JP5029180B2

JP5029180B2 - Ｓｃ光源装置

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Publication number: JP5029180B2
Application number: JP2007183395A
Authority: JP
Inventors: 正人田中
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2007-07-12
Filing date: 2007-07-12
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2027-07-12
Also published as: JP2009020346A

Description

本発明は、ＳＣ光源装置に関するものである。

近年、工業，薬品および食品等における異物検査や医療における診断が、近赤外領域の光の照射により為される事例が増加してきている。前者の異物検査では、可視領域では難しかった素材の識別が近赤外光により容易となり、また、後者の診断では、近赤外光が血液を透過することから生体内（in vivo）での診断が可能となる等、近赤外光の使用には優れた点がある。

このように近赤外光を用いて検査や診断を高精度で行うには、近赤外領域の光をハイパワーで出力する光源装置が必要である。また、様々な検査・診断を行うには、多波長を有する或いは波長が分布している広帯域の白色光を出力することができる白色光源装置が望まれる。

このような近赤外領域の白色光をハイパワーで出力することができる白色光源装置として、スーパーコンティニウム（supercontinuum，ＳＣ）光を出力するＳＣ光源装置が注目されている（特許文献１参照）。ＳＣは、短パルス光が非線形光学媒体を伝搬する際に生じる非線形光学現象により、該パルス光に対して帯域幅が十倍〜数百倍にまで広がった光（ＳＣ光）が発生する現象である。

特に、光通信で用いられる波長域（具体的には、１.３μｍ帯、１.５５μｍ帯）でフェムト秒またはピコ秒のパルス幅を持つパルス光を発生させるパルス光源と、このパルス光が入力されてＳＣ光を発生する高非線形性光ファイバと、を備えるＳＣ光源装置が知られている。このように構成されるＳＣ光源装置は、比較的安価な材料で１０００ｎｍから２０００ｎｍ以上に及ぶ超広帯域のＳＣ光を発生させることが可能である。

なお、同じく広帯域光を出力することができる光源装置としてハロゲンランプが知られている。しかし、ハロゲンランプと比較して、ＳＣ光源装置は、高いスペクトル密度を有するので、測定対象成分の微小な差異を判別するのに有用である。
特開平１０−９０７３７号公報

フェムト秒またはピコ秒のパルス幅を持つパルス光を発生させるパルス光源として、Ｑスイッチやモード同期を用いたものが知られている。しかし、このようなパルス光源は、利得と吸収とのバランスで成り立っているので、温度等の外部環境が揺らいでいる場合に発振波長や強度が不安定になりやすい。また、このようなパルス光源は、外部環境に変動がない場合であっても、例えば駆動開始の当初には、励起光源等の電流消費により内部温度が徐々に上昇するので、出力パワーが一定レベルに収束するのに一定時間を要することがある。

一方、パルス光が入力された高非線形性光ファイバで発生するＳＣ光はスペクトルが広がった広帯域のものであるが、その広がり方は一様ではなく、ＳＣ光の各波長成分には強度差が存在する。強度差の指標として、利用帯域における全体的な強度差としての非平坦度（図８（ａ））と、局所的な強度差としてのリプル（図８（ｂ））とがある。前者が大きいと計測におけるダイナミックレンジを狭めることになり、後者が大きいと強度揺らぎを増大させる要因となる。

それ故、ＳＣ光源装置を実用化するためには、パルス光源から出力されるパルス光の波長や強度の揺らぎの影響を抑えつつ平坦なスペクトルを有する光を出力させるための機構が必要となる。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、外部環境による影響を抑制して良質なスペクトルを有するＳＣ光を出力することができるＳＣ光源装置を提供することを目的とする。

本発明に係るＳＣ光源装置は、(1) パルス光を周期的に出力するパルス光源と、(2) パルス光源から出力されるパルス光が入力されてＳＣ光を出力する非線形光学媒体と、(3)パルス光源から出力されて非線形光学媒体へ入力されるパルス光の強度を調整する入力光強度調整手段と、(4) 非線形光学媒体へ入力されるパルス光の強度を測定する入力光強度測定手段と、(5)非線形光学媒体から出力されるＳＣ光の特定波長帯域における強度平坦度を測定する出力光強度平坦度測定手段と、(6) 入力光強度測定手段により測定されたパルス光強度および出力光強度平坦度測定手段により測定された出力光強度平坦度に基づいて、入力光強度調整手段によるパルス光の強度調整を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明に係るＳＣ光源装置では、パルス光源から周期的に出力されるパルス光は、入力光強度調整手段により強度が調整された後に、非線形光学媒体に入力される。この非線形光学媒体において、パルス光が伝搬する際に生じる非線形光学現象により、該パルス光に対して帯域幅が拡大されたＳＣ光が発生する。非線形光学媒体へ入力されるパルス光の強度が、入力光強度測定手段により入力される。また、非線形光学媒体から出力されるＳＣ光の特定波長帯域における強度平坦度が、出力光強度平坦度測定手段により測定される。そして、制御部により、入力光強度測定手段により測定されたパルス光強度および出力光強度平坦度測定手段により測定された出力光強度平坦度に基づいて、入力光強度調整手段によるパルス光の強度調整が制御される。

本発明に係るＳＣ光源装置では、入力光強度調整手段は、パルス光源と非線形光学媒体との間の光路上に設けられた可変光減衰器を含むのが好ましい。非線形光学媒体または非線形光学媒体を収納する筐体を加熱または冷却する温度調整器を温度調整手段としてさらに備え、制御部は、出力光強度平坦度測定手段により測定された出力光強度平坦度に基づいて、温度調整手段による非線形光学媒体の温度調整を制御するのが好ましい。また、出力光強度平坦度測定手段は、非線形光学媒体から出力されるＳＣ光の一部を分岐する光分岐部と、光分岐部により分岐された光のうち１波長または複数波長の光の強度を検出する光検出器とを含み、光検出器による検出結果に基づいて特定波長帯域における強度平坦度を解析するのが好ましい。

本発明に係るＳＣ光源装置は、非線形光学媒体から出力されるＳＣ光が入力され、そのＳＣ光の強度を調整して出力する出力光強度調整手段を更に備えるのが好ましい。この場合、非線形光学媒体から出力されるＳＣ光は、出力光強度調整手段により強度が調整された後に、ＳＣ光源装置の出力光となる。

本発明に係るＳＣ光源装置は、パルス光源から出力されるパルス光を導いて非線形光学媒体へ入力させる偏波保持型の光導波路を更に備えるのが好ましい。この場合、パルス光源から出力されるパルス光は、偏波保持型の光導波路を経て、偏波状態が保持されたまま非線形光学媒体に入力される。

本発明に係るＳＣ光源装置は、パルス光源と非線形光学媒体との間の光路上に設けられ、非線形光学媒体に入力されるパルス光の偏波状態を調整する偏波調整手段と、非線形光学媒体に入力されるパルス光または非線形光学媒体から出力されるＳＣ光の偏波状態を測定する偏波測定手段と、を更に備えるのが好ましい。この場合、パルス光源から出力されるパルス光は、偏波調整手段により偏波状態が調整された後に、非線形光学媒体に入力される。また、非線形光学媒体に入力されるパルス光または非線形光学媒体から出力されるＳＣ光の偏波状態は偏波測定手段により測定される。

本発明に係るＳＣ光源装置は、外部環境による影響を抑制して、良質なスペクトルを有するＳＣ光を出力することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一または同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）

先ず、本発明に係るＳＣ光源装置の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係るＳＣ光源装置１の構成図である。この図に示されるＳＣ光源装置１は、パルス光源１０、入力光強度調整手段としての可変光減衰器２０、入力光強度測定手段３０、非線形光学媒体としての高非線形性光ファイバ４０、温度調整手段５０、出力光強度調整手段としての可変光減衰器６０、出力光強度平坦度測定手段７０、および、制御部８０を備える。

パルス光源１０は、フェムト秒またはピコ秒のパルス幅を持つパルス光を周期的に出力する。可変光減衰器２０は、パルス光源１０から出力されて高非線形性光ファイバ４０へ入力されるパルス光の強度を調整するものであり、光減衰量が可変である。

入力光強度測定手段３０は、高非線形性光ファイバ４０へ入力されるパルス光の強度を測定するものであり、光カプラ３１および光検出器３２を含む。光カプラ３１は、可変光減衰器２０から出力されて到達したパルス光の一部を分岐して光検出器３２へ出力し、残部を高非線形性光ファイバ４０へ出力する。光検出器３２は、光カプラ３１により分岐されて到達したパルス光を受光し、その受光強度に応じた値の電気信号を制御部８０へ出力する。

高非線形性光ファイバ４０は、パルス光源１０から出力されて可変光減衰器２０および光カプラ３１を経たパルス光が入力される。高非線形性光ファイバ４０は、そのパルス光が伝搬する際に生じる非線形光学現象により、該パルス光に対して帯域幅が十倍〜数百倍にまで広がったＳＣ光を発生させて、そのＳＣ光を出力する。例えば、パルス光源１０から出力されて高非線形性光ファイバ４０に入力されるパルス光の波長は１.３μｍ帯または１.５５μｍ帯であり、高非線形性光ファイバ４０から出力されるＳＣ光のスペクトルは９００〜２５００ｎｍの帯域内にあるのが好ましい。

温度調整手段５０は、高非線形性光ファイバ４０の温度を調整する。温度調整手段５０は、高非線形性光ファイバ４０または高非線形性光ファイバ４０を収納する筐体を加熱または冷却する温度調整器を含むのが好ましい。また、この温度調整器はヒータやペルチエ素子を含むのが好ましい。

可変光減衰器６０は、高非線形性光ファイバ４０から出力されるＳＣ光が入力され、そのＳＣ光の強度を調整して出力するものであり、光減衰量が可変である。高非線形性光ファイバ４０の出力ＳＣ光のスペクトルの最大強度に対して−１０ｄＢ以内である波長帯域の幅が、可変光減衰器６０への入力時と比較して可変光減衰器６０からの出力時に拡大するよう、可変光減衰器６０の減衰率が設定されているのが好ましい。

出力光強度平坦度測定手段７０は、高非線形性光ファイバ４０から出力されて可変光減衰器６０を経たＳＣ光の特定波長帯域における強度平坦度を測定するものであり、光カプラ７１，光検出器７２および光フィルタ７３を含む。光カプラ７１は、可変光減衰器６０から出力されて到達したＳＣ光の一部を分岐して光フィルタ７３へ出力し、残部をＳＣ光源装置１の出力光として外部へ出力する。光フィルタ７３は、光カプラ７１により分岐されて到達したＳＣ光を入力し、そのＳＣ光の特定波長域の成分を選択的に透過させる。光検出器７２は、光フィルタ７３により透過されて出力された光を受光し、その受光強度に応じた値の電気信号を制御部８０へ出力する。

制御部８０は、光検出器３２から出力される電気信号を入力して、この電気信号の値に基づいて、高非線形性光ファイバ４０に入力されるパルス光の強度を検知する。また、制御部８０は、光検出器７２から出力される電気信号を入力して、この電気信号の値に基づいて、高非線形性光ファイバ４０から出力されるＳＣ光の特定波長帯域における強度平坦度を解析する。そして、制御部８０は、これら入力光強度または出力光強度平坦度に基づいて、可変光減衰器２０によるパルス光の強度調整を制御し、温度調整手段５０による高非線形性光ファイバ４０の温度調整を制御し、また、可変光減衰器６０によるＳＣ光の強度調整を制御する。

次に、本実施形態に係るＳＣ光源装置１の動作について説明する。パルス光源１０から出力されたパルス光は、可変光減衰器２０により強度が調整された後、光カプラ３１を経て高非線形性光ファイバ４０の入射端に入力される。パルス光が入力された高非線形性光ファイバ４０では、そのパルス光が伝搬する際に生じる非線形光学現象により、該パルス光に対して帯域幅が十倍〜数百倍にまで広がったＳＣ光が発生し、そのＳＣ光が出射端から出力される。高非線形性光ファイバ４０の出射端から出力されたＳＣ光は、可変光減衰器６０により強度が調整された後、光カプラ７１を経て、ＳＣ光源装置１の出力光とされる。

パルス光源１０から出力されて可変光減衰器２０により強度調整されたパルス光の一部は、光カプラ３１により分岐されて、光検出器３２により受光される。その受光強度に応じた値の電気信号が、光検出器３２から出力されて制御部８０に入力される。この光検出器３２から出力される電気信号は、高非線形性光ファイバ４０の入射端に入力されるパルス光の強度を表すものである。

高非線形性光ファイバ４０の出射端から出力されて可変光減衰器６０により強度調整されたＳＣ光の一部は、光カプラ７１により分岐され、そのうちの特定波長域の成分が選択的に光フィルタ７３を透過して光検出器７２により受光される。その受光強度に応じた値の電気信号が、光検出器７２から出力されて制御部８０に入力される。この光検出器７２から出力される電気信号は、高非線形性光ファイバ４０から出力されて可変光減衰器６０を経たＳＣ光の特定波長帯域における強度平坦度を表すものである。

光検出器３２および光検出器７２それぞれから出力される電気信号は、制御部８０に入力される。この制御部８０により、光検出器３２から出力された電気信号の値に基づいて、高非線形性光ファイバ４０に入力されるパルス光の強度が検知され、また、光検出器７２から出力された電気信号の値に基づいて、高非線形性光ファイバ４０から出力されるＳＣ光の特定波長帯域における強度平坦度が解析される。そして、制御部８０により、これら入力光強度または出力光強度平坦度に基づいて、可変光減衰器２０によるパルス光の強度調整が制御され、温度調整手段５０による高非線形性光ファイバ４０の温度調整が制御され、また、可変光減衰器６０によるＳＣ光の強度調整が制御される。

次に、可変光減衰器２０によるパルス光の強度調整に対する制御部８０による制御について更に詳細に説明する。制御部８０により、光検出器３２から出力された電気信号に基づいて得られる入力パルス光強度が一定になるように、可変光減衰器２０の減衰度が調整される。これにより、パルス光源１０から出力されるパルス光の時間的な強度変動が可変光減衰器２０の減衰により補償されて、高非線形性光ファイバ４０に入力されるパルス光の強度が一定に維持される。

また、高非線形性光ファイバ４０に入力されるパルス光の強度変動により、高非線形性光ファイバ４０から出力されるＳＣ光のスペクトル形状が変動する。そこで、制御部８０により、光検出器７２から出力された電気信号に基づいて得られる出力ＳＣ光の強度平坦度が良好な状態になるように、可変光減衰器２０の減衰度が調整される。

さらに、高非線形性光ファイバ４０に入力されるパルス光の強度変動により、高非線形性光ファイバ４０から出力されるＳＣ光のスペクトル形状だけでなく帯域も変動する。そこで、制御部８０により、光検出器７２から出力された電気信号に基づいて得られる出力ＳＣ光の帯域が所望のものとなるようにし、また、信号雑音比が改善するように、可変光減衰器２０の減衰度が調整される。

次に、温度調整手段５０による高非線形性光ファイバ４０の温度調整に対する制御部８０による制御について更に詳細に説明する。高非線形性光ファイバ４０に入力されるパルス光の波長変動により、高非線形性光ファイバ４０から出力されるＳＣ光のスペクトル形状が変動する。そこで、制御部８０により、光検出器７２から出力された電気信号に基づいて得られる出力ＳＣ光の強度平坦度が良好な一定状態になるように、温度調整手段５０による高非線形性光ファイバ４０の温度調整が制御されることが好ましい。この温度調整により、高非線形性光ファイバ４０のゼロ分散波長が調整されて、入力パルス光の波長変動が出力ＳＣ光のスペクトル形状に与える影響が低減される。

また、高非線形性光ファイバ４０のゼロ分散波長の変動は、出力ＳＣ光のリプルの形状にも変化を与える。そこで、制御部８０により、光検出器７２から出力された電気信号に基づいて得られる出力ＳＣ光のリプルが小さくなるように、温度調整手段５０による高非線形性光ファイバ４０の温度調整が制御されることも好ましい。

さらに、温度調整手段５０は、高非線形性光ファイバ４０または高非線形性光ファイバ４０を収納する筐体を加熱または冷却する複数の温度調整器を含むのが好ましい。この場合、複数の温度調整器により高非線形性光ファイバ４０の長手方向に沿った温度分布が調整されることにより、出力ＳＣ光のスペクトル形状の最適化が可能となる。

次に、可変光減衰器６０によるＳＣ光の強度調整に対する制御部８０による制御について更に詳細に説明する。制御部８０により可変光減衰器６０の減衰量が調整されて、出力ＳＣ光の帯域全体の強度が一様に減衰することで、帯域が一定のまま、用途に適した強度のＳＣ光が得られる。可変光減衰器６０の減衰特性は、出力ＳＣ光の帯域の全体で減衰量が一様であることが好ましく、例えば、−３０ｄＢｍ/ｎｍ以上の連続的な領域を基準にして減衰量の偏差が３ｄＢ以下であることが好ましい。このような減衰特性を有する可変光減衰器６０はＭＥＭＳデバイスにより実現され得る。

ただし、一方で、ＳＣ光のスペクトルがフラットネスの点で良好でない場合は、フラットネスを向上させるため、可変光減衰器６０の減衰特性は、ＳＣ光のスペクトル形状の反対の波長特性を有しているのが望ましい。このような可変光減衰器６０は、例えば、微量の粒子がドープされた素材が用いられたものであって、ＳＣ光で強度が高くなる波長領域において光を吸収するような特性を有するものが挙げられる。

次に、第１実施形態に係るＳＣ光源装置１に含まれる出力光強度平坦度測定手段７０の変形例である出力光強度平坦度測定手段７０Ａ〜７０Ｃについて説明する。これら出力光強度平坦度測定手段７０Ａ〜７０Ｃは、図１中の出力光強度平坦度測定手段７０に替えて用いられ得るものである。

図２は、出力光強度平坦度測定手段７０Ａの構成図である。この図に示される出力光強度平坦度測定手段７０Ａは、光カプラ７１，光検出器７２_１〜７２_Ｎ，光フィルタ７３_１〜７３_Ｎおよび光カプラ７４を含む。光カプラ７１は、可変光減衰器６０から出力されて到達したＳＣ光の一部を分岐して光カプラ７４へ出力し、残部をＳＣ光源装置１の出力光として外部へ出力する。光カプラ７４は、光カプラ７１により分岐されて到達したＳＣ光を入力し、そのＳＣ光をＮ分岐して光フィルタ７３_１〜７３_Ｎへ出力する。光フィルタ７３_１〜７３_Ｎそれぞれは、ＳＣ光の帯域に含まれ互いに異なる波長の光を選択的に透過させる。光検出器７２_ｎは、光フィルタ７３_ｎにより透過されて出力された波長λ_ｎの光を受光し、その受光強度に応じた値の電気信号を制御部８０へ出力する。ここで、Ｎは２以上の整数であり、ｎは１以上Ｎ以下の各整数である。

図３は、出力光強度平坦度測定手段７０Ｂの構成図である。この図に示される出力光強度平坦度測定手段７０Ｂは、光カプラ７１，光検出器７２_１〜７２_Ｎおよび光分波器７５を含む。光カプラ７１は、可変光減衰器６０から出力されて到達したＳＣ光の一部を分岐して光分波器７５へ出力し、残部をＳＣ光源装置１の出力光として外部へ出力する。光分波器７５は、光カプラ７１により分岐されて到達したＳＣ光を入力し、そのＳＣ光を互いに異なる波長λ_１〜λ_Ｎに分波して、波長λ_ｎの光を光検出器７２_ｎへ出力する。光分波器７５はＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating）であるのが好ましい。光検出器７２_ｎは、光分波器７５から出力された波長λ_ｎの光を受光し、その受光強度に応じた値の電気信号を制御部８０へ出力する。ここで、Ｎは２以上の整数であり、ｎは１以上Ｎ以下の各整数である。

図２，図３に示された出力光強度平坦度測定手段７０Ａ，７０Ｂの何れにおいても、光検出器７２_ｎから出力される電気信号は、高非線形性光ファイバ４０から出力されて可変光減衰器６０を経たＳＣ光のうち波長λ_ｎの光の強度を表すものである。したがって、制御部８０においては、光検出器７２_１〜７２_Ｎそれぞれから出力された電気信号が入力されて、これらに基づいて、高非線形性光ファイバ４０から出力されて可変光減衰器６０を経たＳＣ光のうち波長λ_１〜λ_Ｎそれぞれの光の強度が得られ、これらからＳＣ光のスペクトルにおける非平坦度やリプルが測定され得る。

図４は、出力光強度平坦度測定手段７０Ｃの構成図である。この図に示される出力光強度平坦度測定手段７０Ｃは、光カプラ７１，光検出器７２，可変光フィルタ７６および電気フィルタ７７を含む。光カプラ７１は、可変光減衰器６０から出力されて到達したＳＣ光の一部を分岐して可変光フィルタ７６へ出力し、残部をＳＣ光源装置１の出力光として外部へ出力する。可変光フィルタ７６は、光カプラ７１により分岐されて到達したＳＣ光を入力し、そのＳＣ光のうち特定波長成分を選択的に透過させて出力するものであって、その透過波長が可変である。可変光フィルタ７６は、例えばファブリーペロー（Fabry-Perot）フィルタである。光検出器７２は、可変光フィルタ７６により透過されて出力された光を受光し、その受光強度に応じた値の電気信号を制御部８０へ出力する。また、光検出器７２と制御部８０との間に設けられた電気フィルタ７７は、光検出器７２から出力される電気信号のうち特定周波数成分を選択的に透過させて制御部８０へ出力する。

この出力光強度平坦度測定手段７０Ｃでは、図５に示されるように、可変光フィルタ７６の透過波長が繰り返し変調されることにより、光検出器７２により受光される光の波長が変調される。光検出器７２から出力される電気信号の値は、ＳＣ光のリプルやフラットネスに応じて変化する。したがって、制御部８０においては、この電気信号の値の変化から、ＳＣ光のリプルやフラットネスが測定され得る。また、リプルは狭帯域での強度揺らぎであり、フラットネスは広帯域における強度揺らぎであることから、可変光フィルタ７６の透過波長の変調振幅を変えることで、ＳＣ光スペクトル全体のフラットネスと局所的なリプルとを切り分けて把握することもできる。

さらに、上記のように可変光フィルタ７６の透過波長を変調させた場合、ＳＣ光スペクトル全体のフラットネスと局所的なリプルとは揺らぎの周期が互いに異なることから、可変光フィルタ７６の透過波長の変調振幅を変えることなく、光検出器７２から出力される電気信号のうち低周波成分と高周波成分とを電気フィルタ７７により抽出することで同様の切り分けが行える。上記の可変光減衰器２０および温度調整手段５０に、この出力光強度平坦度測定手段７０Ｃを組み合わせることにより、比較的簡易な構成により安定度の高いＳＣ光源装置を構築することが可能となる。

（第２実施形態）

次に、本発明に係るＳＣ光源装置の第２実施形態について説明する。図６は、第２実施形態に係るＳＣ光源装置２の構成図である。図１に示された第１実施形態に係るＳＣ光源装置１の構成と比較すると、この図に示される第２実施形態に係るＳＣ光源装置２は、入力光強度測定手段３０に替えて入力光強度測定手段３０Ａを備える点で相違する。

第２実施形態における入力光強度測定手段３０Ａは、光カプラ３１，光検出器３２および光フィルタ３３を含む。光カプラ３１は、可変光減衰器２０から出力されて到達したパルス光の一部を分岐して光フィルタ３３へ出力し、残部を高非線形性光ファイバ４０へ出力する。光フィルタ３３は、光カプラ３１により分岐されて到達したパルス光のうち特定波長成分を透過させて出力する。光検出器３２は、光フィルタ３３により透過されて出力された光を受光し、その受光強度に応じた値の電気信号を制御部８０へ出力する。

特に、光フィルタ３３は、パルス光源１０から出力されるパルス光の波長を含む所定の波長域において波長に依存した透過率を有しており、例えば狭帯域の透過特性を有する。光フィルタ３３から出力されて光検出器３２により受光される光の強度は、パルス光源１０から出力されるパルス光の波長に依存する。したがって、制御部８０により、光検出器３２から出力される電気信号の値から、パルス光源１０から出力されるパルス光の波長が測定され得る。

（第３実施形態）

次に、本発明に係るＳＣ光源装置の第３実施形態について説明する。図７は、第３実施形態に係るＳＣ光源装置３の構成図である。図１に示された第１実施形態に係るＳＣ光源装置１の構成と比較すると、この図に示される第３実施形態に係るＳＣ光源装置３は、偏波調整手段９０を更に備える点で相違し、入力光強度測定手段３０に替えて入力光強度測定手段３０Ｄを備える点で相違し、また、出力光強度平坦度測定手段７０に替えて出力光強度平坦度測定手段７０Ｄを備える点で相違する。

偏波調整手段９０は、可変光減衰器２０と入力光強度測定手段３０Ｄとの間の光路上に設けられ、非線形光学媒体４０に入力されるパルス光の偏波状態を調整する。

第３実施形態における入力光強度測定手段３０Ｄは、光カプラ３１，光検出器３２および偏光子３８を含む。光カプラ３１は、偏波調整手段９０から出力されて到達したパルス光の一部を分岐して偏光子３８へ出力し、残部を高非線形性光ファイバ４０へ出力する。偏光子３８は、光カプラ３１により分岐されて到達したパルス光のうち特定偏光成分を透過させて出力する。光検出器３２は、偏光子３８により透過されて出力された特定偏光成分の光を受光し、その受光強度に応じた値の電気信号を制御部８０へ出力する。

第３実施形態における出力光強度平坦度測定手段７０Ｄは、光カプラ７１，光検出器７２，光フィルタ７３および偏光子７８を含む。光カプラ７１は、可変光減衰器６０から出力されて到達したＳＣ光の一部を分岐して光フィルタ７３へ出力し、残部をＳＣ光源装置１の出力光として外部へ出力する。光フィルタ７３は、光カプラ７１により分岐されて到達したＳＣ光を入力し、そのＳＣ光の特定波長域の成分を選択的に透過させる。偏光子７８は、光フィルタ７３により透過されて出力された光のうち特定偏光成分を透過させて出力する。光検出器７２は、偏光子３８により透過されて出力された特定偏光成分の光を受光し、その受光強度に応じた値の電気信号を制御部８０へ出力する。

制御部８０は、光検出器３２および光検出器７２それぞれから出力される電気信号の値に基づいて、偏波調整手段９０におけるパルス光の偏波状態調整を制御する。このように、可変光減衰器２０と入力光強度測定手段３０Ｄとの間の光路上に偏波調整手段９０が設けられ、入力光強度測定手段３０Ｄにおいて光検出器３２の前段に偏光子３８が設けられ、また、出力光強度平坦度測定手段７０Ｄにおいて光検出器７２の前段に偏光子７８が設けられる。このようして、光検出器３２および光検出器７２それぞれから出力される電気信号の値が一定になるように、偏波調整手段９０におけるパルス光の偏波状態調整が制御されることにより、パルス光の偏波状態変動に因る出力ＳＣ光のスペクトルの変動が抑制され得る。

（その他の実施形態）

パルス光源１０は、出力光のスペクトル形状を改善させる目的で、励起エネルギ（駆動電流量または励起光強度）を調整できるのが望ましい。また、パルス光源１０は、外気の温度ゆらぎの影響を受けにくくするため、全体的に温度調整されるのが望ましい。

パルス光源１０から高非線形性光ファイバ４０に至るまでのパルス光伝搬部分は、温度ゆらぎの影響が緩和されるように、断熱性の高い素材（例えば熱伝導率が０.５Ｗ／ｍ／Ｋより低い物質）で包まれるのが望ましい。

ＳＣ光の発生には、高非線形性光ファイバ４０に入力されるパルス光の偏波状態も影響する。そこで、パルス光源１０から高非線形性光ファイバ４０に至るまでの伝送路部分および光非線形性光ファイバ４０は、偏波保持型であることが望ましい。

第１実施形態に係るＳＣ光源装置１の構成図である。出力光強度平坦度測定手段７０Ａの構成図である。出力光強度平坦度測定手段７０Ｂの構成図である。出力光強度平坦度測定手段７０Ｃの構成図である。出力光強度平坦度測定手段７０Ｃの動作を説明する図である。第２実施形態に係るＳＣ光源装置２の構成図である。第３実施形態に係るＳＣ光源装置３の構成図である。ＳＣ光のスペクトルにおける非平坦度およびリプルを説明する図である。

符号の説明

１〜３…ＳＣ光源装置、１０…パルス光源、２０…入力光強度調整手段（可変光減衰器）、３０…入力光強度測定手段、３１…光カプラ、３２…光検出器、３８…偏光子、４０…非線形光学媒体（高非線形性光ファイバ）、５０…温度調整手段、６０…出力光強度調整手段（可変光減衰器）、７０…出力光強度平坦度測定手段、７１…光カプラ、７２…光検出器、７３…光フィルタ、７４…光カプラ、７５…光分波器、７６…可変光フィルタ、７７…電気フィルタ、７８…偏光子、８０…制御部、９０…偏波調整手段。

Claims

パルス光を周期的に出力するパルス光源と、
前記パルス光源から出力されるパルス光が入力されてＳＣ光を出力する非線形光学媒体と、
前記パルス光源から出力されて前記非線形光学媒体へ入力されるパルス光の強度を調整する入力光強度調整手段と、
前記非線形光学媒体へ入力されるパルス光の強度を測定する入力光強度測定手段と、
前記非線形光学媒体から出力されるＳＣ光の特定波長帯域における強度平坦度を測定する出力光強度平坦度測定手段と、
前記入力光強度測定手段により測定されたパルス光強度および前記出力光強度平坦度測定手段により測定された出力光強度平坦度に基づいて、前記入力光強度調整手段によるパルス光の強度調整を制御する制御部と、
を備えることを特徴とするＳＣ光源装置。
前記入力光強度調整手段が、前記パルス光源と前記非線形光学媒体との間の光路上に設けられた可変光減衰器を含む、ことを特徴とする請求項１記載のＳＣ光源装置。
前記非線形光学媒体または前記非線形光学媒体を収納する筐体を加熱または冷却する温度調整器を温度調整手段としてさらに備え、
前記制御部は、前記出力光強度平坦度測定手段により測定された出力光強度平坦度に基づいて、前記温度調整手段による前記非線形光学媒体の温度調整を制御する、
ことを特徴とする請求項１記載のＳＣ光源装置。
前記出力光強度平坦度測定手段が、
前記非線形光学媒体から出力されるＳＣ光の一部を分岐する光分岐部と、
前記光分岐部により分岐された光のうち１波長または複数波長の光の強度を検出する光検出器と、
を含み、
前記光検出器による検出結果に基づいて前記特定波長帯域における強度平坦度を解析することを特徴とする請求項１記載のＳＣ光源装置。
前記非線形光学媒体から出力されるＳＣ光が入力され、そのＳＣ光の強度を調整して出力する出力光強度調整手段を更に備える、ことを特徴とする請求項１記載のＳＣ光源装置。
前記パルス光源から出力されるパルス光を導いて前記非線形光学媒体へ入力させる偏波保持型の光導波路を更に備える、ことを特徴とする請求項１記載のＳＣ光源装置。
前記パルス光源と前記非線形光学媒体との間の光路上に設けられ、前記非線形光学媒体に入力されるパルス光の偏波状態を調整する偏波調整手段と、
前記非線形光学媒体に入力されるパルス光または前記非線形光学媒体から出力されるＳＣ光の偏波状態を測定する偏波測定手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１記載のＳＣ光源装置。