光源装置
【課題】出射するＳＣ光のスペクトル形状を可変にできる光源装置を提供する。
【解決手段】光源装置１ａは、パルス幅が数フェムト秒といった超短パルス光である光パルス列Ｐ１を出射するパルス光源２と、パルス光源２に光結合され、光パルス列Ｐ１を受けてＳＣ光Ｐ２を出射する光ファイバ１１と、パルス光源２と光ファイバ１１との間に光結合された光軸調整部３とを備える。光軸調整部３は、パルス光源２と光ファイバ１１との間の光軸のずれを利用してパルス光源２と光ファイバ１１との光結合効率を変化させることにより、光パルス列Ｐ１に含まれる各パルスの最大パワーを変化させる。これにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を好適に可変にできる。
【解決手段】光源装置１ａは、パルス幅が数フェムト秒といった超短パルス光である光パルス列Ｐ１を出射するパルス光源２と、パルス光源２に光結合され、光パルス列Ｐ１を受けてＳＣ光Ｐ２を出射する光ファイバ１１と、パルス光源２と光ファイバ１１との間に光結合された光軸調整部３とを備える。光軸調整部３は、パルス光源２と光ファイバ１１との間の光軸のずれを利用してパルス光源２と光ファイバ１１との光結合効率を変化させることにより、光パルス列Ｐ１に含まれる各パルスの最大パワーを変化させる。これにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を好適に可変にできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スーパーコンティニューム光（ＳＣ光）を出力するための光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
広帯域光源のひとつであるＳＣ光源は、その高出力性、広帯域性、スペクトル平坦性などから、様々な応用分野への重要光源として期待されている。このようなＳＣ光源装置として様々な構成のものが提案されているが、光ファイバ内で生成させる構成は、簡便であり、相互作用長を容易に長くでき、且つスペクトル制御も容易であることから、一般的に広く用いられている。
【０００３】
なお、このようなＳＣ光源装置としては、例えば特許文献１に記載されたコヒーレント広帯域光源や、非特許文献１に記載された広帯域近赤外パルスレーザ光源がある。
【特許文献１】特開平１１−１６０７４４号公報
【非特許文献１】奥野他５名、「光ファイバーの非線形性を応用した広帯域近赤外パルスレーザ光源」、第２１回近赤外フォーラム講演要旨集、近赤外研究会、２００５年１１月、ｐ．１７３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＳＣ光源は、そのスペクトル形状が広帯域に亘ってなだらかであることが特徴である。しかし、応用分野によっては、ＳＣ光のスペクトル形状を変えつつ利用したい場合がある。例えば、赤外分光測定において複数の物質の濃度を順に測定する際に、該複数の物質それぞれに固有の吸収波長にあわせてＳＣ光のスペクトル形状を変えることができれば、測定精度がより向上する。しかしながら、従来より知られているＳＣ光源装置には、このようにＳＣ光のスペクトル形状を可変にできるものが存在しなかった。
【０００５】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、出射するＳＣ光のスペクトル形状を可変にできる光源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の第１の光源装置は、光パルス列を出射する種光源と、種光源に光結合され、光パルス列を受けてＳＣ光を出射する光ファイバとを備え、ＳＣ光のスペクトル形状を可変にするためのスペクトル可変手段を有することを特徴とする。
【０００７】
上記した第１の光源装置によれば、スペクトル可変手段によって、ＳＣ光のスペクトル形状を可変にできる。これにより、例えば赤外分光測定において複数の物質の濃度を順に測定する際に、該複数の物質それぞれに固有の吸収波長にあわせてＳＣ光のスペクトル形状を変えることができるので、測定精度がより向上する。
【０００８】
また、第１の光源装置は、スペクトル可変手段が、光パルス列に含まれる各パルスの最大パワーを変化させることによりＳＣ光のスペクトル形状を変化させることを特徴としてもよい。これにより、スペクトル幅を拡大・縮小させたり、スペクトル強度の波長依存性を変化させたりすることができる。
【０００９】
また、第１の光源装置は、スペクトル可変手段が、種光源に含まれる励起用レーザ光源の出力パワーを変化させることにより、光パルス列に含まれる各パルスの最大パワーを変化させることを特徴としてもよい。励起用レーザ光源の出力パワーは、励起用レーザ光源へ供給する電流量によって容易に制御可能である。従って、この光源装置によれば、光パルス列に含まれる各パルスの最大パワーを、励起用レーザ光源の電流量といった一つのパラメータを用いて容易に変化させることができる。
【００１０】
また、第１の光源装置は、スペクトル可変手段が、種光源と光ファイバとの間に光結合された増幅率可変の光増幅器であることを特徴としてもよい。光パルス列に含まれる各パルスの最大パワーを光増幅器によって増幅し、且つ増幅率を可変とすることにより、ＳＣ光のスペクトル形状を容易に制御できる。また、この場合、種光源の出力パワーは一定でもよいので、光パルス列を安定して得られる。また、この場合、光増幅器に入射される光のスペクトル形状と、光増幅器から出射される光のスペクトル形状とが互いに異なっていてもよい。光ファイバに入射される光パルス列の各パルスの最大パワーに加え、光増幅器における光パルス列のスペクトル形状の変化をも考慮することにより、ＳＣ光のスペクトル形状を所望の形状により近づけることができる。
【００１１】
また、第１の光源装置は、スペクトル可変手段が、種光源と光ファイバとの間に光結合された減衰率可変の光減衰器であることを特徴としてもよい。光パルス列に含まれる各パルスの最大パワーを光減衰器によって減衰し、且つ減衰率を可変とすることにより、光パルス列の雑音特性、時間波形、及びスペクトル形状には影響を与えずに光パルス列の各パルスの最大パワーを制御できる。従って、この光源装置によれば、ＳＣ光のスペクトル形状を精度よく制御できる。
【００１２】
また、第１の光源装置は、スペクトル可変手段が、種光源と光ファイバとの間の光軸のずれを利用して種光源と光ファイバとの光結合効率を変化させることにより、光パルス列に含まれる各パルスの最大パワーを変化させることを特徴としてもよい。これにより、ＳＣ光のスペクトル形状を好適に制御できるとともに、光増幅器や光減衰器を用いる場合と比較して光損失を低く抑えることができる。
【００１３】
また、第１の光源装置は、スペクトル可変手段が、種光源と光ファイバとの間に光結合されており、光ファイバに入射される光パルス列に含まれる各パルスの時間波形を変化させることによりＳＣ光のスペクトル形状を変化させることを特徴としてもよい。これにより、ＳＣ光のスペクトル形状を好適に変化させることができる。
【００１４】
また、第１の光源装置は、スペクトル可変手段が、種光源と光ファイバとの間に光結合されており、光ファイバに入射される光パルス列の中心波長を変化させることによりＳＣ光のスペクトル形状を変化させることを特徴としてもよい。ＳＣ光のスペクトル形状は、光ファイバの分散特性及び光パルス列の中心波長の影響を受ける。従って、この光源装置によれば、ＳＣ光のスペクトル形状を好適に変化させることができる。
【００１５】
また、第１の光源装置は、スペクトル可変手段が、種光源と光ファイバとの間に光結合されており、光ファイバに入射される光パルス列のスペクトル形状を変化させることによりＳＣ光のスペクトル形状を変化させることを特徴としてもよい。これにより、ＳＣ光のスペクトル形状を好適に変化させることができる。
【００１６】
また、第１の光源装置は、スペクトル可変手段が、種光源と光ファイバとの間に光結合されており、光ファイバに入射される光パルス列の偏波方向を変化させることによりＳＣ光のスペクトル形状を変化させることを特徴としてもよい。ＳＣ光のスペクトル形状は、光パルス列の偏波及び光ファイバの偏波依存性の影響を受ける。従って、この光源装置によれば、ＳＣ光のスペクトル形状を好適に変化させることができる。
【００１７】
また、本発明による第２の光源装置は、連続光を出射する種光源と、種光源に光結合され、連続光を受けてＳＣ光を出射する光ファイバとを備え、ＳＣ光のスペクトル形状を可変にするためのスペクトル可変手段を有することを特徴とする。
【００１８】
光ファイバへ入射される光が連続光であっても、該連続光が比較的高いパワーを有していれば光ファイバ内でＳＣ光が生成され得る。そして、上記した第２の光源装置によれば、スペクトル可変手段によって、ＳＣ光のスペクトル形状を可変にできる。従って、例えば赤外分光測定において複数の物質の濃度を順に測定する際に、該複数の物質それぞれに固有の吸収波長にあわせてＳＣ光のスペクトル形状を変えることができるので、測定精度がより向上する。
【００１９】
また、第２の光源装置は、光ファイバに入射される連続光のパワーが１００ｍＷ以上であることを特徴としてもよい。これにより、光ファイバ内で帯域数十ｎｍ以上のＳＣ光を好適に生成できる。
【００２０】
また、第１または第２の光源装置は、光ファイバに入射される光パルス列または連続光の波長範囲に波長１５５０ｎｍが含まれることを特徴としてもよい。これにより、光ファイバの低損失な領域で効率良くＳＣ光を生成できる。
【００２１】
また、第１または第２の光源装置は、スペクトル可変手段が、光ファイバの出射端に光結合された帯域可変フィルタであることを特徴としてもよい。これにより、ＳＣ光のスペクトル形状を、所望の帯域幅を有する形状に容易に変化させることができる。
【００２２】
また、第１または第２の光源装置は、スペクトル可変手段が、光ファイバの温度を制御することによりＳＣ光のスペクトル形状を変化させることを特徴としてもよい。これにより、光ファイバの分散特性を好適に変化させ得るので、ＳＣ光のスペクトル形状を好適に変化させることができる。また、この場合、スペクトル可変手段は、光ファイバに接して設けられた温調素子を含むことが好ましい。これにより、光ファイバの温度を容易に制御できる。
【００２３】
また、第１または第２の光源装置は、スペクトル可変手段が、ＳＣ光を装置外部へ出射するための光導波路に形成された曲率可変の曲部であることを特徴としてもよい。ＳＣ光の光導波路がこのような曲部を有することによって、ＳＣ光に任意の曲げ損失を与え、スペクトル形状を好適に変化させることができる。
【００２４】
また、第１または第２の光源装置は、光ファイバの出射端に光結合されＳＣ光のスペクトル形状を検出する検出手段を更に備えることを特徴としてもよい。この検出手段によってＳＣ光のスペクトル形状を検出することにより、該スペクトル形状を利用してスペクトル可変手段をフィードバック制御することが可能となり、スペクトル形状の制御を高精度且つ安定して行うことができる。
【００２５】
また、第１または第２の光源装置は、ＳＣ光のスペクトル幅が、光ファイバに入射される光パルス列または連続光のスペクトル幅の１０倍以上であることを特徴としてもよい。ＳＣ光のスペクトル幅が光パルス列（または連続光）のスペクトル幅の１０倍以上になると、光パルス列や光ファイバの特性（非線形性）の揺らぎに起因するＳＣ光のスペクトル形状の変形が顕著となる。従って、このような場合、スペクトル可変手段によってＳＣ光のスペクトル形状を任意に変形させ得ることが望ましい。
【００２６】
また、第１または第２の光源装置は、波長１４００ｎｍにおけるＳＣ光のスペクトル強度が、波長１６００ｎｍにおけるＳＣ光のスペクトル強度よりも３ｄＢ以上大きいことを特徴としてもよい。例えば生体などに対して赤外分光測定を行う場合、波長１４００ｎｍ付近は水分に吸収される波長帯なので、当該波長帯におけるＳＣ光のスペクトル強度を他の波長帯（例えば波長１６００ｎｍ）より３ｄＢ以上大きくしておくことにより、この波長帯におけるスペクトル情報の欠落を回避して測定精度を高めることができる。
【００２７】
また、第１または第２の光源装置は、波長１５６０ｎｍ付近におけるＳＣ光のスペクトル強度が平坦であることを特徴としてもよい。例えば赤外分光測定によりグルコース濃度の変化を測定する場合、波長１５６０ｎｍ付近の波長帯において吸収ピーク波長がグルコース濃度に応じてシフトする現象を利用することがある。このとき、波長１５６０ｎｍ付近におけるＳＣ光のスペクトル強度が平坦であれば、グルコース濃度の変化を高精度に測定することが可能となる。なお、ここでいう「波長１５６０ｎｍ付近」とは、例えば波長１５３０ｎｍ以上１５９０ｎｍ以下の範囲をいう。また、「スペクトル強度が平坦」とは、例えば当該波長範囲における最大スペクトル強度と最小スペクトル強度との差が最大スペクトル波長の５０％以下であることをいう。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の光源装置によれば、出射するＳＣ光のスペクトル形状を可変にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る光源装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３０】
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態に係る光源装置１ａ及び１ｂの構成をそれぞれ示す図である。図１（ａ）を参照すると、光源装置１ａは、パルス光源２と、光軸調整部３と、光ファイバ１１と、コリメータレンズ１２と、集光レンズ１３とを備える。パルス光源２は、本実施形態における種光源であり、図示しない電源装置から電源供給を受けて光パルス列Ｐ１を出射する。
【００３１】
また、光ファイバ１１は、コリメータレンズ１２及び集光レンズ１３を介してパルス光源２と光結合されており、光パルス列Ｐ１を受けて、パルス状のスーパーコンティニューム（ＳＣ：Supercontinuum）光Ｐ２を出射する。具体的には、光ファイバ１１は、光パルス列Ｐ１が有するスペクトル幅を例えば２倍以上に拡大することにより、広帯域にわたってなだらかなスペクトル形状を有するＳＣ光Ｐ２を生成する。なお、光パルス列Ｐ１の波長範囲が１５５０ｎｍを含むことが好ましく、該波長範囲の中心波長が１５５０ｎｍ付近にあることが尚好ましい。これにより、光ファイバ１１の低損失な領域で効率良くＳＣ光を生成できる。
【００３２】
光軸調整部３は、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を可変にするためのスペクトル可変手段である。光軸調整部３は、パルス光源２と光ファイバ１１との間の光軸のずれを利用してパルス光源２と光ファイバ１１との光結合効率を変化させることにより、光パルス列Ｐ１に含まれる各パルスの最大パワーを変化させる。本実施形態の光軸調整部３は、集光レンズ１３を変位させる第１の駆動部３１と、光ファイバ１１の光入射端を変位させる第２の駆動部３２とを有する。第１の駆動部３１は、集光レンズ１３を光軸方向及び光軸方向と交差する方向に変位させて、パルス光源２と光ファイバ１１との光結合効率を変化させる。第２の駆動部３２は、光ファイバ１１の光入射端を光軸方向と交差する方向に変位させて、パルス光源２と光ファイバ１１との光結合効率を変化させる。
【００３３】
図１（ｂ）を参照すると、光源装置１ｂは、パルス光源２と、帯域可変フィルタ４と、光ファイバ１１と、コリメータレンズ１２と、集光レンズ１３とを備える。このうち、パルス光源２、光ファイバ１１、コリメータレンズ１２、及び集光レンズ１３の構成及び機能は、上記光源装置１ａと同様である。
【００３４】
帯域可変フィルタ４は、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を可変にするためのスペクトル可変手段である。帯域可変フィルタ４は、光ファイバ１１の光出射端に光結合されており、光ファイバ１１から出射されるＳＣ光Ｐ２の帯域幅を制限するとともに、制限する帯域幅やその中心波長が可変となっている。ＳＣ光Ｐ２は、帯域可変フィルタ４を通過して、光源装置１ｂの外部へ出射される。
【００３５】
ここで、図２は、パルス光源２の一例として、パルス光源２ａの構成を示す図である。パルス光源２ａは、いわゆるアクティブ（能動）モード同期型の超短パルス光発生源であり、リング型共振器によって構成されている。すなわち、パルス光源２ａは、半導体レーザ素子２１と、ＬＮ変調器２２ａと、ＬＮ変調器２２ａを駆動する信号発生器２２ｂと、リング状のキャビティ（光導波路）２３とを有する。半導体レーザ素子２１は、カプラ２３ａを介してキャビティ２３のリング状部分と光結合されている。また、キャビティ２３のリング状部分は、カプラ２３ｃを介して出力用光導波路２３ｄと光結合されている。キャビティ２３のリング状部分には、エルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）２３ｂ、及びＬＮ変調器２２ａが直列に光結合されている。
【００３６】
或る周波数の電気的パルス信号を信号発生器２２ｂがＬＮ変調器２２ａに送ると、ＬＮ変調器２２ａにおける光損失が該周波数に応じた周期で減少する。キャビティ２３のリング状部分へは半導体レーザ素子２１から励起光が入射される。そして、この励起光によって励起された光に含まれる各モードの位相が同期したときに発振が生じるようにＬＮ変調器２２ａを制御すれば、パルス幅が数フェムト秒程度の超短パルスレーザ光が生じて出力用光導波路２３ｄから外部へ周期的に出射される。図１（ａ），（ｂ）に示した光源装置１ａ，１ｂにおいては、この周期的な超短パルス光を、光パルス列Ｐ１として利用する。このとき、光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数は、信号発生器２２ｂからＬＮ変調器２２ａへ送られる電気的パルス信号の周波数と一致する。
【００３７】
また、図３は、パルス光源２の他の一例として、パルス光源２ｂの構成を示す図である。パルス光源２ｂは、いわゆるパッシブ（受動）モード同期型の超短パルス光発生源であり、リング型共振器によって構成されている。すなわち、パルス光源２ｂは、半導体レーザ素子２１と、リング状のキャビティ（光導波路）２３と、反射ミラー２４ａと、反射ミラー２４ａに取り付けられたピエゾモータ２４ｂと、ピエゾモータ２４ｂを駆動する信号発生器２４ｃとを有する。なお、半導体レーザ素子２１がキャビティ２３と光結合されている点、キャビティ２３が出力用光導波路２３ｄを有する点、及び、キャビティ２３のリング状部分にＥＤＦ２３ｂが光結合されている点は、上記パルス光源２ａ（図２）と同様である。
【００３８】
パルス光源２ｂにおいては、上記パルス光源２ａのＬＮ変調器２２ａに代えて反射ミラー２４ａが設けられている。反射ミラー２４ａは、キャビティ２３のリング状部分の一部を構成しており、反射ミラー２４ａの位置が振動することによってキャビティ２３のリング状部分の長さが周期的に変化する。反射ミラー２４ａの振動は、ピエゾモータ２４ｂによって与えられる。また、その振動周波数は、ピエゾモータ２４ｂを駆動する信号発生器２４ｃによって制御される。
【００３９】
或る周波数の電気的パルス信号を信号発生器２４ｃがピエゾモータ２４ｂに送ると、キャビティ２３の長さが該周波数に応じた周期で変動する。キャビティ２３のリング状部分へは半導体レーザ素子２１から励起光が入射される。そして、キャビティ２３の長さがソリトン条件を満たす瞬間に、パルス幅が数フェムト秒程度の超短パルスレーザ光が発生する。この超短パルス光は、光パルス列Ｐ１として出力用光導波路２３ｄから外部へ周期的に出射される。このとき、光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数は、信号発生器２４ｃからピエゾモータ２４ｂへ送られる電気的パルス信号の周波数と一致する。なお、パルス光源２ｂにおいては、反射ミラー２４ａを機械的に駆動することによって周期的な超短パルス光を発生させているため、ＬＮ変調器２２ａを電気的に駆動する構成のパルス光源２ａと比較して、光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数が小さくなる傾向がある。
【００４０】
また、図４は、パルス光源２の他の一例として、パルス光源２ｃの構成を示す図である。パルス光源２ｃは、いわゆるパッシブ（受動）モード同期型の超短パルス光発生源であり、Ｅｒ：Ｙｂ共添加ガラスによる固体レーザによって構成されている。すなわち、パルス光源２ｃは、半導体レーザ素子２１と、可飽和吸収体及び反射鏡が一体に構成された可飽和吸収ミラー２５と、コリメータレンズ２６ａと、プリズム２６ｂ及び２６ｃと、出力用カプラ２６ｄと、ミラー２７ａ〜２７ｃと、Ｅｒ：Ｙｂ共添加ガラス板２８とを有する。このうち、半導体レーザ素子２１及びコリメータレンズ２６ａ以外の構成要素は、レーザ発振のためのキャビティＣＡを構成している。
【００４１】
半導体レーザ素子２１から出射された励起光は、コリメータレンズ２６ａ及びミラー２７ａを介してＥｒ：Ｙｂ共添加ガラス板２８に達し、Ｅｒ：Ｙｂ共添加ガラス板２８を励起する。Ｅｒ：Ｙｂ共添加ガラス板２８は、可飽和吸収ミラー２５、プリズム２６ｂ及び２６ｃ、出力用カプラ２６ｄ、並びにミラー２７ａ〜２７ｃからなるキャビティＣＡ上に配置されている。キャビティＣＡを進む光は、Ｅｒ：Ｙｂ共添加ガラス板２８によって増幅されつつ、可飽和吸収ミラー２５と出力用カプラ２６ｄとの間で往復する。
【００４２】
可飽和吸収ミラー２５は、弱い光を吸収し、強い光を反射する性質を有する。可飽和吸収ミラー２５に到達した光に含まれる各モードの位相が同期したときに光の強度が極大となるので、この瞬間にのみ可飽和吸収ミラー２５は反射ミラーとして機能し、レーザ発振が生じる。従って、このレーザ光はパルス幅が数フェムト秒程度の超短パルス光となり、光パルス列Ｐ１として出力用カプラ２６ｄから外部へ出射される。このとき、光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数は、キャビティＣＡの長さに応じた値となる。
【００４３】
以上の構成を有する光源装置１ａ及び１ｂの動作について説明する。図２〜４に示されたパルス光源２ａ〜２ｃのうち何れかの構成を有するパルス光源２は、光パルス列Ｐ１を出射する。この光パルス列Ｐ１は、パルス幅が数フェムト秒程度の超短パルス光が周期的に並んで構成される。光パルス列Ｐ１は、コリメータレンズ１２によってコリメートされた後、集光レンズ１３によって集光される。なお、パルス光源２から出射される光パルス列Ｐ１の各光パルスの最大パワーは例えば７０〜８０ｋＷといった値である。また、光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数は例えば５０ＭＨｚといった値である。また、光パルス列Ｐ１のパルス幅は、例えば３００フェムト秒以下といった値である。また、光パルス列Ｐ１の時間平均パワーは、例えば７０〜８０ｍＷといった値である。
【００４４】
光パルス列Ｐ１は、集光レンズ１３によって集光された後、光ファイバ１１へ入射される。そして、光ファイバ１１における非線形光学効果（断熱的ソリトン圧縮効果）によって各光パルスのスペクトル帯域幅が２倍以上に拡張され、広帯域にわたってなだらかなスペクトル形状を有するパルス状のＳＣ光Ｐ２が生成される。ＳＣ光Ｐ２は、光源装置１ａの光出射端から外部へ出射される。
【００４５】
光源装置１ａ（図１（ａ））においては、パルス光源２と光ファイバ１１の光入射端との光結合効率が、光軸調整部３によって任意に設定される。具体的には、集光レンズ１３の光軸と光ファイバ１１の入射端の光軸とのずれ量、或いは集光レンズ１３の焦点位置と光ファイバ１１の入射端位置とのずれ量を、第１及び第２の駆動部３１及び３２によって変化させることにより、パルス光源２と光ファイバ１１との光結合効率が調節される。
【００４６】
ここで、図５（ａ）は、集光レンズ１３の光軸と光ファイバ１１の入射端の光軸とが一致し、且つ集光レンズ１３の焦点位置と光ファイバ１１の入射端位置とが一致している場合（すなわち、パルス光源２と光ファイバ１１の光入射端との光結合効率が最大である場合）における、光ファイバ１１への入射波形ＰＡの一例を示すグラフである。また、図５（ｂ）は、集光レンズ１３の光軸と光ファイバ１１の入射端の光軸とがずれている場合、或いは集光レンズ１３の焦点位置と光ファイバ１１の入射端の位置とがずれている場合における、光ファイバ１１への入射波形ＰＢの一例を示すグラフである。
【００４７】
パルス光源２と光ファイバ１１の光入射端との光結合効率が最大である場合、光パルス列Ｐ１に含まれる各パルスの最大パワーがＰＷ１とすると（図５（ａ）参照）、集光レンズ１３の光軸と光ファイバ１１の入射端の光軸とがずれている場合、或いは集光レンズ１３の焦点位置と光ファイバ１１の入射端の位置とがずれている場合には、光パルス列Ｐ１に含まれる各パルスの最大パワーはＰＷ１よりも小さいＰＷ２となる（図５（ｂ）参照）。このように、光パルス列Ｐ１に含まれる各パルスの最大パワーが変化すると、光ファイバ１１における非線形光学効果によって生じるＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状が変化する。このことを利用して、光源装置１ａ（図１（ａ））においては、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状が所望の形状となるように、パルス光源２と光ファイバ１１の光入射端との光結合効率を変化させる。
【００４８】
また、光源装置１ｂ（図１（ｂ））においては、光ファイバ１１から出射されたＳＣ光Ｐ２のスペクトル帯域幅を帯域可変フィルタ４によって変化させる。ここで、図６は、光ファイバ１１から出射されたＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状の一例（グラフＳＰ１）と、帯域可変フィルタ４を通過したＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状の一例（グラフＳＰ２及びＳＰ３）とを示すグラフである。なお、図６において、グラフＳＰ３は、帯域可変フィルタ４の通過帯域幅がグラフＳＰ２よりも小さい場合の例を示している。また、図６において、縦軸のスペクトル強度の値は規格化されている。この図６に示すように、光源装置１ｂ（図１（ｂ））においては、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状のうち主に帯域幅に係る形状を、所望の形状となるように帯域可変フィルタ４によって好適に変化させている。
【００４９】
なお、本実施形態では光軸調整部３を備える光源装置１ａと帯域可変フィルタ４を備える光源装置１ｂとを説明したが、本発明に係る光源装置は、光軸調整部３及び帯域可変フィルタ４の双方を備えると更に好ましい。これにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を変化させる際の自由度が増す。
【００５０】
以上に説明したように、本実施形態の光源装置１ａまたは１ｂによれば、光軸調整部３または帯域可変フィルタ４によって、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を可変にできる。これにより、例えば赤外分光測定において複数の物質の濃度を順に測定する際に、該複数の物質それぞれに固有の吸収波長にあわせてＳＣ光のスペクトル形状を変えることができるので、測定精度がより向上する。
【００５１】
ここで、図７（ａ）及び（ｂ）は、赤外分光測定について説明するための図である。図７（ａ）に示すように、まず、光源装置１ａ（１ｂ）から出射されたＳＣ光Ｐ２を被測定対象物１０１に照射する。そして、被測定対象物１０１を透過した光を検出器１０２によって検出する。このとき、被測定対象物１０１に照射されたＳＣ光Ｐ２のうち、被測定対象物１０１に含まれる物質に固有の吸収波長と一致する波長成分は、当該物質の濃度に応じて被測定対象物１０１に吸収される。従って、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状と被測定対象物１０１を透過した光のスペクトル形状とを比較することにより、被測定対象物１０１に含まれる当該物質の濃度がわかる。
【００５２】
図７（ｂ）は、光源装置１ａまたは１ｂから出射されるＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状の一例を示すグラフである。例えば、被測定対象物１０１が水分を含むもの（生体など）である場合、波長１４００ｎｍ（図７（ｂ）の波長Ａ）付近は水分に吸収される波長帯なので、当該波長帯におけるＳＣ光のスペクトル強度を他の波長帯（例えば波長１６００ｎｍ）より例えば３ｄＢ以上大きくしておくことにより、この波長帯におけるスペクトル情報の欠落を回避して測定精度を高めることができる。従って、このような場合には、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状が例えば図７（ｂ）に示すグラフＳＰ４のような形状となるように、光軸調整部３または（及び）帯域可変フィルタ４によってＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を変化させるとよい。
【００５３】
ゼロ分散波長が１４００ｎｍ以上１６００ｎｍ以下にあり、光パルス列の入力波長が当該ゼロ分散波長よりも長波長側にあるように調整することにより、波長１４００ｎｍにおけるＳＣ光のスペクトル強度を波長１６００ｎｍにおけるＳＣ光のスペクトル強度よりも３ｄＢ以上大きくすることが可能になる。勿論、外部フィルタを使っても良い。
【００５４】
また、例えば被測定対象物１０１に含まれるグルコース濃度の変化を測定する場合、波長１５６０ｎｍ（図７（ｂ）の波長Ｂ）付近の波長帯域内において吸収ピーク波長が水分子の水素結合の影響を受けてグルコース濃度に応じてシフトする現象を利用することがある（例えば、特開平１０−３２５７９４参照）。このとき、波長１５６０ｎｍ付近におけるＳＣ光Ｐ２のスペクトル強度が平坦であれば、吸収ピーク波長が変化しても該ピーク波長におけるＳＣ光Ｐ２の強度はほぼ一定なので、グルコース濃度の変化を高精度に測定することが可能となる。従って、このような場合においても、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状が例えば図７（ｂ）に示すグラフＳＰ４のような形状となるように、光軸調整部３または（及び）帯域可変フィルタ４によってＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を変化させるとよい。このように、被測定物質の吸収ピーク波長の近傍で平坦なスペクトル強度特性をＳＣ光Ｐ２が有することにより、吸収ピーク波長のシフトといった微小な変化を感度よく検出できる。なお、このときのスペクトル強度特性の平坦度は、最大スペクトル強度の５０％以内であることが好ましい。
【００５５】
例えば光パルス列の入力波長が１５６０ｎｍ以下にあり光パルス列の入力波長よりも光ファイバのゼロ分散波長が短波長側にあるように調整することにより、波長１５６０ｎｍ付近におけるＳＣ光のスペクトル強度を平坦にすることができる。また、光パルス列の入力波長が１５００〜１６２０ｎｍにあり入力波長での光ファイバの波長分散値が負であるように調整することでも、波長１５６０ｎｍ付近におけるＳＣ光のスペクトル強度を平坦にすることができる。勿論、外部フィルタを使ってもよい。
【００５６】
また、例えば被測定対象物１０１に含まれるグルコース濃度、ＣＯ２濃度、またはＮＯＸ濃度を測定する場合、これらの物質が大きな吸収特性を示す波長２．１μｍ（図７（ｂ）の波長Ｃ）付近の波長帯におけるＳＣ光Ｐ２のスペクトル強度が大きいことが好ましい。従って、このような場合には、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状がグラフＳＰ５のような形状となるように、光軸調整部３または（及び）帯域可変フィルタ４によってＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を変化させるとよい。
【００５７】
また、本実施形態の光源装置１ａにおいては、スペクトル可変手段としての光軸調整部３が、パルス光源２と光ファイバ１１との間の光軸のずれを利用してパルス光源２と光ファイバ１１との光結合効率を変化させることにより、光パルス列Ｐ１に含まれる各パルスの最大パワーを変化させている。これにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を好適に制御できるとともに、パルス光源２と光ファイバ１１との間に光増幅器や光減衰器を用いる場合と比較して、光損失を低く抑えることができる。
【００５８】
また、本実施形態の光源装置１ｂにおいては、スペクトル可変手段としての帯域可変フィルタ４が光ファイバ１１の出射端に光結合されている。これにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を、所望の帯域幅を有する形状に容易に変化させることができる。
【００５９】
なお、光源装置１ａ（１ｂ）においては、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル幅は、光ファイバ１１が受ける光パルス列Ｐ１のスペクトル幅の１０倍以上であってもよい。ＳＣ光Ｐ２のスペクトル幅が光パルス列Ｐ１のスペクトル幅の１０倍以上になると、光パルス列Ｐ１や光ファイバ１１の特性（非線形性）の揺らぎに起因するＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状の変形が顕著となる。従って、このような場合、スペクトル可変手段（本実施形態では、光軸調整部３及び帯域可変フィルタ４）によってＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を制御することが望ましい。
【００６０】
（第１の変形例）
図８（ａ）は、上記実施形態の第１変形例に係る光源装置１ｃの構成を示す図である。図８（ａ）を参照すると、本変形例の光源装置１ｃは、パルス光源２と、パルス圧縮・拡大器５と、光ファイバ１１とを備える。このうち、パルス光源２及び光ファイバ１１の構成及び機能については、上記実施形態と同様なので、詳細な説明を省略する。
【００６１】
パルス圧縮・拡大器５は、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を可変にするためのスペクトル可変手段である。具体的には、パルス圧縮・拡大器５は、パルス光源２と光ファイバ１１との間に光結合されており、光パルス列Ｐ１に含まれる各光パルスの時間幅や高さ（最大パワー）といったパルス形状を変化させることにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を所望の形状に変化させる。パルス圧縮・拡大器５としては、例えば可変分散補償器などの分散デバイスが好適に用いられる。
【００６２】
ここで、図８（ｂ）は、光パルス列Ｐ１に含まれる各パルスの時間幅を変化させた場合における、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状の変化を示すグラフである。なお、図８（ｂ）は、光ファイバ１１の長さを１０ｍ、光パルス列Ｐ１の時間平均パワーを１００ｍＷとしたときのグラフである。また、図８（ｂ）において、グラフＳＰ６〜ＳＰ８は、光パルス列Ｐ１のパルス時間幅をそれぞれ２００フェムト秒、０．５ピコ秒、及び１ピコ秒としたときのスペクトル形状を示している。また、図８（ｂ）において、縦軸のスペクトル強度の値は規格化されている。
【００６３】
この図８（ｂ）に示すように、パルス圧縮・拡大器５によって光パルス列Ｐ１に含まれる各光パルスの時間幅を変化させることにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状（主にスペクトル帯域幅）を効果的に変化させることができる。従って、本発明に係るスペクトル可変手段は、本変形例のパルス圧縮・拡大器５によって好適に実現される。
【００６４】
（第２の変形例）
図９は、上記実施形態の第２変形例に係る光源装置１ｄの構成を示す図である。図９を参照すると、本変形例の光源装置１ｄは、連続光源２０と、減衰率可変の光減衰器６と、光ファイバ１１と、帯域可変フィルタ４とを備える。このうち、光ファイバ１１及び帯域可変フィルタ４の構成及び機能については、上記実施形態と同様である。
【００６５】
本変形例の連続光源２０は、連続光Ｐ３を出射する種光源である。連続光源２０は、光減衰器６を介して光ファイバ１１へ連続光Ｐ３を提供する。なお、光ファイバ１１へ入射される光が連続光であっても、該連続光が比較的高いパワーを有していれば光ファイバ１１内でＳＣ光Ｐ２が生成され得る。
【００６６】
光減衰器６は、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を可変にするためのスペクトル可変手段である。具体的には、光減衰器６は、連続光Ｐ３のパワーを変化させることにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を変化させる。すなわち、光ファイバ１１へ入射される連続光Ｐ３のパワーを変化させると、光ファイバ１１内において生成されるパルス（ＳＣ光Ｐ２）の条件が変化するため、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状も変化することとなる。本発明に係るスペクトル可変手段は、本変形例のように減衰率可変の光減衰器６によって好適に実現される。
【００６７】
なお、本変形例においては、光ファイバ１１に入射される連続光Ｐ３のパワーが１００ｍＷ以上であることが好ましい。これにより、光ファイバ１１内においてＳＣ光Ｐ２を好適に発生させ得る。また、本変形例のように、光ファイバ１１の光出力端側に帯域可変フィルタ４を更に配置することにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を所望の形状により近づけることができる。
【００６８】
（第３の変形例）
図１０（ａ）は、上記実施形態の第３変形例に係る光源装置１ｅの構成を示すブロック図である。図１０（ａ）を参照すると、本変形例の光源装置１ｅは、パルス光源２と、パルス可変部７と、光ファイバ１１と、制御部１４とを備える。このうち、パルス光源２及び光ファイバ１１の構成については、上記実施形態と同様である。
【００６９】
パルス可変部７は、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を可変にするためのスペクトル可変手段であり、パルス光源２と光ファイバ１１との間に光結合されている。パルス可変部７には、例えば図１（ａ）に示した上記実施形態の光軸調整部３、図８（ａ）に示した第１変形例のパルス圧縮・拡大器５、或いは図９に示した第２変形例の光減衰器６を適用できる。
【００７０】
また、パルス可変部７に帯域可変フィルタを適用し、光ファイバ１１に入射される光パルス列Ｐ１のスペクトル形状（特に、スペクトル幅及び中心波長の少なくとも一方）を変化させることによりＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を変化させてもよい。ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状は、光ファイバ１１の分散特性並びに光パルス列Ｐ１のスペクトル幅及び中心波長の影響を受けるので、パルス光源２と光ファイバ１１との間に帯域可変フィルタを光結合することにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を好適に変化させることができる。
【００７１】
また、パルス可変部７は、光ファイバ１１に入射される光パルス列Ｐ１の偏波方向を変化させることによりＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を変化させてもよい。ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状は、光パルス列Ｐ１の偏波及び光ファイバ１１の偏波依存性の影響を受けるので、光パルス列Ｐ１の偏波方向を変化させることにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を好適に変化させることができる。
【００７２】
本変形例の制御部１４もまた、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を可変にするためのスペクトル可変手段として機能する。すなわち、制御部１４は、パルス光源２の励起用レーザ光源（例えば、図２〜４に示した半導体レーザ素子２１）の出力パワーを制御するための制御信号Ｓ１をパルス光源２へ送り、励起用レーザ光源の出力パワーを変化させることにより、光パルス列Ｐ１に含まれる各パルスの最大パワーを変化させる。例えば上記第２変形例（図９参照）においては、光減衰器６を用いて光パルス列Ｐ１の各パルスの最大パワーを変化させているが、励起用レーザ光源の出力パワーを変化させることによっても光パルス列Ｐ１の各パルスの最大パワーを容易に変化させ得る。しかも、励起用レーザ光源の出力パワーは、励起用レーザ光源へ供給する電流量によって容易に制御可能である。従って、この構成により、光パルス列Ｐ１の各パルスの最大パワーを、励起用レーザ光源の電流量といった一つのパラメータを用いて容易に変化させることができる。
【００７３】
また、本変形例の制御部１４は、光ファイバ１１の温度を制御することによりＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を変化させるスペクトル可変手段として機能する。すなわち、制御部１４は、光ファイバ１１の温度制御を行うための制御信号Ｓ２を、光ファイバ１１に接して設けられたペルチェ素子などの温調素子９へ送る。これにより、光ファイバ１１の分散特性を好適に変化させ得るので、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を好適に変化させることができる。なお、光ファイバ１１は、コイル状に巻回されることにより温調素子９の温度が伝導され易くなっていることが好ましい。
【００７４】
また、制御部１４は、所望のスペクトル形状を有するＳＣ光Ｐ２を得るために、パルス可変部７を制御する。例えば、パルス可変部７が光軸調整部３を含む場合、制御部１４は、図１（ａ）に示した第１及び第２の駆動部３１及び３２を駆動するための駆動信号を、制御信号Ｓ３としてパルス可変部７へ送る。また、パルス可変部７がパルス圧縮・拡大器５（図８（ａ））を含む場合や、パルス可変部７が光減衰器６（図９）を含む場合には、制御部１４は、パルス圧縮・拡大器５や光減衰器６を制御するための制御信号Ｓ３をパルス可変部７へ送る。これにより、所望のスペクトル形状を有するＳＣ光Ｐ２を好適に得ることができる。
【００７５】
（第４の変形例）
図１０（ｂ）は、上記実施形態の第４変形例に係る光源装置１ｆの構成を示すブロック図である。図１０（ｂ）を参照すると、本変形例の光源装置１ｆは、パルス光源２（または連続光源２０）と、スペクトル可変部８と、光ファイバ１１と、光増幅器１５と、制御部１６とを備える。このうち、パルス光源２（連続光源２０）及び光ファイバ１１の構成については、上記実施形態と同様である。
【００７６】
光増幅器１５は、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を変化させるためのスペクトル可変手段であり、光パルス列Ｐ１に含まれる各パルスの最大パワーを変化させることによりＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を変化させる。光増幅器１５は増幅率が可変となっており、その増幅率を制御するための制御信号Ｓ４を制御部１６から受け、該制御信号Ｓ４に応じた増幅率でもってパルス光源２からの光パルス列Ｐ１（または連続光源２０からの連続光Ｐ３）を増幅する。
【００７７】
本変形例のように、スペクトル可変手段は、パルス光源２（連続光源２０）と光ファイバ１１との間に光結合された増幅率可変の光増幅器１５であってもよい。これにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を容易に制御できる。また、種光源としてパルス光源２を用いる場合、光パルス列Ｐ１の各パルスの最大パワーは一定でもよいので、光パルス列Ｐ１を安定して得られる。また、この場合、光増幅器１５に入射される光のスペクトル形状と、光増幅器１５から出射される光のスペクトル形状とが互いに異なっていてもよい。光ファイバ１１に入射される光パルス列Ｐ１の各パルスの最大パワーに加え、光増幅器１５における光パルス列Ｐ１のスペクトル形状の変化をも考慮することにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を所望の形状により近づけることができる。
【００７８】
スペクトル可変部８は、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を変化させるための別のスペクトル可変手段である。スペクトル可変部８には、例えば図９に示した第２変形例の帯域可変フィルタ４を適用できる。また、スペクトル可変部８は、ＳＣ光Ｐ２を装置外部へ出射するための光導波路に形成された曲率可変の曲部であってもよい。ＳＣ光Ｐ２を出射するための光導波路がこのような曲部を有することによって、ＳＣ光Ｐ２に任意の曲げ損失を与え、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を好適に変化させることができる。スペクトル可変部８は、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を制御するための制御信号Ｓ５を制御部１６から受け、該制御信号Ｓ５に応じたスペクトル形状となるように通過帯域を変化させるか、或いは光導波路の曲率を変化させる。これにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を好適に制御できる。
【００７９】
制御部１６は、上述した制御信号Ｓ４及びＳ５のほか、第３変形例の制御部１４と同様に、パルス光源２（連続光源２０）の励起用レーザ光源の出力パワーを制御するための制御信号Ｓ１をパルス光源２（連続光源２０）へ送り、励起用レーザ光源の出力パワーを変化させることにより、光パルス列Ｐ１（連続光Ｐ３）の最大パワーを変化させる。また、制御部１６は、光ファイバ１１の温度制御を行うための制御信号Ｓ２を、光ファイバ１１に接して設けられた温調素子９へ送ることにより、光ファイバ１１の分散特性を変化させる。
【００８０】
（第５の変形例）
図１１は、上記実施形態の第５変形例に係る光源装置１ｇの構成を示すブロック図である。図１１を参照すると、本変形例の光源装置１ｇは、パルス光源２と、パルス可変部７と、光ファイバ１１と、制御部１７と、検出器１８と、分波器１９とを備える。このうち、パルス光源２、パルス可変部７、及び光ファイバ１１の構成については、上記実施形態と同様である。
【００８１】
検出器１８は、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を検出するための検出手段である。検出器１８は、光ファイバ１１の出射端と分波器１９を介して光結合されており、ＳＣ光Ｐ２の一部を取り込む。検出器１８は、波長可変フィルタ１８ａと、光検出素子１８ｂと、信号処理部１８ｃとを有する。検出器１８に取り込まれた一部のＳＣ光Ｐ２は、波長可変フィルタ１８ａを通過した後、光検出素子１８ｂにおいて光電変換され、周期的な電気信号となる。そして、この電気信号に基づいて、信号処理部１８ｃにおいてスペクトル形状（各周波数毎のスペクトル強度）が検出される。この検出結果は、制御部１７へ送られる。
【００８２】
制御部１７は、検出器１８によって検出されたＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状に基づいて、パルス光源２の励起用レーザ光源の出力パワーを変化させるための制御信号Ｓ１、光ファイバ１１の温度制御を行うための制御信号Ｓ２、及びパルス可変部７を制御するための制御信号Ｓ３を生成し、それぞれパルス光源２、温調素子９、及びパルス可変部７へ送る。このように、検出器１８によってＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を検出することにより、検出結果を利用してスペクトル可変手段（パルス可変部７、制御部１７）をフィードバック制御することが可能となり、スペクトル形状の制御を高精度且つ安定して行うことができる。
【００８３】
以上に説明した本発明に係る光源装置は、上記実施形態及び各変形例に限らず、様々な変形や構成要素の付加が可能である。例えば、上記実施形態や各変形例において、本発明に係るスペクトル可変手段の様々な態様を説明したが、本発明に係る光源装置は、上記した各スペクトル可変手段のうち任意の複数の手段を組み合わせて構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態に係る光源装置の構成をそれぞれ示す図である。
【図２】図２は、パルス光源の一例の構成を示す図である。
【図３】図３は、パルス光源の他の一例の構成を示す図である。
【図４】図４は、パルス光源の他の一例の構成を示す図である。
【図５】図５（ａ）は、集光レンズの光軸と光ファイバの入射端の光軸とが一致し、且つ集光レンズの焦点位置と光ファイバの入射端位置とが一致している場合における、光ファイバへの入射波形の一例を示すグラフである。図５（ｂ）は、集光レンズの光軸と光ファイバの入射端の光軸とがずれている場合、或いは集光レンズの焦点位置と光ファイバの入射端の位置とがずれている場合における、光ファイバへの入射波形の一例を示すグラフである。
【図６】図６は、光ファイバから出射されたＳＣ光のスペクトル形状の一例（ＳＰ１）と、帯域可変フィルタを通過したＳＣ光のスペクトル形状の一例（ＳＰ２及びＳＰ３）とを示すグラフである。
【図７】図７（ａ）及び（ｂ）は、赤外分光測定について説明するための図である。
【図８】図８（ａ）は、第１変形例に係る光源装置の構成を示す図である。図８（ｂ）は、光パルス列に含まれる各パルスの時間幅を変化させた場合における、ＳＣ光のスペクトル形状の変化を示すグラフである。
【図９】図９は、第２変形例に係る光源装置の構成を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、第３変形例に係る光源装置の構成を示すブロック図である。図１０（ｂ）は、第４変形例に係る光源装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、第５変形例に係る光源装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８５】
１ａ〜１ｇ…光源装置、２，２ａ〜２ｃ…パルス光源、３…光軸調整部、４…帯域可変フィルタ、５…パルス圧縮・拡大器、６…光減衰器、７…パルス可変部、８…スペクトル可変部、９…温調素子、１１…光ファイバ、１２…コリメータレンズ、１３…集光レンズ、１４，１６，１７…制御部、１５…光増幅器、１５…周波数制御部、１８…検出器、１９…分波器、２０…連続光源、２１…半導体レーザ素子、２２ａ…ＬＮ変調器、２２ｂ，２４ｃ，５２…信号発生器、２３…キャビティ、２４ａ…反射ミラー、２４ｂ…ピエゾモータ、２５…可飽和吸収ミラー、２８…Ｅｒ：Ｙｂ共添加ガラス板、３１…第１の駆動部、３２…第２の駆動部、Ｐ１…光パルス列、Ｐ２…ＳＣ光、Ｐ３…連続光。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スーパーコンティニューム光（ＳＣ光）を出力するための光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
広帯域光源のひとつであるＳＣ光源は、その高出力性、広帯域性、スペクトル平坦性などから、様々な応用分野への重要光源として期待されている。このようなＳＣ光源装置として様々な構成のものが提案されているが、光ファイバ内で生成させる構成は、簡便であり、相互作用長を容易に長くでき、且つスペクトル制御も容易であることから、一般的に広く用いられている。
【０００３】
なお、このようなＳＣ光源装置としては、例えば特許文献１に記載されたコヒーレント広帯域光源や、非特許文献１に記載された広帯域近赤外パルスレーザ光源がある。
【特許文献１】特開平１１−１６０７４４号公報
【非特許文献１】奥野他５名、「光ファイバーの非線形性を応用した広帯域近赤外パルスレーザ光源」、第２１回近赤外フォーラム講演要旨集、近赤外研究会、２００５年１１月、ｐ．１７３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＳＣ光源は、そのスペクトル形状が広帯域に亘ってなだらかであることが特徴である。しかし、応用分野によっては、ＳＣ光のスペクトル形状を変えつつ利用したい場合がある。例えば、赤外分光測定において複数の物質の濃度を順に測定する際に、該複数の物質それぞれに固有の吸収波長にあわせてＳＣ光のスペクトル形状を変えることができれば、測定精度がより向上する。しかしながら、従来より知られているＳＣ光源装置には、このようにＳＣ光のスペクトル形状を可変にできるものが存在しなかった。
【０００５】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、出射するＳＣ光のスペクトル形状を可変にできる光源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の第１の光源装置は、光パルス列を出射する種光源と、種光源に光結合され、光パルス列を受けてＳＣ光を出射する光ファイバとを備え、ＳＣ光のスペクトル形状を可変にするためのスペクトル可変手段を有することを特徴とする。
【０００７】
上記した第１の光源装置によれば、スペクトル可変手段によって、ＳＣ光のスペクトル形状を可変にできる。これにより、例えば赤外分光測定において複数の物質の濃度を順に測定する際に、該複数の物質それぞれに固有の吸収波長にあわせてＳＣ光のスペクトル形状を変えることができるので、測定精度がより向上する。
【０００８】
また、第１の光源装置は、スペクトル可変手段が、光パルス列に含まれる各パルスの最大パワーを変化させることによりＳＣ光のスペクトル形状を変化させることを特徴としてもよい。これにより、スペクトル幅を拡大・縮小させたり、スペクトル強度の波長依存性を変化させたりすることができる。
【０００９】
また、第１の光源装置は、スペクトル可変手段が、種光源に含まれる励起用レーザ光源の出力パワーを変化させることにより、光パルス列に含まれる各パルスの最大パワーを変化させることを特徴としてもよい。励起用レーザ光源の出力パワーは、励起用レーザ光源へ供給する電流量によって容易に制御可能である。従って、この光源装置によれば、光パルス列に含まれる各パルスの最大パワーを、励起用レーザ光源の電流量といった一つのパラメータを用いて容易に変化させることができる。
【００１０】
また、第１の光源装置は、スペクトル可変手段が、種光源と光ファイバとの間に光結合された増幅率可変の光増幅器であることを特徴としてもよい。光パルス列に含まれる各パルスの最大パワーを光増幅器によって増幅し、且つ増幅率を可変とすることにより、ＳＣ光のスペクトル形状を容易に制御できる。また、この場合、種光源の出力パワーは一定でもよいので、光パルス列を安定して得られる。また、この場合、光増幅器に入射される光のスペクトル形状と、光増幅器から出射される光のスペクトル形状とが互いに異なっていてもよい。光ファイバに入射される光パルス列の各パルスの最大パワーに加え、光増幅器における光パルス列のスペクトル形状の変化をも考慮することにより、ＳＣ光のスペクトル形状を所望の形状により近づけることができる。
【００１１】
また、第１の光源装置は、スペクトル可変手段が、種光源と光ファイバとの間に光結合された減衰率可変の光減衰器であることを特徴としてもよい。光パルス列に含まれる各パルスの最大パワーを光減衰器によって減衰し、且つ減衰率を可変とすることにより、光パルス列の雑音特性、時間波形、及びスペクトル形状には影響を与えずに光パルス列の各パルスの最大パワーを制御できる。従って、この光源装置によれば、ＳＣ光のスペクトル形状を精度よく制御できる。
【００１２】
また、第１の光源装置は、スペクトル可変手段が、種光源と光ファイバとの間の光軸のずれを利用して種光源と光ファイバとの光結合効率を変化させることにより、光パルス列に含まれる各パルスの最大パワーを変化させることを特徴としてもよい。これにより、ＳＣ光のスペクトル形状を好適に制御できるとともに、光増幅器や光減衰器を用いる場合と比較して光損失を低く抑えることができる。
【００１３】
また、第１の光源装置は、スペクトル可変手段が、種光源と光ファイバとの間に光結合されており、光ファイバに入射される光パルス列に含まれる各パルスの時間波形を変化させることによりＳＣ光のスペクトル形状を変化させることを特徴としてもよい。これにより、ＳＣ光のスペクトル形状を好適に変化させることができる。
【００１４】
また、第１の光源装置は、スペクトル可変手段が、種光源と光ファイバとの間に光結合されており、光ファイバに入射される光パルス列の中心波長を変化させることによりＳＣ光のスペクトル形状を変化させることを特徴としてもよい。ＳＣ光のスペクトル形状は、光ファイバの分散特性及び光パルス列の中心波長の影響を受ける。従って、この光源装置によれば、ＳＣ光のスペクトル形状を好適に変化させることができる。
【００１５】
また、第１の光源装置は、スペクトル可変手段が、種光源と光ファイバとの間に光結合されており、光ファイバに入射される光パルス列のスペクトル形状を変化させることによりＳＣ光のスペクトル形状を変化させることを特徴としてもよい。これにより、ＳＣ光のスペクトル形状を好適に変化させることができる。
【００１６】
また、第１の光源装置は、スペクトル可変手段が、種光源と光ファイバとの間に光結合されており、光ファイバに入射される光パルス列の偏波方向を変化させることによりＳＣ光のスペクトル形状を変化させることを特徴としてもよい。ＳＣ光のスペクトル形状は、光パルス列の偏波及び光ファイバの偏波依存性の影響を受ける。従って、この光源装置によれば、ＳＣ光のスペクトル形状を好適に変化させることができる。
【００１７】
また、本発明による第２の光源装置は、連続光を出射する種光源と、種光源に光結合され、連続光を受けてＳＣ光を出射する光ファイバとを備え、ＳＣ光のスペクトル形状を可変にするためのスペクトル可変手段を有することを特徴とする。
【００１８】
光ファイバへ入射される光が連続光であっても、該連続光が比較的高いパワーを有していれば光ファイバ内でＳＣ光が生成され得る。そして、上記した第２の光源装置によれば、スペクトル可変手段によって、ＳＣ光のスペクトル形状を可変にできる。従って、例えば赤外分光測定において複数の物質の濃度を順に測定する際に、該複数の物質それぞれに固有の吸収波長にあわせてＳＣ光のスペクトル形状を変えることができるので、測定精度がより向上する。
【００１９】
また、第２の光源装置は、光ファイバに入射される連続光のパワーが１００ｍＷ以上であることを特徴としてもよい。これにより、光ファイバ内で帯域数十ｎｍ以上のＳＣ光を好適に生成できる。
【００２０】
また、第１または第２の光源装置は、光ファイバに入射される光パルス列または連続光の波長範囲に波長１５５０ｎｍが含まれることを特徴としてもよい。これにより、光ファイバの低損失な領域で効率良くＳＣ光を生成できる。
【００２１】
また、第１または第２の光源装置は、スペクトル可変手段が、光ファイバの出射端に光結合された帯域可変フィルタであることを特徴としてもよい。これにより、ＳＣ光のスペクトル形状を、所望の帯域幅を有する形状に容易に変化させることができる。
【００２２】
また、第１または第２の光源装置は、スペクトル可変手段が、光ファイバの温度を制御することによりＳＣ光のスペクトル形状を変化させることを特徴としてもよい。これにより、光ファイバの分散特性を好適に変化させ得るので、ＳＣ光のスペクトル形状を好適に変化させることができる。また、この場合、スペクトル可変手段は、光ファイバに接して設けられた温調素子を含むことが好ましい。これにより、光ファイバの温度を容易に制御できる。
【００２３】
また、第１または第２の光源装置は、スペクトル可変手段が、ＳＣ光を装置外部へ出射するための光導波路に形成された曲率可変の曲部であることを特徴としてもよい。ＳＣ光の光導波路がこのような曲部を有することによって、ＳＣ光に任意の曲げ損失を与え、スペクトル形状を好適に変化させることができる。
【００２４】
また、第１または第２の光源装置は、光ファイバの出射端に光結合されＳＣ光のスペクトル形状を検出する検出手段を更に備えることを特徴としてもよい。この検出手段によってＳＣ光のスペクトル形状を検出することにより、該スペクトル形状を利用してスペクトル可変手段をフィードバック制御することが可能となり、スペクトル形状の制御を高精度且つ安定して行うことができる。
【００２５】
また、第１または第２の光源装置は、ＳＣ光のスペクトル幅が、光ファイバに入射される光パルス列または連続光のスペクトル幅の１０倍以上であることを特徴としてもよい。ＳＣ光のスペクトル幅が光パルス列（または連続光）のスペクトル幅の１０倍以上になると、光パルス列や光ファイバの特性（非線形性）の揺らぎに起因するＳＣ光のスペクトル形状の変形が顕著となる。従って、このような場合、スペクトル可変手段によってＳＣ光のスペクトル形状を任意に変形させ得ることが望ましい。
【００２６】
また、第１または第２の光源装置は、波長１４００ｎｍにおけるＳＣ光のスペクトル強度が、波長１６００ｎｍにおけるＳＣ光のスペクトル強度よりも３ｄＢ以上大きいことを特徴としてもよい。例えば生体などに対して赤外分光測定を行う場合、波長１４００ｎｍ付近は水分に吸収される波長帯なので、当該波長帯におけるＳＣ光のスペクトル強度を他の波長帯（例えば波長１６００ｎｍ）より３ｄＢ以上大きくしておくことにより、この波長帯におけるスペクトル情報の欠落を回避して測定精度を高めることができる。
【００２７】
また、第１または第２の光源装置は、波長１５６０ｎｍ付近におけるＳＣ光のスペクトル強度が平坦であることを特徴としてもよい。例えば赤外分光測定によりグルコース濃度の変化を測定する場合、波長１５６０ｎｍ付近の波長帯において吸収ピーク波長がグルコース濃度に応じてシフトする現象を利用することがある。このとき、波長１５６０ｎｍ付近におけるＳＣ光のスペクトル強度が平坦であれば、グルコース濃度の変化を高精度に測定することが可能となる。なお、ここでいう「波長１５６０ｎｍ付近」とは、例えば波長１５３０ｎｍ以上１５９０ｎｍ以下の範囲をいう。また、「スペクトル強度が平坦」とは、例えば当該波長範囲における最大スペクトル強度と最小スペクトル強度との差が最大スペクトル波長の５０％以下であることをいう。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の光源装置によれば、出射するＳＣ光のスペクトル形状を可変にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る光源装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３０】
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態に係る光源装置１ａ及び１ｂの構成をそれぞれ示す図である。図１（ａ）を参照すると、光源装置１ａは、パルス光源２と、光軸調整部３と、光ファイバ１１と、コリメータレンズ１２と、集光レンズ１３とを備える。パルス光源２は、本実施形態における種光源であり、図示しない電源装置から電源供給を受けて光パルス列Ｐ１を出射する。
【００３１】
また、光ファイバ１１は、コリメータレンズ１２及び集光レンズ１３を介してパルス光源２と光結合されており、光パルス列Ｐ１を受けて、パルス状のスーパーコンティニューム（ＳＣ：Supercontinuum）光Ｐ２を出射する。具体的には、光ファイバ１１は、光パルス列Ｐ１が有するスペクトル幅を例えば２倍以上に拡大することにより、広帯域にわたってなだらかなスペクトル形状を有するＳＣ光Ｐ２を生成する。なお、光パルス列Ｐ１の波長範囲が１５５０ｎｍを含むことが好ましく、該波長範囲の中心波長が１５５０ｎｍ付近にあることが尚好ましい。これにより、光ファイバ１１の低損失な領域で効率良くＳＣ光を生成できる。
【００３２】
光軸調整部３は、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を可変にするためのスペクトル可変手段である。光軸調整部３は、パルス光源２と光ファイバ１１との間の光軸のずれを利用してパルス光源２と光ファイバ１１との光結合効率を変化させることにより、光パルス列Ｐ１に含まれる各パルスの最大パワーを変化させる。本実施形態の光軸調整部３は、集光レンズ１３を変位させる第１の駆動部３１と、光ファイバ１１の光入射端を変位させる第２の駆動部３２とを有する。第１の駆動部３１は、集光レンズ１３を光軸方向及び光軸方向と交差する方向に変位させて、パルス光源２と光ファイバ１１との光結合効率を変化させる。第２の駆動部３２は、光ファイバ１１の光入射端を光軸方向と交差する方向に変位させて、パルス光源２と光ファイバ１１との光結合効率を変化させる。
【００３３】
図１（ｂ）を参照すると、光源装置１ｂは、パルス光源２と、帯域可変フィルタ４と、光ファイバ１１と、コリメータレンズ１２と、集光レンズ１３とを備える。このうち、パルス光源２、光ファイバ１１、コリメータレンズ１２、及び集光レンズ１３の構成及び機能は、上記光源装置１ａと同様である。
【００３４】
帯域可変フィルタ４は、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を可変にするためのスペクトル可変手段である。帯域可変フィルタ４は、光ファイバ１１の光出射端に光結合されており、光ファイバ１１から出射されるＳＣ光Ｐ２の帯域幅を制限するとともに、制限する帯域幅やその中心波長が可変となっている。ＳＣ光Ｐ２は、帯域可変フィルタ４を通過して、光源装置１ｂの外部へ出射される。
【００３５】
ここで、図２は、パルス光源２の一例として、パルス光源２ａの構成を示す図である。パルス光源２ａは、いわゆるアクティブ（能動）モード同期型の超短パルス光発生源であり、リング型共振器によって構成されている。すなわち、パルス光源２ａは、半導体レーザ素子２１と、ＬＮ変調器２２ａと、ＬＮ変調器２２ａを駆動する信号発生器２２ｂと、リング状のキャビティ（光導波路）２３とを有する。半導体レーザ素子２１は、カプラ２３ａを介してキャビティ２３のリング状部分と光結合されている。また、キャビティ２３のリング状部分は、カプラ２３ｃを介して出力用光導波路２３ｄと光結合されている。キャビティ２３のリング状部分には、エルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）２３ｂ、及びＬＮ変調器２２ａが直列に光結合されている。
【００３６】
或る周波数の電気的パルス信号を信号発生器２２ｂがＬＮ変調器２２ａに送ると、ＬＮ変調器２２ａにおける光損失が該周波数に応じた周期で減少する。キャビティ２３のリング状部分へは半導体レーザ素子２１から励起光が入射される。そして、この励起光によって励起された光に含まれる各モードの位相が同期したときに発振が生じるようにＬＮ変調器２２ａを制御すれば、パルス幅が数フェムト秒程度の超短パルスレーザ光が生じて出力用光導波路２３ｄから外部へ周期的に出射される。図１（ａ），（ｂ）に示した光源装置１ａ，１ｂにおいては、この周期的な超短パルス光を、光パルス列Ｐ１として利用する。このとき、光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数は、信号発生器２２ｂからＬＮ変調器２２ａへ送られる電気的パルス信号の周波数と一致する。
【００３７】
また、図３は、パルス光源２の他の一例として、パルス光源２ｂの構成を示す図である。パルス光源２ｂは、いわゆるパッシブ（受動）モード同期型の超短パルス光発生源であり、リング型共振器によって構成されている。すなわち、パルス光源２ｂは、半導体レーザ素子２１と、リング状のキャビティ（光導波路）２３と、反射ミラー２４ａと、反射ミラー２４ａに取り付けられたピエゾモータ２４ｂと、ピエゾモータ２４ｂを駆動する信号発生器２４ｃとを有する。なお、半導体レーザ素子２１がキャビティ２３と光結合されている点、キャビティ２３が出力用光導波路２３ｄを有する点、及び、キャビティ２３のリング状部分にＥＤＦ２３ｂが光結合されている点は、上記パルス光源２ａ（図２）と同様である。
【００３８】
パルス光源２ｂにおいては、上記パルス光源２ａのＬＮ変調器２２ａに代えて反射ミラー２４ａが設けられている。反射ミラー２４ａは、キャビティ２３のリング状部分の一部を構成しており、反射ミラー２４ａの位置が振動することによってキャビティ２３のリング状部分の長さが周期的に変化する。反射ミラー２４ａの振動は、ピエゾモータ２４ｂによって与えられる。また、その振動周波数は、ピエゾモータ２４ｂを駆動する信号発生器２４ｃによって制御される。
【００３９】
或る周波数の電気的パルス信号を信号発生器２４ｃがピエゾモータ２４ｂに送ると、キャビティ２３の長さが該周波数に応じた周期で変動する。キャビティ２３のリング状部分へは半導体レーザ素子２１から励起光が入射される。そして、キャビティ２３の長さがソリトン条件を満たす瞬間に、パルス幅が数フェムト秒程度の超短パルスレーザ光が発生する。この超短パルス光は、光パルス列Ｐ１として出力用光導波路２３ｄから外部へ周期的に出射される。このとき、光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数は、信号発生器２４ｃからピエゾモータ２４ｂへ送られる電気的パルス信号の周波数と一致する。なお、パルス光源２ｂにおいては、反射ミラー２４ａを機械的に駆動することによって周期的な超短パルス光を発生させているため、ＬＮ変調器２２ａを電気的に駆動する構成のパルス光源２ａと比較して、光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数が小さくなる傾向がある。
【００４０】
また、図４は、パルス光源２の他の一例として、パルス光源２ｃの構成を示す図である。パルス光源２ｃは、いわゆるパッシブ（受動）モード同期型の超短パルス光発生源であり、Ｅｒ：Ｙｂ共添加ガラスによる固体レーザによって構成されている。すなわち、パルス光源２ｃは、半導体レーザ素子２１と、可飽和吸収体及び反射鏡が一体に構成された可飽和吸収ミラー２５と、コリメータレンズ２６ａと、プリズム２６ｂ及び２６ｃと、出力用カプラ２６ｄと、ミラー２７ａ〜２７ｃと、Ｅｒ：Ｙｂ共添加ガラス板２８とを有する。このうち、半導体レーザ素子２１及びコリメータレンズ２６ａ以外の構成要素は、レーザ発振のためのキャビティＣＡを構成している。
【００４１】
半導体レーザ素子２１から出射された励起光は、コリメータレンズ２６ａ及びミラー２７ａを介してＥｒ：Ｙｂ共添加ガラス板２８に達し、Ｅｒ：Ｙｂ共添加ガラス板２８を励起する。Ｅｒ：Ｙｂ共添加ガラス板２８は、可飽和吸収ミラー２５、プリズム２６ｂ及び２６ｃ、出力用カプラ２６ｄ、並びにミラー２７ａ〜２７ｃからなるキャビティＣＡ上に配置されている。キャビティＣＡを進む光は、Ｅｒ：Ｙｂ共添加ガラス板２８によって増幅されつつ、可飽和吸収ミラー２５と出力用カプラ２６ｄとの間で往復する。
【００４２】
可飽和吸収ミラー２５は、弱い光を吸収し、強い光を反射する性質を有する。可飽和吸収ミラー２５に到達した光に含まれる各モードの位相が同期したときに光の強度が極大となるので、この瞬間にのみ可飽和吸収ミラー２５は反射ミラーとして機能し、レーザ発振が生じる。従って、このレーザ光はパルス幅が数フェムト秒程度の超短パルス光となり、光パルス列Ｐ１として出力用カプラ２６ｄから外部へ出射される。このとき、光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数は、キャビティＣＡの長さに応じた値となる。
【００４３】
以上の構成を有する光源装置１ａ及び１ｂの動作について説明する。図２〜４に示されたパルス光源２ａ〜２ｃのうち何れかの構成を有するパルス光源２は、光パルス列Ｐ１を出射する。この光パルス列Ｐ１は、パルス幅が数フェムト秒程度の超短パルス光が周期的に並んで構成される。光パルス列Ｐ１は、コリメータレンズ１２によってコリメートされた後、集光レンズ１３によって集光される。なお、パルス光源２から出射される光パルス列Ｐ１の各光パルスの最大パワーは例えば７０〜８０ｋＷといった値である。また、光パルス列Ｐ１の繰り返し周波数は例えば５０ＭＨｚといった値である。また、光パルス列Ｐ１のパルス幅は、例えば３００フェムト秒以下といった値である。また、光パルス列Ｐ１の時間平均パワーは、例えば７０〜８０ｍＷといった値である。
【００４４】
光パルス列Ｐ１は、集光レンズ１３によって集光された後、光ファイバ１１へ入射される。そして、光ファイバ１１における非線形光学効果（断熱的ソリトン圧縮効果）によって各光パルスのスペクトル帯域幅が２倍以上に拡張され、広帯域にわたってなだらかなスペクトル形状を有するパルス状のＳＣ光Ｐ２が生成される。ＳＣ光Ｐ２は、光源装置１ａの光出射端から外部へ出射される。
【００４５】
光源装置１ａ（図１（ａ））においては、パルス光源２と光ファイバ１１の光入射端との光結合効率が、光軸調整部３によって任意に設定される。具体的には、集光レンズ１３の光軸と光ファイバ１１の入射端の光軸とのずれ量、或いは集光レンズ１３の焦点位置と光ファイバ１１の入射端位置とのずれ量を、第１及び第２の駆動部３１及び３２によって変化させることにより、パルス光源２と光ファイバ１１との光結合効率が調節される。
【００４６】
ここで、図５（ａ）は、集光レンズ１３の光軸と光ファイバ１１の入射端の光軸とが一致し、且つ集光レンズ１３の焦点位置と光ファイバ１１の入射端位置とが一致している場合（すなわち、パルス光源２と光ファイバ１１の光入射端との光結合効率が最大である場合）における、光ファイバ１１への入射波形ＰＡの一例を示すグラフである。また、図５（ｂ）は、集光レンズ１３の光軸と光ファイバ１１の入射端の光軸とがずれている場合、或いは集光レンズ１３の焦点位置と光ファイバ１１の入射端の位置とがずれている場合における、光ファイバ１１への入射波形ＰＢの一例を示すグラフである。
【００４７】
パルス光源２と光ファイバ１１の光入射端との光結合効率が最大である場合、光パルス列Ｐ１に含まれる各パルスの最大パワーがＰＷ１とすると（図５（ａ）参照）、集光レンズ１３の光軸と光ファイバ１１の入射端の光軸とがずれている場合、或いは集光レンズ１３の焦点位置と光ファイバ１１の入射端の位置とがずれている場合には、光パルス列Ｐ１に含まれる各パルスの最大パワーはＰＷ１よりも小さいＰＷ２となる（図５（ｂ）参照）。このように、光パルス列Ｐ１に含まれる各パルスの最大パワーが変化すると、光ファイバ１１における非線形光学効果によって生じるＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状が変化する。このことを利用して、光源装置１ａ（図１（ａ））においては、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状が所望の形状となるように、パルス光源２と光ファイバ１１の光入射端との光結合効率を変化させる。
【００４８】
また、光源装置１ｂ（図１（ｂ））においては、光ファイバ１１から出射されたＳＣ光Ｐ２のスペクトル帯域幅を帯域可変フィルタ４によって変化させる。ここで、図６は、光ファイバ１１から出射されたＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状の一例（グラフＳＰ１）と、帯域可変フィルタ４を通過したＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状の一例（グラフＳＰ２及びＳＰ３）とを示すグラフである。なお、図６において、グラフＳＰ３は、帯域可変フィルタ４の通過帯域幅がグラフＳＰ２よりも小さい場合の例を示している。また、図６において、縦軸のスペクトル強度の値は規格化されている。この図６に示すように、光源装置１ｂ（図１（ｂ））においては、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状のうち主に帯域幅に係る形状を、所望の形状となるように帯域可変フィルタ４によって好適に変化させている。
【００４９】
なお、本実施形態では光軸調整部３を備える光源装置１ａと帯域可変フィルタ４を備える光源装置１ｂとを説明したが、本発明に係る光源装置は、光軸調整部３及び帯域可変フィルタ４の双方を備えると更に好ましい。これにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を変化させる際の自由度が増す。
【００５０】
以上に説明したように、本実施形態の光源装置１ａまたは１ｂによれば、光軸調整部３または帯域可変フィルタ４によって、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を可変にできる。これにより、例えば赤外分光測定において複数の物質の濃度を順に測定する際に、該複数の物質それぞれに固有の吸収波長にあわせてＳＣ光のスペクトル形状を変えることができるので、測定精度がより向上する。
【００５１】
ここで、図７（ａ）及び（ｂ）は、赤外分光測定について説明するための図である。図７（ａ）に示すように、まず、光源装置１ａ（１ｂ）から出射されたＳＣ光Ｐ２を被測定対象物１０１に照射する。そして、被測定対象物１０１を透過した光を検出器１０２によって検出する。このとき、被測定対象物１０１に照射されたＳＣ光Ｐ２のうち、被測定対象物１０１に含まれる物質に固有の吸収波長と一致する波長成分は、当該物質の濃度に応じて被測定対象物１０１に吸収される。従って、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状と被測定対象物１０１を透過した光のスペクトル形状とを比較することにより、被測定対象物１０１に含まれる当該物質の濃度がわかる。
【００５２】
図７（ｂ）は、光源装置１ａまたは１ｂから出射されるＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状の一例を示すグラフである。例えば、被測定対象物１０１が水分を含むもの（生体など）である場合、波長１４００ｎｍ（図７（ｂ）の波長Ａ）付近は水分に吸収される波長帯なので、当該波長帯におけるＳＣ光のスペクトル強度を他の波長帯（例えば波長１６００ｎｍ）より例えば３ｄＢ以上大きくしておくことにより、この波長帯におけるスペクトル情報の欠落を回避して測定精度を高めることができる。従って、このような場合には、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状が例えば図７（ｂ）に示すグラフＳＰ４のような形状となるように、光軸調整部３または（及び）帯域可変フィルタ４によってＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を変化させるとよい。
【００５３】
ゼロ分散波長が１４００ｎｍ以上１６００ｎｍ以下にあり、光パルス列の入力波長が当該ゼロ分散波長よりも長波長側にあるように調整することにより、波長１４００ｎｍにおけるＳＣ光のスペクトル強度を波長１６００ｎｍにおけるＳＣ光のスペクトル強度よりも３ｄＢ以上大きくすることが可能になる。勿論、外部フィルタを使っても良い。
【００５４】
また、例えば被測定対象物１０１に含まれるグルコース濃度の変化を測定する場合、波長１５６０ｎｍ（図７（ｂ）の波長Ｂ）付近の波長帯域内において吸収ピーク波長が水分子の水素結合の影響を受けてグルコース濃度に応じてシフトする現象を利用することがある（例えば、特開平１０−３２５７９４参照）。このとき、波長１５６０ｎｍ付近におけるＳＣ光Ｐ２のスペクトル強度が平坦であれば、吸収ピーク波長が変化しても該ピーク波長におけるＳＣ光Ｐ２の強度はほぼ一定なので、グルコース濃度の変化を高精度に測定することが可能となる。従って、このような場合においても、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状が例えば図７（ｂ）に示すグラフＳＰ４のような形状となるように、光軸調整部３または（及び）帯域可変フィルタ４によってＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を変化させるとよい。このように、被測定物質の吸収ピーク波長の近傍で平坦なスペクトル強度特性をＳＣ光Ｐ２が有することにより、吸収ピーク波長のシフトといった微小な変化を感度よく検出できる。なお、このときのスペクトル強度特性の平坦度は、最大スペクトル強度の５０％以内であることが好ましい。
【００５５】
例えば光パルス列の入力波長が１５６０ｎｍ以下にあり光パルス列の入力波長よりも光ファイバのゼロ分散波長が短波長側にあるように調整することにより、波長１５６０ｎｍ付近におけるＳＣ光のスペクトル強度を平坦にすることができる。また、光パルス列の入力波長が１５００〜１６２０ｎｍにあり入力波長での光ファイバの波長分散値が負であるように調整することでも、波長１５６０ｎｍ付近におけるＳＣ光のスペクトル強度を平坦にすることができる。勿論、外部フィルタを使ってもよい。
【００５６】
また、例えば被測定対象物１０１に含まれるグルコース濃度、ＣＯ２濃度、またはＮＯＸ濃度を測定する場合、これらの物質が大きな吸収特性を示す波長２．１μｍ（図７（ｂ）の波長Ｃ）付近の波長帯におけるＳＣ光Ｐ２のスペクトル強度が大きいことが好ましい。従って、このような場合には、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状がグラフＳＰ５のような形状となるように、光軸調整部３または（及び）帯域可変フィルタ４によってＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を変化させるとよい。
【００５７】
また、本実施形態の光源装置１ａにおいては、スペクトル可変手段としての光軸調整部３が、パルス光源２と光ファイバ１１との間の光軸のずれを利用してパルス光源２と光ファイバ１１との光結合効率を変化させることにより、光パルス列Ｐ１に含まれる各パルスの最大パワーを変化させている。これにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を好適に制御できるとともに、パルス光源２と光ファイバ１１との間に光増幅器や光減衰器を用いる場合と比較して、光損失を低く抑えることができる。
【００５８】
また、本実施形態の光源装置１ｂにおいては、スペクトル可変手段としての帯域可変フィルタ４が光ファイバ１１の出射端に光結合されている。これにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を、所望の帯域幅を有する形状に容易に変化させることができる。
【００５９】
なお、光源装置１ａ（１ｂ）においては、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル幅は、光ファイバ１１が受ける光パルス列Ｐ１のスペクトル幅の１０倍以上であってもよい。ＳＣ光Ｐ２のスペクトル幅が光パルス列Ｐ１のスペクトル幅の１０倍以上になると、光パルス列Ｐ１や光ファイバ１１の特性（非線形性）の揺らぎに起因するＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状の変形が顕著となる。従って、このような場合、スペクトル可変手段（本実施形態では、光軸調整部３及び帯域可変フィルタ４）によってＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を制御することが望ましい。
【００６０】
（第１の変形例）
図８（ａ）は、上記実施形態の第１変形例に係る光源装置１ｃの構成を示す図である。図８（ａ）を参照すると、本変形例の光源装置１ｃは、パルス光源２と、パルス圧縮・拡大器５と、光ファイバ１１とを備える。このうち、パルス光源２及び光ファイバ１１の構成及び機能については、上記実施形態と同様なので、詳細な説明を省略する。
【００６１】
パルス圧縮・拡大器５は、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を可変にするためのスペクトル可変手段である。具体的には、パルス圧縮・拡大器５は、パルス光源２と光ファイバ１１との間に光結合されており、光パルス列Ｐ１に含まれる各光パルスの時間幅や高さ（最大パワー）といったパルス形状を変化させることにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を所望の形状に変化させる。パルス圧縮・拡大器５としては、例えば可変分散補償器などの分散デバイスが好適に用いられる。
【００６２】
ここで、図８（ｂ）は、光パルス列Ｐ１に含まれる各パルスの時間幅を変化させた場合における、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状の変化を示すグラフである。なお、図８（ｂ）は、光ファイバ１１の長さを１０ｍ、光パルス列Ｐ１の時間平均パワーを１００ｍＷとしたときのグラフである。また、図８（ｂ）において、グラフＳＰ６〜ＳＰ８は、光パルス列Ｐ１のパルス時間幅をそれぞれ２００フェムト秒、０．５ピコ秒、及び１ピコ秒としたときのスペクトル形状を示している。また、図８（ｂ）において、縦軸のスペクトル強度の値は規格化されている。
【００６３】
この図８（ｂ）に示すように、パルス圧縮・拡大器５によって光パルス列Ｐ１に含まれる各光パルスの時間幅を変化させることにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状（主にスペクトル帯域幅）を効果的に変化させることができる。従って、本発明に係るスペクトル可変手段は、本変形例のパルス圧縮・拡大器５によって好適に実現される。
【００６４】
（第２の変形例）
図９は、上記実施形態の第２変形例に係る光源装置１ｄの構成を示す図である。図９を参照すると、本変形例の光源装置１ｄは、連続光源２０と、減衰率可変の光減衰器６と、光ファイバ１１と、帯域可変フィルタ４とを備える。このうち、光ファイバ１１及び帯域可変フィルタ４の構成及び機能については、上記実施形態と同様である。
【００６５】
本変形例の連続光源２０は、連続光Ｐ３を出射する種光源である。連続光源２０は、光減衰器６を介して光ファイバ１１へ連続光Ｐ３を提供する。なお、光ファイバ１１へ入射される光が連続光であっても、該連続光が比較的高いパワーを有していれば光ファイバ１１内でＳＣ光Ｐ２が生成され得る。
【００６６】
光減衰器６は、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を可変にするためのスペクトル可変手段である。具体的には、光減衰器６は、連続光Ｐ３のパワーを変化させることにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を変化させる。すなわち、光ファイバ１１へ入射される連続光Ｐ３のパワーを変化させると、光ファイバ１１内において生成されるパルス（ＳＣ光Ｐ２）の条件が変化するため、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状も変化することとなる。本発明に係るスペクトル可変手段は、本変形例のように減衰率可変の光減衰器６によって好適に実現される。
【００６７】
なお、本変形例においては、光ファイバ１１に入射される連続光Ｐ３のパワーが１００ｍＷ以上であることが好ましい。これにより、光ファイバ１１内においてＳＣ光Ｐ２を好適に発生させ得る。また、本変形例のように、光ファイバ１１の光出力端側に帯域可変フィルタ４を更に配置することにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を所望の形状により近づけることができる。
【００６８】
（第３の変形例）
図１０（ａ）は、上記実施形態の第３変形例に係る光源装置１ｅの構成を示すブロック図である。図１０（ａ）を参照すると、本変形例の光源装置１ｅは、パルス光源２と、パルス可変部７と、光ファイバ１１と、制御部１４とを備える。このうち、パルス光源２及び光ファイバ１１の構成については、上記実施形態と同様である。
【００６９】
パルス可変部７は、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を可変にするためのスペクトル可変手段であり、パルス光源２と光ファイバ１１との間に光結合されている。パルス可変部７には、例えば図１（ａ）に示した上記実施形態の光軸調整部３、図８（ａ）に示した第１変形例のパルス圧縮・拡大器５、或いは図９に示した第２変形例の光減衰器６を適用できる。
【００７０】
また、パルス可変部７に帯域可変フィルタを適用し、光ファイバ１１に入射される光パルス列Ｐ１のスペクトル形状（特に、スペクトル幅及び中心波長の少なくとも一方）を変化させることによりＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を変化させてもよい。ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状は、光ファイバ１１の分散特性並びに光パルス列Ｐ１のスペクトル幅及び中心波長の影響を受けるので、パルス光源２と光ファイバ１１との間に帯域可変フィルタを光結合することにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を好適に変化させることができる。
【００７１】
また、パルス可変部７は、光ファイバ１１に入射される光パルス列Ｐ１の偏波方向を変化させることによりＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を変化させてもよい。ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状は、光パルス列Ｐ１の偏波及び光ファイバ１１の偏波依存性の影響を受けるので、光パルス列Ｐ１の偏波方向を変化させることにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を好適に変化させることができる。
【００７２】
本変形例の制御部１４もまた、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を可変にするためのスペクトル可変手段として機能する。すなわち、制御部１４は、パルス光源２の励起用レーザ光源（例えば、図２〜４に示した半導体レーザ素子２１）の出力パワーを制御するための制御信号Ｓ１をパルス光源２へ送り、励起用レーザ光源の出力パワーを変化させることにより、光パルス列Ｐ１に含まれる各パルスの最大パワーを変化させる。例えば上記第２変形例（図９参照）においては、光減衰器６を用いて光パルス列Ｐ１の各パルスの最大パワーを変化させているが、励起用レーザ光源の出力パワーを変化させることによっても光パルス列Ｐ１の各パルスの最大パワーを容易に変化させ得る。しかも、励起用レーザ光源の出力パワーは、励起用レーザ光源へ供給する電流量によって容易に制御可能である。従って、この構成により、光パルス列Ｐ１の各パルスの最大パワーを、励起用レーザ光源の電流量といった一つのパラメータを用いて容易に変化させることができる。
【００７３】
また、本変形例の制御部１４は、光ファイバ１１の温度を制御することによりＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を変化させるスペクトル可変手段として機能する。すなわち、制御部１４は、光ファイバ１１の温度制御を行うための制御信号Ｓ２を、光ファイバ１１に接して設けられたペルチェ素子などの温調素子９へ送る。これにより、光ファイバ１１の分散特性を好適に変化させ得るので、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を好適に変化させることができる。なお、光ファイバ１１は、コイル状に巻回されることにより温調素子９の温度が伝導され易くなっていることが好ましい。
【００７４】
また、制御部１４は、所望のスペクトル形状を有するＳＣ光Ｐ２を得るために、パルス可変部７を制御する。例えば、パルス可変部７が光軸調整部３を含む場合、制御部１４は、図１（ａ）に示した第１及び第２の駆動部３１及び３２を駆動するための駆動信号を、制御信号Ｓ３としてパルス可変部７へ送る。また、パルス可変部７がパルス圧縮・拡大器５（図８（ａ））を含む場合や、パルス可変部７が光減衰器６（図９）を含む場合には、制御部１４は、パルス圧縮・拡大器５や光減衰器６を制御するための制御信号Ｓ３をパルス可変部７へ送る。これにより、所望のスペクトル形状を有するＳＣ光Ｐ２を好適に得ることができる。
【００７５】
（第４の変形例）
図１０（ｂ）は、上記実施形態の第４変形例に係る光源装置１ｆの構成を示すブロック図である。図１０（ｂ）を参照すると、本変形例の光源装置１ｆは、パルス光源２（または連続光源２０）と、スペクトル可変部８と、光ファイバ１１と、光増幅器１５と、制御部１６とを備える。このうち、パルス光源２（連続光源２０）及び光ファイバ１１の構成については、上記実施形態と同様である。
【００７６】
光増幅器１５は、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を変化させるためのスペクトル可変手段であり、光パルス列Ｐ１に含まれる各パルスの最大パワーを変化させることによりＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を変化させる。光増幅器１５は増幅率が可変となっており、その増幅率を制御するための制御信号Ｓ４を制御部１６から受け、該制御信号Ｓ４に応じた増幅率でもってパルス光源２からの光パルス列Ｐ１（または連続光源２０からの連続光Ｐ３）を増幅する。
【００７７】
本変形例のように、スペクトル可変手段は、パルス光源２（連続光源２０）と光ファイバ１１との間に光結合された増幅率可変の光増幅器１５であってもよい。これにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を容易に制御できる。また、種光源としてパルス光源２を用いる場合、光パルス列Ｐ１の各パルスの最大パワーは一定でもよいので、光パルス列Ｐ１を安定して得られる。また、この場合、光増幅器１５に入射される光のスペクトル形状と、光増幅器１５から出射される光のスペクトル形状とが互いに異なっていてもよい。光ファイバ１１に入射される光パルス列Ｐ１の各パルスの最大パワーに加え、光増幅器１５における光パルス列Ｐ１のスペクトル形状の変化をも考慮することにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を所望の形状により近づけることができる。
【００７８】
スペクトル可変部８は、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を変化させるための別のスペクトル可変手段である。スペクトル可変部８には、例えば図９に示した第２変形例の帯域可変フィルタ４を適用できる。また、スペクトル可変部８は、ＳＣ光Ｐ２を装置外部へ出射するための光導波路に形成された曲率可変の曲部であってもよい。ＳＣ光Ｐ２を出射するための光導波路がこのような曲部を有することによって、ＳＣ光Ｐ２に任意の曲げ損失を与え、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を好適に変化させることができる。スペクトル可変部８は、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を制御するための制御信号Ｓ５を制御部１６から受け、該制御信号Ｓ５に応じたスペクトル形状となるように通過帯域を変化させるか、或いは光導波路の曲率を変化させる。これにより、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を好適に制御できる。
【００７９】
制御部１６は、上述した制御信号Ｓ４及びＳ５のほか、第３変形例の制御部１４と同様に、パルス光源２（連続光源２０）の励起用レーザ光源の出力パワーを制御するための制御信号Ｓ１をパルス光源２（連続光源２０）へ送り、励起用レーザ光源の出力パワーを変化させることにより、光パルス列Ｐ１（連続光Ｐ３）の最大パワーを変化させる。また、制御部１６は、光ファイバ１１の温度制御を行うための制御信号Ｓ２を、光ファイバ１１に接して設けられた温調素子９へ送ることにより、光ファイバ１１の分散特性を変化させる。
【００８０】
（第５の変形例）
図１１は、上記実施形態の第５変形例に係る光源装置１ｇの構成を示すブロック図である。図１１を参照すると、本変形例の光源装置１ｇは、パルス光源２と、パルス可変部７と、光ファイバ１１と、制御部１７と、検出器１８と、分波器１９とを備える。このうち、パルス光源２、パルス可変部７、及び光ファイバ１１の構成については、上記実施形態と同様である。
【００８１】
検出器１８は、ＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を検出するための検出手段である。検出器１８は、光ファイバ１１の出射端と分波器１９を介して光結合されており、ＳＣ光Ｐ２の一部を取り込む。検出器１８は、波長可変フィルタ１８ａと、光検出素子１８ｂと、信号処理部１８ｃとを有する。検出器１８に取り込まれた一部のＳＣ光Ｐ２は、波長可変フィルタ１８ａを通過した後、光検出素子１８ｂにおいて光電変換され、周期的な電気信号となる。そして、この電気信号に基づいて、信号処理部１８ｃにおいてスペクトル形状（各周波数毎のスペクトル強度）が検出される。この検出結果は、制御部１７へ送られる。
【００８２】
制御部１７は、検出器１８によって検出されたＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状に基づいて、パルス光源２の励起用レーザ光源の出力パワーを変化させるための制御信号Ｓ１、光ファイバ１１の温度制御を行うための制御信号Ｓ２、及びパルス可変部７を制御するための制御信号Ｓ３を生成し、それぞれパルス光源２、温調素子９、及びパルス可変部７へ送る。このように、検出器１８によってＳＣ光Ｐ２のスペクトル形状を検出することにより、検出結果を利用してスペクトル可変手段（パルス可変部７、制御部１７）をフィードバック制御することが可能となり、スペクトル形状の制御を高精度且つ安定して行うことができる。
【００８３】
以上に説明した本発明に係る光源装置は、上記実施形態及び各変形例に限らず、様々な変形や構成要素の付加が可能である。例えば、上記実施形態や各変形例において、本発明に係るスペクトル可変手段の様々な態様を説明したが、本発明に係る光源装置は、上記した各スペクトル可変手段のうち任意の複数の手段を組み合わせて構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態に係る光源装置の構成をそれぞれ示す図である。
【図２】図２は、パルス光源の一例の構成を示す図である。
【図３】図３は、パルス光源の他の一例の構成を示す図である。
【図４】図４は、パルス光源の他の一例の構成を示す図である。
【図５】図５（ａ）は、集光レンズの光軸と光ファイバの入射端の光軸とが一致し、且つ集光レンズの焦点位置と光ファイバの入射端位置とが一致している場合における、光ファイバへの入射波形の一例を示すグラフである。図５（ｂ）は、集光レンズの光軸と光ファイバの入射端の光軸とがずれている場合、或いは集光レンズの焦点位置と光ファイバの入射端の位置とがずれている場合における、光ファイバへの入射波形の一例を示すグラフである。
【図６】図６は、光ファイバから出射されたＳＣ光のスペクトル形状の一例（ＳＰ１）と、帯域可変フィルタを通過したＳＣ光のスペクトル形状の一例（ＳＰ２及びＳＰ３）とを示すグラフである。
【図７】図７（ａ）及び（ｂ）は、赤外分光測定について説明するための図である。
【図８】図８（ａ）は、第１変形例に係る光源装置の構成を示す図である。図８（ｂ）は、光パルス列に含まれる各パルスの時間幅を変化させた場合における、ＳＣ光のスペクトル形状の変化を示すグラフである。
【図９】図９は、第２変形例に係る光源装置の構成を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、第３変形例に係る光源装置の構成を示すブロック図である。図１０（ｂ）は、第４変形例に係る光源装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、第５変形例に係る光源装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８５】
１ａ〜１ｇ…光源装置、２，２ａ〜２ｃ…パルス光源、３…光軸調整部、４…帯域可変フィルタ、５…パルス圧縮・拡大器、６…光減衰器、７…パルス可変部、８…スペクトル可変部、９…温調素子、１１…光ファイバ、１２…コリメータレンズ、１３…集光レンズ、１４，１６，１７…制御部、１５…光増幅器、１５…周波数制御部、１８…検出器、１９…分波器、２０…連続光源、２１…半導体レーザ素子、２２ａ…ＬＮ変調器、２２ｂ，２４ｃ，５２…信号発生器、２３…キャビティ、２４ａ…反射ミラー、２４ｂ…ピエゾモータ、２５…可飽和吸収ミラー、２８…Ｅｒ：Ｙｂ共添加ガラス板、３１…第１の駆動部、３２…第２の駆動部、Ｐ１…光パルス列、Ｐ２…ＳＣ光、Ｐ３…連続光。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光パルス列を出射する種光源と、
前記種光源に光結合され、前記光パルス列を受けてスーパーコンティニューム光（ＳＣ光）を出射する光ファイバと、
を備え、
前記ＳＣ光のスペクトル形状を可変にするためのスペクトル可変手段を有することを特徴とする、光源装置。
【請求項２】
前記スペクトル可変手段が、前記光パルス列に含まれる各パルスの最大パワーを変化させることにより前記ＳＣ光のスペクトル形状を変化させることを特徴とする、請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記スペクトル可変手段が、前記種光源に含まれる励起用レーザ光源の出力パワーを変化させることにより、前記光パルス列に含まれる各パルスの最大パワーを変化させることを特徴とする、請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記スペクトル可変手段が、前記種光源と前記光ファイバとの間に光結合された増幅率可変の光増幅器であることを特徴とする、請求項２に記載の光源装置。
【請求項５】
前記スペクトル可変手段が、前記種光源と前記光ファイバとの間に光結合された減衰率可変の光減衰器であることを特徴とする、請求項２に記載の光源装置。
【請求項６】
前記スペクトル可変手段が、前記種光源と前記光ファイバとの間の光軸のずれを利用して前記種光源と前記光ファイバとの光結合効率を変化させることにより、前記光パルス列に含まれる各パルスの最大パワーを変化させることを特徴とする、請求項２に記載の光源装置。
【請求項７】
前記スペクトル可変手段が、前記種光源と前記光ファイバとの間に光結合されており、前記光ファイバに入射される前記光パルス列に含まれる各パルスの時間波形を変化させることにより前記ＳＣ光のスペクトル形状を変化させることを特徴とする、請求項１に記載の光源装置。
【請求項８】
前記スペクトル可変手段が、前記種光源と前記光ファイバとの間に光結合されており、前記光ファイバに入射される前記光パルス列の中心波長を変化させることにより前記ＳＣ光のスペクトル形状を変化させることを特徴とする、請求項１に記載の光源装置。
【請求項９】
前記スペクトル可変手段が、前記種光源と前記光ファイバとの間に光結合されており、前記光ファイバに入射される前記光パルス列のスペクトル形状を変化させることにより前記ＳＣ光のスペクトル形状を変化させることを特徴とする、請求項１に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記スペクトル可変手段が、前記種光源と前記光ファイバとの間に光結合されており、前記光ファイバに入射される前記光パルス列の偏波方向を変化させることにより前記ＳＣ光のスペクトル形状を変化させることを特徴とする、請求項１に記載の光源装置。
【請求項１１】
連続光を出射する種光源と、
前記種光源に光結合され、前記連続光を受けてスーパーコンティニューム光（ＳＣ光）を出射する光ファイバと、
を備え、
前記ＳＣ光のスペクトル形状を可変にするためのスペクトル可変手段を有することを特徴とする、光源装置。
【請求項１２】
前記光ファイバに入射される前記光パルス列または前記連続光の波長範囲に波長１５５０ｎｍが含まれることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１３】
前記スペクトル可変手段が、前記光ファイバの出射端に光結合された帯域可変フィルタであることを特徴とする、請求項１または１１に記載の光源装置。
【請求項１４】
前記スペクトル可変手段が、前記光ファイバの温度を制御することにより前記ＳＣ光のスペクトル形状を変化させることを特徴とする、請求項１または１１に記載の光源装置。
【請求項１５】
前記スペクトル可変手段が、前記光ファイバに接して設けられた温調素子を含むことを特徴とする、請求項１４に記載の光源装置。
【請求項１６】
前記スペクトル可変手段が、前記ＳＣ光を装置外部へ出射するための光導波路に形成された曲率可変の曲部であることを特徴とする、請求項１または１１に記載の光源装置。
【請求項１７】
前記光ファイバの出射端に光結合され前記ＳＣ光のスペクトル形状を検出する検出手段を更に備えることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１】
光パルス列を出射する種光源と、
前記種光源に光結合され、前記光パルス列を受けてスーパーコンティニューム光（ＳＣ光）を出射する光ファイバと、
を備え、
前記ＳＣ光のスペクトル形状を可変にするためのスペクトル可変手段を有することを特徴とする、光源装置。
【請求項２】
前記スペクトル可変手段が、前記光パルス列に含まれる各パルスの最大パワーを変化させることにより前記ＳＣ光のスペクトル形状を変化させることを特徴とする、請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記スペクトル可変手段が、前記種光源に含まれる励起用レーザ光源の出力パワーを変化させることにより、前記光パルス列に含まれる各パルスの最大パワーを変化させることを特徴とする、請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記スペクトル可変手段が、前記種光源と前記光ファイバとの間に光結合された増幅率可変の光増幅器であることを特徴とする、請求項２に記載の光源装置。
【請求項５】
前記スペクトル可変手段が、前記種光源と前記光ファイバとの間に光結合された減衰率可変の光減衰器であることを特徴とする、請求項２に記載の光源装置。
【請求項６】
前記スペクトル可変手段が、前記種光源と前記光ファイバとの間の光軸のずれを利用して前記種光源と前記光ファイバとの光結合効率を変化させることにより、前記光パルス列に含まれる各パルスの最大パワーを変化させることを特徴とする、請求項２に記載の光源装置。
【請求項７】
前記スペクトル可変手段が、前記種光源と前記光ファイバとの間に光結合されており、前記光ファイバに入射される前記光パルス列に含まれる各パルスの時間波形を変化させることにより前記ＳＣ光のスペクトル形状を変化させることを特徴とする、請求項１に記載の光源装置。
【請求項８】
前記スペクトル可変手段が、前記種光源と前記光ファイバとの間に光結合されており、前記光ファイバに入射される前記光パルス列の中心波長を変化させることにより前記ＳＣ光のスペクトル形状を変化させることを特徴とする、請求項１に記載の光源装置。
【請求項９】
前記スペクトル可変手段が、前記種光源と前記光ファイバとの間に光結合されており、前記光ファイバに入射される前記光パルス列のスペクトル形状を変化させることにより前記ＳＣ光のスペクトル形状を変化させることを特徴とする、請求項１に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記スペクトル可変手段が、前記種光源と前記光ファイバとの間に光結合されており、前記光ファイバに入射される前記光パルス列の偏波方向を変化させることにより前記ＳＣ光のスペクトル形状を変化させることを特徴とする、請求項１に記載の光源装置。
【請求項１１】
連続光を出射する種光源と、
前記種光源に光結合され、前記連続光を受けてスーパーコンティニューム光（ＳＣ光）を出射する光ファイバと、
を備え、
前記ＳＣ光のスペクトル形状を可変にするためのスペクトル可変手段を有することを特徴とする、光源装置。
【請求項１２】
前記光ファイバに入射される前記光パルス列または前記連続光の波長範囲に波長１５５０ｎｍが含まれることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１３】
前記スペクトル可変手段が、前記光ファイバの出射端に光結合された帯域可変フィルタであることを特徴とする、請求項１または１１に記載の光源装置。
【請求項１４】
前記スペクトル可変手段が、前記光ファイバの温度を制御することにより前記ＳＣ光のスペクトル形状を変化させることを特徴とする、請求項１または１１に記載の光源装置。
【請求項１５】
前記スペクトル可変手段が、前記光ファイバに接して設けられた温調素子を含むことを特徴とする、請求項１４に記載の光源装置。
【請求項１６】
前記スペクトル可変手段が、前記ＳＣ光を装置外部へ出射するための光導波路に形成された曲率可変の曲部であることを特徴とする、請求項１または１１に記載の光源装置。
【請求項１７】
前記光ファイバの出射端に光結合され前記ＳＣ光のスペクトル形状を検出する検出手段を更に備えることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の光源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−１９３２３２（Ｐ２００７−１９３２３２Ａ）
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３０２１（Ｐ２００６−１３０２１）
【出願日】平成１８年１月２０日（２００６．１．２０）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２０日（２００６．１．２０）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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