JP6116030B2 - 光パワー監視装置、光パワー監視方法および光パワー監視装置を用いたレーザ発生装置 - Google Patents
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Description
本発明は、光パワー監視装置、光パワー監視方法および光パワー監視装置を用いたレーザ発生装置に関し、特にたとえば、光ファイバの非線形光学効果を利用したレーザ発生装置であるファイバ型非線形光学デバイスの励起光の光量を測定する光パワー監視装置、光パワー監視方法および光パワー監視装置を用いたレーザ発生装置に関する。
非線形光学媒質である光ファイバ中に高強度の光パルスを注入すると、自己位相変調、四光波混合、ラマン散乱などのさまざまな非線形光学効果が発生し、光パルスが光ファイバを伝搬するにつれて光パルスの光スペクトルが変化する。特に、光ファイバとして、非線形光学効果が起こりやすい条件、たとえば、光が伝搬する領域が小さいフォトニック結晶ファイバやコア径の小さなステップインデックスファイバを用いると効率よく非線形光学効果が発生し、波長変換やスーパーコンティニューム（ｓｕｐｅｒ−ｃｏｎｔｉｎｕｕｍ：ＳＣ）発生を行うことができる。なお、このスーパーコンティニュームに関しては、特許文献１および非特許文献１において記載されている。これらの光ファイバの非線形光学効果を利用した光デバイスは、ファイバ型非線形光学デバイスと呼ばれる（非特許文献２を参照）。特に、ＳＣ発生を発現する光源は、可視域から近赤外の広帯域の光を発生する広帯域光源として実用に供している（たとえば、特許文献２ないし特許文献４を参照）。
また、非線形光学媒質として用いる光ファイバの構造も、従来のような１本のファイバに１つのコア（導波部）を含むシングルコアファイバだけでなく、複数のコアを含むマルチコアファイバが用いられるようになっており、性能や機能の向上が試みられている（たとえば、特許文献５および非特許文献３を参照）。
また、非線形光学媒質として用いる光ファイバの構造も、従来のような１本のファイバに１つのコア（導波部）を含むシングルコアファイバだけでなく、複数のコアを含むマルチコアファイバが用いられるようになっており、性能や機能の向上が試みられている（たとえば、特許文献５および非特許文献３を参照）。
たとえば、ファイバ型非線形光学デバイスを、このようなＳＣ発生の光源として用いる場合、動作状態の監視や安定化制御の目的で、ファイバ型非線形光学デバイスの出力パワーを測定することが必要となる。通常の光ファイバ通信などで用いられる光デバイスや光学機器では、図６（ａ）に示すように、光ファイバカプラを用いてモニタ対象である光信号のパワーの一部を取り出して、光パワーメータを用いてそのパワーを測定する方法が一般的である。たとえば、特許文献６および特許文献７において、前述したような光ファイバカプラについて開示されている。したがって、ファイバ型非線形光学デバイスについても、そのファイバ型非線形光学デバイスからの光パワーの出力の一部を、光ファイバカプラを用いて取り出して、その取り出された光パワーの出力を測定する方法が考えられる。
また、特許文献８および特許文献９では、たとえば、光ファイバを小さな曲げ半径で曲げることにより、曲げ損失として光ファイバの内部で伝搬する光信号を意図的に外部に取り出す方法も提案されている。さらに、特許文献１０では、光ファイバのコア・クラッド部に切り欠きを作製し、屈折率整合を行うことにより、光ファイバ内部を伝搬する光信号を意図的に外部に取り出す方法も提案されている。
Ｊ．Ｍ．Ｄｕｄｌｙら編、「Ｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒｓ」、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ、ＩＳＢＮ９７８０５２１５１４８０４、２０１０
菊池ら著、「（解説）光ファイバーの非線形光学効果とデバイス」、日本光学会 光学、２７巻、３号、１３４ページ、１９９８年
Ｔ．Ｆ．Ｓ．Ｂｕｔｔｎｅｒら著、「Ｍｕｌｔｉｃｏｒｅ， ｔａｐｅｒｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｆｏｒ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｐｕｌｓｅ ｒｅｓｈａｐｉｎｇ ａｎｄ ｓａｔｕｒａｂｌｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ」、Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、 ３７（１３）、ｐｐ．２４６９−２４７１、２０１２
しかしながら、光ファイバカプラを用いる方法では、図６（ｂ）に示すように、光ファイバカプラは分岐比、つまり、取り出される光量の割合（透過率）が波長によって異なり、一般的に周期的に変化するが、スーパーコンティニューム光（以下、ＳＣ光という）は広帯域光であるため、上述したように、ファイバ型非線形光学デバイスからの光パワーの出力の一部を一定の割合で取り出すことは困難であるといった問題がある。加えて、ＳＣ発生の出力端に、このような光ファイバカプラを付けると、接続損失が大きくなり、広帯域光の光パワーが著しく低下してしまうといった問題がある。
特に、ファイバ型非線形光学デバイスで用いられるフォトニック結晶ファイバ、コアを細径化した非線形ファイバ、マルチコアファイバでは、ファイバ間の接続損が高く、途中に分岐用の光デバイスを別途挿入すると光量の低下や非線形性の発生効率の低下を引き起こす。このため、ファイバ型非線形光学デバイスでは、パワーの一部を分岐することは困難である。
特に、ファイバ型非線形光学デバイスで用いられるフォトニック結晶ファイバ、コアを細径化した非線形ファイバ、マルチコアファイバでは、ファイバ間の接続損が高く、途中に分岐用の光デバイスを別途挿入すると光量の低下や非線形性の発生効率の低下を引き起こす。このため、ファイバ型非線形光学デバイスでは、パワーの一部を分岐することは困難である。
また、光ファイバを小さな曲げ半径で曲げる方法では、意図的に漏洩光を作るため、高出力動作している光ファイバに曲げを作る行為自体に危険性があり、曲げ損失が過剰に発生した場合、漏れ光による加熱や光ファイバが破損など大きな障害をもたらす可能性がある。
それゆえに、この発明の主たる目的は、種光源の出力の低下を検出することができ、非線形効果を引き起こしうる光ファイバ内の光量の測定を行う際に発生する損失がなく、また、種光源から出力される励起光の光量を測定するための光デバイスを新たに追加する必要がない光パワー監視装置、光パワー監視方法および光パワー監視装置を用いたレーザ発生装置を提供することである。
この発明にかかる光パワー監視装置は、種光源から出力される励起光の光量を測定する光パワー監視装置であって、励起光が入射される非線形光学効果を引き起こしうる光ファイバの接続部以外の側面に配置される光検出器を含み、光ファイバに励起光が入射されることで、光ファイバの非線形光学効果によって励起光とは異なる波長の信号光が発生し、光ファイバの接続部以外の側面から放射される励起光および信号光の一部である漏洩光の光量を光検出器で測定することにより、種光源から出力される励起光の光量を測定する、光パワー監視装置である。
また、この発明にかかる光パワー監視装置では、光ファイバと光検出器の間に、漏洩光に含まれる信号光を透過し、かつ漏洩光に含まれる励起光を遮断するための光学フィルタを挿入して、漏洩光に含まれる信号光の光量を測定することにより、信号光の光量を測定し、測定された信号光に基づき、種光源から出力される励起光の光量を測定することが好ましい。
さらにまた、この発明にかかる光パワー監視装置では、光ファイバと光検出器の間に、漏洩光に含まれる信号光を遮断し、かつ漏洩光に含まれる励起光を透過するための光学フィルタを挿入して、漏洩光に含まれる励起光の光量を測定することにより、種光源から出力される励起光の光量を測定することが好ましい。
また、この発明にかかる光パワー監視装置では、光検出器は、光ファイバの接続部以外の側面を覆うカバー、およびカバーに設けられ、光ファイバの接続部以外の側面に対向するフォトダイオードを含む。
この発明にかかるレーザ発生装置は、励起光を出力する種光源、励起光に対して非線形光学効果を引き起こしうる光ファイバ、および種光源から出力される励起光の光量を測定する請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の光パワー監視装置を含む、レーザ発生装置である。
この発明にかかる光パワー監視方法は、種光源から出力される励起光の光量を測定する光パワー監視方法であって、この発明にかかる光パワー監視装置を用いて、種光源から出力される励起光が非線形光学効果を引き起こしうる光ファイバに入射されることで、光ファイバの非線形光学効果によって励起光とは異なる波長の信号光が発生し、光ファイバの接続部以外の側面から放射される励起光および信号光の一部である漏洩光の光量を測定することにより、種光源から出力される励起光の光量を測定する、光パワー監視方法である。
また、この発明にかかる光パワー監視装置では、光ファイバと光検出器の間に、漏洩光に含まれる信号光を透過し、かつ漏洩光に含まれる励起光を遮断するための光学フィルタを挿入して、漏洩光に含まれる信号光の光量を測定することにより、信号光の光量を測定し、測定された信号光に基づき、種光源から出力される励起光の光量を測定することが好ましい。
さらにまた、この発明にかかる光パワー監視装置では、光ファイバと光検出器の間に、漏洩光に含まれる信号光を遮断し、かつ漏洩光に含まれる励起光を透過するための光学フィルタを挿入して、漏洩光に含まれる励起光の光量を測定することにより、種光源から出力される励起光の光量を測定することが好ましい。
また、この発明にかかる光パワー監視装置では、光検出器は、光ファイバの接続部以外の側面を覆うカバー、およびカバーに設けられ、光ファイバの接続部以外の側面に対向するフォトダイオードを含む。
この発明にかかるレーザ発生装置は、励起光を出力する種光源、励起光に対して非線形光学効果を引き起こしうる光ファイバ、および種光源から出力される励起光の光量を測定する請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の光パワー監視装置を含む、レーザ発生装置である。
この発明にかかる光パワー監視方法は、種光源から出力される励起光の光量を測定する光パワー監視方法であって、この発明にかかる光パワー監視装置を用いて、種光源から出力される励起光が非線形光学効果を引き起こしうる光ファイバに入射されることで、光ファイバの非線形光学効果によって励起光とは異なる波長の信号光が発生し、光ファイバの接続部以外の側面から放射される励起光および信号光の一部である漏洩光の光量を測定することにより、種光源から出力される励起光の光量を測定する、光パワー監視方法である。
この発明によれば、種光源から出力される励起光が非線形光学効果を引き起こしうる光ファイバに入射されることで、励起光とは異なる波長の信号光が発生し、その光ファイバの接続部以外の側面から放射される励起光および信号光の一部である漏洩光の光量を測定することにより、種光源から出力される励起光の光量を測定する。
そのため、この発明によれば、光ファイバカプラを用いる必要がないので、接続損失が発生しない。その結果、励起光の光量が高くても、信号光である広帯域光の光パワーが著しく低下するなどの問題を引き起こしにくくなる。
さらに、この発明によれば、光ファイバを曲げる必要がないので、光ファイバの曲げによる危険性や漏れ光による加熱や光ファイバの破損など大きな障害を抑制することができる。
そのため、この発明によれば、光ファイバカプラを用いる必要がないので、接続損失が発生しない。その結果、励起光の光量が高くても、信号光である広帯域光の光パワーが著しく低下するなどの問題を引き起こしにくくなる。
さらに、この発明によれば、光ファイバを曲げる必要がないので、光ファイバの曲げによる危険性や漏れ光による加熱や光ファイバの破損など大きな障害を抑制することができる。
この発明によれば、種光源の出力の低下を検出することができ、非線形効果を引き起こしうる光ファイバ内の光量の測定を行う際に発生する損失がなく、また、種光源から出力される励起光の光量を測定するための光デバイスを新たに追加することを必要としない光パワー監視装置、光パワー監視方法および光パワー監視装置を用いたレーザ発生装置が得られる。
この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための形態の説明から一層明らかとなろう。
本発明にかかる光パワー監視装置を用いたレーザ発生装置の実施の形態の一例について説明する。図１は、光パワー監視装置を用いたレーザ発生装置の構成の実施の形態の一例を示す図解図である。本発明にかかるレーザ発生装置は、たとえば、信号光である広帯域光のスーパーコンティニューム光（ＳＣ光）を出力するためのファイバ型非線形光学デバイスである。
図１に記載のレーザ発生装置１０は、短パルス光源２０と、光増幅器３０と、光ファイバ４０とを含む。
短パルス光源２０は、励起光Ｐ１を出力するための種光源である。短パルス光源２０は、その短パルス光源２０に結合され、その短パルス光源２０から出力される励起光Ｐ１を出力するための出力用ファイバ２２を有する。
短パルス光源２０は、たとえば、ファイバレーザによるピコ秒の短パルス光源であり、パルス状の励起光Ｐ１を出力用ファイバ２２に出力する。この励起光Ｐ１のパルス幅は、たとえば、５ｐｓｅｃであり、励起光Ｐ１のパルスの到来間隔は、２０ｎｓｅｃである。出力用ファイバ２２は、たとえば、シングルモード光ファイバが用いられる。短パルス光源２０から出力された励起光Ｐ１は、出力用ファイバ２２に結合されている光増幅部３０に出力される。
光増幅器３０は、短パルス光源２０から出力された励起光Ｐ１を増幅し、必要に応じてパルス圧縮するためのものである。光増幅器３０は、その光増幅器３０に結合され、その光増幅器３０から出力される増幅された励起光Ｐ２を出力するための増幅出力用光ファイバ３２を有する。
光増幅器３０は、短パルス光源２０から出力用ファイバ２２を介して入射された励起光Ｐ１を、さらに高いパワーに増幅して励起光Ｐ２を出力し、出力された励起光Ｐ２を増幅出力用光ファイバ３２に出力する。光増幅器３０の内部では、光増幅を行うために、イッテルビウム（Ｙｂ）あるいはエルビウム（Ｅｒ）イオンが添加された増幅用光ファイバや光学結晶が用いられる。また、光増幅器３０の内部において用いられている光増幅を行うための増幅用光ファイバとして、たとえば、ダブルクラッド型光ファイバが用いられる。光増幅器３０から出力された増幅された励起光Ｐ２は、増幅出力用光ファイバ３２に接続部３３を介して結合されている光ファイバ４０に出力される。
なお、このように、光増幅器３０から接続部３３を介して光ファイバ４０へ出力される励起光Ｐ２は、高強度であり、超短パルス光の光信号であることが好ましい。換言すると、励起光Ｐ２は、パルス光として時間幅が短く、ピークパワーが高いことが好ましい。
光ファイバ４０には、図１に示すように、増幅された励起光Ｐ２が、パルス状に短パルス光源２０から光増幅器３０および接続部３３を介して入射されることで、光ファイバ４０の非線形光学効果によって発生した励起光Ｐ１あるいは励起光Ｐ２とは異なる波長（広帯域）の信号光であるＳＣ光Ｐ３のパルス列が生成される。また、図１に示すように、光ファイバ４０の接続部以外の側面からは、励起光Ｐ２およびＳＣ光Ｐ３の一部である漏洩光Ｐ４が放射される。
ここで、図２は、励起光Ｐ１、光増幅器３０により増幅された励起光Ｐ２および光ファイバ４０の非線形効果により発生したＳＣ光Ｐ３を示す。このように、ＳＣ光Ｐ３は、波長が４５０ｎｍ〜２０００ｎｍの広帯域光である。図２に示される励起光Ｐ１および励起光Ｐ２は、イッテルビウム（Ｙｂ）イオンが添加された光ファイバであるため、中心波長は、１．０３μｍである。なお、エルビウム（Ｅｒ）イオンが添加された光ファイバを用いた場合は、中心波長は、１．５μｍ付近となる。
光ファイバ４０は、非線形光学効果を引き起こしうるための光ファイバである。光ファイバ４０としては、たとえば、石英系光ファイバであるフォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）あるいはコア径の小さなステップインデックスファイバが用いられる。フォトニック結晶ファイバは、通常の光ファイバと異なり、周期的な空孔により光信号の閉じ込め（導波）を実現している。なお、このようなフォトニック結晶ファイバは融着により接続すると損失が大きくなる点に注意が必要である。ここで、前述の非線形光学効果としては、たとえば、ラマン散乱、ブリルアン散乱、自己位相変調、相互位相変調、光カー効果、四光波混合、高次ソリトン効果、自己ラマン増幅、高次高調波発生、非線形偏波回転、自己急峻化（ｓｅｌｆ−ｓｔｅｅｐｅｎｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）、およびこれらが複合した効果が挙げられる。また、光ファイバ４０の構造は、１本のファイバに１つのコア（導波部）を含むシングルコアファイバあるいは複数のコアを含むマルチコアファイバである。
レーザ発生装置１０は、さらに、光パワー監視装置５０を含む。光パワー監視装置５０は、たとえば、非線形光学効果を引き起こしうる光ファイバ４０の接続部以外の側面から放射される漏洩光Ｐ４の光量を測定するためのものである。
光パワー監視装置５０は、光検出器５２を含む。光検出器５２は、非線形光学効果を引き起こしうる光ファイバ４０の接続部以外の側面に配置される。光検出器５２によって、光ファイバ４０の側面より放射される漏洩光Ｐ４の光量を測定することにより、短パルス光源２０から出力される励起光Ｐ１の光量などを測定する。
光検出器５２は、光ファイバ４０の側面を覆うカバーとして、たとえば熱伝導率のよい金属からなるベースカバー５４および本体カバー５６を含む。ベースカバー５４および本体カバー５６は、光ファイバ４０の側面を挟むように、光ファイバ４０の側面の両側に配置される。この場合、ベースカバー５４および本体カバー５６によって、光ファイバ４０の側面における測定部分に対して外部からの周囲の光を遮るために、光ファイバ４０の周囲が覆われて遮光される。
本体カバー５６には、光ファイバ４０に対向する主面の一端から他端にわたって光ファイバ４０の幅より広い幅の直線状の溝５８が形成されている。本体カバー５６の溝５８内の両側部には、比較的柔らかい材料からなるクッション材６０、６０がそれぞれ設けられている。クッション材６０、６０は、光ファイバ４０の接続部３３をカバー５４、５６で挟んだときに、光ファイバ４０に傷を付けないようにするためのものである。また、本体カバー５６には、溝５８内の中央部に、たとえば円形の貫通孔６２が形成されている。この貫通孔６２は、後述のフォトダイオード６６を配置するための孔である。
光検出器５２の本体カバー５６の外側には、基板６４が設けられる。なお、基板６４は、本体カバー５６にねじなどの固着具で固着されるとともに、本体カバー５６も、ベースカバー５４にねじなどの固着具で固着される。
光検出器５２は、さらに、フォトダイオード６６を含む。フォトダイオード６６は、基板６４に取り付けられるとともに、本体カバー５６の貫通孔６２内に配置される。この場合、フォトダイオード６６は、光ファイバ４０の側面に対向するように配置される。そのため、フォトダイオード６６によって、光ファイバ４０の側面からの漏洩光Ｐ４の光量を光検出信号として測定することができる。この場合、光ファイバ４０の側面における測定部分およびフォトダイオード６６は、カバー５４、５６によって外部からの光が遮られているので、光ファイバ４０の側面における測定部分からの漏洩光Ｐ４の光量を正確に測定することができる。
また、基板６４には、フォトダイオード６６からの光検出信号を増幅、あるいはノイズ除去といった信号処理をするための電子回路（図示せず）が搭載されており、その電子回路は、接続配線６８に電気的に接続されている。したがって、フォトダイオード６６からの光検出信号の光検出感度や精度を向上させることができる。このようにして、フォトダイオード６６へ入射した光パワーに応じた光検出信号は、光検出器５２から出力することができる。光検出器５２からの出力信号は、たとえば、電圧の大きさとして表現される。なお、光量を測定するに際しては、フォトダイオード６６に限ることなく、フォトダイオード６６に替えて、光パワーに対して反応するような光デバイスを用いてもよい。
光検出器５２は、接続配線６８を介して、制御部７０に電気的に接続される。制御部７０は、光検出器５２から出力される信号に基づいて、短パルス光源２０から出力される励起光Ｐ１の光量などを演算するためのものである。さらに、制御部７０は、演算された光量を表示するための表示部（図示せず）を有する。
制御部７０では、たとえば、以下に記載するような制御が行われる。
まず、光検出器５２の出力信号の電圧と励起光Ｐ１の光量としての出力パワーとの関係が予め調べられる。また、同様に、光検出器５２の出力信号の電圧と励起光Ｐ２の光量としての出力パワーとの関係を予め調べておいてもよい。そして、制御部７０は、調べられたそれぞれの関係に基づき、漏洩光Ｐ４の光量を示す光検出器５２の出力信号に対して係数を乗算することで、励起光Ｐ１あるいは励起光Ｐ２の光量を演算する。そうすると、漏洩光Ｐ４の光量から励起光Ｐ１、励起光Ｐ２のそれぞれの光量を得ることができる。
ここで、短パルス光源２０から出力される励起光Ｐ１の光量が低下した場合、上記の方法による演算により得られた励起光Ｐ１あるいは励起光Ｐ２の光量も低下することになる。そうすると、短パルス光源２０から出力される励起光Ｐ１の光量が低下していると判断することができる。このようにして、光パワー監視装置５０を用いることにより、レーザ発生装置１０あるいは短パルス光源２０の光パワーの出力の監視を行うことができる。
また、同様に、光検出器５２の出力信号の電圧とＳＣ光Ｐ３の光量としての出力パワーとの関係を予め調べておいてもよい。そして、制御部７０は、調べられた両者の関係に基づき、漏洩光Ｐ４の光量を示す光検出器５２の出力信号に対して係数を乗算することで、ＳＣ光Ｐ３の光量を演算する。そうすると、漏洩光Ｐ４の光量からＳＣ光Ｐ３の光量を得ることができる。
そして、短パルス光源２０から出力される励起光Ｐ１の光量が低下した場合、上記の方法による演算により得られたＳＣ光の光量も低下することになる。そうすると、短パルス光源２０から出力される励起光Ｐ１の光量が低下していると判断することができる。このようにして、光パワー監視装置５０を用いることにより、レーザ発生装置１０の光パワーの出力の監視を行うこともできる。
このレーザ発生装置１０によれば、短パルス光源２０から出力される励起光Ｐ１が非線形光学効果を引き起こしうる光ファイバ４０に入射されることで、励起光Ｐ１とは異なる波長のＳＣ光Ｐ３が発生し、光ファイバ４０の接続部以外の側面から放射される励起光およびＳＣ光の一部である漏洩光Ｐ４の光量を測定することにより、短パルス光源２０から出力される励起光Ｐ１の光量を測定することができる。そのため、このレーザ発生装置１０では、短パルス光源２０から出力される励起光Ｐ１の光量の低下を監視することができる。
また、このレーザ発生装置１０によれば、光ファイバカプラなどの光デバイスを追加して用いる必要がないので、接続損失が発生しない。そのため、励起光の光量が高くても、広帯域光の光パワーが著しく低下するなどの問題を引き起こしにくくなる。
さらに、このレーザ発生装置１０によれば、光ファイバを曲げる必要がないので、曲げにより過剰な損失を作る場合のような機械的な変形も伴わずに、光ファイバの曲げによる危険性や漏れ光による加熱や光ファイバの破損など大きな障害を抑制することができ、安全である。
また、このレーザ発生装置１０では、光ファイバ４０の側面における測定部分の周囲にカバー５４、５６を設けているので、光ファイバ４０の側面における測定部分からの漏洩光Ｐ４以外の光を遮断することができる。
（実験例）
次に、本発明にかかるレーザ発生装置１０の実験例について説明する。
次に、本発明にかかるレーザ発生装置１０の実験例について説明する。
この実験例にかかるレーザ発生装置１０では、励起光Ｐ１として、中心波長１０４０ｎｍ、パルス幅５ｐｓｅｃのパルス光が用いられ、光増幅器３０として、Ｙｂ添加光ファイバ増幅器が用いられた。また、ＳＣ光Ｐ３を発生するための光ファイバ４０として、フォトニック結晶ファイバが用いられた。光検出器５２の内部で用いられるフォトダイオード６６として、シリコンを主材料としたフォトダイオードが用いられた。
光検出器５２の出力信号の電圧（Ｖ）とＳＣ光Ｐ３の出力パワー（Ｗ）との関係は、次のようにして調べられた。すなわち、光増幅器３０の出力パワーを変化させて、励起光Ｐ２およびＳＣ光Ｐ３のパワーを変えながら、光ファイバ４０の出力であるＳＣ光Ｐ３の出力パワーを測定し、同時に光検出器５２からの出力信号の電圧を測定した。そして、基板６４に搭載される電子回路における電気増幅器を用いて、フォトダイオード６６の信号を電圧信号に変換して、光検出器５２の出力信号を取り出した。
図５に、光検出器５２の出力信号の電圧（Ｖ）とＳＣ光Ｐ３の出力パワー（Ｗ）との関係を調べた結果のグラフを示す。図５に示されるとおり、ＳＣ光Ｐ３の出力パワー（Ｗ）に応じて、光検出器５２の出力信号の電圧が上昇するという関係が明らかとなった。したがって、光検出器５２の出力信号の電圧（Ｖ）を測定することにより、一意にＳＣ光の出力パワー（Ｗ）として光量を測定することができる。
なお、上述の実施の形態にかかる光パワー監視装置５０によれば、漏洩光Ｐ４の光量のみを測定しているが、これに限るものではなく、フォトダイオード６６と光ファイバ４０との間に光学フィルタ（図示せず）を挿入し、この光学フィルタを介して漏洩光Ｐ４を測定してもよい。
すなわち、漏洩光Ｐ４に含まれるＳＣ光を効率よく透過し、漏洩光Ｐ４に含まれる励起光を遮断するような光学フィルタを用いることで、漏洩光Ｐ４に含まれるＳＣ光の光量のみを測定するようにしてもよいし、また、漏洩光Ｐ４に含まれる励起光を効率よく透過し、漏洩光Ｐ４に含まれるＳＣ光を遮断するような光学フィルタを用いることで、漏洩光Ｐ４に含まれる励起光の光量のみを測定するようにしてもよい。
漏洩光Ｐ４に含まれるＳＣ光のみを測定した場合、フォトダイオード６６を用いて光学フィルタを介して測定された漏洩光Ｐ４に含まれるＳＣ光の光量を測定することにより得られた光検出器５２の出力信号の電圧と光ファイバ４０内のＳＣ光Ｐ３の出力パワーとの関係が予め調べられることで、ＳＣ光Ｐ３の光量が演算される。
また、漏洩光Ｐ４に含まれる励起光の光量のみを測定した場合、フォトダイオード６６を用いて光学フィルタを介して測定された漏洩光Ｐ４に含まれる励起光の光量を測定することにより得られた光検出器５２の出力信号の電圧と励起光Ｐ１もしくは励起光Ｐ２の出力パワーとの関係が予め調べられることで、励起光Ｐ１あるいは励起光Ｐ２の光量が演算される。
また、このレーザ発生装置１０では、励起光Ｐ１を増幅するために光増幅部３０を有しているが、これに限られるものではなく、異なる光デバイス等により増幅されるようにしてもよい。
この発明にかかる光パワー監視装置および光パワー監視装置を用いたレーザ発生装置、特に、たとえばセンサ用光源、分光用光源あるいは光部品検査用光源やそれらの光パワー監視装置として好適に用いられる。
１０ レーザ発生装置
２０ 短パルス光源
２２ 出力用ファイバ
３０ 光増幅器
３２ 増幅出力用光ファイバ
３３ 接続部
４０ 光ファイバ
５０ 光パワー監視装置
５２ 光検出器
５４ ベースカバー
５６ 本体カバー
５８ 溝
６０ クッション材
６２ 貫通孔
６４ 基板
６６ フォトダイオード
６８ 接続配線
７０ 制御部
Ｐ１ 励起光
Ｐ２ 増幅された励起光
Ｐ３ ＳＣ光
Ｐ４ 漏洩光
２０ 短パルス光源
２２ 出力用ファイバ
３０ 光増幅器
３２ 増幅出力用光ファイバ
３３ 接続部
４０ 光ファイバ
５０ 光パワー監視装置
５２ 光検出器
５４ ベースカバー
５６ 本体カバー
５８ 溝
６０ クッション材
６２ 貫通孔
６４ 基板
６６ フォトダイオード
６８ 接続配線
７０ 制御部
Ｐ１ 励起光
Ｐ２ 増幅された励起光
Ｐ３ ＳＣ光
Ｐ４ 漏洩光
Claims (6)
- 種光源から出力される励起光の光量を測定する光パワー監視装置であって、
前記励起光が入射される非線形光学効果を引き起こしうる光ファイバの接続部以外の側面に配置される光検出器を含み、前記光ファイバに前記励起光が入射されることで、前記光ファイバの非線形光学効果によって前記励起光とは異なる波長の信号光が発生し、前記光ファイバの接続部以外の側面から放射される前記励起光および前記信号光の一部である漏洩光の光量を前記光検出器で測定することにより、前記種光源から出力される前記励起光の光量を測定する、光パワー監視装置。 - 前記光ファイバと前記光検出器の間に、前記漏洩光に含まれる信号光を透過し、かつ前記漏洩光に含まれる励起光を遮断するための光学フィルタを挿入して、前記漏洩光に含まれる信号光の光量を測定することにより、前記信号光の光量を測定し、測定された信号光に基づき、種光源から出力される励起光の光量を測定する、請求項１に記載の光パワー監視装置。
- 前記光ファイバと前記光検出器の間に、前記漏洩光に含まれる信号光を遮断し、かつ前記漏洩光に含まれる励起光を透過するための光学フィルタを挿入して、前記漏洩光に含まれる励起光の光量を測定することにより、前記種光源から出力される励起光の光量を測定する、請求項１に記載の光パワー監視装置。
- 前記光検出器は、
前記光ファイバの接続部以外の側面を覆うカバー、および
前記カバーに設けられ、前記光ファイバの接続部以外の側面に対向するフォトダイオードを含む、請求項１ないし請求項３に記載の光パワー監視装置。 - 励起光を出力する種光源、
前記励起光に対して非線形光学効果を引き起こしうる光ファイバ、および
前記種光源から出力される励起光の光量を測定する請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の光パワー監視装置を含む、レーザ発生装置。 - 種光源から出力される励起光の光量を測定する光パワー監視方法であって、
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の光パワー監視装置を用いて、前記種光源から出力される励起光が非線形光学効果を引き起こしうる光ファイバに入射されることで、前記光ファイバの非線形光学効果によって前記励起光とは異なる波長の信号光が発生し、前記光ファイバの接続部以外の側面から放射される前記励起光および前記信号光の一部である漏洩光の光量を測定することにより、前記種光源から出力される励起光の光量を測定する、光パワー監視方法。
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