JP2007193231A - Light source device - Google Patents

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JP2007193231A JP2006013014A JP2006013014A JP2007193231A JP 2007193231 A JP2007193231 A JP 2007193231A JP 2006013014 A JP2006013014 A JP 2006013014A JP 2006013014 A JP2006013014 A JP 2006013014A JP 2007193231 A JP2007193231 A JP 2007193231A
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Toshiaki Okuno
俊明 奥野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source device that can vary the power of a SC (super continuum) optical pulse train while keeping the spectral waveform of SC light to be emitted. <P>SOLUTION: A light source device 1a is equipped with a pulse light source 2 that emits an optical pulse train P1 of ultrashort pulse light having a pulse width of several femtoseconds, an optical fiber 11 optically coupled with the pulse light source 2 and receiving the optical pulse train P1 to emit SC light P2, and a time-division multiplexing unit 3 as a power varying means optically coupled between the pulse light source 2 and the optical fiber 11. The time-division multiplexing unit 3 varies the power of the SC light P2 by varying the repetition frequency of the optical pulse train P1 emitting from the pulse light source 2 and thereby, varying the repetition frequency of the SC light P2. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

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。   The present invention relates to a light source device for outputting super continuum light (SC light).

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。   The SC light source, which is one of the broadband light sources, is expected as an important light source for various application fields because of its high output power, wide bandwidth, and spectral flatness. Although various types of SC light source devices have been proposed, the configuration generated in the optical fiber is simple, the interaction length can be easily increased, and spectrum control is easy. Generally, it is widely used.

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。
特開平11−160744号公報 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
Examples of such an SC light source device include a coherent broadband light source described in Patent Document 1 and a broadband near-infrared pulsed laser light source described in Non-Patent Document 1.
JP-A-11-160744 Okuno et al., “Broadband near-infrared pulsed laser light source applying non-linearity of optical fiber”, Proceedings of the 21st Near-Infrared Forum Lecture, Near-Infrared Study Group, November 2005, p. 173

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。   Depending on the application field of such an SC light source, it may be desired to use it while adjusting the power of the SC light. For example, when the object to be measured is a low scatterer in infrared spectroscopic measurement, it may be desired to increase the power of the SC light applied to the object to be measured in order to accurately measure scattered light. On the other hand, in order to avoid deterioration or alteration of the measurement target object due to the interaction between the SC light and the measurement target object, it may be desired to reduce the power of the SC light applied to the measurement target object. In addition, when adjusting the power of the SC light, it is desirable that the power can be adjusted while maintaining the spectrum waveform of the SC light in order to maintain measurement accuracy.

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。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a light source device that can vary the power of SC light while maintaining the spectrum waveform of the emitted SC light.

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。   In order to solve the above-described problems, a first light source device of the present invention includes a seed light source that emits an optical pulse train, and light that is optically coupled to the seed light source and emits supercontinuum light (SC light) upon receiving the optical pulse train. A fiber and power varying means for varying the power of the SC light, and the power varying means is an SC emitted from the light source device in a part or all of the wavelength range included in the spectrum band of the SC light. It is characterized in that the power of the SC light is changed in a state where the spectrum waveform of the light is maintained. According to this light source device, the power of the SC light in the wavelength range can be made variable while maintaining the spectrum waveform of the SC light in the wavelength range necessary for measurement by the power variable means. The spectral waveform of the SC light here refers to a undulation state along the wavelength axis in the spectral intensity characteristic of the SC light. In addition, the fact that the spectrum waveform is maintained means that the ratio of the spectrum intensity before and after the change in each wavelength is substantially uniform over the wavelength range.

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。   Further, the first light source device may be characterized in that the power variable means changes the power of the SC light by changing the peak value of the power waveform of each pulse included in the optical pulse train. Thereby, the power of the SC light can be changed to a desired intensity while suitably maintaining the spectrum waveform of the SC light.

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。   In the first light source device, the power variable means changes the peak value of the power waveform of each pulse included in the optical pulse train by changing the output power of the excitation laser light source included in the seed light source. May be a feature. The output power of the excitation laser light source can be easily controlled by the amount of current supplied to the excitation laser light source. Therefore, according to this light source device, the peak value of the power waveform of each pulse included in the optical pulse train can be easily changed using one parameter such as the amount of current of the excitation laser light source.

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。   Further, the first light source device may be characterized in that the power variable means is a variable gain optical amplifier optically coupled between the seed light source and the optical fiber. By increasing the peak value of the power waveform of each pulse included in the optical pulse train by an optical amplifier and making the amplification factor variable, the power of the SC light can be easily controlled to a desired intensity. In this case, since the output power of the seed light source may be constant, an optical pulse train can be obtained stably. In this case, the spectral shape of the light incident on the optical amplifier may be different from the spectral shape of the light emitted from the optical amplifier. In addition to the peak value of the power waveform of each pulse of the optical pulse train incident on the optical fiber, by taking into account the change in the spectral shape of the optical pulse train in the optical amplifier, while maintaining the spectral waveform of the SC light suitably, The power of the SC light can be made close to the desired intensity with high accuracy.

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。   Further, the first light source device may be characterized in that the power variable means is a variable attenuation factor optical attenuator optically coupled between the seed light source and the optical fiber. By attenuating the power of each pulse included in the optical pulse train with an optical attenuator and making the attenuation factor variable, each noise of the optical pulse train is not affected without affecting the noise characteristics, time waveform, and spectrum shape of the optical pulse train. The peak value of the power waveform of the pulse can be controlled. Therefore, according to this light source device, the power of the SC light can be brought closer to the desired intensity with high accuracy.

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。   Further, in the first light source device, the power variable means changes the optical coupling efficiency between the seed light source and the optical fiber by using the optical axis shift between the seed light source and the optical fiber, thereby changing the optical pulse train. The peak value of the power waveform of each included pulse may be changed. As a result, the power of the SC light can be suitably controlled, and the optical loss can be suppressed as compared with the case where an optical amplifier or an optical attenuator is used.

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。   Further, the first light source device may be characterized in that the power varying means maintains the spectrum waveform of the SC light by changing the time waveform of each pulse included in the optical pulse train incident on the optical fiber. Thereby, the power of the SC light can be changed while suitably maintaining the spectrum waveform of the SC light.

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。   The first light source device may be characterized in that the power variable means maintains the spectrum waveform of the SC light by changing the center wavelength of the optical pulse train incident on the optical fiber. The spectral waveform of SC light is affected by the dispersion characteristics of the optical fiber and the center wavelength of the optical pulse train. Therefore, according to this light source device, it is possible to change the power of the SC light while suitably maintaining the spectrum waveform of the SC light.

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。   Further, the first light source device may be characterized in that the power varying means maintains the spectrum waveform of the SC light by changing the spectrum shape of the optical pulse train incident on the optical fiber. Thereby, the power of the SC light can be changed while suitably maintaining the spectrum waveform of the SC light.

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。   The first light source device may be characterized in that the power variable means maintains the spectrum waveform of the SC light by changing the polarization direction of the optical pulse train incident on the optical fiber. The spectrum waveform of SC light is affected by the polarization of the optical pulse train and the polarization dependence of the optical fiber. Therefore, according to this light source device, it is possible to change the power of the SC light while suitably maintaining the spectrum waveform of the SC light.

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。   In addition, a second light source device according to the present invention includes a seed light source that emits continuous light, an optical fiber that is optically coupled to the seed light source and receives continuous light and emits supercontinuum light (SC light), and SC light. Power varying means for varying the power of the SC light, and the power varying means has a spectral waveform of the SC light emitted from the light source device in a part or all of the wavelength range included in the spectral band of the SC light. The power of the SC light is changed in a maintained state. Even if the light incident on the optical fiber is continuous light, SC light can be generated in the optical fiber if the continuous light has a relatively high power. According to this light source device, the power of the SC light in the wavelength range can be made variable while maintaining the spectrum waveform of the SC light in the wavelength range necessary for the measurement by the power variable means.

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。   The second light source device may be characterized in that the power of continuous light incident on the optical fiber is 100 mW or more. Thereby, SC light can be suitably generated in the optical fiber.

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。   Further, the first or second light source device may be characterized in that a wavelength of 1550 nm is included in a wavelength range of an optical pulse train or continuous light incident on an optical fiber. Thereby, SC light can be efficiently generated in a low-loss region of the optical fiber.

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。   The first or second light source device may further include a temperature control unit that controls the temperature of the optical fiber. As a result, the dispersion characteristic of the optical fiber can be suitably changed, so that the power of the SC light can be brought closer to a desired value with high accuracy while the spectral waveform of the SC light emitted from the light source device is more preferably maintained. . In this case, the temperature control means preferably includes a temperature control element provided in contact with the optical fiber. Thereby, the temperature of the optical fiber can be easily controlled.

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。   Further, the first or second light source device may be characterized in that the power varying means is a curved portion having a variable curvature formed in an optical waveguide for emitting SC light to the outside of the device. Since the SC optical waveguide has such a curved portion, it is possible to give an arbitrary bending loss to the SC light and to change the power of the SC light while suitably maintaining the spectrum waveform of the SC light.

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。   Further, the first or second light source device may be characterized in that the power varying means is a variable attenuation factor optical attenuator optically coupled to the output end of the optical fiber. According to this light source device, for example, the SC light is attenuated by using an optical attenuator having a sufficiently low wavelength dependency of the attenuation rate, thereby changing the power of the SC light while suitably maintaining the spectrum waveform of the SC light. be able to. In this case, the difference between the maximum attenuation rate and the minimum attenuation rate of the optical attenuator in the wavelength region is preferably 20 dB or less. This is because it is not easy to keep the wavelength dependency of the loss constant for a variable attenuation amount of 20 dB or more. If such a thing is obtained, the attenuator becomes expensive. Also, for normal applications, a 20 dB change in strength is sufficient.

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。   The first or second light source device may be characterized in that the power variable means is a variable gain optical amplifier optically coupled to the output end of the optical fiber. According to this light source device, for example, by amplifying the SC light by using an optical amplifier having a sufficiently low wavelength dependency of the amplification factor, the power of the SC light can be changed while favorably maintaining the spectrum waveform of the SC light. Can do.

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。   The first or second light source device may be characterized in that the power varying means changes the power of the SC light by changing the repetition frequency of the SC light. Thereby, the power of the SC light can be changed while suitably maintaining the spectrum waveform of the SC light.

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。   In the first or second light source device, the seed light source emits the optical pulse train, and the power variable means changes the repetition frequency of the optical pulse train incident on the optical fiber, thereby changing the SC light repetition frequency. It is good also as making it feature. Thereby, the repetition frequency of SC light can be changed, maintaining the spectrum waveform of SC light suitably. In this case, it is preferable to change the repetition frequency of the optical pulse train while maintaining the peak value of the power waveform of each optical pulse included in the optical pulse train incident on the optical fiber.

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。   The first or second light source device may further include detection means that is optically coupled to the output end of the optical fiber and detects at least one of the power and spectral shape of the SC light. By detecting at least one of the power and spectrum shape of the SC light by this detection means, it becomes possible to feedback-control the power variable means using this detection result, maintaining the spectrum waveform of the SC light, and SC Light power control can be performed with high accuracy and stability.

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。   Further, the first or second light source device may be characterized in that the spectrum width of the SC light is 10 times or more of the optical pulse train incident on the optical fiber or the spectrum width of the continuous light. When the spectrum width of the SC light becomes 10 times or more of the spectrum width of the optical pulse train (or continuous light), the deformation of the spectral shape of the SC light due to fluctuations in the characteristics (nonlinearity) of the optical pulse train or optical fiber becomes significant. . Therefore, in such a case, it is desirable that the power of the SC light in the wavelength range necessary for measurement can be arbitrarily changed by the power variable means.

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。   According to the light source device of the present invention, the power of the SC light can be varied while maintaining the spectrum waveform of the emitted SC light.

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。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a light source device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

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。   FIGS. 1A and 1B are diagrams respectively showing configurations of light source devices 1a and 1b according to the embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1A, the light source device 1 a includes a pulse light source 2, a time division multiplexing processing unit 3, and an optical fiber 11. The pulse light source 2 is a seed light source in the present embodiment, and emits an optical pulse train P1 upon receiving power supply from a power supply device (not shown).

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。   The optical fiber 11 is optically coupled to the pulse light source 2 via the time division multiplex processing unit 3, receives the optical pulse train P1, and receives pulsed SC light P2 including supercontinuum (SC) light. Is emitted. Specifically, the optical fiber 11 generates SC light P2 having a gentle spectral shape over a wide band by expanding the spectral width of the optical pulse train P1 to, for example, twice or more. The center wavelength of the optical pulse train P1 is preferably in the vicinity of 1550 nm. Thereby, the SC light can be efficiently generated in the low loss region of the optical fiber 11.

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。   The time division multiplex processing unit 3 is power variable means for changing the power of the SC light P2. The time division multiplexing processing unit 3 changes the repetition frequency of the SC light P2 by changing the repetition frequency of the optical pulse train P1, and as a result, changes the time average power of the SC light P2.

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。   The time division multiplex processing unit 3 is optically coupled between the pulse light source 2 and the optical fiber 11, and includes a duplexer 31, a plurality of optical waveguides 32 and 33, a delay unit 34, a multiplexer 35, Have The demultiplexer 31 is a demultiplexing unit for demultiplexing the optical pulse train P <b> 1 from the pulse light source 2 into the optical waveguides 32 and 33. The delay unit 34 is a delay unit for delaying the optical pulse train P1 in terms of time. The delay device 34 is provided in one of the optical waveguides 32 and 33 (in this embodiment, the optical waveguide 32) or both. The multiplexer 35 is a multiplexing unit for multiplexing the optical pulse train P <b> 1 from the optical waveguides 32 and 33. Whether the optical pulse train P1 is demultiplexed into the optical waveguides 32 and 33, or the optical pulse train P1 is guided only to the optical waveguide (optical waveguide 33) not provided with the delay device 34. An optical switch for selection is provided. In this case, the frequency can be changed repeatedly while the average power output from the multiplexer 35 is kept constant. Further, an optical shutter, an optical switch, an optical variable attenuator or the like that effectively blocks light may be inserted into the optical waveguide 32 or 33. In this case, the frequency can be changed repeatedly without changing the energy of the pulsed light output from the multiplexer 35.

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。   Referring to FIG. 1B, the light source device 1 b includes a pulse light source 2, a time division multiplex processing unit 4, and an optical fiber 11. Among these, the configurations and functions of the pulse light source 2 and the optical fiber 11 are the same as those of the light source device 1a.

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。   The time division multiplex processing unit 4 is a power variable means for changing the power of the SC light P2. The time division multiplex processing unit 4 changes the repetition frequency of the SC light P2 by changing the repetition frequency of the optical pulse train P1, similarly to the time division multiplex processing unit 3 of FIG. The time average power of the light P2 is changed.

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。   The time division multiplex processing unit 4 is optically coupled between the pulse light source 2 and the optical fiber 11, and includes a duplexer 41, a plurality of optical waveguides 42 to 44, and a multiplexer 45. The demultiplexer 41 is a demultiplexing unit for demultiplexing the optical pulse train P <b> 1 from the pulse light source 2 into the optical waveguides 42 to 44. The multiplexer 45 is a multiplexing unit for multiplexing the optical pulse train P <b> 1 from the optical waveguides 42 to 44.

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。   Some of the optical waveguides 42 to 44 have delay paths 42a and 43a, respectively. The delay paths 42a and 43a are portions for delaying the optical pulse train P1 passing through the optical waveguides 42 and 43 in time, and constitute a delay section in the time division multiplex processing section 4. The delay path 42a is longer than the delay path 43a, and the delay time of the optical pulse train P1 is longer in the order of the optical waveguides 42, 43, and 44. The duplexer 41 selects whether to split the optical pulse train P1 into the optical waveguides 42 to 44, or to guide the optical pulse train P1 only to the optical waveguide (optical waveguide 44) in which no delay path is provided. An optical switch is provided. In this case, the frequency can be changed repeatedly while the average power output from the multiplexer 45 is kept constant. In addition, an optical shutter, an optical switch, an optical variable attenuator, or the like that effectively blocks light may be inserted into the optical waveguide 42, 43, or 44. In this case, the frequency can be changed repeatedly without changing the energy of the pulsed light output from the multiplexer 45.

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。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a pulse light source 2 a as an example of the pulse light source 2. The pulsed light source 2a is a so-called active mode-locked ultrashort pulsed light source, and is composed of a ring resonator. That is, the pulse light source 2a includes a semiconductor laser element 21, an LN modulator 22a, a signal generator 22b that drives the LN modulator 22a, and a ring-shaped cavity (optical waveguide) 23. The semiconductor laser element 21 is optically coupled to the ring-shaped portion of the cavity 23 through a coupler 23a. The ring-shaped portion of the cavity 23 is optically coupled to the output optical waveguide 23d through the coupler 23c. An erbium-doped optical fiber (EDF) 23 b and an LN modulator 22 a are optically coupled in series to the ring-shaped portion of the cavity 23.

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。   When the signal generator 22b sends an electrical pulse signal of a certain frequency to the LN modulator 22a, the optical loss in the LN modulator 22a decreases at a period corresponding to the frequency. Excitation light is incident on the ring-shaped portion of the cavity 23 from the semiconductor laser element 21. If the LN modulator 22a is controlled so that oscillation occurs when the phases of the modes contained in the light pumped by the pump light are synchronized, an ultrashort pulse laser beam having a pulse width of about several femtoseconds can be obtained. It is generated and periodically emitted from the output optical waveguide 23d to the outside. In the light source devices 1a and 1b shown in FIGS. 1A and 1B, this periodic ultrashort pulse light is used as the optical pulse train P1. At this time, the repetition frequency of the optical pulse train P1 matches the frequency of the electrical pulse signal sent from the signal generator 22b to the LN modulator 22a.

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。   FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a pulse light source 2b as another example of the pulse light source 2. The pulse light source 2b is a so-called passive mode-locked ultrashort pulsed light source, and is constituted by a ring resonator. That is, the pulse light source 2b includes a semiconductor laser element 21, a ring-shaped cavity (optical waveguide) 23, a reflection mirror 24a, a piezo motor 24b attached to the reflection mirror 24a, and a signal generator 24c for driving the piezo motor 24b. Have The point that the semiconductor laser element 21 is optically coupled to the cavity 23, the point that the cavity 23 has the output optical waveguide 23d, and the point that the EDF 23b is optically coupled to the ring-shaped portion of the cavity 23 are the above-mentioned pulses. This is the same as the light source 2a (FIG. 2).

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。   In the pulse light source 2b, a reflection mirror 24a is provided in place of the LN modulator 22a of the pulse light source 2a. The reflection mirror 24a constitutes a part of the ring-shaped portion of the cavity 23, and the length of the ring-shaped portion of the cavity 23 changes periodically as the position of the reflection mirror 24a vibrates. The vibration of the reflection mirror 24a is given by the piezo motor 24b. The vibration frequency is controlled by a signal generator 24c that drives the piezo motor 24b.

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。   When the signal generator 24c sends an electrical pulse signal having a certain frequency to the piezo motor 24b, the length of the cavity 23 varies in a cycle corresponding to the frequency. Excitation light is incident on the ring-shaped portion of the cavity 23 from the semiconductor laser element 21. Then, at the moment when the length of the cavity 23 satisfies the soliton condition, ultrashort pulse laser light having a pulse width of about several femtoseconds is generated. The ultrashort pulse light is periodically emitted from the output optical waveguide 23d to the outside as an optical pulse train P1. At this time, the repetition frequency of the optical pulse train P1 matches the frequency of the electrical pulse signal sent from the signal generator 24c to the piezo motor 24b. In the pulsed light source 2b, periodic ultrashort pulsed light is generated by mechanically driving the reflection mirror 24a. Therefore, the pulsed light source 2b is compared with the pulsed light source 2a configured to electrically drive the LN modulator 22a. Thus, the repetition frequency of the optical pulse train P1 tends to decrease.

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。   FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a pulse light source 2 c as another example of the pulse light source 2. The pulsed light source 2c is a so-called passive mode-locked ultrashort pulsed light source, and is composed of a solid-state laser made of Er: Yb co-doped glass. That is, the pulse light source 2c includes a semiconductor laser element 21, a saturable absorber mirror 25 in which a saturable absorber and a reflector are integrally formed, a collimator lens 26a, prisms 26b and 26c, an output coupler 26d, Mirrors 27a to 27c, an Er: Yb co-added glass plate 28, and a transparent medium 29 are included. Among these components, components other than the semiconductor laser element 21 and the collimator lens 26a constitute a cavity CA for laser oscillation. The transparent medium 29 is provided as necessary.

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。   Excitation light emitted from the semiconductor laser element 21 reaches the Er: Yb co-doped glass plate 28 via the collimator lens 26a and the mirror 27a, and excites the Er: Yb co-doped glass plate 28. The Er: Yb co-doped glass plate 28 is disposed on a cavity CA including the saturable absorbing mirror 25, prisms 26b and 26c, an output coupler 26d, and mirrors 27a to 27c. The light traveling through the cavity CA reciprocates between the saturable absorber mirror 25 and the output coupler 26d while being amplified by the Er: Yb co-doped glass plate 28.

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。   The saturable absorbing mirror 25 has a property of absorbing weak light and reflecting strong light. Since the intensity of the light becomes maximum when the phases of the modes included in the light reaching the saturable absorber mirror 25 are synchronized, the saturable absorber mirror 25 functions as a reflecting mirror only at this moment and laser oscillation occurs. . Therefore, this laser light becomes ultrashort pulse light having a pulse width of about several femtoseconds, and is emitted to the outside from the output coupler 26d as an optical pulse train P1. At this time, the repetition frequency of the optical pulse train P1 is a value corresponding to the length of the cavity CA.

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。   Of the light source devices 1a and 1b having the above configuration, the operation of the light source device 1a will be described. The operation of the light source device 1b is almost the same as the operation of the light source device 1a.

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T)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(T/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。 The pulse light source 2 having any one of the pulse light sources 2 a to 2 c shown in FIGS. 2 to 4 emits the optical pulse train P <b> 1 to the time division multiplex processing unit 3. The optical pulse train P1 is composed of ultrashort pulse lights having a pulse width of about several femtoseconds arranged periodically (period T 1 ). At this time, in the time division multiplexing processing unit 3, when the demultiplexer 31 is set so that the optical pulse train P 1 is demultiplexed into the optical waveguides 32 and 33, the optical pulse train P 1 is transmitted to the optical waveguides 32 and 33. It is demultiplexed. Then, the optical pulse train P1 that advances toward one optical waveguide 32, only the delay unit 34 for example (T 1/2) seconds delay. Thereafter, the optical pulse train P1 that has advanced to each of the optical waveguides 32 and 33 is multiplexed again by the multiplexer 35. In the time division multiplex processing unit 3, when the demultiplexer 31 is set so that the optical pulse train P <b> 1 is not demultiplexed into the optical waveguide 32, the optical pulse train P <b> 1 travels through the optical waveguide 33.

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P及びP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P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T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P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Tの半分の周期T(=T/2)で光パルスが並んだ波形となる。 Here, FIG. 5 (a) and (b) an output waveform P A and from division multiplexing processing section 3 in each case when the optical pulse train P1 in the demultiplexer 31 is the case and demultiplexed not demultiplexed it is a graph showing a P B. When the optical pulse train P1 is not demultiplexed at the demultiplexer 31, from FIG. 5 as the output waveform P A shown in (a), when the optical pulse train P1 emitted from the pulse light source 2 is directly division multiplexing processing section 3 It becomes the output waveform, a waveform aligned optical pulse with a period T 1. If, on the other hand, the optical pulse train P1 in the demultiplexer 31 is demultiplexed, as the output waveform P B shown in FIG. 5 (b), half the period T 1 of the optical pulse train P1 emitted from the pulse light source 2 optical pulse a waveform aligned with the period T 2 (= T 1/2 ).

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Pにおける各光パルスの尖頭値は、出力波形P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 Further, in this case, the intensity decrease of each pulse caused by demultiplexing by the demultiplexer 31 may be compensated by increasing the amount of current supplied to the semiconductor laser element 21 (see FIGS. 2 to 4), for example. As a result, as shown in FIGS. 5A and 5B, the peak value of each optical pulse in the output waveform P B is equivalent to the peak value of each optical pulse in the output waveform P A (PW). . As described above, it is preferable to change the repetition frequency of the optical pulse train P1 while maintaining the peak value of the power waveform of each optical pulse included in the optical pulse train P1 incident on the optical fiber 11.

なお、出力波形P及びP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Pの繰り返し周波数(すなわち光パルス列P1の周期Tの逆数)は例えば25MHzといった値であり、出力波形P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P及びP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P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Pの時間平均パワーは例えば80mWといった値である。 The peak value PW of each optical pulse of the output waveforms P A and P B is a value such as 80 kW, for example. Further, the repetition frequency of the output waveform P A (that is, the reciprocal of the period T 1 of the optical pulse train P1) is a value such as 25 MHz, and the repetition frequency of the output waveform P B is a value such as 50 MHz. The pulse width of the output waveform P A and P B are values of, for example 200 femtoseconds. The time average power of the output waveform P A is a value such as 40 mW, and the time average power of the output waveform P B is a value such as 80 mW.

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。   Such an output waveform from the time division multiplex processing unit 3 enters the optical fiber 11. Then, the spectral bandwidth of each optical pulse is expanded more than twice by the non-linear optical effect (adiabatic soliton compression effect) in the optical fiber 11, and the SC light P2 having a gentle spectral shape over the wide band is generated. The repetition frequency of the SC light P2 generated at this time coincides with the repetition frequency of the optical pulse train P1 incident on the optical fiber 11. The SC light P2 is emitted from the light emitting end of the light source device 1a to the outside. The length (interaction length) of the nonlinear portion of the optical fiber 11 is preferably 2 m, for example.

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P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P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。 Here, FIG. 6 is a graph showing an example of the spectrum shape of the SC light P2 generated in the optical fiber 11. In FIG. 6, graph SP1 is the spectral shape of the SC light P2 that corresponds to the output waveform P A shown in FIG. 5 (a), the graph SP2 corresponds to the output waveform P B shown in FIG. 5 (b) SC It is the spectrum shape of the light P2. In FIG. 6, the value of the spectral intensity on the vertical axis is normalized.

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。   As shown in graphs SP1 and SP2 in FIG. 6, the SC light P2 has a gentle spectral shape over a wide band. Then, comparing the graph SP1 and the graph SP2, it can be seen that the total power (time average power) of the SC light P2 increases in proportion to the value of the repetition frequency of the optical pulse train P1 incident on the optical fiber 11. . Further, the spectrum waveforms (the undulation state along the wavelength axis) of the graphs SP1 and SP2 are substantially the same. That is, it can be seen that the ratio of the spectral intensity before and after the change is substantially equal over the entire band, and the spectral waveform is suitably maintained.

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。   That is, in this embodiment, the spectral shapes of the individual optical pulses included in the SC light P2 are the same regardless of the change in the repetition frequency of the SC light P2. Therefore, the time average power and the spectrum waveform of the SC light P2 are superposed of individual spectrum intensities corresponding to the repetition frequency of the SC light P2. Thereby, the power of the SC light P2 can be changed in proportion to the repetition frequency while maintaining the spectrum waveform of the SC light P2.

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。   Thus, according to the light source device 1a (or 1b) of the present embodiment, the time division multiplexing processing unit 3 (or 4) maintains the spectrum waveform of the SC light P2 emitted from the light source device 1a while maintaining the SC waveform. The power (time average power) of the light P2 can be made variable. Thereby, for example, when the measurement object is a low scatterer in infrared spectroscopy, the time average power of the SC light P2 irradiated to the measurement object is increased while maintaining the spectrum waveform of the SC light P2. Therefore, the measurement accuracy can be increased. In addition, since the time average power of the SC light P2 irradiated to the object to be measured can be suitably weakened while maintaining the spectrum waveform of the SC light, the object to be measured due to the interaction between the SC light P2 and the object to be measured. Deterioration and alteration of things can be avoided.

(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。
(First modification)
Fig.7 (a) is a figure which shows the structure of the light source device 1c which concerns on the 1st modification of the said embodiment. Referring to FIG. 7A, the light source device 1 c of this modification includes a pulse light source 2, a pulse extraction unit 5, and an optical fiber 11. Among these, since the configurations of the pulse light source 2 and the optical fiber 11 are the same as those in the above-described embodiment, detailed description thereof is omitted.

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。   The pulse extraction unit 5 is a power varying means for varying the power of the SC light P2. The pulse extraction unit 5 changes the repetition frequency of the SC light P2 by changing the repetition frequency of the optical pulse train P1, and as a result, changes the time average power of the SC light P2.

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。   Specifically, the pulse extraction unit 5 is optically coupled between the pulse light source 2 and the optical fiber 11 and includes an optical switch 51 and a signal generator 52. The optical switch 51 is a component for periodically taking out optical pulses from the optical pulse train P <b> 1 emitted from the pulse light source 2. The signal generator 52 is a component for driving the optical switch 51.

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。   The signal generator 52 sends to the optical switch 51 an electrical pulse signal having a cycle that is an integral multiple of the repetition cycle of the optical pulse train P1. As a result, among the optical pulses included in the optical pulse train P <b> 1, an optical pulse that matches the timing of the electrical pulse signal is emitted from the pulse extraction unit 5. In this manner, the pulse extraction unit 5 periodically extracts the optical pulse from the optical pulse train P1 emitted from the pulse light source 2, thereby changing the repetition frequency of the optical pulse train P1 incident on the optical fiber 11.

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。   At this time, the repetition frequency of the SC light P2 emitted from the optical fiber 11 coincides with the repetition frequency of the optical pulse train P1 incident on the optical fiber 11. Therefore, according to the light source device 1c, since the repetition frequency of the SC light P2 can be suitably changed, the SC light P2 emitted from the light source device 1c is similar to the light source devices 1a and 1b of the above embodiment. The time average power of the SC light P2 can be changed while suitably maintaining the spectral waveform. The signal generator 52 may be provided outside the light source device 1c. In addition, the pulse extraction period in the pulse extraction unit 5 is preferably variable, which increases the degree of freedom in changing the time average power of the SC light P2.

(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。
(Second modification)
FIG.7 (b) is a figure which shows the structure of the light source device 1d which concerns on the 2nd modification of the said embodiment. Referring to FIG. 7B, the light source device 1 d of this modification includes a pulse light source 2, a signal generator 6, an optical fiber 11, and an optical amplifier 12. Among these, the configurations of the pulse light source 2 and the optical fiber 11 are the same as those in the above embodiment.

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。   The signal generator 6 is a power variable means for changing the power of the SC light P2. The signal generator 6 changes the repetition frequency of the SC light P2 by changing the repetition frequency of the optical pulse train P1, and as a result, changes the time average power of the SC light P2.

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。   Specifically, the signal generator 6 changes the repetition frequency when the pulse light source 2 emits the optical pulse train P1. For example, when the pulse light source 2 is the pulse light source 2a shown in FIG. 2, the signal generator 6 corresponds to the signal generator 22b. When the pulse light source 2 is the pulse light source 2b shown in FIG. 3, the signal generator 6 corresponds to the signal generator 24c. In this way, the signal generator 6 directly controls the pulse light source 2 to change the repetition frequency of the optical pulse train P1, thereby changing the repetition frequency of the SC light P2 with a simple configuration, and thereby the SC light P2. The time average power can be changed.

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。   The optical amplifier 12 is optically coupled between the pulse light source 2 and the optical fiber 11. The optical amplifier 12 is a component for amplifying the optical pulse train P1 emitted from the pulse light source 2, and is configured by, for example, an erbium-doped optical fiber (EDF). The optical amplifier 12 is used, for example, to control the peak value of the power waveform of each pulse to be substantially constant even when the repetition frequency of the optical pulse train P1 incident on the optical fiber 11 changes.

(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。
(Third Modification)
FIG. 8A is a diagram illustrating a configuration of a light source device 1e according to a third modification of the embodiment. Referring to FIG. 8A, the light source device 1 e of this modification includes a pulse light source 2, a variable attenuation factor optical attenuator 7, and an optical fiber 11. Among these, the configurations of the pulse light source 2 and the optical fiber 11 are the same as those in the above embodiment.

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。   The optical attenuator 7 is power varying means for varying the power of the SC light P2. In this modification, the power variable means changes the power of the SC light P2 by changing the peak value of the power waveform of each pulse included in the optical pulse train P1. Specifically, the optical attenuator 7 is optically coupled between the pulse light source 2 and the optical fiber 11, and the peak value of the power waveform of each pulse included in the optical pulse train P <b> 1 emitted from the pulse light source 2. Decrease. Further, the attenuation factor of the optical attenuator 7 is variable, and the peak value of the power waveform of each pulse included in the optical pulse train P1 can be reduced with an arbitrary attenuation factor.

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。   In addition to changing the repetition frequency of the optical pulse train P1 as in the above embodiment, for example, by changing the peak value of the power waveform of each pulse included in the optical pulse train P1 as in this modification, the light source device 1e The power of the SC light can be changed to a desired intensity while suitably maintaining the spectrum waveform of the SC light emitted from the light source. Further, as in this modification, by reducing the peak value of the power waveform of each pulse included in the optical pulse train P1 by the optical attenuator 7 and making the attenuation factor variable, the noise characteristics of the optical pulse train P1, The peak value of the power waveform of each pulse of the optical pulse train P1 can be controlled without affecting the time waveform and the spectrum shape. Therefore, according to the light source device 1e, the time average power of the SC light P2 can be brought closer to the desired intensity with high accuracy.

(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。
(Fourth modification)
FIG. 8B is a diagram illustrating a configuration of a light source device 1f according to a fourth modification of the embodiment. Referring to FIG. 8B, the light source device 1f of the present modification includes a pulse light source 2, an optical axis adjustment unit 8, an optical fiber 11, a collimator lens 13a, and a condenser lens 13b. Among these, the configurations of the pulse light source 2 and the optical fiber 11 are the same as those in the above embodiment. The collimator lens 13 a and the condenser lens 13 b are disposed between the pulse light source 2 and the optical fiber 11. The optical pulse train P1 is collimated by the collimator lens 13a and then condensed by the condenser lens 13b.

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。   The optical axis adjustment unit 8 is a power variable unit for changing the power of the SC light P2. The optical axis adjustment unit 8 changes the optical coupling efficiency between the pulse light source 2 and the optical fiber 11 by using the optical axis shift between the pulse light source 2 and the optical fiber 11, and each pulse included in the optical pulse train P1. The power of the SC light P2 is changed by changing the peak value of the power waveform. The optical axis adjustment unit 8 of the present modification includes a first drive unit 81 that displaces the condenser lens 13 b and a second drive unit 82 that displaces the light incident end of the optical fiber 11. The first drive unit 81 changes the optical coupling efficiency between the pulse light source 2 and the optical fiber 11 by displacing the condenser lens 13b in the optical axis direction and the direction intersecting the optical axis direction. The second drive unit 82 changes the optical coupling efficiency between the pulse light source 2 and the optical fiber 11 by displacing the light incident end of the optical fiber 11 in a direction crossing the optical axis direction.

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。   As in this modification, the power variable means (optical axis adjustment unit 8) uses the optical axis shift between the pulse light source 2 and the optical fiber 11 to make optical coupling efficiency between the pulse light source 2 and the optical fiber 11. The peak value of the power waveform of each pulse included in the optical pulse train P1 may be changed by changing. As a result, the time average power of the SC light P2 can be changed while favorably maintaining the spectrum waveform of the SC light P2 emitted from the light source device 1f. Compared with Example), the optical loss can be suppressed low.

(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。
(Fifth modification)
Fig.9 (a) is a figure which shows the structure of the light source device 1g which concerns on the 5th modification of the said embodiment. Referring to FIG. 9A, the light source device 1 g of this modification includes a pulse light source 2, a variable attenuation factor optical attenuator 7, a pulse compression / expansion unit 9, and an optical fiber 11. Among these, the configurations of the pulse light source 2 and the optical fiber 11 are the same as those in the above embodiment. The configuration of the optical attenuator 7 is the same as that of the third modified example (FIG. 8A).

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。   The pulse compressor / expander 9 constitutes a power variable means together with the optical attenuator 7. Specifically, the pulse compression / expansion unit 9 is optically coupled in series with the optical attenuator 7 between the pulse light source 2 and the optical fiber 11, and the time waveform of each optical pulse included in the optical pulse train P1 is obtained. By changing, the spectrum waveform of the SC light P2 is suitably maintained. As the pulse compressor / expander 9, a dispersion device such as a variable dispersion compensator is preferably used.

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。   As in the present modification, the power variable means further includes the pulse compression / expansion unit 9, whereby the spectral waveform of the SC light P2 emitted from the light source device 1g can be more suitably maintained.

(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。
(Sixth Modification)
FIG. 9B is a diagram illustrating a configuration of a light source device 1h according to a sixth modification of the embodiment. Referring to FIG. 9B, the light source device 1 h of the present modification includes a continuous light source 20, an optical amplifier 10 with a variable gain, and an optical fiber 11. Among these, about the structure of the optical fiber 11, it is the same as that of the said embodiment.

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。   The continuous light source 20 of this modification is a seed light source that emits continuous light P3. The continuous light source 20 provides continuous light P3 to the optical fiber 11 via the optical amplifier 10. Even if the light incident on the optical fiber 11 is continuous light, the SC light P2 can be generated in the optical fiber 11 if the continuous light has a relatively high power. At this time, it is preferable that the power of the continuous light P3 incident on the optical fiber 11 is 100 mW or more. Thereby, the SC light P2 can be suitably generated in the optical fiber 11.

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。   The optical amplifier 10 is power varying means for varying the power of the SC light P2. The optical amplifier 10 changes the power of the SC light P2 to a desired value by changing the power of the continuous light P3. That is, when the power of the continuous light P3 incident on the optical fiber 11 is changed, the generation condition of the pulsed SC light P2 in the optical fiber 11 changes, so the repetition frequency of the pulsed SC light P2 also changes. It will be. Thus, according to this modification, the repetition frequency of the SC light P2 can be changed by the power means (optical amplifier 10), so that the spectrum of the SC light P2 emitted from the light source device 1h is the same as in the above embodiment. The time average power of the SC light P2 can be changed while maintaining the waveform suitably.

(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。
(Seventh Modification)
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a light source device 1i according to a seventh modification of the embodiment. Referring to FIG. 10, the light source device 1 i of the present modification includes a pulse light source 2 (or continuous light source 20), an optical fiber 11, a collimator lens 13 a, a condenser lens 13 b, and a variable attenuation factor optical attenuator 14. With. Among these, about the structure of the pulse light source 2 (continuous light source 20) and the optical fiber 11, it is the same as that of the said embodiment. The configurations of the collimator lens 13a and the condenser lens 13b are the same as those in the fourth modification (FIG. 8B).

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。   The optical attenuator 14 is power varying means for varying the power of the SC light P2. The optical attenuator 14 is optically coupled to the light emitting end of the optical fiber 11 and attenuates the time average power of the SC light P2 while substantially maintaining the spectrum waveform of the SC light P2 emitted from the optical fiber 11. Specifically, the optical attenuator 14 maintains the spectrum waveform of the SC light P2 in the entire wavelength range or a part of the wavelength range used for measurement in the spectral band of the SC light P2, while maintaining almost the spectrum waveform of the SC light P2. The peak value of the power waveform of the optical pulse consisting of is attenuated.

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。   In this modification, the wavelength dependence of the attenuation factor of the optical attenuator 14 in the entire spectral wavelength range of the SC light P2 or in a part of the spectral range of the SC light P2 used for measurement is ignored. It is preferable to be sufficiently small as possible. For example, the difference between the maximum attenuation rate and the minimum attenuation rate of the optical attenuator 14 in the wavelength range is preferably 20 dB or less. Moreover, it is preferable that the wavelength dependence of the attenuation rate in the change range (for example, 10 dB) of the attenuation rate necessary for measurement is small enough to be ignored in a desired wavelength band. The optical attenuator 14 having a small wavelength dependency of the attenuation rate in a part of the wavelength band of the SC light P2 includes, for example, a filter type optical attenuator that blocks light outside the band.

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。   Here, FIG. 11A shows an example of the spectral shape of the output light from the optical attenuator 14 when the wavelength dependence of the attenuation factor of the optical attenuator 14 is sufficiently small in the entire spectral band of the SC light P2. It is a graph which shows. FIG. 11B shows the output light from the optical attenuator 14 when the wavelength dependency of the attenuation factor of the optical attenuator 14 is sufficiently small in a part of the spectrum band of the SC light P2. It is a graph which shows an example of a spectrum shape. In FIGS. 11A and 11B, graphs SP3 and SP6 indicate the spectrum shape of the SC light P2 before entering the optical attenuator 14, and graphs SP4 and SP7 are in the optical attenuator 14. The spectrum shape of the output light when the attenuation factor is 2 dB is shown, and the graphs SP5 and SP8 show the spectrum shape of the output light when the attenuation factor in the optical attenuator 14 is 6 dB. In addition, in FIGS. 11A and 11B, the value of the spectral intensity on the vertical axis is normalized.

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。   As shown in FIG. 11 (a) (or FIG. 11 (b)), according to the light source device 1i of this modification, the spectrum waveform of the output light after attenuation in all or part of the spectrum band of the SC light P2 is obtained. It can be seen that the wavelength dependency is favorably maintained regardless of the attenuation rate. Thus, according to the light source device 1i of the present modification, the light intensity (that is, the time average) of the SC light P2 is preferably maintained while suitably maintaining all or part of the spectrum waveform of the SC light P2 emitted from the light source device 1i. (Power) can be changed.

(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。
(Eighth modification)
FIG. 12A is a diagram illustrating a configuration of a light source device 1j according to an eighth modification of the embodiment. Referring to FIG. 12A, a light source device 1j according to this modification includes a pulse light source 2 (or a continuous light source 20), an optical fiber 11, and an optical amplifier 15 having a variable gain. Among these, about the structure of the pulse light source 2 (continuous light source 20) and the optical fiber 11, it is the same as that of the said embodiment.

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。   The optical amplifier 15 is power varying means for varying the power of the SC light P2. The optical amplifier 15 is optically coupled to the light emitting end of the optical fiber 11 and amplifies the time average power of the SC light P2 while substantially maintaining the spectrum waveform of the SC light P2 emitted from the optical fiber 11. Specifically, the optical amplifier 15 maintains the spectrum waveform of the SC light P2 within the wavelength band amplified by the optical amplifier 15 in the spectral band of the SC light P2, while maintaining the optical pulse composed of the SC light P2. The peak value of the power waveform is amplified in the band. As such an optical amplifier 15, for example, an erbium-doped optical fiber (EDFA) capable of amplification in a wide wavelength range (1535 to 1605 nm) extending from the C band to the L band is preferably used.

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。   Here, FIG. 12B is a graph showing an example of the spectrum shape of the output light from the optical amplifier 15. In FIG. 12B, the graph SP9 shows the spectrum shape of the SC light P2 before entering the optical amplifier 15, and the graph SP10 shows the output light when the amplification factor in the optical amplifier 15 is 2.5 dB. A spectrum shape is shown, and a graph SP11 shows the spectrum shape of the output light when the amplification factor in the optical amplifier 15 is 6 dB. In FIG. 12B, the value of the spectral intensity on the vertical axis is normalized.

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。   As shown in FIG. 12B, according to the light source device 1j of the present modification, the wavelength dependence of the spectrum waveform of the output light after amplification in the band (band A in the figure) amplified by the optical amplifier 15 is increased. It can be seen that it is favorably maintained regardless of the amplification factor. Thus, according to the light source device 1j of the present modification, the light intensity (that is, the time average) of the SC light P2 is preferably maintained while favorably maintaining all or part of the spectrum waveform of the SC light P2 emitted from the light source device 1j. (Power) can be changed.

(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。
(Ninth Modification)
FIG. 13A is a block diagram illustrating a configuration of a light source device 1k according to a ninth modification of the embodiment. Referring to FIG. 13A, the light source device 1k of the present modification includes a pulse light source 2, an optical fiber 11, a pulse variable unit 16, and a control unit 17a. Among these, the configurations of the pulse light source 2 and the optical fiber 11 are the same as those in the above embodiment.

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。   The pulse variable unit 16 is a power variable means for changing the power of the SC light P 2, and is optically coupled between the pulse light source 2 and the optical fiber 11. The pulse variable unit 16 includes, for example, the time division multiplexing processing units 3 and 4 of the above-described embodiment illustrated in FIGS. 1A and 1B, and the pulse extraction unit 5 of the first modification illustrated in FIG. The optical attenuator 7 of the third modification shown in FIG. 8A, the optical axis adjustment unit 8 of the fourth modification shown in FIG. 8B, or the fifth modification shown in FIG. 9A. The example pulse compression / expansion unit 9 can be applied.

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。   In addition to the above-described configuration, for example, a band variable filter or the like is applied to the pulse variable unit 16 to change the spectral shape (particularly the center wavelength) of the optical pulse train P1 incident on the optical fiber 11, thereby changing the spectral waveform of the SC light P2. May be maintained. The spectral shape of the SC light P2 is affected by the dispersion characteristics of the optical fiber 11 and the spectral shape of the optical pulse train P1, particularly the center wavelength. Therefore, by adding a band-variable filter between the pulse light source 2 and the optical fiber 11, the time average power of the SC light P2 is maintained while maintaining the spectral waveform of the SC light P2 emitted from the light source device 1k more suitably. Can be changed.

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。   In addition to the above configuration, the pulse varying unit 16 may change the power of the SC light P2 by changing the polarization direction of the optical pulse train P1 incident on the optical fiber 11. The spectrum shape of the SC light P2 is affected by the polarization of the optical pulse train P1 and the polarization dependence of the optical fiber 11. Therefore, according to this configuration, it is possible to change the time average power of the SC light P2 while further suitably maintaining the spectrum waveform of the SC light P2 emitted from the light source device 1k.

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S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。 The control unit 17a of the present modification also functions as a power variable unit for changing the power of the SC light P2. That is, the control unit 17 a supplies an electrical control signal S 1 for controlling the output power of the excitation laser light source (for example, the semiconductor laser element 21 shown in FIGS. 2 to 4) of the pulse light source 2 to the pulse light source 2. The peak value of the power waveform of each pulse included in the optical pulse train P1 is changed by changing the output power of the pumping laser light source. For example, in the third modified example (see FIG. 8A), the peak value of the power waveform of each pulse of the optical pulse train P1 is changed using the optical attenuator 7, but the output of the excitation laser light source is changed. The peak value of the power waveform of each pulse of the optical pulse train P1 can be easily changed by changing the power. In addition, the output power of the excitation laser light source can be easily controlled by the amount of current supplied to the excitation laser light source. Therefore, with this configuration, the peak value of the power waveform of each pulse of the optical pulse train P1 can be easily changed using one parameter such as the amount of current of the excitation laser light source, so that the light is emitted from the light source device 1k. It is possible to easily change the time average power of the SC light P2 while suitably maintaining the spectrum waveform of the SC light P2.

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S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S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S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。 The controller 17a can also change the power of the SC light P2 by changing the repetition frequency of the optical pulse train P1. That is, the control unit 17 a sends a control signal S 1 for changing the cavity length of the pulse light source 2 to the pulse light source 2. Thereby, since the repetition frequency of the optical pulse train P1 emitted from the pulse light source 2 changes, the repetition frequency of the SC light P2 changes, and as a result, the time average power of the SC light P2 changes. Control signals S 1 is fed for example FIG. 4 shows a pulse light source 2c of the saturable absorber mirror 25 and a signal generator for controlling the position of the mirror 27c (not shown) to the like. By the saturable absorber mirror 25 and the mirror 27c is repositioned in accordance with the control signal S 1, it is possible to change the length of the cavity CA. Thereby, the repetition frequency of SC light P2 can be changed suitably, and the time average power of SC light P2 can be changed easily, maintaining the spectrum waveform of SC light P2 emitted from the light source device 1k.

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S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。 Moreover, the control part 17a maintains the spectrum waveform of SC light P2 radiate | emitted from the light source device 1k more suitably by controlling the temperature of the optical fiber 11. FIG. That is, the control unit 17a sends an electric control signal S 2 for controlling the temperature of the optical fiber 11, the temperature control device 11a, such as a Peltier element provided in contact with the optical fiber 11. As a result, the dispersion characteristics of the optical fiber 11 can be suitably changed, so that the spectral waveform of the SC light P2 emitted from the light source device 1k is more suitably maintained, and the power of the SC light P2 is accurately adjusted to a desired value. You can get closer. In addition, it is preferable that the temperature of the temperature control element 11a is easily conducted by winding the optical fiber 11 in a coil shape.

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S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S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S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Sとしてパルス可変部16へ送る。 Further, the control unit 17a electrically controls the pulse variable unit 16 in order to obtain a desired power while maintaining the spectrum waveform of the SC light P2. For example, when the pulse variable unit 16 includes time division multiplex processing units 3 and 4 (FIGS. 1A and 1B), a control signal S for controlling the optical switches provided in the duplexers 31 and 41 is used. 3 is sent to the pulse variable section 16. When the pulse varying unit 16 includes the pulse extracting unit 5 (FIG. 7A), a control signal S 3 for controlling the signal generator 52 is sent to the pulse varying unit 16. When the pulse variable unit 16 includes the optical attenuator 7 (FIG. 8A) and the pulse compressor / expander 9 (FIG. 9A), the control unit 17a performs control for controlling them. The signal S 3 is sent to the pulse variable unit 16. When the pulse variable unit 16 includes the optical axis adjustment unit 8 (FIG. 8B), the control unit 17a outputs a drive signal for driving the first and second drive units 81 and 82 as a control signal. sent as S 3 to the pulse changing unit 16.

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。   As described above, by including the control unit 17a that electrically controls the pulse varying unit 16, the spectrum waveform and the time average power of the SC light P2 emitted from the light source device 1k can be automatically controlled or remotely controlled. In addition, it is possible to easily adjust the time average power of the SC light P2 to a desired value without replacing parts. Further, even when adjusting to different power for each part to be measured, the adjustment can be performed in a short time.

(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。
(10th modification)
FIG. 13B is a block diagram illustrating a configuration of a light source device 1m according to a tenth modification of the embodiment. Referring to FIG. 13B, the light source device 1m of the present modification includes a pulse light source 2 (or continuous light source 20), an optical fiber 11, a control unit 17b, an optical amplifier 18, and a power variable unit 19. Prepare. Among these, about the structure of the pulse light source 2 (continuous light source 20) and the optical fiber 11, it is the same as that of the said embodiment.

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Sを制御部17aから受け、該制御信号S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。 The optical amplifier 18 is power varying means for varying the power of the SC light P2, and the time average power of the SC light P2 is changed by changing the peak value of the power waveform of each pulse included in the optical pulse train P1. Change. The optical amplifier 18 has a gain variable, light from the control signal S 4 for controlling the amplification factor received from the control unit 17a, the pulse light source 2 with an amplification factor in accordance with the control signal S 4 The pulse train P1 (or continuous light P3 from the continuous light source 20) is amplified.

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。   As in the present modification, the power variable means may be a variable gain optical amplifier 18 optically coupled between the pulse light source 2 (continuous light source 20) and the optical fiber 11. Thereby, the power of the SC light P2 can be easily controlled to a desired intensity. In this case, since the output power of the pulse light source 2 (continuous light source 20) may be constant, the optical pulse train P1 can be obtained stably. In this case, the spectral shape of the light incident on the optical amplifier 18 and the spectral shape of the light emitted from the optical amplifier 18 may be different from each other. In addition to the peak value of the power waveform of each pulse of the optical pulse train P1 incident on the optical fiber, the SC light emitted from the light source device 1m is also considered by taking into account the change in the spectral shape of the optical pulse train P1 in the optical amplifier 18. While suitably maintaining the spectral waveform of P2, the power of the SC light P2 can be made closer to the desired intensity with high accuracy.

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Sを制御部17bから受け、該制御信号S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。 The power variable unit 19 is another power variable means for changing the power of the SC light P2. For example, the optical attenuator 14 of the seventh modified example shown in FIG. 10 or the optical amplifier 15 of the eighth modified example shown in FIG. Further, the power variable section 19 may be a curved section having a variable curvature formed in an optical waveguide for emitting the SC light P2 to the outside of the apparatus. Since the optical waveguide for emitting the SC light P2 has such a curved portion, an arbitrary bending loss is given to the SC light P2, and the power of the SC light P2 is increased while favorably maintaining the spectrum waveform of the SC light P2. Can be changed. Power variable unit 19 receives the control signal S 5 to control the spectral waveform and temporal average power of the SC light P2 from the control unit 17b, so that the spectral waveform and temporal average power corresponding to the control signal S 5 The amplification factor or attenuation factor is changed, or the curvature of the optical waveguide is changed.

制御部17bは、上述した制御信号S及びS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S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S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。 Control unit 17b, in addition to the control signal S 4 and S 5 described above, similarly to the control section 17a of the ninth modification, for controlling the output power of the excitation laser light source of the pulse light source 2 (continuous light source 20) sends the control signals S 1 to the pulse light source 2 (continuous light source 20), by changing the output power of the excitation laser light source, changing the peak value of the power waveform of the optical pulse train P1 (maximum power of the continuous light P3) . The control unit 17b, a control signal S 2 for controlling the temperature of the optical fiber 11, by sending to the temperature control device 11a provided in contact with the optical fiber 11, to change the dispersion characteristic of the optical fiber 11 .

(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。
(Eleventh modification)
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a light source device 1n according to the eleventh modification of the embodiment. Referring to FIG. 14, the light source device 1 n of the present modification includes a pulse light source 2, an optical fiber 11, a pulse variable unit 16, a control unit 17 c, and a detector 30. Among these, the configurations of the pulse light source 2, the optical fiber 11, and the pulse variable unit 16 are the same as those in the above embodiment.

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。   The detector 30 is a detecting means for detecting at least one of the time average power and the spectral shape of the SC light P2. The detector 30 is optically coupled to the output end of the optical fiber 11 via the branching filter 11b, and takes in part of the SC light P2. The detector 30 includes a wavelength tunable filter 30a, a light detection element 30b, and a signal processing unit 30c. A part of the SC light P2 taken into the detector 30 passes through the wavelength tunable filter 30a, and then is photoelectrically converted by the light detection element 30b to become a periodic electrical signal. Based on this electric signal, at least one of the time average power and the spectrum shape is detected by the signal processing unit 30c. The detection result is sent to the control unit 17c.

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S、光ファイバ11の温度制御を行うための制御信号S、及びパルス可変部16を制御するための制御信号S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。 Based on the detection result from the detector 30, the control unit 17 c controls the control signal S 1 for changing the output power of the excitation laser light source of the pulse light source 2 and the control signal S for controlling the temperature of the optical fiber 11. 2 , and a control signal S 3 for controlling the pulse variable unit 16 are generated and sent to the pulse light source 2, the temperature adjustment element 11 a, and the pulse variable unit 16, respectively. In this way, by detecting at least one of the time average power and the spectrum shape of the SC light P2 by the detector 30, the power variable means (pulse variable unit 16, control unit 17c) is feedback controlled using the detection result. Therefore, it is possible to maintain the spectrum waveform of the SC light P2 and control the power of the SC light P2 with high accuracy and stability.

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。   The light source device according to the present invention described above is not limited to the above-described embodiments and modifications, and various modifications and additions of components are possible. For example, in the above-described embodiments and modifications, various aspects of the power variable unit according to the present invention have been described. However, the light source device according to the present invention combines a plurality of arbitrary units among the above-described power variable units. May be configured.

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。FIGS. 1A and 1B are diagrams each showing a configuration of a light source device according to an embodiment of the present invention. 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。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a pulse light source as an example of the pulse light source. 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。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a pulse light source as another example of the pulse light source. 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。FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a pulse light source as another example of the pulse light source. 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。FIGS. 5A and 5B are graphs showing output waveforms from the time division multiplex processing unit when the optical pulse train is not demultiplexed and when demultiplexed in the demultiplexer. 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。FIG. 6 is a graph showing an example of the spectrum shape of the SC light generated in the optical fiber. 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。Fig.7 (a) is a figure which shows the structure of the light source device which concerns on a 1st modification. FIG. 7B is a diagram illustrating a configuration of the light source device according to the second modification. 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。FIG. 8A is a diagram illustrating a configuration of a light source device according to a third modification. FIG. 8B is a diagram illustrating a configuration of a light source device according to a fourth modification. 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。Fig.9 (a) is a figure which shows the structure of the light source device which concerns on a 5th modification. FIG. 9B is a diagram illustrating a configuration of a light source device according to a sixth modification. 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。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a light source device according to a seventh modification. 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。FIG. 11A is a graph showing an example of the spectral shape of the output light from the optical attenuator when the wavelength dependence of the attenuation factor of the optical attenuator is sufficiently small in the entire spectral band of SC light. FIG. 11B shows the spectral shape of the output light from the optical attenuator when the wavelength dependence of the attenuation factor of the optical attenuator is sufficiently small in some of the spectral bands of the SC light. It is a graph which shows an example. 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。FIG. 12A is a diagram illustrating a configuration of a light source device according to an eighth modification. FIG. 12B is a graph showing an example of the spectral shape of the output light from the optical amplifier. 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。FIG. 13A is a block diagram illustrating a configuration of a light source device according to a ninth modification. FIG. 13B is a block diagram illustrating a configuration of the light source device according to the tenth modification. 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。FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of a light source device according to an eleventh modification.

符号の説明Explanation of symbols

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。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a-1n ... Light source device, 2, 2a-2c ... Pulse light source, 3, 4 ... Time division multiplex process part, 5 ... Pulse extraction part, 6 ... Signal generator, 7 ... Optical attenuator, 8 ... Optical axis adjustment part , 9 ... Pulse compression / expansion device, 10 ... Optical amplifier, 11 ... Optical fiber, 11a ... Temperature control element, 12, 15, 18 ... Optical amplifier, 14 ... Optical attenuator, 16 ... Pulse variable section, 17a-17c ... Control unit, 19 ... power variable unit, 20 ... continuous light source, 21 ... semiconductor laser element, 22a ... LN modulator, 22b, 24c, 52 ... signal generator, 23 ... cavity, 24a ... reflection mirror, 24b ... piezo motor, 25 ... saturable absorption mirror, 28 ... Er: Yb co-doped glass plate, 30 ... detector, 31, 41 ... demultiplexer, 32, 33, 42-44 ... optical waveguide, 34 ... delay device, 35, 45 ... combined Waver, 42a, 43a ... delay path, 51 ... Switch, 52 ... signal generator, 81 ... first driving unit, 82 ... second driving unit, P1 ... optical pulse train, P2 ... SC light, P3 ... continuous light.

Claims (21)

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。
A seed light source that emits an optical pulse train;
An optical fiber optically coupled to the seed light source and receiving the optical pulse train and emitting supercontinuum light (SC light);
Power varying means for changing the power of the SC light in a state where the spectral waveform of the SC light emitted from the light source device is maintained in a part or all of the wavelength range included in the spectral band of the SC light. A light source device comprising:
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。   The power variable means changes the power of the SC light while maintaining the spectrum waveform of the SC light by changing the peak value of the power waveform of each pulse included in the optical pulse train. The light source device according to claim 1. 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。   The power variable means changes a peak value of a power waveform of each pulse included in the optical pulse train by changing an output power of an excitation laser light source included in the seed light source. Item 3. The light source device according to Item 2. 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。   3. The light source device according to claim 2, wherein the power varying means is a variable gain optical amplifier optically coupled between the seed light source and the optical fiber. 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。   3. The light source device according to claim 2, wherein the power varying means is a variable attenuation factor optical attenuator optically coupled between the seed light source and the optical fiber. 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。   The power varying means changes the optical coupling efficiency between the seed light source and the optical fiber by utilizing the deviation of the optical axis between the seed light source and the optical fiber. The light source device according to claim 2, wherein the peak value of the power waveform of the pulse is changed. 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。   The power variable means changes the power of the SC light while maintaining the spectrum waveform of the SC light by changing the time waveform of each pulse included in the optical pulse train incident on the optical fiber. The light source device according to claim 1, wherein: 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。   The power variable means changes the power of the SC light while maintaining the spectrum waveform of the SC light by changing the center wavelength of the optical pulse train incident on the optical fiber. The light source device according to any one of claims 1 to 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。   The power variable means changes the power of the SC light in a state in which the spectrum waveform of the SC light is maintained by changing a spectral shape of the optical pulse train incident on the optical fiber. The light source device according to claim 1. 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。   The power variable means changes the power of the SC light while maintaining the spectrum waveform of the SC light by changing the polarization direction of the optical pulse train incident on the optical fiber. The light source device according to any one of claims 1 to 9. 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。
A seed light source that emits continuous light;
An optical fiber optically coupled to the seed light source and receiving the continuous light and emitting supercontinuum light (SC light);
Power varying means for changing the power of the SC light in a state where the spectral waveform of the SC light emitted from the light source device is maintained in a part or all of the wavelength range included in the spectral band of the SC light. A light source device comprising:
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。   The light source device according to claim 1, wherein a wavelength of 1550 nm is included in a wavelength range of the optical pulse train or the continuous light incident on the optical fiber. 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。   The light source device according to claim 1, further comprising temperature control means for controlling a temperature of the optical fiber. 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。   The light source device according to claim 13, wherein the temperature control unit includes a temperature control element provided in contact with the optical fiber. 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。   The light source device according to claim 1, wherein the power varying means is a curved portion having a variable curvature formed in an optical waveguide for emitting the SC light to the outside of the device. 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。   The light source device according to claim 1, wherein the power varying unit is a variable attenuation factor optical attenuator optically coupled to an output end of the optical fiber. 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。   The light source device according to claim 1, wherein the power varying unit is a variable gain optical amplifier optically coupled to an output end of the optical fiber. 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。   12. The power varying unit according to claim 1, wherein the power of the SC light is changed in a state where a spectrum waveform of the SC light is maintained by changing a repetition frequency of the SC light. Light source device. 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。   The power variable means changes the repetition frequency of the optical pulse train incident on the optical fiber to change the repetition frequency of the SC light, whereby the SC light is maintained in a state in which the spectrum waveform of the SC light is maintained. The light source device according to claim 1, wherein the power of the light source is changed. 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。   The light source device according to claim 19, wherein a repetition frequency of the optical pulse train is changed while maintaining a peak value of a power waveform of each optical pulse included in the optical pulse train incident on the optical fiber. . 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。   21. The light source according to any one of claims 1 to 20, further comprising detection means that is optically coupled to an output end of the optical fiber and detects at least one of power and spectral shape of the SC light. apparatus.
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