JP2005039065A

JP2005039065A - パルス光源

Info

Publication number: JP2005039065A
Application number: JP2003274719A
Authority: JP
Inventors: Takamasa Yamashita; 高雅山下; 実 ▲吉▼田; Minoru Yoshida
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2003-07-15
Publication date: 2005-02-10

Abstract

【課題】種光源からのパルス種光のパルス形状に歪みを生じさせることなくそれを増幅して出力するパルス光源を提供する。
【解決手段】パルス光源１００は、一定のパルス幅及びパルス繰返し周波数のパルス種光を発するパルス種光源１１０と光ファイバ増幅器１２０とを有する。光ファイバ増幅器１２０は、励起光を発する励起光源１２３と、励起光源１２３からの励起光及びパルス種光源１１０からのパルス種光が入力される希土類元素ドープファイバ１２１とを有し、励起光により希土類元素の最外殻電子を励起させて反転分布状態とし、その誘導放出によりパルス種光を増幅する。パルス種光源１１０からのパルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅されるように希土類元素ドープファイバ１２１の増幅能が規制されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、パルス光源に関する。

パルスファイバレーザーの高出力化を図るには、その後段に光ファイバ増幅器を接続するのが最も一般的である。

非特許文献１には、そのようなパルス光源が開示されている。
１９９３年電子情報通信学会春季大会予稿集３４０頁「Ｃ−３０４モードロックＥｒファイバーレーザー」吉田他

しかしながら、パルスファイバレーザーからのパルス種光のパルス幅が広い場合やパルス繰返し周波数が小さい場合、これを光ファイバ増幅器であるエルビウムドープファイバ増幅器（以下「ＥＤＦＡ」という。）で増幅すると、例えば、図１７（ａ）に示すような台形パルスのパルス種光に対し、図１７（ｂ）に示すようなパルス形状が歪んだ出力光が出力されてしまうという問題がある。なお、図１７（ａ）及び（ｂ）は、パルス繰返し周波数が１０ｋＨｚのパルス光のパルス波形を示し、図１７（ａ）が減衰値１１．５ｄＢで及び図１７（ｂ）が減衰値３８．０ｄＢでそれぞれ減衰させたものである。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、種光源からのパルス種光のパルス形状に歪みを生じさせることなくそれを増幅して出力するパルス光源を提供することにある。

増幅能の高い状態のエルビウムドープファイバ（以下「ＥＤＦ」という。）にパルス種光を入力した場合、パルス幅の初期部分の増幅に光増幅エネルギーが集中して消費され、図１７（ｂ）に示すように、パルス立ち上がり時に利得が最大となり、大きなパルス歪みを生じる。特に、パルス種光のパルス幅が広い場合には、パルス全幅における光増幅エネルギーの配分の不均一さが顕著となり、また、パルス繰返し周波数が小さい場合には、消費されたＥＤＦの光増幅エネルギーの回復に十分な時間が確保され、常に増幅能の高い状態のＥＤＦにパルス種光が入力される。これに対し、増幅能の低い状態のＥＤＦにパルス種光を入力した場合、パルス幅の全体にわたって光増幅エネルギーが概ね均一に分配される。本発明者らは、これらの点に着目して本発明に想到したものである。

上記目的を達する本発明は、
一定のパルス幅及びパルス繰返し周波数のパルス種光を発するパルス種光源と、
励起光を発する励起光源と、該励起光源からの励起光及び上記パルス種光源からのパルス種光が入力される希土類元素ドープファイバと、を有し、励起光により希土類元素の最外殻電子を励起させて反転分布状態とし、その誘導放出によりパルス種光を増幅する光ファイバ増幅器と、
を備えたパルス光源であって、
上記パルス種光源からのパルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅されるように上記希土類元素ドープファイバの増幅能が規制されていることを特徴とする。

上記の構成によれば、希土類元素ドープファイバの増幅能を規制することで、光増幅エネルギーの分配がパルス幅の全体にわたって概ね均一となり、分配パルス種光源からのパルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅されるので、パルス種光のパルス形状に歪みを生じさせることなくそれを増幅して出力することができる。

本発明は、励起光を発する第２励起光源と、該第２励起光源からの励起光及び上記光ファイバ増幅器からの出力光が入力される第２希土類元素ドープファイバと、を有し、励起光により希土類元素の最外殻電子を励起させて反転分布状態とし、その誘導放出により出力光を増幅する第２光ファイバ増幅器をさらに備え、
上記光ファイバ増幅器からの出力光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅されるように上記第２希土類元素ドープファイバの増幅能が規制されているものであってもよい。

上記の構成によれば、光ファイバ増幅器が直列に多段に設けられることとなるので、より高い出力を得ることができる。

本発明の具体的実施態様としては、上記光ファイバ増幅器が、上記励起光源から発せられる励起光のパワーの設定によりその増幅能が規制されているものを挙げることができる。

また、本発明の具体的実施態様としては、上記光ファイバ増幅器に入力される増幅能規制光を発する増幅能規制光源をさらに備え、
上記希土類元素ドープファイバは、上記増幅能規制光源からの増幅能規制光によりその増幅能が規制されているものを挙げることができる。

これは、例えば、増幅能規制光源からの光が光ファイバ増幅器により増幅可能な波長域のものである場合に、増幅能規制光源からの光が光ファイバ増幅器に入力されると、それが希土類元素ドープファイバにより増幅され、それによって希土類元素ドープファイバの光増幅エネルギーが消費され、その増幅能が規制されること、或いは、増幅能規制光源からの光が励起状態吸収（Excited State Absorption ESA）を促進する波長域のものである場合に、増幅能規制光源からの光が光ファイバ増幅器に入力されると、それによって希土類元素ドープファイバの増幅能が規制されることを利用するものである。

この場合、本発明は、上記増幅能規制光源が、上記光ファイバ増幅器への上記パルス種光源からのパルス種光の入力オフ時に該光ファイバ増幅器に増幅能規制光を入力するものであってもよい。

また、本発明は、上記増幅能規制光源が発する増幅能規制光が連続光であり、上記パルス種光源からのパルス種光と上記増幅能規制光源からの増幅能規制光とを分離可能に合波して上記光ファイバ増幅器に入力する光合波器と、上記光ファイバ増幅器からの出力光をパルス種光を増幅したものと増幅能規制光を増幅したものとに分離する光分離器と、をさらに備えたものであってもよい。

さらに、本発明は、上記励起光源或いは上記パルス種光源が上記増幅能規制光源を兼ねているものであってもよい。これによれば励起光源又はパルス種光源が増幅能規制光源を兼ねているので、構成の簡略化を図ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、希土類元素ドープファイバの増幅能を規制することで、パルス種光源からのパルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅されるので、パルス種光のパルス形状に歪みを生じさせることなくそれを増幅して出力することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るパルス光源１００を示す。

このパルス光源１００は、パルス種光源１１０と光ファイバ増幅器１２０とで構成されていると共に、それらが光信号パス（光ファイバ）により直列に接続され、パルス種光源１１０からのパルス種光を光ファイバ増幅器１２０で増幅して出力する。

パルス種光源１１０は、種光源１１１と変調器１１２とで構成されていると共に、それらが光信号パスにより直列に接続されている。

パルス種光源１１０では、希土類元素ドープファイバレーザー（例えば、エルビウムドープファイバレーザー（ＥＤＦＬ））等からなる種光源１１１は連続レーザー光を発する。変調器１１２は、種光源１１１からの連続レーザー光が入力され、それを一定のパルス幅及びパルス繰返し周波数の矩形パルス或いは台形パルスのパルス種光に変調して出力する。

光ファイバ増幅器１２０は、希土類元素ドープファイバ１２１と、一対のＷＤＭカプラ１２２及び励起光源１２３と、で構成され、第１入力ポートＩ₁に励起光源１２３が接続されたＷＤＭカプラ１２２の出力ポートＯが希土類元素ドープファイバ１２１の両側に接続されている。また、前側のＷＤＭカプラ１２２の第２入力ポートＩ₂にはパルス種光源１１０が接続されている。なお、各部は光信号パスで接続されている。

光ファイバ増幅器１２０では、両ＷＤＭカプラ１２２は、第１入力ポートＩ₁に接続された励起光源１２３から励起光が入力され、それを出力ポートＯから出力する。また、このとき、前側のＷＤＭカプラ１２２は、第２入力ポートＩ₂に接続されたパルス種光源１１０からパルス種光が入力され、それを励起光と合波する。希土類元素ドープファイバ１２１は、ＷＤＭカプラ１２２から励起光及びパルス種光が入力されるが、励起光により希土類元素の最外殻電子が励起されて反転分布状態となり、その誘導放出によりパルス種光を増幅して出力する。具体的には、例えば、希土類元素ドープファイバ１２１としてＥＤＦを用いたＥＤＦＡの場合、励起光源１２３として波長０．９８μｍ或いは１．４８μｍのレーザー光を発する励起ＬＤを好適に用いることができる。もちろん、希土類元素ドープファイバ１２１としてイッテルビウムドープファイバ（ＹＤＦ）やネオジムドープファイバ（ＮＤＦ）を用いてもよく、その場合には、それぞれのファイバ種に応じた波長のレーザー光を発する励起ＬＤを選択すればよい。

希土類元素ドープファイバ１２１は、励起光源１２３から発せられる励起光のパワーによってその増幅能が変化する。つまり、励起光のパワーが大きいほどその増幅能が高くなる。このパルス光源１００では、励起光源１２３から発せられる励起光のパワーの設定によって、パルス種光源１１０からのパルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅されるように希土類元素ドープファイバ１２１の増幅能が規制されている。このように、希土類元素ドープファイバ１２１の増幅能が規制されることにより、光増幅エネルギーの分配がパルス幅の全体にわたって概ね均一となり、パルス種光源１１０からのパルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅される。以下に具体的な内容について、ＥＤＦＬを種光源１１１とすると共にＥＤＦＡを光ファイバ増幅器１２０としたパルス光源１００の試験評価に基づいて説明する。

図２に示すように、パルス光源１００の光ファイバ増幅器１２０の後段にアテネータ２００、光電変換器３００及びオシロスコープ４００を直列に接続した。なお、光ファイバ増幅器１２０とアテネータ２００、アテネータ２００と光電変換器３００との間は光信号パスで接続し、光電変換器３００とオシロスコープ４００との間は電気信号パス（電線）で接続した。

そして、パルス種光源１１０からのパルス種光のパルス繰返し周波数が１００ｋＨｚの場合及び１０ｋＨｚの場合のそれぞれについて、ＥＤＦＡの励起光源１２３からの励起光のパワーを変量することによりパルスピークの利得、つまり、ＥＤＦの増幅能を変化させた。

図３は、光ファイバ増幅器１２０をオフとしたときのパルス波形、つまり、パルス種光源１１０からのパルス種光のパルス波形を示す。なお、図示したパルス波形はアテネータ２００により減衰値１１．５ｄＢで減衰させたものである。

図４（ａ）〜（ｄ）は、パルス繰返し周波数が１００ｋＨｚの場合において、パルスピークの利得を（ａ）２３．５ｄＢ、（ｂ）２２．１ｄＢ、（ｃ）２０．５ｄＢ及び（ｄ）１８．１ｄＢとしたときのそれぞれの光ファイバ増幅器１２０からの出力光のパルス波形を示す。なお、図示したパルス波形はアテネータ２００により減衰値３０ｄＢで減衰させたものである。

図５（ａ）〜（ｅ）は、パルス繰返し周波数が１０ｋＨｚの場合において、パルスピークの利得を（ａ）３１．０ｄＢ、（ｂ）２９．８ｄＢ、（ｃ）２８．３ｄＢ、（ｄ）２５．３ｄＢ及び（ｅ）１９．４ｄＢとしたときのそれぞれの光ファイバ増幅器１２０からの出力光のパルス波形を示す。なお、図示したパルス波形は、図５（ａ）〜（ｄ）についてはアテネータ２００により減衰値３８ｄＢで減衰させたものであり、図５（ｅ）は減衰値３０ｄＢで減衰させたものである。

以上の結果によれば、パルス繰返し周波数を１００ｋＨｚとした場合、パルスピークの利得が２３．５ｄＢ及び２２．１ｄＢ（図４（ａ）及び（ｂ））のときでは、増幅能が相対的に高いもののパルス波形がパルス立ち上がり時にピークを有しており、もとのパルス種光のパルス波形とは形状が異なるものとなっている、従って、パルス種光が全パルス幅において不均一な利得で増幅されているのが分かる。これに対し、パルスピークの利得が２０．５ｄＢ及び１８．１ｄＢ（図４（ｃ）及び（ｄ））のときでは、増幅能が相対的に低いもののパルス波形が図３に示すパルス種光のパルス波形を縦方向に伸長したものとなっている、つまり、パルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅されているのが分かる。

また、パルス繰返し周波数を１０ｋＨｚとした場合、パルスピークの利得が３１．０ｄＢ、２９．８ｄＢ、２８．３ｄＢ及び２５．３ｄＢ（図５（ａ）〜（ｄ））のときでは、増幅能が相対的に高いもののパルス波形がパルス立ち上がり時にピークを有しており、もとのパルス種光のパルス波形とは形状が異なるものとなっている、つまり、パルス種光が全パルス幅において不均一な利得で増幅されているのが分かる。これに対し、パルスピークの利得が１９．４ｄＢ（図５（ｅ））のときでは、増幅能が相対的に低いもののパルス波形が図３に示すパルス種光のパルス波形を縦方向に伸長したものとなっている、つまり、パルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅されているのが分かる。

これらのことは、励起光源１２３からの励起光のパワーを設定によりＥＤＦの増幅能を規制することで、光増幅エネルギーの分配がパルス幅の全体にわたって概ね均一となり、パルス種光源１１０からのパルス種光を全パルス幅にわたって均一な利得で増幅させることができ、それによってパルス種光のパルス形状に歪みを生じさせることなくそれを増幅して出力することができるということを示すものである。具体的には、例えば、パルス繰返し周波数が１００ｋＨｚの場合には、パルスピークの利得が２０．５ｄＢ以下となるようにＥＤＦＡの励起光源１２３からの励起光のパワーを設定すればよく、パルス繰返し周波数が１０ｋＨｚの場合には、パルスピークの利得が１９．４ｄＢ以下となるようにＥＤＦＡの励起光源１２３からの励起光のパワーを設定すればよい。

従って、以上に説明した実施形態１に係るパルス光源１００によれば、希土類元素ドープファイバ１２１の増幅能を規制することで、パルス種光源１１０からのパルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅されるので、パルス種光のパルス形状に歪みを生じさせることなくそれを増幅して出力することができる。

（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２に係るパルス光源１００を示す。なお、実施形態１と同一名称の部分は同一符号で示す。

このパルス光源１００は、パルス種光源１１０と第１光ファイバ増幅器１２０と第２光ファイバ増幅器１３０とで構成されていると共に、それらが光信号パスにより直列に接続され、パルス種光源１１０からのパルス種光を第１及び第２光ファイバ増幅器１２０，１３０で増幅して出力する。つまり、実施形態１のものの後段にさらに第２光ファイバ増幅器１３０を設けたものである。

第２光ファイバ増幅器１３０は、第１光ファイバ増幅器１２０と同様、第２希土類元素ドープファイバ、第２ＷＤＭカプラ及び第２励起光源で構成されている。そして、第２励起光源から発せられる励起光のパワーの設定によって、第１光ファイバ増幅器１２０からの出力光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅されるように第２希土類元素ドープファイバの増幅能が規制されている。このように、第２希土類元素ドープファイバの増幅能が規制されることにより、光増幅エネルギーの分配がパルス幅の全体にわたって概ね均一となり、第１光ファイバ増幅器１２０からの出力光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅される。

図７（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態２の具体的な態様として、ＥＤＦＬを種光源１１１とすると共にＥＤＦＡを第１及び第２光ファイバ増幅器１２０，１３０とし、第１光ファイバ増幅器１２０によるパルスピークの利得が１８．１ｄＢ及び第２光ファイバ増幅器１３０によるパルスピークの利得が１９．４ｄＢとなるように第１及び第２励起光源からの各励起光のパワーを設定したパルス光源１００について、（ａ）パルス種光のパルス波形、（ｂ）第１光ファイバ増幅器１２０の出力光のパルス波形及び（ｃ）第２光ファイバ増幅器１３０の出力光のパルス波形の観測を実施形態１と同様にして行った結果を示す。なお、パルス種光のパルス波形は第１及び第２光ファイバ増幅器１２０，１３０をオフにして観測し、第１光ファイバ増幅器１２０の出力光のパルス波形は第２光ファイバ増幅器１３０をオフにして観測した。なお、図７（ａ）〜（ｃ）は、パルス繰返し周波数が１０ｋＨｚのパルス光のパルス波形を示し、図７（ａ）が減衰値１１．５ｄＢで、図７（ｂ）が減衰値２９．６ｄＢ及び図７（ｃ）が減衰値４７．４ｄＢでそれぞれアテネータで減衰させたものである。

以上の結果によれば、第１及び第２光ファイバ増幅器１２０，１３０のいずれの出力光のパルス波形も図７（ａ）に示すパルス種光のパルス波形を縦方向に伸長したものとなっている、つまり、パルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅されているのが分かる。

従って、光ファイバ増幅器１２０を多段に設けることにより、パルス種光のパルス形状に歪みを生じさせることなくそれを所望の大きさまで増幅して出力することができる。

その他の作用効果は実施形態１と同一である。

（実施形態３）
図８は、本発明の実施形態３に係るパルス光源１００を示す。なお、実施形態１と同一名称の部分は同一符号で示す。

このパルス光源１００は、パルス種光源１１０と、増幅能規制光源１９０と、それらに接続された制御器１６０と、パルス種光源１１０が第１入力ポートＩ₁に及び増幅能規制光源１９０が第２入力ポートＩ₂にそれぞれ接続された入力用ＷＤＭカプラ（光合成器）１４０と、入力用ＷＤＭカプラ１４０の出力ポートＯに接続された光ファイバ増幅器１２０と、光ファイバ増幅器１２０の出力端に入力ポートＩが接続された出力用ＷＤＭカプラ（光分離器）１５０と、で構成されている。なお、電気信号パスで接続されたパルス種光源１１０・制御器１６０間、増幅能規制光源１９０・制御器１６０間を除いて、各部は光信号パスで接続されている。

パルス種光源１１０は、実施形態１のものと構成が同一である。また、光ファイバ増幅器１２０は、実施形態１のものと同様、希土類元素ドープファイバ１２１、ＷＤＭカプラ１２２及び励起光源１２３で構成されているが、実施形態１のもののような励起光源１２３からの励起光のパワーの設定はなされていない。

増幅能規制光源１９０は、パルス種光源１１０から光ファイバ増幅器１２０へのパルス種光の入力オフ時に光ファイバ増幅器１２０に入力される断続レーザー光を増幅能規制光として発するように制御器１６０によって発光制御がなされている。

入力用ＷＤＭカプラ１４０は、パルス種光源１１０が接続された第１入力ポートＩ₁からパルス種光が入力されると共に、増幅能規制光源１９０が接続された第２入力ポートＩ₂から増幅能規制光が入力され、それぞれを出力ポートＯから出力する。

光ファイバ増幅器１２０では、両ＷＤＭカプラ１２２は、第１入力ポートＩ₁に接続された励起光源１２３から励起光が入力され、それを出力ポートＯから出力する。また、このとき、前側のＷＤＭカプラ１２２は、第２入力ポートＩ₂に接続された入力用ＷＤＭカプラ１４０からパルス種光又は増幅能規制光もが入力され、それを励起光と合波して出力ポートＯから出力する。希土類元素ドープファイバ１２１は、ＷＤＭカプラ１２２から励起光、及び、パルス種光又は増幅能規制光が入力されるが、励起光により希土類元素の最外殻電子が励起されて反転分布状態となり、その誘導放出によりパルス種光を増幅して出力する。

ここで、このパルス光源１００では、増幅能規制光源１９０からの増幅能規制光により、パルス種光源１１０からのパルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅されるように、希土類元素ドープファイバ１２１の増幅能が規制されている。具体的には、増幅能規制光源１９０からの増幅能規制光を光ファイバ増幅器１２０により増幅可能な波長域のものとした場合、増幅能規制光が光ファイバ増幅器１２０に入力されると、それが希土類元素ドープファイバ１２１により増幅され、それによって希土類元素ドープファイバ１２１の光増幅エネルギーが消費され、その増幅能が規制される。また、増幅能規制光源１９０からの増幅能規制光を励起状態吸収を促進する波長域のものとした場合、増幅能規制光が光ファイバ増幅器１２０に入力されると、それによって希土類元素ドープファイバ１２１の増幅能が規制される。例えば、希土類元素ドープファイバ１２１がＥＤＦの場合、前者の増幅能規制光源１９０の例として波長１５５０ｎｍ帯のレーザー光を発するファイバレーザー（ＥＤＦＬ）や半導体ＬＤを挙げることができ、後者の増幅能規制光源１９０の例として波長１６８０ｎｍ帯のレーザー光を発するものを挙げることができ、全体として波長１５２０〜１７２０ｎｍ帯のレーザー光を発するものを挙げることができる。また、希土類元素ドープファイバ１２１がＹＤＦの場合、前者の増幅能規制光源１９０の例として波長９６５〜９９０ｎｍ帯や波長１０２０〜１１５０ｎｍ帯のレーザー光を発するファイバレーザー（ＹＤＦＬ）や半導体ＬＤを挙げることができるが、励起状態吸収が生じないＹＤＦでは後者の増幅能規制光源１９０の例はない。このように、希土類元素ドープファイバ１２１の増幅能が規制されることにより、光増幅エネルギーの分配がパルス幅の全体にわたって概ね均一となり、パルス種光源１１０からのパルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅される。

出力用ＷＤＭカプラ１５０は、入力ポートＩから光ファイバ増幅器１２０の出力光、つまり、パルス種光が増幅されたもの、又は、増幅能規制光或いはその増幅光が入力され、第１出力ポートＯ₁から前者を出力する一方、第２出力ポートＯ₂から後者を出力する。そのため、第１出力ポートＯ₁の出力光に増幅能規制光の成分が含まれるのが防がれる。

図９（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態３の具体的な態様として、ＥＤＦＬを種光源１１１とすると共にＥＤＦＡを光ファイバ増幅器１２０とし、且つ、波長１５５０ｎｍの増幅能規制光を発する励起ＬＤを増幅能規制光源１９０としたパルス光源１００について、（ａ）パルス種光のパルス波形、（ｂ）増幅能規制光源１９０をオフにした場合の第１出力ポートＯ₁からの出力光のパルス波形及び（ｃ）増幅能規制光源１９０をオンにした場合の第１出力ポートＯ₁からの出力光のパルス波形の観測を実施形態１と同様にして行った結果を示す。なお、パルス種光のパルス波形は光ファイバ増幅器１２０及び増幅能規制光源１９０をオフにして観測した。また、励起光源１２３からの励起光のパワーを設定は、前者の場合、光ファイバ増幅器１２０によるパルスピークの利得が３０．１ｄＢとなるようにし、後者の場合、パルスピークの利得が３１．３ｄＢとなるようにした。さらに、図９（ａ）〜（ｃ）は、パルス繰返し周波数が１０ｋＨｚのパルス光のパルス波形を示し、図９（ａ）が減衰値１１．５ｄＢで、図９（ｂ）が減衰値４０ｄＢで及び図９（ｃ）が減衰値４０ｄＢでそれぞれアテネータで減衰させたものである。

以上の結果によれば、従来のＥＤＦＡ等の従来の光ファイバ増幅器１２０であれば、パルス種光が全パルス幅において不均一な利得で増幅されるような励起光源１２３の励起光のパワーの設定がなされているにも関わらず、増幅能規制光源１９０をオンとすることにより、第１出力ポートＯ₁からの出力光のパルス波形がパルス種光のパルス波形を縦方向に伸長したものとなっている、つまり、パルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅されているのが分かる。これは、増幅能規制光源１９０からの光が光ファイバ増幅器１２０により増幅可能な波長１５５０ｎｍのものであったため、増幅能規制光源１９０からの光が光ファイバ増幅器１２０に入力されると、それがＥＤＦにより増幅され、それによってＥＤＦの光増幅エネルギーが消費され、その増幅能が規制されたためである。

従って、以上に説明した実施形態３に係るパルス光源１００によれば、希土類元素ドープファイバ１２１の増幅能を規制することで、光増幅エネルギーの分配がパルス幅の全体にわたって概ね均一となり、パルス種光源１１０からのパルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅されるので、パルス種光のパルス形状に歪みを生じさせることなくそれを増幅して出力することができる。

（実施形態４）
図１０は、本発明の実施形態４に係るパルス光源１００を示す。なお、実施形態１及び３と同一名称の部分は同一符号で示す。

このパルス光源１００は、パルス種光源１１０と、増幅能規制光源１９０と、それらに接続された制御器１６０と、パルス種光源１１０が第１入力ポートＩ₁に及び増幅能規制光源１９０が第２入力ポートＩ₂にそれぞれ接続された偏波合成器（光合成器）１７０と、偏波合成器１７０の出力ポートＯに接続された光ファイバ増幅器１２０と、光ファイバ増幅器１２０の出力端に入力ポートＩが接続された偏波分離器（光分離器）１８０と、で構成されている。なお、電気信号パスで接続されたパルス種光源１１０・制御器１６０間、増幅能規制光源１９０・制御器１６０間を除いて、各部は光信号パスで接続されている。

パルス種光源１１０は、実施形態１のものと構成が同一である。また、光ファイバ増幅器１２０は、希土類元素ドープファイバ１２１が偏波保持ファイバで構成されていることを除いては実施形態３のものと構成が同一であり、つまり、実施形態１のもののような励起光源１２３からの励起光のパワーの設定はなされていない。さらに、増幅能規制光源１９０も、実施形態３のものと同一構成であり、パルス種光源１１０から光ファイバ増幅器１２０へのパルス種光の入力オフ時に光ファイバ増幅器１２０に入力される増幅能規制光を発するように制御器１６０によって発光制御がなされている。

偏波合成器１７０は、パルス種光源１１０が接続された第１入力ポートＩ₁からパルス種光が入力されると共に、増幅能規制光源１９０が接続された第２入力ポートＩ₂から増幅能規制光が入力され、例えば、パルス種光及び増幅能規制光のいずれか一方をｐ偏光、他方をｓ偏光としてそれぞれを出力ポートＯから出力する。

光ファイバ増幅器１２０では、両ＷＤＭカプラ１２２は、第１入力ポートＩ₁に接続された励起光源１２３から励起光が入力され、それを出力ポートＯから出力する。また、このとき、前側のＷＤＭカプラ１２２は、第２入力ポートＩ₂に接続された偏波合成器１７０からパルス種光又は増幅能規制光が入力され、それを励起光と合波して出力ポートＯから出力する。希土類元素ドープファイバ１２１は、ＷＤＭカプラ１２２から励起光、及び、パルス種光又は増幅能規制光が入力されるが、励起光により希土類元素の最外殻電子が励起されて反転分布状態となり、その誘導放出によりパルス種光を増幅して出力する。また、希土類元素ドープファイバ１２１は、偏波保持ファイバからなるので、偏波状態を維持した状態で出力光を出力する。

ここで、このパルス光源１００では、増幅能規制光源１９０からの増幅能規制光により、パルス種光源１１０からのパルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅されるように、希土類元素ドープファイバ１２１の増幅能が規制されている。具体的には、増幅能規制光源１９０からの光を光ファイバ増幅器１２０により増幅可能な波長域のものとした場合、増幅能規制光が光ファイバ増幅器１２０に入力されると、それが希土類元素ドープファイバ１２１により増幅され、それによって希土類元素ドープファイバ１２１の光増幅エネルギーが消費され、その増幅能が規制される。また、増幅能規制光源１９０からの光を励起状態吸収を促進する波長域のものとした場合、増幅能規制光が光ファイバ増幅器１２０に入力されると、それによって希土類元素ドープファイバ１２１の増幅能が規制される。例えば、希土類元素ドープファイバ１２１がＥＤＦの場合、前者の増幅能規制光源１９０の例として波長１５５０ｎｍ帯のレーザー光を発するファイバレーザー（ＥＤＦＬ）や半導体ＬＤを挙げることができ、後者の増幅能規制光源１９０の例として波長１６８０ｎｍ帯のレーザー光を発するものを挙げることができ、全体として波長１５２０〜１７２０ｎｍ帯のレーザー光を発するものを挙げることができる。また、希土類元素ドープファイバ１２１がＹＤＦの場合、前者の増幅能規制光源１９０の例として波長９６５〜９９０ｎｍ帯や波長１０２０〜１１５０ｎｍ帯のレーザー光を発するファイバレーザー（ＹＤＦＬ）や半導体ＬＤを挙げることができるが、励起状態吸収が生じないＹＤＦでは後者の増幅能規制光源１９０の例はない。このように、希土類元素ドープファイバ１２１の増幅能が規制されることにより、光増幅エネルギーの分配がパルス幅の全体にわたって概ね均一となり、パルス種光源１１０からのパルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅される。

偏波分離器１８０は、入力ポートＩから光ファイバ増幅器１２０の出力光、つまり、ｐ偏光及びｓ偏光の一方であるパルス種光が増幅されたもの、又は、他方である増幅能規制光或いはその増幅光が入力され、第１出力ポートＯ₁から前者を出力する一方、第２出力ポートＯ₂から後者を出力する。そのため、第１出力ポートＯ₁の出力光に増幅能規制光の成分が含まれるのが防がれる。

作用効果は、実施形態３と同一である。

（実施形態５）
図１１は、本発明の実施形態５に係るパルス光源１００を示す。なお、実施形態１及び３と同一名称の部分は同一符号で示す。

このパルス光源１００は、パルス種光源１１０と、増幅能規制光源１９０と、パルス種光源１１０が第１入力ポートＩ₁に及び増幅能規制光源１９０が第２入力ポートＩ₂にそれぞれ接続された入力用ＷＤＭカプラ（光合成器）１４０と、入力用ＷＤＭカプラ１４０の出力ポートＯに接続された光ファイバ増幅器１２０と、光ファイバ増幅器１２０の出力端に入力ポートＩが接続された出力用ＷＤＭカプラ（光分離器）１５０と、で構成されている。なお、各部は光信号パスで接続されている。

増幅能規制光源１９０は、連続レーザー光を増幅能規制光として発する。

入力用ＷＤＭカプラ１４０は、パルス種光源１１０が接続された第１入力ポートＩ₁からパルス種光が入力されると共に、増幅能規制光源１９０が接続された第２入力ポートＩ₂から増幅能規制光が入力され、それらを合波して出力ポートＯから出力する。

光ファイバ増幅器１２０では、両ＷＤＭカプラ１２２は、第１入力ポートＩ₁に接続された励起光源１２３から励起光が入力され、それを出力ポートＯから出力する。また、このとき、前側のＷＤＭカプラ１２２は、第２入力ポートＩ₂に接続された入力用ＷＤＭカプラ１４０からパルス種光及び増幅能規制光もが入力され、それらを励起光と合波して出力ポートＯから出力する。希土類元素ドープファイバ１２１は、ＷＤＭカプラ１２２から励起光、パルス種光及び増幅能規制光が入力されるが、励起光により希土類元素の最外殻電子が励起されて反転分布状態となり、その誘導放出によりパルス種光を増幅して出力する。

ここで、このパルス光源１００では、増幅能規制光源１９０からの増幅能規制光により、パルス種光源１１０からのパルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅されるように、希土類元素ドープファイバ１２１の増幅能が規制されている。具体的には、増幅能規制光源１９０からの増幅能規制光を光ファイバ増幅器１２０により増幅可能な波長域のものとした場合、増幅能規制光が光ファイバ増幅器１２０に入力されると、それが希土類元素ドープファイバ１２１により増幅され、それによって希土類元素ドープファイバ１２１の光増幅エネルギーが消費され、その増幅能が規制される。また、増幅能規制光源１９０からの増幅能規制光を励起状態吸収を促進する波長域のものとした場合、増幅能規制光が光ファイバ増幅器１２０に入力されると、それによって希土類元素ドープファイバ１２１の増幅能が規制される。例えば、希土類元素ドープファイバ１２１がＥＤＦであり、パルス種光源１１０からのパルス種光の波長が１５５０ｎｍの場合、前者の増幅能規制光源１９０の例として波長１５１０〜１５５０ｎｍ帯のレーザー光を発するファイバレーザー（ＥＤＦＬ）や半導体ＬＤを挙げることができ、後者の増幅能規制光源１９０の例として波長１６８０ｎｍ帯のレーザー光を発するものを挙げることができる。また、希土類元素ドープファイバ１２１がＹＤＦであり、パルス種光源１１０からのパルス種光の波長が１０００ｎｍの場合、前者の増幅能規制光源１９０の例として波長９６５〜９９０ｎｍ帯のレーザー光を発するファイバレーザー（ＹＤＦＬ）や半導体ＬＤを挙げることができるが、励起状態吸収が生じないＹＤＦでは後者の増幅能規制光源１９０の例はない。このように、希土類元素ドープファイバ１２１の増幅能が規制されることにより、光増幅エネルギーの分配がパルス幅の全体にわたって概ね均一となり、パルス種光源１１０からのパルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅される。本実施形態５では、パルス種光と増幅能規制光とが一旦合波され、後述のように、その合波が増幅後にそれぞれ分離されるため、パルス種光及び増幅能規制光が相互に波長が異なっている。

出力用ＷＤＭカプラ１５０は、入力ポートＩから光ファイバ増幅器１２０の出力光、パルス種光及び増幅能規制光の合波が増幅されたものが入力され、波長分離により、第１出力ポートＯ₁から前者を出力する一方、第２出力ポートＯ₂から後者を出力する。そのため、第１出力ポートＯ₁の出力光に増幅能規制光の成分が含まれるのが防がれる。

作用効果は実施形態３と同一である。

（実施形態６）
図１２は、本発明の実施形態６に係るパルス光源１００を示す。なお、実施形態１及び４と同一名称の部分は同一符号で示す。

このパルス光源１００は、パルス種光源１１０と、増幅能規制光源１９０と、パルス種光源１１０が第１入力ポートＩ₁に及び増幅能規制光源１９０が第２入力ポートＩ₂にそれぞれ接続された偏波合成器（光合成器）１７０と、偏波合成器１７０の出力ポートＯに接続された光ファイバ増幅器１２０と、光ファイバ増幅器１２０の出力端に入力ポートＩが接続された偏波分離器（光分離器）１８０と、で構成されている。なお、各部は光信号パスで接続されている。

パルス種光源１１０は、実施形態１のものと構成が同一である。また、光ファイバ増幅器１２０は、希土類元素ドープファイバ１２１が偏波保持ファイバで構成されていることを除いては実施形態５のものと構成が同一であり、つまり、実施形態１のもののような励起光源１２３からの励起光のパワーの設定はなされていない。

偏波合成器１７０は、パルス種光源１１０が接続された第１入力ポートＩ₁からパルス種光が入力されると共に、増幅能規制光源１９０が接続された第２入力ポートＩ₂から増幅能規制光が入力され、パルス種光及び増幅能規制光のいずれか一方をｐ偏光、他方をｓ偏光としてそれらを合波して出力ポートＯから出力する。

光ファイバ増幅器１２０では、両ＷＤＭカプラ１２２は、第１入力ポートＩ₁に接続された励起光源１２３から励起光が入力され、それを出力ポートＯから出力する。また、このとき、前側のＷＤＭカプラ１２２は、第２入力ポートＩ₂に接続された偏波合成器１７０からパルス種光及び増幅能規制光もが入力され、それらを励起光と合波して出力ポートＯから出力する。希土類元素ドープファイバ１２１は、ＷＤＭカプラ１２２から励起光、パルス種光及び増幅能規制光が入力されるが、励起光により希土類元素の最外殻電子が励起されて反転分布状態となり、その誘導放出によりパルス種光を増幅して出力する。また、希土類元素ドープファイバ１２１は、偏波保持ファイバからなるので、偏波状態を維持した状態で出力光を出力する。

ここで、このパルス光源１００では、増幅能規制光源１９０からの増幅能規制光により、パルス種光源１１０からのパルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅されるように、希土類元素ドープファイバ１２１の増幅能が規制されている。具体的には、増幅能規制光源１９０からの増幅能規制光が光ファイバ増幅器１２０により増幅可能な波長域のものとした場合、増幅能規制光が光ファイバ増幅器１２０に入力されると、それが希土類元素ドープファイバ１２１により増幅され、それによって希土類元素ドープファイバ１２１の光増幅エネルギーが消費され、その増幅能が規制される。また、増幅能規制光源１９０からの増幅能規制光を励起状態吸収を促進する波長域のものとした場合、増幅能規制光が光ファイバ増幅器１２０に入力されると、それによって希土類元素ドープファイバ１２１の増幅能が規制される。例えば、希土類元素ドープファイバ１２１がＥＤＦの場合、前者の増幅能規制光源１９０の例として波長１５５０ｎｍ帯のレーザー光を発するファイバレーザー（ＥＤＦＬ）や半導体ＬＤを挙げることができ、後者の増幅能規制光源１９０の例として波長１６８０ｎｍ帯のレーザー光を発するものを挙げることができ、全体として波長１５２０〜１７２０ｎｍ帯のレーザー光を発するものを挙げることができる。また、希土類元素ドープファイバ１２１がＹＤＦの場合、前者の増幅能規制光源１９０の例として波長９６５〜９９０ｎｍ帯や波長１０２０〜１１５０ｎｍ帯のレーザー光を発するファイバレーザー（ＹＤＦＬ）や半導体ＬＤを挙げることができるが、励起状態吸収が生じないＹＤＦでは後者の増幅能規制光源１９０の例はない。このように、希土類元素ドープファイバ１２１の増幅能が規制されることにより、光増幅エネルギーの分配がパルス幅の全体にわたって概ね均一となり、パルス種光源１１０からのパルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅される。

偏波分離器１８０は、入力ポートＩから光ファイバ増幅器１２０の出力光、つまり、ｐ偏光及びｓ偏光の一方であるパルス種光、及び、他方である増幅能規制光の合波が増幅されたものが入力され、偏波分離により、第１出力ポートＯ₁から前者を出力する一方、第２出力ポートＯ₂から後者を出力する。そのため、第１出力ポートＯ₁の出力光に増幅能規制光の成分が含まれるのが防がれる。

作用効果は、実施形態３と同一である。

（実施形態７）
図１３は、本発明の実施形態７に係るパルス光源１００を示す。なお、実施形態１と同一名称の部分は同一符号で示す。

このパルス光源１００は、パルス種光源１１０と光ファイバ増幅器１２０と出力用ＷＤＭカプラ（光分離器）１５０とで構成されていると共に、それらが光信号パスにより直列に接続され、パルス種光源１１０からのパルス種光を光ファイバ増幅器１２０で増幅して出力する。

パルス種光源１１０は、実施形態１のものと構成が同一である。

光ファイバ増幅器１２０は、希土類元素ドープファイバ１２１と、ＷＤＭカプラ１２２及び励起光源１２３と、で構成され、第１入力ポートＩ₁に励起光源１２３が接続されたＷＤＭカプラ１２２の出力ポートＯが希土類元素ドープファイバ１２１の前側に接続されている。また、ＷＤＭカプラ１２２の第２入力ポートＩ₂にはパルス種光源１１０が接続されている。そして、この励起光源１２３は、希土類元素ドープファイバ１２１により増幅可能な波長域の励起光を発する。なお、各部は光信号パスで接続されている。

この光ファイバ増幅器１２０では、ＷＤＭカプラ１２２は、第１入力ポートＩ₁に接続された励起光源１２３からの励起光が入力されると共に、第２入力ポートＩ₂に接続されたパルス種光源１１０からのパルス種光が入力され、それらを合波して出力ポートＯから出力する。希土類元素ドープファイバ１２１は、ＷＤＭカプラ１２２から励起光及びパルス種光が入力されるが、励起光により希土類元素の最外殻電子が励起されて反転分布状態となり、その誘導放出によりパルス種光及び励起光自体をも増幅して出力する。

ここで、このパルス光源１００では、励起光により、パルス種光源１１０からのパルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅されるように、希土類元素ドープファイバ１２１の増幅能が規制されている。具体的には、励起光源１２３からの励起光もが希土類元素ドープファイバ１２１により増幅されると、それによって希土類元素ドープファイバ１２１の光増幅エネルギーが消費され、その増幅能が規制される。つまり、本実施形態７では、励起光源１２３は増幅能規制光源を兼ねている。例えば、希土類元素ドープファイバ１２１がＥＤＦであり、パルス種光源１１０からのパルス種光の波長が１５５０ｎｍの場合、励起光源１２３の例として波長１５１０〜１５５０ｎｍ帯のレーザー光を発するファイバレーザー（ＥＤＦＬ）や半導体ＬＤを挙げることができる。また、希土類元素ドープファイバ１２１がＹＤＦであり、パルス種光源１１０からのパルス種光の波長が１０００ｎｍの場合、励起光源１２３の例として波長９６５〜９９０ｎｍ帯のレーザー光を発するファイバレーザー（ＹＤＦＬ）や半導体ＬＤを挙げることができる。このように、希土類元素ドープファイバ１２１の増幅能が規制されることにより、光増幅エネルギーの分配がパルス幅の全体にわたって概ね均一となり、パルス種光源１１０からのパルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅される。本実施形態７では、パルス種光と励起光とが一旦合波され、後述のように、その合波が増幅後にそれぞれ分離されるため、パルス種光及び励起光が相互に波長が異なっている。

出力用ＷＤＭカプラ１５０は、入力ポートＩから光ファイバ増幅器１２０の出力光、つまり、パルス種光及び励起光の合波が増幅されたものが入力され、波長分離により、第１出力ポートＯ₁から前者を出力する一方、第２出力ポートＯ₂から後者を出力する。そのため、第１出力ポートＯ₁の出力光に励起光の成分が含まれるのが防がれる。

作用効果は実施形態３と同一である。

（実施形態８）
図１４は、本発明の実施形態８に係るパルス光源１００を示す。なお、実施形態１及び４と同一名称の部分は同一符号で示す。

このパルス光源１００は、パルス種光源１１０と光ファイバ増幅器１２０と偏波分離器（光分離器）１８０とで構成されていると共に、それらが光信号パスにより直列に接続され、パルス種光源１１０からのパルス種光を光ファイバ増幅器１２０で増幅して出力する。

光ファイバ増幅器１２０は、偏波保持ファイバからなる希土類元素ドープファイバ１２１と、偏波合成器（光合成器）１７０及び励起光源１２３と、で構成され、第１入力ポートＩ₁に励起光源１２３が接続された偏波合成器１７０の出力ポートＯが希土類元素ドープファイバ１２１の前側に接続されている。また、偏波合成器１７０の第２入力ポートＩ₂にはパルス種光源１１０が接続されている。そして、この励起光源１２３は、希土類元素ドープファイバ１２１により増幅可能な波長域の励起光を発する。なお、各部は光信号パスで接続されている。

光ファイバ増幅器１２０では、偏波合成器１７０は、第１入力ポートＩ₁に接続された励起光源１２３からの励起光が入力されると共に、第２入力ポートＩ₂に接続されたパルス種光源１１０からのパルス種光が入力され、パルス種光及び増幅能規制光のいずれか一方をｐ偏光、他方をｓ偏光としてそれらを合波して出力ポートＯから出力する。希土類元素ドープファイバ１２１は、偏波合成器１７０から励起光及びパルス種光が入力されるが、励起光により希土類元素の最外殻電子が励起されて反転分布状態となり、その誘導放出によりパルス種光及び励起光自体をも増幅して出力する。また、希土類元素ドープファイバ１２１は、偏波保持ファイバからなるので、偏波状態を維持した状態で出力光を出力する。

ここで、このパルス光源１００では、励起光により、パルス種光源１１０からのパルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅されるように、希土類元素ドープファイバ１２１の増幅能が規制されている。具体的には、励起光源１２３からの励起光が希土類元素ドープファイバ１２１により増幅されると、それによって希土類元素ドープファイバ１２１の光増幅エネルギーが消費され、その増幅能が規制される。つまり、本実施形態８では、励起光源１２３は増幅能規制光源を兼ねている。例えば、希土類元素ドープファイバ１２１がＥＤＦの場合、励起光源１２３の例として波長１５２０〜１７２０ｎｍ帯のレーザー光を発するファイバレーザー（ＥＤＦＬ）や半導体ＬＤを挙げることができる。また、希土類元素ドープファイバ１２１がＹＤＦの場合、励起光源１２３の例として波長９６５〜９９０ｎｍ帯や波長１０２０〜１１５０ｎｍ帯のレーザー光を発するファイバレーザー（ＹＤＦＬ）や半導体ＬＤを挙げることができる。このように、希土類元素ドープファイバ１２１の増幅能が規制されることにより、光増幅エネルギーの分配がパルス幅の全体にわたって概ね均一となり、パルス種光源１１０からのパルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅される。

偏波分離器１８０は、入力ポートＩから光ファイバ増幅器１２０の出力光、つまり、ｐ偏光及びｓ偏光の一方であるパルス種光、及び、他方である増幅能規制光の合波が増幅されたものが入力され、偏波分離により、第１出力ポートＯ₁から前者を出力する一方、第２出力ポートＯ₂から後者を出力する。そのため、第１出力ポートＯ₁の出力に増幅能規制光の成分が含まれるのが防がれる。

作用効果は、実施形態３と同一である。

（実施形態９）
図１５は、本発明の実施形態９に係るパルス光源１００を示す。なお、実施形態１と同一名称の部分は同一符号で示す。

このパルス光源１００は、パルス種光源１１０と偏波合成器（光合成器）１７０と光ファイバ増幅器１２０と偏波分離器（光分離器）１８０とで構成されていると共に、それらが光信号パスにより直列に接続され、パルス種光源１１０からのパルス種光を光ファイバ増幅器１２０で増幅して出力する。

光ファイバ増幅器１２０は、希土類元素ドープファイバ１２１が偏波保持ファイバで構成されていることを除いては実施形態３のものと構成が同一であり、つまり、実施形態１のもののような励起光源１２３からの励起光のパワーの設定はなされていない。

パルス種光源１１０は、種光源１１１と分波器１１３と変調器１１２とで構成されていると共に、それらが光信号パスにより直列に接続されている。

パルス種光源１１０では、希土類元素ドープファイバレーザー（例えば、エルビウムドープファイバレーザー（ＥＤＦＬ））等からなる種光源１１１は連続レーザー光を発する。分波器１１３は、種光源１１１からの連続レーザー光が入力ポートＩから入力され、それを二分して一対の出力ポートＯのそれぞれから出力する。変調器１１２は、分波器１１３の一方の出力ポートＯからの連続レーザー光が入力され、それを一定のパルス幅及びパルス繰返し周波数の矩形パルス或いは台形パルスのパルス種光に変調して出力する。また、分波器１１３は、他方の出力ポートＯから種光源１１１からの連続レーザー光を増幅能規制光としてそのまま出力する。

偏波合成器１７０は、パルス種光源１１０が接続された第１入力ポートＩ₁からパルス種光が入力されると共に、パルス種光源１１０の分波器１１３の他の出力ポートＯに接続された第２入力ポートＩ₂から増幅能規制光が入力され、パルス種光及び連続レーザー光のいずれか一方をｐ偏光、他方をｓ偏光としてそれらを合波して出力ポートＯから出力する。

光ファイバ増幅器１２０では、ＷＤＭカプラ１２２は、第１入力ポートＩ₁に接続された励起光源１２３からの励起光が入力されると共に、第２入力ポートＩ₂に接続された偏波合成器１７０からのパルス種光及び増幅能規制光が入力され、それらを合波して出力ポートＯから出力する。希土類元素ドープファイバ１２１は、偏波合成器１７０から励起光、並びに、パルス種光及び増幅能規制光が入力されるが、励起光により希土類元素の最外殻電子が励起されて反転分布状態となり、その誘導放出によりパルス種光及び増幅能規制光を増幅して出力する。また、希土類元素ドープファイバ１２１は、偏波保持ファイバからなるので、偏波状態を維持した状態で出力光を出力する。

ここで、このパルス光源１００では、増幅能規制光により、パルス種光源１１０からのパルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅されるように、希土類元素ドープファイバ１２１の増幅能が規制されている。具体的には、増幅能規制光が希土類元素ドープファイバ１２１により増幅されると、それによって希土類元素ドープファイバ１２１の光増幅エネルギーが消費され、その増幅能が規制される。つまり、本実施形態９では、パルス種光源１１０は増幅能規制光源を兼ねている。このように、希土類元素ドープファイバ１２１の増幅能が規制されることにより、光増幅エネルギーの分配がパルス幅の全体にわたって概ね均一となり、パルス種光源１１０からのパルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅される。

作用効果は、実施形態３と同一である。

なお、本実施形態９では、パルス種光及び連続レーザー光が同一の種光源１１１からのものであり、同一波長の光であるので、波長分離による分波を行うことはできない。

（実施形態１０）
図１６は、本発明の実施形態１０に係るパルス光源１００を示す。なお、実施形態１と同一名称の部分は同一符号で示す。

パルス種光源１１０では、種光源１１１は、希土類元素ドープファイバレーザー（例えば、エルビウムドープファイバレーザー（ＥＤＦＬ））等からなり、連続レーザー光を発する。変調器１１２は、入力ポートＩに接続された種光源１１１から連続レーザー光が入力され、２つの出力ポートＯのうち一方からその連続レーザー光を一定のパルス幅及びパルス繰返し周波数のパルス種光に変調したパルス種光を出力し、他方から連続レーザー光をパルス種光とは反対のパターンに変調した断続レーザー光からなる増幅能規制光を出力する。

偏波合成器１７０は、パルス種光源１１０の変調器１１２の一方の出力ポートＯが接続された第１入力ポートＩ₁からパルス種光が入力されると共に、変調器１１２の他方の出力端が接続された第２入力ポートＩ₂から増幅能規制光が入力され、パルス種光及び増幅能規制光のいずれか一方をｐ偏光、他方をｓ偏光としてそれらを合波して出力ポートＯから出力する。

光ファイバ増幅器１２０では、ＷＤＭカプラ１２２は、第１入力ポートＩ₁に接続された励起光源１２３からの励起光が入力されると共に、第２入力ポートＩ₂に接続された偏波合成器１７０からのパルス種光又は増幅能規制光が入力され、それらを合波して出力ポートＯから出力する。希土類元素ドープファイバ１２１は、偏波合成器１７０から励起光、及び、パルス種光又は増幅能規制光が入力されるが、励起光により希土類元素の最外殻電子が励起されて反転分布状態となり、その誘導放出によりパルス種光又は増幅能規制光を増幅して出力する。また、希土類元素ドープファイバ１２１は、偏波保持ファイバからなるので、偏波状態を維持した状態で出力光を出力する。

ここで、このパルス光源１００では、増幅能規制光により、パルス種光源１１０からのパルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅されるように、希土類元素ドープファイバ１２１の増幅能が規制されている。具体的には、増幅能規制光が希土類元素ドープファイバ１２１により増幅されると、それによって希土類元素ドープファイバ１２１の光増幅エネルギーが消費され、その増幅能が規制される。つまり、本実施形態１０では、パルス種光源１１０は増幅能規制光源を兼ねている。このように、希土類元素ドープファイバ１２１の増幅能が規制されることにより、光増幅エネルギーの分配がパルス幅の全体にわたって概ね均一となり、パルス種光源１１０からのパルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅される。

作用効果は、実施形態３と同一である。

なお、本実施形態１０では、パルス種光及び連続レーザー光が同一の種光源１１１からのものであり、同一波長の光であるので、波長分離による分波を行うことはできない。

（その他の実施形態）
上記実施形態１〜１０では、変調器１１２によりパルス種光を生じさせる構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、半導体ＬＤを駆動電流制御してパルス種光源１１０とした構成であってもよい。その場合、変調器１１２を省略することができる。

また、上記実施形態３、５及び７では、出力用ＷＤＭカプラ１５０により出力光の波長分離を行う構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、帯域通過フィルタを用いて波長分離を行う構成であってもよい。

また、上記実施形態７及び８を除いては、希土類元素ドープファイバ１２１の両側から励起光を入力する双方励起の光ファイバ増幅器１２０としたが、特にこれに限定されるものではなく、前方励起のものであっても後方励起のものであってもよい。後方励起は、希土類元素ドープファイバ１２１の出力側よりも入力側の増幅能が低くなるので、希土類元素ドープファイバ１２１の増幅能の規制という観点からは好ましい態様である。

また、パルス立ち上がりが急峻なほどパルス歪みが生じやすく、希土類元素ドープファイバの増幅能をより低く規制する必要がある。従って、希土類元素ドープファイバの増幅能を高い状態で規制するためには、パルス立ち上がり時間を１０ｎｓ以上、好ましくは４０ｎｓ以上、さらに好ましくは１００ｎｓ以上とするのがよい。

また、上記実施形態４、６、８、９及び１０では、偏波分離器１８０を用いたが、偏光子を用いることもできる。

以上説明したように、本発明は、パルス光源について有用である。

実施形態１に係るパルス光源の構成を示すブロック図である。パルス光源の試験評価時の装置構成を示すブロック図である。パルス種光源からのパルス種光のパルス波形を示す図である。パルス繰返し周波数が１００ｋＨｚの場合において、パルスピークの利得を（ａ）２３．５ｄＢ、（ｂ）２２．１ｄＢ、（ｃ）２０．５ｄＢ及び（ｄ）１８．１ｄＢとしたときのそれぞれの光ファイバ増幅器からの出力光のパルス波形を示す図である。パルス繰返し周波数が１０ｋＨｚの場合において、パルスピークの利得を（ａ）３１．０ｄＢ、（ｂ）２９．８ｄＢ、（ｃ）２８．３ｄＢ、（ｄ）２５．３ｄＢ及び（ｅ）１９．４ｄＢとしたときのそれぞれの光ファイバ増幅器からの出力光のパルス波形を示す図である。実施形態２に係るパルス光源の構成を示すブロック図である。（ａ）パルス種光のパルス波形、（ｂ）第１光ファイバ増幅器の出力光のパルス波形及び（ｃ）第２光ファイバ増幅器の出力光のパルス波形を示す図である。実施形態３に係るパルス光源の構成を示すブロック図である。（ａ）パルス種光のパルス波形、（ｂ）増幅能規制光源をオフにした場合の第１出力ポートからの出力光のパルス波形、（ｃ）増幅能規制光源をオンにした場合の第１出力ポートからの出力光のパルス波形を示す図である。実施形態４に係るパルス光源の構成を示すブロック図である。実施形態５に係るパルス光源の構成を示すブロック図である。実施形態６に係るパルス光源の構成を示すブロック図である。実施形態７に係るパルス光源の構成を示すブロック図である。実施形態８に係るパルス光源の構成を示すブロック図である。実施形態９に係るパルス光源の構成を示すブロック図である。実施形態１０に係るパルス光源の構成を示すブロック図である。従来のパルス光源の（ａ）パルス種光のパルス波形及び（ｂ）出力光のパルス波形を示す図である。

符号の説明

１００パルス光源
１１０パルス種光源
１１１種光源
１１２変調器
１１３分波器
１２０（第１）光ファイバ増幅器
１２１希土類元素ドープファイバ
１２２ＷＤＭカプラ
１２３励起光源
１３０第２光ファイバ増幅器
１４０入力用ＷＤＭカプラ（光合成器）
１５０出力用ＷＤＭカプラ（光分離器）
１６０制御器
１７０偏波合成器（光合成器）
１８０偏波分離器（光分離器）
１９０増幅能規制光源
２００アテネータ
３００光電変換器
４００オシロスコープ
ｉ入力ポート
ｏ出力ポート

Claims

一定のパルス幅及びパルス繰返し周波数のパルス種光を発するパルス種光源と、
励起光を発する励起光源と、該励起光源からの励起光及び上記パルス種光源からのパルス種光が入力される希土類元素ドープファイバと、を有し、励起光により希土類元素の最外殻電子を励起させて反転分布状態とし、その誘導放出によりパルス種光を増幅する光ファイバ増幅器と、
を備えたパルス光源であって、
上記パルス種光源からのパルス種光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅されるように上記希土類元素ドープファイバの増幅能が規制されていることを特徴とするパルス光源。
請求項１に記載されたパルス光源において、
励起光を発する第２励起光源と、該第２励起光源からの励起光及び上記光ファイバ増幅器からの出力光が入力される第２希土類元素ドープファイバと、を有し、励起光により希土類元素の最外殻電子を励起させて反転分布状態とし、その誘導放出により出力光を増幅する第２光ファイバ増幅器をさらに備え、
上記光ファイバ増幅器からの出力光が全パルス幅にわたって均一な利得で増幅されるように上記第２希土類元素ドープファイバの増幅能が規制されていることを特徴とするパルス光源。
請求項１に記載されたパルス光源において、
上記希土類元素ドープファイバは、上記励起光源から発せられる励起光のパワーの設定によりその増幅能が規制されていることを特徴とするパルス光源。
請求項１に記載されたパルス光源において、
上記光ファイバ増幅器に入力される増幅能規制光を発する増幅能規制光源をさらに備え、
上記希土類元素ドープファイバは、上記増幅能規制光源からの増幅能規制光によりその増幅能が規制されていることを特徴とするパルス光源。
請求項４に記載されたパルス光源において、
上記増幅能規制光源は、上記光ファイバ増幅器への上記パルス種光源からのパルス種光の入力オフ時に該光ファイバ増幅器に増幅能規制光を入力することを特徴とするパルス光源。
請求項４に記載されたパルス光源において、
上記増幅能規制光源が発する増幅能規制光が連続光であり、
上記パルス種光源からのパルス種光と上記増幅能規制光源からの増幅能規制光とを分離可能に合波して上記光ファイバ増幅器に入力する光合波器と、
上記光ファイバ増幅器からの出力光をパルス種光を増幅したものと増幅能規制光を増幅したものとに分離する光分離器と、をさらに備えたことを特徴とするパルス光源。
請求項４に記載されたパルス光源において、
上記励起光源が上記増幅能規制光源を兼ねていることを特徴とするパルス光源。
請求項４に記載されたパルス光源において、
上記パルス種光源が上記増幅能規制光源を兼ねていることを特徴とするパルス光源。