CN114174910A - 宽频带脉冲光源装置、分光测定装置、分光测定方法以及分光分析方法 - Google Patents

宽频带脉冲光源装置、分光测定装置、分光测定方法以及分光分析方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种解决了种子光的波长区域的光以较高的强度残留的SC光的问题的、性能优异的宽频带脉冲光源装置。通过非线性元件(2)使来自脉冲激光源(1)的光产生非线性效应而生成超连续光，残留的脉冲激光源(1)的振荡波长的光在由分色镜(32)进行分割时衰减。分割后的光被光纤(41)脉冲展宽，并由多路复用元件(33)复用而照射到对象物(S)。透过了对象物(S)的光被受光器(6)接收，其输出信号通过运算单元(7)被转换为光谱。

Description

宽频带脉冲光源装置、分光测定装置、分光测定方法以及分光 分析方法
技术领域
本申请的发明涉及射出宽频带脉冲光的光源装置，还涉及利用宽频带脉冲光进行分光测定或者分析对象物的装置、方法。
背景技术
典型的脉冲光源是脉冲振荡的激光(脉冲激光)。近年来，使脉冲激光的波长宽频带化的研究盛行，其典型是利用了非线性光学效应的超连续光(以下，称作SC光。)的生成。SC光利用了高强度的光与物质相互作用时所产生的非线性效应，通过提高光子密度，能够积极地产生非线性效应。例如，通过使脉冲激光那样峰值功率高的光聚光并入射到具有几μm的芯径的光纤中，能够生成高效率的SC光，由于是光纤，因此当在光子密度较高的状态下长距离传播时，连续地产生非线性效应，能够得到更宽频带的SC光。SC光生成中的主要的非线性效应是自相位调制、交叉相位调制、拉曼散射、四波混频。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013－205390号公报
发明内容
认为这样的SC光由于其较宽的波长频带，因此能够适用于各种用途。即，不仅在多波长复用通信那样的光通信领域，在调查材料的波长依赖性的材料分析的领域、OCT或荧光显微镜那样的图像观察的领域等中也期待有效利用其特性的应用。
特别是，认为通过展宽元件对SC光的脉冲宽度进行脉冲展宽而得的宽频带脉冲光(宽频带展宽脉冲光)能够在分光测定等领域中适当利用。关于宽频带脉冲光，波长区域被展宽，但脉冲宽度(时间宽度)保持狭窄的状态。但是，若利用光纤那样的传输元件中的群延迟，则脉冲宽度也能够展宽。此时，若选择具有适当的波长色散特性的元件，则能够在脉冲内的时间(经过时间)与波长一对一对应的状态下进行脉冲展宽。
这样脉冲展宽后的宽频带展宽脉冲光的时间与波长的对应关系能够有效地用于分光测定。在由某个受光器接收到宽频带展宽脉冲光的情况下，受光器所检测出的光强度的时间变化与各波长的光强度即光谱对应。因而，能够将受光器的输出信号的时间变化转换为光谱，即使不使用衍射光栅那样的特别的色散元件也能够进行分光测定。即，通过向对象物照射宽频带展宽脉冲光，用受光器接收来自该对象物的光，并测定其时间变化，能够知晓该对象物的分光特性(例如，分光透射率)。
这样，可期待SC光在各种领域中的应用。但是，另一方面也存在着特有的课题。其一是生成SC光时使用的脉冲激光的强峰值的问题。以下，参照图15对这一点进行说明。图15是概念性地表示SC光生成中的课题的图。
如上述那样，SC光是利用在使超短脉冲光入射到非线性光学元件时产生的自相位调制、四波混频、拉曼散射等非线性光学效应来生成新波长的光，由此生成宽频带化的光的技术。目前销售的SC光源多使用皮秒～纳秒的超短脉冲光。
如图15的(1)所示，原来的超短脉冲光(有时被称作种子光、或者被称作播种器(seeder)。以下，称作种子光。)是以振荡波长λs为中心的非常窄的频带的光，但若通过非线性光纤那样的非线性元件，则如图15的(2)所示那样宽频带化。此时，虽然进行宽频带化，但在SC光的光谱中种子光的光谱大多以波纹状残留。另外，为了方便说明，将成为振荡波长(峰值波长)λs的强度的一半的波长宽度(半值宽度)作为振荡波长区域，在图15的(1)中用Rh表示。
这样，种子光的光谱以波纹状残留这一点，根据SC光的应用领域有可能成为问题。在仅从SC光的宽频带中利用特定波长的情况下，在该波长不包含在种子光的波长区域的情况下，大多不会成为大的问题。但是，像调查材料的波长依赖性的情况那样，在需要对各波长照射尽可能均匀强度的光的情况下，可能成为问题。
若示出更具体的一个例子，则在如上述那样将SC光脉冲展宽并用于分光测定的情况下，SC光的光谱中的强度的偏差对测定中的动态范围产生较大影响。即，若种子光的纹波(ripple)较强地残留，则以相应较宽的动态范围用受光器捕捉光并进行分光测定。在这种情况下，由于数据处理时的位数的有限性，测定中的强度分辨率降低动态范围宽出的量。强度分辨率的降低，如近红外区域中的材料分析所看到的那样，在辨别微小的测定值的差异的分析中，会导致显著的分析精度的降低或无法分析这一根本问题。
本申请的发明是为了解决射出SC光的宽频带脉冲光源的上述课题而完成的，其目的在于提供一种解决了种子光的波长区域的光以较高的强度残留的SC光的问题的、性能优异的宽频带脉冲光源装置，并且使用这样的光源装置来发展应用技术。
用来解决课题的手段
为了解决上述课题，本申请的发明的宽频带脉冲光源装置，其特征在于，具备：脉冲激光源；非线性元件，使来自脉冲激光源的光产生非线性效应而射出超连续光；以及衰减单元，使从非线性元件射出的超连续光中所包含的脉冲激光源的振荡波长的光衰减。
另外，为了解决上述课题，宽频带脉冲光源装置可以具备展宽元件，该展宽元件使从非线性元件射出的超连续光的脉冲宽度以脉冲内的光的波长与时间的关系成为一对一的方式展宽。
另外，为了解决上述课题，衰减单元可以为陷波滤波器。
另外，为了解决上述课题，衰减单元可以为体积型布拉格衍射光栅滤波器。
另外，为了解决上述课题，衰减单元可以为分色镜，脉冲激光源的振荡波长可以处于该分色镜的分割波长区域内。
另外，为了解决上述课题，宽频带脉冲光源装置可以具备如下构成：衰减单元为第一第二分色镜，脉冲激光源的振荡波长处于这些分色镜的分割波长区域内，第二分色镜是将由第一分色镜分割后的光组合的多路复用元件。
另外，为了解决上述课题，宽频带脉冲光源装置可以具备如下构成：具备将从非线性元件射出的超连续光在空间上分割为各波长区域的光的分割器，衰减单元是使由分割器分割后的各波长区域的光中的脉冲激光的振荡波长的光衰减的滤波器。
另外，为了解决上述课题，分割器可以为阵列波导衍射光栅。
另外，为了解决上述课题，衰减单元可以为阵列波导衍射光栅，该阵列波导衍射光栅在从非线性元件射出的超连续光中的脉冲激光源的振荡波长的光被衰减的状态下将该超连续光在空间上分割为各波长区域的光。
另外，为了解决上述课题，脉冲激光源的振荡波长可以处于阵列波导衍射光栅的射出侧波导的边界波长区域内。
另外，为了解决上述课题，宽频带脉冲光源装置可以具备如下构成：衰减单元为分色镜，脉冲激光源的振荡波长处于该分色镜的分割波长区域内，展宽元件是使反射到分色镜的光的脉冲宽度展宽的第一展宽元件、以及使透过了分色镜的光的脉冲宽度展宽的第二展宽元件。
另外，为了解决上述课题，第一展宽元件与第二展宽元件可以为长度或色散特性不同的光纤。
另外，为了解决上述课题，宽频带脉冲光源装置可以具备如下构成：衰减单元为分色镜，脉冲激光源的振荡波长处于该分色镜的分割波长区域内，该分色镜配置于展宽元件的射出侧。
另外，为了解决上述课题，宽频带脉冲光源装置可以具备如下构成：具备将从非线性元件射出的超连续光在空间上分割为各波长区域的光的分割器，衰减单元是使由分割器分割后的各波长区域的光中的脉冲激光的振荡波长的光衰减的滤波器，展宽元件是并列配置于分割器的射出侧的多根光纤，各光纤是分割后的各波长区域的光入射的光纤，并且是长度或色散特性根据入射的光的波长区域而不同的光纤。
另外，为了解决上述课题，宽频带脉冲光源装置可以具备如下构成：衰减单元为在从非线性元件射出的超连续光中的脉冲激光源的振荡波长的光被衰减的状态下将该超连续光在空间上分割为各波长区域的光的阵列波导衍射光栅，展宽元件是与阵列波导衍射光栅的各射出侧波导连接的光纤，各光纤的长度或色散特性根据入射的光的波长区域而不同。
另外，为了解决上述课题，本申请的发明的分光测定装置具备：受光器，接收来自照射了来自上述宽频带脉冲光源装置的宽频带脉冲光的对象物的光；以及运算单元，将来自受光器的输出信号转换为光谱。
另外，为了解决上述课题，本申请的发明的分光测定装置具备：上述宽频带脉冲光源装置；受光器，接收来自对象物的光，该对象物被照射了来自该宽频带脉冲光源装置的宽频带脉冲光；以及运算单元，将来自受光器的输出信号转换为光谱，衰减单元为分色镜，脉冲激光源的振荡波长处于该分色镜的分割波长区域内，作为受光器设有第一受光器和第二受光器，在分色镜反射的光入射到该第一受光器，透过了分色镜的光入射到该第二受光器。
另外，为了解决上述课题，本申请的发明的分光测定方法具备：受光步骤，由受光器接收来自照射了来自上述宽频带脉冲光源装置的宽频带脉冲光的对象物的光；以及转换步骤，利用运算单元将来自受光器的输出信号转换为光谱。
另外，为了解决上述课题，本申请的发明的分光测定方法具备：受光步骤，由受光器接收来自照射了来自上述宽频带脉冲光源装置的宽频带脉冲光的对象物的光；以及转换步骤，利用运算单元将来自受光器的输出信号转换为光谱，衰减单元为分色镜，脉冲激光源的振荡波长处于该分色镜的分割波长区域内，作为受光器设有第一受光器和第二受光器，在分色镜反射的光入射到该第一受光器，透过了分色镜的光入射到该第二受光器，受光步骤为由第一第二受光器受光的步骤，转换步骤为利用运算单元将来自第一第二各受光器的输出信号转换为光谱的步骤。
另外，为了解决上述课题，本申请的发明的分光分析方法具备：受光步骤，由受光器接收来自照射了来自上述宽频带脉冲光源装置的宽频带脉冲光的对象物的光；以及利用运算单元处理来自受光器的输出信号并与标准值进行比较从而进行对象物的分析的步骤，从宽频带脉冲光源装置射出的超连续光的强度的宽度为3dB以下。
发明效果
如以下说明的那样，根据本申请的发明的宽频带脉冲光源装置，由于衰减单元使脉冲激光源的振荡波长的光衰减，因此成为更平坦的强度分布的光谱。因此，可提供适用于在宽频带范围内需要更均匀强度的SC光的用途的宽频带脉冲光源装置。
另外，在衰减单元为陷波滤波器的情况下，能够通过简单的构成廉价地得到上述效果。
另外，在衰减单元为体积型布拉格衍射光栅滤波器的情况下，容易实现更窄频带的选择性衰减，因此能够高精度地仅去除脉冲激光源的振荡波长的光。
另外，在衰减单元为分色镜的情况下，由于一边对SC光进行波长分割一边进行选择性衰减，因此能够有效利用分割来进行SC光的照射。
另外，在具备展宽元件的构成中，在脉冲内的经过时间与光的波长一对一对应的状态下脉冲宽度变宽，因此可射出更容易处理的SC光。
另外，在具备分割器并通过滤波器使由分割器分割的光中的脉冲激光的振荡波长的光衰减的构成中，若使用长度或色散特性不同的光纤分别传输分割后的各波长区域的光并使其脉冲展宽，则能够容易地优化脉冲展宽。
另外，若阵列波导衍射光栅作为衰减单元而设置而具有进行选择性衰减的功能，则由于部件数量的减少而削减成本，结构变得简单。此时，在脉冲激光源的振荡波长处于阵列波导的射出侧波导的边界波长区域内的构成中，可得到不会因衰减而在阵列波导衍射光栅中新产生损失的效果。
另外，若使用以脉冲内的经过时间与光的波长成为一对一的方式进行脉冲展宽的上述宽频带脉冲光源装置进行分光测定，则不需要像衍射光栅的扫描那样的需要时间的动作，可进行高速的分光测定。
特别是，由于脉冲激光源的振荡波长的光被选择性地衰减而照射光谱强度均匀的宽频带光来进行分光测定，因此能够在不大幅扩大动态范围的情况下得到测定结果。因此，可提供强度分辨率较高的分光测定装置以及分光测定方法。
另外，在作为衰减单元而使用分色镜的构成中，在由不同的受光器接收分割后的各波长区域的光并将它们的输出信号转换为光谱的构成中，能够根据波长区域选择使用适当的受光器，在这一点上能够优化分光测定。
而且，在将分光测定的结果与标准值进行比较的分光分析中，若光谱强度的宽度为3dB以下，则可充分地避免无法捕捉光谱的微小差异而不能测定的问题。
附图说明
图1是第一实施方式的宽频带脉冲光源装置的概略图。
图2是第一实施方式中的衰减单元的概略图。
图3是表示可用作衰减单元的各类型的体积型布拉格衍射光栅滤波器的概略图。
图4是第二实施方式的宽频带脉冲光源装置的概略图。
图5是第二实施方式中的衰减单元的概略图。
图6是第三实施方式的宽频带脉冲光源装置的概略图。
图7是第四实施方式的宽频带脉冲光源装置的概略图。
图8是表示脉冲展宽的概略图。
图9是第五实施方式的宽频带脉冲光源装置的概略图。
图10是在第五实施方式中使用的阵列波导衍射光栅的概略图。
图11是表示阵列波导衍射光栅构成衰减单元的例子的概略图。
图12是第一实施方式的分光测定装置的概略图。
图13是概略地表示分光测定装置所具备的测定程序的一个例子的主要部分的图。
图14是第二实施方式的分光测定装置的概略图。
图15是概念性地表示SC光生成中的课题的图。
具体实施方式
接下来，对用于实施本申请的发明的方式(实施方式)进行说明。
首先，对宽频带脉冲光源装置的发明的实施方式进行说明。图1是第一实施方式的宽频带脉冲光源装置的概略图。
该宽频带脉冲光源装置是射出SC光的装置。如图1所示，该装置具备脉冲激光源1、配置在来自脉冲激光源1的光入射的位置的非线性元件2以及使从非线性元件2射出的SC光选择性地衰减的衰减单元。
作为脉冲激光源1，优选使用超短脉冲激光源，可使用增益开关激光器、微型芯片激光器、光纤激光器等。例如，能够使用振荡波长为1064nm、脉冲宽度为几皮秒～几纳秒的光纤激光作为脉冲激光源1。
作为非线性元件2，大多使用光纤。例如，能够使用光子晶体光纤、其他非线性光纤作为非线性元件2。作为光纤的模式，单模的情况较多，但即使是多模，只要是示出充分的非线性的光纤，则也可以作为非线性元件2使用。
在本实施方式中，如后述那样，设想了为了用于900～1300nm范围的分光测定而提供的宽频带脉冲光源装置。因而，通过非线性元件2进行了宽频带化的SC光在900～1300nm的范围内成为宽频带化的光。另外，对于若遍及何种程度的波长区域为连续光谱则可称为“超连续光谱”，没有特别确定的定义，例如可以是若遍及30nm以上连续则作为SC光，可以是若遍及50nm以上为连续光谱则作为SC光，也可以是若遍及100nm以上为连续光谱则作为SC光。在以下的说明中，作为一个例子，将利用非线性光学效应而生成的光且遍及50nm以上连续的光作为SC光。因而，本实施方式的宽频带脉冲光源装置是射出在900～1300nm的范围的任一范围内至少遍及50nm为连续光谱的光的装置。
作为实施方式的宽频带脉冲光源装置的特征的衰减单元是使种子光的波长区域即脉冲激光源1的振荡波长的光衰减的单元。作为衰减单元的构成可以考虑几个，在本实施方式中，使用陷波滤波器31。参照图2对第一实施方式中的衰减单元进行说明。图2是第一实施方式中的衰减单元的概略图。其中，图2的(1)是表示在第一实施方式中射出的SC光的光谱的概略图，图2的(2)是概略地表示作为衰减单元使用的陷波滤波器的分光透射特性的图。
如图2所示，作为衰减单元的陷波滤波器31使脉冲激光源1的振荡波长的光选择性地衰减。如上述那样，脉冲激光源1的振荡波长区域Rh例如被定义为相对于峰值波长(振荡波长)λs的半值宽度的波长区域。作为陷波滤波器31的更优选的特性，如图2所示，可列举透射率最小的波长(以下，称作谷值波长。)与脉冲激光源1的振荡波长λs一致。但是，也可以不严格一致，只要谷值波长落入脉冲激光源1的振荡波长区域Rh的范围即可。而且，在陷波滤波器31的特性中，若将衰减率相对于最大值(谷值波长下的衰减率)为50％以上的波长区域定义为衰减波长区域，则只要脉冲激光源1的振荡波长λs在衰减波长区域内，则效果是充分的，能够实施。
陷波滤波器31使光衰减何种程度、即使谷值波长下的透射率的大小为何种程度，取决于脉冲激光源1的振荡波长的光的纹波为何种程度的强度。例如，若与其他波长的光相比为倍左右的强度，则谷值波长的透射率为50％左右，为选择性地衰减50％左右的特性。
在图2的(3)中，概略性地示出透过作为衰减单元的陷波滤波器31之后的SC光的光谱。如这里所示，透过陷波滤波器后的SC光的光谱的来自种子光的纹波消失，成为更平坦的光谱波形。因此，可提供适用于在宽频带范围内需要更均匀强度的SC光的用途的宽频带脉冲光源装置。在本实施方式中，由于将陷波滤波器31用作衰减单元，因此构成简单，可以以廉价的成本得到上述效果。
另外，在降低来自种子光的纹波时，也可以不在脉冲激光源1的整个振荡波长区域Rh中强度降低。只要至少在振荡波长λs中降低强度即可。
上述那样的陷波滤波器31在多数情况下是由电介质多层膜形成的滤波器元件。作为衰减单元，除此以外，还可以使用体积型布拉格衍射光栅(Volume Bragg Grating)滤波器。体积型布拉格衍射光栅(以下，称作VBG滤波器。)是在光学元件中形成折射率周期性地变化的微小区域的滤波器。通过使折射率变化的周期满足布拉格条件，能够使该波长的光选择性地衍射。另外，VBG滤波器作为日语的表述，有时也标记为体积布拉格衍射光栅、体积型布拉格光栅、体积布拉格光栅等。另外，由于在得到周期性的折射率变化结构时使用全息技术、或者认为变化结构相当于全息图，因此有时被称作体积型全息衍射光栅。
在这样的VBG滤波器中，有透射型和反射型，但任意一种都可以用作实施方式中的衰减单元。另外，在VBG滤波器中，还已知有使低折射率/高折射率的周期一点点变化的啁啾型的VBG滤波器(啁啾VBG滤波器)。啁啾型也可以用作实施方式中的衰减单元。图3是表示可作为这些衰减单元使用的各类型的VBG滤波器的概略图。
在图3的(1)中，示出了使用透射型的VBG滤波器351的例子。在透射型的VBG滤波器351中，根据折射率变化的周期仅特定波长λc的光向特定的方向折射，其他波长的光原样地透过。因而，通过选定脉冲激光源1的振荡波长λs作为λc，能够适当地用作衰减单元。
在图3的(2)中，示出了使用反射型的VBG滤波器352的例子。在反射型的情况下，根据折射率变化的周期仅特定波长λc的光向特定的方向反射，其他波长的光原样地透过。
在图3的(3)(4)中，示出了使用啁啾VBG滤波器353、354的例子。图3的(3)为透射型，图3的(4)为反射型。
在啁啾VBG滤波器353、354中，折射率变化的周期进一步周期性地变化，因此选择性地取出与该变化的范围对应的波长范围的光。即，在图3的(3)的透射型的啁啾VBG滤波器353中，仅折射取出某种程度的波长宽度(λc1～λc2)的光。在图3的(4)的反射型的啁啾VBG滤波器354中，仅反射取出λc1～λc2的光。
在图3的(1)～(4)中，选择性地折射或反射取出的λc、λc1～λc2以外的光沿着原本的光路(主光路)行进。λc、λc1～λc2的光沿着偏离了主光路的光路行进，但在此配置光束阻尼器等进行吸收光的终端处理的情况较多。但是，如果没有特别的问题，则也有不积极地吸收而保持原样的情况。另外，为了防止返回光，VBG滤波器351～354大多配置成光倾斜地入射，大多相对于主光路成为倾斜的姿势。
这样的VBG滤波器351～354与电介质多层膜制的陷波滤波器相比，能够使衰减波长区域更窄，因此在这一点上是优选的。在电介质多层膜制的陷波滤波器的情况下，与SC光中的纹波(来自种子光的峰值)的半值宽度相比，有时衰减波长区域稍微变宽，在该情况下，有可能使原本不应该衰减的波长的光衰减。VBG滤波器具有如下优点：容易实现纹波的半值宽度程度的窄频带的选择性衰减，且能够高精度地仅去除纹波。
另外，VBG滤波器中的通常的VBG滤波器351、352有时也用于激光的波长稳定化等用途，特别是能够在较窄的频带进行选择性衰减。因而，在SC光中的纹波的半值宽度特别窄的情况下，优选使用通常的VBG滤波器351、352。在纹波的半值宽度不是那么窄但比电介质多层膜制的陷波滤波器的衰减波长区域窄的情况下，优选使用啁啾VBG滤波器353、354。
示出一个例子的话，如果SC光中的纹波的半值宽度为40nm以上，则可以用电介质多层膜制的陷波滤波器来应对，但如果是比其窄至2nm左右的半值宽度，则优选使用啁啾VBG滤波器353、354。而且，如果为2nm以下(或者小于2nm)，则优选使用通常的VBG滤波器351、352。
另外，这样的VBG滤波器351、352、啁啾VBG滤波器353、354例如可以从美国的OptiGrate社(OptiGrate Corp,562South Econ Circle Oviedo,Florida 32765-4311)购入，也可以进行指定取出的波长或者指定波长频带的特别订购。另外，VBG滤波器有时被标记为布拉格光栅陷波滤波器(BragGrate-Notch Filter)，有时被认为是陷波滤波器的一种。
接下来，对第二实施方式的宽频带脉冲光源装置进行说明。图4是第二实施方式的宽频带脉冲光源装置的概略图。在第二实施方式中，作为衰减单元使用了分色镜32。图5是第二实施方式中的衰减单元的概略图。其中，图5的(1)同样地表示射出SC光的光谱的概略图，图5的(2)是概略地表示作为衰减单元使用的分色镜的分光反射/透射特性的图。在图5的(2)中，实线表示分光反射特性，虚线表示分光透射特性。
分色镜是在分割波长中分割光，使一侧的波长区域的光透射，使另一侧的波长区域的光反射的光学元件。实际上，透射与反射的转变遍及某个波长区域，以下，将其称作分割波长区域。在以下的例子中，将透射率相对于峰值(最大值)为80％以下的波长区域与反射率相对于峰值为80％以下的波长区域的重叠部分定义为“分割波长区域”。如图5所示，在本实施方式中，脉冲激光源1的振荡波长在分割波长区域内。另外，将透射特性与反射特性相交的波长(透射率与反射率相等的波长)特别称作分割波长。分割波长通常为分割波长区域的中央。
如图4所示，在本实施方式中，设有使由分色镜32分离后的光重叠的多路复用元件33。多路复用元件33在该例中为分色镜。多路复用元件33是反射比分割波长区域长的波长的光、使比分割波长区域短的波长的光透射的分色镜。虽然反射/透射相反，但是这里的分割波长区域与分色镜32中的分割波长区域大致一致。
在图5的(3)中，示出了由多路复用元件33重叠后的SC光的光谱。适当选定作为衰减单元的分色镜32的分光反射/透射特性，以使射出的SC光的光谱强度变得平坦。在该例子中，作为多路复用元件33也使用了分色镜，因此也考虑了此处的衰减。例如，在如上述那样整体设为50％左右的衰减率的情况下，如图5的(2)所示，作为衰减单元的分色镜32的分光反射/透射特性在分割波长中透射及反射均为例如50％左右。即，脉冲激光源1的振荡波长的光在分色镜32中被反射50％左右，透射50％左右。在这种情况下，作为多路复用元件33的分色镜在分割波长下的反射、透射均为50％左右。这样，在脉冲激光源1的振荡波长λs与分割波长相等的情况下，振荡波长λs的光最终衰减到50％左右。因此，射出的SC光的光谱如图5的(3)所示，整体上成为平坦的强度分布。从上述说明可知，在该例子中，两个分色镜32、33成为衰减单元。
在使用分色镜32作为衰减单元的构成中，由于一边对SC光进行波长分割一边进行选择性衰减，因此能够有效利用分割进行SC光的照射。例如，在希望分为两个波长区域来对对象物照射光的情况下、在想要以不同的状态对不同的波长区域照射光的情况下等，成为便利的构成。
另外，脉冲激光源1的振荡波长λs也可以不与分割波长一致，只要在分割波长区域内，则可得到充分的效果。另外，若将分割波长区域定义为70％以下而不是80％以下，则被进一步衰减的可能性较高，因此优选，更优选为60％以下。
接下来，对第三以及第四实施方式进行说明。图6是第三实施方式的宽频带脉冲光源装置的概略图，图7是第四实施方式的宽频带脉冲光源装置的概略图。
如图6以及图7所示，这些宽频带脉冲光源装置具备使从非线性元件2射出的超连续光的脉冲宽度展宽的展宽元件4。图6所示的第三实施方式是在第一实施方式中追加了展宽元件4的实施方式，图7所示的第四实施方式是在第二实施方式中追加了展宽元件4的实施方式。以下，对展宽元件4进行说明。图8是表示脉冲展宽的概略图。
所生成的SC光的波长频带较宽，但脉冲宽度仍为飞秒至皮秒级的超短脉冲。在原样的状态下，根据用途而难以使用，因此进行脉冲展宽。作为展宽元件4，可以采用利用色散补偿光纤(DCF)那样的具有特定的群延迟特性的光纤的构成。例如，若使在某一波长范围内为连续光谱的SC光L1通过在该波长范围内具有正色散特性的群延迟光纤41，则脉冲宽度有效地展宽。即，如图8所示，在SC光L1中，虽然是超短脉冲，但在一个脉冲的初期存在最长波长λ1的光，随着时间经过逐渐存在较短波长的光，在脉冲的末期存在最短波长λn的光。若使该光通过正常色散的群延迟光纤41，则在正常色散的群延迟光纤41中，越是波长短的光越延迟传播，因此一个脉冲内的时间差增长，在射出光纤41时，短波长的光与长波长的光相比进一步延迟。其结果，射出的SC光L2成为在确保时间对波长的唯一性的状态下脉冲宽度被展宽的光。即，如图8的下侧所示，在时刻t1～tn相对于波长λ1～λn分别一对一对应的状态下被脉冲展宽。
另外，作为用于脉冲展宽的光纤41，也可以使用异常色散光纤。在这样的情况下，在SC光中，以存在于脉冲的初期的长波长侧的光延迟、之后的时刻存在的短波长侧的光提前的状态色散，因此一个脉冲内的时间的关系反转，以在一个脉冲的初期存在短波长侧的光、随着时间经过而存在更长波长侧的光的状态进行脉冲展宽。但是，与正常色散的情况相比，需要进一步延长用于脉冲展宽的传播距离的情况较多，损失容易变大。因而，在这一点上更优选正常色散。
这样，根据第三以及第四实施方式的宽频带脉冲光源装置，由于射出不仅是波长频带变宽而且脉冲宽度也变宽的宽频带脉冲光，因此能够用于各种目的。特别是，在这些实施方式中，成为脉冲内的经过时间与光的波长一对一对应的状态，因此可射出更容易处理的宽频带脉冲光。
接下来，对第五实施方式的宽频带脉冲光源装置进行说明。图9是第五实施方式的宽频带脉冲光源装置的概略图。
第五实施方式的宽频带脉冲光源装置也是具备展宽元件4的装置。在本实施方式中，设有将从非线性元件2射出的SC光在空间上分割为各波长区域的光的分割器。作为分割器，在本实施方式中，使用了阵列波导衍射光栅(Array Waveguide Grating,AWG)51。
图10是第五实施方式中使用的阵列波导衍射光栅的概略图。如图10所示，阵列波导衍射光栅51通过在基板511上形成各功能波导512～516而构成。各功能波导成为光路长稍有不同的多个光栅波导512、与光栅波导512的两端(入射侧和射出侧)连接的平板波导513、514、使光入射到入射侧平板波导513的入射侧波导515以及从射出侧平板波导514取出各波长的光的各射出侧波导516。
平板波导513、514是自由空间，通过入射侧波导515而入射的光在入射侧平板波导513中扩展，并入射到各光栅波导512。各光栅波导512的长度稍有不同，因此到达各光栅波导512的终端的光的相位分别偏移(shift)该差分。光从各光栅波导512衍射并射出，但衍射光一边相互干扰一边通过射出侧平板波导514，到达射出侧波导516的入射端。此时，由于干扰和相位偏移，在射出侧波导516的入射端，在与波长相应的位置表现为特别强的光。即，波长依次不同的光入射到各射出端波导516，光在空间上被分光。然后，以各入射端位于这样分光的位置的方式形成各射出侧波导516。
这样的阵列波导衍射光栅51例如能够通过对硅制的基板511进行表面处理来制作。具体而言，在硅制的基板511的表面利用火焰沉积法形成包层(SiO2层)，同样利用火焰沉积法形成芯用的SiO2－GeO2层后，利用光刻法使SiO2－GeO2层图案化而形成各波导512～516，由此来制作。各光栅波导512的线宽例如可以为5～6μm左右。
所形成的射出侧波导516的数量也取决于宽频带脉冲光的波长宽度，但在用于例如在900～1700nm左右的波长宽度上为连续光谱的光的情况下，射出侧波导516的数量为10～100根左右，光被分割为各差3～60nm的波长而射出。
在本实施方式中，作为展宽元件4也使用了光纤42。在本实施方式中，作为展宽元件4设有多个光纤42，分别与阵列波导衍射光栅51的各射出侧波导516连接。
各光纤42可以是彼此相同(相同的材质且相同的结构)、且相同长度的光纤，但优选使用不同的光纤、或者即使是相同的光纤也改变长度来使用。在本实施方式中，光纤42分别传输由分割器分割后的各波长区域的光，此时进行脉冲展宽，因此通过使用与波长区域相应的特性、长度的光纤能够优化脉冲展宽。如上述那样，脉冲展宽利用光纤中的群速度色散，因此这里的特性为色散特性。
例如，即使是相同的光纤，也优选根据波长区域改变长度来使用。光纤中的群延迟的量依赖于光纤的长度，因此通过根据波长区域使用适当长度的光纤，能够使各波长区域中的群延迟适当而实现最佳的脉冲展宽。例如，即使在某一波长范围内使用了正常色散特性的光纤的情况下，由于色散值(负值)的绝对值根据波长而不同，因此射出光纤时的光(脉冲展宽后的光)的时间对波长的斜率(图8的Δλ/Δt)不均匀。在这种情况下，通过在上述构成中适当选定各光纤42的长度，能够使Δλ/Δt更均匀。除了改变光纤42的长度的情况之外，也可以使用色散特性不同的光纤。即，优选与从各射出侧波导516射出的光的波长相匹配地连接并使用具有适当的色散特性的光纤42。
另外，如图9以及图10所示，在本实施方式中，在作为展宽元件4的多根光纤42的射出侧设有多路复用元件52。多路复用元件52是使从各光纤42射出的光重叠，成为一个光束而从装置射出的元件。例如，扇入/扇出器件优选被用作多路复用元件52。作为扇入/扇出器件，已知有光纤熔融型、空间型等，但也可以是任意一种。
在这样的第五实施方式的构成中，衰减单元成为使作为分割器的阵列波导衍射光栅51的射出光中的脉冲激光源1的振荡波长的光选择性地衰减的单元。具体而言，如图10所示，在阵列波导衍射光栅51的射出侧波导516中的、射出脉冲激光源1的振荡波长的光的射出侧波导516和对应的光纤42之间设有减光滤波器34。减光滤波器34可以是ND滤波器，也可以是使脉冲激光源1的振荡波长的光选择性地衰减的陷波滤波器、VBG滤波器。这样，与上述各实施方式同样地，射出强度上平坦的光谱分布的SC光。减光滤波器34也可以设于传输脉冲激光源1的振荡波长的光的光纤42与多路复用元件52之间。
除了使用减光滤波器34的情况之外，作为阵列波导衍射光栅自身的构成，也可以具有选择性衰减的功能。关于这一点，参照图11进行说明。图11是表示阵列波导衍射光栅构成衰减单元的例子的概略图。
可以考虑几个阵列波导衍射光栅自身构成衰减单元的例子，但优选的例子之一是，以使脉冲激光源1的振荡波长处于阵列波导衍射光栅的射出侧平板波导的一个边界波长区域内的方式设计并制作阵列波导衍射光栅的例子。在图11中示出了该例。边界波长区域是指耦合强度相对于峰值例如为80％以下的区域。
在阵列波导衍射光栅51中，如上述那样，在光栅波导512中赋予相位差，利用在射出侧平板波导514中衍射光由于相位差和干扰而根据波长依次在不同的位置较强地显现这一情况，在变强的位置分别配置射出侧波导516的入射端。以下，将射出侧波导516中的光的强度称作耦合强度。在哪个位置何种波长的衍射光的耦合强度变强，由各光栅波导512的光路长度差的设计、射出侧平板波导514的设计等决定。即，如图11所示，λ1、λ2、λ3、···λn的光在各自的位置耦合强度变高。此时，使得脉冲激光源1的振荡波长位于λ1、λ2、λ3、···λn的各波长中的任意一个边界波长区域内。这样，在振荡波长的光有效地衰减的状态下，SC光在空间上被波长分割。
在上述构成中，λ1、λ2、λ3、···λn中的δλ相当于阵列波导衍射光栅51中的波长分辨率，但边界波长区域比该δλ的宽度稍窄。若示出优选设计的一个例子，则如图11所示，使一个边界波长区域的中央的波长与脉冲激光源1的振荡波长λs一致。
这样，若作为阵列波导衍射光栅51自身的功能能够进行选择性衰减，则不需要减光滤波器，因此结构上简化，并且还能够减少成本。在上述例子中，脉冲激光源1的振荡波长λs为边界波长区域的中央，但只要在边界波长区域内，则可得到效果。另外，若将边界波长区域定义为60％以下而不是80％以下，则可进一步衰减，因此优选，更优选为40％以下。除了上述构成之外，也可以使脉冲激光源1的振荡波长处于由阵列波导衍射光栅51分割后的各波长区域中的一个波长区域内，在该波长区域的波导(例如对应的光栅波导512)中设置使光衰减的部位。但是，在该构成中，由阵列波导衍射光栅51分割后的波长区域中的一个整体上衰减，因此相应地产生新的损失。在使脉冲激光源1的振荡波长处于一个边界波长区域内的构成中，没有新的损失，因此在这一点上优选。
在第五实施方式中，作为构成展宽元件4的部件，在各射出侧波导516连接有光纤42，以时间对波长为一对一对应的方式进行脉冲展宽。而且，各光纤42的特性和/或长度根据传输的波长区域而适当，脉冲展宽被优化。
接下来，对分光测定装置以及分光测定方法的实施方式进行说明。图12是第一实施方式的分光测定装置的概略图。图12所示的分光测定装置具备：宽频带脉冲光源装置10；向对象物S照射从宽频带脉冲光源装置10射出的宽频带脉冲光的照射光学系统100；配置在来自光照射的对象物S的光入射的位置的受光器6；以及按照来自受光器6的输出计算对象物S的分光光谱的运算单元7。
作为宽频带脉冲光源装置(以下，简称为光源装置。)10，采用了具备展宽元件4的第四实施方式的结构，但也可以是第三实施方式、第五实施方式的结构。在本实施方式中，照射光学系统100包含光束扩展器101。来自光源装置10的光虽然是时间展宽后的宽频带脉冲光，但是是来自脉冲激光源1的光，考虑到光束直径较小。除此之外，也有设置电流计镜那样的扫描机构，通过光束扫描覆盖较宽的照射区域的情况。
作为受光器6，采用将接收到的光的强度转换为电信号并将该信号输出的受光器，具体而言，使用在测定波长范围具有灵敏度的光电二极管等光检测器。在本实施方式中，设想测定对象物S的吸收光谱，因而受光器6设于来自对象物S的透射光入射的位置。为了配置对象物S，设有透明的支承板8。照射光学系统100从上侧进行光照射，受光器6配置于支承板8的下方。
作为运算单元7，在本实施方式中，使了用通用PC。在受光器6与运算单元7之间设有AD转换器61，受光器6的输出经由AD转换器61被输入到运算单元7。
运算单元7具备处理器71、存储部(硬盘存储器等)72。在存储部72安装有将来自受光器6的输出信号转换为光谱的测定程序73、其他所需的程序。
在本实施方式中，由于使用了照射确保时间与波长的唯一性的宽频带展宽脉冲光的光源装置10，因此测定程序73也与其对应地被优化。图13是概略地表示分光测定装置所具备的测定程序73的一个例子的主要部分的图。
图13的例子是测定程序73测定吸收光谱(分光吸收率)的例子。在吸收光谱的计算时，使用基准光谱数据。基准光谱数据是用于计算吸收光谱的成为基准的每个波长的值。基准光谱数据通过使来自光源装置10的光以不经过对象物S的状态入射到受光器6而取得。即，使光不经过对象物S而直接入射到受光器6，使受光器6的输出经由AD转换器61输入到运算单元7，取得每个时间分辨率Δt的值。各值作为每个Δt的各时刻t1、t2、t3、···的基准强度被存储(V1、V2、V3、···)。时间分辨率Δt是由受光器6的响应速度(信号输出周期)决定的量，是指输出信号的时间间隔。
各时刻t1、t2、t3、···处的基准强度V1、V2、V3、···是对应的各波长λ1、λ2、λ3、···的强度(光谱)。预先调查一个脉冲内的时刻t1、t2、t3、···与波长的关系，处理为各时刻的值V1、V2、V3、···是各λ1、λ2、λ3、···的值。
然后，在使经过了对象物S的光入射到受光器6时，来自受光器6的输出经由AD转换器61同样作为各时刻t1、t2、t3、···的值(测定值)而存储于存储器(v1、v2、v3、···)。将各测定值与基准光谱数据进行比较(v1/V1、v2/V2、v3/V3、···)，其结果为吸收光谱(严格来说是取倒数的对数而得的各值)。为了进行上述那样的运算处理，测定程序73被编程。
接下来，对上述分光测定装置的动作进行说明。以下的说明也是分光测定方法的实施方式的说明。在使用实施方式的分光测定装置进行分光测定的情况下，在未配置对象物S的状态下使光源装置10动作，使不经过对象物S的光直接入射到受光器6，处理来自受光器6的输出信号，预先取得基准光谱数据。在该基础上，将对象物S配置于支承板6，使光源装置10再次动作。然后，使透过对象物S的光入射到受光器6，将来自受光器6的输出信号经由AD转换器61输入到运算单元7，利用测定程序73取得光谱。
在上述的例子中，是利用来自对象物S的透射光的吸收光谱的测定，但也有利用来自对象物S的反射光的反射光谱(分光反射率)的测定、测定对象物S的内部散射光那样的分光特性的情况。即，来自对象物S的光可以为来自被光照射的对象物S的透射光、反射光、散射光等。
另外，在光源装置10的测定、受光器6的灵敏度特性随时间变化的情况下，进行取得基准光谱的测定(未配置对象物S的状态下的测定)，定期地进行更新基准光谱的校正作业。
根据这样的实施方式的分光测定装置以及分光测定方法，由于将来自脉冲光源1的宽频带脉冲光的脉冲宽度以一个脉冲内的经过时间与波长的关系成为一对一的方式展宽并向对象物S照射来进行分光测定，因此不需要像衍射光栅的扫描那样的需要时间的动作，可进行高速的分光测定。
特别是，由于脉冲激光源1的振荡波长的光被选择性地衰减而照射光谱强度均匀的宽频带光来进行分光测定，因此能够在不大幅扩大动态范围的情况下得到测定结果。因此，可提供强度分辨率较高的分光测定装置。
上述点在通过光谱的微小差异进行材料分析的用途的情况下特别显著。关于这一点，参照更具体的分析例进行说明。
作为上述分光测定方法的更具体的例子，能够列举近红外分光分析。在近红外分光分析中，是根据微小的吸收光谱的差异进行材料的定量等的技术。在近红外区域的光的吸收中，由于各种因素相互影响、变量较多，因此常常采用化学计量学(多变量分析)的方法。在这样的分光分析中，对目标成分的量已知的多个样品同样地进行分光测定来取得吸收光谱，通过对多个测定结果进行回归分析(PLS回归等)来求出回归系数。然后，对未知的样品(对象物)进行同样的分光测定，对得到的吸收光谱应用回归系数进行目标成分的定量。
在进行这样的分光分析的情况下，若动态范围较宽，则由于数据处理中的位数的限制，强度分辨率降低。若强度分辨率降低，则无法再捕捉吸收光谱的微小差异，不能进行分析。然而，若使用上述实施方式的宽频带脉冲光源装置，则动态范围变小，因此能够捕捉吸收光谱的微小差异而进行定量分析。在将通过这样的分光测定得到的值与基准值进行比较而进行的分光分析中，若将SC光的光谱强度的宽度设为例如3dB以下，则不会产生上述那样的问题。另外，3dB以下有时在从宽频带脉冲光源装置输出的光的波长区域的整个区域中为3dB以下，但即使不是这样，只要在分析中使用的波长区域中为3dB以下即可，因此也可以使用这样的光源装置。例如，存在在900～1300nm的波长区域中光谱强度的宽度为3dB以下的情况，也存在在900～1300nm的波长区域中的任意一个30nm以上、50nm以上或100nm以上的宽度的波长区域中光谱强度的宽度为3dB以下的情况。
接下来，对第二实施方式的分光测定装置以及分光测定方法进行说明。图14是第二实施方式的分光测定装置的概略图。
第二实施方式的分光测定装置也与第一实施方式相同，搭载具备分色镜32的光源装置10作为衰减单元。第二实施方式的分光测定装置与第一实施方式的不同之处在于，未设置多路复用元件，由分色镜32分割后的各波长区域的光分别照射到对象物S，由不同的受光器601、602接收来自被照射了各波长区域的光的对象物S的光。
在该例子中，在分色镜32的射出侧的两个光路上分别设有支承板8，在接收透过了支承板8上的对象物S的光的位置分别配置有受光器601、602。例如，在分色镜32具有使比分割波长长的波长透过且反射较短的波长的特性的情况下，长波长侧的光由第一受光器601接收，短波长侧的光由第二受光器602接收。另外，在各光路中，与第四实施方式相同，作为展宽元件4配置有光纤41。
在该方式中，脉冲激光源11的振荡波长也在分色镜32的分割波长区域内。运算单元7转换来自第一受光器601的输出信号，取得比分割波长长的波长区域中的光谱，转换来自第二受光器602的输出信号，取得比分割波长短的波长区域中的光谱。然后，针对分割波长，转换来自任意一方的受光器601、602的输出信号而成为光谱。例如，同样地，在种子光具有2倍光谱强度的情况下，若将反射率·透射率设为50％，则在任意一个受光器601、602中都以减光到50％的状态入射，因此作为测定系统整体，能够不受种子光的纹波影响地进行测定。
根据这样分别由不同的受光器601、602接收由分色镜32分割后的光的构成，能够根据波长区域使用适当的受光器，在这一点上能够优化分光测定。
上述点与采用射出SC光的光源装置10密切相关。作为SC光源的光源装置10能够射出更宽频带的脉冲光，但另一方面，存在难以用一个受光器覆盖宽频带的情况。例如，在进行近红外区域的分光测定的情况下，可以优选使用采用InGaAs作为受光单元的InGaAs二极管受光器。然而，在欲遍及可见区域到近红外区域的较宽的频带进行分光测定的情况下，InGaAs二极管受光器在小于900nm的短波长区域中不具有足够的灵敏度。作为在小于900nm的波长区域具有足够的灵敏度的受光器，例如可列举采用Si光电二极管作为受光单元的Si二极管受光器。因而，若将InGaAs受光器与Si二极管受光器用作第一第二受光器601、602，作为覆盖可见区域到近红外区域的更宽波长范围的分光测定的构成极其合适。若示出其他受光器的例子，则例如若为可见区域则能够使用CdS受光器等，若为近红外区域则能够使用PbS受光器、InSb受光器等。
在图14所示的实施方式中，由于支承板8设于各个光路上，因此作为分光测定的构成，将一个对象物S依次配置于支承板8，在各个波长区域中进行分光测定，将它们整合而作为整个波长的分光测定结果。根据情况，也可以采用使支承板8为一个，通过闸门等进行切换的构成。通过分色镜等使分支后的光路再次重叠，在那里配置支承板。利用闸门进行切换，使各波长区域的光依次照射到支承板上的对象物。而且，在由闸门进行切换的同时，还进行受光器的切换，依次进行各波长区域的分光测定。
另外，虽然省略详细的说明，但根据各波长区域采用不同的受光器的构成，在使用如阵列波导衍射光栅那样进行精细的波长分割的分割器的构成中也能够采用。例如，在采用上述阵列波导衍射光栅51的情况下，根据波长将与射出侧波导516连接的各光纤42分为两组，分别由多路复用元件复用并向对象物S照射。然后，由一方的受光器接收来自照射了来自长波长侧的组的光的对象物S的光，由另一方的受光器接收来自照射了来自短波长侧的组的光的对象物S的光。
另外，无论是利用分色镜32的情况还是利用阵列波导衍射光栅51等分割器的情况，都可能存在受光频带为三个以上的情况。即，也可能存在使用三个以上的受光器进行与频带相应的光电转换的情况。
另外，在使用分色镜32、阵列波导衍射光栅51等分割器的各实施方式的构成中，在设置展宽元件4的情况下，展宽元件4也可以配置于分色镜32、分割器的入射侧。即，也可以是在进行脉冲展宽之后进行基于分色镜32、分割器的分割的构成。但是，在由分色镜32、分割器分割之后分别进行脉冲展宽的构成的情况下，如上述那样能够采用与波长区域相应的脉冲展宽的构成，另外，由于脉冲激光源1的振荡波长的尖锐的纹波不会入射到展宽元件4，因此在展宽元件4的保护方面也是优选的。
另外，脉冲激光源1的振荡波长的光的选择性衰减是测定中的动态范围的问题，因此只要在非线性元件2与受光器6之间的光路上的某一个位置进行衰减即可，根据情况，也可以在对象物S与受光器6之间设有衰减单元。但是，同样地，从保护对象物S免受来自种子光的尖锐的纹波的影响这一点上，优选在对象物S的跟前的光路上设有衰减单元。
另外，基于衰减单元的“衰减”是广义的意思，并不是限定于光在某个元件中被吸收而强度变弱的情况的用语。由于主旨为使受光器中的动态范围不变宽，因此也包含如下情况：通过使脉冲激光源的振荡波长的光的一部分反射或散射而从光路排除，其结果，入射到受光器时的强度降低。
另外，在上述分光测定装置、分光测定方法的构成中，有时也采用如下构成：利用分束器等将来自光源装置10的光分割为测定用与参照用，用受光器6检测经过了对象物S的光，并且设有使光不经过对象物S而原样地入射的参照用的受光器。在该构成中，由于实时取得基准光谱数据，因此不需要另外的校正作业，具有测定的效率提高的优点。
作为宽频带脉冲光源装置的用途，除了上述分光测定、分光分析以外，还可以有各种用途。例如，在OCT(光学相干层析成像)、荧光显微镜那样的将对象物图像化而进行观察的用途中，能够利用上述宽频带脉冲光源装置。
另外，脉冲激光源1多为超短脉冲激光源，但也存在使用脉冲宽度比超短脉冲激光源宽的脉冲激光源来生成SC光的情况，有时也使用这样的激光源。
附图标记说明
1 脉冲激光源
10 光源装置
2 非线性元件
31 陷波滤波器
32 分色镜
33 多路复用元件
351 透射型VBG滤波器
352 反射型VBG滤波器
353 透射型啁啾VBG滤波器
354 反射型啁啾VBG滤波器
4 展宽元件
41 光纤
42 光纤
51 阵列波导衍射光栅
52 多路复用元件
6 受光器
601 受光器
602 受光器
61 AD转换器
7 运算单元
S 对象物

Claims (23)

1.一种宽频带脉冲光源装置，其特征在于，具备：
脉冲激光源；
非线性元件，使来自脉冲激光源的光产生非线性效应而射出超连续光；以及
衰减单元，使从非线性元件射出的超连续光中所包含的脉冲激光源的振荡波长的光衰减。
2.如权利要求1所述的宽频带脉冲光源装置，其特征在于，
所述宽频带脉冲光源装置具备展宽元件，该展宽元件使从所述非线性元件射出的超连续光的脉冲宽度以脉冲内的光的波长与时间的关系成为一对一的方式展宽。
3.如权利要求1或2所述的宽频带脉冲光源装置，其特征在于，
所述衰减单元为陷波滤波器。
4.如权利要求1或2所述的宽频带脉冲光源装置，其特征在于，
所述衰减单元为体积型布拉格衍射光栅滤波器。
5.如权利要求1或2所述的宽频带脉冲光源装置，其特征在于，
所述衰减单元为分色镜，所述脉冲激光源的振荡波长处于该分色镜的分割波长区域内。
6.如权利要求1或2所述的宽频带脉冲光源装置，其特征在于，
所述衰减单元为第一第二分色镜，所述脉冲激光源的振荡波长处于这些分色镜的分割波长区域内，第二分色镜是将由第一分色镜分割后的光组合的多路复用元件。
7.如权利要求1或2所述的宽频带脉冲光源装置，其特征在于，
所述宽频带脉冲光源装置具备分割器，该分割器将从所述非线性元件射出的超连续光在空间上分割为各波长区域的光，
所述衰减单元是使由分割器分割后的各波长区域的光中的所述脉冲激光的振荡波长的光衰减的滤波器。
8.如权利要求7所述的宽频带脉冲光源装置，其特征在于，
所述分割器为阵列波导衍射光栅。
9.如权利要求1或2所述的宽频带脉冲光源装置，其特征在于，
所述衰减单元为阵列波导衍射光栅，该阵列波导衍射光栅在从所述非线性元件射出的超连续光中的所述脉冲激光源的振荡波长的光被衰减的状态下，将该超连续光在空间上分割为各波长区域的光。
10.如权利要求9所述的宽频带脉冲光源装置，其特征在于，
所述脉冲激光源的振荡波长处于所述阵列波导衍射光栅的射出侧波导的边界波长区域内。
11.如权利要求2所述的宽频带脉冲光源装置，其特征在于，
所述衰减单元为分色镜，所述脉冲激光源的振荡波长处于该分色镜的分割波长区域内，
所述展宽元件是使反射到分色镜的光的脉冲宽度展宽的第一展宽元件以及使透过了分色镜的光的脉冲宽度展宽的第二展宽元件。
12.如权利要求11所述的宽频带脉冲光源装置，其特征在于，
所述第一展宽元件和所述第二展宽元件是长度或色散特性不同的光纤。
13.如权利要求2所述的宽频带脉冲光源装置，其特征在于，
所述衰减单元为分色镜，所述脉冲激光源的振荡波长处于该分色镜的分割波长区域内，该分色镜配置于所述展宽元件的射出侧。
14.如权利要求2所述的宽频带脉冲光源装置，其特征在于，
所述衰减单元为第一第二分色镜，所述脉冲激光源的振荡波长处于这些分色镜的分割波长区域内，
所述展宽元件是使反射到第一分色镜的光的脉冲宽度展宽的第一展宽元件以及使透过了第一分色镜的光的脉冲宽度展宽的第二展宽元件，
第二分色镜是将从第一第二展宽元件射出的光组合的多路复用元件。
15.如权利要求2所述的宽频带脉冲光源装置，其特征在于，
所述宽频带脉冲光源装置具备分割器，该分割器将从所述非线性元件射出的超连续光在空间上分割为各波长区域的光，
所述衰减单元是使由分割器分割后的各波长区域的光中的所述脉冲激光的振荡波长的光衰减的滤波器，
所述展宽元件是并列配置在分割器的射出侧的多个光纤，
各光纤是分割后的各波长区域的光入射的光纤，并且是长度或色散特性根据入射的光的波长区域而不同的光纤。
16.如权利要求15所述的宽频带脉冲光源装置，其特征在于，
所述分割器为阵列波导衍射光栅。
17.如权利要求2所述的宽频带脉冲光源装置，其特征在于，
所述衰减单元是阵列波导衍射光栅，该阵列波导衍射光栅在从所述非线性元件射出的超连续光中的所述脉冲激光源的振荡波长的光被衰减的状态下，将该超连续光在空间上分割为各波长区域的光，
所述展宽元件是与阵列波导衍射光栅的各射出侧波导连接的光纤，
各光纤的长度或色散特性根据入射的光的波长区域而不同。
18.如权利要求17所述的宽频带脉冲光源装置，其特征在于，
所述脉冲激光源的振荡波长处于所述阵列波导衍射光栅的射出侧波导的边界波长区域内。
19.一种分光测定装置，其特征在于，具备：
权利要求2、11至18中任一项所述的宽频带脉冲光源装置；
受光器，接收来自对象物的光，该对象物被照射了来自该宽频带脉冲光源装置的宽频带脉冲光；以及
运算单元，将来自受光器的输出信号转换为光谱。
20.一种分光测定装置，其特征在于，具备：
权利要求2所述的宽频带脉冲光源装置；
受光器，接收来自对象物的光，该对象物被照射了来自该宽频带脉冲光源装置的宽频带脉冲光；以及
运算单元，将来自受光器的输出信号转换为光谱，
所述衰减单元为分色镜，所述脉冲激光源的振荡波长处于该分色镜的分割波长区域内，
作为受光器设有第一受光器和第二受光器，在分色镜反射的光入射到该第一受光器，透过了分色镜的光入射到该第二受光器。
21.一种分光测定方法，其特征在于，具备：
受光步骤，由受光器接收来自对象物的光，该对象物被照射了来自权利要求2、11至18中任一项所述的宽频带脉冲光源装置的宽频带脉冲光；以及
转换步骤，利用运算单元将来自受光器的输出信号转换为光谱。
22.一种分光测定方法，其特征在于，具备：
受光步骤，由受光器接收来自对象物的光，该对象物被照射了来自权利要求2所述的宽频带脉冲光源装置的宽频带脉冲光；以及
转换步骤，利用运算单元将来自受光器的输出信号转换为光谱，
所述衰减单元为分色镜，所述脉冲激光源的振荡波长处于该分色镜的分割波长区域内，
作为所述受光器设有第一受光器和第二受光器，在分色镜反射的光入射到该第一受光器，透过了分色镜的光入射到该第二受光器，受光步骤是由第一第二受光器受光的步骤，
转换步骤是利用运算单元将来自第一第二各受光器的输出信号转换为光谱的步骤。
23.一种分光分析方法，其特征在于，具备：
受光步骤，由受光器接收来自对象物的光，该对象物被照射了来自权利要求2、11至18中任一项所述的宽频带脉冲光源装置的宽频带脉冲光；以及
利用运算单元处理来自受光器的输出信号并与标准值进行比较，从而进行对象物的分析的步骤，
从宽频带脉冲光源装置射出的超连续光的强度的宽度为3dB以下。
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