５３】
図７において、光源システム２０１の光源装置２１０は、図１について上述した光源装置１０の第１のフォトニック結晶ファイバ２４の後段に設けられていた位相調整部２８の配設位置を、第１のフォトニック結晶ファイバ２４の前段に変更した構成を有する。
【００５４】
位相調整部２８は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示したように、例えばミラー４枚を用い、これらミラー間の距離を可変とすることで入射光の位相を粗く調整する第１の調整部２８ａ（図２（Ａ））と、回折格子３６、３８（図２（Ｂ））及び空間光変調器３７（図２（Ｂ））により入射光の周波数ごとに位相を微調整する第２の調整部２８Ｂ（図２（Ｂ））とからなり、入力強度調整部１９において強度調整されたパルス光Ｐ１３の位相を調整する。なお、パルス光Ｐ１１のパルス幅がピコ秒でありスペクトル幅が狭い場合には、第２の調整部２８Ｂにおいて回折格子３６、３８を設けなくてもよい。
【００５５】
第１のフォトニック結晶ファイバ２４の前段において位相調整されたパルス光Ｐ１１は、第１のフォトニック結晶ファイバ２４を通ることにより、その位相を保ったまま広帯域化され、第１の出力パルスＰ１３として出力される。
【００５６】
このように、本実施の形態の光源装置２１０においては、第１のフォトニック結晶ファイバ２４の前段に位相調整部２８を設けて、第１のフォトニック結晶ファイバ２４への入力前に位相調整を行うことにより、第１のフォトニック結晶ファイバ２４から出力される第１の出力パルスＰ１３の位相を、第２のフォトニック結晶ファイバ５０から出力される第２の出力パルスＰ１８の位相と合わせることができる。これにより、第１の出力パルスＰ１３と第２の出力パルスＰ１８とを位相情報を保ったまま重ね合わせることが可能となると共に、重ね合わせられた後の広帯域白色光Ｐ２０のスペクトルを入力強度調整部１９によって制御することができる。
【００５７】
また、第１のフォトニック結晶ファイバ２４の前段において第１のパルス光Ｐ１１の位相を調整することにより、第１のフォトニック結晶ファイバ２４から出力される出力パルスＰ１３のスペクトルを変えることもできる。
【００５８】
これらにより、重ね合わせ部４６において第１及び第２の出力パルスＰ１３及びＰ１８を重ね合わせることにより得られる広帯域白色光Ｐ２０のスペクトルの制御を行うことができる。
【００５９】
かくして、本実施の形態によれば、位相情報を持ち、かつ、光強度の波長依存性が小さな広帯域白色光Ｐ２０を得ることができる。これにより、分析対象から検出される信号の強度のばらつきを抑えることができ、この分、ダイナミックレンジの小さな検出器を用いることができるようになる。
【００６０】
（４）第４の実施の形態
図８に示すように、本発明の第４の実施形態に係る光源システム３０１は、図７について上述した光源システム２０１に比べて、第２のフォトニック結晶ファイバ５０側においても、第２のパルス光Ｐ１７の強度及び位相を調整すると共に、第２のフォトニック結晶ファイバ５０を通った第２の出力パルスＰ１８の偏光調整及び強度調整を行う点が異なり、その他の部分は同一の構成を有する。従って、図７と同一の部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００６１】
図８において、光源システム３０１の光源装置３１０は、図７について上述した光源装置２１０の構成に加えて、短パルス分割部１７によって分割された第２のパルス光Ｐ１７の入力強度及び位相を調整する入力強度調整部１１９及び位相調整部１２８と、第２のフォトニック結晶ファイバ５０を通ることにより広帯域化した第２の出力パルスＰ１８を偏光調整及び強度調整する偏光調整部１２７及び出力強度調整部１４２とを備える。
【００６２】
入力強度調整部１１９、位相調整部１２８、偏光調整部１２７及び出力強度調整部１４２は、第１のフォトニック結晶ファイバ２４側に設けられた入力強度調整部１９、位相調整部２８、偏光調整部２７及び出力強度調整部４２と同様の構成を有する。
【００６３】
すなわち、入力強度調整部１１９は、λ/２波長板１２１及び偏光ビームスプリッタ１２２を備え、λ/２波長板１２１を回転させることにより、偏光ビームスプリッタ１２２に入射される第２のパルス光Ｐ１７の偏光方向を変化させ、これにより偏光ビームスプリッタ１２２から第２のフォトニック結晶ファイバ５０に出射される第２のパルス光Ｐ１７の光強度を調整する。なお、入力強度調整部１１９としては、反射型のＮＤ（neutral density）フィルタ又は虹彩絞りを用いることもできる。
【００６４】
位相調整部１２８は、図７について上述した位相調整部２８と同様にして、例えばミラー４枚を用い、これらミラー間の距離を可変とすることで入射光の位相を粗く調整する第１の調整部１２８ａ（図６（Ａ））と、回折格子及び空間光変調器により入射光の周波数ごとに位相を微調整する第２の調整部１２８Ｂ（図６（Ｂ））とからなり、入力強度調整部１１９において強度調整されたパルス光Ｐ１７の位相を調整する。なお、位相調整部１２８としては、チャープミラーを用いることもできる。
【００６５】
第１の調整部１２８ａは、図６（Ａ）に示したように、４枚のミラー１２９〜１３３によって構成されている。これらのミラー１２９〜１３３は、入力強度調整部１１９において強度調整された第２のパルス光Ｐ１７を順次反射させて出力する。ミラー１３０、１３１は、互いに一体となって矢印ａで示す方向に可動するようになされている。これにより、光路長を変化させて入射光の位相を調整することができる。
【００６６】
第２の調整部１２８Ｂは、図６（Ｂ）に示したように、第１の調整部１２８ａ（図６（Ａ））において位相が粗調整された第２のパルス光Ｐ１７を、ミラー１３４に受けて反射させ、レンズ１３５に導く。レンズ１３５を通った光は、回折格子１３６に入射される。回折格子１３６は、入射した光を波長ごとに分けて空間光変調器１３７に出力する。空間光変調器１３７は、回折格子１３６からの波長ごとの光をそれぞれ位相調整する。回折格子１３８は、空間光変調器１３７からの波長ごとに位相調整された光をまとめ、これをレンズ１３９、ミラー１４０を介して第２のフォトニック結晶ファイバ５０の対物レンズ４９に出力する。
【００６７】
偏光調整部１２７は、偏光プリズムによって構成され、フォトニック結晶ファイバ５０を通った第２の出力パルスＰ１８から直線偏光成分を取り出すことにより、偏波保持タイプでないフォトニック結晶ファイバ５０を通る際に回転した光の偏光面を調整する。この偏光調整部１２７によって第２の出力パルスＰ１８の偏光面を調整することにより、第１のフォトニック結晶ファイバ２４を通った第１の出力パルスＰ１３と偏光面を合わせて重ね合わせることができる。
【００６８】
出力強度調整部１４２は、反射型のNDフィルタ１４３によって構成され、フォトニック結晶ファイバ５０から出力された第２の出力パルスＰ１８の強度を調整する。この出力強度調整部１４２としては、虹彩絞りとビームエキスパンダを組み合わせたもの又はλ/２波長板と偏光ビームスプリッタとを組み合わせたものを用いることもできる。
【００６９】
かかる構成の光源装置３１０においては、第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ２４及び５０を通る両方のパルス光について、第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ２４及び５０への入力前に位相調整を行うことにより、第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ２４及び５０から出力される第１及び第２の出力パルスＰ１３及びＰ１８の位相を合わせることができる。これにより、第１の出力パルスＰ１３と第２の出力パルスＰ１８とを位相情報を保ったまま重ね合わせることが可能となると共に、重ね合わせられた後の広帯域白色光Ｐ２０のスペクトルを入力強度調整部１９及び１１９によって精度よく制御することができる。
【００７０】
また、第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ２４及び５０の前段において第１のパルス光Ｐ１１及びＰ１７の位相をそれぞれ調整することにより、第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ２４及び５０から出力される出力パルスＰ１３及びＰ１８のスペクトルをそれぞれ変えることもできる。
【００７１】
これらにより、重ね合わせ部４６において第１及び第２の出力パルスＰ１３及びＰ１８を重ね合わせることにより得られる広帯域白色光Ｐ２０のスペクトルの制御を一段と精度よく行うことができる。
【００７２】
かくして、本実施の形態によれば、位相情報を持ち、かつ、光強度の波長依存性が小さな広帯域白色光Ｐ２０を得ることができる。これにより、分析対象から検出される信号の強度のばらつきを抑えることができ、この分、ダイナミックレンジの小さな検出器を用いることができるようになる。
【００７３】
なお、本実施の形態の場合、制御部６０において、データベース６１には、検出部５４において検出された広帯域白色光Ｐ２０のスペクトルを、該スペクトルが得られる場合の短パルス分割部１７、入力強度調整部１９、位相調整部２８、偏光調整部２７、出力強度調整部４２、入力強度調整部１１９、位相調整部１２８、偏光調整部１２７及び出力強度調整部１４２の各パラメータと対応付けて格納する。入力部６２は、広帯域白色光Ｐ２０として必要な波長域、光強度及び波長依存性等の情報の入力を受け付け、パラメータ設定部６３は、入力部６２を介して入力された波長域、光強度及び波長依存性等の情報に基づいて、この入力された条件に近いスペクトル波形をデータベース６１から検索すると共に、検索されたスペクトル波形に対応付けられたパラメータを選択し、これらのパラメータを短パルス分割部１７、入力強度調整部１９、位相調整部２８、偏光調整部２７、出力強度調整部４２、入力強度調整部１１９、位相調整部１２８、偏光調整部１２７及び出力強度調整部１４２に設定する。これにより、入力部６２を介して入力された条件に近いスペクトルの広帯域白色光Ｐ２０を得ることができる。
【００７４】
（５）第５の実施の形態
図９に示すように、本発明の第５の実施形態に係る光源システム４０１は、図１について上述した光源システム１に比べて、第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ１２４及び１５０として偏波保持タイプのものを用いるとともに、その前段に偏光調整部２０及び１２０を設け、また第２のフォトニック結晶ファイバ１５０の後段に偏光調整部１２７を設ける点が異なり、その他の部分は同一の構成を有する。従って、図１と同一の部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００７５】
偏光調整部２０は、λ/２波長板により構成され、第１のフォトニック結晶ファイバ１２４の偏波保持方向に対して、パルス光Ｐ１１の偏光方向を変化させることにより、第１のフォトニック結晶ファイバ１２４から出力される第１の出力パルスＰ１３のスペクトルを変化させることができる。
【００７６】
また、偏光調整部１２０は、λ/２波長板により構成され、第２のフォトニック結晶ファイバ１５０の偏波保持方向に対して、パルス光Ｐ１７の偏光方向を変化させることにより、第２のフォトニック結晶ファイバ１５０から出力される第２の出力パルスＰ１８のスペクトルを変化させることができる。
【００７７】
第２のフォトニック結晶ファイバ１５０の後段には、偏光調整部１２７が設けられている。この偏光調整部１２７は、図１に示した偏光調整部２７と同様に、偏光プリズムによって構成され、第２のフォトニック結晶ファイバ１５０を通った第２の出力パルスＰ１８から直線偏光成分を取り出すことにより、その偏光面を調整する。この偏光調整部１２７によって第２の出力パルスＰ１８の偏光面を調整することにより、第１のフォトニック結晶ファイバ１２４を通った第１の出力パルスＰ１３と偏光面を合わせて重ね合わせることができる。なお、この偏光調整部１２７を省略して、第１のフォトニック結晶ファイバ１２４の後段に設けられた偏光調整部２７のみの調整によって、第１及び第２の出力パルスＰ１３及びＰ１８の偏光面を合わせるようにしてもよい。
【００７８】
このようにして、偏波保持タイプの第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ１２４及び１５０の前段に設けられた偏光調整部２０及び１２０によってパルス光Ｐ１１及びＰ１７の偏光面を調整することにより、第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ１２４及び１５０から出力される第１及び第２の出力パルスＰ１３及びＰ１８のスペクトルを制御することができる。
【００７９】
かくして、本実施の形態においては、図１に示した偏波保持タイプでない第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ２４及び５０に代えて、偏波保持タイプのフォトニック結晶ファイバ１２４及び１５０を用いると共に、図１について上述した入力強度調整部１７、位相調整部２８及び出力強度調整部４２によってスペクトル調整を行う構成に加えて第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ１２４及び１５０の前段に設けられた偏光調整部２０及び１２０によるスペクトルの制御を行うことにより、第１の出力パルスＰ１３と第２の出力パルスＰ１８とを重ね合わせた場合に、第１のフォトニック結晶ファイバ１２４から出力される出力パルスＰ１３に比べて、波長依存性の小さな広帯域白色光Ｐ２０を得ることができる。
【００８０】
本実施の形態によれば、位相情報を持ち、かつ、光強度の波長依存性が小さな広帯域白色光Ｐ２０を得ることができる。これにより、分析対象から検出される信号の強度のばらつきを抑えることができ、この分、ダイナミックレンジの小さな検出器を用いることができるようになる。
【００８１】
なお、本実施の形態の場合、制御部６０において、データベース６１には、検出部５４において検出された広帯域白色光Ｐ２０のスペクトルを、該スペクトルが得られる場合の短パルス分割部１７、入力強度調整部１９、偏光調整部２０、偏光調整部２７、位相調整部２８、出力強度調整部４２、偏光調整部１２０、及び偏光調整部１２７の各パラメータと対応付けて格納する。入力部６２は、広帯域白色光Ｐ２０として必要な波長域、光強度及び波長依存性等の情報の入力を受け付け、パラメータ設定部６３は、入力部６２を介して入力された波長域、光強度及び波長依存性等の情報に基づいて、この入力された条件に近いスペクトル波形をデータベース６１から検索すると共に、検索されたスペクトル波形に対応付けられたパラメータを選択し、これらのパラメータを短パルス分割部１７、入力強度調整部１９、偏光調整部２０、偏光調整部２７、位相調整部２８、出力強度調整部４２、偏光調整部１２０、及び偏光調整部１２７に設定する。これにより、入力部６２を介して入力された条件に近いスペクトルの広帯域白色光Ｐ２０を得ることができる。
【００８２】
（６）第６の実施の形態
図１０に示すように、本発明の第６の実施形態に係る光源システム５０１は、図５について上述した光源システム１０１に比べて、第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ１２４及び１５０として偏波保持タイプのものを用いるとともに、その前段に偏光調整部２０及び１２０を設け、また第２のフォトニック結晶ファイバ１５０の後段に偏光調整部１２７を設ける点が異なり、その他の部分は同一の構成を有する。従って、図５と同一の部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００８３】
偏光調整部２０は、λ/２波長板により構成され、第１のフォトニック結晶ファイバ１２４の偏波保持方向に対して、パルス光Ｐ１１の偏光方向を変化させることにより、第１のフォトニック結晶ファイバ１２４から出力される第１の出力パルスＰ１３のスペクトルを変化させることができる。
【００８４】
また、偏光調整部１２０は、λ/２波長板により構成され、第２のフォトニック結晶ファイバ１５０の偏波保持方向に対して、パルス光Ｐ１７の偏光方向を変化させることにより、第２のフォトニック結晶ファイバ１５０から出力される第２の出力パルスＰ１８のスペクトルを変化させることができる。
【００８５】
第２のフォトニック結晶ファイバ１５０の後段には、偏光調整部１２７が設けられている。この偏光調整部１２７は、図５に示した偏光調整部２７と同様に、偏光プリズムによって構成され、第２のフォトニック結晶ファイバ１５０を通った第２の出力パルスＰ１８から直線偏光成分を取り出すことにより、その偏光面を調整する。この偏光調整部１２７によって第２の出力パルスＰ１８の偏光面を調整することにより、第１のフォトニック結晶ファイバ１２４を通った第１の出力パルスＰ１３と偏光面を合わせて重ね合わせることができる。なお、この偏光調整部１２７を省略して、第１のフォトニック結晶ファイバ１２４の後段に設けられた偏光調整部２７のみの調整によって、第１及び第２の出力パルスＰ１３及びＰ１８の偏光面を合わせるようにしてもよい。
【００８６】
このようにして、偏波保持タイプの第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ１２４及び１５０の前段に設けられた偏光調整部２０及び１２０によってパルス光Ｐ１１及びＰ１７の偏光面を調整することにより、第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ１２４及び１５０から出力される第１及び第２の出力パルスＰ１３及びＰ１８のスペクトルを制御することができる。
【００８７】
かくして、本実施の形態においては、図５に示した偏波保持タイプでない第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ２４及び５０に代えて、偏波保持タイプのフォトニック結晶ファイバ１２４及び１５０を用いると共に、図５について上述した、第１のパルス光Ｐ１１（第１の出力パルスＰ１３）及び第２のパルス光Ｐ１７（第２の出力パルスＰ１８）の両方についてスペクトル調整する構成に加えて第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ１２４及び１５０の前段に偏光調整部２０及び１２０を設けてスペクトル制御を行うことにより、第１の出力パルスＰ１３と第２の出力パルスＰ１８とを重ね合わせた場合に、第１のフォトニック結晶ファイバ１２４から出力される出力パルスＰ１３に比べて、波長依存性の小さな広帯域白色光Ｐ２０を得ることができる。
【００８８】
本実施の形態によれば、位相情報を持ち、かつ、光強度の波長依存性が小さな広帯域白色光Ｐ２０を得ることができる。これにより、分析対象から検出される信号の強度のばらつきを抑えることができ、この分、ダイナミックレンジの小さな検出器を用いることができるようになる。
【００８９】
なお、本実施の形態の場合、制御部６０において、データベース６１には、検出部５４において検出された広帯域白色光Ｐ２０のスペクトルを、該スペクトルが得られる場合の短パルス分割部１７、入力強度調整部１９、偏光調整部２０、偏光調整部２７、位相調整部２８、出力強度調整部４２、入力強度調整部１１９、偏光調整部１２０、偏光調整部１２７、位相調整部１２８及び出力強度調整部１４２の各パラメータと対応付けて格納する。入力部６２は、広帯域白色光Ｐ２０として必要な波長域、光強度及び波長依存性等の情報の入力を受け付け、パラメータ設定部６３は、入力部６２を介して入力された波長域、光強度及び波長依存性等の情報に基づいて、この入力された条件に近いスペクトル波形をデータベース６１から検索すると共に、検索されたスペクトル波形に対応付けられたパラメータを選択し、これらのパラメータを短パルス分割部１７、入力強度調整部１９、偏光調整部２０、偏光調整部２７、位相調整部２８、出力強度調整部４２、入力強度調整部１１９、偏光調整部１２０、偏光調整部１２７、位相調整部１２８及び出力強度調整部１４２に設定する。これにより、入力部６２を介して入力された条件に近いスペクトルの広帯域白色光Ｐ２０を得ることができる。
【００９０】
（７）第７の実施の形態
図１１に示すように、本発明の第７の実施形態に係る光源システム６０１は、図７について上述した光源システム２０１に比べて、第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ１２４及び１５０として偏波保持タイプのものを用いるとともに、その前段に偏光調整部２０及び１２０を設け、また第２のフォトニック結晶ファイバ１５０の後段に偏光調整部１２７を設ける点が異なり、その他の部分は同一の構成を有する。従って、図７と同一の部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００９１】
偏光調整部２０は、λ/２波長板により構成され、第１のフォトニック結晶ファイバ１２４の偏波保持方向に対して、パルス光Ｐ１１の偏光方向を変化させることにより、第１のフォトニック結晶ファイバ１２４から出力される第１の光帯域白色光Ｐ１３のスペクトルを変化させることができる。
【００９２】
また、偏光調整部１２０は、λ/２波長板により構成され、第２のフォトニック結晶ファイバ１５０の偏波保持方向に対して、パルス光Ｐ１７の偏光方向を変化させることにより、第２のフォトニック結晶ファイバ１５０から出力される第２の光帯域白色光Ｐ１８のスペクトルを変化させることができる。
【００９３】
第２のフォトニック結晶ファイバ１５０の後段には、偏光調整部１２７が設けられている。この偏光調整部１２７は、図７に示した偏光調整部２７と同様に、偏光プリズムによって構成され、第２のフォトニック結晶ファイバ１５０を通った第２の出力パルスＰ１８から直線偏光成分を取り出すことにより、その偏光面を調整する。この偏光調整部１２７によって第２の出力パルスＰ１８の偏光面を調整することにより、第１のフォトニック結晶ファイバ１２４を通った第１の出力パルスＰ１３と偏光面を合わせて重ね合わせることができる。なお、この偏光調整部１２７を省略して、第１のフォトニック結晶ファイバ１２４の後段に設けられた偏光調整部２７のみの調整によって、第１及び第２の出力パルスＰ１３及びＰ１８の偏光面を合わせるようにしてもよい。
【００９４】
このようにして、偏波保持タイプの第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ１２４及び１５０の前段に設けられた偏光調整部２０及び１２０によってパルス光Ｐ１１及びＰ１７の偏光面を調整することにより、第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ１２４及び１５０から出力される第１及び第２の出力パルスＰ１３及びＰ１８のスペクトルを制御することができる。
【００９５】
かくして、本実施の形態においては、図７に示した偏波保持タイプでない第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ２４及び５０に代えて、偏波保持タイプのフォトニック結晶ファイバ１２４及び１５０を用いると共に、図７について上述したように位相調整部２８を第１のフォトニック結晶ファイバ２４の前段に設けてパルス光Ｐ１１の位相を調整する構成に加えて第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ１２４及び１５０の前段に偏光調整部２０及び１２０を設けてスペクトル制御を行うことにより、第１の出力パルスＰ１３と第２の出力パルスＰ１８とを重ね合わせた場合に、第１のフォトニック結晶ファイバ１２４から出射される出力パルスＰ１３に比べて、波長依存性の小さな広帯域白色光Ｐ２０を得ることができる。
【００９６】
本実施の形態によれば、位相情報を持ち、かつ、光強度の波長依存性が小さな広帯域白色光Ｐ２０を得ることができる。これにより、分析対象から検出される信号の強度のばらつきを抑えることができ、この分、ダイナミックレンジの小さな検出器を用いることができるようになる。
【００９７】
なお、本実施の形態の場合、制御部６０において、データベース６１には、検出部５４において検出された広帯域白色光Ｐ２０のスペクトルを、該スペクトルが得られる場合の短パルス分割部１７、入力強度調整部１９、位相調整部２８、偏光調整部２０、偏光調整部２７、出力強度調整部４２、偏光調整部１２０及び偏光調整部１２７の各パラメータと対応付けて格納する。入力部６２は、広帯域白色光Ｐ２０として必要な波長域、光強度及び波長依存性等の情報の入力を受け付け、パラメータ設定部６３は、入力部６２を介して入力された波長域、光強度及び波長依存性等の情報に基づいて、この入力された条件に近いスペクトル波形をデータベース６１から検索すると共に、検索されたスペクトル波形に対応付けられたパラメータを選択し、これらのパラメータを短パルス分割部１７、入力強度調整部１９、位相調整部２８、偏光調整部２０、偏光調整部２７、出力強度調整部４２、偏光調整部１２０及び偏光調整部１２７に設定する。これにより、入力部６２を介して入力された条件に近いスペクトルの広帯域白色光Ｐ２０を得ることができる。
【００９８】
（８）第８の実施の形態
図１２に示すように、本発明の第８の実施形態に係る光源システム７０１は、図８について上述した光源システム３０１に比べて、第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ１２４及び１５０として偏波保持タイプのものを用いるとともに、その前段に偏光調整部２０及び１２０を設け、また第２のフォトニック結晶ファイバ１５０の後段に偏光調整部１２７を設ける点が異なり、その他の部分は同一の構成を有する。従って、図８と同一の部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００９９】
偏光調整部２０は、λ/２波長板により構成され、第１のフォトニック結晶ファイバ１２４の偏波保持方向に対して、パルス光Ｐ１１の偏光方向を変化させることにより、第１のフォトニック結晶ファイバ１２４から出力される第１の光帯域白色光Ｐ１３のスペクトルを変化させることができる。
【０１００】
また、偏光調整部１２０は、λ/２波長板により構成され、第２のフォトニック結晶ファイバ１５０の偏波保持方向に対して、パルス光Ｐ１７の偏光方向を変化させることにより、第２のフォトニック結晶ファイバ１５０から出力される第２の光帯域白色光Ｐ１８のスペクトルを変化させることができる。
【０１０１】
第２のフォトニック結晶ファイバ１５０の後段には、偏光調整部１２７が設けられている。この偏光調整部１２７は、図８に示した偏光調整部２７と同様に、偏光プリズムによって構成され、第２のフォトニック結晶ファイバ１５０を通った第２の出力パルスＰ１８から直線偏光成分を取り出すことにより、その偏光面を調整する。この偏光調整部１２７によって第２の出力パルスＰ１８の偏光面を調整することにより、第１のフォトニック結晶ファイバ１２４を通った第１の出力パルスＰ１３と偏光面を合わせて重ね合わせることができる。なお、この偏光調整部１２７を省略して、第１のフォトニック結晶ファイバ１２４の後段に設けられた偏光調整部２７のみの調整によって、第１及び第２の出力パルスＰ１３及びＰ１８の偏光面を合わせるようにしてもよい。
【０１０２】
このようにして、偏波保持タイプの第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ１２４及び１５０の前段に設けられた偏光調整部２０及び１２０によってパルス光Ｐ１１及びＰ１７の偏光面を調整することにより、第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ１２４及び１５０から出力される第１及び第２の出力パルスＰ１３及びＰ１８のスペクトルを制御することができる。
【０１０３】
かくして、本実施の形態においては、図８に示した偏波保持タイプでない第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ２４及び５０に代えて、偏波保持タイプのフォトニック結晶ファイバ１２４及び１５０を用いると共に、図８について上述したように位相調整部２８を第１のフォトニック結晶ファイバ２４の前段に設けてパルス光Ｐ１１の位相を調整すると共に位相調整部１２８を第２のフォトニック結晶ファイバ５０の前段に設けてパルス光Ｐ１７の位相を調整して第１のフォトニック結晶ファイバ２４を通る第１のパルス光Ｐ１１（第１の出力パルスＰ１３）及び第２のフォトニック結晶ファイバ５０を通る第２のパルス光Ｐ１７（第２の出力パルスＰ１８）の両方についてスペクトル調整する構成に加え、第１及び第２のフォトニック結晶ファイバ１２４及び１５０の前段に偏光調整部２０及び１２０を設けてスペクトル制御を行うことにより、第１の出力パルスＰ１３と第２の出力パルスＰ１８とを重ね合わせた場合に、第１のフォトニック結晶ファイバ１２４から出射される出力パルスＰ１３に比べて、波長依存性の小さな広帯域白色光Ｐ２０を得ることができる。
【０１０４】
本実施の形態によれば、位相情報を持ち、かつ、光強度の波長依存性が小さな広帯域白色光Ｐ２０を得ることができる。これにより、分析対象から検出される信号の強度のばらつきを抑えることができ、この分、ダイナミックレンジの小さな検出器を用いることができるようになる。
【０１０５】
なお、本実施の形態の場合、制御部６０において、データベース６１には、検出部５４において検出された広帯域白色光Ｐ２０のスペクトルを、該スペクトルが得られる場合の短パルス分割部１７、入力強度調整部１９、位相調整部２８、偏光調整部２０、偏光調整部２７、出力強度調整部４２、入力強度調整部１１９、位相調整部１２８、偏光調整部１２０、偏光調整部１２７及び出力強度調整部１４２の各パラメータと対応付けて格納する。入力部６２は、広帯域白色光Ｐ２０として必要な波長域、光強度及び波長依存性等の情報の入力を受け付け、パラメータ設定部６３は、入力部６２を介して入力された波長域、光強度及び波長依存性等の情報に基づいて、この入力された条件に近いスペクトル波形をデータベース６１から検索すると共に、検索されたスペクトル波形に対応付けられたパラメータを選択し、これらのパラメータを短パルス分割部１７、入力強度調整部１９、位相調整部２８、偏光調整部２０、偏光調整部２７、出力強度調整部４２、入力強度調整部１１９、位相調整部１２８、偏光調整部１２０、偏光調整部１２７及び出力強度調整部１４２に設定する。これにより、入力部６２を介して入力された条件に近いスペクトルの広帯域白色光Ｐ２０を得ることができる。
【０１０６】
（他の実施の形態）
上述の各実施の形態においては、制御部６０を用いて所望のスペクトルに近いスペクトルを有する広帯域白色光Ｐ２０を得る場合について述べたが、本発明はこれに限られるものではなく、各パラメータを手動により設定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】第１の実施の形態に係る光源システムを示すブロック図である。
【図２】図１の位相調整部の構成を示す略線図である。
【図３】図１の光源システムにおけるパルス光の変化を示す特性曲線図である。
【図４】図１の光源システムにおけるパルス光の変化を示す特性曲線図である。
【図５】第２の実施の形態に係る光源システムを示すブロック図である。
【図６】図５の位相調整部の構成を示す略線図である。
【図７】第３の実施の形態に係る光源システムを示すブロック図である。
【図８】第４の実施の形態に係る光源システムを示すブロック図である。
【図９】第５の実施の形態に係る光源システムを示すブロック図である。
【図１０】第６の実施の形態に係る光源システムを示すブロック図である。
【図１１】第７の実施の形態に係る光源システムを示すブロック図である。
【図１２】第８の実施の形態に係る光源システムを示すブロック図である。
【図１３】フォトニック結晶ファイバに入射される短パルスの光強度と出力波形との関係を示す特性曲線図である。
【図１４】フォトニック結晶ファイバに入射される短パルスの光強度と出力波形との関係を示す特性曲線図である。
【図１５】フォトニック結晶ファイバに入射される短パルスの光強度と出力波形との関係を示す特性曲線図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１、１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１  光源システム
１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０  光源装置
１１  短パルスレーザ光源
１２  光アイソレータ
１３  ファラデー回転子
１４、１５  偏光子
１７  短パルス分割部
１９、１１９  入力強度調整部
２０、２７、１２０、１２７  偏光調整部
２１  λ/２波長板
２２  偏光ビームスプリッタ
２４、５０、１２４、１５０  フォトニック結晶ファイバ
２３、２５、４９、５１  対物レンズ
２８、１２８  位相調整部
４２、１４２  出力強度調整部
４３、１４３  反射型NDフィルタ
４６  重ね合わせ部
５４  検出部
５５  ビームスプリッタ
５６  スペクトル検出部
６０  制御部
６１  データベース
６２  入力部
６３  パラメータ設定部
【図１】
2007271783.tif 000003
【図２】
2007271783.tif 000004
【図３】
2007271783.tif 000005
【図４】
2007271783.tif 000006
【図５】
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【図６】
2007271783.tif 000008
【図７】
2007271783.tif 000009
【図８】
2007271783.tif 000010
【図９】
2007271783.tif 000011
【図１０】
2007271783.tif 000012
【図１１】
2007271783.tif 000013
【図１２】
2007271783.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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