"パルス幅が0.2~10ns、パルスピークパワーが50~5000W、波長が500~1200nmのパルス光を出射する光源部と、前記パルス光から連続白色光を生成するシングルモードファイバと、を有し、前記パルス光からなるポンプ光兼プローブ光と、前記連続白色光からなるストークス光とを、測定対象の試料に照射し、そのラマンスペクトルを得る非線形ラマン分光装置。前記シングルモードファイバが、偏波面保存シングルモードファイバである請求項1に記載の非線形ラマン分光装置。光源部から導入されたパルス光の偏光面を回転させる半波長板を有し、該半波長板によって前記シングルモードファイバの進相軸又は遅相軸と平行になるように偏光面が回転されたパルス光が前記シングルモードファイバに入射する請求項2に記載の非線形ラマン分光装置。更に、ポンプ光兼プローブ光の偏光面の方向を、前記ストークス光の偏光面と一致させる半波長板が設けられている請求項2に記載の非線形ラマン分光装置。シングルモードファイバは、ファイバ長が1~20mである請求項1に記載の非線形ラマン分光装置。更に、ポンプ光兼プローブ光とストークス光とが同時に試料に照射されるよう前記ポンプ光兼プローブ光の光路長を調整する光ファイバを備える請求項1に記載の非線形ラマン分光装置。前記光ファイバが、ファイバコア径が8μm以上の偏波面保存シングルモードファイバ、コア径が100μm以下のマルチモードファイバ、ラージモードエリアファイバ又はフォトニッククリスタルラージモードエリアファイバである請求項6に記載の非線形ラマン分光装置。請求項1に記載の非線形ラマン分光装置と、該非線形ラマン分光装置で計測されたラマン分光スペクトルを正規化する演算装置と、を有する非線形ラマン分光システム。前記演算装置において、ω、ω ́を波数cm-1としたとき、下記数式Aに基づいてポンプ光のパワーPP、ストークス光の強度スペクトル分布SSωから規格化因子RNωを算出し、下記数式Bに基づいて測定スペクトルSCωを規格化因子RNωで規格化して規格化スペクトルSNωを求める請求項8に記載の非線形ラマン分光システム。前記非線形ラマン分光装置には、シングルモードファイバの出射側に、ポンプ光の波長をλpnm、測定最大波数をωmcm-1としたとき、短波長側エッジ波長λenmが下記数式Cで表される範囲にあるロングパスフィルタ又はバンドパスフィルタが設けられている請求項9に記載の非線形ラマン分光システム。光源部から、パルス幅が0.2~10ns、パルスピークパワーが50~5000W、波長が500~1200nmのパルス光を出射する工程と、シングルモードファイバにより、前記パルス光から連続白色光を生成する工程と、前記パルス光からなるポンプ光兼プローブ光及び前記連続白色光からなるストークス光を、測定対象の試料に照射し、そのラマンスペクトルを得る工程と、を有する非線形ラマン分光方法。しかしながら、前述した従来の非線形ラマン分光法、特にマルチプレックスCARS分光法では、PCFや高非線形ファイバHNLFなどにより広帯域白色光を生成しているため、光損傷、特に入射端面近傍の光損傷が大きく、最大入射パワーが限られるという問題点がある。一般に、PCFやHNLFを用いた場合、広帯域性を確保できるという長所があるが、これは、CARS分光においては、広帯域であるが故、1波長あたりの光パワーが低くなるという短所となる。また、PCFには、特殊な端面処理が必要となるなどの問題点もある。更に、PCFから発生されるスーパーコンティニューム光広帯域光のビームプロファイルは、一般的に、理想的なガウシアンビームとならない。そして、このようなビームプロファイルのレーザ光は、顕微分光法や顕微分光イメージングにおいて取得される画像の劣化の要因となるため、好ましくない。そこで、本開示は、高効率でかつ安定性に優れた小型の非線形ラマン分光装置、非線形ラマン分光システム及び非線形ラマン分光方法を提供することを主目的とする。本発明者は、前述した問題点を解決するために、鋭意実験研究を行った結果、以下に示す知見を得た。特に、生体系への応用においては、分子指紋領域と呼ばれる分子振動スペクトル領域300~3600cm-1の分光が重要である。このため、非線形ラマン分光法による顕微分光イメージングでは、入力するレーザビームの品質として非線形光学効果を大きくするため、ピークパワーが高いこと、ガウシアンビームが得られること及び偏光状態が直線偏光であることが求められている。一方、シングルモードファイバSMFから出射される光の空間強度分布は、出射光の波長がSMFのカットオフ波長近傍又はそれ以上の波長であれば、理想的なガウシアンビームとなる。そこで、本発明者は、ストーク光用の広帯域白色光を生成する際、PCFやHNLFの代わりに、安価で容易に入手可能なSMFを使用することについて検討した。その結果、本発明者は、SMFを使用すると、理想的なガウシアンビームが得られることも見出した。また、非線形ラマン分光法においては、ポンプ光、プローブ光及びストークス光の3つのパルスの電場ベクトルの方向が一致している必要があり、これらの光発生部で偏光が直線偏光であることが望ましい。この点について、本発明者は、特定のSMF、特に、偏波面保存シングルモードファイバPM-SMFを使用することにより、良好な直線偏光のストークス光が得られることを見出し、本発明に至った。即ち、本開示に係る非線形ラマン分光装置は、パルス幅が0.2~10ns、パルスピークパワーが50~5000W、波長が500~1200nmのパルス光を出射する光源部と、前記パルス光から連続白色光を生成するシングルモードファイバと、を有し、前記パルス光からなるポンプ光兼プローブ光と、前記連続白色光からなるストークス光とを、測定対象の試料に照射し、そのラマンスペクトルを得るものである。この装置では、前記シングルモードファイバとして、例えば偏波面保存シングルモードファイバを使用することができる。その場合、光源部から導入されたパルス光の偏光面を回転させる半波長板を設け、この半波長板によってシングルモードファイバの進相軸又は遅相軸と平行になるように偏光面が回転されたパルス光がシングルモードファイバに入射する構成としてもよい。また、ポンプ光兼プローブ光の偏光面の方向を、前記ストークス光の偏光面と一致させる半波長板を設けることもできる。一方、シングルモードファイバのファイバ長は、例えば1~20mとすることができる。また、ポンプ光兼プローブ光とストークス光とが同時に試料に照射されるよう前記ポンプ光兼プローブ光の光路長を調整する光ファイバを備えていてもよい。その場合、前記光ファイバとしては、例えば、数mW以下の低励起パワーを入力する場合であれば、シングルモードファイバや偏波面保存シングルモードファイバを使用することができる。また、数mW以上励起パワーを入力する場合であれば、ファイバコア径を適宜大きくして、ファイバコア径が8μm以上の偏波面保存シングルモードファイバ、コア径が100μm以下のマルチモードファイバ、ラージモードエリアファイバ又はフォトニッククリスタルラージモードエリアファイバを使用することができる。本開示に係る非線形ラマン分光システムは、前述した非線形ラマン分光装置と、該非線形ラマン分光装置で計測されたラマン分光スペクトルを正規化する演算装置と、を有する。このシステムでは、前記演算装置において、ω、ω ́を波数cm-1としたとき、下記数式1に基づいてポンプ光のパワーPP、ストークス光の強度スペクトル分布SSωから規格化因子RNωを算出し、下記数式2に基づいて測定スペクトルSCωを規格化因子RNωで規格化して規格化スペクトルSNωを求めることができる。その場合、前記非線形ラマン分光装置には、シングルモードファイバの出射側に、短波長側エッジ波長λenmが下記数式3で表される範囲にあるロングパスフィルタ又はバンドパスフィルタを設けてもよい。なお、下記数式3において、λpはポンプ光の波長nmであり、λfは下記数式4により求められる値である。また、下記数式4において、ωmは測定最大波数cm-1である。本開示に係る非線形ラマン分光方法は、光源部から、パルス幅が0.2~10ns、パルスピークパワーが50~5000W、波長が500~1200nmのパルス光を出射する工程と、シングルモードファイバにより、前記パルス光から連続白色光を生成する工程と、前記パルス光からなるポンプ光兼プローブ光及び前記連続白色光からなるストークス光を、測定対象の試料に照射し、そのラマンスペクトルを得る工程と、を有する。本開示によれば、シングルモードファイバにより連続白色光からなるストークス光を生成しているため、高効率でかつ安定性に優れた小型の非線形ラマン分光装置及び非線形ラマン分光方法を実現することができる。以下、本開示を実施するための形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す各実施形態に限定されるものではない。また、説明は、以下の順序で行う。1.第1の実施の形態ストーク光の生成にシングルモードファイバを使用した装置の例2.第2の実施の形態ポンプ光及びプローブ光の光路上に光ファイバを配置した装置の例3.第3の実施の形態測定スペクトルを正規化処理する演算部を備えるシステムの例<1.第1の実施の形態>[装置の全体構成]先ず、本開示の第1の実施形態に係る非線形ラマン分光装置について説明する。図1は本実施形態の非線形ラマン分光装置の構成を模式的に示す図である。本実施形態の非線形ラマン分光装置1は、CARS分光装置であり、図1に示すように、光源部10、ポンプ光プローブ光生成部20、ストークス光生成部30、光照射部40及び計測部50が設けられている。[光源部10]光源部10は、少なくとも、パルス光を出射するレーザ11、及びパルス光をポンプ光プローブ光生成部20とストークス光生成部30とに振り分ける偏光ビームスプリッタ13を備えている。そして、光源部10は、ポンプ光プローブ光生成部20及びストークス光生成部30に向けて、所定のパルス光を出射する。ここで、レーザ11は、パルス幅が0.2~10ns、パルスピークパワーが50W~5kW、波長が500~1200nmのパルス光を発生可能なものであればよい。例えば、安価で小型の1064nmで発振するQスイッチ方式のサブナノ秒繰返しパルスを発生するNd:YAGレーザなどを使用することができる。また、Qスイッチ方式以外にも、モード同期方式のNd:YAG、Nd:YVO4又はNd:YLFピコ秒レーザ、及びYb系ドープファイバーピコ秒レーザなどを使用することもできる。更に、測定に短波長の光を用いる場合は、前述した各レーザからの光を励起光として、KTPやLBOなどの第2高調波SecondHarmonicGeneration:SHG発生用光学結晶を用いてSHG光を発生させてもよい。この場合、励起光が1064nmであれば、第2高調波発生による波長変換後の波長は532nmとなる。このように、本実施形態の非線形ラマン分光装置1では、波長が532nm又は1064nmの光を発するものを好適に使用することができる。なお、光源10から出射されるパルス光の波長は、これらに限定されるものではなく、例えばNd:YAGレーザの場合、1064nm以外に、波長が1319nm、1122nm及び946nmの光を発振することが可能である。また、Nd:YVO4レーザの場合は、1064nm以外に、波長が1342nm及び914nmの光を発振することが可能である。更に、Nd:YLFレーザの場合は、波長1053nm又は1047nmの光を、Yb:YAGレーザの場合は、波長1030nmの光を、それぞれ発振することができる。そして、これらの波長を基本波として、第2高調波を発生させると、532nm以外にも、波長が660nm、561nm、473nm、671nm、457nm、527nm、523nm、515nmのSHG光が得られる。ただし、パルス幅を0.2ns未満にすると、レーザの機構が複雑になり、高価なものとなる。一方、パルス幅が10nmを超えると、1ショットあたりのパルスエネルギーが大きくなりすぎて、具体的にはレーザ光のパルスエネルギーが5μJ以上となり、光ファイバ端面の損傷が生じたり、ストークス光の性能が不安定になったりすることがある。また、当然のことながら、レーザ動作時の消費電力が増加する。なお、レーザ11から出射されるパルス光のパルス幅は、0.4~5nsであることが好ましい。長さが短い光ファイバ内において、連続白色光を取得するための3次の非線形光学効果を得るためには、パルス光のピークパワーは高い方が好ましい。そこで、本実施形態の非線形ラマン分光装置1では、パルスエネルギーの増加を抑えるため、ピークパワーを高くする分、パルス幅を短くして、1ショットあたりのパルスエネルギーを下げ、繰り返し周波数に応じて平均パワーが大きくならないようにする。例えば、パルス幅が前述した範囲内で、繰り返し周波数が10~50kHzの場合には、平均パワーが250mW以下になるようにする。このような仕様を満たす光源部10としては、例えば、受動Qスイッチ方式のNd:YAG固体レーザALPHALAS社製PLUSELASP-1064-300に、第2高調波発生用KTP結晶SHGユニットを装備した構成が考えられる。この構成の場合、例えば、波長:532nm、平均パワー:100mW、パルス幅:600ps、繰返し周波数:30kHzの光を出射することができる。また、光源部10には、レーザ11と偏光ビームスプリッタ13との間に、半波長板12が配置されていてもよい。半波長板12は、レーザ11から出射した光の偏光面を回転させる偏光素子であり、その光学軸をθ回転させると、通過後のレーザ光の偏光面は2θ回転する。これにより、レーザ11から出射した光が垂直偏光と水平偏光とに分配されるため、偏光ビームスプリッタ13において、励起パルス光4とポンプ光兼プローブ光以下、単にポンプ光という3とに好適に分配することができる。[ポンプ光プローブ光生成部20]ポンプ光プローブ光生成部20には、光源部10から入射したパルス光ポンプ光3を、後述するストークス光5と同時に照射するために、光路長調整機構が設けられている。具体的には、ポンプ光3を、複数のミラー22a~22d,23a,23b,24,25a,25bで反射することにより、光路長を調整して、ストークス光5とタイミングを合わせる。なお、光路調整機構は、図1に示す構成に限定されるものではなく、例えば、ミラー22a~22d,23a,23bの光学配置により、ポンプ光3の光路長を、ストークス光5の光路長と一致させることができれば、ミラー24,25a,25bは不要となる。また、シングルモードファイバ32として、後述する偏波面保存シングルモードファイバを使用する場合には、最初のミラー22aの前に、ポンプ光3の偏光面の方向を、ストークス光5の偏光面の方向に一致させるための半波長板21を配置する。なお、通常のシングルモードファイバを使用する場合は、半波長板21は不要である。[ストークス光生成部30]ストークス光生成部30は、光源部10から入射したパルス光4から連続白色光であるストークス光5を生成するものであり、少なくとも、シングルモードファイバ32を備えている。ここで、ストークス光5の波長域は、分子指紋領域ラマンシフト量で300~3600cm-1に対応するストークス光の波長であり、下記数式5により表される。なお、下記数式5におけるλはストークス光の波長nm、λpはポンプ光の波長nmであり、また、波数ωcm-1と波長λnmとの関係は、下記数式6で表すことができる。そして、ストークス光生成部30において生成されるストークス光5の波長λは、例えば、ポンプ光3の波長λpが532nmの場合は540~660nmであり、ポンプ光3の波長λpが1064nmの場合は1100~1725nmである。また、ストークス光生成部30に設けられるシングルモードファイバ32は、ファイバ長が1~20mmのものであればよい。シングルモードファイバ32の長さが1m未満の場合、平坦な連続白色光が得られないことがあり、また、ファイバ長が20mを超えると、スペクトル全体の発生効率が低下すると共に、計測対象外の波長帯の光が増加する。なお、シングルモードファイバ32の長さは、3~10mであることが好ましく、これにより、必要な波長帯域の連続白色光を、効率的にかつ安定して生成することができる。更に、シングルモードファイバ32のカットオフ波長は、励起パルス光4の波長にほぼ等しいものを選択することが望ましい。励起パルス光4の波長よりもカットオフ波長が短い場合は、ファイバへの入力結合効率が低下し、ストークス光5の生成効率や帯域幅が低下することがある。また、励起パルス光4の波長よりもカットオフ波長が長い場合は、ストークス光5のビームのモードがTEM00にならず、高次モードが混在し、単一のガウシアンビームが得られなくなる。なお、前述した要件を満たし、本実施形態の非線形ラマン分光装置1に使用可能なシングルモードファイバ32としては、例えば、Nufern社製460HP,630HPなどが挙げられる。更にまた、シングルモードファイバ32は、前述した特性を有する偏波面保存シングルモードファイバを使用することが望ましい。これにより、直線偏光のストークス光5が得られるため、通常は直線偏光として用いられるポンプ光3と偏光面を一致させることができるため、CARS信号を2倍程度増大することが可能となる。なお、本実施形態の非線形ラマン分光装置1に使用可能な偏波面保存シングルモードファイバとしては、例えば、Nufern社製PM-460-HP,PM-630-HP、及びFIBERCORE社製HB8600などが挙げられる。なお、シングルモードファイバ32に、励起パルス光4を導入する際は、開口係数をファイバの受光NAに合わせるため、開口数NAが0.1~0.25の範囲にある対物レンズを用いることが望ましい。一方、シングルモードファイバ32の出射側には、ストークス光5のビーム径を、ポンプ光3のビーム径と一致させるため、開口数NAが0.2~0.6の対物レンズを用いることが望ましい。シングルモードファイバ32として偏波面保存シングルモードファイバを使用する場合には、励起パルス光4の偏光面の方向を、偏波面保存シングルモードファイバの光学軸高速軸又は低速軸に一致させるため、半波長板31を配置する。なお、通常のシングルモードファイバを使用する場合は、半波長板31は不要である。また、このストークス光生成部30には、シングルモードファイバ32の出射面側に、ロングパスフィルタ33が配置されている。ロングパスフィルタ33は、シングルモードファイバ32で発生した白色光の短波長側の光を反射し、長波長側の光のみを透過すものであり、これにより、生成したストークス光5から、不要な波長域の光を除去することができる。市販の高性能なロングパスフィルタでは、光学濃度6~7の選択比を有するものが入手可能であり、本実施形態の非線形ラマン分光装置1では、例えばSemrock社製LP03-532RU-25などを使用することができる。更に、ストークス光生成部30には、ストークス光5の光路を変えて、光照射部40に導入するためのミラー34が設置されていてもよい。[光照射部40]光照射部40は、ポンプ光プローブ光生成部20から出射したポンプ光3と、ストークス光生成部30から出射したストークス光5が同軸になるよう重ね合わせ、同時に試料2に照射するものである。この光照射部40の構成は、特に限定されるものではないが、例えば、ノッチフィルタ41、ビームエキスパンダ42,43、ミラー44、対物レンズ45などで構成することができる。ここで、ビームエキスパンダ42,43は、対物レンズ45の入射瞳径に、ビーム径を合わせるためのものである。例えば、ビーム径が約2mmの場合、3倍のビームエキスパンダを通過させることにより、対物レンズ45に入射時のビーム径を約6mmにすることができる。また、ノッチフィルタ41としては、例えばSemrock社製NF-532U-25などを使用することができる。[計測部50]計測部50は、試料2から発せられたCARS光を測定するものであり、例えば、対物レンズ51、ショートパスフィルタ52及び分光器53などが設けられている。ショートパスフィルタ52は、ポンプ光3及びストークス光5を遮断し、CARS光のみを通過させるものである。同時に、試料で発生した蛍光も、ポンプ光3の波長よりも長波長であるため、ポンプ光3及びストークス光5と同様に効率良く遮断することができる。市販の高性能なショートパスフィルタとしては、光学濃度6~7の選択比を有するものが入手可能であり、本実施形態の非線形ラマン分光装置1では、例えばSemrock社製SP01-532RU-25などを使用することができる。分光器53は、例えば、熱ノイズを低減するために冷却機能を備えたCCDChargeCoupledDeviceImageSensorやCMOSComplementaryMetalOxideSemiconductorアレイ検出器を装着したポリクロメータ、モノクロメータ又はPMTPhotomultiplierTube:光電子増倍管などを使用することができる。そして、ポリクロメータとしては、例えばSHAMROCK社製SR-303iを使用することができ、その場合、1200本/mmの回折格子が用いられる。また、CCD検出器には、ANDOR社製NEWTONDU970NBVを使用することができる。ここで、CARS光は、微弱な光であるため、損失を可能な限り抑えることが望ましい。また、計測部50は、周囲の外光を十分に遮蔽する構成となっていることが望ましい。更に、分光器53の入射スリットには、レンズ系を用いてCARS光を導入してもよく、又は、図1に示すように、マルチモード光ファイバ54を用いてCARS光を導入することもできる。[非線形ラマン分光装置1の動作]次に、本実施形態の非線形ラマン分光装置1の動作、即ち、非線形ラマン分光装置1を使用して、試料2のCARSスペクトルを測定する方法について説明する。本実施形態の非線形ラマン分光装置1においては、先ず、光源部10において、レーザ11から出射されたパルス光を、偏光ビームスプリッタ13によって2分割し、それぞれポンプ光プローブ光生成部20とストークス光生成部30とに導入する。その際、レーザ11から出射したパルス光を、半波長板12によりその偏光面を回転した後、偏光ビームスプリッタ13により分割してもよい。これにより、分配比を調整することができる。そして、ストークス光生成部30に入射したパルス光4は、シングルモードファイバ32に入射し、連続白色光であるストークス光5に変換される。図2は横軸に波長をとり、縦軸に強度をとって、長さ6mのシングルモードファイバを使用して生成したストークス光のスペクトルを示す図である。なお、図2に示すスペクトルは、波長532nm、入射パワー40mwのパルス光4から生成した白色連続光のスペクトルである。ここで、シングルモードファイバ32として偏波面保存シングルモードファイバを使用する場合には、半波長板31を介して、光源部10から導入されたパルス光4をシングルモードファイバ32に入射させる。具体的には、半波長板31によって、パルス光4の偏光面を回転し、偏光面がシングルモードファイバ32の進相軸又は遅相軸と平行になるようにする。これにより、偏波面保存シングルモードファイバ内での偏光保存性が確保される。図3は横軸に波長をとり、縦軸に強度をとって、偏波面保存シングルモードファイバの進相軸又は遅相軸に、入射励起光の偏波面を一致させたときのシングルモードファイバからの出射光の波長分布を示す図である。図3に示すように、進相軸又は遅相軸に検光子の方位を一致させ、出射光のスペクトル強度分布を測定すると、ほぼ全ての波長に対して、いずれかを消光することができ、単一直線偏光特性を有するストークス光5を生成することができる。なお、図3に示す分布線について、どちらが進相軸又は遅相軸であるかは、特定していない。また、光照射部40に導入する前に、シングルモードファイバ32から出射したストークス光5を、ロングパスフィルタ33を通過させて、短波長側の成分を除去する。具体的には、例えば励起パルス光4が532nmの場合は、この励起パルス光4も含むように、540nmよりも波長が短い成分を除去する。これにより、シングルモードファイバ32から出射される光に含まれる不要な短波長成分を遮断し、測定したいCARSスペクトルの信号対ノイズバックグランドの比を向上させることができる。一方、ポンプ光プローブ光生成部20に入射したパルス光ポンプ光3は、ストークス光5と同時に光照射部40に導入されるように、複数のミラー22a~22d,23a,23b,24,25a,25bにより、その光路長が調整される。その際、半波長板21により、ポンプ光3の偏光面の方向を、ストークス光5の偏光面の方向と一致させる。これにより、3次の非線形光学過程を高効率で利用することができ、CARSスペクトルの信号対ノイズバックグラウンド比を向上させることができる。光照射部40に導入されたポンプ光3及びプローブ光5は、ノッチフィルタ41においてポンプ光3が反射し、ストークス光5は透過する。なお、ノッチフィルタ41の代わりに、ロングパスフィルタを使用することもできる。そして、ポンプ光3及びプローブ光5は、ビームエキスパンダ42,43において、対物レンズ45の入射瞳径に合うようビーム径が拡大された後、対物レンズ45を介して、試料2に照射される。図4は横軸に波長をとり、縦軸に強度をとって、長さ6mのシングルモードファイバを使用して生成したストークス光と、ポンプ光のスペクトルを示す図である。そして、計測部50において、試料2から発せられたCARS光を検出し、ラマンスペクトルを得る。具体的には、試料2から発せられたCARS光を、対物レンズ51で集光した後、ショートパスフィルタ52でポンプ光3やストークス光5などの不要光を遮断した後、分光器53において検出する。図5は横軸に波長をとり、縦軸に強度をとって、厚さが2mmのポリメタクリル酸メチル板のCARSスペクトルを示す図である。なお、図5に示すスペクトルは、対物レンズ45にNA0.45のものを、対物レンズ51にNA0.3のものを使用し、レーザ11の波長を532nm、繰り返し周波数を30kHz、パルス幅を約600psとして測定した。また、対物レンズ45から出射したポンプ光3の入射平均パワーは4mW、ストークス光5の平均パワーは6mWであり、CCD検出器の露光時間は500msとした。図5に示すように、本実施形態の非線形ラマン分光装置1によれば、500~3000cm-1の分子指紋領域をカバーする広い範囲で、良好なCARS分光スペクトルが得られた。そして、本実施形態の非線形ラマン分光装置1では、時間遅延などの調整の動作が不要となり、一括してこの帯域のスペクトルを取得することが可能となる。以上詳述したように、本実施形態の非線形ラマン分光装置1は、シングルモードファイバ32によりストークス光5を生成しているため、構成を簡素化することができ、装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。また、シングルモードファイバ32は、出力がガウシアンビームとなり、また入射端面の損傷が少ないため、結合方法やアライメントが簡単で、安定性の高いストークス光5が得られる。なお、通常のSFMを、カスケード誘導ラマン散乱における連続白色光源に使用した例は、従来より知られているが、非線形ラマン分光法への適用は報告がない。これは、SMFのカスケード誘導ラマン散乱光では、複数のピークが表れるためと考えられる。また、特許文献5に記載の非線形分光計測システムでは、スーパーコンティニューム光広帯域光の偏光状態については特に記載されていないが、コヒーレントな3次の非線形光学過程を効果的に利用するためには、ポンプ光、プローブ光及びストークス光広帯域光の偏光が一致した直線偏光になっていることが重要である。これに対して、本実施形態の非線形ラマン分光装置1では、ポンプ光3の偏光面の方向を、ストークス光5の偏光面の方向と一致させているため、3次の非線形光学過程を高効率で利用することができる。特に、偏光波面保存シングルモードファイバを使用した装置は、ポンプ光とストークス光のビーム調整ビーム径を同一にし、方向を揃えるアライメントを容易に行うことができ、顕微分光やイメージングに好適である。<2.第2の実施の形態>[装置の全体構成]次に、本開示の第2の実施形態に係る非線形ラマン分光装置について説明する。図6は本実施形態の非線形ラマン分光装置の構成を模式的に示す図である。なお、図6においては、図1に示す第1の実施形態の非線形ラマン分光装置1の構成と同じものには、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。図6に示すように、本実施形態の非線形ラマン分光装置61は、ポンプ光プローブ光生成部70の光路調整機構が、ミラーによる反射ではなく、所定長の光ファイバ73を通過させる構成となっている。具体的には、光源部10から導入されたパルス光は、ミラー71aによりその光路が変更されて、光ファイバ73に入射する。そして、光ファイバ73を通過することによりその光路長が調整された後、ミラー71bにより光路が変更されて、光照射部40に出射される。ポンプ光プローブ光生成部70ポンプ光プローブ光生成部70に配置される光ファイバ73としては、例えば、数mW以下の低励起パワーを入力する場合であれば、シングルモードファイバや偏波面保存シングルモードファイバを使用することができる。これは、励起パワーが低い場合は、ファイバ内でカスケードに誘導ラマン散乱光が発生せず、単なる光伝送用として用いることができるためである。このような場合に使用可能なシングルモードファイバとしては、Nufern社製630HPなどが挙げられ、偏波面保存ファイバとしては、Nufern社製PM-460-HP及びFIBERCORE社製HB8600などが挙げられる。一方、励起パワーが次第に大きくなると、誘導ラマン散乱光が発生し、単一波長のポンププローブパルスを送ることができなくなる。本発明者の実験によれば、誘導ラマン散乱が起こらない閾値は、励起入力パワーが約5mWまでであった。このため、数mW以上の励起パワーを入力する場合は、ファイバ径を適宜大きくし、例えばファイバコア径が8μm以上の偏波面保存シングルモードファイバ、コア径が100μm以下のマルチモードファイバ、又はいわゆるラージモードエリアファイバ、フォトニッククリスタルラージモードエリアファイバなどを使用することが望ましい。その際、シングルモードファイバの場合、例えばNufern社製SMF-28-J9などを使用することができ、偏波面保存シングルモードファイバの場合、例えばNufern社製PM1550-HPなどを使用することができる。また、ラージモードエリアファイバの場合、例えばTHORLAB社製P-10/125DC,P-25/240DC,P-40/140DCなどを使用することができる。ラージモードエリアフォトニッククリスタルファイバの場合は、例えばNKTPHOTONIC社製LMA-20などを使用することができる。エンドレスシングルモードフォトニッククリスタルファイバの場合は、例えばNKTPHOTONIC社製ESM-12-01などを使用することができる。ここで、シングルモードファイバ32に偏波面保存シングルモードファイバを使用する場合には、光ファイバ73の前に、ポンプ光3の偏光面の方向を、ストークス光5の偏光面の方向に一致させるための半波長板72を配置する。なお、通常のシングルモードファイバを使用する場合は、半波長板72は不要である。光源部10本実施形態の非線形ラマン分光装置61においては、光源部10に、第2高調波発生用光学結晶14が配置されている。そして、この第2高調波発生用光学結晶14により、レーザ11から出射した励起光を波長変換してポンプ光としている。具体的には、例えば励起光が1064nmの場合、波長変換により532nmの緑色光となる。本実施形態の非線形ラマン分光装置61では、光ファイバ73によりポンプ光3の光路長を調整しているため、ストークス光5とのタイミング調整が容易であり、かつ装置を小型化することが可能となる。CARS分光法では、ポンプ光3とストークス光5とが試料の測定ポイントに同時に到達する必要があるが、光ファイバ73を使用することにより、容易に、ポンプ光3の光路長と、ストークス光5の光路長とを同じにすることができる。なお、本実施形態における上記以外の構成及び効果は、前述した第1の実施形態と同様である。<3.第3の実施の形態>[システムの全体構成]次に、本開示の第3の実施形態に係る非線形ラマン分光システムについて説明する。図7は本実施形態の非線形ラマン分光システムの構成を示す概念図である。なお、図7においては、図1に示す第1の実施形態の非線形ラマン分光装置1の構成と同じものには、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。図7に示すように、本実施形態の非線形ラマン分光システム81は、前述した第1の実施形態の非線形ラマン分光装置1を備えたシステムであり、ラマン分光装置1の計測部50に、演算部80が接続されている。[演算部80]演算部80には、演算装置である電子計算機と、表示装置などが設けられており、計測部50の分光器で検出したCARSスペクトルの分布を正規化し、その結果などを表示する。以下、正規化のための具体的演算処理方法について説明する。マルチプレックスCARSスペクトルには、縮退4光波混合2-colorCARS成分と、非縮退4光波混合3-colorCARS成分とが含まれているYoungJongLeeandMarcusTCiceroneSingleshotinterferometricapproachtobackgroundfreebroadbandcoherentantiStokesRamanscatteringspectroscopy5January2009Vol17No1OPTICSEXPRESS123参照。ここで、CARS分光法では、縮退4光波混合2-colorCARS成分はポンプ光とプローブ光が同一波長、ストークス光がそれらと異なる場合で、一般にはこれを狭義の意味でCARSスペクトルと呼ばれることが多い。一方、マルチプレックスCARSでは、ポンプ光、プローブ光及びストークス光の波長が全て異なる非縮退4光波混合3-colorCARS成分が、前述した縮退4光波混合2-colorCARS成分と同一のアンチストークスラマン散乱光になる場合がある。一方、本実施形態の非線形ラマン分光システム81で使用している非線形ラマン分光装置1では、ポンプ光及びプローブ光が、ストークス光連続白色光に比べて、十分狭帯域の線スペクトルと見なせる。このため、縮退4光波混合2-colorCARS成分I2-colorωは、ポンプ光のパワーPPの2乗とストークス光強度分布SSωの積に比例し、下記数式7で表される。なお、下記数式7におけるωは波数cm-1である。また、非縮退4光波混合3-colorCARS成分I3-colorωは、連続広帯域光のスペクトル内にある2つの波長成分波数成分が、ポンプ光及びストークス光の役目を行う。従って、CARSスペクトルは、波数ω,ω ́に関するストークス光強度分布の自己相関関数とポンプ光パワーの積に比例すると近似的に考えられ、下記数式8で表される。そして、上記数式7と数式8との和は、下記数式9で表される。そして、上記数式9から求められるRNωを規格化因子とし、CARS測定スペクトルSCωを規格化する場合、規格化されたCARSスペクトルSNωは、下記数式10で与えられる。図8は横軸に波長をとり、縦軸に強度をとって、ストークス光強度分布の自己相関関数を示す図である。また、図9は横軸に波長をとり、縦軸に強度をとって、ストークス光強度分布を示す図である。なお、図9には数式9に示す規格化因子RNωも併せて示している。更に、図10は上記数式10により、厚さが1mmのポリエチレンテレフタレート板のCARSスペクトルを規格化した結果を示す図である。図8~図10に示すように、本実施形態の方法により正規化することにより、500~1000cm-1に表れていた疑似ピークが消滅し、スペクトルのノイズが改善されていることが確認された。なお、図8~図10に示すスペクトルは、対物レンズ45から出射したポンプ光3の入射平均パワーが4mW、ストークス光5の平均パワーが3mW、CCD検出器の露光時間は300msの条件で測定したものである。このように、演算部80において、正規化することにより、平坦でないストークス光強度分布がある場合においても、測定されるCARSスペクトルの分子振動に対応しない疑似スペクトルピークと混同せず、正確なCARSスペクトル強度分布を得ることができる。また、本実施形態の非線形ラマン分光システム81により得られるストークス光強度分布は、連続白色光の発生がシングルモードファイバ中のカスケード誘導ラマン散乱に基づくものである。このため、低波域短波長側ではシングルモードファイバ内のシリカコアSiO2によるラマンシフトである約440cm-1おきに、ピークが生じるため、スペクトルは平坦ではない。一般には、ストークス光発生のシングルモードファイバを出射した光の不要成分を除去するロングパスフィルタのエッジ波長を、ポンプ光より少し長い波長に設定するが、そうすると、比較的スペクトルが平坦となる波長まで長波長側にシフトする。このようにした場合、縮退4光波混合2-colorCARS成分の低波数側は、低減または除去されるが、非縮退4光波混合3-colorCARS成分は残る。これは、非縮退4光波混合3-colorCARS成分が、ストークス光強度分布内の2つの光成分の差の波数が低波数成分を含むからである。そこで、ストークス光発生用シングルモードファイバ出射後に設けたロングパスフィルタのエッジ波長を設定しておけば、比較的平坦なストークス光強度分布特性を有するところのみを用いて、測定波数領域を損なうことなく良好なCARSスペクトルを得ることができる。そのロングパスフィルタのエッジ波長を設定条件は、次のように与えられる。例えば、ロングパスフィルタの短波長側エッジ波長をλenm、ポンプ光の波長をλpnm、測定最大波数をωmcm-1としたとき、λenmの条件は、下記数式11で表される。なお、下記数式11におけるλfは、下記数式12により求められる値であり、波数ωcm-1と波長λnmとの関係は、前述した数式6で表される。また、図11には上記数式11で表される条件式の導出方法を示す。そして、バンドパスフィルタの場合は、λe<λ<λfがバンドパス領域であればよい。ここで、前述した方法により、図8~10に示すCARSスペクトルについて、ロングパスフィルタのエッジ波長設定を行う。例えば、λp=532nm、ωm=3000cm-1とすると、上記数式12よりλf=633nmとなる。よって、λeは、上記数式11から、λp=532nm<λe<578nmの範囲にあればよいことがわかる。そこで、λe=575nmとすれば、前述した数式6から、Δω={1×107/λe}-{1×107/λf}=1594cm-1と、δω={1×107/λp}-{1×107/λe}=1406cm-1となる。そして、図11に示すように、Δωとδωとが、下記数式13に示す不等式を満たせば、全波数領域0~ωmでCARSスペクトルを得ることができる。なお、測定には、Edmund社製のエッジ波長が575nmであるロングパスフィルタを用いた。この場合、非縮退4光波混合3-colorCARS成分は、4~1406cm-1の範囲にあり、縮退4光波混合2-colorCARS成分は、1406~3000cm-1の範囲にある。このように、平坦でないストークス光領域をロングパスフィルタ又はバンドパスフィルタを用いて除去することで、容易に平坦なストークス光強度分布を有する部分のみを用いるにもかかわらず、測定波数波長領域を損なうことなく良好なCARSスペクトルが得られる。図12は横軸に波長をとり、縦軸に強度をとって、LPFにより短波長側成分をカットしたストークス光の強度分布を示す図である。また、図13は図12に示すストークス光の強度分布に基づいて測定した厚さ1mmのポリエチレンテレフタレート板のCARSスペクトルを示す図であり、図14は厚さ1mmのポリスチレン板のCARSスペクトルを示す図である。図13に示すように、ロングパスフィルタを使用していないポリエチレンテレフタレート板のCARSスペクトルには、900cm-1近傍及び1400cm-1近傍に疑似スペクトルピークが見られるが、ロングパスフィルタを使用して測定したCARSスペクトルでは、これらの疑似スペクトルが生じず、良好な結果が得られた。また、図14に示すように、ポリスチレン板のCARSスペクトルにおいても同様の効果を確認できる。なお、図14に示すスペクトルにおいて、1000cm-1近傍のスペクトルピークは、非縮退4光波混合3-colorCARSによるものである。本開示は、以下のような構成をとることもできる。1パルス幅が0.2~10ns、パルスピークパワーが50~5000W、波長が500~1200nmのパルス光を出射する光源部と、前記パルス光から連続白色光を生成するシングルモードファイバと、を有し、前記パルス光からなるポンプ光兼プローブ光と、前記連続白色光からなるストークス光とを、測定対象の試料に照射し、そのラマンスペクトルを得る非線形ラマン分光装置。2前記シングルモードファイバが、偏波面保存シングルモードファイバである1に記載の非線形ラマン分光装置。3光源部から導入されたパルス光の偏光面を回転させる半波長板を有し、該半波長板によって前記シングルモードファイバの進相軸又は遅相軸と平行になるように偏光面が回転されたパルス光が前記シングルモードファイバに入射する2に記載の非線形ラマン分光装置。4更に、ポンプ光兼プローブ光の偏光面の方向を、前記ストークス光の偏光面と一致させる半波長板が設けられている2又は3に記載の非線形ラマン分光装置。5シングルモードファイバは、ファイバ長が1~20mである1~4のいずれかに記載の非線形ラマン分光装置。6更に、ポンプ光兼プローブ光とストークス光とが同時に試料に照射されるよう前記ポンプ光兼プローブ光の光路長を調整する光ファイバを備える1~5のいずれかに記載の非線形ラマン分光装置。7前記光ファイバが、ファイバコア径が8μm以上の偏波面保存シングルモードファイバ、コア径が100μm以下のマルチモードファイバ、ラージモードエリアファイバ又はフォトニッククリスタルラージモードエリアファイバである6に記載の非線形ラマン分光装置。81~7のいずれか1項に記載の非線形ラマン分光装置と、該非線形ラマン分光装置で計測されたラマン分光スペクトルを正規化する演算装置と、を有する非線形ラマン分光システム。9前記演算装置において、ω、ω ́を波数cm-1としたとき、上記数式1に基づいてポンプ光のパワーPP、ストークス光の強度スペクトル分布SSωから規格化因子RNωを算出し、上記数式2に基づいて測定スペクトルSCωを規格化因子RNωで規格化して規格化スペクトルSNωを求める8に記載の非線形ラマン分光システム。10前記非線形ラマン分光装置には、シングルモードファイバの出射側に、ポンプ光の波長をλpnm、測定最大波数をωmcm-1としたとき、短波長側エッジ波長λenmが上記数式3,4で表される範囲にあるロングパスフィルタ又はバンドパスフィルタが設けられている9に記載の非線形ラマン分光システム。11光源部から、パルス幅が0.2~10ns、パルスピークパワーが50~5000W、波長が500~1200nmのパルス光を出射する工程と、シングルモードファイバにより、前記パルス光から連続白色光を生成する工程と、前記パルス光からなるポンプ光兼プローブ光及び前記連続白色光からなるストークス光を、測定対象の試料に照射し、そのラマンスペクトルを得る工程と、を有する非線形ラマン分光方法。"