TW201329603A - 光源裝置及波長變換方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題在於以新穎的方法縮窄射出光的線寬幅。本發明之解決手段係光源(10)對第1分極反轉構造(22)射出第1入射光。第1分極反轉構造(22)，將第1入射光波長變換而射出高諧波。光纖耦合器(30)，把由第1分極反轉構造(22)輸出的高諧波，分歧為來自光源裝置的射出光，與反饋光。第2分極反轉構造(42)，被射入反饋光。第2分極反轉構造(42)，波長變換反饋光，射出第2入射光。第2入射光，具有與第1入射光相同的波長。第2入射光，被射入第1波長變換部。

Description

光源裝置及波長變換方法
本發明係關於光源裝置及波長方法。
近年來，使用雷射光的計測技術的開發持續地在進行。例如，有使用雷射光的吸收強度檢測出試料中的特定物質的量之技術(雷射分光計測)。此外，也有使用雷射光，檢測出測定對象物的微小變動的技術(干涉計)。於這樣的計測技術，期待著縮小雷射光的振盪線寬。
此外，供產生兆赫級(tera hertz level)的電磁波之用的泵光(pumping light)，也使用雷射光。於此雷射光，也期待著縮小振盪線寬(頻率寬幅)。
另一方面，於專利文獻1及2，計載著於具有環狀共振器的雷射系統，把摻雜稀土類的光纖作為增益媒體使用。特別是在專利文獻1，記載著於構成環狀共振器的稀土類摻雜光纖設置光纖布拉格光柵(FBG)，使射出光的線寬窄化的技術。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特表2000-501244號公報
[專利文獻2]日本專利特表2008-511182號公報
為了以低成本使射出光的線寬窄化，必須要以新穎的方法使射出光的線寬幅窄化。
本發明係有鑑於前述情形而為之發明，目的在於提供能夠以新穎的方法使射出光的線寬幅窄化之光源裝置及波長變換方法。
相關於本發明之光源裝置，具備光源、第1波長變換部、分歧部，及第2波長變換部。光源，對第1波長變換部射出第1入射光。第1波長變換部，將第1入射光波長變換而射出高調波。分歧部，把由第1波長變換部所輸出的高諧波，分歧為來自光源裝置的射出光，與反饋光。第2波長變換部，被射入反饋光。第2波長變換部，將反饋光進行波長變換，射出與第1入射光具有相同波長的第2入射光。第2入射光，被射入第1波長變換部。
相關於本發明的波長變換方法，首先，使第1入射光射入第1波長變換部，由第1波長變換部射出第1入射光的高諧波。接著，將此高諧波，分歧為射出光及反饋光。接著，將此反饋光進行波長變換，產生具有與第1入射光相同波長的第2入射光，使此第2入射光與第1入射光一起射入第1波長變換部。
根據本發明能夠以新穎的方法縮窄射出光的線寬幅。
以下，使用圖面說明本發明之實施型態。又，於所有的圖面，同樣的構成要素賦予同樣的符號，而適當地省略其說明。
(第1實施型態)
圖1係顯示相關於第1實施型態之光源裝置的構成之圖。此光源裝置，例如，做為分光分析的光源、干涉計的光源或電磁波產生之泵光的光源來使用。此光源裝置，具備：光源10、第1分極反轉構造22(第1波長變換部)、光纖耦合器30(分歧部)，及第2分極反轉構造42(第2波長變換部)。光源10，對第1分極反轉構造22射出第1入射光。第1分極反轉構造22，將第1入射光波長變換而射出高調波。光纖耦合器30，把由第1分極反轉構造22輸出的高諧波，分歧為來自光源裝置的射出光，與反饋光。第2分極反轉構造42，被射入反饋光。第2分極反轉構造42，波長變換反饋光，射出第2入射光。第2入射光，具有與第1入射光相同的波長。第2入射光，被射入第1波長變換部。以下詳細進行說明。
光源10，例如為雷射二極體。此雷射二極體，例如發訊波長為980nm，但不以此為限。由光源10輸出的光 ，透過光纖50、稀土類摻雜光纖52、及光纖56，射入第1分極反轉構造22。光纖50、56及稀土類摻雜光纖52，為偏振波保持光纖。稀土類摻雜光纖52成為雷射光的增益媒體。光纖56具有FBG(光纖布拉格光柵)54。由光源10射出的第1入射光，在光源10與FBG54之間共振，作為雷射光射出至第1分極反轉構造22。亦即光源裝置的光源，具有光纖共振器。
第1分極反轉構造22，被形成為波長變換元件20。波長變換元件20，例如使用強介電質結晶來形成。此強介電質結晶，例如為添加Mg的LiNbO3，但不以此為限。於強介電質結晶被形成導波路。此導波路的構造沒有限制。此導波路，例如可以為背脊構造，也可以為埋入型。第1分極反轉構造22，設於此導波路。第1分極反轉構造22為擬似相位整合元件。第1分極反轉構造22的分極反轉的週期，係以產生射入波長變換元件20的第1輸入光的高諧波的方式決定。例如，第1分極反轉構造22，以產生第1入射光的第2高諧波的方式決定。
來自波長變換元件20射出光，透過光纖60作為光源裝置的射出光而射出。光纖60為偏振波保持光纖。於光纖60，設有光纖耦合器30。光纖耦合器30，係將射出光分歧為來自光源裝置的射出光，與反饋光。
以光纖耦合器30分歧的反饋光，透過光纖70射入第2分極反轉構造42。光纖70為偏振波保持光纖。又，於光纖70，設有隔離器72。隔離器72使光由來自波長變換 元件20朝向第2分極反轉構造42的方向通過。
第2分極反轉構造42，被形成為波長變換元件40。波長變換元件40，例如使用強介電質結晶來形成。此強介電質結晶，例如為添加Mg的LiNbO3，但不以此為限。於強介電質結晶被形成導波路。此導波路的構造沒有限制。此導波路，例如可以為背脊構造，也可以為埋入型。第2分極反轉構造42，設於此導波路。第2分極反轉構造42為擬似相位整合元件。第2分極反轉構造42的分極反轉的週期，係以把反饋光(亦即第1輸入光之高諧波)變換為與第1輸入光相同波長的光(第2入射光)的方式決定的。例如，第2入射光為第1入射光的第2高諧波的場合，第2分極反轉構造42，係以將此第2高諧波進行縮退參數變換(Optical Parametric Oscillate：OPO)的方式決定的。
由波長變換元件40輸出的第2入射光，透過光纖80及光纖耦合器32射入稀土類摻雜光纖52。光纖80為偏振波保持光纖。光纖耦合器32具有2個入射部。光纖耦合器32的一方的入射部連接於光纖50，另一方的入射部連接於光纖80。此外光纖耦合部32的射出部，連接於稀土類摻雜光纖52。亦即第2入射光，與第1入射光一起射入稀土類摻雜光纖52。
此處，由第2分極反轉構造42，透過光纖80、光纖耦合器32及稀土類摻雜光纖52直到第1分極反轉構造22為止的光路(以下，記載為第1光路)的長度為l1。 此外，由第1分極反轉構造22，透過光纖60、光纖耦合器30及稀土類摻雜光纖70直到第2分極反轉構造42為止的光路(以下，記載為第2光路)的長度為l2。l1與l2滿足以下式(1)所示之關係。
其中，nω為第1入射光的波長之第1光路的折射率。n2ω為第1分極反轉構造22產生的高諧波的波長之第2光路的折射率。λω為第1入射光的波長。λ2ω為高諧波的波長。此外，m為整數。
藉由滿足前述之式(1)，於入射至第1分極反轉構造22的時間點，第1入射光的相位與第2入射光之相位同步。又，在圖1所示之例，第1入射光與第2入射光在以光纖耦合器32合波的時間點相位也同步。
又，各光纖與波長變換元件20的結合，可以為物理上的接合，也可以是透過透鏡之光學上的結合。
其次，說明本實施型態之作用及效果。由第1分極反轉構造22輸出的高諧波，除去了附隨於第1入射光的AES(Amplified Spontaneous Emission)光，所以線寬幅變窄。因此，由此高諧波產生的第2入射光，與第1入射光相比，線寬幅變窄。亦即，入射至第1分極反轉構造22的入射光，半高寬幅變窄。亦即，光源裝置的射出光，其半高寬(線寬幅)也變窄。
此外，第2入射光，與第1入射光一起射入稀土類摻雜光纖52。亦即，入射至波長變換元件20的雷射光其半 高寬變窄。亦即，前述效果進而變得更為顯著。
進而，第1入射光與第2入射光的相位有所偏離的場合，光源裝置的射出光的線寬變寬。對此，在本實施型態，第1入射光與第2入射光在以光纖耦合器32合波的時間點相位為同步。亦即，光源裝置的射出光的線寬幅進而變窄。
此外，光源裝置的構成相當簡潔，所以光源裝置的製造成本也很低。例如，圖1所示的光源裝置，不需要複雜的控制系統。此外，FBG 54設於光纖56。接著，沒有必要於昂貴的稀土類摻雜光纖52設置FBG。因此，與在稀土類摻雜光纖54設置FBG的場合相比，即使產生了FBG54的製造疏失，也可以把製造成本的上升抑制為相當低。
(第2實施型態)
圖2係顯示相關於第2實施型態之光源裝置的構成之圖。相關於本實施型態之光源裝置，除了以下特點以外與相關於第1實施型態的光源裝置為相同的構成。
首先，波長變換元件20之強介電質結晶，除了第1分極反轉構造22以外具有第2分極反轉構造42。此外，此強介電質結晶，也具有分歧導波路41(分歧部)。分歧導波路41，入射側連接於第1分極反轉構造22，輸出側連接於光纖60及第2分極反轉構造42。分歧導波路41，把由第1分極反轉構造22射出的高諧波，分歧為光源 裝置的射出光，與反饋光。此反饋光，藉由第2分極反轉構造42變換為第2入射光。
此外，由第2分極反轉構造42射出的第2入射光，透過隔離器72及光纖80，射入光纖耦合器32。
藉由本實施型態，可以得到與第1實施型態同樣的效果。此外，因為把第1分極反轉構造22、第2分極反轉構造42及分歧部設於一個強介電質結晶中，所以可使光源裝置小型化。
以上，參照圖面說明本發明之實施型態，但此僅為本發明之例示，亦可採用前述以外的種種構成。例如，於第1及第2實施型態，替代第1分極反轉構造22及第2分極反轉構造42而使用根據其他原理之波長變換元件亦可。
10‧‧‧光源
20‧‧‧波長變換元件
22‧‧‧第1分極反轉構造
30‧‧‧光纖耦合器
32‧‧‧光纖耦合器
40‧‧‧波長變換元件
41‧‧‧分歧導波路
42‧‧‧第2分極反轉構造
50‧‧‧光纖
52‧‧‧稀土類摻雜光纖
54‧‧‧FBG
56‧‧‧光纖
60‧‧‧光纖
70‧‧‧光纖
72‧‧‧隔離器
80‧‧‧光纖
圖1係顯示相關於第1實施型態之光源裝置的構成之圖。
圖2係顯示相關於第2實施型態之光源裝置的構成之圖。
10‧‧‧光源
20‧‧‧波長變換元件
22‧‧‧第1分極反轉構造
30‧‧‧光纖耦合器
32‧‧‧光纖耦合器
40‧‧‧波長變換元件
42‧‧‧第2分極反轉構造
50‧‧‧光纖
52‧‧‧稀土類摻雜光纖
54‧‧‧FBG
56‧‧‧光纖
60‧‧‧光纖
70‧‧‧光纖
72‧‧‧隔離器
80‧‧‧光纖

Claims (8)

  1. 一種光源裝置，其特徵為具備：射出第1入射光的光源，前述第1入射光被射入，波長變換前述第1入射光而射出高諧波的第1波長變換部，把從前述第1波長變換部輸出的前述高諧波，分歧為來自前述光源裝置的射出光，與反饋光之分歧部，以及前述反饋光被射入，波長變換前述反饋光，射出與前述第1入射光相同波長的第2入射光的第2波長變換部；前述第2入射光，被射入前述第1波長變換部。
  2. 如申請專利範圍第1項之光源裝置，其中把由前述第2波長變換部射出的前述第2入射光到射入前述第1波長變換部為止所通過的第1光徑的長度作為l1，由前述第1波長變換部射出的前述高諧波射入前述第2波長變換部為止所通過的第2光徑的長度為l2的場合，滿足以下之(1)式； 其中，nω為前述第1入射光的波長下之前述第1光徑的折射率，n2ω為前述高諧波的波長下之前述第2光徑的折射率，λω為前述第1入射光的波長，λ2ω為前記高諧波的波長，m為整數。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之光源裝置，其中具備設於前述光源與前述第1波長變換部之間，供雷 射振盪之用的增益媒體，前述第2入射光，與前述第1入射光一起射入前述增益媒體。
  4. 如申請專利範圍第3項之光源裝置，其中前述增益媒體為偏振波保持光纖，前述偏振波保持光纖，具有光纖布拉格光柵(FBG)。
  5. 如申請專利範圍第1~4項之任一項之光源裝置，其中前述分歧部為光纖耦合器。
  6. 如申請專利範圍第1~4項之任一項之光源裝置，其中前述第1波長變換部、前述分歧部，及前述第2波長變換部，被形成於同一強介電質結晶，前述第1波長變換部及前述第2波長變換部，均具有分極反轉構造，前述分歧部係被形成於前述強介電質結晶的分歧波導。
  7. 如申請專利範圍第1~6項之任一項之光源裝置，其中前述高諧波為第2高諧波。
  8. 一種波長變換方法，其特徵為：使第1入射光射入第1波長變換部，由前述第1波長變換部射出前述第1入射光的高諧波，使前述高諧波，分歧為射出光及反饋光，波長變換前述反饋光，產生與前述第1入射光具有相 同波長的第2入射光，使前述第2入射光與前述第1入射光一起射入前述第1波長變換部。
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