JP2021100040A - Optical fiber output light source device - Google Patents

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吉田 実
Minoru Yoshida
実 吉田
多久島 裕一
Yuichi Takushima
裕一 多久島
暁民 王
Xiaomin Wang
暁民 王
翔大 関口
Shota Sekiguchi
翔大 関口
圭 初鹿野
Kei Hajikano
圭 初鹿野
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Abstract

To solve a problem in which a fiber laser that has been conventionally proposed as a white light source which is an important device for measuring the wavelength-dependent characteristics of an optical fiber and an optical component does not have sufficient characteristics for a high-precision measuring instrument in terms of high stability and high brightness.SOLUTION: An optical fiber output light source device includes an optical path in which an amplification optical fiber and a dispersion compensation optical fiber are connected via a polarization controller and a combiner, a 90° polarization rotation reflector connected to one end of the optical path, a single polarization reflection type polarization beam splitter connected to the other end of the optical path, a reflector arranged to face a reflected light plane of the single polarization reflection type polarization beam splitter, and an excitation light source connected to the combiner, and has unprecedented intensity stability and wavelength control performance, and can demonstrate sufficient performance as a white light source.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光ファイバ出力光源装置に関するものである。 The present invention relates to an optical fiber output light source device.

白色光源は、光ファイバや光部品の波長依存特性測定用として重要なデバイスである。従来、白色光源を得るためにハロゲンランプなどの光をファイバに集光してファイバ出力化していた。しかしながらファイバのコア径は10μm前後であり、ハロゲンランプに利用されているフィラメント表面の輝度の制約から、高い光出力を得ることができなかった。 A white light source is an important device for measuring wavelength-dependent characteristics of optical fibers and optical components. Conventionally, in order to obtain a white light source, light from a halogen lamp or the like has been focused on a fiber to produce a fiber output. However, the core diameter of the fiber is about 10 μm, and high light output cannot be obtained due to the limitation of the brightness of the filament surface used in the halogen lamp.

高い光出力を得るために、ファイバ内に希土類元素などをドーピングしてそれを半導体レーザーにより励起するファイバレーザーが存在するが、ファイバレーザーはスペクトル幅が狭いため、白色光源の代用にはならない。 In order to obtain high light output, there is a fiber laser in which a rare earth element or the like is doped in a fiber and excited by a semiconductor laser, but the fiber laser cannot be used as a substitute for a white light source because the spectrum width is narrow.

他方、レーザー発振する直前まで励起をして誘導増幅を若干生じている蛍光成分をファイバから取り出すASE(Amplified Spontaneous Emission)光源が存在している。 On the other hand, there is an ASE (Amplified Spontaneous Emission) light source that extracts a fluorescent component that is excited until just before laser oscillation and causes some induced amplification from the fiber.

特許文献1では、光増幅器と非線形光媒質とを用いて短パルス光源を多波長化する場合に、光増幅器により生じていた雑音成分(ASE光成分)を低減する技術が開示されている。具体的には、ASE光成分を光増幅器と非線形光学媒質との間に介在させる。 Patent Document 1 discloses a technique for reducing a noise component (ASE optical component) generated by an optical amplifier when a short pulse light source is made to have multiple wavelengths by using an optical amplifier and a nonlinear optical medium. Specifically, the ASE optical component is interposed between the optical amplifier and the nonlinear optical medium.

また、最近の技術としてファイバ内で発生させたパルスを高い非線形光学効果を持つフォトニックバンドギャップファイバ等に入射させることによって広帯域化する手法(SC(Super Continuum)光源)が実用化されている。 Further, as a recent technique, a method (SC (Super Continuum) light source) of widening a band by incident a pulse generated in a fiber into a photonic band gap fiber or the like having a high nonlinear optical effect has been put into practical use.

特許文献2には、ピコ秒以下の超短パルスレーザー光発生装置から出射される基本波パルスを、非線形光学物質を通して、自己位相変調効果を利用することで広帯域化する方法が開示されている。 Patent Document 2 discloses a method in which a fundamental wave pulse emitted from an ultrashort pulse laser light generator of picoseconds or less is widened by utilizing a self-phase modulation effect through a nonlinear optical material.

特開2007−178681号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-178681 特開2001−083558号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-083558

M. Martinelli, “A universal compensation for polarization changes indeced by birefringence on a retracing beam,” Opt. Commun., vol. 72, no. 6, pp. 341−344, 1989M. Martinelli, "Aniversal compression for polarization changes indeced by birefringence on a birefringence beam," Opt. Commun. , Vol. 72, no. 6, pp. 341-344, 1989

しかし、特許文献1などで示されているASE光源では、ファイバ出力とすると白色光源として利用するには、十分に高いものとはいえなかった。また、特許文献2などで開示されているSC光源はオクターブを超えるスペクトル幅を得られるものの、非線形光学効果が入射パルスの揺らぎによって変動するため、安定な光源とすることが困難であった。つまり、広帯域化あるいは高輝度化すると不安定な光源となっていたため、高精度な評価を実施することが難しかった。 However, the ASE light source shown in Patent Document 1 and the like cannot be said to be sufficiently high to be used as a white light source when the fiber output is used. Further, although the SC light source disclosed in Patent Document 2 and the like can obtain a spectral width exceeding an octave, it is difficult to make it a stable light source because the nonlinear optical effect fluctuates due to the fluctuation of the incident pulse. In other words, it was difficult to perform highly accurate evaluation because the light source became unstable when the bandwidth was widened or the brightness was increased.

本発明は、上記の課題を解決するために、高安定かつ高輝度な広帯域光源を提供することを本発明の目的としている。 An object of the present invention is to provide a high-stable and high-luminance wideband light source in order to solve the above problems.

より具体的に本発明に係る光ファイバ出力光源装置は、
増幅用光ファイバと分散補償用光ファイバを、合波器を介して連結した光路と、
前記光路の一端に接続された90°偏波回転反射器と、
前記光路の他端に接続された単一偏波反射型偏光ビームスプリッタと、
前記単一偏波反射型偏光ビームスプリッタの反射光面に対向して配置された反射鏡と、
前記光路中に挿設された合波器と、
前記合波器に接続された励起用光源を有することを特徴とする。
More specifically, the optical fiber output light source device according to the present invention is
An optical path in which an amplification optical fiber and a dispersion compensation optical fiber are connected via a combiner,
A 90 ° polarization rotation reflector connected to one end of the optical path,
A single polarization reflection type polarization beam splitter connected to the other end of the optical path,
A reflector arranged to face the reflected light plane of the single polarization reflection type polarizing beam splitter, and
With the combiner inserted in the optical path,
It is characterized by having an excitation light source connected to the combiner.

本発明に係る光ファイバ出力光源装置は、レーザー発振が困難となる光学系において非線形光学効果が発生した場合においてのみレーザー発振が可能となる様に構成しているので、強いレーザー発振時にのみパルスが発生する。このパルスは100fs程度の極めて短いパルスのバンチ(集団)であるため、多くの短パルスの集団が発生させる非線形性により広帯域なスペクトル特性を得ることができる。結果、安定な広帯域高強度の光源を構成することができる。 Since the optical fiber output light source device according to the present invention is configured to enable laser oscillation only when a nonlinear optical effect occurs in an optical system in which laser oscillation becomes difficult, a pulse is generated only when strong laser oscillation occurs. appear. Since this pulse is a bunch (group) of extremely short pulses of about 100 fs, a wide-band spectral characteristic can be obtained due to the non-linearity generated by a large group of short pulses. As a result, a stable wideband high-intensity light source can be constructed.

本発明に係る光ファイバ出力光源装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical fiber output light source apparatus which concerns on this invention. 単一偏波反射型偏光ビームスプリッタの内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the single polarization reflection type polarization beam splitter. 本発明に係る光ファイバ出力光源装置の基本的な動作を説明する図である。It is a figure explaining the basic operation of the optical fiber output light source apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る光ファイバ出力光源装置が発振する場合の動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation when the optical fiber output light source device which concerns on this invention oscillates. 他の構成の単一偏波反射型偏光ビームスプリッタの内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the single polarization reflection type polarization beam splitter of another structure. 光ファイバ出力光源装置の出力スペクトル特性を示すグラフである。It is a graph which shows the output spectrum characteristic of an optical fiber output light source apparatus. 光ファイバ出力光源装置の出力の波形特性を示すグラフである。It is a graph which shows the waveform characteristic of the output of an optical fiber output light source apparatus. 共振器に、高非線形ファイバを接続した場合の出力の波形特性を示すグラフである。It is a graph which shows the waveform characteristic of the output when a highly nonlinear fiber is connected to a resonator. 高非線形ファイバを用いて得られるSC光のスペクトルの時間安定性を示すグラフである。It is a graph which shows the time stability of the spectrum of SC light obtained by using a highly nonlinear fiber. 偏光制御器で光路中の光の偏光状態を変えた時のSC光とファイバレーザーの出力スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the output spectrum of SC light and a fiber laser when the polarization state of the light in an optical path is changed by a polarization controller. 偏光制御器で光路中の光の偏光状態を変えた時のSC光とファイバレーザーの出力スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the output spectrum of SC light and a fiber laser when the polarization state of the light in an optical path is changed by a polarization controller. 偏光制御器で光路中の光の偏光状態を変えた時のSC光とファイバレーザーの出力スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the output spectrum of SC light and a fiber laser when the polarization state of the light in an optical path is changed by a polarization controller.

以下に本発明に係る光ファイバ出力光源装置について図面および実施例を示し説明を行う。なお、以下の説明は、本発明の一実施形態および一実施例を例示するものであり、本発明は以下の説明に限定されるものではない。以下の説明は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変することができる。 The optical fiber output light source device according to the present invention will be described below with reference to drawings and examples. The following description exemplifies one embodiment and one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the following description. The following description can be modified without departing from the spirit of the present invention.

図1に本発明に係る光ファイバ出力光源装置1の構成を示す。光路10は、分散補償用光ファイバ(DCF:Dispersion Compensating Fiber)12と、増幅用光ファイバ14と、偏波制御器70が連結されて構成される。そして、光路10中には、合波器16が挿設されている。分散補償用光ファイバ12は、光路10中のどこにあってもよい。また、分散補償用光ファイバ12は、光路10中の複数個所にあってもよい。合波器16と増幅用光ファイバ14の間に分散補償用光ファイバがあってもよい。 FIG. 1 shows the configuration of the optical fiber output light source device 1 according to the present invention. The optical path 10 is configured by connecting a dispersion compensating optical fiber (DCF: Dispersion Compensating Fiber) 12, an amplification optical fiber 14, and a polarization controller 70. Then, a combiner 16 is inserted in the optical path 10. The dispersion compensation optical fiber 12 may be located anywhere in the optical path 10. Further, the dispersion compensation optical fibers 12 may be located at a plurality of locations in the optical path 10. There may be a dispersion compensation optical fiber between the combiner 16 and the amplification optical fiber 14.

増幅用光ファイバ14は、Er(エルビウム)、Pr(プラセオジウム)、Tm(ツリウム)といった希土類が添加された光ファイバが好適に利用できる。エルビウム含有光ファイバ(EDF:Erbium Doped optical Fiber)は、好適に利用できる。 As the amplification optical fiber 14, an optical fiber to which rare earths such as Er (erbium), Pr (praseodymium), and Tm (thulium) are added can be preferably used. An erbium-containing optical fiber (EDF) can be preferably used.

合波器16は、光路10に励起用の光を入れるカプラである。合波器16には励起用光源18が接続される。励起用光源18はレーザーダイオードを好適に利用することができる。 The combiner 16 is a coupler that inputs excitation light into the optical path 10. An excitation light source 18 is connected to the combiner 16. A laser diode can be preferably used as the excitation light source 18.

偏波制御器70は、光路10中のレーザーの偏波を制御する。偏波制御器70は、バルク型やファイバ型等が知られているが、特に限定するものではない。また、偏波制御器70は、外部からの信号で偏波状態を調整できるものが望ましい。 The polarization controller 70 controls the polarization of the laser in the optical path 10. The polarization controller 70 is known to be of a bulk type, a fiber type, or the like, but is not particularly limited. Further, it is desirable that the polarization controller 70 can adjust the polarization state by a signal from the outside.

光路10を構成する分散補償用光ファイバ12と、増幅用光ファイバ14は、横単一モードファイバのみで構成されている。これらのファイバは、マルチモードファイバを使用していないので完全な横単一モードで動作している。なお、光ファイバ出力光源装置1では、偏波面保存ファイバは利用していない。偏波面保存ファイバは、単一モードファイバ中に存在する2つの直交する偏波面のモードにおいて、モード間に伝搬定数差を設け、ファイバ中の偏波面をファイバの断面内で固定する機能を有するファイバである。したがって、本発明が目的とする非線形光学効果による偏波面の回転を利用したパルス発振に、偏波面保存ファイバを用いるとレーザー発振が発生しなくなるからである。 The dispersion compensating optical fiber 12 and the amplification optical fiber 14 constituting the optical path 10 are composed of only a horizontal single-mode fiber. Since these fibers do not use multimode fiber, they operate in a complete horizontal single mode. The optical fiber output light source device 1 does not use the plane of polarization preservation fiber. The plane of polarization preservation fiber is a fiber having a function of providing a propagation constant difference between modes and fixing the plane of polarization in the fiber within the cross section of the fiber in the modes of two orthogonal planes of polarization existing in the single mode fiber. Is. Therefore, if the plane-preserving fiber is used for pulse oscillation utilizing the rotation of the plane of polarization due to the nonlinear optical effect, which is the object of the present invention, laser oscillation does not occur.

また、本発明ではファイバの敷設(設置)状態に依存した曲げ方や側圧並びに温度変化などにより生じる相反な複屈折による偏波面の変動(不安定な揺らぎ)に対して自己補償可能な構成となっている。そのため、そもそも偏波面保存ファイバを利用する必要が無い。これは、光ファイバ出力光源装置1の自己補償能力は、90°偏波回転反射器22の効果によるものである。 Further, the present invention has a configuration capable of self-compensating for fluctuations (unstable fluctuations) in the plane of polarization due to reciprocal birefringence caused by bending methods, lateral pressures, temperature changes, etc. depending on the laying (installation) state of the fiber. ing. Therefore, it is not necessary to use the plane of polarization preservation fiber in the first place. This is because the self-compensation ability of the optical fiber output light source device 1 is due to the effect of the 90 ° polarization rotation reflector 22.

光路10の一端には、90°偏波回転反射器22が設けられている。90°偏波回転反射器22は、入射光と反射光の偏波面が90°回転する反射器である。若しくは、90°偏波回転反射器22は、反射器と同等の効果を得ることができる手段を含む複数の構成要素であってもよい。例えば、90°偏波回転反射器22は、ファラデー回転鏡が好適に利用することができる。 A 90 ° polarization rotation reflector 22 is provided at one end of the optical path 10. The 90 ° polarization rotation reflector 22 is a reflector in which the polarization planes of the incident light and the reflected light are rotated by 90 °. Alternatively, the 90 ° polarization rotation reflector 22 may be a plurality of components including means capable of obtaining the same effect as the reflector. For example, the Faraday rotating mirror can preferably be used as the 90 ° polarization rotating reflector 22.

また、90°偏波回転反射器22は、ファラデー回転鏡に限定されるものでもない。例えば、後述する単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20の入射口20aから90°偏波回転反射器22の位置に置いた反射鏡までの間に使用しているファイバが生じさせる複屈折に起因する偏波を調整する光学系を用いて同様の効果を得る構成は、90°偏波回転反射器22として利用することができる。 Further, the 90 ° polarization rotation reflector 22 is not limited to the Faraday rotation mirror. For example, it is caused by the double refraction generated by the fiber used between the incident port 20a of the single polarization reflection type polarizing beam splitter 20 described later and the reflector placed at the position of the 90 ° polarization rotation reflector 22. A configuration that obtains the same effect by using an optical system that adjusts the polarization of the light can be used as the 90 ° polarization rotation reflector 22.

より具体的には、まず90°偏波回転反射器22を通常の誘電体多層膜ミラーに置き換える。そして、入射口20aから該誘電体多層膜ミラーの入射端に相当するファイバが生じさせる複屈折を補償し、反射光が単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20に戻る際に偏波が直線状態を維持したまま90°回転するように設定する。なお、誘電体多層膜ミラーは、金属蒸着膜ミラー等でもよい。 More specifically, first, the 90 ° polarization rotation reflector 22 is replaced with a normal dielectric multilayer mirror. Then, the birefringence generated by the fiber corresponding to the incident end of the dielectric multilayer mirror is compensated from the incident port 20a, and the polarized light is in a linear state when the reflected light returns to the single polarization reflection type polarizing beam splitter 20. Set to rotate 90 ° while maintaining. The dielectric multilayer mirror may be a metal vapor-deposited film mirror or the like.

さらに、該誘電体多層膜ミラーから反射した光が単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20内部の偏波ビームスプリッタ44(図2参照)内部の反射面44rで反射されること無く透過し、出射口20bに高い割合で出力されるように、波長板などを用いて偏波状態を調整する。90°偏波回転反射器22としてこのような構成を利用しても、ファラデー回転鏡を用いた場合と同様の作用を得る事が可能となり、パルス発振が可能となる。 Further, the light reflected from the dielectric multilayer mirror is transmitted and emitted without being reflected by the reflecting surface 44r inside the polarization beam splitter 44 (see FIG. 2) inside the single polarization reflection type polarizing beam splitter 20. The polarization state is adjusted using a wavelength plate or the like so that the light is output to the port 20b at a high rate. Even if such a configuration is used as the 90 ° polarization rotation reflector 22, it is possible to obtain the same operation as when the Faraday rotation mirror is used, and pulse oscillation becomes possible.

光路10の他端には、単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20が設けられている。単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20は、直交する2つの偏波面のうち、一方の偏波面を持つ光だけを反射させ、他方の偏波面を持つ光は透過させる。したがって、単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20は、入射口20aと出射口20bを有する。光路10は、入射口20aに接続されている。 A single polarization reflection type polarization beam splitter 20 is provided at the other end of the optical path 10. The single polarization reflection type polarization beam splitter 20 reflects only the light having one of the two planes of polarization out of two orthogonal planes of polarization, and transmits the light having the other plane of polarization. Therefore, the single polarization reflection type polarization beam splitter 20 has an entrance port 20a and an exit port 20b. The optical path 10 is connected to the incident port 20a.

合波器16は増幅用光ファイバ14に対して、励起光は、単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20を接続している側、あるいは90°偏波回転反射器22を接続している側のどちらから送られてもよい。しかし、図1に示すように、励起光は、90°偏波回転反射器22に接続された増幅用光ファイバ14に向けて送られるのが最も好適である。 The combiner 16 is connected to the amplification optical fiber 14, and the excitation light is on the side to which the single polarization reflection type polarizing beam splitter 20 is connected or the side to which the 90 ° polarization rotation reflector 22 is connected. It may be sent from either of. However, as shown in FIG. 1, the excitation light is most preferably sent toward the amplification optical fiber 14 connected to the 90 ° polarization rotation reflector 22.

単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20、光路10、偏波面を90°回転する90°偏波回転反射器22で共振器32が形成される。共振器32は本発明に係る光ファイバ出力光源装置1の最小構成である。 The resonator 32 is formed by a single polarization reflection type polarization beam splitter 20, an optical path 10, and a 90 ° polarization rotation reflector 22 that rotates the polarization plane by 90 °. The resonator 32 is the minimum configuration of the optical fiber output light source device 1 according to the present invention.

単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20の出射口20bには、光ファイバ24が接続される。光ファイバ24には反射防止器26が設けられる。光ファイバ24は、単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20から後段へ一方向にのみ光を通過させる。なお、ここで「後段(以下同じ)」とは、その構成要素より出力方向の構成を言う。 An optical fiber 24 is connected to the exit port 20b of the single polarization reflection type polarization beam splitter 20. The optical fiber 24 is provided with an antireflection device 26. The optical fiber 24 allows light to pass from the single polarization reflection type polarization beam splitter 20 to the subsequent stage in only one direction. Here, the "second stage (same below)" refers to the configuration in the output direction from the constituent elements.

反射防止器26は、共振器32外部から反射光が戻ることを防ぐ反射防止のための手段である。反射防止器26は、アイソレータといったデバイスだけでなく、射光口28の出射端のコネクタ端面を斜め研磨にする、若しくは射光口28の出射端のコネクタ端面に無反射コーティングを施すといった手段であってもよい。 The antireflection device 26 is a means for preventing reflection from returning the reflected light from the outside of the resonator 32. The antireflection device 26 is not limited to a device such as an isolator, but may be a means such as obliquely polishing the connector end face of the exit end of the light emitting port 28 or applying a non-reflective coating to the connector end face of the light emitting end of the light emitting port 28. Good.

すなわち、このような措置が射光口28に施してあれば、反射防止器26を有しているといってよい。また、これは単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20の出射口20bに反射防止器26が備えられるといってよい。また、単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20が、反射防止器26と同等の機能を内部に有していてもよい。 That is, if such a measure is applied to the light emitting port 28, it can be said that the antireflection device 26 is provided. Further, it can be said that the antireflection device 26 is provided at the outlet 20b of the single polarization reflection type polarization beam splitter 20. Further, the single polarization reflection type polarization beam splitter 20 may have the same function as the antireflection device 26 inside.

反射防止器26の端部には、射光口28が形成される。単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20の出射側では、既に本発明に係る光ファイバ出力光源装置1が目的とする光パルスが完成している。したがって、光ファイバ24には、光ファイバ出力光源装置1の使用目的に応じて所望の光ファイバを用いてよい。例えば、偏波面保存ファイバなどのようなファイバを用いてもよい。 A light emitting port 28 is formed at the end of the antireflection device 26. On the exit side of the single polarization reflection type polarization beam splitter 20, the optical pulse intended by the optical fiber output light source device 1 according to the present invention has already been completed. Therefore, as the optical fiber 24, a desired optical fiber may be used depending on the purpose of use of the optical fiber output light source device 1. For example, a fiber such as a plane of polarization preservation fiber may be used.

なお、共振器32の後段には、フォトニクス結晶ファイバ等の高非線形ファイバ30を接続してもよい。また高非線形ファイバ30は、反射防止器26の後段に接続してもよい。後述する実施例に示すように本発明に係る光ファイバ出力光源装置1は、広い波長に渡って安定した出力のスペクトルを示す。したがって、光ファイバ出力光源装置1の出力光を高非線形ファイバ30に通せば、さらにスペクトル帯域が広い光を安定に出力できる光源を得ることができる。なお、光ファイバ24は、横単一モードファイバ以外の光ファイバを利用してもよい。 A highly non-linear fiber 30 such as a photonics crystal fiber may be connected to the subsequent stage of the resonator 32. Further, the highly non-linear fiber 30 may be connected to the subsequent stage of the antireflection device 26. As shown in Examples described later, the optical fiber output light source device 1 according to the present invention exhibits a stable output spectrum over a wide wavelength range. Therefore, if the output light of the optical fiber output light source device 1 is passed through the highly nonlinear fiber 30, a light source capable of stably outputting light having a wider spectrum band can be obtained. As the optical fiber 24, an optical fiber other than the horizontal single mode fiber may be used.

特に高非線形ファイバ30には、分散の小さいゼロ分散の特性を有する高非線形ファイバを接続することで、共振器32が発生できる広帯域のスペクトル光を、より広帯域のスペクトル(SC(Super Continuum)光)として取り出すことができる。 In particular, by connecting a highly non-linear fiber having a characteristic of zero dispersion with small dispersion to the highly non-linear fiber 30, a wide-band spectral light capable of generating the resonator 32 can be converted into a wider-band spectrum light (SC (Super Continuum) light). Can be taken out as.

より具体的に本発明における「高非線形ファイバ(30)」とは、共振器32から出力されるレーザー光の有効スペクトル内において、分散値の範囲が零分散を中心に、−1から最大でも3[ps/(nm・km)]の範囲にある領域が存在するものである。さらに、より好ましくは、「高非線形ファイバ(30)」とは、0から1[ps/(nm・km)]の範囲の領域が存在するファイバである。 More specifically, the "highly non-linear fiber (30)" in the present invention means that the range of the dispersion value is from -1 to 3 at the maximum in the effective spectrum of the laser light output from the resonator 32, centering on zero dispersion. There is a region in the range of [ps / (nm · km)]. Further, more preferably, the "highly non-linear fiber (30)" is a fiber having a region in the range of 0 to 1 [ps / (nm · km)].

また、「高非線形ファイバ(30)」は、有効スペクトル内において、分散フラットであることが望ましい。好適には±0.1[ps/(nm・km)]以下であれば、スペクトルの拡張が可能である。 Further, it is desirable that the "highly nonlinear fiber (30)" has a flat dispersion in the effective spectrum. Preferably, the spectrum can be expanded if it is ± 0.1 [ps / (nm 2 · km)] or less.

ここで、有効スペクトルとは、共振器32から出力されるレーザー光のスペクトルの包絡線を求め、包絡線の最大値から−30dBの波長幅をいう。なお、有効スペクトル内には光のない波長域があってもよい。なお、上記の分散値の範囲を有する領域とは、有効スペクトル内において、光が存在する領域(波長領域)であるのは言うまでもない。 Here, the effective spectrum refers to the wavelength width of −30 dB from the maximum value of the envelope obtained by obtaining the envelope of the spectrum of the laser light output from the resonator 32. In addition, there may be a wavelength region without light in the effective spectrum. Needless to say, the region having the above dispersion value range is a region (wavelength region) in which light exists in the effective spectrum.

また、光ファイバ入出力となる単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20、合波器16、反射防止器26などは、これらの部品にあらかじめファイバが取り付けられ、そのファイバに分散補償用光ファイバ12や増幅用光ファイバ14を融着接続やコネクタ接続といった手段を用いて接続されていてもよい。 Further, in the single polarization reflection type polarizing beam splitter 20, the combiner 16, the antireflection device 26, etc., which are optical fiber input / output, fibers are attached in advance to these parts, and the optical fiber 12 for dispersion compensation is attached to the fiber. And the amplification optical fiber 14 may be connected by means such as fusion splicing or connector connection.

また、高非線形ファイバ30の後段には、スペクトルモニタ72を配置することができる。さらにスペクトルモニタ72の出力を受信する制御装置80が備えられていてもよい。制御装置80は、偏光制御器70と接続される。後述する実施例のように、偏光制御器70で光路10中の偏光状態を変化させることで、高非線形ファイバ30の出力スペクトルの状況を制御することができる。つまり、スペクトルモニタ72の出力に応じて、偏光制御器70を調整する制御装置80は、出力される光の帯域の調整を制御することができる。 Further, a spectrum monitor 72 can be arranged after the highly nonlinear fiber 30. Further, a control device 80 for receiving the output of the spectrum monitor 72 may be provided. The control device 80 is connected to the polarization controller 70. As in the embodiment described later, the state of the output spectrum of the highly non-linear fiber 30 can be controlled by changing the polarization state in the optical path 10 with the polarization controller 70. That is, the control device 80 that adjusts the polarization controller 70 according to the output of the spectrum monitor 72 can control the adjustment of the output light band.

図2には、単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20の内部構成を示す。単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20は、入射レンズ40と、出射レンズ42と、偏波ビームスプリッタ44と、反射鏡46を有する。入射レンズ40は、入射口20aの直後に配置される。言いかえると、入射レンズ40は、単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20内において、光路10の他端にあたる分散補償用光ファイバ12に光学的に対向する位置に配置される。 FIG. 2 shows the internal configuration of the single polarization reflection type polarization beam splitter 20. The single polarization reflection type polarization beam splitter 20 includes an incident lens 40, an exit lens 42, a polarization beam splitter 44, and a reflecting mirror 46. The incident lens 40 is arranged immediately after the incident port 20a. In other words, the incident lens 40 is arranged in the single polarization reflection type polarizing beam splitter 20 at a position optically opposed to the dispersion compensation optical fiber 12 which is the other end of the optical path 10.

出射レンズ42は、単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20内であって、出射口20bの直前に配置される。単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20の内部の入射口20aならび出射口20bに相当する光ファイバ端面には、端面の空気との界面で発生するフレネル反射を防止するような無反射処理が施されている。不用意に想定外のレーザー共振器が構成されないようにするためである。 The exit lens 42 is arranged in the single polarization reflection type polarization beam splitter 20 immediately before the exit port 20b. The optical fiber end face corresponding to the entrance port 20a and the exit port 20b inside the single polarization reflection type polarizing beam splitter 20 is subjected to non-reflection treatment to prevent Fresnel reflection generated at the interface with air on the end face. Has been done. This is to prevent an unexpected laser cavity from being accidentally configured.

偏波ビームスプリッタ44は、入射レンズ40と出射レンズ42との間に配置される。偏波ビームスプリッタ44は、内部に特定偏波面だけを通過させる反射面44rを有する。また、偏波ビームスプリッタ44は、光を入射させる入射光面44aと、特定の偏波面の光だけが出射される透過光面44bと、透過した光と偏波面が90°回転している光を出射させる反射光面44cをも有する。 The polarization beam splitter 44 is arranged between the incident lens 40 and the exit lens 42. The polarization beam splitter 44 has a reflection surface 44r inside which only a specific polarization surface passes through. Further, the polarization beam splitter 44 includes an incident light surface 44a for incident light, a transmitted light surface 44b for emitting only light from a specific polarization surface, and light in which the transmitted light and the polarization surface are rotated by 90 °. It also has a reflected light surface 44c that emits light.

偏波ビームスプリッタ44は、入射光面44aを入射レンズ40に対向させ、透過光面44bは出射レンズ42に対向する姿勢で配置される。また、反射光面44cに対向して反射鏡46が配置される。反射鏡46は高反射ミラーが好適に利用できる。 The polarization beam splitter 44 is arranged so that the incident light surface 44a faces the incident lens 40 and the transmitted light surface 44b faces the emitting lens 42. Further, the reflecting mirror 46 is arranged so as to face the reflected light surface 44c. As the reflecting mirror 46, a high-reflection mirror can be preferably used.

以上の構成を有する光ファイバ出力光源装置1の動作について説明する。なお、以下の動作説明では、光路10中の偏光制御器70がない場合で動作を説明する。まず、図2を参照して、単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20の動作について説明する。入射口20aには、光路10から光が入る。この光LB1は、直交する偏波面を有する。これをS波とP波とする。S波は偏波ビームスプリッタ44の反射面44rの法線と光進行方向を含む入射面内で振動する偏波であり、P波は入射面に対して直角な面内で振動する偏波である。図2では、LB1(S,P)と記載した。 The operation of the optical fiber output light source device 1 having the above configuration will be described. In the following operation description, the operation will be described when there is no polarization controller 70 in the optical path 10. First, the operation of the single polarization reflection type polarization beam splitter 20 will be described with reference to FIG. Light enters the incident port 20a from the optical path 10. This optical LB1 has planes of polarization that are orthogonal to each other. Let this be an S wave and a P wave. The S wave is a polarized wave that oscillates in the incident surface including the normal of the reflecting surface 44r of the polarized beam splitter 44 and the light traveling direction, and the P wave is a polarized wave that oscillates in the plane perpendicular to the incident surface. is there. In FIG. 2, it is described as LB1 (S, P).

入射レンズ40によって光はアフォーカルに広げられ、平行光線となる。そして、入射光面44aから偏波ビームスプリッタ44に入射される。偏波ビームスプリッタ44に入射された光のうち一方の偏波面の光は、偏波ビームスプリッタ44の反射面44rを透過し、透過光面44bから出射される。今透過できる偏光はP波であるとする。光LB3(P)は出射レンズ42によって集光され、出射口20bから出射される。 The light is spread afoally by the incident lens 40 and becomes parallel rays. Then, it is incident on the polarization beam splitter 44 from the incident light surface 44a. The light on one of the polarization planes of the light incident on the polarization beam splitter 44 passes through the reflection surface 44r of the polarization beam splitter 44 and is emitted from the transmitted light plane 44b. It is assumed that the polarized light that can be transmitted now is a P wave. The light LB3 (P) is focused by the exit lens 42 and emitted from the exit port 20b.

一方、S波は、反射面44rで反射され、反射光面44cから出射される。これを光LB2(S)と記載した。反射鏡46が、反射光面44cに対向して配置されているので、S波は、反射され、反射光面44cから再び偏波ビームスプリッタ44に入射される。光LB4(S)は、再び反射面44rで反射され、入射光面44aから出射され、光路10を戻る(光LB5(S))。なお、反射鏡46は、蒸着などの手法により反射光面44cの表面に構成されていてもよい。 On the other hand, the S wave is reflected by the reflecting surface 44r and emitted from the reflected light surface 44c. This was described as optical LB2 (S). Since the reflecting mirror 46 is arranged to face the reflected light surface 44c, the S wave is reflected and incident on the polarization beam splitter 44 again from the reflected light surface 44c. The light LB4 (S) is reflected again by the reflecting surface 44r, emitted from the incident light surface 44a, and returns to the optical path 10 (light LB5 (S)). The reflecting mirror 46 may be formed on the surface of the reflected light surface 44c by a method such as thin film deposition.

以上のように、単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20は、直交する偏波面のうち、一方を透過させ、他方を反射して光路10に返す。 As described above, the single polarization reflection type polarization beam splitter 20 transmits one of the orthogonal polarization planes, reflects the other, and returns it to the optical path 10.

図3には、光ファイバ出力光源装置1の基本的な動作を示す。励起用光源18からの励起光L1は、通常単一偏波の半導体レーザー等が利用できる。この励起光L1は、増幅用光ファイバ14を励起して、他の波長の蛍光L2(P,S)に変換されるので、励起光L1の偏波状態は以下に述べる蛍光の発生ならびにパルス化の機序に影響を与えない。蛍光L2(P,S)の偏波面は特定の偏波を持たず、無偏波である。しかしここでは、説明のために反射面44rに対するP波とS波を記載しておく。 FIG. 3 shows the basic operation of the optical fiber output light source device 1. As the excitation light L1 from the excitation light source 18, a semiconductor laser having a single polarization or the like can be usually used. Since the excitation light L1 excites the amplification optical fiber 14 and is converted into fluorescence L2 (P, S) having other wavelengths, the polarization state of the excitation light L1 is described below in the generation of fluorescence and pulsing. Does not affect the mechanism of. The plane of polarization of fluorescence L2 (P, S) does not have a specific polarization and is non-polarized. However, here, for the sake of explanation, the P wave and the S wave with respect to the reflecting surface 44r are described.

蛍光L2(P,S)は、90°偏波回転反射器22によって反射される(蛍光L3(S,P))。この時偏波面は90°回転している。蛍光L3(S,P)は、増幅用光ファイバ14および分散補償用光ファイバ12を経て、単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20に入射される(蛍光L4(S,P))。 The fluorescence L2 (P, S) is reflected by the 90 ° polarization rotation reflector 22 (fluorescence L3 (S, P)). At this time, the plane of polarization is rotated by 90 °. The fluorescence L3 (S, P) is incident on the single polarization reflection type polarization beam splitter 20 via the amplification optical fiber 14 and the dispersion compensation optical fiber 12 (fluorescence L4 (S, P)).

この際、蛍光L4(S,P)は、初期に増幅用光ファイバ14により発生し、90°偏波回転反射器22によって反射された蛍光成分を増幅用光ファイバ14による誘導放出により増幅された成分と増幅用光ファイバ14において新たに追加された蛍光を含む。そこで、蛍光L4(S,P)以後を誘導光と称する。 At this time, the fluorescence L4 (S, P) was initially generated by the amplification optical fiber 14, and the fluorescence component reflected by the 90 ° polarization rotation reflector 22 was amplified by stimulated emission by the amplification optical fiber 14. Includes components and newly added fluorescence in the amplification optical fiber 14. Therefore, the light after fluorescence L4 (S, P) is referred to as induced light.

単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20では、上記に説明したように、P波は透過し(誘導光L6(P))、S波は反射して(誘導光L5(S))、再び光路10に戻される(誘導光L7(S))。 In the single polarization reflection type polarization beam splitter 20, as described above, the P wave is transmitted (guided light L6 (P)), the S wave is reflected (guided light L5 (S)), and the optical path is again. It is returned to 10 (guided light L7 (S)).

誘導光L7(S)は、再度光路10を戻り増幅用光ファイバ14で増幅された後に、90°偏波回転反射器22に入力される(誘導光L8(S))。誘導光L8(S)は90°偏波回転反射器22で偏波面が再び90°回転し、P波となる(誘導光L9(P))。 The guided light L7 (S) returns to the optical path 10 again and is amplified by the amplification optical fiber 14, and then input to the 90 ° polarization rotation reflector 22 (guided light L8 (S)). The polarization plane of the induced light L8 (S) is rotated by 90 ° again by the 90 ° polarization rotation reflector 22, and becomes a P wave (guided light L9 (P)).

誘導光L9(P)は、光路10を通り増幅用光ファイバ14で再び増幅された後に単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20に入射される(誘導光L10(P))。この誘導光L10(P)はP波なので、単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20を透過し(誘導光L11(P))、射光口28から放射される。 The induced light L9 (P) passes through the optical path 10 and is amplified again by the amplification optical fiber 14, and then incident on the single polarization reflection type polarizing beam splitter 20 (guided light L10 (P)). Since the guided light L10 (P) is a P wave, it is transmitted through the single polarization reflection type polarizing beam splitter 20 (guided light L11 (P)) and is emitted from the light emitting port 28.

以上のように、本発明に係る光ファイバ出力光源装置1は、誘導光がすべて単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20を透過し射光口28から放出されるので、基本的にはレーザー発振しにくい構造である。 As described above, in the optical fiber output light source device 1 according to the present invention, since all the induced light is transmitted through the single polarization reflection type polarizing beam splitter 20 and emitted from the light emitting port 28, laser oscillation is basically performed. It is a difficult structure.

次に図4を参照する。図3で示したように、本発明に係る光ファイバ出力光源装置1は、基本的にはレーザー発振はしにくい構造である。しかし、光路10が光ファイバで構成されているので、非線形光学効果が発生し、非線形光学効果の発生していない状態におけるS波あるいはP波の偏波状態からずれた偏波面を有する光が存在する。この偏波面のずれは、光パワーが高くなるほど強く発生する。この結果、図3の構成であってもレーザー発振が生じる。 Next, refer to FIG. As shown in FIG. 3, the optical fiber output light source device 1 according to the present invention basically has a structure in which laser oscillation is difficult. However, since the optical path 10 is composed of an optical fiber, there is light having a polarization plane deviated from the polarization state of the S wave or the P wave in a state where the nonlinear optical effect is generated and the nonlinear optical effect is not generated. To do. This deviation of the plane of polarization occurs more strongly as the optical power increases. As a result, laser oscillation occurs even with the configuration shown in FIG.

励起用光源18からの励起光L1は、合波器16から光路10に導入される。励起光L1は、半導体レーザー等が利用され、通常利用される単一偏波のものであってよい。励起光L1は、増幅用光ファイバ14を励起させ、他の波長の蛍光(自然放出光)L2(P,S)に変換される。蛍光L2(P,S)の偏波面は無偏波状態であり偏光度は無(零)である。 The excitation light L1 from the excitation light source 18 is introduced into the optical path 10 from the combiner 16. The excitation light L1 may be of a single polarization that is usually used by using a semiconductor laser or the like. The excitation light L1 excites the amplification optical fiber 14 and is converted into fluorescence (spontaneous emission light) L2 (P, S) having another wavelength. The plane of polarization of fluorescence L2 (P, S) is in a non-polarized state, and the degree of polarization is zero (zero).

蛍光L2(P,S)は、90°偏波回転反射器22によって反射される(蛍光L3(S,P))。この時偏波面は90°回転している。蛍光L3(S,P)は、増幅用光ファイバ14および分散補償用光ファイバ12を経て、単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20に入射される(誘導光L4(S,P))。 The fluorescence L2 (P, S) is reflected by the 90 ° polarization rotation reflector 22 (fluorescence L3 (S, P)). At this time, the plane of polarization is rotated by 90 °. The fluorescent L3 (S, P) is incident on the single polarization reflection type polarizing beam splitter 20 via the amplification optical fiber 14 and the dispersion compensation optical fiber 12 (guided light L4 (S, P)).

この際、蛍光L4(S,P)は、初期に増幅用光ファイバ14により発生し、90°偏波回転反射器22によって反射された蛍光成分を増幅用光ファイバ14による誘導放出により増幅された成分と増幅用光ファイバ14において新たに追加された蛍光を含む。そこで蛍光L4(S,P)以後を誘導光と称する。 At this time, the fluorescence L4 (S, P) was initially generated by the amplification optical fiber 14, and the fluorescence component reflected by the 90 ° polarization rotation reflector 22 was amplified by stimulated emission by the amplification optical fiber 14. Includes components and newly added fluorescence in the amplification optical fiber 14. Therefore, the light after fluorescence L4 (S, P) is referred to as induced light.

単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20では、P波(誘導光L6(P))は透過する。しかし、誘導光L4(S,P)に含まれるS波は、反射面44rで反射され(誘導光L5(S))、反射鏡46により反射し、再び反射面44rで反射して光路10に戻される(誘導光L7(S))。ここで、反射され光路10に戻る光にP波は含まれていない。 In the single polarization reflection type polarization beam splitter 20, the P wave (guided light L6 (P)) is transmitted. However, the S wave contained in the guided light L4 (S, P) is reflected by the reflecting surface 44r (guided light L5 (S)), reflected by the reflecting mirror 46, and reflected again by the reflecting surface 44r to the optical path 10. It is returned (guided light L7 (S)). Here, the P wave is not included in the light that is reflected and returns to the optical path 10.

誘導光L7(S)は、再度光路10を戻り、増幅用光ファイバ14において増幅された後90°偏波回転反射器22に入力される(誘導光L8(S,(P)))。この際、誘導光L8(S,(P))には光路10内で生じる非線形光学効果の影響により、強度の強い光の成分が偏波の回転を生じ、(P)波成分を有するようになる。誘導光L8(S,(P))は90°偏波回転反射器22で偏波面が再び90°回転し、S波はP波となり、反射された(P)波は(S)波となる(誘導光L9(P,(S))。 The guided light L7 (S) returns to the optical path 10 again, is amplified by the amplification optical fiber 14, and then is input to the 90 ° polarization rotation reflector 22 (guided light L8 (S, (P))). At this time, the induced light L8 (S, (P)) is affected by the non-linear optical effect generated in the optical path 10, so that the component of strong light causes the rotation of polarized light and has the (P) wave component. Become. In the induced light L8 (S, (P)), the plane of polarization is rotated by 90 ° again by the 90 ° polarization rotation reflector 22, the S wave becomes a P wave, and the reflected (P) wave becomes an (S) wave. (Induction light L9 (P, (S)).

誘導光L9(P,(S))は光路10を通り再び増幅用光ファイバ14によって増幅され、単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20に入射される(誘導光L10(P,(S)))。この誘導光L10(P,(S))は、増幅用光ファイバ14により増幅されているため、光強度の強い成分はL8(S,(P))よりもさらに強い非線形光学効果を受けて、より大きく偏波が回転し、(S)偏波成分を発生する。 The induced light L9 (P, (S)) passes through the optical path 10 and is amplified again by the amplification optical fiber 14 and incident on the single polarization reflection type polarizing beam splitter 20 (guided light L10 (P, (S))). ). Since the induced light L10 (P, (S)) is amplified by the amplification optical fiber 14, the component having a strong light intensity receives a nonlinear optical effect stronger than that of L8 (S, (P)). The polarization rotates more greatly, and the (S) polarization component is generated.

増幅された(誘導光L10(P,(S))のうち、P波は単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20を透過し(誘導光L12(P))、射光口28から放射される。一方、(P)波に直交する成分である(S)波は共に再び反射され光路10に戻る(誘導光L13(S))。 Of the amplified (guided light L10 (P, (S)), the P wave passes through the single polarization reflection type polarizing beam splitter 20 (guided light L12 (P)) and is emitted from the light emitting port 28. On the other hand, the (S) wave, which is a component orthogonal to the (P) wave, is reflected again and returns to the optical path 10 (guided light L13 (S)).

誘導光L11(S)は、誘導光L5(S)よりも増幅されており、その結果、誘導光L13(S)は誘導光L7(S)よりも強度が高くなり、時間幅も狭くなる。 The induced light L11 (S) is amplified more than the induced light L5 (S), and as a result, the induced light L13 (S) is stronger than the induced light L7 (S) and the time width is narrowed.

以上の工程によって、(P)波と(S)波を有していた蛍光成分は光路10の往復を繰り返しながら強度揺らぎを強めてゆく。 Through the above steps, the fluorescent component having the (P) wave and the (S) wave strengthens the intensity fluctuation while repeating the reciprocation of the optical path 10.

さて、誘導光L13(S)は、90°偏波回転反射器22に到達するまでの間に増幅用光ファイバ14により増幅され、さらに強く非線形光学効果の影響を受ける。 By the way, the induced light L13 (S) is amplified by the amplification optical fiber 14 until it reaches the 90 ° polarization rotation reflector 22, and is further strongly affected by the non-linear optical effect.

すなわち、強度の強い成分はより強く非線形光学効果を受け、誘導光L13(S)は、強度の強い成分は偏波の回転による(P)成分をより強く発生させている。一方、強度の弱い成分は(S)偏波から大きく変化しない。反射面44rでは、強度の弱い成分は反射されにくい。したがって、強度の弱い成分は、偏波ビームスプリッタ44の反射面44rおよび反射鏡46による反射を受けられず、光路10に再入射される成分は強度の高い成分よりも相対的に低くなる。 That is, the strong component receives a stronger nonlinear optical effect, and the induced light L13 (S) generates the (P) component more strongly due to the rotation of the polarized light. On the other hand, the weak component does not change significantly from the (S) polarization. On the reflecting surface 44r, a component having a weak intensity is not easily reflected. Therefore, the low-intensity component is not reflected by the reflecting surface 44r and the reflecting mirror 46 of the polarization beam splitter 44, and the component re-entered into the optical path 10 is relatively lower than the high-intensity component.

この効果により、強度の強い誘導光成分はより強くなる。増幅用光ファイバ14は、入射される被増幅光、すなわちここで言う誘導光の強度が高くなると、利得が飽和し、共振器32(図1参照)内の損失と利得が平衡する。そのため、単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20による反射の効果を十分に得られない強度の低い誘導光成分は、損失が高くなり、利得よりも損失が高くなるため相対的に減衰する。この結果、誘導光成分の高強度な成分のみが、選択的に繰り返し増幅されて短パルスに成長する。 Due to this effect, the intense induced light component becomes stronger. When the intensity of the incident light to be amplified, that is, the induced light referred to here increases, the gain of the amplification optical fiber 14 is saturated, and the loss and the gain in the resonator 32 (see FIG. 1) are balanced. Therefore, the low-intensity induced light component that cannot sufficiently obtain the effect of reflection by the single polarization reflection type polarizing beam splitter 20 has a high loss and is relatively attenuated because the loss is higher than the gain. As a result, only the high-intensity component of the induced light component is selectively and repeatedly amplified to grow into a short pulse.

なお、このような効果は、光路10内の非線形光学効果によって偏波面が回転した成分を再び光路10に戻すことで得られている。上記の説明ではL7(S)から生じたL8(S,(P))中の(P)波成分が、ファラデー回転鏡22によって生じたL9(P,(S))の(S)波成分である。この(S)波成分は、分散補償用光ファイバ12および増幅用光ファイバ14により更に非線形偏波回転を受け、ビームスプリッタ20内の反射鏡46で反射されL13(S)として光路10内に戻されている。 It should be noted that such an effect is obtained by returning the component whose plane of polarization is rotated by the nonlinear optical effect in the optical path 10 to the optical path 10 again. In the above description, the (P) wave component in L8 (S, (P)) generated from L7 (S) is the (S) wave component of L9 (P, (S)) generated by the Faraday rotating mirror 22. is there. The (S) wave component is further subjected to non-linear polarization rotation by the dispersion compensating optical fiber 12 and the amplification optical fiber 14, reflected by the reflecting mirror 46 in the beam splitter 20, and returned to the optical path 10 as L13 (S). Has been done.

この作用を繰り返すことにより、光の強度変化が強調され、最終的には光学系全体が発生しうる最も強い光が共振器32内に残るようになり反射鏡46と90°偏波回転反射器22の間でレーザー共振が成立し、パルスの発振が継続的に生じることとなる。 By repeating this action, the change in light intensity is emphasized, and finally the strongest light that can be generated by the entire optical system remains in the resonator 32, and the reflector 46 and the 90 ° polarization rotation reflector. Laser resonance is established between 22 and pulse oscillation is continuously generated.

90°偏波回転反射器22で反射された光は、強度揺らぎを強調するための重要な役割を果たす。しかしそれだけでなく、90°偏波回転反射器22は、反射時に往路と復路で(S)波と(P)波を入れ替える。そのため、往路で(S)波が受けた、ファイバの温度変化や変形に起因するファイバの複屈折に起因した線形な偏波揺らぎを復路において(P)波が受ける。同様に(P)波が受けた往路の偏波揺らぎを復路で(S)波が受ける。 The light reflected by the 90 ° polarization rotation reflector 22 plays an important role in emphasizing the intensity fluctuation. However, not only that, the 90 ° polarization rotation reflector 22 exchanges the (S) wave and the (P) wave on the outward path and the return path at the time of reflection. Therefore, the (P) wave receives the linear polarization fluctuation caused by the birefringence of the fiber caused by the temperature change and deformation of the fiber received by the (S) wave on the outward path. Similarly, the (S) wave receives the polarization fluctuation of the outward path received by the (P) wave on the return path.

その結果、共振器32は、線形な偏波の揺らぎに対しては、補償されている。言い換えると、共振器32では、相反な偏波変動といった作用はキャンセルされる(非特許文献1)。すなわち、一度共振器32内で発振が生じた場合は、その発振はファイバの温度変化や変形に起因するファイバの複屈折に起因した線形な偏波揺らぎに対してきわめて頑強といえる。 As a result, the resonator 32 is compensated for fluctuations in linear polarization. In other words, in the resonator 32, actions such as reciprocal polarization fluctuations are canceled (Non-Patent Document 1). That is, once oscillation occurs in the resonator 32, it can be said that the oscillation is extremely robust against linear polarization fluctuations caused by birefringence of the fiber caused by temperature change or deformation of the fiber.

この効果により、本発明に係る光ファイバ出力光源装置1の共振器32装置は環境変化や振動などに対する耐力が高く、無調整で安定な発振を得られるロバスト性の高いレーザー発振が可能となる。 Due to this effect, the resonator 32 device of the optical fiber output light source device 1 according to the present invention has high resistance to environmental changes and vibrations, and enables highly robust laser oscillation that can obtain stable oscillation without adjustment.

また、誘導放出によりパルスが増幅されると、パルスのエネルギーは高くなり、共振器32内を往復してパルス幅を狭めながら増幅を繰り返す。パルス幅が狭くなるとフーリエ変換の関係にあるパルスのスペクトル幅は広がる。そして、パルスのエネルギーが飽和して安定すると、パルス幅が狭く、かつスペクトル幅の広いパルスによって構成されたバンチが安定して出力されるようになる。 Further, when the pulse is amplified by stimulated emission, the energy of the pulse becomes high, and the amplification is repeated while reciprocating in the resonator 32 and narrowing the pulse width. As the pulse width becomes narrower, the spectral width of the pulse related to the Fourier transform widens. Then, when the energy of the pulse is saturated and stabilized, the bunch composed of the pulse having a narrow pulse width and a wide spectrum width is stably output.

非線形光学効果による偏波の回転は、90°偏波回転反射器22による偏波回転効果を90°からずらすことになる。そのため、反射面44rにおいて完全な(P)波とはならなかったパルス成分に含まれている(S)波成分が、反射鏡46で反射され再び光路10に戻される。またそれと共に、光路10に戻されなかった残りの(P)波成分は、単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20を通過し、射光口28から出射される。結果、パルス長がフェムト秒単位の短パルスレーザー光を射光口28から得ることができる。 The rotation of the polarized wave due to the non-linear optical effect shifts the polarization rotation effect by the 90 ° polarization rotation reflector 22 from 90 °. Therefore, the (S) wave component contained in the pulse component that is not a perfect (P) wave on the reflecting surface 44r is reflected by the reflecting mirror 46 and returned to the optical path 10 again. At the same time, the remaining (P) wave component that has not been returned to the optical path 10 passes through the single polarization reflection type polarizing beam splitter 20 and is emitted from the light emitting port 28. As a result, a short pulse laser beam having a pulse length of femtoseconds can be obtained from the emission port 28.

誘導光は、単一波長で発振しているが、短パルス化することで、周波数帯域が広がる。本発明に係る光ファイバ出力光源装置1では、後述する実施例で示すように、100nm以上の帯域のパルス発光を得ることができる。 The induced light oscillates at a single wavelength, but the frequency band is widened by shortening the pulse. In the optical fiber output light source device 1 according to the present invention, as shown in Examples described later, pulse light emission in a band of 100 nm or more can be obtained.

図5には、他の構成の単一偏波反射型偏光ビームスプリッタの内部構成を示す。これを単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ50とする。単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ50は、入射レンズ60と、出射レンズ62と、複屈折プリズム64と、反射鏡66を有する。入射レンズ60は、入射口60aの直後に配置される。言いかえると、入射レンズ60は、単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ50内において、光路10の他端にあたる分散補償用光ファイバ12に光学的に対向する位置に配置される。 FIG. 5 shows the internal configuration of a single polarization reflection type polarization beam splitter having another configuration. This is referred to as a single polarization reflection type polarization beam splitter 50. The single polarization reflection type polarization beam splitter 50 includes an incident lens 60, an emitting lens 62, a birefringence prism 64, and a reflecting mirror 66. The incident lens 60 is arranged immediately after the incident port 60a. In other words, the incident lens 60 is arranged in the single polarization reflection type polarizing beam splitter 50 at a position optically opposed to the dispersion compensation optical fiber 12 which is the other end of the optical path 10.

出射レンズ62は、単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ50内であって、出射口60bの直前に配置される。 The exit lens 62 is arranged in the single polarization reflection type polarization beam splitter 50 and immediately before the exit port 60b.

複屈折プリズム64は、入射レンズ60と出射レンズ62との間に配置される。複屈折プリズム64は、光を入射させる入射光面64aと、透過した光が出射される透過光面64bを有する。 The birefringence prism 64 is arranged between the incident lens 60 and the exit lens 62. The birefringent prism 64 has an incident light surface 64a for incident light and a transmitted light surface 64b for emitting transmitted light.

複屈折プリズム64は、入射光面64aを入射レンズ60に対向させ、透過光面64bは出射レンズ62に対向する姿勢で配置される。透過光面64bにおいて、複屈折プリズム64の光軸から、通常光線が透過する部分を遮るように反射鏡66が配置される。反射鏡66は高反射ミラーが好適に利用できる。 The birefringence prism 64 is arranged so that the incident light surface 64a faces the incident lens 60 and the transmitted light surface 64b faces the emitting lens 62. On the transmitted light surface 64b, the reflecting mirror 66 is arranged so as to block a portion through which normal light rays pass from the optical axis of the birefringence prism 64. As the reflecting mirror 66, a high-reflection mirror can be preferably used.

このように構成された単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ50も、図2で説明した単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20と同様の機能を有する。すなわち、複屈折プリズム64の通常光線Lnrと異常光線Labは、偏光方向が違うことによって生じる。 The single polarization reflection type polarization beam splitter 50 configured in this way also has the same function as the single polarization reflection type polarization beam splitter 20 described with reference to FIG. That is, the normal light ray Lnr and the abnormal light ray Lab of the birefringence prism 64 are generated by different polarization directions.

したがって、異常光線Labは出射口60bから出射され、通常光線Lnrは反射され光路10に戻る。したがって、単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20を単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ50に置き換えても、本発明に係る光ファイバ出力光源装置1とすることができる。 Therefore, the abnormal light ray Lab is emitted from the exit port 60b, and the normal light ray Lnr is reflected and returns to the optical path 10. Therefore, even if the single polarization reflection type polarization beam splitter 20 is replaced with the single polarization reflection type polarization beam splitter 50, the optical fiber output light source device 1 according to the present invention can be obtained.

また、単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20は、二本のファイバが溶融延伸され、偏波分離特性が発現している溶融延伸型光ファイバカプラで構成されたものを用いてもよい。 Further, as the single polarization reflection type polarization beam splitter 20, a single polarization reflection type polarization beam splitter 20 may be used which is composed of a melt-stretched optical fiber coupler in which two fibers are melt-stretched to exhibit polarization separation characteristics.

以下に本発明に係る光ファイバ出力光源装置の実施例を示す。なお、以下図9までの実施例の説明は、図1から偏光制御器70が、挿設されていない状態の構成での実施例を説明する。具体的には図4の構成である。図4の構成において、励起用光源18には、波長1480nmのレーザーダイオードを用いた。増幅用光ファイバ14はエルビウム含有光ファイバ(EDF)を15mで用いた。主な諸元として、比屈折率差は1.5%程度、遮断波長850nm、零分散波長は1700nm程度であり、波長1560nm帯では正常分散(常分散)を有している。 An example of the optical fiber output light source device according to the present invention is shown below. In the following description of the examples up to FIG. 9, examples will be described from FIG. 1 in a configuration in which the polarization controller 70 is not inserted. Specifically, it is the configuration of FIG. In the configuration of FIG. 4, a laser diode having a wavelength of 1480 nm was used as the excitation light source 18. As the amplification optical fiber 14, an erbium-containing optical fiber (EDF) was used at 15 m. The main specifications are a specific refractive index difference of about 1.5%, a blocking wavelength of 850 nm, a zero dispersion wavelength of about 1700 nm, and normal dispersion (normal dispersion) in the wavelength 1560 nm band.

分散補償用光ファイバ12は、シングルモードファイバを30mで使用した。主な諸元としては、比屈折率差は0.4%、遮断波長は1250nm、零分散波長は1315nm程度であり、波長1560nm帯では異常分散を持つ。 As the dispersion compensating optical fiber 12, a single mode fiber was used at 30 m. The main specifications are a specific refractive index difference of 0.4%, a blocking wavelength of 1250 nm, a zero dispersion wavelength of about 1315 nm, and anomalous dispersion in the wavelength 1560 nm band.

以上の構成で、室温で共振器32を発振させることができ、単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20の出射口20bから短パルスレーザー光を得た。図6には、得られたレーザー光の光スペクトラムアナライザの結果を示す。図6を参照して、横軸は波長(nm)であり、縦軸は光強度(dBm/nm)であり、スペクトル分解能は1nmである。実線と鎖線は、光路10の条件(設置状態の違い)の違いによって安定に得られた際に得られたスペクトルである。2つのスペクトルをそのピーク値で呼ぶことにすると、実線は1570nm帯であり、鎖線は1670nm帯と呼ぶことができる。 With the above configuration, the resonator 32 can be oscillated at room temperature, and a short pulse laser beam is obtained from the outlet 20b of the single polarization reflection type polarizing beam splitter 20. FIG. 6 shows the results of the obtained laser light spectrum analyzer. With reference to FIG. 6, the horizontal axis is the wavelength (nm), the vertical axis is the light intensity (dBm / nm), and the spectral resolution is 1 nm. The solid line and the chain line are spectra obtained when the optical path 10 is stably obtained due to a difference in the conditions (difference in installation state). If the two spectra are called by their peak values, the solid line can be called the 1570 nm band and the chain line can be called the 1670 nm band.

1570nm帯のスペクトルは、約130nmの帯域を有し、1670nm帯のスペクトルは、約150nm以上の帯域という広帯域を示した。特に特徴的なのは、スペクトルを得た帯域において、−40dB/nm以上の光強度では、スペクトルの落ちや欠けといった部分がまったくなく、強度安定性は、0.1dB未満であった。これより、発振している短パルスレーザーは上記の帯域に渡って安定に発振していると考えられた。 The spectrum in the 1570 nm band had a band of about 130 nm, and the spectrum in the 1670 nm band showed a wide band of about 150 nm or more. Particularly characteristic is that in the band where the spectrum was obtained, at a light intensity of -40 dB / nm or more, there was no part such as drop or chip of the spectrum, and the intensity stability was less than 0.1 dB. From this, it was considered that the oscillating short pulse laser oscillated stably over the above band.

1570nm帯のスペクトルでは、最大値が−19.3dBm/nmであって、有効スペクトルは1524.9nm〜1696.0nmの171.1nmであった。また、1670nm帯のスペクトルでは、最大値が−23.7dBm/nmであって、有効スペクトルは1519.7nm〜1724.0nmの204.3nmであった。 In the spectrum of the 1570 nm band, the maximum value was -19.3 dBm / nm, and the effective spectrum was 171.1 nm of 1524.9 nm to 1696.0 nm. In the spectrum of the 1670 nm band, the maximum value was −23.7 dBm / nm, and the effective spectrum was 204.3 nm of 1519.7 nm to 1724.0 nm.

図7には、時間波形の例を示す。図7を参照して、横軸は時間軸(5ns/div)であり、縦軸は強度(500mV/div)である。また、小窓の方も横軸が時間軸(1μs/div)であり、縦軸は強度(任意)である。小窓と大窓では横軸の単位が異なり、大窓は小窓の一部を拡大した図である。 FIG. 7 shows an example of a time waveform. With reference to FIG. 7, the horizontal axis is the time axis (5 ns / div) and the vertical axis is the intensity (500 mV / div). Further, in the small window, the horizontal axis is the time axis (1 μs / div), and the vertical axis is the intensity (arbitrary). The unit of the horizontal axis is different between the small window and the large window, and the large window is an enlarged view of a part of the small window.

小窓を参照すると、1μsにおよそ3つの波形があり、約3MHzの繰り返し周期で安定して発振していることがわかる。また、大窓を参照すると、オシロスコープの掃引に対して、波形の落ちや欠けもなかった。また、ほぼ対称形の波形を得ていることから、安定した発振をしていることがわかる。 With reference to the small window, it can be seen that there are about three waveforms in 1 μs, and that they oscillate stably with a repetition period of about 3 MHz. Also, referring to the large window, there was no drop or chip in the waveform when the oscilloscope was swept. Moreover, since a waveform having a substantially symmetrical shape is obtained, it can be seen that stable oscillation is performed.

次に単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ20の出射口20b(共振器32の出力端)に、レーザー出力された光スペクトル(図6参照)の中央波長近傍でゼロ分散に近い値を持つ分散特性を有する高非線形ファイバを高非線形ファイバ30として接続した。高非線形ファイバ30の緒元は、モードフィールド径が5μm以下であり、10[1/(W・m)]以上の非線形係数を有する。また、分散は1550nmで0.3[ps/(nm・km)]であり、ファイバ長は400mであった。したがって、この高非線形ファイバ30は、有効スペクトルの範囲で、−1から3[ps/(nm・km)]の範囲に分散値をもつ領域を有する。 Next, at the exit 20b (output end of the resonator 32) of the single polarization reflection type polarization beam splitter 20, a dispersion having a value close to zero dispersion near the center wavelength of the laser-output optical spectrum (see FIG. 6). A highly non-linear fiber having characteristics was connected as a high non-linear fiber 30. The specifications of the highly non-linear fiber 30 have a mode field diameter of 5 μm or less and a non-linear coefficient of 10 [1 / (Wm)] or more. The dispersion was 0.3 [ps / (nm · km)] at 1550 nm, and the fiber length was 400 m. Therefore, the highly nonlinear fiber 30 has a region having a dispersion value in the range of -1 to 3 [ps / (nm · km)] in the range of the effective spectrum.

図8に出力結果のグラフを示す。図8のグラフを参照して、横軸は波長(nm)であり、縦軸は強度(dBm/nm)である。点線は共振器32の出力(出射口20bの出力)を示し、実線は高非線形ファイバ(高非線形ファイバ30)の出力である。図8からわかるように、1100nmから1700nm以上の600nm以上の帯域において、安定した発振を得ることができた。 FIG. 8 shows a graph of the output result. With reference to the graph of FIG. 8, the horizontal axis is the wavelength (nm) and the vertical axis is the intensity (dBm / nm). The dotted line shows the output of the resonator 32 (the output of the outlet 20b), and the solid line is the output of the highly non-linear fiber (highly non-linear fiber 30). As can be seen from FIG. 8, stable oscillation could be obtained in the band of 1100 nm to 1700 nm or more and 600 nm or more.

図9は、安定性の試験結果を示す。横軸は波長(nm)であり、縦軸は強度(dBm/nm)である。点線は開始直後のスペクトルであり、実線は50分後のスペクトルである。図9からわかるように、点線が実線に重なって判別できないほど、スペクトルの変化はなかった。すなわち、安定性が極めて高いSC(Super Continuum)光源を得ることができた。 FIG. 9 shows the test results of stability. The horizontal axis is wavelength (nm) and the vertical axis is intensity (dBm / nm). The dotted line is the spectrum immediately after the start, and the solid line is the spectrum after 50 minutes. As can be seen from FIG. 9, there was no change in the spectrum so that the dotted line overlapped the solid line and could not be discriminated. That is, it was possible to obtain an SC (Super Continuum) light source with extremely high stability.

以上のことから、本発明に係る光ファイバ出力光源装置は、高精度な測定を求められる光源に好適に利用することができる。また、基本的には発振しにくい構成であるが、一度発振すると、発振条件が安定となる光学構成となっているため、長時間運転による特性の変化が少なく、温度変動や振動などに対するロバスト性も高い。また、発振したスペクトルの中央波長近傍でゼロ分散に近い値を有する高非線形ファイバを接続することで、非常に広帯域のSC光源を得ることができる。 From the above, the optical fiber output light source device according to the present invention can be suitably used for a light source that requires highly accurate measurement. In addition, although it is basically a configuration that does not easily oscillate, once it oscillates, it has an optical configuration that stabilizes the oscillation conditions, so there is little change in characteristics due to long-term operation, and robustness against temperature fluctuations and vibrations. Is also expensive. Further, by connecting a highly nonlinear fiber having a value close to zero dispersion near the center wavelength of the oscillated spectrum, a very wide band SC light source can be obtained.

次に図1の構成の光ファイバ出力光源装置1での実施例を説明する。偏光制御器70は、パドル型を用いた。制御装置80は、省略し、実験者が代わりに偏光制御器70を制御した。なお、反射防止器26の後段にはタップカプラでファイバを2分岐させ、一端には高非線形ファイバ30を接続し、その出力をスペクトルモニタ72に繋いだ。また、他端はそのままスペクトルモニタ72を繋いだ。 Next, an embodiment of the optical fiber output light source device 1 having the configuration shown in FIG. 1 will be described. The polarization controller 70 used was a paddle type. The control device 80 was omitted, and the experimenter controlled the polarization controller 70 instead. The fiber was branched into two by a tap coupler at the subsequent stage of the antireflection device 26, a highly non-linear fiber 30 was connected to one end, and the output was connected to the spectrum monitor 72. The other end was directly connected to the spectrum monitor 72.

そして、共振器32を発振させ、偏光制御器70でレーザーの偏光状態を変化させながら、出力信号を調べた。なお、高非線形ファイバ30の出力をSCスペクトルと呼び、高非線形ファイバ30を接続していない側(上記の「他端」)はFLスペクトルと呼ぶ。 Then, the resonator 32 was oscillated, and the output signal was examined while changing the polarization state of the laser with the polarization controller 70. The output of the highly non-linear fiber 30 is referred to as an SC spectrum, and the side to which the highly nonlinear fiber 30 is not connected (the "other end" above) is referred to as an FL spectrum.

結果を、図10〜図12に示す。それぞれの図は、光路10中で偏光状態を変化させた結果得られるスペクトルを表す。各図とも横軸は波長(nm)であり、縦軸は強度(dBm/nm)である。 The results are shown in FIGS. 10 to 12. Each figure represents a spectrum obtained as a result of changing the polarization state in the optical path 10. In each figure, the horizontal axis is the wavelength (nm) and the vertical axis is the intensity (dBm / nm).

まず、FLスペクトル(高非線形ファイバ30を接続していない出力)について注視すると、いずれの偏光状態であっても、およそ1520nm〜1680nmの波長の間で、単峰性の形状を保持していた。強度については、−25dBm/nmから−20dBm/nmまで変化した。 First, when paying close attention to the FL spectrum (the output to which the highly nonlinear fiber 30 is not connected), the monomodal shape was maintained between the wavelengths of about 1520 nm and 1680 nm regardless of the polarization state. The intensity varied from -25 dBm / nm to -20 dBm / nm.

一方、SCスペクトル(高非線形ファイバ30を接続していない出力)に注視すると、図10から図12にかけ、−40dBm以上の強度が、1500nm(図10)、1200nm(図11)、1100nm(図12)と短波長側に広がり、なおかつ広がると共に強度も増加した。 On the other hand, when paying close attention to the SC spectrum (output to which the high nonlinear fiber 30 is not connected), from FIG. 10 to FIG. 12, the intensity of -40 dBm or more is 1500 nm (FIG. 10), 1200 nm (FIG. 11), and 1100 nm (FIG. 12). ), And the intensity increased as it spread.

以上のように、光路10内の偏波制御器70を調整することにより、波長の広がり及び強度を制御することができた。 As described above, by adjusting the polarization controller 70 in the optical path 10, the wavelength spread and intensity could be controlled.

本発明に係る光ファイバ出力光源装置は、各種測定の光源として好適に利用することができる。 The optical fiber output light source device according to the present invention can be suitably used as a light source for various measurements.

1 光ファイバ出力光源装置
10 光路
12 分散補償用光ファイバ
14 増幅用光ファイバ
16 合波器
18 励起用光源
20 単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ
20a 入射口
20b 出射口
22 90°偏波回転反射器
24 光ファイバ
26 反射防止器
28 射光口
30 高非線形ファイバ
32 共振器
40 入射レンズ
42 出射レンズ
44 偏波ビームスプリッタ
44a 入射光面
44b 透過光面
44c 反射光面
44r 反射面
46 反射鏡
50 単一偏波反射型偏光ビームスプリッタ
60 入射レンズ
60a 入射口
60b 出射口
62 出射レンズ
64 複屈折プリズム
64a 入射光面
64b 透過光面
66 反射鏡
70 偏光制御器
72 スペクトルモニタ
80 制御装置
1 Optical fiber output light source device 10 Optical path 12 Optical path for dispersion compensation 14 Optical fiber for amplification 16 Combiner 18 Excitation light source 20 Single polarization reflection type polarized beam splitter 20a Inlet port 20b Outlet port 22 90 ° polarization rotation reflection Instrument 24 Optical fiber 26 Anti-reflection device 28 Emitting port 30 Highly non-linear fiber 32 Resonator 40 Incident lens 42 Emission lens 44 Polarizing beam splitter 44a Incident light surface 44b Transmitted light surface 44c Reflected light surface 44r Reflecting surface 46 Reflector 50 Single Polarization Reflective Polarized Beam Splitter 60 Incident Lens 60a Incident Port 60b Exit Port 62 Exit Lens 64 Double Refractive Prism 64a Incident Light Surface 64b Transmitted Light Surface 66 Reflector 70 Polarization Controller 72 Spectrum Monitor 80 Control Device

Claims (11)

増幅用光ファイバと分散補償用光ファイバを連結した光路と、
前記光路の一端に接続された90°偏波回転反射器と、
前記光路の他端に接続された単一偏波反射型偏光ビームスプリッタと、
前記単一偏波反射型偏光ビームスプリッタの反射光面に対向して配置された反射鏡と、
前記光路中に挿設された合波器と、
前記合波器に接続された励起用光源を有することを特徴とする光ファイバ出力光源装置。
An optical path connecting an optical fiber for amplification and an optical fiber for dispersion compensation,
A 90 ° polarization rotation reflector connected to one end of the optical path,
A single polarization reflection type polarization beam splitter connected to the other end of the optical path,
A reflector arranged to face the reflected light plane of the single polarization reflection type polarizing beam splitter, and
With the combiner inserted in the optical path,
An optical fiber output light source device having an excitation light source connected to the combiner.
前記光路中に挿設された偏光制御器を有することを特徴とする請求項1に記載された光ファイバ出力光源装置。 The optical fiber output light source device according to claim 1, further comprising a polarization controller inserted in the optical path. 前記90°偏波回転反射器はファラデー回転鏡であることを特徴とする請求項1または2に記載された光ファイバ出力光源装置。 The optical fiber output light source device according to claim 1 or 2, wherein the 90 ° polarization rotating reflector is a Faraday rotating mirror. 前記光路で使用される光ファイバは、すべて偏波面保存能力を有さないファイバのみで構成されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一の請求項に記載された光ファイバ出力光源装置。 The optical fiber output according to any one of claims 1 to 3, wherein all the optical fibers used in the optical path are composed of only fibers having no plane of polarization preservation ability. Light source device. 前記単一偏波反射型偏光ビームスプリッタの出射口には反射防止器が備えられていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一の請求項に記載された光ファイバ出力光源装置。 The optical fiber output light source device according to any one of claims 1 to 4, wherein an antireflection device is provided at an outlet of the single polarization reflection type polarization beam splitter. 前記単一偏波反射型偏光ビームスプリッタの後段にさらに高非線形ファイバを接続したことを特徴とする請求項1乃至5の何れか一の請求項に記載された光ファイバ出力光源装置。 The optical fiber output light source device according to any one of claims 1 to 5, wherein a highly non-linear fiber is further connected to a subsequent stage of the single polarization reflection type polarization beam splitter. 前記高非線形ファイバの後段に配置されたスペクトルモニタと、
前記スペクトルモニタの出力を受け、前記偏光制御器を制御する制御装置をさらに有することを特徴とする請求項6に記載された光ファイバ出力光源装置。
A spectrum monitor arranged after the highly non-linear fiber and
The optical fiber output light source device according to claim 6, further comprising a control device that receives the output of the spectrum monitor and controls the polarization controller.
前記高非線形ファイバは、前記単一偏波反射型偏光ビームスプリッタの出射口から出射されるレーザー光の有効スペクトル内における分散値の範囲が、零分散を中心に、−1から3[ps/(nm・km)]の範囲となる領域を有していることを特徴とする請求項6または7に記載された光ファイバ出力光源装置。 In the highly non-linear fiber, the range of the dispersion value in the effective spectrum of the laser light emitted from the exit port of the single polarization reflection type polarization beam splitter is -1 to 3 [ps / (, centering on zero dispersion. The optical fiber output light source device according to claim 6 or 7, wherein the optical fiber output light source device has a region in the range of nm · km)]. 前記単一偏波反射型偏光ビームスプリッタは、
偏波ビームスプリッタと、
前記偏波ビームスプリッタの入射面側に配置されたレンズと、
前記偏波ビームスプリッタの反射面側に配置された反射鏡と、
前記偏波ビームスプリッタの透過面側に配置されたレンズを有することを特徴とする請求項1乃至8の何れか一の請求項に記載された光ファイバ出力光源装置。
The single polarization reflection type polarization beam splitter
Polarization beam splitter and
A lens arranged on the incident surface side of the polarization beam splitter and
A reflector arranged on the reflecting surface side of the polarization beam splitter and
The optical fiber output light source device according to any one of claims 1 to 8, further comprising a lens arranged on the transmission surface side of the polarization beam splitter.
前記単一偏波反射型偏光ビームスプリッタは、
複屈折プリズムと、
前記複屈折プリズムの入射面側に配置されたレンズと、
前記複屈折プリズムの透過面の一部に配置された反射鏡を有することを特徴とする請求項1乃至8の何れか一の請求項に記載された光ファイバ出力光源装置。
The single polarization reflection type polarization beam splitter
Birefringence prism and
A lens arranged on the incident surface side of the birefringence prism and
The optical fiber output light source device according to any one of claims 1 to 8, further comprising a reflecting mirror arranged on a part of the transmission surface of the birefringent prism.
前記単一偏波反射型偏光ビームスプリッタは、
二本のファイバが溶融延伸され、偏波分離特性が発現している溶融延伸型光ファイバカプラで構成されていることを特徴とする請求項1乃至8の何れか一の請求項に記載された光ファイバ出力光源装置。
The single polarization reflection type polarization beam splitter
The invention according to any one of claims 1 to 8, wherein the two fibers are melt-stretched and composed of a melt-stretched optical fiber coupler exhibiting polarization separation characteristics. Optical fiber output light source device.
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