(57)【要約】【課題】出射されるＳＣ光のスペクトル波形を維持しつつＳＣ光のパワーを可変にできる光源装置を提供する。【解決手段】光源装置１ａは、パルス幅が数フェムト秒といった超短パルス光である光パルス列Ｐ１を出射するパルス光源２と、パルス光源２に光結合され、光パルス列Ｐ１を受けてＳＣ光Ｐ２を出射する光ファイバ１１と、パルス光源２と光ファイバ１１との間に光結合されたパワー可変手段である時分割多重処理部３とを備える。時分割多重処理部３は、パルス光源２から出射される光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数を変化させ、ＳＣ光Ｐ２の繰り返し周波数を変化させることにより、ＳＣ光Ｐ２のパワーを変化させる。【選択図】  図１
2007193231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光パルス列を出射する種光源と、
前記種光源に光結合され、前記光パルス列を受けてスーパーコンティニューム光（ＳＣ光）を出射する光ファイバと、
前記ＳＣ光のスペクトル帯域に含まれる一部または全部の波長域において、当該光源装置から出射される前記ＳＣ光のスペクトル波形が維持された状態で前記ＳＣ光のパワーを変化させるパワー可変手段と
を備えることを特徴とする、光源装置。
【請求項２】
前記パワー可変手段が、前記光パルス列に含まれる各パルスのパワー波形の尖頭値を変化させることにより、前記ＳＣ光のスペクトル波形が維持された状態で前記ＳＣ光のパワーを変化さ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】
前記パワー可変手段が、前記種光源に含まれる励起用レーザ光源の出力パワーを変化させることにより、前記光パルス列に含まれる各パルスのパワー波形の尖頭値を変化させることを特徴とする、請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記パワー可変手段が、前記種光源と前記光ファイバとの間に光結合された増幅率可変の光増幅器であることを特徴とする、請求項２に記載の光源装置。
【請求項５】
前記パワー可変手段が、前記種光源と前記光ファイバとの間に光結合された減衰率可変の光減衰器であ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】
前記パワー可変手段が、前記種光源と前記光ファイバとの間の光軸のずれを利用して前記種光源と前記光ファイバとの光結合効率を変化させることにより、前記光パルス列に含まれる各パルスのパワー波形の尖頭値を変化させることを特徴とする、請求項２に記載の光源装置。
【請求項７】
前記パワー可変手段が、前記光ファイバに入射される前記光パルス列に含まれる各パルスの時間波形を変化させることにより前記ＳＣ光のスペクトル波形が維持された状態で前記ＳＣ光のパワーを変化させることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記パワー可変手段が、前記光ファイバに入射される前記光パルス列の中心波長を変化させることにより前記ＳＣ光のスペクトル波形が維持された状態で前記ＳＣ光のパワーを変化させることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項９】
前記パワー可変手段が、前記光ファイバに入射される前記光パルス列のスペクトル形状を変化させることにより前記ＳＣ光のスペクトル波形が維持された状態で前記ＳＣ光のパワーを変化させることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記パワー可変手段が、前記光ファイバに入射される前記光パルス列の偏波方向を変化させることにより前記ＳＣ光のスペクトル波形が維持された状態で前記ＳＣ光のパワーを変化させることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１１】
連続光を出射する種光源と、
前記種光源に光結合され、前記連続光を受けてスーパーコンティニューム光（ＳＣ光）を出射する光ファイバと、
前記ＳＣ光のスペクトル帯域に含まれる一部または全部の波長域において、当該光源装置から出射される前記ＳＣ光のスペクトル波形が維持された状態で前記ＳＣ光のパワーを変化させるパワー可変手段と
を備えることを特徴とする、光源装置。
【請求項１２】
前記光ファイバに入射される前記光パルス列または前記連続光の波長範囲に波長１５５０ｎｍが含まれることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１３】
前記光ファイバの温度を制御する温度制御手段を更に備えることを特徴とする、請求項１〜１２に記載の光源装置。
【請求項１４】
前記温度制御手段が、前記光ファイバに接して設けられた温調素子を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の光源装置。
【請求項１５】
前記パワー可変手段が、前記ＳＣ光を装置外部へ出射するための光導波路に形成された曲率可変の曲部であることを特徴とする、請求項１または１１に記載の光源装置。
【請求項１６】
前記パワー可変手段が、前記光ファイバの出射端に光結合された減衰率可変の光減衰器であることを特徴とする、請求項１または１１に記載の光源装置。
【請求項１７】
前記パワー可変手段が、前記光ファイバの出射端に光結合された増幅率可変の光増幅器であることを特徴とする、請求項１または１１に記載の光源装置。
【請求項１８】
前記パワー可変手段が、前記ＳＣ光の繰り返し周波数を変化させることにより前記ＳＣ光のスペクトル波形が維持された状態で前記ＳＣ光のパワーを変化させることを特徴とする、請求項１または１１に記載の光源装置。
【請求項１９】
前記パワー可変手段が、前記光ファイバに入射される前記光パルス列の繰り返し周波数を変化させて前記ＳＣ光の繰り返し周波数を変化させることにより、前記ＳＣ光のスペクトル波形が維持された状態で前記ＳＣ光のパワーを変化さ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２０】
前記光ファイバに入射される前記光パルス列に含まれる各光パルスのパワー波形の尖頭値を維持しつつ前記光パルス列の繰り返し周波数を変化させることを特徴とする、請求項１９に記載の光源装置。
【請求項２１】
前記光ファイバの出射端に光結合され前記ＳＣ光のパワー及びスペクトル形状のうち少なくとも一方を検出する検出手段を更に備えることを特徴とする、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スーパーコンティニューム光（ＳＣ光）を出力するための光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
広帯域光源のひとつであるＳＣ光源は、その高出力性、広帯域性、スペクトル平坦性などから、様々な応用分野への重要光源として期待されている。このようなＳＣ光源装置として様々な構成のものが提案されているが、光ファイバ内で生成させる構成は、簡便であり、相互作用長を容易に長くでき、且つスペクトル制御も容易であることから、一般的に広く用いられている。
【０００３】
なお、このようなＳＣ光源装置としては、例えば特許文献１に記載されたコヒーレント広帯域光源や、非特許文献１に記載された広帯域近赤外パルスレーザ光源がある。
【特許文献１】特開平１１−１６０７４４号公報
【非特許文献１】奥野他５名、「光ファイバーの非線形性を応用した広帯域近赤外パルスレーザ光源」、第２１回近赤外フォーラム講演要旨集、近赤外研究会、２００５年１１月、ｐ．１７３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなＳＣ光源の応用分野によっては、ＳＣ光のパワーを調節しつつ利用したい場合がある。例えば、赤外分光測定において被測定対象物が低散乱体であるときには、散乱光を精度よく測定するために、被測定対象物へ照射されるＳＣ光のパワーを強くしたい場合がある。対して、ＳＣ光と被測定対象物との相互作用による被測定対象物の劣化や変質を回避するために、被測定対象物へ照射されるＳＣ光のパワーを弱くしたい場合もある。しかも、ＳＣ光のパワーを調節する際には、測定精度を保つためにＳＣ光のスペクトル波形を維持しながらパワーを調節できることが望まれる。
【０００５】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、出射されるＳＣ光のスペクトル波形を維持しつつＳＣ光のパワーを可変にできる光源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の第１の光源装置は、光パルス列を出射する種光源と、種光源に光結合され、光パルス列を受けてスーパーコンティニューム光（ＳＣ光）を出射する光ファイバと、ＳＣ光のパワーを可変にするためのパワー可変手段とを備え、パワー可変手段は、ＳＣ光のスペクトル帯域に含まれる一部または全部の波長域において、当該光源装置から出射されるＳＣ光のスペクトル波形が維持された状態で、ＳＣ光のパワーを変化させることを特徴とする。この光源装置によれば、パワー可変手段によって、測定に必要な波長域におけるＳＣ光のスペクトル波形を維持しながら、該波長域におけるＳＣ光のパワーを可変にできる。なお、ここでいうＳＣ光のスペクトル波形とは、該ＳＣ光のスペクトル強度特性における、波長軸に沿った起伏の状態をいう。また、スペクトル波形が維持されるとは、各波長における変化前後のスペクトル強度の比が当該波長域に亘ってほぼ一律であることをいう。
【０００７】
また、第１の光源装置は、パワー可変手段が、光パルス列に含まれる各パルスのパワー波形の尖頭値を変化させることによりＳＣ光のパワーを変化させることを特徴としてもよい。これにより、ＳＣ光のスペクトル波形を好適に維持しつつ、ＳＣ光のパワーを所望の強さに変化させることができる。
【０００８】
また、第１の光源装置は、パワー可変手段が、種光源に含まれる励起用レーザ光源の出力パワーを変化させることにより、光パルス列に含まれる各パルスのパワー波形の尖頭値を変化させることを特徴としてもよい。励起用レーザ光源の出力パワーは、励起用レーザ光源へ供給する電流量によって容易に制御可能である。従って、この光源装置によれば、光パルス列に含まれる各パルスのパワー波形の尖頭値を、励起用レーザ光源の電流量といった一つのパラメータを用いて容易に変化させることができる。
【０００９】
また、第１の光源装置は、パワー可変手段が、種光源と光ファイバとの間に光結合された増幅率可変の光増幅器であることを特徴としてもよい。光パルス列に含まれる各パルスのパワー波形の尖頭値を光増幅器によって増大させ、且つ増幅率を可変とすることにより、ＳＣ光のパワーを所望の強さに容易に制御できる。また、この場合、種光源の出力パワーは一定でもよいので、光パルス列を安定して得られる。また、この場合、光増幅器に入射される光のスペクトル形状と、光増幅器から出射される光のスペクトル形状とが互いに異なっていてもよい。光ファイバに入射される光パルス列の各パルスのパワー波形の尖頭値に加え、光増幅器における光パルス列のスペクトル形状の変化をも考慮することにより、ＳＣ光のスペクトル波形を好適に維持しつつ、ＳＣ光のパワーを所望の強さにより精度よく近づけることができる。
【００１０】
また、第１の光源装置は、パワー可変手段が、種光源と光ファイバとの間に光結合された減衰率可変の光減衰器であることを特徴としてもよい。光パルス列に含まれる各パルスのパワーを光減衰器によって減衰させ、且つ減衰率を可変とすることにより、光パルス列の雑音特性、時間波形、及びスペクトル形状には影響を与えずに光パルス列の各パルスのパワー波形の尖頭値を制御できる。従って、この光源装置によれば、ＳＣ光のパワーを所望の強さにより精度よく近づけることができる。
【００１１】
また、第１の光源装置は、パワー可変手段が、種光源と光ファイバとの間の光軸のずれを利用して種光源と光ファイバとの光結合効率を変化させることにより、光パルス列に含まれる各パルスのパワー波形の尖頭値を変化させることを特徴としてもよい。これにより、ＳＣ光のパワーを好適に制御できるとともに、光増幅器や光減衰器を用いる場合と比較して光損失を低く抑えることができる。
【００１２】
また、第１の光源装置は、パワー可変手段が、光ファイバに入射される光パルス列に含まれる各パルスの時間波形を変化させることによりＳＣ光のスペクトル波形を維持することを特徴としてもよい。これにより、ＳＣ光のスペクトル波形を好適に維持しつつＳＣ光のパワーを変化させることができる。
【００１３】
また、第１の光源装置は、パワー可変手段が、光ファイバに入射される光パルス列の中心波長を変化させることによりＳＣ光のスペクトル波形を維持することを特徴としてもよい。ＳＣ光のスペクトル波形は、光ファイバの分散特性及び光パルス列の中心波長の影響を受ける。従って、この光源装置によれば、ＳＣ光のスペクトル波形を好適に維持しつつＳＣ光のパワーを変化させることができる。
【００１４】
また、第１の光源装置は、パワー可変手段が、光ファイバに入射される光パルス列のスペクトル形状を変化させることによりＳＣ光のスペクトル波形を維持することを特徴としてもよい。これにより、ＳＣ光のスペクトル波形を好適に維持しつつＳＣ光のパワーを変化させることができる。
【００１５】
また、第１の光源装置は、パワー可変手段が、光ファイバに入射される光パルス列の偏波方向を変化させることによりＳＣ光のスペクトル波形を維持することを特徴としてもよい。ＳＣ光のスペクトル波形は、光パルス列の偏波及び光ファイバの偏波依存性の影響を受ける。従って、この光源装置によれば、ＳＣ光のスペクトル波形を好適に維持しつつＳＣ光のパワーを変化させることができる。
【００１６】
また、本発明による第２の光源装置は、連続光を出射する種光源と、種光源に光結合され、連続光を受けてスーパーコンティニューム光（ＳＣ光）を出射する光ファイバと、ＳＣ光のパワーを可変にするためのパワー可変手段とを備え、パワー可変手段は、ＳＣ光のスペクトル帯域に含まれる一部または全部の波長域において、当該光源装置から出射されるＳＣ光のスペクトル波形が維持された状態で、ＳＣ光のパワーを変化させることを特徴とする。光ファイバへ入射される光が連続光であっても、該連続光が比較的高いパワーを有していれば光ファイバ内でＳＣ光が生成され得る。そして、この光源装置によれば、パワー可変手段によって、測定に必要な波長域におけるＳＣ光のスペクトル波形を維持しながら、該波長域におけるＳＣ光のパワーを可変にできる。
【００１７】
また、第２の光源装置は、光ファイバに入射される連続光のパワーが１００ｍＷ以上であることを特徴としてもよい。これにより、光ファイバ内でＳＣ光を好適に生成できる。
【００１８】
また、第１または第２の光源装置は、光ファイバに入射される光パルス列または連続光の波長範囲に波長１５５０ｎｍが含まれることを特徴としてもよい。これにより、光ファイバの低損失な領域で効率良くＳＣ光を生成できる。
【００１９】
また、第１または第２の光源装置は、光ファイバの温度を制御する温度制御手段を更に備えることを特徴としてもよい。これにより、光ファイバの分散特性を好適に変化させ得るので、光源装置から出射されるＳＣ光のスペクトル波形を更に好適に維持しつつ、ＳＣ光のパワーを所望の値により精度よく近づけることができる。また、この場合、温度制御手段は、光ファイバに接して設けられた温調素子を含むことが好ましい。これにより、光ファイバの温度を容易に制御できる。
【００２０】
また、第１または第２の光源装置は、パワー可変手段が、ＳＣ光を装置外部へ出射するための光導波路に形成された曲率可変の曲部であることを特徴としてもよい。ＳＣ光の光導波路がこのような曲部を有することによって、ＳＣ光に任意の曲げ損失を与え、ＳＣ光のスペクトル波形を好適に維持しつつＳＣ光のパワーを変化させることができる。
【００２１】
また、第１または第２の光源装置は、パワー可変手段が、光ファイバの出射端に光結合された減衰率可変の光減衰器であることを特徴としてもよい。この光源装置によれば、例えば減衰率の波長依存性が十分に低い光減衰器を用いてＳＣ光を減衰させることにより、ＳＣ光のスペクトル波形を好適に維持しつつＳＣ光のパワーを変化させることができる。また、この場合、波長域における光減衰器の最大減衰率と最小減衰率との差は２０ｄＢ以下であることが好ましい。なぜならば、２０ｄＢ以上の可変減衰量に対して損失の波長依存性を一定に保つのは容易ではなく、このようなものを求めると減衰器が高価なものとなってしまう。また、通常の用途では強度が２０ｄＢ変化すれば十分である。
【００２２】
また、第１または第２の光源装置は、パワー可変手段が、光ファイバの出射端に光結合された増幅率可変の光増幅器であることを特徴としてもよい。この光源装置によれば、例えば増幅率の波長依存性が十分に低い光増幅器を用いてＳＣ光を増幅することにより、ＳＣ光のスペクトル波形を好適に維持しつつＳＣ光のパワーを変化させることができる。
【００２３】
また、第１または第２の光源装置は、パワー可変手段が、ＳＣ光の繰り返し周波数を変化させることによりＳＣ光のパワーを変化させることを特徴としてもよい。これにより、ＳＣ光のスペクトル波形を好適に維持しつつＳＣ光のパワーを変化させることができる。
【００２４】
また、第１または第２の光源装置は、種光源が光パルス列を出射し、パワー可変手段が、光ファイバに入射される光パルス列の繰り返し周波数を変化させることにより、ＳＣ光の繰り返し周波数を変化させることを特徴としてもよい。これにより、ＳＣ光のスペクトル波形を好適に維持しつつＳＣ光の繰り返し周波数を変化させることができる。また、この場合、光ファイバに入射される光パルス列に含まれる各光パルスのパワー波形の尖頭値を維持しつつ光パルス列の繰り返し周波数を変化させることが好ましい。
【００２５】
また、第１または第２の光源装置は、光ファイバの出射端に光結合されＳＣ光のパワー及びスペクトル形状のうち少なくとも一方を検出する検出手段を更に備えることを特徴としてもよい。この検出手段によってＳＣ光のパワー及びスペクトル形状のうち少なくとも一方を検出することにより、この検出結果を利用してパワー可変手段をフィードバック制御することが可能となり、ＳＣ光のスペクトル波形の維持、及びＳＣ光のパワー制御を高精度且つ安定して行うことができる。
【００２６】
また、第１または第２の光源装置は、ＳＣ光のスペクトル幅が、光ファイバに入射される光パルス列または連続光のスペクトル幅の１０倍以上であることを特徴としてもよい。ＳＣ光のスペクトル幅が光パルス列（または連続光）のスペクトル幅の１０倍以上になると、光パルス列や光ファイバの特性（非線形性）の揺らぎに起因するＳＣ光のスペクトル形状の変形が顕著となる。従って、このような場合、測定に必要な波長域におけるＳＣ光のパワーをパワー可変手段によって任意に変化させ得ることが望ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の光源装置によれば、出射されるＳＣ光のスペクトル波形を維持しつつＳＣ光のパワーを可変にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る光源装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２９】
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態に係る光源装置１ａ及び１ｂの構成をそれぞれ示す図である。図１（ａ）を参照すると、光源装置１ａは、パルス光源２と、時分割多重処理部３と、光ファイバ１１とを備える。パルス光源２は、本実施形態における種光源であり、図示しない電源装置から電源供給を受けて光パルス列Ｐ１を出射する。
【００３０】
また、光ファイバ１１は、時分割多重処理部３を介してパルス光源２と光結合されており、光パルス列Ｐ１を受けて、スーパーコンティニューム（ＳＣ：Supercontinuum）光を含むパルス状のＳＣ光Ｐ２を出射する。具体的には、光ファイバ１１は、光パルス列Ｐ１が有するスペクトル幅を例えば２倍以上に拡大することにより、広帯域にわたってなだらかなスペクトル形状を有するＳＣ光Ｐ２を生成する。なお、光パルス列Ｐ１の中心波長は、１５５０ｎｍ付近にあることが好ましい。これにより、光ファイバ１１の低損失な領域で効率良くＳＣ光の生成が可能となる。
【００３１】
時分割多重処理部３は、ＳＣ光Ｐ２のパワーを可変にするためのパワー可変手段である。時分割多重処理部３は、光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数を変化させることによってＳＣ光Ｐ２の繰り返し周波数を変化させ、その結果として、ＳＣ光Ｐ２の時間平均パワーを変化させる。
【００３２】
時分割多重処理部３は、パルス光源２と光ファイバ１１との間に光結合されており、分波器３１と、複数の光導波路３２及び３３と、遅延器３４と、合波器３５とを有する。分波器３１は、パルス光源２からの光パルス列Ｐ１を光導波路３２及び３３へ分波するための分波部である。また、遅延器３４は、光パルス列Ｐ１を時間的に遅延させるための遅延部である。遅延器３４は、光導波路３２及び３３のうち一方（本実施形態では光導波路３２）もしくは両方に設けられる。また、合波器３５は、光導波路３２及び３３からの光パルス列Ｐ１を合波するための合波部である。なお、分波器３１には、光パルス列Ｐ１を光導波路３２及び３３へ分波するか、或いは、遅延器３４が設けられていない光導波路（光導波路３３）のみに光パルス列Ｐ１を導くかを選択するための光スイッチが設けられている。この場合、合波器３５から出力される平均パワーは一定に保たれた状態で繰り返し周波数を変えることが可能になる。また、光導波路３２もしくは３３に光を実効的に遮断する光シャッタや光スイッチ、光可変減衰器などが挿入されていてもよい。この場合、合波器３５から出力されるパルス光のエネルギーを変えずに繰り返し周波数を変えることが可能となる。
【００３３】
また、図１（ｂ）を参照すると、光源装置１ｂは、パルス光源２と、時分割多重処理部４と、光ファイバ１１とを備える。このうち、パルス光源２及び光ファイバ１１の構成及び機能は、上記光源装置１ａと同様である。
【００３４】
時分割多重処理部４は、ＳＣ光Ｐ２のパワーを可変にするためのパワー可変手段である。時分割多重処理部４は、図１（ａ）の時分割多重処理部３と同様に、光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数を変化させることによってＳＣ光Ｐ２の繰り返し周波数を変化させ、その結果として、ＳＣ光Ｐ２の時間平均パワーを変化させる。
【００３５】
時分割多重処理部４は、パルス光源２と光ファイバ１１との間に光結合されており、分波器４１と、複数の光導波路４２〜４４と、合波器４５とを有する。分波器４１は、パルス光源２からの光パルス列Ｐ１を光導波路４２〜４４へ分波するための分波部である。また、合波器４５は、光導波路４２〜４４からの光パルス列Ｐ１を合波するための合波部である。
【００３６】
光導波路４２〜４４のうち一部の光導波路４２及び４３は、それぞれ遅延路４２ａ及び４３ａを有する。遅延路４２ａ及び４３ａは、光導波路４２及び４３を通る光パルス列Ｐ１を時間的に遅延させるための部分であり、時分割多重処理部４における遅延部を構成している。なお、遅延路４２ａは遅延路４３ａよりも更に長くなっており、光パルス列Ｐ１の遅延時間は、光導波路４２、４３、及び４４の順に長い。なお、分波器４１には、光パルス列Ｐ１を光導波路４２〜４４へ分波するか、或いは、遅延路が設けられていない光導波路（光導波路４４）のみに光パルス列Ｐ１を導くかを選択するための光スイッチが設けられている。この場合、合波器４５から出力される平均パワーは一定に保たれた状態で繰り返し周波数を変えることが可能になる。また、光導波路４２、４３、もしくは４４に光を実効的に遮断する光シャッタや光スイッチ、光可変減衰器などが挿入されていてもよい。この場合、合波器４５から出力されるパルス光のエネルギーを変えずに繰り返し周波数を変えることが可能となる。
【００３７】
図２は、パルス光源２の一例として、パルス光源２ａの構成を示す図である。パルス光源２ａは、いわゆるアクティブ（能動）モード同期型の超短パルス光発生源であり、リング型共振器によって構成されている。すなわち、パルス光源２ａは、半導体レーザ素子２１と、ＬＮ変調器２２ａと、ＬＮ変調器２２ａを駆動する信号発生器２２ｂと、リング状のキャビティ（光導波路）２３とを有する。半導体レーザ素子２１は、カプラ２３ａを介してキャビティ２３のリング状部分と光結合されている。また、キャビティ２３のリング状部分は、カプラ２３ｃを介して出力用光導波路２３ｄと光結合されている。キャビティ２３のリング状部分には、エルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）２３ｂ、及びＬＮ変調器２２ａが直列に光結合されている。
【００３８】
或る周波数の電気的パルス信号を信号発生器２２ｂがＬＮ変調器２２ａに送ると、ＬＮ変調器２２ａにおける光損失が該周波数に応じた周期で減少する。キャビティ２３のリング状部分へは半導体レーザ素子２１から励起光が入射される。そして、この励起光によって励起された光に含まれる各モードの位相が同期したときに発振が生じるようにＬＮ変調器２２ａを制御すれば、パルス幅が数フェムト秒程度の超短パルスレーザ光が生じて出力用光導波路２３ｄから外部へ周期的に出射される。図１（ａ），（ｂ）に示した光源装置１ａ，１ｂにおいては、この周期的な超短パルス光を、光パルス列Ｐ１として利用する。このとき、光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数は、信号発生器２２ｂからＬＮ変調器２２ａへ送られる電気的パルス信号の周波数と一致する。
【００３９】
また、図３は、パルス光源２の他の一例として、パルス光源２ｂの構成を示す図である。パルス光源２ｂは、いわゆるパッシブ（受動）モード同期型の超短パルス光発生源であり、リング型共振器によって構成されている。すなわち、パルス光源２ｂは、半導体レーザ素子２１と、リング状のキャビティ（光導波路）２３と、反射ミラー２４ａと、反射ミラー２４ａに取り付けられたピエゾモータ２４ｂと、ピエゾモータ２４ｂを駆動する信号発生器２４ｃとを有する。なお、半導体レーザ素子２１がキャビティ２３と光結合されている点、キャビティ２３が出力用光導波路２３ｄを有する点、及び、キャビティ２３のリング状部分にＥＤＦ２３ｂが光結合されている点は、上記パルス光源２ａ（図２）と同様である。
【００４０】
パルス光源２ｂにおいては、上記パルス光源２ａのＬＮ変調器２２ａに代えて反射ミラー２４ａが設けられている。反射ミラー２４ａは、キャビティ２３のリング状部分の一部を構成しており、反射ミラー２４ａの位置が振動することによってキャビティ２３のリング状部分の長さが周期的に変化する。反射ミラー２４ａの振動は、ピエゾモータ２４ｂによって与えられる。また、その振動周波数は、ピエゾモータ２４ｂを駆動する信号発生器２４ｃによって制御される。
【００４１】
或る周波数の電気的パルス信号を信号発生器２４ｃがピエゾモータ２４ｂに送ると、キャビティ２３の長さが該周波数に応じた周期で変動する。キャビティ２３のリング状部分へは半導体レーザ素子２１から励起光が入射される。そして、キャビティ２３の長さがソリトン条件を満たす瞬間に、パルス幅が数フェムト秒程度の超短パルスレーザ光が発生する。この超短パルス光は、光パルス列Ｐ１として出力用光導波路２３ｄから外部へ周期的に出射される。このとき、光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数は、信号発生器２４ｃからピエゾモータ２４ｂへ送られる電気的パルス信号の周波数と一致する。なお、パルス光源２ｂにおいては、反射ミラー２４ａを機械的に駆動することによって周期的な超短パルス光を発生させているため、ＬＮ変調器２２ａを電気的に駆動する構成のパルス光源２ａと比較して、光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数が小さくなる傾向がある。
【００４２】
また、図４は、パルス光源２の他の一例として、パルス光源２ｃの構成を示す図である。パルス光源２ｃは、いわゆるパッシブ（受動）モード同期型の超短パルス光発生源であり、Ｅｒ：Ｙｂ共添加ガラスによる固体レーザによって構成されている。すなわち、パルス光源２ｃは、半導体レーザ素子２１と、可飽和吸収体及び反射鏡が一体に構成された可飽和吸収ミラー２５と、コリメータレンズ２６ａと、プリズム２６ｂ及び２６ｃと、出力用カプラ２６ｄと、ミラー２７ａ〜２７ｃと、Ｅｒ：Ｙｂ共添加ガラス板２８と、透明媒質２９とを有する。このうち、半導体レーザ素子２１及びコリメータレンズ２６ａ以外の構成要素は、レーザ発振のためのキャビティＣＡを構成している。また、透明媒質２９は必要に応じて設けられる。
【００４３】
半導体レーザ素子２１から出射された励起光は、コリメータレンズ２６ａ及びミラー２７ａを介してＥｒ：Ｙｂ共添加ガラス板２８に達し、Ｅｒ：Ｙｂ共添加ガラス板２８を励起する。Ｅｒ：Ｙｂ共添加ガラス板２８は、可飽和吸収ミラー２５、プリズム２６ｂ及び２６ｃ、出力用カプラ２６ｄ、並びにミラー２７ａ〜２７ｃからなるキャビティＣＡ上に配置されている。キャビティＣＡを進む光は、Ｅｒ：Ｙｂ共添加ガラス板２８によって増幅されつつ、可飽和吸収ミラー２５と出力用カプラ２６ｄとの間で往復する。
【００４４】
可飽和吸収ミラー２５は、弱い光を吸収し、強い光を反射する性質を有する。可飽和吸収ミラー２５に到達した光に含まれる各モードの位相が同期したときに光の強度が極大となるので、この瞬間にのみ可飽和吸収ミラー２５は反射ミラーとして機能し、レーザ発振が生じる。従って、このレーザ光はパルス幅が数フェムト秒程度の超短パルス光となり、光パルス列Ｐ１として出力用カプラ２６ｄから外部へ出射される。このとき、光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数は、キャビティＣＡの長さに応じた値となる。
【００４５】
以上の構成を有する光源装置１ａ及び１ｂのうち、光源装置１ａの動作について説明する。なお、光源装置１ｂの動作は光源装置１ａの動作とほぼ同様である。
【００４６】
図２〜４に示されたパルス光源２ａ〜２ｃのうち何れかの構成を有するパルス光源２は、光パルス列Ｐ１を時分割多重処理部３へ出射する。光パルス列Ｐ１は、パルス幅が数フェムト秒程度の超短パルス光が周期的（周期Ｔ１）に並んで構成される。このとき、時分割多重処理部３において、光パルス列Ｐ１が光導波路３２及び３３へ分波されるように分波器３１が設定されている場合には、光パルス列Ｐ１が光導波路３２及び３３へ分波される。そして、一方の光導波路３２へ進んだ光パルス列Ｐ１には、遅延器３４によって例えば（Ｔ１／２）秒だけ遅延が生じる。その後、光導波路３２及び３３のそれぞれに進んだ光パルス列Ｐ１は合波器３５において再び合波される。また、時分割多重処理部３において、光パルス列Ｐ１が光導波路３２へ分波されないように分波器３１が設定されている場合には、光パルス列Ｐ１は光導波路３３を進む。
【００４７】
ここで、図５（ａ）及び（ｂ）は、分波器３１において光パルス列Ｐ１が分波されない場合及び分波される場合のそれぞれにおける、時分割多重処理部３からの出力波形ＰＡ及びＰＢを示すグラフである。分波器３１において光パルス列Ｐ１が分波されない場合には、図５（ａ）に示す出力波形ＰＡのように、パルス光源２から出射された光パルス列Ｐ１がそのまま時分割多重処理部３からの出力波形となり、周期Ｔ１で光パルスが並んだ波形となる。他方、分波器３１において光パルス列Ｐ１が分波された場合には、図５（ｂ）に示す出力波形ＰＢのように、パルス光源２から出射された光パルス列Ｐ１の周期Ｔ１の半分の周期Ｔ２（＝Ｔ１／２）で光パルスが並んだ波形となる。
【００４８】
また、この場合、分波器３１において分波されることによる各パルスの強度低下分を、例えば半導体レーザ素子２１（図２〜図４参照）への供給電流量を増加させて補うとよい。これにより、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、出力波形ＰＢにおける各光パルスの尖頭値は、出力波形ＰＡにおける各光パルスの尖頭値と同等（ＰＷ）となる。このように、光ファイバ１１に入射される光パルス列Ｐ１に含まれる各光パルスのパワー波形の尖頭値を維持しつつ、光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数を変化させることが好ましい
【００４９】
なお、出力波形ＰＡ及びＰＢの各光パルスの尖頭値ＰＷは、例えば８０ｋＷといった値である。また、出力波形ＰＡの繰り返し周波数（すなわち光パルス列Ｐ１の周期Ｔ１の逆数）は例えば２５ＭＨｚといった値であり、出力波形ＰＢの繰り返し周波数は例えば５０ＭＨｚといった値である。また、出力波形ＰＡ及びＰＢにおけるパルス幅は、例えば２００フェムト秒といった値である。また、出力波形ＰＡの時間平均パワーは例えば４０ｍＷといった値であり、出力波形ＰＢの時間平均パワーは例えば８０ｍＷといった値である。
【００５０】
時分割多重処理部３からのこのような出力波形は、光ファイバ１１へ入射される。そして、光ファイバ１１における非線形光学効果（断熱的ソリトン圧縮効果）によって各光パルスのスペクトル帯域幅が２倍以上に拡張され、広帯域にわたってなだらかなスペクトル形状を有するＳＣ光Ｐ２が生成される。このとき生成されるＳＣ光Ｐ２の繰り返し周波数は、光ファイバ１１へ入射する光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数と一致する。ＳＣ光Ｐ２は、光源装置１ａの光出射端から外部へ出射される。なお、光ファイバ１１の非線形部分の長さ（相互作用長）は、例えば２ｍとするとよい。
【００５１】
ここで、図６は、光ファイバ１１において生成されたＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状の一例を示すグラフである。図６において、グラフＳＰ１は図５（ａ）に示した出力波形ＰＡに対応するＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状であり、グラフＳＰ２は図５（ｂ）に示した出力波形ＰＢに対応するＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状である。なお、図６において、縦軸のスペクトル強度の値は規格化されている。
【００５２】
図６のグラフＳＰ１及びＳＰ２に示されるように、ＳＣ光Ｐ２は、広帯域にわたってなだらかなスペクトル形状を有する。そして、グラフＳＰ１とグラフＳＰ２とを比較すると、光ファイバ１１へ入射する光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数の値に比例して、ＳＣ光Ｐ２のトータルパワー（時間平均パワー）が増大していることがわかる。また、グラフＳＰ１及びグラフＳＰ２それぞれのスペクトル波形（波長軸に沿った起伏の状態）はほぼ同じになっている。すなわち、変化前後のスペクトル強度の比が全帯域に亘ってほぼ等しくなっており、スペクトル波形が好適に維持されていることがわかる。
【００５３】
すなわち、本実施形態においては、ＳＣ光Ｐ２の繰り返し周波数の変化に拘わらず、ＳＣ光Ｐ２に含まれる個々の光パルスのスペクトル形状が同じとなる。従って、ＳＣ光Ｐ２の時間平均パワー及びスペクトル波形は、ＳＣ光Ｐ２の繰り返し周波数に応じた個々のスペクトル強度の重ね合わせとなる。これにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル波形を維持しつつ、繰り返し周波数に比例してＳＣ光Ｐ２のパワーを変化させることができる。
【００５４】
このように、本実施形態の光源装置１ａ（または１ｂ）によれば、時分割多重処理部３（または４）によって、光源装置１ａから出射されるＳＣ光Ｐ２のスペクトル波形を維持しながら、ＳＣ光Ｐ２のパワー（時間平均パワー）を可変にできる。これにより、例えば赤外分光測定において被測定対象物が低散乱体であるときに、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル波形を維持しつつ、被測定対象物へ照射されるＳＣ光Ｐ２の時間平均パワーを強くできるので、測定精度を高めることができる。また、ＳＣ光のスペクトル波形を維持しつつ、被測定対象物へ照射されるＳＣ光Ｐ２の時間平均パワーを好適に弱くできるので、ＳＣ光Ｐ２と被測定対象物との相互作用による被測定対象物の劣化や変質を回避できる。
【００５５】
（第１の変形例）
図７（ａ）は、上記実施形態の第１変形例に係る光源装置１ｃの構成を示す図である。図７（ａ）を参照すると、本変形例の光源装置１ｃは、パルス光源２と、パルス取出部５と、光ファイバ１１とを備える。このうち、パルス光源２及び光ファイバ１１の構成については、上記実施形態と同様なので詳細な説明を省略する。
【００５６】
パルス取出部５は、ＳＣ光Ｐ２のパワーを可変にするためのパワー可変手段である。パルス取出部５は、光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数を変化させることによってＳＣ光Ｐ２の繰り返し周波数を変化させ、その結果として、ＳＣ光Ｐ２の時間平均パワーを変化させる。
【００５７】
具体的には、パルス取出部５は、パルス光源２と光ファイバ１１との間に光結合されており、光スイッチ５１と、信号発生器５２とを有する。光スイッチ５１は、パルス光源２から出射された光パルス列Ｐ１から周期的に光パルスを取り出すための構成要素である。また、信号発生器５２は、光スイッチ５１を駆動するための構成要素である。
【００５８】
信号発生器５２は、光パルス列Ｐ１の繰り返し周期の整数倍の周期の電気的パルス信号を、光スイッチ５１に送る。これにより、光パルス列Ｐ１に含まれる光パルスのうち、電気的パルス信号のタイミングと一致した光パルスが、パルス取出部５から出射される。このように、パルス取出部５は、パルス光源２から出射された光パルス列Ｐ１から周期的に光パルスを取り出すことにより、光ファイバ１１へ入射する光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数を変化させる。
【００５９】
このとき、光ファイバ１１から出射されるＳＣ光Ｐ２の繰り返し周波数は、光ファイバ１１へ入射する光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数と一致することとなる。従って、この光源装置１ｃによれば、ＳＣ光Ｐ２の繰り返し周波数を好適に変化させることができるので、上記実施形態の光源装置１ａ及び１ｂと同様に、光源装置１ｃから出射されるＳＣ光Ｐ２のスペクトル波形を好適に維持しつつ、ＳＣ光Ｐ２の時間平均パワーを変化させることができる。なお、信号発生器５２は、光源装置１ｃの外部に設けられていてもよい。また、パルス取出部５におけるパルス取り出し周期は可変であることが好ましく、これによりＳＣ光Ｐ２の時間平均パワーを変化させる自由度が増す。
【００６０】
（第２の変形例）
図７（ｂ）は、上記実施形態の第２変形例に係る光源装置１ｄの構成を示す図である。図７（ｂ）を参照すると、本変形例の光源装置１ｄは、パルス光源２と、信号発生器６と、光ファイバ１１と、光増幅器１２とを備える。このうち、パルス光源２及び光ファイバ１１の構成については、上記実施形態と同様である。
【００６１】
信号発生器６は、ＳＣ光Ｐ２のパワーを可変にするためのパワー可変手段である。信号発生器６は、光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数を変化させることによってＳＣ光Ｐ２の繰り返し周波数を変化させ、その結果として、ＳＣ光Ｐ２の時間平均パワーを変化させる。
【００６２】
具体的には、信号発生器６は、パルス光源２が光パルス列Ｐ１を出射する際の繰り返し周波数を変化させる。例えば、パルス光源２が図２に示すパルス光源２ａである場合、信号発生器６は、信号発生器２２ｂに相当する。また、パルス光源２が図３に示すパルス光源２ｂである場合、信号発生器６は、信号発生器２４ｃに相当する。このように、信号発生器６がパルス光源２を直接に制御して光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数を可変とすることにより、簡易な構成によってＳＣ光Ｐ２の繰り返し周波数を変化させ、これによってＳＣ光Ｐ２の時間平均パワーを変化させることができる。
【００６３】
光増幅器１２は、パルス光源２と光ファイバ１１との間に光結合されている。光増幅器１２は、パルス光源２から出射された光パルス列Ｐ１を増幅するための構成要素であり、例えばエルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）によって構成される。この光増幅器１２は、例えば、光ファイバ１１へ入射される光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数が変わった場合でも各パルスのパワー波形の尖頭値をほぼ一定に制御するために用いられる。
【００６４】
（第３の変形例）
図８（ａ）は、上記実施形態の第３変形例に係る光源装置１ｅの構成を示す図である。図８（ａ）を参照すると、本変形例の光源装置１ｅは、パルス光源２と、減衰率可変の光減衰器７と、光ファイバ１１とを備える。このうち、パルス光源２及び光ファイバ１１の構成については、上記実施形態と同様である。
【００６５】
光減衰器７は、ＳＣ光Ｐ２のパワーを可変にするためのパワー可変手段である。本変形例においては、パワー可変手段は光パルス列Ｐ１に含まれる各パルスのパワー波形の尖頭値を変化させることにより、ＳＣ光Ｐ２のパワーを変化させる。具体的には、光減衰器７は、パルス光源２と光ファイバ１１との間に光結合されており、パルス光源２から出射された光パルス列Ｐ１に含まれる各パルスのパワー波形の尖頭値を減少させる。また、光減衰器７の減衰率は可変となっており、光パルス列Ｐ１に含まれる各パルスのパワー波形の尖頭値を任意の減衰率で減少できる。
【００６６】
上記実施形態のように光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数を変化させる以外にも、例えば本変形例のように光パルス列Ｐ１に含まれる各パルスのパワー波形の尖頭値を変化させることにより、光源装置１ｅから出射されるＳＣ光のスペクトル波形を好適に維持しつつ、ＳＣ光のパワーを所望の強さに変化させることができる。また、本変形例のように、光パルス列Ｐ１に含まれる各パルスのパワー波形の尖頭値を光減衰器７によって減少させ、且つ減衰率を可変とすることにより、光パルス列Ｐ１の雑音特性、時間波形、及びスペクトル形状には影響を与えずに光パルス列Ｐ１の各パルスのパワー波形の尖頭値を制御できる。従って、この光源装置１ｅによれば、ＳＣ光Ｐ２の時間平均パワーを所望の強さにより精度よく近づけることができる。
【００６７】
（第４の変形例）
図８（ｂ）は、上記実施形態の第４変形例に係る光源装置１ｆの構成を示す図である。図８（ｂ）を参照すると、本変形例の光源装置１ｆは、パルス光源２と、光軸調整部８と、光ファイバ１１と、コリメータレンズ１３ａと、集光レンズ１３ｂとを備える。このうち、パルス光源２及び光ファイバ１１の構成については、上記実施形態と同様である。また、コリメータレンズ１３ａ及び集光レンズ１３ｂは、パルス光源２と光ファイバ１１との間に配置されている。光パルス列Ｐ１は、コリメータレンズ１３ａによってコリメートされた後、集光レンズ１３ｂによって集光される。
【００６８】
光軸調整部８は、ＳＣ光Ｐ２のパワーを可変にするためのパワー可変手段である。光軸調整部８は、パルス光源２と光ファイバ１１との間の光軸のずれを利用してパルス光源２と光ファイバ１１との光結合効率を変化させ、光パルス列Ｐ１に含まれる各パルスのパワー波形の尖頭値を変化させることにより、ＳＣ光Ｐ２のパワーを変化させる。本変形例の光軸調整部８は、集光レンズ１３ｂを変位させる第１の駆動部８１と、光ファイバ１１の光入射端を変位させる第２の駆動部８２とを有する。第１の駆動部８１は、集光レンズ１３ｂを光軸方向及び光軸方向と交差する方向に変位させて、パルス光源２と光ファイバ１１との光結合効率を変化させる。第２の駆動部８２は、光ファイバ１１の光入射端を光軸方向と交差する方向に変位させて、パルス光源２と光ファイバ１１との光結合効率を変化させる。
【００６９】
本変形例のように、パワー可変手段（光軸調整部８）は、パルス光源２と光ファイバ１１との間の光軸のずれを利用してパルス光源２と光ファイバ１１との光結合効率を変化させることにより、光パルス列Ｐ１に含まれる各パルスのパワー波形の尖頭値を変化させてもよい。これにより、光源装置１ｆから出射されるＳＣ光Ｐ２のスペクトル波形を好適に維持しつつＳＣ光Ｐ２の時間平均パワーを変化させ得るとともに、光増幅器や光減衰器を用いる場合（例えば上記第３変形例）と比較して、光損失を低く抑えることができる。
【００７０】
（第５の変形例）
図９（ａ）は、上記実施形態の第５変形例に係る光源装置１ｇの構成を示す図である。図９（ａ）を参照すると、本変形例の光源装置１ｇは、パルス光源２と、減衰率可変の光減衰器７と、パルス圧縮・拡大器９と、光ファイバ１１とを備える。このうち、パルス光源２及び光ファイバ１１の構成については、上記実施形態と同様である。また、光減衰器７の構成については、上記第３変形例（図８（ａ））と同様である。
【００７１】
パルス圧縮・拡大器９は、光減衰器７とともにパワー可変手段を構成する。具体的には、パルス圧縮・拡大器９は、パルス光源２と光ファイバ１１との間において光減衰器７と直列に光結合されており、光パルス列Ｐ１に含まれる各光パルスの時間波形を変化させることにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル波形を好適に維持する。パルス圧縮・拡大器９としては、例えば可変分散補償器などの分散デバイスが好適に用いられる。
【００７２】
本変形例のように、パワー可変手段がパルス圧縮・拡大器９を更に含むことにより、光源装置１ｇから出射されるＳＣ光Ｐ２のスペクトル波形を更に好適に維持できる。
【００７３】
（第６の変形例）
図９（ｂ）は、上記実施形態の第６変形例に係る光源装置１ｈの構成を示す図である。図９（ｂ）を参照すると、本変形例の光源装置１ｈは、連続光源２０と、増幅率可変の光増幅器１０と、光ファイバ１１とを備える。このうち、光ファイバ１１の構成については、上記実施形態と同様である。
【００７４】
本変形例の連続光源２０は、連続光Ｐ３を出射する種光源である。連続光源２０は、光増幅器１０を介して光ファイバ１１へ連続光Ｐ３を提供する。なお、光ファイバ１１へ入射される光が連続光であっても、該連続光が比較的高いパワーを有していれば光ファイバ１１内でＳＣ光Ｐ２が生成され得る。このとき、光ファイバ１１に入射される連続光Ｐ３のパワーが１００ｍＷ以上であることが好ましい。これにより、光ファイバ１１内においてＳＣ光Ｐ２を好適に発生させ得る。
【００７５】
また、光増幅器１０は、ＳＣ光Ｐ２のパワーを可変にするためのパワー可変手段である。光増幅器１０は、連続光Ｐ３のパワーを変化させることにより、ＳＣ光Ｐ２のパワーを所望の値に変化させる。すなわち、光ファイバ１１へ入射される連続光Ｐ３のパワーを変化させると、光ファイバ１１内におけるパルス状のＳＣ光Ｐ２の生成条件が変化するため、パルス状のＳＣ光Ｐ２の繰り返し周波数も変化することとなる。このように、本変形例によれば、パワー手段（光増幅器１０）によってＳＣ光Ｐ２の繰り返し周波数を変化させ得るので、上記実施形態と同様に、光源装置１ｈから出射されるＳＣ光Ｐ２のスペクトル波形を好適に維持しつつ、ＳＣ光Ｐ２の時間平均パワーを変化させることができる。
【００７６】
（第７の変形例）
図１０は、上記実施形態の第７変形例に係る光源装置１ｉの構成を示す図である。図１０を参照すると、本変形例の光源装置１ｉは、パルス光源２（または連続光源２０）と、光ファイバ１１と、コリメータレンズ１３ａと、集光レンズ１３ｂと、減衰率可変の光減衰器１４とを備える。このうち、パルス光源２（連続光源２０）及び光ファイバ１１の構成については、上記実施形態と同様である。また、コリメータレンズ１３ａ及び集光レンズ１３ｂの構成は、上記第４変形例（図８（ｂ））と同様である。
【００７７】
光減衰器１４は、ＳＣ光Ｐ２のパワーを可変にするためのパワー可変手段である。光減衰器１４は、光ファイバ１１の光出射端に光結合されており、光ファイバ１１から出射されるＳＣ光Ｐ２のスペクトル波形をほぼ維持したまま、ＳＣ光Ｐ２の時間平均パワーを減衰する。具体的には、光減衰器１４は、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル帯域のうち全波長域または測定に利用される一部の波長域でのＳＣ光Ｐ２のスペクトル波形をほぼ維持したまま、ＳＣ光Ｐ２からなる光パルスのパワー波形の尖頭値を減衰する。
【００７８】
本変形例においては、ＳＣ光Ｐ２の全スペクトル波長域、或いはＳＣ光Ｐ２の全スペクトル帯域のうち測定に利用される一部の波長域における光減衰器１４の減衰率の波長依存性が、無視できる程度に十分に小さいことが好ましい。例えば、当該波長域における光減衰器１４の最大減衰率と最小減衰率との差が２０ｄＢ以下であると良い。また、測定に必要な減衰率の変化範囲（例えば１０ｄＢ）における減衰率の波長依存性が、所望の波長帯において無視できる程度に小さいことが好ましい。なお、ＳＣ光Ｐ２の一部の波長域における減衰率の波長依存性が小さな光減衰器１４としては、例えば当該帯域以外の光を遮断するフィルタ型光減衰器が挙げられる。
【００７９】
ここで、図１１（ａ）は、光減衰器１４の減衰率の波長依存性が、ＳＣ光Ｐ２の全スペクトル帯域において十分に小さい場合における、光減衰器１４からの出力光のスペクトル形状の一例を示すグラフである。また、図１１（ｂ）は、光減衰器１４の減衰率の波長依存性が、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル帯域のうち一部の帯域において十分に小さい場合における、光減衰器１４からの出力光のスペクトル形状の一例を示すグラフである。なお、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）において、グラフＳＰ３，ＳＰ６は光減衰器１４に入射する前のＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を示しており、グラフＳＰ４，ＳＰ７は光減衰器１４における減衰率が２ｄＢのときの出力光のスペクトル形状を示しており、グラフＳＰ５，ＳＰ８は光減衰器１４における減衰率が６ｄＢのときの出力光のスペクトル形状を示している。また、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）において、縦軸のスペクトル強度の値は規格化されている。
【００８０】
図１１（ａ）（または図１１（ｂ））に示すように、本変形例の光源装置１ｉによれば、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル帯域の全部または一部における減衰後の出力光のスペクトル波形の波長依存性が、減衰率に依らず好適に維持されることがわかる。このように、本変形例の光源装置１ｉによれば、光源装置１ｉから出射されるＳＣ光Ｐ２のスペクトル波形の全部または一部を好適に維持しつつ、ＳＣ光Ｐ２の光強度（すなわち時間平均パワー）を変化させることができる。
【００８１】
（第８の変形例）
図１２（ａ）は、上記実施形態の第８変形例に係る光源装置１ｊの構成を示す図である。図１２（ａ）を参照すると、本変形例の光源装置１ｊは、パルス光源２（または連続光源２０）と、光ファイバ１１と、増幅率可変の光増幅器１５とを備える。このうち、パルス光源２（連続光源２０）及び光ファイバ１１の構成については、上記実施形態と同様である。
【００８２】
光増幅器１５は、ＳＣ光Ｐ２のパワーを可変にするためのパワー可変手段である。光増幅器１５は、光ファイバ１１の光出射端に光結合されており、光ファイバ１１から出射されるＳＣ光Ｐ２のスペクトル波形をほぼ維持したまま、ＳＣ光Ｐ２の時間平均パワーを増幅する。具体的には、光増幅器１５は、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル帯域のうち該光増幅器１５によって増幅される波長帯域内でのＳＣ光Ｐ２のスペクトル波形をほぼ維持したまま、ＳＣ光Ｐ２からなる光パルスのパワー波形の尖頭値を当該帯域において増幅する。このような光増幅器１５としては、例えばＣ帯からＬ帯にわたる広い波長域（１５３５〜１６０５ｎｍ）での増幅が可能なエルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦＡ）などが好適に用いられる。
【００８３】
ここで、図１２（ｂ）は、光増幅器１５からの出力光のスペクトル形状の一例を示すグラフである。なお、図１２（ｂ）において、グラフＳＰ９は光増幅器１５に入射する前のＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を示しており、グラフＳＰ１０は光増幅器１５における増幅率が２．５ｄＢのときの出力光のスペクトル形状を示しており、グラフＳＰ１１は光増幅器１５における増幅率が６ｄＢのときの出力光のスペクトル形状を示している。また、図１２（ｂ）において、縦軸のスペクトル強度の値は規格化されている。
【００８４】
図１２（ｂ）に示すように、本変形例の光源装置１ｊによれば、光増幅器１５によって増幅される帯域（図の帯域Ａ）において、増幅後の出力光のスペクトル波形の波長依存性が、増幅率に依らず好適に維持されることがわかる。このように、本変形例の光源装置１ｊによれば、光源装置１ｊから出射されるＳＣ光Ｐ２のスペクトル波形の全部または一部を好適に維持しつつ、ＳＣ光Ｐ２の光強度（すなわち時間平均パワー）を変化させることができる。
【００８５】
（第９の変形例）
図１３（ａ）は、上記実施形態の第９変形例に係る光源装置１ｋの構成を示すブロック図である。図１３（ａ）を参照すると、本変形例の光源装置１ｋは、パルス光源２と、光ファイバ１１と、パルス可変部１６と、制御部１７ａとを備える。このうち、パルス光源２及び光ファイバ１１の構成については、上記実施形態と同様である。
【００８６】
パルス可変部１６は、ＳＣ光Ｐ２のパワーを可変にするためのパワー可変手段であり、パルス光源２と光ファイバ１１との間に光結合されている。パルス可変部１６には、例えば図１（ａ），（ｂ）に示した上記実施形態の時分割多重処理部３，４、図７（ａ）に示した第１変形例のパルス取出部５、図８（ａ）に示した第３変形例の光減衰器７、図８（ｂ）に示した第４変形例の光軸調整部８、或いは図９（ａ）に示した第５変形例のパルス圧縮・拡大器９などを適用できる。
【００８７】
また、上記構成に加え、パルス可変部１６に例えば帯域可変フィルタ等を適用し、光ファイバ１１に入射される光パルス列Ｐ１のスペクトル形状（特に中心波長）を変化させることによりＳＣ光Ｐ２のスペクトル波形を維持してもよい。ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状は、光ファイバ１１の分散特性並びに光パルス列Ｐ１のスペクトル形状、特に中心波長の影響を受ける。従って、パルス光源２と光ファイバ１１との間に帯域可変フィルタを追加することにより、光源装置１ｋから出射されるＳＣ光Ｐ２のスペクトル波形を更に好適に維持しつつ、ＳＣ光Ｐ２の時間平均パワーを変化させることができる。
【００８８】
また、上記構成に加え、パルス可変部１６は、光ファイバ１１に入射される光パルス列Ｐ１の偏波方向を変化させることによりＳＣ光Ｐ２のパワーを変化させてもよい。ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状は、光パルス列Ｐ１の偏波及び光ファイバ１１の偏波依存性の影響を受ける。従って、この構成によれば、光源装置１ｋから出射されるＳＣ光Ｐ２のスペクトル波形を更に好適に維持しつつ、ＳＣ光Ｐ２の時間平均パワーを変化させることができる。
【００８９】
本変形例の制御部１７ａもまた、ＳＣ光Ｐ２のパワーを可変にするためのパワー可変手段として機能する。すなわち、制御部１７ａは、パルス光源２の励起用レーザ光源（例えば、図２〜４に示した半導体レーザ素子２１）の出力パワーを制御するための電気的な制御信号Ｓ１をパルス光源２へ送り、励起用レーザ光源の出力パワーを変化させることにより、光パルス列Ｐ１に含まれる各パルスのパワー波形の尖頭値を変化させる。例えば上記第３変形例（図８（ａ）参照）においては、光減衰器７を用いて光パルス列Ｐ１の各パルスのパワー波形の尖頭値を変化させているが、励起用レーザ光源の出力パワーを変化させることによっても光パルス列Ｐ１の各パルスのパワー波形の尖頭値を容易に変化させ得る。しかも、励起用レーザ光源の出力パワーは、励起用レーザ光源へ供給する電流量によって容易に制御可能である。従って、この構成により、光パルス列Ｐ１の各パルスのパワー波形の尖頭値を、励起用レーザ光源の電流量といった一つのパラメータを用いて容易に変化させることができるので、光源装置１ｋから出射されるＳＣ光Ｐ２のスペクトル波形を好適に維持しつつＳＣ光Ｐ２の時間平均パワーを容易に変化させることができる。
【００９０】
また、制御部１７ａは、光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数を変化させることにより、ＳＣ光Ｐ２のパワーを可変にすることもできる。すなわち、制御部１７ａは、パルス光源２のキャビティ長を変化させるための制御信号Ｓ１をパルス光源２へ送る。これにより、パルス光源２から出射される光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数が変化するので、ＳＣ光Ｐ２の繰り返し周波数が変化し、その結果としてＳＣ光Ｐ２の時間平均パワーが変化する。制御信号Ｓ１は、例えば図４に示したパルス光源２ｃの可飽和吸収ミラー２５やミラー２７ｃの位置を制御するための信号発生器（不図示）などへ送られる。そして、可飽和吸収ミラー２５及びミラー２７ｃが制御信号Ｓ１に応じて位置を変えることにより、キャビティＣＡの長さを変化させることができる。これにより、ＳＣ光Ｐ２の繰り返し周波数を好適に変化させ、光源装置１ｋから出射されるＳＣ光Ｐ２のスペクトル波形を維持しつつＳＣ光Ｐ２の時間平均パワーを容易に変化させることができる。
【００９１】
また、制御部１７ａは、光ファイバ１１の温度を制御することにより、光源装置１ｋから出射されるＳＣ光Ｐ２のスペクトル波形をより好適に維持する。すなわち、制御部１７ａは、光ファイバ１１の温度制御を行うための電気的な制御信号Ｓ２を、光ファイバ１１に接して設けられたペルチェ素子などの温調素子１１ａへ送る。これにより、光ファイバ１１の分散特性を好適に変化させ得るので、光源装置１ｋから出射されるＳＣ光Ｐ２のスペクトル波形を更に好適に維持しつつ、ＳＣ光Ｐ２のパワーを所望の値により精度よく近づけることができる。なお、光ファイバ１１は、コイル状に巻回されることにより温調素子１１ａの温度が伝導され易くなっていることが好ましい。
【００９２】
また、制御部１７ａは、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル波形を維持しつつ所望のパワーを得るために、パルス可変部１６を電気的に制御する。例えば、パルス可変部１６が時分割多重処理部３，４（図１（ａ），（ｂ））を含む場合、分波器３１，４１に設けられた光スイッチを制御するための制御信号Ｓ３をパルス可変部１６へ送る。また、パルス可変部１６がパルス取出部５（図７（ａ））を含む場合、信号発生器５２を制御するための制御信号Ｓ３をパルス可変部１６へ送る。また、パルス可変部１６が光減衰器７（図８（ａ））やパルス圧縮・拡大器９（図９（ａ））を含む場合には、制御部１７ａは、これらを制御するための制御信号Ｓ３をパルス可変部１６へ送る。また、パルス可変部１６が光軸調整部８（図８（ｂ））を含む場合、制御部１７ａは、第１及び第２の駆動部８１及び８２を駆動するための駆動信号を、制御信号Ｓ３としてパルス可変部１６へ送る。
【００９３】
このように、パルス可変部１６を電気的に制御する制御部１７ａを備えることにより、光源装置１ｋから出射されるＳＣ光Ｐ２のスペクトル波形や時間平均パワーの自動制御または遠隔制御が可能となる。また、部品の入れ替え等も必要なく、ＳＣ光Ｐ２の時間平均パワーを所望の値に容易に調整できる。また、被測定対象部ごとに異なるパワーに調整する場合においても、調整を短時間で行うことができる。
【００９４】
（第１０の変形例）
図１３（ｂ）は、上記実施形態の第１０変形例に係る光源装置１ｍの構成を示すブロック図である。図１３（ｂ）を参照すると、本変形例の光源装置１ｍは、パルス光源２（または連続光源２０）と、光ファイバ１１と、制御部１７ｂと、光増幅器１８と、パワー可変部１９とを備える。このうち、パルス光源２（連続光源２０）及び光ファイバ１１の構成については、上記実施形態と同様である。
【００９５】
光増幅器１８は、ＳＣ光Ｐ２のパワーを可変にするためのパワー可変手段であり、光パルス列Ｐ１に含まれる各パルスのパワー波形の尖頭値を変化させることによりＳＣ光Ｐ２の時間平均パワーを変化させる。光増幅器１８は増幅率が可変となっており、その増幅率を制御するための制御信号Ｓ４を制御部１７ａから受け、該制御信号Ｓ４に応じた増幅率でもってパルス光源２からの光パルス列Ｐ１（または連続光源２０からの連続光Ｐ３）を増幅する。
【００９６】
本変形例のように、パワー可変手段は、パルス光源２（連続光源２０）と光ファイバ１１との間に光結合された増幅率可変の光増幅器１８であってもよい。これにより、ＳＣ光Ｐ２のパワーを所望の強さに容易に制御できる。また、この場合、パルス光源２（連続光源２０）の出力パワーは一定でもよいので、光パルス列Ｐ１を安定して得られる。また、この場合、光増幅器１８に入射される光のスペクトル形状と、光増幅器１８から出射される光のスペクトル形状とが互いに異なっていてもよい。光ファイバに入射される光パルス列Ｐ１の各パルスのパワー波形の尖頭値に加え、光増幅器１８における光パルス列Ｐ１のスペクトル形状の変化をも考慮することにより、光源装置１ｍから出射されるＳＣ光Ｐ２のスペクトル波形を好適に維持しつつ、ＳＣ光Ｐ２のパワーを所望の強さにより精度よく近づけることができる。
【００９７】
パワー可変部１９は、ＳＣ光Ｐ２のパワーを可変にするための別のパワー可変手段である。パワー可変部１９には、例えば図１０に示した第７変形例の光減衰器１４、或いは図１２（ａ）に示した第８変形例の光増幅器１５を適用できる。また、パワー可変部１９は、ＳＣ光Ｐ２を装置外部へ出射するための光導波路に形成された曲率可変の曲部であってもよい。ＳＣ光Ｐ２を出射するための光導波路がこのような曲部を有することによって、ＳＣ光Ｐ２に任意の曲げ損失を与え、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル波形を好適に維持しつつＳＣ光Ｐ２のパワーを変化させることができる。パワー可変部１９は、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル波形及び時間平均パワーを制御するための制御信号Ｓ５を制御部１７ｂから受け、該制御信号Ｓ５に応じたスペクトル波形及び時間平均パワーとなるように増幅率や減衰率を変化させるか、或いは光導波路の曲率を変化させる。
【００９８】
制御部１７ｂは、上述した制御信号Ｓ４及びＳ５のほか、第９変形例の制御部１７ａと同様に、パルス光源２（連続光源２０）の励起用レーザ光源の出力パワーを制御するための制御信号Ｓ１をパルス光源２（連続光源２０）へ送り、励起用レーザ光源の出力パワーを変化させることにより、光パルス列Ｐ１のパワー波形の尖頭値（連続光Ｐ３の最大パワー）を変化させる。また、制御部１７ｂは、光ファイバ１１の温度制御を行うための制御信号Ｓ２を、光ファイバ１１に接して設けられた温調素子１１ａへ送ることにより、光ファイバ１１の分散特性を変化させる。
【００９９】
（第１１の変形例）
図１４は、上記実施形態の第１１変形例に係る光源装置１ｎの構成を示すブロック図である。図１４を参照すると、本変形例の光源装置１ｎは、パルス光源２と、光ファイバ１１と、パルス可変部１６と、制御部１７ｃと、検出器３０とを備える。このうち、パルス光源２、光ファイバ１１、及びパルス可変部１６の構成については、上記実施形態と同様である。
【０１００】
検出器３０は、ＳＣ光Ｐ２の時間平均パワー及びスペクトル形状のうち少なくとも一方を検出するための検出手段である。検出器３０は、光ファイバ１１の出射端と分波器１１ｂを介して光結合されており、ＳＣ光Ｐ２の一部を取り込む。検出器３０は、波長可変フィルタ３０ａと、光検出素子３０ｂと、信号処理部３０ｃとを有する。検出器３０に取り込まれた一部のＳＣ光Ｐ２は、波長可変フィルタ３０ａを通過した後、光検出素子３０ｂにおいて光電変換され、周期的な電気信号となる。そして、この電気信号に基づいて、信号処理部３０ｃにおいて時間平均パワー及びスペクトル形状のうち少なくとも一方が検出される。この検出結果は、制御部１７ｃへ送られる。
【０１０１】
制御部１７ｃは、検出器３０からの検出結果に基づいて、パルス光源２の励起用レーザ光源の出力パワーを変化させるための制御信号Ｓ１、光ファイバ１１の温度制御を行うための制御信号Ｓ２、及びパルス可変部１６を制御するための制御信号Ｓ３を生成し、それぞれパルス光源２、温調素子１１ａ、及びパルス可変部１６へ送る。このように、検出器３０によってＳＣ光Ｐ２の時間平均パワー及びスペクトル形状のうち少なくとも一方を検出することにより、検出結果を利用してパワー可変手段（パルス可変部１６、制御部１７ｃ）をフィードバック制御することが可能となり、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル波形の維持、及びＳＣ光Ｐ２のパワーの制御を高精度且つ安定して行うことができる。
【０１０２】
以上に説明した本発明に係る光源装置は、上記実施形態及び各変形例に限らず、様々な変形や構成要素の付加が可能である。例えば、上記実施形態や各変形例において、本発明に係るパワー可変手段の様々な態様を説明したが、本発明に係る光源装置は、上記した各パワー可変手段のうち任意の複数の手段を組み合わせて構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態に係る光源装置の構成をそれぞれ示す図である。
【図２】図２は、パルス光源の一例として、パルス光源の構成を示す図である。
【図３】図３は、パルス光源の他の一例として、パルス光源の構成を示す図である。
【図４】図４は、パルス光源の他の一例として、パルス光源の構成を示す図である。
【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は、分波器において光パルス列が分波されない場合及び分波される場合のそれぞれにおける、時分割多重処理部からの出力波形を示すグラフである。
【図６】図６は、光ファイバにおいて生成されたＳＣ光のスペクトル形状の一例を示すグラフである。
【図７】図７（ａ）は、第１変形例に係る光源装置の構成を示す図である。図７（ｂ）は、第２変形例に係る光源装置の構成を示す図である。
【図８】図８（ａ）は、第３変形例に係る光源装置の構成を示す図である。図８（ｂ）は、第４変形例に係る光源装置の構成を示す図である。
【図９】図９（ａ）は、第５変形例に係る光源装置の構成を示す図である。図９（ｂ）は、第６変形例に係る光源装置の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、第７変形例に係る光源装置の構成を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）は、光減衰器の減衰率の波長依存性が、ＳＣ光の全スペクトル帯域において十分に小さい場合における、光減衰器からの出力光のスペクトル形状の一例を示すグラフである。また、図１１（ｂ）は、光減衰器の減衰率の波長依存性が、ＳＣ光のスペクトル帯域のうち一部の帯域において十分に小さい場合における、光減衰器からの出力光のスペクトル形状の一例を示すグラフである。
【図１２】図１２（ａ）は、第８変形例に係る光源装置の構成を示す図である。図１２（ｂ）は、光増幅器からの出力光のスペクトル形状の一例を示すグラフである。
【図１３】図１３（ａ）は、第９変形例に係る光源装置の構成を示すブロック図である。図１３（ｂ）は、第１０変形例に係る光源装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、第１１変形例に係る光源装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１ａ〜１ｎ…光源装置、２，２ａ〜２ｃ…パルス光源、３，４…時分割多重処理部、５…パルス取出部、６…信号発生器、７…光減衰器、８…光軸調整部、９…パルス圧縮・拡大器、１０…光増幅器、１１…光ファイバ、１１ａ…温調素子、１２，１５，１８…光増幅器、１４…光減衰器、１６…パルス可変部、１７ａ〜１７ｃ…制御部、１９…パワー可変部、２０…連続光源、２１…半導体レーザ素子、２２ａ…ＬＮ変調器、２２ｂ，２４ｃ，５２…信号発生器、２３…キャビティ、２４ａ…反射ミラー、２４ｂ…ピエゾモータ、２５…可飽和吸収ミラー、２８…Ｅｒ：Ｙｂ共添加ガラス板、３０…検出器、３１，４１…分波器、３２，３３，４２〜４４…光導波路、３４…遅延器、３５，４５…合波器、４２ａ，４３ａ…遅延路、５１…光スイッチ、５２…信号発生器、８１…第１の駆動部、８２…第２の駆動部、Ｐ１…光パルス列、Ｐ２…ＳＣ光、Ｐ３…連続光。
【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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