(57)【要約】【課題】スーパーコンティニュアム光の出力およびスペクトルを安定化すること。【解決手段】図１のように、スーパーコンティニュアム光源は、ファイバーレーザー１０と、ファイバーレーザー１０からのソリトンパルスを増幅するファイバー増幅器２０と、偏波保持型の波長シフトファイバー３０と、波長シフトファイバー３０からのソリトンパルスを非線形光学効果によりスーパーコンティニュアム光に変換して出力する偏波保持型の高非線形光ファイバー４０と、を有している。ファイバー増幅器２０は、正常分散特性を有した偏波保持型のＥＤＦ２３を備えている。このような特性のＥＤＦ２３を用いることで、偏波面およびパルス波形を保持したまま十分な強度までソリトンパルスを増幅することができる。【選択図】図１
2017067804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スーパーコンティニュアム光を生成する光源であって、
励起光源と、前記励起光源からの連続光を入力するループ状に構成された第１の希土類ドープ光ファイバーとを有し、ループ状の光路中にカーボンナノ構造体を分散させたフィルムが挿入され、前記連続光を一方向に巡回させて、前記カーボンナノ構造体による可飽和特性を用いてパルスを発生させて出力するファイバーレーザーと、
前記ファイバーレーザーの出力する前記パルスを入力し、そのパルスを増幅する第２の希土類ドープファイバーを備えたファイバー増幅器と、
前記ファイバー増幅器の出力するパルスの中心波長を長波長側にシフトさせる偏波保持型の波長シフトファイバーと、
前記波長シフトファイバーの出力するパルスを入力して、非線形光学効果により、スーパーコンティニュアム光に変換する正常分散特性を有する高非線形光ファイバーと、
を有し、
前記第２の希土類ドープファイバーは、正常分散特性を有し、かつ偏波保持型である、
ことを特徴とするスーパーコンティニュアム光源。
【請求項２】
前記ファイバー増幅器、前記波長シフトファイバー、および前記高非線形光ファイバーを内部に保持し、その内部の温度を一定に保持する温度コントローラをさらに有する、ことを特徴とする請求項１に記載のスーパーコンティニュアム光源。
【請求項３】
前記ファイバー増幅器は、前記高非線形光ファイバーが出力するスーパーコンティニュアム光の強度に基づき、励起光の強度を制御する、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスーパーコンティニュアム光源。
【請求項４】
前記第２の希土類ドープファイバーの分散値β2 は、前記ファイバーレーザーの出力するパルスの中心波長において０ｐｓ2 ／ｋｍより大きく＋６５ｐｓ2 ／ｋｍ以下である、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のスーパーコンティニュアム光源。
【請求項５】
前記スーパーコンティニュアム光は、中心波長が１．５μｍ以上１．９μｍ以下である、ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のスーパーコンティニュアム光源。
【請求項６】
前記パルスは、ソリトンパルスであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のスーパーコンティニュアム光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広範囲に連続したスペクトルを有したパルス光であるスーパーコンティニュアム光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
超短パルス光を高非線形光ファイバーに導入し、スーパーコンティニュアム光を発生させるスーパーコンティニュアム光源が知られている（たとえば特許文献１）。スーパーコンティニュアム光の波長帯域は数百ｎｍに及ぶ。このような広帯域光は、光断層計測や分光計測などの先端光計測分野において非常に有用である。
【０００３】
また、特許文献２には、正常分散の偏波保持型ＥＤＦ（エルビウムドープファイバー）が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−０６３０４２号公報
【特許文献２】特開２０１１−１８７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のスーパーコンティニュアム光源は、ソリトンパルスの偏光方向が時間的に不安定なため、スーパーコンティニュアム光の出力を安定させるために長時間を要していた。また、スーパーコンティニュアム光のスペクトル波形についても時間的に変化し、安定していなかった。そのため、スーパーコンティニュアム光の出力およびスペクトルのさらなる安定化を図る必要があった。
【０００６】
そこで本発明の目的は、スーパーコンティニュアム光源の出力を時間的に安定化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、スーパーコンティニュアム光を生成する光源であって、励起光源と、励起光源からの連続光を入力するループ状に構成された第１の希土類ドープ光ファイバーとを有し、ループ状の光路中にカーボンナノ構造体を分散させたフィルムが挿入され、連続光を一方向に巡回させて、カーボンナノ構造体による可飽和特性を用いてパルスを発生させて出力するファイバーレーザーと、ファイバーレーザーの出力するパルスを入力し、そのパルスを増幅する第２の希土類ドープファイバーを備えたファイバー増幅器と、ファイバー増幅器の出力するパルスの中心波長を長波長側にシフトさせる偏波保持型の波長シフトファイバーと、波長シフトファイバーの出力するパルスを入力して、非線形光学効果により、スーパーコンティニュアム光に変換する正常分散特性を有する高非線形光ファイバーと、を有し、第２の希土類ドープファイバーは、正常分散特性を有し、かつ偏波保持型である、ことを特徴とするスーパーコンティニュアム光源である。
【０００８】
本発明において、ファイバー増幅器、波長シフトファイバー、および高非線形光ファイバーを内部に保持し、その内部の温度を一定に保持する温度コントローラをさらに有していてもよい。スーパーコンティニュアム光の出力およびスペクトルのさらなる安定化を図ることができる。
【０００９】
また、本発明において、ファイバー増幅器は、高非線形光ファイバーが出力するスーパーコンティニュアム光の強度に基づき、励起光の強度を制御するものであってもよい。このようなフィードバック制御をすることにより、スーパーコンティニュアム光の出力およびスペクトルをさらに安定化させることができる。
【００１０】
本発明は、スーパーコンティニュアム光の中心波長が１．５μｍ以上１．９μｍ以下の帯域に存在するものにおいて特に有効である。そのようなスーパーコンティニュアム光は、従来、出力やスペクトルを安定にすることが困難であったが、本発明によればそのようなスーパーコンティニュアム光も出力やスペクトルを安定化することができる。さらに望ましいのは、スーパーコンティニュアム光の中心波長が１．５μｍ以上１．７μｍ以下の場合である。
【００１１】
本発明の第２の希土類ドープファイバーは、ファイバーレーザーの出力するパルスの中心波長において分散値β2 が０ｐｓ2 ／ｋｍより大きく＋６５ｐｓ2 ／ｋｍ以下であるとよい。分散値β2 がこの範囲外であると、パルス波形を保持したまま十分な強度まで増幅することが難しくなるためである。さらに望ましくは＋５ｐｓ2 ／ｋｍ以上＋６０ｐｓ2 ／ｋｍ以下である。
また、さらに望ましくはパルスがソリトンパルスである。この場合、高い効率でスーパーコンティニュアム光を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、第２の希土類ドープファイバーとして正常分散特性を有した偏波保持型のものを用いているため、偏波面およびパルス波形を保持したままパルスを増幅することができ、スーパーコンティニュアム光の出力およびスペクトルの時間的安定性を大きく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１のスーパーコンティニュアム光源の構成を示した図。
【図２】ファイバーレーザー１０の構成を示した図。
【図３】実施例２のスーパーコンティニュアム光源の構成を示した図。
【図４】変形例のスーパーコンティニュアム光源の構成を示した図。
【図５】実施例１のスーパーコンティニュアム光源のスーパーコンティニュアム光のスペクトルを示したグラフ。
【図６】比較例のスーパーコンティニュアム光源のスーパーコンティニュアム光のスペクトルを示したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１５】
図１は、実施例１のスーパーコンティニュアム光源の構成を示した図である。実施例１のスーパーコンティニュアム光源は、ファイバーレーザー１０と、ファイバー増幅器２０と、波長シフトファイバー３０と、高非線形光ファイバー４０と、を有している。
【００１６】
［ファイバーレーザー１０の構成］
ファイバーレーザー１０は、図２に示すように、リング型レーザ発振器であり、偏波保持型のエルビウムドープファイバー（ＥＤＦ）１１と、樹脂フィルム１２と、偏波保持型の光アイソレータ１３と、励起光源１４と、偏波保持型の光カプラ１５、１６とを備えている。
本実施例では、リング型レーザ発振器の全分散値の総和が負になるように設定されており、ソリトンパルスが発生する。なお、リング型レーザ発振器の全分散値の総和をゼロとした場合は、ストレッチパルスとなり、正とした場合には、散逸性ソリトンパルスとなる。ファイバーレーザー１０は、必ずしもソリトンパルスを発生させるものでなくともよいが、ストレッチパルスや散逸性ソリトンパルスと比較して、ソリトンパルスを用いた方が高い効率でスーパーコンティニュアム光を得ることができる。
【００１７】
また、光カプラ１５、ＥＤＦ１１、光アイソレータ１３、光カプラ１６、樹脂フィルム１２、の順に接続され、そして再び光カプラ１５に接続されてリング型の共振器を構成している。これらを接続する光ファイバーも偏波保持型のものを用いている。
【００１８】
ＥＤＦ１１は、偏波保持型であり、たとえばＰＡＮＤＡ型の構造である。ＥＤＦ１１の発振するレーザ光の中心波長は１５５８ｎｍであり、その長さは３．５ｍである。ＥＤＦ１１は、後述するファイバー増幅器２０のＥＤＦ２３と同一構成、同一特性のものを用いてもよい。
【００１９】
樹脂フィルム１２は、樹脂材にカーボンナノチューブが混合されて拡散されたものである。カーボンナノチューブは可飽和吸収体であり、１５６０ｎｍ帯の光に対して、強度の低い光が入射したときは吸収し、強度の高い光が入射したときは透過する可飽和吸収特性を有する。カーボンナノチューブは製造方法によってその構造などが異なり、吸収スペクトルも異なるため、所望のスーパーコンティニュアム光の特性に応じて、カーボンナノチューブの製造方法も選択するとよい。カーボンナノチューブ以外のカーボンナノ構造体を用いてもよい。たとえば、グラフェンが壁状に単層、多層に形成されたカーボンナノウォール、フラーレン、グラフェンなどである。本実施例では、カーボンナノチューブ粉末をポリイミドフィルムに混合して拡散したものを用いた。
【００２０】
樹脂フィルム１２およびそれに接続する光ファイバーのコネクタ部分は、窒素や希ガスなどの不活性ガスの雰囲気とするか、あるいは真空とするのがよい。樹脂フィルム１２中のカーボンナノチューブが酸化などによって劣化し、その結果ファイバーレーザー１０からのソリトンパルスの出力が経時的に変動してしまうのを抑制することができる。
【００２１】
励起光源１４は、波長９８０ｎｍのレーザーダイオードである。励起光源１４の出力する連続光は、光カプラ１５を介して、光ファイバー１１に入力される。また、連続光は、光アイソレータ１３により、光ファイバー１１の中を一方向にのみ循環する。
【００２２】
このファイバーレーザー１０では、以下のように動作してパルス光を出力する。発振するレーザ光の振幅は雑音成分により時間的に高周波数で変動しているために、瞬時的に透明となる閾値を越える瞬間の光だけがカーボンナノチューブで吸収されずに、通過することになり、パルス光となる。このパルス光がリング型の共振器を巡回する連続光に重畳されて、誘導放出が促進されてそのパルス光の強度が大きくなり、さらに、カーボンナノチューブを透過し易くなる。このようにしてパルス光が正帰還により成長し、リング型の共振器を巡回する間に、カーボンナノチューブによる可飽和特性と、ファイバ非線形効果と、波長分散効果によって安定したソリトンパルスとなる。また、ファイバーレーザー１０は、その光路が樹脂フィルム１２を除いて全て偏波保持型のもので構成されているため、ソリトンパルスの偏光方向が時間的に安定している。
【００２３】
このソリトンパルスは、分岐比が５０％の光カプラ１６により分離されて、偏波保持ファイバー１７を介して出力される。そして、偏波保持型の光アイソレータ２１を介した後、パルス拡幅ファイバー２２に入力される。パルス拡幅ファイバー２２は、ソリトンパルスのパルス幅をやや拡大して、波形を成形するためのシングルモードファイバーである。また、パルス拡幅ファイバー２２は偏波保持型であり、たとえばＰＡＮＤＡ型の構造である。このパルス拡幅ファイバー２２は必ずしも必要ではないが、後段のファイバー増幅器２０によって効率的にソリトンパルスを増幅させるために設けることが望ましい。
【００２４】
［ファイバー増幅器２０の構成］
ファイバー増幅器２０は、偏波保持型のＥＤＦ２３と、偏波保持型の光カプラ２４と、励起光源２５とを備えている。図１のように、パルス拡幅ファイバー２２の出力端は、光カプラ２４の２つの入力端の一方に接続されている。また、光カプラ２４の他方の入力端は励起光源２５に接続されている。励起光源２５は、波長１４８０ｎｍのレーザー光である励起光を出力するレーザーダイオードである。光カプラ２４は、パルス拡幅ファイバー２２からのソリトンパルスと励起光源２５からの励起光を合波して出力する。光カプラ２４の出力端は、ＥＤＦ２３の入力端に接続されている。また、ＥＤＦ２３の出力端は、光アイソレータ３１の入力端に接続されている。
【００２５】
ＥＤＦ２３は、偏波保持型であり、たとえばＰＡＮＤＡ型の構造である。また、ＥＤＦ２３は、ソリトンパルスの波長帯（すなわち中心波長をλ０、半値幅をΔλとして、λ０−Δλからλ０＋Δλの波長帯域）で正常分散特性を有している。また、ＥＤＦ２３は、モードフィールド径が５．７μｍ、波長１５３０ｎｍにおける光吸光度が９６ｄＢ／ｍ、分散値β2 が３５ｐｓ2 ／ｋｍのものを用いた。このような分散特性を有するＥＤＦ２３は、その構造や材料を調整し、構造分散や材料分散を調整することで得られる。
【００２６】
ファイバーレーザー１０の出力するソリトンパルスの中心波長（本実施例では１５３０ｎｍ）における分散値β2 は上記値に限るものではなく、０ｐｓ2 ／ｋｍより大きければ任意の値でよい。ただし、分散値β2 は０ｐｓ2 ／ｋｍより大きく＋６５ｐｓ2 ／ｋｍ以下とすることが望ましい。分散値β2 がこの範囲外であると、パルス波形を保持したまま十分な強度まで増幅することが難しくなるためである。さらに望ましくは＋５ｐｓ2 ／ｋｍ以上＋６０ｐｓ2 ／ｋｍ以下である。
【００２７】
偏波保持型のＥＤＦを用いてソリトンパルスを増幅する場合、従来のスーパーコンティニュアム光源で用いられていた異常分散特性の偏波保持型ＥＤＦでは、パルス波形を保ったまま十分な強度まで増幅することはできなかったが、正常分散特性を有した偏波保持型のＥＤＦ２３を用いることで、偏波面およびパルス波形を保持したまま十分な強度まで増幅することができる。異常分散特性のＥＤＦを用いるとソリトンパルスをうまく増幅できない理由は、異常分散ではパルス幅を圧縮する方向に作用するためであると考えられる。一方、正常分散特性のＥＤＦ２３を用いるとパルス波形を保ったまま増幅できる理由は、正常分散では、パルス幅を拡張する方向に作用するため、ＥＤＦ２３中を伝搬するパルスはシミラリトンパルスとして伝搬していると考えられ、シミラリトンパルスは相似形を保持して伝搬するので、パルスの放物線形状とリニアチャープ特性を保持したまま増幅でき、その結果、良好なパルス波形を保ったまま増幅できるものと考えられる。
【００２８】
また、従来はファイバー増幅器に励起光源を２つ設けて十分な増幅を図っていたが、実施例１のファイバー増幅器２０は上記のように正常分散特性のＥＤＦ２３を用いているため、エルビウムのドープ量を高濃度とすることができ、励起光源２５を１つ設けるのみで十分に増幅することができ、構成の簡素化、低コスト化を図ることができる。励起光の吸収の大きさは、４０ｄＢ／ｍ〜１４０ｄＢ／ｍとするのが望ましい。この範囲であれば、励起光源２５が１つでも十分な増幅が可能となる。より望ましい励起光の吸収の大きさは７０ｄＢ／ｍ〜１２０ｄＢ／ｍである。
【００２９】
なお、このファイバー増幅器２０による増幅において、パルス幅は多少広くなる。そのため、ファイバー増幅器２０の後段に、補償ファイバーを用いても良い。補償ファイバーには、単一モードファイバか、ＬＭＡ−ＰＣＦ( 大口径フォトニック結晶ファイバー) を用いると良い。このファイバーは、異常分散のファイバーで、パルス幅を小さくするようにして、ファイバー増幅器でのパルス幅の拡大を補償するものである。
【００３０】
［波長シフトファイバー３０の構成］
波長シフトファイバー３０の入力端は、偏波保持型の光アイソレータ３１の出力端に接続され、波長シフトファイバー３０の出力端は、フィルタ３２に接続されている。波長シフトファイバー３０は、偏波保持型（たとえばＰＡＮＤＡ型）の構造のシングルモードファイバーであり、ソリトンパルスの波長帯で異常分散の特性を持つ。ファイバー中で誘起される非線形効果によって、強度が高いほどより長波長側にソリトンパルスの中心波長がシフトする。また、ファイバー長が長い方が波長がより長波長側にシフトするが、パルス幅が広がるため、適切な長さに調節されている。また、光アイソレータ３１の両端は偏波保持型の光ファイバーを直結し、波長シフトファイバー３０と光アイソレータ３１は偏波保持型の光ファイバーで直結する構造となっている。また、ファイバーレーザー１０から波長シフトファイバー３０の出力端までは、全光伝送路が偏波保持型の光ファイバーで直結されており、レンズなどの空間伝搬部が排除されている。これにより、出力されるスーパーコンティニュアム光の安定化を図っている。
【００３１】
波長シフトファイバー３０の出力端は、フィルタ３２を介して高非線形光ファバー４０に接続されている。フィルタ３２は、入力側から順に、波長シフトファイバー３０の出力端と接続する光ファイバーと、レンズと、所定の波長のみを透過させる光学フィルタと、レンズと、高非線形光ファイバー４０の入力端と接続する光ファイバーと、で構成されている（いずれも図示しない）。そのうち、光ファイバーは偏波保持型であり、たとえばＰＡＮＤＡ型の構造である。従来はレンズと光学フィルタとの間にλ／２板とλ／４板を設けていたが、実施例１のスーパーコンティニュアム光源は光路が偏波保持型で構成されているため、必要としない。そのため、フィルタ３２の構成は従来よりも簡素とすることができ、低コスト化を図ることができる。
【００３２】
［高非線形光ファイバー４０の構成］
高非線形光ファイバー４０の入力端は、フィルタ３２の出力端と接続されている。また、使用性を向上させるために、高非線形光ファイバー４０の出力端に、シングルモードファイバー４１が接続されている。高非線形光ファイバー４０は、入力するソリトンパルスの中心波長を基準に±２００ｎｍの範囲内の波長において、分散が零である正常分散高非線形ファイバー（ＮＤ−ＨＮＬＦ）である。正常分散高非線形ファイバーとしては、非線形性γが２３Ｗ-1ｋｍ-1、長さ５ｍのファイバーを用いた。
【００３３】
高非線形光ファイバー４０は、入力するソリトンパルスの中心波長を基準に±２００ｎｍの範囲内の波長において、分散値β2 が０ｐｓ2 ／ｋｍ以上、１２ｐｓ2 ／ｋｍ以下である正常分散高非線形ファイバーを用いるとよい。また、非線形係数は、１０Ｗ-1ｋｍ-1以上が好ましく、２０Ｗ-1ｋｍ-1以上がより好ましい。また、この高非線形光ファイバー４０への光の入射は、レンズで絞って行ってもよい。
【００３４】
高非線形光ファイバー４０に入力されたソリトンパルスは、高非線形光ファイバー４０の非線形光学効果によりスペクトル幅が拡張され、スーパーコンティニュアム光に変換される。そして、高非線形光ファイバー４０の出力端から、スーパーコンティニュアム光が出力される。スーパーコンティニュアム光の中心波長、および半値幅は、ファイバー増幅器２０の励起光源２５の駆動電流によって調整することができ、駆動電流が１１００〜１５００ｍＡの範囲において、中心波長は１７００〜１７５０ｎｍ、半値幅は２００〜２５０ｎｍであった。
【００３５】
ファイバーレーザー１０の出力端から高非線形光ファイバー４０の入力端までの間の光路のどこかに、偏光子を設け、直線偏光のみを透過させるようにしてもよい。たとえば、フィルタ３２と高非線形光ファイバー４０のとの間に偏光子を挿入してもよい。偏光方向が時間的により安定化するため、高非線形光ファイバー４０から出力されるスーパーコンティニュアム光のさらなる安定化を図ることができる。
【００３６】
なお、パルス拡幅ファイバー２２、ＥＤＦ２３、波長シフトファイバー３０の長さ、光カプラ２４やフィルタ３２の光ファイバー部分の長さを適宜調整することで、ソリトンパルスのパルス幅を調整することができ、スーパーコンティニュアム光をより安定化させることができる。
【００３７】
以上のように、実施例１のスーパーコンティニュアム光源は、ファイバーレーザー１０から高非線形光ファイバー４０までの光路をフィルタ３２を除いて全て偏波保持構造で構成しているため、偏波面が時間的に安定している。さらにＥＤＦ２３として正常分散の偏波保持型を使用しているため、偏波面およびパルス波形を保持したままソリトンパルスを効率的に増幅することができる。その結果、スーパーコンティニュアム光の出力およびスペクトルを短期に安定化させることができ、かつ長時間安定させることができる。また、光路を全て偏波保持構造としているため偏光方向が保持されるので、従来のスーパーコンティニュアム光源で必要とした偏波コントローラなどを省くことができ、構成の簡略化、低コスト化を図ることができる。
【００３８】
次に、実施例１のスーパーコンティニュアム光源に関する各種実験結果について説明する。
【００３９】
図５は、実施例１のスーパーコンティニュアム光源からのスーパーコンティニュアム光のスペクトルを測定した結果を示したグラフである。スペクトルは、動作開始から１５分ごとに６０分後まで測定した。図５のように、１時間の長い間、スペクトルはほとんど変化しておらず、ほぼ一定の形状を保っており、実施例１のスーパーコンティニュアム光源によれば、スペクトルが時間的に非常に安定したスーパーコンティニュアム光を得られることがわかる。また、安定するまでの時間も非常に短いことがわかる。
【００４０】
図６は、比較例のスーパーコンティニュアム光源からのスーパーコンティニュアム光のスペクトルを測定した結果を示したグラフである。スペクトルは、動作開始から１５分ごとに６０分後まで測定した。比較例のスーパーコンティニュアム光源は、実施例１のスーパーコンティニュアム光源におけるファイバー増幅器２０のＥＤＦ２３を、正常分散の偏波保持型のものから正常分散の非偏波保持型のものに置き換え、ＥＤＦ２３より後段の偏波保持型のファイバーを非偏波保持型に置き換えたものであり、他の構成は実施例１のスーパーコンティニュアム光源と同様の構成である。
【００４１】
図６のように、動作開始から３０分後まではスペクトル形状が時間的にやや不安定であり、ばらつきを有していることがわかる。また、４５分後は、１６１０ｎｍ付近の波長帯以外は出力が大きく低下していることがわかる。また、６０分後は、４５分後に比べて出力がおよそ回復するものの、１３５０〜１４５０ｎｍの帯域は出力が低下したままであり、他の帯域も出力にばらつきがある。このように、比較例のスーパーコンティニュアム光源からのスーパーコンティニュアム光は、スペクトル形状が時間的に安定していないことがわかる。
【実施例２】
【００４２】
図３は、実施例２のスーパーコンティニュアム光源の構成を示した図である。実施例２のスーパーコンティニュアム光源は、実施例１のスーパーコンティニュアム光源に光カプラ２００とスペクトル測定装置２０１と、をさらに設け、ファイバー増幅器２０の励起光源２５を、励起光源２０５に置き換えたものである。
【００４３】
光カプラ２００は、高非線形光ファイバー４０の出力端に接続されていて、スーパーコンティニュアム光の一部を分岐させて出力させ、残りの大部分はそのまま出力させるものである。分岐比は、たとえば１〜２０％である。光カプラ２００の光ファイバー部分はシングルモードファイバーである。
【００４４】
スペクトル測定装置２０１は、光カプラ２００の分岐側の出力端に接続されており、スーパーコンティニュアム光が入力される。そして、スペクトル測定装置２０１はスーパーコンティニュアム光のスペクトル、すなわち波長ごとの強度分布を計測する。
【００４５】
励起光源２０５は、スペクトル測定装置２０１に接続されている。励起光源２０５は、スペクトル測定装置２０１によって測定したスーパーコンティニュアム光のスペクトルに基づき、出力する励起光の強度を制御する。励起光源２０５のその他の構成、機能については励起光源２５と同様である。
【００４６】
実施例２のスーパーコンティニュアム光源は、スーパーコンティニュアム光の強度によってファイバー増幅器２０の励起光の強度をフィードバック制御することで、スーパーコンティニュアム光の出力およびスペクトルをさらに安定化させることができる。
【００４７】
［各種変形例］
実施例１、２のスーパーコンティニュアム光源において、スーパーコンティニュアム光の出力およびスペクトルのさらなる安定化のために、全体もしくは一部を温度コントローラの内部に配置し、その内部の温度を一定に保持するようにしてもよい。一部を配置する場合は、ファイバー増幅器２０、波長シフトファイバー３０、および高非線形光ファイバー４０は少なくとも温度コントローラの内部に配置するとよい。温度コントローラは、たとえば窓部を有した筐体と、窓部を介して筐体内部と外部との間の排気、吸気を行うファンを有し、ファンの回転数によって内部の温度が一定となるように制御する。たとえば、温度が室温で一定となるようにする。他にもペルチェ素子を用いて温度制御するなど、従来知られている他の方法によって温度制御を行ってよい。
【００４８】
一例として、実施例１のスーパーコンティニュアム光源のうち、ファイバーレーザー１０以降の光路（すなわち、パルス拡幅ファイバー２２、ファイバー増幅器２０、波長シフトファイバー３０、および高非線形光ファイバー４０、シングルモードファイバー４１）を温度コントローラ３００の内部に配置し、シングルモードファイバー４１の出力端を温度コントローラ３００から引き出した構成を図４に示す。
【００４９】
また、実施例１、２のファイバーレーザー１０およびファイバー増幅器２０は、エルビウムドープファイバー（ＥＤＦ）を用いるものであったが、エルビウム以外の希土類元素をドープした希土類ドープファイバーであってもよい。たとえば、ツリウム、イッテルビウム、プラセオジムなどの希土類元素である。増幅のために光ファイバーに添加する希土類元素は、ファイバーレーザー１０により生成したいソリトンパルスの波長により選択される。ファイバーレーザー１０が例えばエルビウムドープファイバーを用いたレーザーであれば、ファイバー増幅器２０の増幅にも、エルビウムドープファイバーを用いると良い。
【００５０】
ファイバー増幅器２０の希土類ドープファイバーの入力部と出力部には、任意の光学素子を取り付けても良い。例えば、出力部には、増幅用の希土類元素の励起光が後段に出射されないように、波長選択阻止性の光学フィルタを配置してもよい。
【００５１】
また、実施例１、２のスーパーコンティニュアム光源が出力するスーパーコンティニュアム光の中心波長は１７００〜１７５０ｎｍであったが、本発明は、スーパーコンティニュアム光の中心波長が１．５μｍ以上１．９μｍ以下の帯域に存在するものにおいて特に有効である。そのようなスーパーコンティニュアム光は、従来、出力やスペクトルを安定にすることが困難であったが、本発明によればそのようなスーパーコンティニュアム光も出力やスペクトルを安定化することができる。さらに望ましいのは、スーパーコンティニュアム光の中心波長が１．５μｍ以上１．７μｍ以下の場合である。
【００５２】
また、上記と同様の理由により、本発明は、スーパーコンティニュアム光の半値幅が１００ｎｍ以上のものにおいて特に有効である。さらに望ましいのは、スーパーコンティニュアム光の半値幅が２００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の場合である。
【００５３】
また、実施例１、２では、すべての光ファイバー部分をＰＡＮＤＡ型の偏波保持ファイバーで構成しているが、他の偏波保持型の構造を用いてもよい。たとえば、ボウタイ型や楕円ジャケット型などの応力付与型の構造（ＰＡＮＤＡ型も応力付与型の一種である）や、楕円コア型のものを用いてもよい。ただし、ＰＮＡＤＡ型の偏波保持ファイバーは偏波クロストーク特性に優れているだけでなく温度変化に対しても良好な偏波保持特性を有しているため、実施例１、２のようにすべての光ファイバー部分にＰＡＮＤＡ型を用いることが望ましい。ＰＡＮＤＡ型とすることで、スーパーコンティニュアム光の出力およびスペクトルを温度変化に対してより安定とすることができる。
【００５４】
また、実施例１、２におけるファイバーレーザー１０はリング型であり、エルビウムドープファイバーを用いたものであったが、数ピコ秒乃至それ以下のパルス幅のパルス光を発生させ得るものであれば任意の構成のファイバーレーザー等を用いることが可能である。発生させるレーザ波長は、１．５５μｍ、１．７μｍが、一般的に用いられるが、この波長に限定するものではない。水分の吸収率の低い１．５μｍ〜２．３μｍ帯を用いることができる。生成されるパルス光のパルス幅は１ｐｓ以下が好ましく、５００ｆｓ以下が更に好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明のスーパーコンティニュアム光源は、分光分析などの光源として利用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０：ファイバーレーザー
１１、２３：ＥＤＦ
１２：樹脂フィルム
１３、２１、３１：光アイソレータ
１４、２５：励起光源
１５、１６、２４、２００：光カプラ
２０：ファイバー増幅器
２２：パルス拡幅ファイバー
３０：波長シフトファイバー
３２：フィルタ
４０：高非線形光ファイバー
２０１：スペクトル測定装置
３００：温度コントローラ
【図１】
2017067804.tif 000003
【図２】
2017067804.tif 000004
【図３】
2017067804.tif 000005
【図４】
2017067804.tif 000006
【図５】
2017067804.tif 000007
【図６】
2017067804.tif 000008