JP2010050126A - Ａｓｅ光源 - Google Patents

Abstract

【課題】 低コヒーレントなＵＶ光または可視光を高効率かつ高出力に得られるＡＳＥ光源を提供することである。
【解決手段】 少なくとも、励起光源と、該励起光源の励起光により増幅自然放出光（ＡＳＥ）を放出する希土類元素がコアに添加されている光導波路からなる増幅部を有するＡＳＥ光源において、
該励起光源の発振波長が３４０ｎｍ〜４９０ｎｍの範囲より選ばれる１つ以上の波長であり、該光導波路のコア部がフッ化物ガラスからなり、該増幅自然放出光の波長帯が該励起光の波長帯よりも長波長で且つ３４０ｎｍ〜７８０ｎｍに含まれるＵＶ光または可視光を出力することを特徴とするＡＳＥ光源。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＵＶ光または可視光を放出するＡＳＥ光源に関するものである。

近年、光技術の進展に伴い、通信、半導体の製造、ファイバセンサを利用したひずみ調査、医療用機器などさまざまな分野で、光の干渉を利用した光学測定への注目が集まっている。このような光学測定では、物体を透過したり反射したりすることによる影響だけを干渉としてとらえる低コヒーレント光が必要とされている。たとえば、干渉を利用して光コネクタ内部等の反射位置を計測するリフレクトメータでは、可干渉長の短い光源を用いることによって、反射の位置分解能を細かくすることができる。
最近、このような低コヒーレント光源は、光干渉断層計（ＯＣＴ）を初めとする医療・生物分野でも広く利用されつつある。低コヒーレント光源としては、通信波長帯である１．５５μｍ帯や１．３μｍ帯のＡＳＥ光源やＳＬＤ光源がよく知られているが、近年、計測の分解能を上げるために、光源波長の短波長化が図られている。例えば、生物計測用の蛍光顕微鏡などでは可視〜近赤外域の光源が必要とされている。
可視領域のＡＳＥ光源を得る方法の一つとして、アップコンバージョン現象を用いる方法がある（特許文献１）。この方法は、所望の発光波長よりも長い波長の励起光を、希土類イオンに多段階に吸収させることによって、より短波長の光を得る方法である。しかし、アップコンバージョンによる発光は、多段階の吸収過程を必要とするが故に、途中の準位から所望の準位以外へと電子状態が遷移してしまうので、その分の励起エネルギーを損失してしまう。
また、波長の限られている励起光をより効率的に希土類イオンに吸収させるために、複数の希土類元素を添加することが知られている。例えば、アップコンバージョンによりＰｒ^３＋を発光させる場合、Ｙｂ^３＋を共添加することにより、８５０ｎｍ付近の励起光を用いて発光させることが可能となる。しかし、添加される希土類元素が増えると、希土類イオンの準位間でエネルギー移動を発生させ、発光効率を低下させてしまうことが知られている（非特許文献１）。
最近、希土類イオンの発光上準位を直接励起できる励起光源としてチッ化ガリウム（ＧａＮ）系のレーザダイオードが登場した。特に波長４４０〜４５５ｎｍ帯のＧａＮレーザはＰｒ^３＋の吸収波長帯と一致するため、ＧａＮレーザとＰｒ^３＋添加バルク結晶を組み合わせた赤色レーザに関する報告がされている（非特許文献２）が、低コヒーレントな光源であるＡＳＥ光源に適応できることの報告はなされていない。
特開２００７−１３４４１４号公報 Ｚｅｌｌｍｅｒ，Ｈ．，Ｒｉｅｄｅｌ，Ｐ．，Ｔuｎｎｅｒｍａｎｎ，Ａ．：‘Ｖｉｓｉｂｌｅ ｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｌａｓｅｒｓ ｉｎ ｐｒａｓｅｏｄｙｍｉｕｍ―ｙｔｔｅｒｂｉｕｍ―ｄｏｐｅｄ ｆｉｂｅｒｓ’，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｂ，１９９９，６９，ｐｐ．４１７−４２１ Ｋ．Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ ａｎｄ Ｆ．Ｋａｎｎａｒｉ， "Ｈｉｇｈ―ｐｏｗｅｒ ＧａＮ ｄｉｏｄｅ―ｐｕｍｐｅｄ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗａｖｅ Ｐｒ３＋―ｄｏｐｅｄ ＬｉＹＦ４ ｌａｓｅｒ，"Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．３２，２４９３―２４９５（２００７）

上記のとおり、波長が可視領域の低コヒーレント光源として有用と考えられる従来のＡＳＥ光源は、発光効率が低く、高出力な低コヒーレント光を得ることが困難である。特に、共振器構造および導波路構造を有さないバルク状の増幅媒質から高出力なＡＳＥ光を一方向へ抽出することは極めて困難である。

そこで本発明は、低コヒーレントなＵＶ光または可視光を高効率かつ高出力に得られるＡＳＥ光源を提供することを目的としている。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、波長が紫外〜可視領域のＡＳＥ光源において、従来のアップコンバージョンによる発光に比べ、直接上準位励起を用いた紫外または可視発光が、高効率で高出力であることを見出し、本発明に至ったものである。

すなわち本発明は、少なくとも励起光源と、該励起光源の励起光により増幅自然放出光（ＡＳＥ）を放出する希土類元素がコアに添加されている光導波路からなる増幅部を有するＡＳＥ光源において、該励起光源の発振波長が３４０ｎｍ〜４９０ｎｍの範囲より選ばれる１つ以上の波長であり、該光導波路のコア部がフッ化物ガラスからなり、該増幅自然放出光の波長帯が該励起光の波長帯よりも長波長で且つ３４０ｎｍ〜７８０ｎｍに含まれるＵＶ光または可視光を出力することを特徴とするＡＳＥ光源を提供するものである。

さらに前記記載のＡＳＥ光源において、該励起光源が、チッ化ガリウム系半導体光源またはチッ化アルミニウムガリウム系半導体光源であることを特徴とするＡＳＥ光源、あるいは、添加されている該希土類元素として、少なくともＰｒ^３＋、Ｅｒ^３＋、Ｈｏ^３＋、Ｓｍ^３＋、Ｔｍ^３＋、Ｄｙ^３＋、Ｅｕ^３＋、Ｔｂ^３＋、またはＮｄ^３＋のいずれか１つを含むことを特徴とするＡＳＥ光源を提供するものである。

さらには、前記記載のＡＳＥ光源において、該光導波路の片側または両側に、石英系光導波路が接続されていることを特徴とするＡＳＥ光源を提供するものである。

本発明により、高出力な紫外〜可視領域の低コヒーレント光を高効率に得られるＡＳＥ光源を提供することができる。

本発明を実施形態の例を、図１を用いて示す。図１は励起光源１０１、集光レンズ１０２、希土類添加フッ化物ガラスファイバ１０３、コリメートレンズ１０４により構成される。励起光源１０１より放出される励起光は、集光レンズ１０２により集光され、希土類添加フッ化物ガラスファイバの端面１０３−ａへ結合される。結合された励起光は、希土類添加フッ化物ガラスファイバ１０３内を伝搬する間に吸収され、ＡＳＥ光を放出する。放出されるＡＳＥ光は、希土類添加フッ化物ガラスファイバ１０３内を、励起光源１０１側とコリメートレンズ１０４側へ進行する。コリメートレンズ１０４側へ進行するＡＳＥ光は、希土類添加フッ化物ガラスファイバの端面１０３−ｂから出力され、コリメートレンズ１０４によりコリメートされた低コヒーレントな可視光として放出される。
集光レンズ１０２は、励起光の波長においてＡＲコーティングされていることが望ましい。励起光が結合される希土類添加フッ化物ガラスファイバの端面１０３−ａは、希土類添加フッ化物ガラスファイバ１０３で発生したＡＳＥ光が励起光源に戻るのを防ぐために、ファイバの発光波長帯において反射コーティングを為されても良い。この反射コーティングは、励起光源側へと進行するＡＳＥ光を反射して、再度ファイバ内へ入射させるため、コリメートレンズ１０４側の希土類添加フッ化物ガラスファイバの端面１０３−ｂから出力されるＡＳＥ光強度を増加させる効果もある。端面１０３−ｂはフレネル反射を抑制するために、斜めクリーブ、またはＡＲコーティングが施されていることが望ましい。コリメートレンズ１０４はＡＳＥ光の帯域においてＡＲコーティングされていることが望ましい。

増幅部の光導波路のコアに添加される希土類元素は、励起光源の発振波長が３４０ｎｍ〜４９０ｎｍの範囲内のいずれかの波長である光を吸収する希土類元素であればよいが、特に、Ｐｒ^３＋、Ｅｒ^３＋、Ｈｏ^３＋、Ｓｍ^３＋、Ｔｍ^３＋、Ｄｙ^３＋、Ｅｕ^３＋、Ｔｂ^３＋、Ｎｄ^３＋が好ましい。
例えば、コアに添加される希土類元素が、Ｐｒ^３＋では、発振波長が４３０ｎｍ〜４９０ｎｍの範囲内にある励起光を用いることができ、Ｅｒ^３＋では、発振波長が３５５ｎｍ〜３９０ｎｍ、４００ｎｍ〜４１５ｎｍｎｍ、４３８ｎｍ〜４６０ｎｍ、４７７ｎｍ〜４９０ｎｍのいずれかの範囲内にある励起光を用いることができ、Ｈｏ^３＋では、発振波長が３４０ｎｍ〜３７０ｎｍ、３８０ｎｍ〜３９０ｎｍ、４１０ｎｍ〜４２０ｎｍ、４４０ｎｍ〜４９０ｎｍのいずれかの範囲内にある励起光を用いることができ、Ｓｍ^３＋では、発振波長が３５５ｎｍ〜３８０ｎｍ、３９０ｎｍ〜４１０ｎｍｎｍ、４５５ｎｍ〜４９０ｎｍのいずれかの範囲内にある励起光を用いることができ、Ｔｍ^３＋では、発振波長が３４５ｎｍ〜３６５ｎｍ、４５５ｎｍ〜４８５ｎｍの範囲内にある励起光を用いることができ、Ｄｙ^３＋では、発振波長が３４０ｎｍ〜４０５ｎｍ、４４０ｎｍ〜４６０ｎｍのいずれかの範囲内にある励起光を用いることができ、Ｅｕ^３＋では、発振波長が３９０ｎｍ〜４００ｎｍのいずれかの範囲内にある励起光を用いることができ、Ｔｂ^３＋では、発振波長が３４０ｎｍ〜３８５ｎｍのいずれかの範囲内にある励起光を用いることができ、Ｎｄ^３＋では、発振波長が３４０ｎｍ〜３６０ｎｍ、４２５ｎｍ〜４３５ｎｍ、４４５ｎｍ〜４９０ｎｍの範囲内にある励起光を用いることができる。

また本発明では、上記波長の励起光を、添加されている希土類元素の励起に効率的に利用するためにホストガラスとして低フォノンエネルギーを有する物質が好ましいことから、増幅部の光導波路のコア部にフッ化物ガラスを用いる。フッ化物ガラスよりフォノンエネルギーが大きい石英ガラスなどを増幅部の光導波路のコア部に用いると、非輻射緩和速度が速いために、添加されている希土類元素を励起しても、非発光の過程を経て基底状態に戻る割合が多くなるため、効率が悪い。

励起光源としては、発振波長が３４０ｎｍ〜４９０ｎｍの範囲より選ばれる１つ以上の波長を有するものであれば特に限定されない。

例えば、チッ化ガリウム系半導体光源、チッ化アルミニウムガリウム系半導体光源、Ｈｅ−Ｃｄレーザ、色素レーザ、Ａｒイオンレーザ、波長変換レーザなどが利用できる。
しかし、サイズおよび消費電力を考慮すると、小型で消費電力の小さい光源である、波長変換レーザ、チッ化ガリウム系半導体光源、またはチッ化アルミニウムガリウム系半導体光源が好ましい。また、電気／光変換効率に注目すると、波長変換レーザでは、基本波レーザを波長変換する際に損失が生じるので、チッ化ガリウム系半導体光源またはチッ化アルミニウムガリウム系半導体光源がより好ましい。

増幅部の光導波路の片側または両側に、石英系光導波路を接続して用いる場合、該石英系光導波路の導波路パラメータは、増幅部の光導波路と接続したときの接続損失が０．２ｄＢ以下であるように設定されることが好ましい。導波路パラメータが大きく異なる場合には、接続部で損失が発生するだけではなく、構造の不整合に起因する反射が発生する可能性がある。さらに好ましくは、接続部分での反射を抑制するために、接続方法として融着接続を用いるのが好ましい。

以下に、本発明を用いた具体的な実施例を開示する。

図２を用いて第１の実施例を説明する。図２に示される光学系は、励起光源であるＧａＮレーザダイオード２０１（中心波長４４８ｎｍ：日亜化学工業製）、非球面レンズ２０２（ＮＡ：０．６０）、シリンドリカルレンズ２０３（ｆ＝−２５ｍｍ）、シリンドリカルレンズ２０４（ｆ＝５０ｍｍ）、非球面レンズ２０５（ＮＡ：０．３０）、Ｐｒ^３＋添加フッ化物ファイバ２０６（ホストガラス：ＺＢＬＡＮガラス、Ｐｒ^３＋：３０００ｐｐｍ、ＮＡ：０．２２、コア径：３．２μｍ、ファイバ長：６６ｃｍ）により構成される。

励起光源であるＧａＮレーザダイオード２０１から出力された励起光は非球面レンズ２０２によってコリメートされ、シリンドリカルレンズ対（２０３，２０４）によって、ビーム形状が円状に整形されたのち非球面レンズ２０５によって集光され、Ｐｒ^３＋添加フッ化物ファイバ２０６に結合される。励起光が透過する光学部品（２０２，２０３，２０４，２０５）は波長４４８ｎｍにおいてＡＲコーティングされている。励起光源側のＰｒ^３＋添加フッ化物ファイバ端面２０６−ａは直角に研磨されている。励起光源と反対側のＰｒ^３＋添加フッ化物ファイバ端面２０６−ｂはフレネル反射を抑制するために、８°研磨されている。Ｐｒ^３＋添加フッ化物ファイバ端面２０６−ｂからＡＳＥ光が出力される。

励起光６０ｍＷをＰｒ^３＋添加フッ化物ファイバ２０６に入射させ、ファイバ端２０６−ｂから出力された光を光スペクトラムアナライザ（ＡＮＤＯ製：ＡＱ−６３１５Ａ）を用いて測定した。測定された出力光のＡＳＥスペクトルを図３に示す（図３中の実線スペクトル部（ａ））。その結果、波長６３５ｎｍ付近において、−１６ｄＢｍ／ｎｍの波長スペクトル密度を有するＡＳＥ光が得られた。
［比較例１］
Ｐｒ^３＋添加フッ化物ファイバ２０６として、非特許文献１で知られている８５０ｎｍ帯励起によるアップコンバージョン用フッ化物ファイバ（希土類添加量、Ｐｒ^３＋：３０００ｐｐｍ、Ｙｂ^３＋：２００００ｐｐｍ、その他のパラメータはＰｒ^３＋添加フッ化物ファイバ２０６と同じ）を用い、ＧａＮレーザダイオード２０１として、発振波長が８５０ｎｍのＴｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザを用いること以外は実施例１同様の条件で励起光６０ｍＷを入射させた。このとき、ファイバ端２０６−ｂから得られた出力のＡＳＥスペクトルを図３に示す（図３中の破線スペクトル部（ｂ））。

図３によると、最も大きな強度差が得られた波長６３５ｎｍ付近の発光ピークにおいて、４４８ｎｍで励起した実施例１における出力強度は、８５０ｎｍで励起した本例にくらべて３０倍以上大きいことがわかることから、本発明による実施例１は、従来のアップコンバージョンによる本比較例１に比べて、高出力な光が得られることが実証できた。

図４を用いて第２の実施例を説明する。図４に示される光学系は、ＧａＮレーザダイオード４０１（中心波長４４８ｎｍ：日亜化学工業製）、非球面レンズ４０２（ＮＡ：０．６０）、シリンドリカルレンズ４０３（ｆ＝−２５ｍｍ）、シリンドリカルレンズ４０４（ｆ＝５０ｍｍ）、非球面レンズ４０５（ＮＡ：０．３０）、フィルタ４０６(ＡＲ：４４８ｎｍ、ＨＲ：５５０−６５０ｎｍ)、Ｐｒ^３＋添加フッ化物ファイバ４０７（ホストガラス：ＺＢＬＡＮガラス、Ｐｒ^３＋：３０００ｐｐｍ、ＮＡ：０．２２、コア径：３．２μｍ、ファイバ長：５０ｃｍ）、非球面レンズ４０８（ＮＡ：０．５５）により構成される。

励起光源であるＧａＮレーザダイオード４０１から出力された励起光は非球面レンズ４０２によってコリメートされ、シリンドリカルレンズ対（４０３，４０４）によって、ビーム形状が円状に整形されたのち非球面レンズ４０５によって集光され、フィルタ４０６を通してＰｒ^３＋添加フッ化物ファイバ４０７に結合される。励起光が透過する光学部品（４０２，４０３，４０４，４０５，４０６）は波長４４８ｎｍにおいてＡＲコーティングされている。ＡＳＥ光が透過する光学部品（４０８）には波長５００−６５０ｎｍにおいてＡＲコーティングされている。励起光源側のＰｒ^３＋添加フッ化物ファイバ端面４０７−ａは直角に研磨され、フィルタ４０６に隙間なく密着させられている。励起光源と反対側のＰｒ^３＋添加フッ化物ファイバ端面４０７−ｂはフレネル反射を抑制するために、８°研磨されている。Ｐｒ^３＋添加フッ化物ファイバ端面４０７−ｂから出力されるＡＳＥ光は、非球面レンズ４０８によってコリメートされて出力される。

出力１３０ｍＷの励起光をＰｒ^３＋添加フッ化物ファイバ４０７に投入した場合、ファイバ端４０７−ｂから出力された光を光スペクトルアナライザ（ＡＮＤＯ製ＡＱ６３１５Ａ）にて測定した。測定された出力光のＡＳＥスペクトルを図５に示す。波長６３５ｎｍ帯において、出力された光スペクトルの半値全幅（ＦＷＨＭ）は１．８ｎｍであった。

また、バンドパスフィルタ（透過帯域：６３５±６ｎｍ）を用いて波長範囲６３５±６ｎｍに含まれる光パワーを光パワーメータ（ＯＰＨＩＲ製：１２Ａ−Ｐ）を用いて測定したところ、１０．８ｍＷであった。

さらに、図６に示す光学系を用いてＡＳＥ光源の可干渉長を測定した。図６の光学系は、図４の光学系に加え、バンドパスフィルタ６０１（透過帯域：６３５±６ｎｍ）、光アイソレータ６０２、非球面レンズ６０３（ＮＡ：０．５５）、シングルモード光カプラ６０４（分岐率：３ｄＢ，ファイバタイプ：Ｎｕｆｅｒｎ製６３０ＨＰ）、非球面レンズ６０５、６０６（ＮＡ：０．５５）、固定ミラー６０７、可動ミラー６０８、出力ポート６１０、光検出器６０９（アンリツ製ＭＡ９４１１Ａ）により構成される。

非球面レンズ４０８によってコリメートされた出力光は、バンドパスフィルタ６０１を透過し、光アイソレータ６０２を経て非球面レンズ６０３によって集光され、光カプラ６０４に導入される。光カプラ６０４に導入された光は５０％ずつに分離され、分離後、それぞれの非球面レンズ６０５、６０６によりコリメートされ、各ミラー６０７および６０８によってそれぞれ反射され、光カプラ６０４に再入射される。光カプラに用いられているファイバは波長６３５ｎｍ帯でシングルモードであるため、可動ミラー６０８を光の入射方向に対して前後に移動するだけで、干渉後の光が出力ポート６１０より出力され、光検出器６０９に入射される。可動ミラー６０８を移動させたとき、ファイバ６１０からの出力光を記録し、Ｆｒｉｎｇｅ−ｖｉｓｉｖｉｌｉｔｙ（Ｖ＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ））が５０％となる値を可干渉長として導出した。ただし、Ｉｍａｘは可動ミラー６０８を移動したときに光検出器６０９で得られた最大の光強度、Ｉｍｉｎは可動ミラー６０８を移動したときに光検出器６０９で得られた最小の光強度である。この結果、導出されたＡＳＥ光の可干渉長は１７μｍであった。

図７を用いて第３の実施例を詳細に説明する。図７に示される光学系は、ＧａＮレーザダイオード７０１（中心波長４４８ｎｍ：日亜化学工業）、非球面レンズ７０２（ＮＡ：０．６０）、シリンドリカルレンズ７０３（ｆ＝−２５ｍｍ）、シリンドリカルレンズ７０４（ｆ＝５０ｍｍ）、非球面レンズ７０５（ＮＡ：０．３０）、フェルール端面に蒸着された誘電体多層膜フィルタ７０６(ＡＲ：４４８ｎｍ、ＨＲ：５５０−６５０ｎｍ)、フェルール７０７、石英ファイバ７０８および７１３(ＮＡ：０．２２、コア径：３．２μｍ)、ＳＵＳパッケージ７０９、Ｐｒ^３＋添加フッ化物ファイバ７１０（ホストガラス：ＺＢＬＡＮガラス、Ｐｒ^３＋：３０００ｐｐｍ、ＮＡ：０．２２、コア径：３．２μｍ、ファイバ長：５０ｃｍ）、光アイソレータ７１４、光コネクタ７１５により構成される。

励起光源であるＧａＮレーザダイオード７０１から出力された励起光は非球面レンズ７０２によってコリメートされ、シリンドリカルレンズ対（７０３，７０４）によって、ビーム形状が円状に整形された後、非球面レンズ７０５により集光され、誘電体多層膜フィルタ７０６を通して石英ファイバ７０８に結合される。Ｐｒ^３＋添加フッ化物ファイバ７１０の両端は石英ファイバと融着接続（７１１，７１２）されており、吸湿材を内蔵したＳＵＳパッケージ７０９の中に配置されている。Ｐｒ^３＋添加フッ化物ファイバ７１０より出力された光はアイソレータ７１４および光コネクタ７１５を通して外部に出力される。ただし、融着接続部７１１，７１２の挿入損失は、波長６３５ｎｍにおいて１接続点あたり０．５ｄＢであり、光アイソレータの挿入損失は波長６３５ｎｍにおいて１．０ｄＢであった。

石英ファイバ７０８に１４５ｍＷの励起光を投入したとき、光コネクタ７１５から出力された光を、バンドパスフィルタ（６３５ｎｍ±６ｎｍ）およびパワーメータ（ＯＰＨＩＲ製：１２Ａ−Ｐ）を用いて測定したところ、７．５ｍＷであった。

ここで、ＡＳＥを反射させる機能をもつ誘電体多層膜フィルタ７０６は励起光を投入する側のファイバ端に配置されている必要もなく、例えば図８または図９に示すような配置もとることができる。図８は、励起光入力側のフェルール８０１、石英ファイバ８０２，８０４，８０８，８１０、ＷＤＭカプラ８０３、希土類添加フッ化物ファイバ８０６、フェルール端面に蒸着された誘電体多層膜フィルタ８０９、光アイソレータ８１１、光コネクタ８１２、石英ファイバとフッ化物ファイバとの融着接続部８０５，８０７により構成される。ＷＤＭカプラ８０３において、励起光は光ファイバ８０２〜８０４間において損失なく伝搬し、ＡＳＥ光は光ファイバ８０４〜８１０間において損失なく伝搬する。励起光は、フェルール８０１へ入射され、石英ファイバ８０２、ＷＤＭカプラ８０３、石英ファイバ８０４、融着接続部８０５を経て希土類添加フッ化物ファイバ８０６に導入され、希土類添加フッ化物ファイバ８０６内を伝搬する間に吸収され、ＡＳＥ光を放出する。ＡＳＥ光は、希土類添加フッ化物ファイバ８０６内を融着接続部８０５と８０７の両方向に伝搬する。融着接続部８０５側へ伝搬するＡＳＥ光は、石英ファイバ８０４、ＷＤＭカプラ８０３、石英ファイバ８１０、光アイソレータ８１１を経て、光コネクタ８１２より放出される。また、融着接続部８０７側へ伝搬するＡＳＥ光は、石英ファイバ８０８を経て、誘電体多層膜フィルタ８０９で反射され、再び希土類添加フッ化物ファイバ８０６へ入射され、融着接続部８０５側へ伝搬するＡＳＥ光の一部となる。

図９は、図８と同様の部品により構成されるが、融着接続部８０７側へＡＳＥ光を放出する構造となっている。つまり、励起光は、フェルール８０１へ入射され、石英ファイバ８０２、ＷＤＭカプラ８０３、石英ファイバ８０４、融着接続部８０５を経て希土類添加フッ化物ファイバ８０６に導入され、希土類添加フッ化物ファイバ８０６内を伝搬する間に吸収され、ＡＳＥ光を放出する（図８と同じ）。ＡＳＥ光は、希土類添加フッ化物ファイバ８０６内を融着接続部８０５と８０７の両方向に伝搬する（図８と同じ）。融着接続部８０７側へ伝搬するＡＳＥ光は、石英ファイバ８０８、光アイソレータ８１１を経て、光コネクタ８１２より放出され、融着接続部８０５側へ伝搬するＡＳＥ光は、石英ファイバ８０４、ＷＤＭカプラ８０３、石英ファイバ８１０を経て、誘電体多層膜フィルタ８０９で反射され、再び希土類添加フッ化物ファイバ８０６へ導入され、融着接続部８０７側へ伝搬するＡＳＥ光の一部となる（図８と異なる。）。

図８または図９で示されるいずれの例においても、希土類添加フッ化物ファイバ８０６で発生したＡＳＥ光のうち、誘電体多層膜フィルタ８０９の方向へ発生した成分は、該フィルタによって反対側に折り返され、光コネクタ８１２へと導かれる。

図１０を用いて第４の実施例を詳細に説明する。図１０に示される光学系は、ＧａＮレーザダイオード１００１（中心波長４０７ｎｍ：日亜化学工業製）、非球面レンズ１００２（ＮＡ：０．６０）、シリンドリカルレンズ１００３（ｆ＝−２５ｍｍ）、シリンドリカルレンズ１００４（ｆ＝５０ｍｍ）、非球面レンズ１００５（ＮＡ：０．３０）、フィルタ１００６(ＡＲ：４０７ｎｍ、ＨＲ：５００〜６００ｎｍ)、Ｅｒ^３＋添加フッ化物ファイバ１００７（ホストガラス：ＺＢＬＡＮガラス、Ｅｒ^３＋：３０００ｐｐｍ、ＮＡ：０．２２、コア径：３．２μｍ、ファイバ長：５０ｃｍ）により構成される。

励起光源であるＧａＮレーザダイオード１００１から出力された励起光は非球面レンズ１００２によってコリメートされ、シリンドリカルレンズ対（１００３，１００４）によって、ビーム形状が円状に整形された後、非球面レンズ１００５により集光され、フィルタ１００６を通してＥｒ^３＋添加フッ化物ファイバ１００７に結合される。ＡＳＥ光は、Ｅｒ^３＋添加フッ化物ファイバ１００７の励起光入射側と反対側より出力される。Ｅｒ^３＋添加フッ化物ファイバ１００７より出力されたＡＳＥ光は、光スペクトルアナライザ１００８（ＡＮＤＯ製ＡＱ６３１５Ａ）により測定される。

出力５０ｍＷの励起光をＥｒ^３＋添加フッ化物ファイバ１００７に入射させて光スペクトルアナライザ１００８による測定を行った。測定されたＡＳＥ光のＡＳＥスペクトルを図１１に示す。波長領域５１８〜５５６ｎｍにおいて、−５０ｄＢｍ／ｎｍ以上の波長スペクトル密度を得た。

本発明は、医療・生物用途などで使用される顕微鏡用光源、工業用検査用光源、白色干渉用光源、ディスプレイ用光源、光ジャイロ用光源などとして利用できる。

本発明による実施形態の例を示すものである。 本発明の第１の実施例を示す。 実施例１および比較例１において、測定されたＡＳＥスペクトルを示すものである。 本発明の第２の実施例を示す。 実施例２により得られた出力光のＡＳＥスペクトルを示すものである。 実施例２において得られたＡＳＥ光源の可干渉長を計測する光学系を示す。 本発明の第３実施例を示す。 実施例３において、他の形態の配置例を示すものである。 実施例３において、他の形態の配置例を示すものである。 本発明の第４実施例を示す。 実施例４において得られたＡＳＥ光のＡＳＥスペクトルを示すものである。

符号の説明

１０１：励起光源
１０２：集光レンズ
１０３：希土類添加フッ化物ガラスファイバ
１０３−ａ：励起側の希土類添加フッ化物ガラスファイバ端面
１０３−ｂ：励起側と反対の希土類添加フッ化物ガラスファイバ端面
１０４：コリメートレンズ
２０１、４０１、７０１、１００１：ＧａＮレーザダイオード
２０２、２０５、４０２、４０５、４０８、６０３、６０５、６０６、７０２、７０５、１００２、１００５：非球面レンズ
２０３、２０４、４０３、４０４、７０３、７０４、１００３、１００４：シリンドリカルレンズ
４０６、１００６：フィルタ
２０６、４０７、７１０：Ｐｒ^３＋添加フッ化物ファイバ
２０６−ａ、４０７−ａ：励起側のＰｒ^３＋添加フッ化物ファイバ端面
２０６−ｂ、４０７−ｂ：励起側と反対のＰｒ^３＋添加フッ化物ファイバ端面
６０１：バンドパスフィルタ
６０２、７１４、８１１：光アイソレータ
６０４：シングルモード光カプラ
６０７：固定ミラー
６０８：可動ミラー
６０９：光検出器
６１０：出力ポート
７０６：誘電体多層膜フィルタ
７０７、８０１：フェルール
７０８、７１３、８０２、８０４、８０８、８１０：石英ファイバ
７０９：ＳＵＳパッケージ
７１１、７１２、８０５、８０７：融着接続部
７１５、８１２：光コネクタ
８０３：ＷＤＭカプラ
８０６：希土類添加フッ化物ファイバ
８０９：誘電体多層膜フィルタ
１００７：Ｅｒ^３＋添加フッ化物ファイバ
１００８：光スペクトルアナライザ

Claims (4)

1. 少なくとも、励起光源と、該励起光源の励起光により増幅自然放出光（ＡＳＥ）を放出する希土類元素がコアに添加されている光導波路からなる増幅部を有するＡＳＥ光源において、
   該励起光源の発振波長が３４０ｎｍ〜４９０ｎｍの範囲より選ばれる１つ以上の波長であり、該光導波路のコア部がフッ化物ガラスからなり、該増幅自然放出光の波長帯が該励起光の波長帯よりも長波長で且つ３４０ｎｍ〜７８０ｎｍに含まれるＵＶ光または可視光を出力することを特徴とするＡＳＥ光源。
2. 該励起光源が、チッ化ガリウム系半導体光源またはチッ化アルミニウムガリウム系半導体光源であることを特徴とする請求項１に記載のＡＳＥ光源。
3. 添加されている該希土類元素として、少なくともＰｒ^３＋、Ｅｒ^３＋、Ｈｏ^３＋、Ｓｍ^３＋、Ｔｍ^３＋、Ｄｙ^３＋、Ｅｕ^３＋、Ｔｂ^３＋、またはＮｄ^３＋のいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のＡＳＥ光源。
4. 該光導波路の片側または両側に、石英系光導波路が接続されていることを特徴とする請求項１乃至３に記載のＡＳＥ光源。