JPH1090737A - 光ファイバ、光源装置及びシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非線形現象光の生じる光ファイバを提供す
る。 【解決手段】 本実施例にかかる非線形光発生ファイバ
は、入力されるパルス光に応じて非線形現象光を出力す
る光ファイバ３１０であって、パルス光の進行方向に沿
って所定波長領域内の波長分散Ｄが正の値から減少する
分散減少領域を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高ピークパワーの
光パルスの入射による非線形光学効果に基いて発生する
スーパーコンティニウム光又はアイドラ光等の非線形現
象光を出射する光ファイバ及び光源装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】光通信技術の発展に伴い、短パルス光で
あり、かつ、波長幅の広い光源が期待されている。こう
した光源に関する技術として、高ピークパワーの光パル
スを光非線形媒質中に入射させたときの、波長幅の広い
パルス光であるスーパーコンティニウム（ＳＣ）光の発
生が注目されている。

【０００３】近年、非線形媒質として光ファイバ（以
後、ＳＣファイバとも呼ぶ）を使用した、ＳＣ光の生成
の実験がなされ、発表されている（「森 他：１９９２
年電子情報通信学会秋季大会 Ｃ−２５５、ｐｐ４−２
７７（以後、従来例１と呼ぶ）」、「森 他：１９９３
年電子情報通信学会秋季大会 Ｂ−９２０、ｐｐ４−１
６１（以後、従来例２と呼ぶ）」、「T. Morioka et a
l.：ELECTRONICS LETTERS, 7th July 1994, Vol.30, N
o.14, pp1166-1168（以後、従来例３と呼ぶ）」、「T.
Morioka et al.：OFC'96, PD21, 1996（以後、従来例４
と呼ぶ）」、「T.Morioka et al.：ELECTRONICS LETTER
S, 22nd June 1995, Vol.31, No.13（以後、従来例５と
呼ぶ）」など）。

【０００４】従来例１は、波長分散（正常分散または異
常分散）や長さの異なる光ファイバに、零分散領域に中
心波長を有するピークパワーが数１０Ｗのピコ秒パルス
光を入射した場合のＳＣ光の発生の実験結果を開示して
いる。そして、光ファイバが異常分散を有する場合の方
が、正常分散を有する場合よりもＳＣ光の帯域が広いこ
とを開示している。

【０００５】従来例２は、波長分散（分散フラットまた
は分散シフト）や長さの異なる光ファイバに、半導体レ
ーザ（ＬＤ）からのパルス光を入射した場合のＳＣ光の
発生の実験結果を開示している。そして、光ファイバが
分散フラット型の分散を有する場合の方が、分散シフト
型の分散を有する場合よりもＳＣ光の帯域が広いことを
開示している。

【０００６】従来例３は、ＳＣ光用の光ファイバとし
て、長さが３［ｋｍ］、波長が１５４１ｎｍにおいて分
散値が０．１［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］の分散シフトファイ
バを使用した場合のＳＣ光の発生を開示している。

【０００７】従来例４および従来例５は、ＳＣ光用の光
ファイバとして、分散シフトファイバを使用した場合
の、入射端と出射端とにおけるスペクトルを開示してい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来例１〜５では、Ｓ
Ｃ光については開示されているものの、ＳＣ光を発生す
るための光ファイバに関しては開示されていない。本発
明は、上記を鑑みてなされたものであり、波長幅が広
く、波長幅での平坦性が高いＳＣ光やアイドラ光等の非
線形現象光を効率的に生成するのに好適な光ファイバ及
び光源装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光ファイバ
は、入力される所定波長のパルス光に応じて非線形現象
光を出力する光ファイバであって、非線形現象光の主要
生成領域は、パルス光の進行に伴い、波長分散が正の値
から減少する分散減少領域を備えることを特徴とする。
非線形現象光は、スーパーコンティニウム光又はアイド
ラ光等の非線形現象によって発生する光である。光ファ
イバが、上記分散減少領域を備える場合、これらの非線
形現象光が効率的にかつ広帯域に発生する。

【００１０】また、分散減少領域内において、パルス光
の進行方向に伴って波長分散が、正の値から負の値まで
減少している場合には更に効率的にスーパーコンティニ
ウム光が発生する。信号光と異なる波長のポンプ光を入
力して、所定の波長領域で非線形現象光を生成する光フ
ァイバであって、信号光波長帯で分散スロープの絶対値
が０．０４（ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ）以下であり、光ファ
イバの長手方向に零分散波長を５ｎｍ以上増加又は減少
させた場合には、アイドラ光等の非線形現象光が効率的
に発生する。

【００１１】この分散減少領域は、所定位置で１．５μ
ｍ帯の零分散波長を有することが好ましい。この場合、
入力されるパルス光を励起光として信号光を同時に前記
光ファイバに導入すると、効率的にアイドラ光等の非線
形現象光を発生させることができる。

【００１２】分散減少領域は、偏波保持ファイバを含む
ことが望ましく、非線形現象光の発生するための四光波
混合が発生しやすくなり、さらに効率的に非線形現象光
を発生させることができる。

【００１３】また、光ファイバ１ｍあたりの平均外径が
長手方向に２μｍ以上増加又は減少している部分を含む
場合や、光ファイバの外径に対するコアの直径の比が長
さ方向に０．００５以上増加又は減少している部分を含
む場合には、効率的に非線形現象光を発生させることが
できる。

【００１４】さらに、非線形現象光の発生のためには、
分散減少領域は、コア及びコアを囲むクラッドを有し、
コアの直径及びクラッドの直径は共に長手方向に沿って
減少している部分を含むことが望ましく、コアの石英に
対する比屈折率差は＋１．２％以上であり、クラッドの
コア近傍の石英に対する比屈折率差は−０．６％以下で
あることが望ましい。

【００１５】また、非線形現象光を発生させるために
は、分散減少領域の所定波長領域内の分散スロープは、
−０．１（ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ）以上、０．１（ｐｓ／
ｎｍ²／ｋｍ）以下であることが望ましい。

【００１６】この分散減少領域の所定波長領域内の分散
スロープの絶対値が、０．０４（ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ）
以下である場合には、アイドラ光等の非線形現象光を効
率的に発生させることができる。

【００１７】非線形現象光を発生させるためには、前記
パルス光のピークパワーＰ_peak、分散減少領域の非線形
屈折率ｎ₂、及び実効コア断面積Ａ_effは、（ｎ₂／
Ａ_eff）・Ｐ_peak＞４．５×１０^-10の関係を満たすこと
が望ましい。

【００１８】また、パルス光のピークパワーＰ_peak、分
散減少領域の非線形屈折率ｎ₂、及び実効コア断面積Ａ
_effは、（ｎ₂／Ａ_eff）・Ｐ_peak＞６．４×１０^-12の関
係を満たすことが更に望ましい。

【００１９】この場合、特に非線形屈折率ｎ₂が、４×
１０^-20（ｍ²／Ｗ）以上であれば更に好適に非線形現象
光を発生させることができる。

【００２０】また、本発明の光源装置は、前記光ファイ
バと、光ファイバの一端に光学的に結合しパルス光を出
射する光源とを備えることを特徴とする。

【００２１】また、本発明の光源システムは、前記光フ
ァイバと、光ファイバの一端に光学的に結合しパルス光
を出射する光源と、光ファイバの他端に光学的に結合し
た光分波器を備えたことを特徴とする。光源から出射さ
れたパルス光は光ファイバに入射して広い波長範囲のス
ーパーコンティニウム光等の非線形現象光として出力さ
れるが、これは光分波器で波長毎に分離され、波長多重
の通信に利用することができる。

【００２２】また、本発明の光源システムは、前記光フ
ァイバと、光ファイバの一端に光学的に結合しパルス光
を出射する光源と、パルス光とともに複数の信号光をフ
ァイバの一端に結合させる光合波器とを備えたことを特
徴とする。複数の信号光は励起光とともに光合波器によ
って光ファイバに入力されるため、複数のアイドラ光を
発生させることができる。

【００２３】また、励起光を発生する光源と、励起光及
び信号光が入力され、非線形現象光を出射する光ファイ
バとを備えた光源装置において、信号光の波長帯におけ
る光ファイバの分散スロープの絶対値は０．０４（ｐｓ
／ｎｍ²／ｋｍ）以下であり、光ファイバの零分散波長
は励起光の波長を含む所定の波長範囲内で光ファイバの
長手方向に沿って変化している場合には、アイドラ光等
の非線形現象光の発生を行うことができる。本発明で
は、励起光の波長の値に拘らず、光ファイバのいずれか
の地点において零分散波長とこれを一致させることがで
きるため、効率的にアイドラ光等の非線形現象光の発生
させることができる。特に、励起光の波長が可変可能で
ある場合には、アイドラ光は信号光に対して対称な位置
の波長を有するため、励起光の波長を変えることによっ
て、信号光の波長を変えることなくアイドラ光の波長を
変えることができる。

【００２４】なお、上述の現象発生の考えられる原理等
について以下に説明する。すなわち、上記光ファイバで
は、高ピークパルス光が分散減少領域に入力すると、光
カー効果によって、光が感じる屈折率が変化し、光波の
自己位相変調が発生する。この結果、光ファイバ内での
光の波長分布に、パルス光の立ち上がりで波長が長く、
パルス光の立ち下がりで波長が短い負のチャープが発生
する。分散減少領域に入力した光は、少なくとも当初
は、異常分散の領域を進行するので、波長の長い方が群
速度の遅い異常分散領域では、波長分布の発生とパルス
圧縮とが同時に進行する。

【００２５】分散が長手方向に減少していると、圧縮が
更に効率的に行われてパルスピークパワーが大きくなる
が、すると非線形現象がより起こりやすくなり、スペク
トルの広がりが発生する。

【００２６】光カー効果の自己位相変調、四光波混合等
によって、このように広い波長範囲の波長の光を得るこ
とができ、スーパーコンティニウム光となる。効率的な
四光波混合を促進するためには、異なる波長の光が略同
一時刻かつ略同一位置に存在して相互作用する必要があ
るが、こうした相互作用を効率良く行なうには、異なる
波長の光の間での群速度の差が小さいことが望ましい。

【００２７】光が進行するべき方向において、異常分散
で始まって、波長分散が減少する分散減少領域を備える
光ファイバでは、スーパーコンティニウム光発生の主要
部である分散減少領域で、主に自己位相変調や四光波混
合等よりスーパーコンティニウム光を生成している。

【００２８】そして、波長分散が光の進行方向で変化す
ることにより、四光波混合が発生する光の波長付近で零
分散波長の一種の走査が行われることになるので、様々
な波長の光同士で四光波混合が発生しやすくなり、広い
波長範囲の波長の光が生成される。この結果、広い波長
範囲でのスーパーコンティニウム光が発生する。

【００２９】なお、分散減少領域以外の部分は、スーパ
ーコンティニウム光の波長範囲で分散の絶対値が小さい
こと、また、分散スロープの絶対値の小さな分散フラッ
トファイバを使用することが、四光波混合およびスーパ
ーコンティニウム光に含まれる各波長の光の相互作用長
が長くなる点から望ましい。

【００３０】分散減少領域は波長分散が異なる複数の光
ファイバを備え、これらの複数の光ファイバが長手方向
に縦続接続されている構成でもよい。

【００３１】波長分散が異なる複数の光ファイバを長手
方向に縦続接続して、光ファイバを構成するので、この
光ファイバを容易に製造可能である。

【００３２】なお、上記光ファイバにおいて、（i）正
の値であ る第１の平均波長分散値を有する第１の光フ
ァイバと、（ii）第１の平均波長分散値よりも小さな第
２の平均波長分散値を有するとともに、第１の光ファイ
バの光を出射すべき端面に光を入射すべき端面が接続さ
れた第２の光ファイバとを備えることを特徴としてもよ
い。この光ファイバでは、光の進行方向における波長分
散の減少変化が離散的となるが、自己位相変調や四光波
混合等の発生について上記と同様に作用する。なお、こ
の光ファイバでは、光の進行方向で波長分散が増加しな
い構成とすることを条件に、更に適当な波長分散値を有
する光ファイバを第２の光ファイバの下流側に縦続接続
してもよい。

【００３３】分散減少領域の各位置における、スーパー
コンティニウム光の生成波長域での波長に関する分散ス
ロープが、−０．１［ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ］〜０．１
［ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ］である場合、分散減少領域の各
位置における波長間での分散の差が小さい。したがっ
て、非線形光学効果である光カー効果が効率的に発現
し、広い波長範囲のスーパーコンティニウム光を生成す
ることができる。

【００３４】また、広い波長範囲のスーパーコンティニ
ウム光の生成の観点からは、分散スロープの絶対値は小
さい程好ましい。例えば、分散スロープ値が、−０．０
４［ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ］〜０．０４［ｐｓ／ｎｍ²／ｋ
ｍ］となる分散フラットファイバを使用することが好ま
しい。

【００３５】なお、分散スロープに関しては絶対値が問
題であり、絶対値が同一であれば、値の符号が異なって
いても、スーパーコンティニウム光の波長幅への寄与は
あまり変わらない。

【００３６】分散減少領域において、光が進行すべき方
向で、分散スロープが、例えば、正の値から負の値ま
で、または、負の値から正の値まで変化し、分散スロー
プが一定である場合よりも群遅延差が低減される場合、
分散減少領域での分散スロープを、光の進行方向で極性
が変化する程度に変化させることにより、分散スロープ
が一定である場合よりも、分散減少領域における群遅延
差を低減することができる。この結果、各波長の光の時
間領域での重なりが増加し、効率的にスーパーコンティ
ニウム光を発生することができる。

【００３７】分散減少領域が１．５μｍ帯に零分散波長
を有する場合には、以下の利点を有する。近年、石英ガ
ラスを主材とする光ファイバの使用にあたって、光ファ
イバを伝搬させる光としては、伝送損失が低い１．５μ
ｍ帯の波長の光が多用される。したがって、波長分散に
よる波形の歪の防止の観点から、光ファイバとして、
１．５μｍ帯に零分散波長を有する光ファイバが使用さ
れる。この場合、１．５μｍ帯に零分散波長を有するの
で、１．５μｍ帯の波長を有するスーパーコンティニウ
ム光の成分については、波長分散の影響が低減され、好
適なスーパーコンティニウム光の出力を得ることができ
る。なお、１．３μｍ帯でのＳＣ光の発生を行う場合に
は、零分散波長を１．３μｍ帯の波長に設定することが
好適である。

【００３８】更に、零分散波長を１．３μｍ帯または
１．５μｍ帯の波長として、１．３μｍ帯および１．５
μｍ帯のＳＣ光を発生させることも可能である。

【００３９】上記分散減少領域が偏波保持特性を有する
場合、以下に利点を有する。非線形光学効果の発現の度
合いは、媒体物質の組成と伝搬光の偏波面の方向とに依
存する。したがって、このように分散減少領域が偏波保
持特性を有する場合、同一の条件で、時間を隔てて光パ
ルスが入力した場合、同様の非線形光学効果が発現し、
安定したスーパーコンティニウム光の発生が行なわれ
る。また、四光波混合については、相互作用する２つの
光が同一の偏波面方向を有する場合に、最も良く四光波
混合が発生する。したがって、この光ファイバでは、ス
ーパーコンティニウム光の発生の過程で偏波面が保持さ
れるので、自己位相変調や四光波混合によって発生した
各波長の光は同様の偏波面方向を有し、効率良くスーパ
ーコンティニウム光を発生することができる。

【００４０】分散減少領域において、非線形屈折率ｎ₂
と実効コア断面積Ａ_effと入射したパルス光のピークパ
ワーＰ_peakとの間に、（ｎ₂／Ａ_eff）・Ｐ_peak＞０．０
３×１０^-8［１／Ｗ］×１．５［Ｗ］＝０．０４５×１
０^-8、の関係が成り立つ場合、以下の利点を有する。屈
折率ｎは、入力光のパワーレベルＰの関数であり、ｎ
（Ｐ）＝ｎ₀＋（ｎ₂／Ａ_eff）・Ｐ …（２）、ここで、
ｎ₀：０次屈折率、と表すことができる。そして、（ｎ₂
／Ａ_eff）・Ｐが大きい程、非線形光学効果の発現が顕
著となり、効率良くスーパーコンティニウム光が生成さ
れる。なお、入力光のパワーレベルＰが同一であれば、
（ｎ₂／Ａ_eff）が大きい程、非線形光学効果の発現が顕
著となり、効率良くスーパーコンティニウム光が生成さ
れる。

【００４１】この光ファイバでは、（ｎ₂／Ａ_eff）・Ｐ
_peak＞０．０４５×１０^-8としたので、効率的に数１０
ｎｍ以上の波長幅でＳＣ光が生成される。なお、通常の
半導体レーザと光ファイバ増幅器とを用いた場合に容易
に得られるピークパワーレベルＰ_peakは１．５［Ｗ］程
度であるので、（ｎ₂／Ａ_eff）＞０．０３［１／Ｗ］と
することで、効率的に数１０ｎｍ以上の波長幅でＳＣ光
が生成される。

【００４２】また光源装置は、（ａ）所定の波長の高ピ
ークパルス光を発生するパルス光発生手段と、（ｂ）パ
ルス光発生手段が発生した高ピークパルス光を入力し、
スーパ−コンティニウム光を生成する上記光ファイバと
を備える。この光源装置では、パルス光発生手段が所定
の波長の高ピークパルス光を発生し、発生した高ピーク
パルス光を上記光ファイバへ入力する。高ピークパルス
光がこの光ファイバに入力して進行すると、上記で説明
したように、スーパーコンティニウム光を生成し、光源
の出力として出力する。

【００４３】このパルス光発生手段は、（i）短パルス
光を発生するパルス光発生器と、（ii）パルス光発生器
から 出力された短パルス光を入力し、増幅して出力す
る光増幅器とを備えていてもよい。この場合、高ピーク
パルス光の発生にあたっては、パルス光発生器が発生し
た短パルス光を、光増幅器で増幅することにより、高ピ
ークパルス光を得ることとすることにより、パルス光発
生器が単体で高ピークパルス光を発生することを必要と
せずに済み、容易にスーパーコンティニウム光を出力す
る光源を実現できる。なお、上記光ファイバはスーパー
コンティニウム光だけななく、アイドラ光の発生にも有
効である。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の光ファイバと光源装置の実施の形態を説明する。な
お、図面の説明にあたって同一の要素には同一の符号を
付し、重複する説明を省略する。

【００４５】（第１実施形態）図１は、本発明の光源装
置の第１実施形態の構成図である。図１に示すように、
この装置は、（ａ）所定波長のパルス光を発生する光パ
ルス発生器１００と、（ｂ）光パルス発生器１００から
出力されたパルス光を入力し、増幅して、高ピークパル
ス光を出力する光増幅器２００と、（ｃ）光増幅器２０
０から出力された高ピークパルス光を入力し、伝搬する
ことによってＳＣ光を生成し、出力する光ファイバ３１
０とを備える。

【００４６】図２は、光ファイバ３１０の構成図であ
り、長手方向（光の進行方向）における、波長分散の分
布を示している。図２に示すように、光ファイバ３１０
は、光増幅器２００からの高ピークパルス光の入射端で
の波長分散Ｄ_INが正の値であり、長手方向に沿って、波
長分散Ｄが線形に減少する。

【００４７】本実施形態の光源装置では、まず、光パル
ス発生器１００が、所定波長の短パルス光を発生する。
光パルス光発生器１００から出力された短パルス光は、
光増幅器２００に入力し、増幅され、高ピークパルス光
となって出力される。そして、光増幅器２００から出力
された高ピークパルス光が光ファイバ３１０に入力す
る。

【００４８】光ファイバ３１０に、高ピークパルス光が
入力すると、光カー効果によって、光が感じる屈折率が
変化し、光波の自己位相変調が発生する。この結果、光
ファイバ３１０内での光パルス内に波長分布が発生す
る。光ファイバ３１０に入力した光は、波長分散が正の
値である異常分散の領域を進行するので、波長の長い方
が群速度の遅い異常分散領域では、パルス圧縮が進む。
分散が長手方向に減少していると、パルスはさらに強制
的に圧縮される為、ピークパワーは増大する。これが更
に非線形効果を助長し、スペクトルの拡大につながって
いる。

【００４９】圧縮された光パルスには、ある程度の波長
範囲の波長の光が含まれているが、分散値が正から負へ
変化する最中に、光カー効果による四光波混合の影響を
強く受け、更に広い波長範囲の波長の光が発生する。こ
うして、ＳＣ光が生成される。

【００５０】図２に示すように、光ファイバ３１０は、
その波長分散Ｄが進行方向の位置Ｚの関数であって、 Ｄ（Ｚ）＝Ｄ_IN−（ΔＤ）・Ｚ…（３） と表される。したがって、光が進行すると、自己位相変
調によるスペクトル拡大は発生しにくくなるが、進行に
よる異なる波長の光の間での位相差の発生は徐々に低減
する。このため、波長分散Ｄが進行方向の位置Ｚに依存
せず、 Ｄ（Ｚ）＝Ｄ_IN…（４） が成り立つ場合に比べて、異なる波長の光の時間的な重
なりが大きくなり、効率的に四光波混合が発生する。

【００５１】すなわち、光ファイバ３１０では、光が進
行するべき方向において、異常分散で始まって、波長分
散が減少する分散減少領域を備え、ＳＣ光発生の主要部
である分散減少領域で、異常分散によるパルス圧縮、自
己位相変調、四光波混合等の非線形現象によりＳＣ光を
生成している。

【００５２】そして、波長分散が光の進行方向で変化す
ることにより、四光波混合が発生する光の波長付近で、
零分散波長の一種の走査が行われることになるので、様
々な波長の光同士で四光波混合が発生しやすくなり、広
い波長範囲の波長の光が生成される。

【００５３】なお、本実施形態においては、光ファイバ
の分散スロープの絶対値が小さいことが望ましい。分散
スロープの絶対値が小さいと、波長が異なる光での時間
的な重なりが大きくなるので、四光波混合が発生しやす
くなるからである。

【００５４】また、分散スロープの長手方向に関する積
分値の絶対値が小さい程、波長が異なる光での時間的な
重なりが大きくなるので、四光波混合が発生しやすくな
る。

【００５５】また、分散減少領域での波長分散値は正の
値から負の値まで変化することが好ましい。

【００５６】分散スロープが所定波長範囲で正であるフ
ァイバにおいて、波長分散値が正の値を有する場合に
は、入射した高ピークパルス光の波長よりも短い波長の
光が生成されやすく、波長分散値が負の値を有する場合
には、入射した高ピークパルス光の波長よりも長い波長
の光が生成されやすい。

【００５７】したがって、分散減少領域での波長分散値
は正の値から負の値まで変化していると、入射した高ピ
ークパルス光の波長に対して短長両側の波長帯の光が効
率的に生成されるので、広い波長範囲でのＳＣ光を発生
する。

【００５８】更に、自己位相変調や四光波混合の原因と
なる非線形光学効果であるカー効果は、非線形屈折率が
大きい程、また、光強度密度が大きい程、発現しやすく
なる。数１０ｎｍ以上の波長幅とするには、非線形屈折
率ｎ₂と実効コア断面積Ａ_effと高ピークパルス光のピー
クパワーＰ_peakとの間に、 （ｎ₂／Ａ_eff）・Ｐ_peak＞０．０３×１０^-8［１／Ｗ］×１．５［Ｗ］＝０．０ ４５×１０^-8…（１） の関係が成り立つことが必要である。

【００５９】図３は、高ピークパルス光のピークパワー
Ｐ_peakが１．５［Ｗ］のときの非線形屈折率ｎ₂と実効
コア断面積Ａ_effとの比の値とＳＣ光の波長幅との関係
を示すグラフである。なお、以下で、光ファイバの長さ
をＬで、分散スロープをＤ_SLOPと記す。

【００６０】この実測にあたっては、光ファイバ３１０
として、 Ｄ_IN＝１〜４［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］ ΔＤ＝０．５〜２［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ²］ Ｄ_SLOP＝０．０３５［ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ］ Ｌ＝３［ｋｍ］ の特性の光ファイバを使用した。

【００６１】また、光ファイバ３１０に入力する高ピー
クパルス光は、 パルス中心波長（λ０）＝１５５０［ｎｍ］ パルスピークパワー＝１．５［Ｗ］ パルス幅＝３．５［ｐｓ］（半値全幅） とした。

【００６２】そして、種々のＤ_INとΔＤとを組合せて、
非線形屈折率ｎ₂と実効コア断面積Ａ_effとの比の値とＳ
Ｃ光の波長幅とを計算した。

【００６３】図３から、高ピークパルス光のピークパワ
ーＰ_peakが１．５［Ｗ］のとき、ｎ₂／Ａ_eff＞０．０３
×１０^-8［１／Ｗ］であれば、Ｄ_INとΔＤとの組合せに
かかわらず、光周波数の変位の幅ｗｆが５０００［ＧＨ
ｚ］程度以上のＳＣ光が生成されて出力された。

【００６４】なお、光周波数の変位の幅ｗｆと波長範囲
ｗλとの関係は、 ｗλ〜（λ０²／Ｃ）・ｗｆ…（５） ここで、Ｃ：光速度、 で表され、光周波数の変位の幅ｗｆを［ＴＨｚ］単位
で、波長範囲ｗλを［ｎｍ］単位で表したとき、λ０＝
１５５０［ｎｍ］とすると、 ｗλ〜８ｗｆ…（６） となる。

【００６５】すなわち、高ピークパルス光のピークパワ
ーＰ_peakが１．５［Ｗ］のとき、ｎ₂／Ａ_eff＞０．０３
×１０^-8［１／Ｗ］であれば、約４０ｎｍ以上の波長幅
のＳＣ光が出力される。

【００６６】また、本実施形態では、光ファイバ３１０
が偏波保持ファイバであって偏波面保持特性を有するこ
とが好ましい。四光波混合については、相互作用する２
つの光が同一の偏波面方向を有する場合に、最も良く四
光波混合が発生するからである。

【００６７】以下に、本実施形態の光源装置の実施例を
説明する。

【００６８】（実施例１）図４は、実施例１の光源装置
の構成図である。図４に示すように、この装置は、
（ａ）所定波長のパルス光を発生する光パルス発生器１
００と、（ｂ）光パルス発生器１００から出力されたパ
ルス光を入力し、増幅して、高ピークパルス光を出力す
る光増幅器２００と、（ｃ）光増幅器２００から出力さ
れた高ピークパルス光を入力し、伝搬することによって
ＳＣ光を生成し、出力する光ファイバ３１１とを備え
る。

【００６９】光ファイバ３１１は、 Ｄ_IN＝１［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］ ΔＤ＝１／３［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ²］ Ｄ_SLOP＝０．０７［ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ］ Ｌ＝３［ｋｍ］ ｎ₂＝２．０×１０^-20［ｍ²／Ｗ］ Ａ_eff＝５０［μｍ²］ の分散シフトファイバである。

【００７０】図５は、本実施例での高ピークパルス光と
生成されたＳＣ光とのスペクトルを示すグラフである。
図５（ａ）は光ファイバ３１１に入力する高ピークパル
ス光のスペクトルを示すグラフであり、図５（ｂ）は光
ファイバ３１１から出力されるＳＣ光とのスペクトルを
示すグラフである。

【００７１】光ファイバ３１１に入力する高ピークパル
ス光は、図５（ａ）に示すスペクトル分布を有するとと
もに、 パルス中心波長（λ０）＝１５５０［ｎｍ］ パルスピークパワー＝１．５［Ｗ］ パルス幅＝３．５［ｐｓ］（半値全幅） とした。

【００７２】図５（ｂ）に示すように、本実施例の光源
装置では、波長＝１５５０［μｍ］の付近で、出力スペ
クトルにおけるフラットなピーク部分の光周波数の変位
の幅ｗｆが約５０００［ＧＨｚ］のＳＣ光が生成されて
出力された。すなわち、本実施例の光源装置では、約４
０ｎｍの波長幅のＳＣ光が出力された。

【００７３】（実施例２）図６は、実施例２の光源装置
の構成図である。図６に示すように、この装置は、
（ａ）所定波長のパルス光を発生する光パルス発生器１
００と、（ｂ）光パルス発生器１００から出力されたパ
ルス光を入力し、増幅して、高ピークパルス光を出力す
る光増幅器２００と、（ｃ）光増幅器２００から出力さ
れた高ピークパルス光を入力し、伝搬することによって
ＳＣ光を生成し、出力する光ファイバ３１２とを備え
る。

【００７４】光ファイバ３１２は、 Ｄ_IN＝１［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］ ΔＤ＝０．５［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ²］ Ｄ_SLOP＝０．０１［ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ］ Ｌ＝３［ｋｍ］ ｎ₂＝２．０×１０^-20［ｍ²／Ｗ］ Ａ_eff＝５０［μｍ²］ の分散フラットファイバである。

【００７５】図７は、本実施例で生成されたＳＣ光のス
ペクトルを示すグラフである。なお、光ファイバ３１２
に入力する高ピークパルス光は、実施例１と同様とし
た。

【００７６】図７に示すように、本実施例の光源装置で
は、波長＝１５５０［μｍ］の付近で、出力スペクトル
におけるフラットなピーク部分の光周波数の変位の幅ｗ
ｆが約１２０００［ＧＨｚ］のＳＣ光が生成されて出力
された。すなわち、本実施例の光源装置では、約９６ｎ
ｍの波長幅のＳＣ光が出力された。

【００７７】本実施例は、実施例１と比べてＳＣ光の波
長幅が拡大した。

【００７８】（実施例３）図８は、実施例３の光源装置
の構成図である。図８に示すように、この装置は、
（ａ）所定波長のパルス光を発生する光パルス発生器１
００と、（ｂ）光パルス発生器１００から出力されたパ
ルス光を入力し、増幅して、高ピークパルス光を出力す
る光増幅器２００と、（ｃ）光増幅器２００から出力さ
れた高ピークパルス光を入力し、伝搬することによって
ＳＣ光を生成し、出力する光ファイバ３１３とを備え
る。

【００７９】光ファイバ３１３は、 Ｄ_IN＝０．７［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］ ΔＤ＝１／３［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ²］ Ｄ_SLOP＝０．０１［ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ］ Ｌ＝３［ｋｍ］ ｎ₂＝２．０×１０^-20［ｍ²／Ｗ］ Ａ_eff＝５０［μｍ²］ の分散フラットファイバである。

【００８０】図９は、本実施例で生成されたＳＣ光のス
ペクトルを示すグラフである。なお、光ファイバ３１３
に入力する高ピークパルス光は、実施例１と同様とし
た。

【００８１】図９に示すように、本実施例の光源装置で
は、波長＝１５５０［μｍ］の付近で、出力スペクトル
におけるフラットなピーク部分（±５［ｄＢ］程度以
内）の光周波数の変位の幅ｗｆが約１００００［ＧＨ
ｚ］のＳＣ光が生成されて出力された。すなわち、本実
施例の光源装置では、約８０ｎｍの波長幅のＳＣ光が出
力された。

【００８２】本実施例は、実施例１と比べて、実施例２
と同様にＳＣ光の波長幅が拡大した。

【００８３】（実施例４）本実施例は、ＳＣ光の波長幅
と分散スロープＤ_SLOPとの関係を系統的に計測したもの
である。

【００８４】図１０は、実施例４の光源装置の構成図で
ある。図１０に示すように、この装置は、（ａ）所定波
長のパルス光を発生する光パルス発生器１００と、
（ｂ）光パルス発生器１００から出力されたパルス光を
入力し、増幅して、高ピークパルス光を出力する光増幅
器２００と、（ｃ）光増幅器２００から出力された高ピ
ークパルス光を入力し、伝搬することによってＳＣ光を
生成し、出力する光ファイバ３１４とを備える。

【００８５】光ファイバ３１４は、 Ｄ_IN＝２［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］ ΔＤ＝１［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ²］ Ｄ_SLOP＝０．０１〜０．２［ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ］ Ｌ＝３［ｋｍ］ ｎ₂＝６．０×１０^-20［ｍ²／Ｗ］ Ａ_eff＝１０［μｍ²］ の分散フラットファイバである。

【００８６】図１１および図１２は、本実施例で生成さ
れたＳＣ光のスペクトルを示すグラフである。図１１
（ａ）はＤ_SLOP＝０．２の場合、図１１（ｂ）はＤ_SLOP
＝０．１の場合、図１１（ｃ）はＤ_SLOP＝０．０８の場
合、図１１（ｄ）はＤ_SLOP＝０．０５の場合、図１２
（ａ）はＤ_SLOP＝０．０３の場合、図１２（ｂ）はＤ
_SLOP＝０．０２の場合、および、図１２（ｃ）はＤ_SLOP
＝０．０１の場合を示す。なお、光ファイバ３１４に入
力する高ピークパルス光は、実施例１と同様とした。

【００８７】図１１および図１２に示すように、Ｄ_SLOP
が０．１以下で、波長＝１５５０［μｍ］の付近で、出
力スペクトルにおけるフラットなピーク部分の光周波数
の変位の幅ｗｆが約１００００［ＧＨｚ］のＳＣ光が生
成されて出力された。すなわち、本実施例の光源装置で
は、Ｄ_SLOPが０．１以下で、約８０ｎｍの波長幅のＳＣ
光が出力された。

【００８８】（実施例５）図１３は、実施例５の光源装
置の構成図である。図１３に示すように、この装置は、
（ａ）所定波長のパルス光を発生する光パルス発生器１
００と、（ｂ）光パルス発生器１００から出力されたパ
ルス光を入力し、増幅して、高ピークパルス光を出力す
る光増幅器２００と、（ｃ）光増幅器２００から出力さ
れた高ピークパルス光を入力し、伝搬することによって
ＳＣ光を生成し、出力する光ファイバ３１５とを備え
る。

【００８９】光ファイバ３１５は、 Ｄ_IN＝２［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］ ΔＤ＝１［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ²］ Ｄ_SLOP：０．０１〜−０．０１［ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ］
で線形に減少 Ｌ＝３［ｋｍ］ ｎ₂＝３．０×１０^-20［ｍ²／Ｗ］ Ａ_eff＝５０［μｍ²］ の分散フラットファイバである。

【００９０】図１４は、本実施例で生成されたＳＣ光の
スペクトルを示すグラフである。なお、光ファイバ３１
５に入力する高ピークパルス光は、実施例１と同様とし
た。

【００９１】図１４に示すように、本実施例の光源装置
では、波長＝１５５０［μｍ］の付近で、出力スペクト
ルにおけるフラットなピーク部分の光周波数の変位の幅
ｗｆが約３００００［ＧＨｚ］のＳＣ光が生成されて出
力された。すなわち、本実施例の光源装置では、約２４
０ｎｍの波長幅のＳＣ光が出力された。

【００９２】（第２実施形態）図１５は、本発明の光源
装置の第２実施形態の構成図である。図１５に示すよう
に、この装置は、（ａ）所定波長のパルス光を発生する
光パルス発生器１００と、（ｂ）光パルス発生器１００
から出力されたパルス光を入力し、増幅して、高ピーク
パルス光を出力する光増幅器２００と、（ｃ）光増幅器
２００から出力された高ピークパルス光を入力し、伝搬
することによってＳＣ光を生成し、出力する光ファイバ
３２０とを備える。

【００９３】図１６は、光ファイバ３２０の長手方向
（光の進行方向）における、波長分散の分布を示すグラ
フである。

【００９４】本実施形態は、第１実施形態と比べて、光
ファイバ３２０が、図１６に示すように、光増幅器２０
０からの高ピークパルス光の入射端での波長分散Ｄ_INが
正の値であることは同様であるが、長手方向に沿って、
波長分散Ｄが非直線的に減少する点が異なる。

【００９５】本実施形態の光源装置では、第１実施形態
と同様に、光パルス発生器１００が発生した短パルス光
が光増幅器２００に入力し、増幅され、高ピークパルス
光となって出力され、光増幅器２００から出力された高
ピークパルス光が光ファイバ３２０に入力する。

【００９６】以後、第１実施形態と同様にして、光ファ
イバ３２０に、高ピークパルス光が入力すると、光カー
効果によって、光が感じる屈折率が変化し、光波の自己
位相変調が発生する。この結果、光ファイバ３２０内で
の光パルス内に波長分布が発生する。光ファイバ３２０
に入力した光は、波長分散が正の値である異常分散の領
域を進行するので、波長の長い方が群速度の遅い異常分
散領域では、パルス圧縮が進む。分散が長手方向に減少
しているとパルスは更に強制的に圧縮される為、ピーク
パワーは増大する。これが更に非線形効果を助長し、ス
ペクトルの拡大につながっている。

【００９７】圧縮された光パルスには、ある程度の波長
範囲の波長の光が含まれているが、分散値が正から負へ
変化する最中に、光カー効果による四光波混合の影響を
強く受け、更に広い波長範囲の波長の光が発生する。こ
うして、ＳＣ光が生成される。

【００９８】なお、本実施形態においても、第１実施形
態と同様に、光ファイバの分散スロープの絶対値が小さ
いことが望ましく、また、分散スロープの長手方向に関
する積分値の絶対値が小さい程、波長が異なる光での時
間的な重なりが大きくなるので、四光波混合が発生しや
すくなる。

【００９９】更に、第１実施形態と同様に、自己位相変
調や四光波混合の原因となる非線形光学効果であるカー
効果は、非線形屈折率が大きい程、また、光強度密度が
大きい程、発現しやすくなる。数１０ｎｍ以上の波長幅
とするには、非線形屈折率ｎ₂と実効コア断面積Ａ_effと
高ピークパルス光のピークパワーＰ_peakとの間に、 （ｎ₂／Ａ_eff）・Ｐ_peak＞０．０３×１０^-8［１／Ｗ］×１．５［Ｗ］＝０．０ ４５×１０^-8 …（１） の関係が成り立つことが必要である。

【０１００】また、本実施形態では、第１実施形態と同
様に、光ファイバ３２０が偏波保持ファイバであって偏
波面保持特性を有することが好ましい。四光波混合につ
いては、相互作用する２つの光が同一の偏波面方向を有
する場合に、最も良く四光波混合が発生するからであ
る。

【０１０１】以下、本実施形態の実施例を説明する。

【０１０２】（実施例６）図１７は、実施例６の光源装
置の構成図である。図１７に示すように、この装置は、
（ａ）所定波長のパルス光を発生する光パルス発生器１
００と、（ｂ）光パルス発生器１００から出力されたパ
ルス光を入力し、増幅して、高ピークパルス光を出力す
る光増幅器２００と、（ｃ）光増幅器２００から出力さ
れた高ピークパルス光を入力し、伝搬することによって
ＳＣ光を生成し、出力する光ファイバ３２１とを備え
る。

【０１０３】光ファイバ３２１は、 Ｄ_IN＝１．８［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］ Ｄ_OUT＝−０．１［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］ Ｄ_SLOP＝０．０１［ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ］ Ｌ＝３［ｋｍ］ ｎ₂＝２．０×１０^-20［ｍ²／Ｗ］ Ａ_eff＝５０［μｍ²］ の分散フラットファイバである。

【０１０４】図１８は、本実施例でのＳＣ光の生成の測
定結果を示すグラフである。なお、光ファイバ３２１に
入力する高ピークパルス光は、実施例１と同様とした。

【０１０５】図１８に示すように、本実施例の光源装置
では、波長＝１５５０［μｍ］の付近で、出力スペクト
ルにおけるフラットなピーク部分の光周波数の変位の幅
ｗｆが約１２０００［ＧＨｚ］のＳＣ光が生成されて出
力された。すなわち、本実施例の光源装置では、約９６
ｎｍの波長幅のＳＣ光が出力された。

【０１０６】（第３実施形態）図１９は、本発明の光源
装置の第３実施形態の構成図である。図１９に示すよう
に、この装置は、（ａ）所定波長のパルス光を発生する
光パルス発生器１００と、（ｂ）光パルス発生器１００
から出力されたパルス光を入力し、増幅して、高ピーク
パルス光を出力する光増幅器２００と、（ｃ）光増幅器
２００から出力された高ピークパルス光を入力し、伝搬
することによってＳＣ光を生成し、出力する光ファイバ
３３０とを備える。

【０１０７】図２０は、光ファイバ３３０の長手方向
（光の進行方向）における、波長分散の分布を示すグラ
フである。

【０１０８】本実施形態は、第１実施形態と比べて、光
ファイバ３２０が、図２０に示すように、光増幅器２０
０からの高ピークパルス光の入射端での波長分散Ｄ_INが
正の値であることは同様であるが、長手方向に沿って、
波長分散Ｄが離散的に減少する点が異なる。

【０１０９】こうした光ファイバは、各区間の波長分散
値Ｄｉを有する、各区間の長さＬｉの光ファイバを接続
することによって得られる。

【０１１０】本実施形態の光源装置では、第１実施形態
と同様に、光パルス発生器１００が発生した短パルス光
が光増幅器２００に入力し、増幅され、高ピークパルス
光となって出力され、光増幅器２００から出力された高
ピークパルス光が光ファイバ３３０に入力する。

【０１１１】以後、第１実施形態と同様にして、光ファ
イバ３３０に、高ピークパルス光が入力すると、光カー
効果によって、光が感じる屈折率が変化し、光波の自己
位相変調が発生する。この結果、光ファイバ３３０内で
の光パルス内に波長分布が発生する。光ファイバ３３０
に入力した光は、波長分散が正の値である異常分散の領
域を進行するので、波長の長い方が群速度の遅い異常分
散領域では、パルス圧縮が進む。分散が長手方向に減少
しているとパルスは更に強制的に圧縮される為、ピーク
パワーは増大する。これが更に非線形効果を助長し、ス
ペクトルの拡大につながっている。

【０１１２】圧縮された光パルスには、ある程度の波長
範囲の波長の光が含まれているが、分散値が正から負へ
変化する最中に、光カー効果による四光波混合の影響を
強く受け、更に広い波長範囲の波長の光が発生する。こ
うして、ＳＣ光が生成される。

【０１１３】なお、本実施形態においても、第１実施形
態と同様に、光ファイバの分散スロープの絶対値が小さ
いことが望ましく、また、分散スロープの長手方向に関
する積分値の絶対値が小さい程、波長が異なる光での時
間的な重なりが大きくなるので、四光波混合が発生しや
すくなる。

【０１１４】更に、第１実施形態と同様に、自己位相変
調や四光波混合の原因となる非線形光学効果であるカー
効果は、非線形屈折率が大きい程、また、光強度密度が
大きい程、発現しやすくなる。数１０ｎｍ以上の波長幅
とするには、非線形屈折率ｎ₂と実効コア断面積Ａ_effと
高ピークパルス光のピークパワーＰ_peakとの間に、 （ｎ₂／Ａ_eff）・Ｐ_peak＞０．０３×１０^-8［１／Ｗ］×１．５［Ｗ］＝０．０ ４５×１０^-8 …（１） の関係が成り立つことが必要である。

【０１１５】また、本実施形態では、第１実施形態と同
様に、光ファイバ３３０が偏波保持ファイバであって偏
波面保持特性を有することが好ましい。四光波混合につ
いては、相互作用する２つの光が同一の偏波面方向を有
する場合に、最も良く四光波混合が発生するからであ
る。

【０１１６】以下、本実施形態の実施例を説明する。

【０１１７】（実施例７）図２１は、実施例７の光源装
置の構成図である。図２１に示すように、この装置は、
（ａ）所定波長のパルス光を発生する光パルス発生器１
００と、（ｂ）光パルス発生器１００から出力されたパ
ルス光を入力し、増幅して、高ピークパルス光を出力す
る光増幅器２００と、（ｃ）光増幅器２００から出力さ
れた高ピークパルス光を入力し、伝搬することによって
ＳＣ光を生成し、出力する光ファイバ３３１とを備え
る。

【０１１８】光ファイバ３３１は、図２１に示すよう
に、各区間の長さＬｉが全て５００［ｍ］であり、 Ｄ１＝２．０［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］、 Ｄ２＝１．４［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］、 Ｄ３＝０．８［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］、 Ｄ４＝０．２［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］、 Ｄ５＝０．０１［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］、 Ｄ６＝−０．２［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］、 Ｄ_SLOP＝０．０１［ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ］ Ｌ＝３［ｋｍ］ ｎ₂＝２．０×１０^-20［ｍ²／Ｗ］ Ａ_eff＝５０［μｍ²］ の特性を有する。

【０１１９】図２２は、本実施例で生成されたＳＣ光の
スペクトルを示すグラフである。なお、光ファイバ３２
１に入力する高ピークパルス光は、実施例１と同様とし
た。

【０１２０】図２２に示すように、本実施例の光源装置
では、波長＝１５５０［μｍ］の付近で、出力スペクト
ルにおけるフラットなピーク部分の光周波数の変位の幅
ｗｆが約１２０００［ＧＨｚ］のＳＣ光が生成されて出
力された。すなわち、本実施例の光源装置では、約９６
ｎｍの波長幅のＳＣ光が出力された。

【０１２１】（第４実施形態）図２３は、本発明の光源
装置の第４実施形態の構成図である。図２３に示すよう
に、この装置は、（ａ）所定波長のパルス光を発生する
光パルス発生器１００と、（ｂ）光パルス発生器１００
から出力されたパルス光を入力し、増幅して、高ピーク
パルス光を出力する光増幅器２００と、（ｃ）光増幅器
２００から出力された高ピークパルス光を入力し、伝搬
することによってＳＣ光を生成し、出力する、光ファイ
バ３４１と光ファイバ３４２とからなる光ファイバ３４
０とを備える。

【０１２２】図２４は、光ファイバ３４０の長手方向
（光の進行方向）における、波長分散の分布を示すグラ
フである。図２４に示すように、（i）光ファイバ３４
１では、光増幅器２００からの高ピークパルス光の入射
端での波長分散Ｄ_INが正の値であり、長手方向に沿っ
て、波長分散Ｄが線形に減少し、（ii）光ファイバ３４
２では、波長分散が小さな値を有する。

【０１２３】こうした光ファイバは、各区間の波長分散
値Ｄｉを有する、各区間の長さＬｉの光ファイバを接続
することによって得られる。

【０１２４】本実施形態の光源装置では、第１実施形態
と同様に、光パルス発生器１００が発生した短パルス光
が光増幅器２００に入力し、増幅され、高ピークパルス
光となって出力され、光増幅器２００から出力された高
ピークパルス光が光ファイバ３４０の光ファイバ３４１
に入力する。

【０１２５】以後、第１実施形態と同様にして、光ファ
イバ３４１に、高ピークパルス光が入力すると、光カー
効果によって、光が感じる屈折率が変化し、光波の自己
位相変調が発生する。この結果、光ファイバ３４１内で
の光パルス内に波長分布が発生する。光ファイバ３４１
に入力した光は、波長分散が正の値である異常分散の領
域を進行するので、波長の長い方が群速度の遅い異常分
散領域では、パルス圧縮が進む。分散が長手方向に減少
しているとパルスは更に強制的に圧縮される為、ピーク
パワーは増大する。これが更に非線形効果を助長し、ス
ペクトルの拡大につながっている。

【０１２６】圧縮された光パルスには、ある程度の波長
範囲の波長の光が含まれているが、分散値が正から負に
変化する最中に、光カー効果による四光波混合の影響を
強く受け、更に広い波長範囲の波長の光が発生する。こ
うして、ＳＣ光が生成される。

【０１２７】こうして生成されたＳＣ光は、光ファイバ
３４１から出力され、光ファイバ３４２に入力し、光フ
ァイバ３４２を伝搬後に出力される。

【０１２８】なお、本実施形態においても、第１実施形
態と同様に、光ファイバ３４１の分散スロープの絶対値
が小さいことが望ましく、また、分散スロープの長手方
向に関する積分値の絶対値が小さい程、波長が異なる光
での時間的な重なりが大きくなるので、四光波混合が発
生しやすくなる。

【０１２９】更に、第１実施形態と同様に、光ファイバ
３４１での自己位相変調や四光波混合の原因となる非線
形光学効果であるカー効果は、非線形屈折率が大きい
程、また、光強度密度が大きい程、発現しやすくなる。
数１０ｎｍ以上の波長幅とするには、非線形屈折率ｎ₂
と実効コア断面積Ａ_effと高ピークパルス光のピークパ
ワーＰ_peakとの間に、 （ｎ₂／Ａ_eff）・Ｐ_peak＞０．０３×１０^-8［１／Ｗ］×１．５［Ｗ］＝０．０ ４５×１０^-8 …（１） の関係が成り立つことが必要である。

【０１３０】また、本実施形態では、第１実施形態と同
様に、光ファイバ３４１が偏波保持ファイバであって偏
波面保持特性を有することが好ましい。四光波混合につ
いては、相互作用する２つの光が同一の偏波面方向を有
する場合に、最も良く四光波混合が発生するからであ
る。

【０１３１】以下、本実施形態の実施例を説明する。

【０１３２】（実施例８）図２５は、実施例８の光源装
置の構成図である。図２５に示すように、この装置は、
（ａ）所定波長のパルス光を発生する光パルス発生器１
００と、（ｂ）光パルス発生器１００から出力されたパ
ルス光を入力し、増幅して、高ピークパルス光を出力す
る光増幅器２００と、（ｃ）光増幅器２００から出力さ
れた高ピークパルス光を入力し、伝搬することによって
ＳＣ光を生成して出力する、光ファイバ３４６と光ファ
イバ３４７とからなる光ファイバ３４５とを備える。

【０１３３】光ファイバ３４６は、図２５に示すよう
に、 Ｄ_IN＝０．８［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］、 ΔＤ＝２［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ²］、 Ｄ_SLOP＝０．０１［ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ］、 Ｌ＝０．５［ｋｍ］ ｎ₂＝６．０×１０^-20［ｍ²／Ｗ］ Ａ_eff＝１０［μｍ²］ の特性を有する。

【０１３４】また、光ファイバ３４７は、図２５に示す
ように、 Ｄ_IN〜０［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］、 ΔＤ〜０［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ²］、 Ｄ_SLOP＝０．０１［ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ］、 Ｌ＝２．５［ｋｍ］ ｎ₂＝６．０×１０^-20［ｍ²／Ｗ］ Ａ_eff＝１０［μｍ²］ の特性を有する。

【０１３５】図２６は、本実施例で生成されたＳＣ光の
スペクトルを示すグラフである。なお、光ファイバ３３
５に入力する高ピークパルス光は、実施例１と同様とし
た。

【０１３６】図２６に示すように、本実施例の光源装置
では、波長＝１５５０［μｍ］の付近で、出力スペクト
ルにおけるフラットなピーク部分の光周波数の変位の幅
ｗｆが約１００００［ＧＨｚ］のＳＣ光が生成されて出
力された。すなわち、本実施例の光源装置では、約８０
ｎｍの波長幅のＳＣ光が出力された。

【０１３７】なお、本実施例においては、第１実施形態
に対する第２または第３実施形態と同様の変形が可能で
ある。

【０１３８】（第５実施形態）図２７は、本発明の光源
装置の第５実施形態の構成図である。図２７に示すよう
に、この装置は、（ａ）所定波長のパルス光を発生する
光パルス発生器１００と、（ｂ）光パルス発生器１００
から出力されたパルス光を入力し、増幅して、高ピーク
パルス光を出力する光増幅器２００と、（ｃ）光増幅器
２００から出力された高ピークパルス光を入力し、伝搬
することによってＳＣ光を生成し、出力する、光ファイ
バ３５１と光ファイバ３５２と光ファイバ３５３とから
なる光ファイバ３５０とを備える。

【０１３９】図２８は、光ファイバ３５０の長手方向
（光の進行方向）における、波長分散の分布を示すグラ
フである。図２８に示すように、（i）光ファイバ３５
１では、波長分散Ｄが小さな値を有し、（ii）光ファイ
バ３５２では、高ピークパルス光の入射端での波長分散
Ｄ_INが正の値であり、長手方向に沿って、波長分散Ｄが
線形に減少し、（iii）光ファイバ３５３では、波長分
散Ｄが小さな値を有する。

【０１４０】こうした光ファイバは、各区間の波長分散
値Ｄｉを有する、各区間の長さＬｉの光ファイバを接続
することによって得られる。

【０１４１】本実施形態の光源装置では、第１実施形態
と同様に、光パルス発生器１００が発生した短パルス光
が光増幅器２００に入力し、増幅され、高ピークパルス
光となって出力され、光増幅器２００から出力された高
ピークパルス光が光ファイバ３５０の光ファイバ３５１
に入力する。そして、光ファイバ３５１を伝搬後に光フ
ァイバ３５２に入力する。

【０１４２】以後、第１実施形態と同様にして、光ファ
イバ３５２に、高ピークパルス光が入力すると、光カー
効果によって、光が感じる屈折率が変化し、光波の自己
位相変調が発生する。この結果、光ファイバ３５２内で
の光パルス内に波長分布が発生する。光ファイバ３５２
に入力した光は、波長分散が正の値である異常分散の領
域を進行するので、波長の長い方が群速度の遅い異常分
散領域では、パルス圧縮が進む。分散が長手方向に減少
しているとパルスは更に強制的に圧縮される為、ピーク
パワーは増大する。これが更に非線形効果を助長し、ス
ペクトルの拡大につながっている。

【０１４３】圧縮された光パルスには、ある程度の波長
範囲の波長の光が含まれているが、分散値が正から負へ
変化する最中に、光カー効果による四光波混合の影響を
強く受け、更に広い波長範囲の波長の光が発生する。こ
うして、ＳＣ光が生成される。

【０１４４】こうして生成されたＳＣ光は、光ファイバ
３５２から出力され、光ファイバ３５３に入力し、光フ
ァイバ３５３を伝搬後に出力される。

【０１４５】なお、本実施形態においても、第１実施形
態と同様に、光ファイバ３５２の分散スロープの絶対値
が小さいことが望ましく、また、分散スロープの長手方
向に関する積分値が略０であると、波長が異なる光での
時間的な重なりがほぼ理想的に大きくなるので、四光波
混合が発生しやすくなる。

【０１４６】更に、第１実施形態と同様に、光ファイバ
３５２での自己位相変調や四光波混合の原因となる非線
形光学効果であるカー効果は、非線形屈折率が大きい
程、また、光強度密度が大きい程、発現しやすくなる。
数１０ｎｍ以上の波長幅とするには、非線形屈折率ｎ₂
と実効コア断面積Ａ_effと高ピークパルス光のピークパ
ワーＰ_peakとの間に、 （ｎ₂／Ａ_eff）・Ｐ_peak＞０．０３×１０^-8［１／Ｗ］×１．５［Ｗ］＝０．０ ４５×１０^-8…（１）、 の関係が成り立つことが必要である。

【０１４７】また、本実施形態では、第１実施形態と同
様に、光ファイバ３５１、３５２が偏波保持ファイバで
あって偏波面保持特性を有することが好ましい。四光波
混合については、相互作用する２つの光が同一の偏波面
方向を有する場合に、最も良く四光波混合が発生するか
らである。

【０１４８】以下、本実施形態の実施例を説明する。

【０１４９】（実施例９）図２９は、実施例９の光源装
置の構成図である。図２９に示すように、この装置は、
（ａ）所定波長のパルス光を発生する光パルス発生器１
００と、（ｂ）光パルス発生器１００から出力されたパ
ルス光を入力し、増幅して、高ピークパルス光を出力す
る光増幅器２００と、（ｃ）光増幅器２００から出力さ
れた高ピークパルス光を入力し、伝搬することによって
ＳＣ光を生成して出力する、光ファイバ３５６と光ファ
イバ３５７と光ファイバ３５８とからなる光ファイバ３
５５とを備える。

【０１５０】光ファイバ３５６は、図２９に示すよう
に、 Ｄ_IN＝０．２［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］、 ΔＤ〜０［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ²］、 Ｄ_SLOP＝０．０３５［ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ］、 Ｌ＝１［ｋｍ］ ｎ₂＝５．０×１０^-20［ｍ²／Ｗ］ Ａ_eff＝１３．８５［μｍ²］ の特性を有する。

【０１５１】また、光ファイバ３５７は、図２９に示す
ように、 Ｄ_IN＝０．８［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］、 ΔＤ＝１［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ²］、 Ｄ_SLOP＝０．０３５［ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ］、 Ｌ＝１［ｋｍ］ ｎ₂＝５．０×１０^-20［ｍ²／Ｗ］ Ａ_eff＝１３．８５［μｍ²］ の特性を有する。

【０１５２】また、光ファイバ３５８は、図２９に示す
ように、 Ｄ_IN＝０．２［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］、 ΔＤ〜０［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ²］、 Ｄ_SLOP＝０．０３５［ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ］、 Ｌ＝１［ｋｍ］ ｎ₂＝５．０×１０^-20［ｍ²／Ｗ］ Ａ_eff＝１３．８５［μｍ²］ の特性を有する。

【０１５３】図３０は、本実施例で生成されたＳＣ光の
スペクトルを示すグラフである。なお、光ファイバ３５
５に入力する高ピークパルス光は、実施例１と同様とし
た。

【０１５４】図３０に示すように、本実施例の光源装置
では、波長＝１５５０［μｍ］の付近で、出力スペクト
ルにおけるフラットなピーク部分の光周波数の変位の幅
ｗｆが約１２０００［ＧＨｚ］のＳＣ光が生成されて出
力された。すなわち、本実施例の光源装置では、約９６
ｎｍの波長幅のＳＣ光が出力された。

【０１５５】なお、本実施例においては、第１実施形態
に対する第２または第３実施形態と同様の変形が可能で
ある。

【０１５６】また、図３１に示すように、上記実施形態
のＳＣ光用の光ファイバの所定位置Ｌ＝Ｌ₀における零
分散波長は、入射パルス光の波長λ₀に一致する。波長
λ₀における光ファイバの入射端Ｌ＝０の波長分散をＤ
_INとし、光ファイバはどの位置においても、λ₀±２０
ｎｍの波長範囲において一定の分散スロープＤ_SLOPを有
する。

【０１５７】（第６実施形態）ＳＣ光を発生させるため
には、必ずしも分散スロープＤ_SLOPがλ₀±２０ｎｍの
波長範囲において一定である必要はなく、図３２に示す
ように、波長分散Ｄはλ₀±２０ｎｍの波長範囲におい
て略一定（フラット（Ｄ_SLOP≒０）であってもよい。こ
の光ファイバは所定の長さ方向のある位置において、２
つの零分散波長を１５３０〜１５７０ｎｍの波長範囲内
に有する。

【０１５８】図３３は、図３２の特性を有するＳＣ光用
光ファイバ３６０を用いた第６実施形態の光源装置を示
す。図３３に示すように、この装置は、（ａ）所定波長
のパルス光を発生する光パルス発生器１００と、（ｂ）
光パルス発生器１００から出力されたパルス光を入力
し、増幅して、高ピークパルス光を出力する光増幅器２
００と、（ｃ）光増幅器２００から出力された高ピーク
パルス光を入力し、伝搬することによってＳＣ光を生成
し、出力する光ファイバ３６０とを備える。光ファイバ
３６０は、光増幅器２００からの高ピークパルス光の入
射端での波長分散Ｄ_INが正の値であり、長手方向に沿っ
て、所定波長範囲λ₀±２０ｎｍ内の波長分散Ｄが線形
に減少する。すなわち、長さＬ＝０における波長分散Ｄ
はＤ_INであり、長さＬ＝Ｌ₀における波長分散Ｄは零で
あり、長さＬ＝Ｌにおける波長分散ＤはＤ_OUTである。

【０１５９】本実施形態の光源装置では、まず、光パル
ス発生器１００が、所定波長の短パルス光を発生する。
光パルス光発生器１００から出力された短パルス光は、
光増幅器２００に入力し、増幅され、高ピークパルス光
となって出力される。そして、光増幅器２００から出力
された高ピークパルス光が光ファイバ３６０に入力す
る。

【０１６０】光ファイバ３６０に、高ピークパルス光が
入力すると、光カー効果によって、光が感じる屈折率が
変化し、光波の自己位相変調が発生する。この結果、光
ファイバ３６０内での光パルス内に波長分布が発生す
る。光ファイバ３６０に入力した光は、波長分散Ｄが正
の値である異常分散の領域を進行するので、波長の長い
方が群速度の遅い異常分散領域では、パルス圧縮が進
む。分散が長手方向に減少しているとパルスは更に強制
的に圧縮される為、ピークパワーは増大する。これが更
に非線形効果を助長し、スペクトルの拡大につながって
いる。

【０１６１】圧縮された光パルスには、ある程度の波長
範囲の波長の光が含まれているが、分散値が正から負へ
変化する最中に、光カー効果による四光波混合の影響を
強く受け、更に広い波長範囲の波長の光が発生する。こ
うして、ＳＣ光が生成される。

【０１６２】図３４は、このＳＣ光ファイバ３６０から
出射される出射光のスペクトルを示す。なお、光ファイ
バ３６０の長さＬは１ｋｍである。このＳＣ光の波長ス
ペクトルのピーク波長λ₀は１５５０ｎｍであり、最大
強度より−２０ｄＢ低い強度レベルでの出射スペクトル
が有する帯域幅をＳＣ帯域と定義すると、ＳＣ帯域は１
００ｎｍ以上である。また、ピーク波長λ₀±５０ｎｍ
の波長帯域内における出射光のスペクトルの平坦度、す
なわち、この範囲内の出射光強度の最大値と最小値との
差は１５ｄＢ以内である。

【０１６３】なお、この光ファイバ３６０に逆方向から
同一の光パルスを入射した場合、図３５に示すスペクト
ルが得られた。この場合、出射光のスペクトルの拡大は
小さくＳＣ帯域で３０ｎｍ以下である。勿論、出射光の
スペクトルの平坦度、すなわち、出射光強度の最大値と
最小値との差は１５ｄＢよりも大きい。なお、最も左側
のピークは雑音光のスペクトルである。

【０１６４】また、図３６に示す波長分散特性を有し、
分散Ｄが長さ方向に一定である光ファイバに図３４の光
パルスと同一の光パルスを入力した場合、図３７に示す
ようなスペクトルが得られた。この光ファイバの長さＬ
は１ｋｍであり、このスペクトルの平坦度は１５ｄＢよ
りも大きい。なお、最も左側のピークは雑音光のスペク
トルである。

【０１６５】次に、ＳＣ光について説明する。図３８
は、図３１に示した波長分散特性を有し、分散Ｄが長さ
方向Ｌに沿って線形に減少した図１に示す光ファイバ３
１０からの出力光のスペクトルを示す。この光ファイバ
の分散スロープＤ_SLOPは０．０３［ｐｓ／ｎｍ²／ｋ
ｍ］であり、分散Ｄは３から−２［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］
まで減少する。本スペクトルの半値全幅は１６０ｎｍで
あり、ピーク波長λ₀±５０ｎｍの波長帯域内における
出射光のスペクトルの平坦度、すなわち、出射光強度の
最大値と最小値との差は１５ｄＢ以内である。したがっ
て、ＳＣ光は、ピーク波長λ₀±５０ｎｍの波長帯域に
おけるスペクトルの平坦度が１５ｄＢ以内であって、半
値全幅が少なくとも３０ｎｍ以上であり、好ましくは１
００ｎｍ以上の光である。

【０１６６】この光ファイバ３１０に逆方向から光を入
射した場合には、図３９に示すスペクトルが得られた。
これはＳＣ光ではなく、この光のピーク波長λ₀±５０
ｎｍの波長帯域におけるスペクトルの平坦度は１５ｄＢ
よりも大きく、半値全幅は３０ｎｍよりも小さい。

【０１６７】図４０は、この光ファイバ３１０の断面図
である。この光ファイバ３１０はコア３１０ｘと、コア
３１０ｘを取り囲む内側クラッド３１０_ICと、内側クラ
ッド３１０_ICを取り囲む外側クラッド３１０_OCとを備え
る。コア３１０の直径Ｄ_Cは、長さ方向（光の伝搬方
向）に沿って線形に減少しており、内側クラッド３１０
_ICの直径Ｄ_ICは長さ方向に沿って線形に減少しており、
外側クラッド３１０_OCの直径Ｄ_OCは長さ方向に沿って線
形に減少している。

【０１６８】非線形光学効果を生ぜしめるためには、光
ファイバ３１０の１ｋｍあたりの外径Ｄ_OCの長さ方向変
動量（Ｄ_OC／ｋｍ）は２μｍ／ｋｍ以上であることが好
ましい。また、光ファイバ３１０の１ｋｍあたりの外径
Ｄ_OCに対するコアの直径Ｄ_Cの比率（Ｄ_C／Ｄ_OC）の長さ
方向変動量（（Ｄ_C／Ｄ_OC）／ｋｍ）は、０．５％／ｋ
ｍ以上であることが好ましい。なお、光ファイバ１ｍあ
たりの平均外径が、長手方向に２μｍ以上増加又は減少
している部分を含むこととしてもよい。また、光ファイ
バの外径に対するコアの直径の比が長さ方向に０．００
５以上増加又は減少している部分を含むこととしてもよ
い。

【０１６９】図４１は、図４０に示した光ファイバの径
方向の屈折率分布を示す。コア３１０ｘと外側クラッド
３１０_OCの比屈折率差△⁺（＝（ｎｃ−ｎ_OC）／ｎ_OC）
は１．２％、内側クラッド３１０_ICと外側クラッド３１
０_OCの比屈折率差△^-（＝（ｎ_IC−ｎ_OC）／ｎ_OC）は−
０．６％である。なお、ｎｃはコア３１０ｘの屈折率、
ｎ_ICは内側クラッド３１０_ICの屈折率、ｎ_OCは外側クラ
ッドの屈折率である。また、非線形屈折率ｎ₂は３．８
×１０^-16（ｃｍ²／Ｗ）であり、モードフィールド径Ｍ
ＦＤは５．２μｍである。

【０１７０】図４２は、上記光源装置を用いた光源シス
テムを示す。光源１００は、光ファイバリングレーザで
あり、１．５５μｍ帯のパルス光を発生する。光源１０
０と光ファイバ増幅器２００とは光ファイバＯＰ１で接
続されている。光ファイバ増幅器２００は、エルビウム
添加ファイバ増幅器である。光ファイバ増幅器２００か
ら出射された１．５５μｍ帯のパルス光は、光ファイバ
ＯＰ２を介して上記いずれかのＳＣ光発生用光ファイバ
Ｆに入力される。光ファイバＦは、ＳＣ光を出力する。
光ファイバＦから出力されたＳＣ光は光ファイバＯＰ３
を介して光分波器ＤＭに入力される。ＳＣ光は、波長λ
１、λ２及びλ３の成分を含む。光分波器ＤＭは、筐体
ＨＳと、筐体ＨＳに取付けられた入力ポートＰ_IN、第１
出力ポートＰ１、第２出力ポートＰ２、第３出力ポート
Ｐ３と、筐体ＨＳ内に配置された複数の光学フィルタＦ
１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５を有する。光学フィルタＦ
１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５はダイクロイックミラーで
ある。なお、この光分波器ＤＭは図示しない複数のレン
ズを内部に有する。

【０１７１】光学フィルタＦ１は波長λ１の光を透過さ
せ、波長λ２及びλ３の光を反射する。光学フィルタＦ
２は少なくとも波長λ２及びλ３の光を反射する。光学
フィルタＦ３は波長λ２の光を透過させ、波長λ３の光
を反射する。光学フィルタＦ４は少なくとも波長λ３の
光を反射する。光学フィルタＦ１を通過した波長λ１の
光は、出力ポートＰ１に入力され、光ファイバＯＰ４を
介して出力される。光学フィルタＦ３を通過した波長λ
２の光は、出力ポートＰ２に入力され、光ファイバＯＰ
５を介して出力される。光学フィルタＦ４で反射された
波長λ３の光は出力ポートＰ３に入力され、光ファイバ
ＯＰ６を介して出力される。

【０１７２】上述の分散Ｄが光の進行方向に減少した光
ファイバＦは、ＳＣ光の生成のみではなく、アイドラ光
の生成にも用いることができる。

【０１７３】図４３は、アイドラ光を発生する光源装置
を示す。この装置は、１．５５μｍ帯の励起光（ポンプ
光）を出射する光源１００と、光ファイバＯＰ１で接続
され、励起光を増幅するエルビウム添加光ファイバ増幅
器２００と、励起光及び複数の信号光λ₁₀及びλ₂₀が光
ファイバＯＰ７を介して入力される光合波器ＷＤＭと、
光合波器ＷＤＭで合波された光が入力される光ファイバ
ＯＰ８及び光ファイバＦと、光ファイバＦから出射され
た光が入力される光ファイバＯＰ９とを有する。

【０１７４】なお、励起光λ_Pのピークパワーは、励起
光λ_P自身が光ファイバＦを通過することによってＳＣ
光とならない程度に弱い。光合波器ＷＤＭには、複数の
信号光λ₁₀及びλ₂₀が光ファイバＯＰ７を介して入力さ
れる。

【０１７５】図４４は、光ファイバに入力される励起光
λ_P、信号光λ₁₀，λ₂₀及び出射光λ₁₀’，λ₂₀’と光
強度との関係を示す。信号光λ₁₀が光ファイバＦに入力
されると、励起光の波長λ_Pに対して対称な位置の波長
の光、アイドラ光λ₁₀’（＝λ_P−（λ₁₀−λ_P））が光
ファイバＦ内で発生し、出射される。信号光λ₂₀が光フ
ァイバＦに入力されると、励起光の波長λ_Pに対して対
称な位置の波長の光、アイドラ光λ₂₀’（＝λ_P−（λ
₂₀−λ_P））が光ファイバＦ内で発生し、出射される。
すなわち、波長λ₁₀’，λ₂₀’を有するアイドラ光は、
波長λ₁₀，λ₂₀を有する信号光と位相共役の関係にあ
る。ここで、アイドラ光は四光波混合によって生成され
ていると考えられる。なお、光ファイバＦの分散Ｄは長
さ方向に沿って減少しており、したがって、分散スロー
プが正の場合、零分散波長λ₀が長さ方向に沿って増加
する。励起光源１００から出射される励起光の波長λ_P
は変えることができる。したがって、信号光λ₁₀，λ₂₀
の波長を変えることなく、波長λ_Pを変えることによっ
て、アイドラ光λ₁₀’，λ₂₀’の波長を変えることがで
き、その時のアイドラ光のパワーが急激に小さくなるこ
とを避けることができる。

【０１７６】図４５〜図５１は、励起光の波長λ_P（ｎ
ｍ）とアイドラ光λ₁₀’（又はλ₂₀’）の強度（パワ
ー）との関係を示すグラフである。励起光と信号光の入
射パワーは各々１０ｄＢｍである。

【０１７７】図４５は、励起光の波長λ_P（ｎｍ）と信
号光の波長λ₁₀（ｎｍ）との波長差△λを５ｎｍとしつ
つ、励起光の波長λ_Pを可変した場合の励起光の波長λ_P
（ｎｍ）とアイドラ光λ₁₀’の強度（ｄＢｍ）との関係
を示す。長さ１ｋｍの光ファイバＦの零分散波長λ₀は
長さ方向に沿って一定であり、１５５０ｎｍである。こ
の場合、励起光の波長λ_Pが零分散波長λ₀に一致した場
合に、高いアイドラ光λ₁₀’の強度が得られているが、
λ_Pが１５３９ｎｍや１５６１ｎｍの付近でアイドラ光
の出力パワーが急激に小さくなる、効率の谷が現われて
いることが分かる。

【０１７８】図４６は、励起光の波長λ_P（ｎｍ）と信
号光の波長λ₁₀（ｎｍ）との波長差△λを５ｎｍとし、
励起光の波長λ_Pを可変した場合の励起光の波長λ_P（ｎ
ｍ）とアイドラ光λ₁₀’の強度（ｄＢｍ）との関係を示
す。長さ１ｋｍの光ファイバＦの零分散波長λ₀は長さ
方向に沿って１５４５ｎｍ〜１５５５ｎｍの間で線形に
変化する。この場合、前記と同様に励起光の波長λ_Pが
零分散波長λ₀に一致した場合に、高いアイドラ光
λ₁₀’の強度が得られているが、λ_Pを変えた時のアイ
ドラ光の出力パワーの変化が小さくなっている。

【０１７９】図４７は、励起光の波長λ_P（ｎｍ）と信
号光の波長λ₁₀（ｎｍ）との波長差△λを５ｎｍとし、
励起光の波長λ_Pを可変した場合の励起光の波長λ_P（ｎ
ｍ）とアイドラ光λ₁₀’の強度（ｄＢｍ）との関係を示
す。長さ１ｋｍの光ファイバＦの零分散波長λ₀は長さ
方向に沿って１５３５ｎｍ〜１５６５ｎｍの間で線形に
変化する。この場合、前記と同様に励起光の波長λ_Pが
零分散波長λ₀に一致した場合に、高いアイドラ光
λ₁₀’の強度が得られているが、λ_Pをアイドラ光の出
力パワーの変化が前述よりも更に小さくなり、λ_P依存
性の低い、すなわち、広帯域利用可能なファイバである
ことが分かる。

【０１８０】図４８は、信号光の波長λ₁₀（ｎｍ）を１
５６０ｎｍとし、励起光の波長λ_Pを可変した場合の励
起光の波長λ_P（ｎｍ）とアイドラ光λ₁₀’の強度（ｄ
Ｂｍ）との関係を示す。長さ１ｋｍの光ファイバＦの零
分散波長λ₀は長さ方向に沿って一定であり、１５５０
ｎｍである。この場合、励起光の波長λ_Pが零分散波長
λ₀に一致するかλ₀に近い場合に、高いアイドラ光
λ₁₀’の強度が得られる。しかし、λ_Pがλ₀よりも短く
なるとアイドラ光の強度は急激に減少する。

【０１８１】図４９は、信号光の波長λ₁₀（ｎｍ）を１
５６０ｎｍとし、励起光の波長λ_Pを可変した場合の励
起光の波長λ_P（ｎｍ）とアイドラ光λ₁₀’の強度（ｄ
Ｂｍ）との関係を示す。長さ１ｋｍの光ファイバＦの零
分散波長λ₀は長さ方向に沿って１５４２ｎｍ〜１５５
２ｎｍの間で線形に変化する。この場合、励起光の波長
λ_Pが零分散波長λ₀の範囲内にある場合と、信号光の波
長λ₁₀から５ｎｍ以内にある場合に、高いアイドラ光λ
₁₀’の強度が得られているが、前記条件と異なり、λ_P
が１５５０ｎｍより短くなってもアイドラ光の強度はそ
れほど減少していない。なお、零分散波長λ₀は長さ方
向に５ｎｍ以上線形に変化していれば高いアイドラ光λ
₁₀’の強度が得られることも確認している。

【０１８２】図５０は、信号光の波長λ₁₀（ｎｍ）を１
５６０ｎｍとし、励起光の波長λ_Pを可変した場合の励
起光の波長λ_P（ｎｍ）とアイドラ光λ₁₀’の強度（ｄ
Ｂｍ）との関係を示す。長さ１ｋｍの光ファイバＦの零
分散波長λ₀は長さ方向に沿って１５４５ｎｍ〜１５５
５ｎｍの間で線形に変化する。この場合、１５４５ｎｍ
〜１５６０ｎｍの波長範囲内において略均一なアイドラ
光λ₁₀’の強度が得られる。これはλｐを可変にしても
アイドラ光の出力強度が変わらないことを意味し、アイ
ドラ光の波長に任意性を持たせる、即ち、広帯域化が実
現できることになる。

【０１８３】図５１は、信号光の波長λ₁₀（ｎｍ）を１
５６０ｎｍとし、励起光の波長λ_Pを可変した場合の励
起光の波長λ_P（ｎｍ）とアイドラ光λ₁₀’の強度（ｄ
Ｂｍ）との関係を示す。長さ１ｋｍの光ファイバＦの零
分散波長λ₀は長さ方向に沿って１５４７ｎｍ〜１５５
７ｎｍの間で線形に変化する。この場合、この場合、１
５５０ｎｍ〜１５６０ｎｍの波長範囲内において略均一
なアイドラ光λ₁₀’の強度が得られており、図５０の場
合と同様、広帯域化が可能である。

【０１８４】アイドラ光を効率良く発生させるために
は、励起光の波長λ_Pが零分散波長λ₀と一致しているこ
とが望ましい。本光ファイバＦの零分散波長λ₀は、長
手方向に異なっており、その範囲が励起光の波長λ_Pを
含んでいる。励起光の波長λ_Pは、光ファイバＦの長手
方向の所定位置における所定の零分散波長λ₀と一致す
る。したがって、本光ファイバＦは、励起光の波長λ_P
によらず、アイドラ光λ₁₀’，λ₂₀’を効率的に発生さ
せることができる。なお、アイドラ光を効率良く発生さ
せるためには、光ファイバＦの信号光の波長帯内の分散
スロープＤ_SLOPの絶対値が０．０４［ｐｓ／ｎｍ²／ｋ
ｍ］以下であることが好ましい。また、信号光の波長帯
内の分散ＤはファイバＦの長さ方向に減少もしくは増加
する領域を含んでいることが好ましい。

【０１８５】また、光ファイバＦの非線形屈折率が
ｎ₂、実効コア断面積がＡ_eff、励起光λ_Pのピークパワ
ーがＰ_peakの時、非線形光学効果を生ぜしめるために
は、ｎ₂≧３．２×１０^-20（ｍ²／Ｗ）、Ａ_eff≦５０×
１０^-12（ｍ²）、Ｐ_peak≧１０×１０^-3（Ｗ）であるこ
とが好ましく、したがって、（ｎ₂／Ａ_eff）×Ｐ_peak≧
６．４×１０^-12であることが好ましい。また、非線形
光学効果を生ぜしめるためには、ｎ₂≧４×１０^-20（ｍ
²／Ｗ）であることがさらに好ましい。また、非線形光
学効果を生ぜしめるためには、図４０に示したコア３１
０ｘと外側クラッド３１０_OCの比屈折率差△⁺（＝（ｎ
ｃ−ｎ_OC）／ｎ_OC）は１．２％以上、内側クラッド３１
０_ICと外側クラッド３１０_OCの比屈折率差△⁺（＝（ｎ
_OC−ｎ_IC）／ｎ_{O C}）は−０．６％以下であることが好ま
しい。なお、本例では、外側クラッド３１０_OCの屈折率
ｎ_OCは石英の屈折率である。

【０１８６】本発明は、上記の実施形態や実施例に限定
されるものではなく変形が可能である。例えば、波長分
散の減少の態様は、指数関数的などであってもよいし、
また、ＳＣ光生成用の光ファイバの具体的な態様は、上
記の実施例の数値の態様には限定されない。

【０１８７】

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の光
ファイバによれば、主要なスーパーコンティニウム光や
アイドラ光等の非線形現象光の生成領域であって、光が
進行するべき方向において、波長分散が増加することな
く、少なくとも一部で波長分散が減少する分散減少領域
を備えるので、高ピークパルス光が本発明の光ファイバ
の分散減少領域に入力すると、少なくとも入射当初から
自己位相変調が、更に途中から四光波混合が、効率的に
発生するので非線形現象光が効率的に生成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の光源装置の構成図。

【図２】第１実施形態で使用する光ファイバ３１０の説
明図。

【図３】非線形屈折率と実効コア断面積との比の値とＳ
Ｃ光の波長幅との関係を示すグラフ。

【図４】実施例１の光源装置の構成図。

【図５】実施例１の光源装置での高ピークパルス光と生
成されたＳＣ光とのスペクトルを示すグラフ。

【図６】実施例２の光源装置の構成図。

【図７】実施例２の光源装置で生成されたＳＣ光のスペ
クトルを示すグラフ。

【図８】実施例３の光源装置の構成図。

【図９】実施例３の光源装置で生成されたＳＣ光のスペ
クトルを示すグラフ。

【図１０】実施例４の光源装置の構成図。

【図１１】実施例４の光源装置で生成されたＳＣ光のス
ペクトルを示すグラフ。

【図１２】実施例４の光源装置で生成されたＳＣ光のス
ペクトルを示すグラフ。

【図１３】実施例５の光源装置の構成図。

【図１４】実施例５の光源装置で生成されたＳＣ光のス
ペクトルを示すグラフ。

【図１５】第２実施形態の光源装置の構成図。

【図１６】第２実施形態で使用する光ファイバ３２０の
構成図。

【図１７】実施例６の光源装置の構成図。

【図１８】実施例６の光源装置で生成されたＳＣ光のス
ペクトルを示すグラフ。

【図１９】第３実施形態の光源装置の構成図。

【図２０】第３実施形態で使用する光ファイバ３２０の
構成図。

【図２１】実施例７の光源装置の構成図。

【図２２】実施例７の光源装置で生成されたＳＣ光のス
ペクトルを示すグラフ。

【図２３】第４実施形態の光源装置の構成図。

【図２４】第４実施形態で使用する光ファイバ３２０の
構成図。

【図２５】実施例８の光源装置の構成図。

【図２６】実施例８の光源装置で生成されたＳＣ光のス
ペクトルを示すグラフ。

【図２７】第５実施形態の光源装置の構成図。

【図２８】第５実施形態で使用する光ファイバ３２０の
構成図。

【図２９】実施例９の光源装置の構成図。

【図３０】実施例９の光源装置で生成されたＳＣ光のス
ペクトルを示すグラフ。

【図３１】波長λ（ｎｍ）と波長分散Ｄとの関係を示す
グラフ。

【図３２】波長λ（ｎｍ）と波長分散Ｄとの関係を示す
グラフ。

【図３３】第６実施形態の光源装置の構成図。

【図３４】波長λ（ｎｍ）と光強度（ｄＢｍ）との関係
を示すグラフ。

【図３５】波長λ（ｎｍ）と光強度（ｄＢｍ）との関係
を示すグラフ。

【図３６】波長λ（ｎｍ）と波長分散（ｐｓ／ｋｍ／ｎ
ｍ）との関係を示すグラフ。

【図３７】波長λ（ｎｍ）と光強度（ｄＢｍ）との関係
を示すグラフ。

【図３８】波長λ（ｎｍ）と光強度（ｄＢｍ）との関係
を示すグラフ。

【図３９】波長λ（ｎｍ）と光強度（ｄＢｍ）との関係
を示すグラフ。

【図４０】光ファイバの断面図。

【図４１】光ファイバ直径に沿った屈折率分布を示す
図。

【図４２】ＳＣ光源装置を用いたシステムの構成図。

【図４３】アイドラ光源装置を用いたシステムの構成
図。

【図４４】波長λ（ｎｍ）と光強度との関係を示すグラ
フ。

【図４５】波長λ（ｎｍ）と光強度（ｄＢｍ）との関係
を示すグラフ。

【図４６】波長λ（ｎｍ）と光強度（ｄＢｍ）との関係
を示すグラフ。

【図４７】波長λ（ｎｍ）と光強度（ｄＢｍ）との関係
を示すグラフ。

【図４８】波長λ（ｎｍ）と光強度（ｄＢｍ）との関係
を示すグラフ。

【図４９】波長λ（ｎｍ）と光強度（ｄＢｍ）との関係
を示すグラフ。

【図５０】波長λ（ｎｍ）と光強度（ｄＢｍ）との関係
を示すグラフ。

【図５１】波長λ（ｎｍ）と光強度（ｄＢｍ）との関係
を示すグラフ。

【符号の説明】

１００…パルス発生器、２００…光増幅器、３１０，３
２０，３３０，３４０，３５０…光ファイバ、３４１，
３４２，３５１，３５２，３５３…光ファイバ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 正幸 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 川西 悟基 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 高良 秀彦 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 森 邦彦 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力される所定波長のパルス光に応じて
   非線形現象光を出力する光ファイバであって、前記非線
   形現象光の主要生成領域は、前記パルス光の進行に伴
   い、波長分散が正の値から減少する分散減少領域を備え
   ることを特徴とする光ファイバ。
2. 【請求項２】 前記非線形現象光は、スーパーコンティ
   ニウム光であることを特徴とする請求項１に記載の光フ
   ァイバ。
3. 【請求項３】 信号光と異なる波長のポンプ光を入力し
   て、所定の波長領域で非線形現象光を生成する光ファイ
   バであって、信号光波長帯で分散スロープの絶対値が
   ０．０４（ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ）以下であり、光ファイ
   バの長手方向に零分散波長を５ｎｍ以上増加又は減少さ
   せたことを特徴とする光ファイバ。
4. 【請求項４】 前記分散減少領域において前記パルス光
   の進行に伴って波長分散が、正の値から負の値まで減少
   することを特徴とする請求項１又は３に記載の光ファイ
   バ。
5. 【請求項５】 前記分散減少領域は、所定位置で１．５
   μｍ帯の零分散波長を有することを特徴とする請求項１
   又は３に記載の光ファイバ。
6. 【請求項６】 前記分散減少領域は、偏波保持ファイバ
   を含むことを特徴とする請求項１又は３に記載の光ファ
   イバ。
7. 【請求項７】 前記光ファイバ１ｍあたりの平均外径
   が、長手方向に２μｍ以上増加又は減少している部分を
   含むことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
8. 【請求項８】 前記光ファイバの外径に対するコアの直
   径の比が長さ方向に０．００５以上増加又は減少してい
   る部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の光ファ
   イバ。
9. 【請求項９】 前記分散減少領域は、コア及び前記コア
   を囲むクラッドを有し、前記コアの直径及び前記クラッ
   ドの直径は共に長手方向に沿って増加又は減少している
   部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の光ファイ
   バ。
10. 【請求項１０】 前記コアの石英に対する比屈折率差は
    ＋１．２％以上であり、前記クラッドの前記コア近傍の
    石英に対する比屈折率差は−０．６％以下であることを
    特徴とする請求項６、７又は８に記載の光ファイバ。
11. 【請求項１１】 前記分散減少領域の前記所定波長領域
    内の分散スロープは、−０．１（ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ）
    以上、０．１（ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ）以下であることを
    特徴とする請求項１又は３に記載の光ファイバ。
12. 【請求項１２】 前記分散減少領域の前記所定波長領域
    内の分散スロープの絶対値は、０．０４（ｐｓ／ｎｍ²
    ／ｋｍ）以下であることを特徴とする請求項１に記載の
    光ファイバ。
13. 【請求項１３】 前記パルス光のピークパワーＰ_peak、
    前記分散減少領域の非線形屈折率ｎ₂、及び実効コア断
    面積Ａ_effは、（ｎ₂／Ａ_eff）・Ｐ_peak＞４．５×１０
    ^-10の関係を満たすことを特徴とする請求項１又は３に
    記載の光ファイバ。
14. 【請求項１４】 前記パルス光のピークパワーＰ_peak、
    前記分散減少領域の非線形屈折率ｎ₂、及び実効コア断
    面積Ａ_effは、（ｎ₂／Ａ_eff）・Ｐ_peak＞６．４×１０
    ^-12の関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の光
    ファイバ。
15. 【請求項１５】 前記非線形屈折率ｎ₂が、４×１０^-20
    （ｍ²／Ｗ）以上であることを特徴とする請求項１又は
    ３に記載の光ファイバ。
16. 【請求項１６】 請求項１に記載の前記光ファイバと、
    前記光ファイバの一端に光学的に結合し前記パルス光を
    出射する光源と、を備えることを特徴とする光源装置。
17. 【請求項１７】 請求項１に記載の前記光ファイバと、
    前記光ファイバの一端に光学的に結合し前記パルス光を
    出射する光源と、前記光ファイバの他端に光学的に結合
    した光分波器を備えたことを特徴とする光源システム。
18. 【請求項１８】 請求項１に記載の前記光ファイバと、
    前記光ファイバの一端に光学的に結合し前記パルス光を
    出射する光源と、前記パルス光とともに複数の信号光を
    前記ファイバの前記一端に結合させる光合波器と、を備
    える光源システム。
19. 【請求項１９】 励起光を発生する光源と、前記励起光
    及び信号光が入力され、非線形現象光を出射する光ファ
    イバとを備えた光源装置において、前記信号光の波長帯
    における前記光ファイバの分散スロープの絶対値は０．
    ０４（ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ）以下であり、前記光ファイ
    バの零分散波長は前記励起光の波長を含む所定の波長範
    囲内で前記光ファイバの長手方向に沿って変化している
    ことを特徴とする光源装置。
20. 【請求項２０】 前記非線形現象光は、アイドラ光であ
    ることを特徴とする請求項１９に記載の光源装置。
21. 【請求項２１】 前記励起光の波長は可変可能であるこ
    とを特徴とする請求項１９に記載の光源装置。