專利名稱：光源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于輸出超連續(xù)(SC: Supercontinuum)光的
光源裝置。
背景技術(shù)：
作為寬頻光源之一的SC光源，從其高輸出性、寬頻性、頻譜平 坦性等觀點(diǎn)出發(fā)，是可以應(yīng)用在各種應(yīng)用領(lǐng)域中的重要光源。作為上
述sc光源裝置提出了各種結(jié)構(gòu)，其中由于在光纖內(nèi)生成sc光的結(jié)
構(gòu)簡單，可以容易地使相互作用長度變長，并且頻譜控制也容易，所 以被廣泛地使用。
另外，作為上述SC光源裝置，己知桐如專利文獻(xiàn)1所述的相干
寬頻光源，或者非專利文獻(xiàn)1所述的寬頻近紅外脈沖激光光源。
專利文獻(xiàn)l:特開平11 —160744號公報(bào)
非專利文獻(xiàn)l:奧野等5人，"「光77^/、'一0非線形性全応 用L,c広帯域近赤外/"P7^ — f光源」，第21回近赤外7才一， 厶講演要旨集，近赤外研究會"，2005年11月，p.17
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明人針對現(xiàn)有的sc光源裝置進(jìn)行研究，其結(jié)果，發(fā)現(xiàn)下述課 題。即，隨著應(yīng)用領(lǐng)域不同，有時(shí)希望一邊改變sc光的頻譜形狀一 邊進(jìn)行利用。
例如，在紅外分光測定中按順序測定多個(gè)物質(zhì)的濃度時(shí)，如果
可以與該多個(gè)物質(zhì)各自固有的吸收波長對應(yīng)而改變sc光的頻譜形 狀，則可以使測定精度進(jìn)一步提高。但是，在現(xiàn)有的sc光源裝置中， 難以如上述那樣將sc光的頻譜波形整體或部分地變形。
另外，在紅外分光測定中，被測定對象物是低散射體時(shí)，為了高精度地測定散射光，有時(shí)希望將照射至被測定對象物的SC光的功 率增強(qiáng)。相反，為了避免由于SC光和被測定對象物之間的相互作用 而使被測定對象物老化或變質(zhì)，有時(shí)還希望將照射至被測定對象物的 SC光的功率減弱。并且，期望在調(diào)節(jié)SC光的功率時(shí)，可以在維持
sc光的頻譜波形的同時(shí)調(diào)節(jié)功率，以保持測定精度。
此外，利用光纖進(jìn)行的sc光的生成，是通過使強(qiáng)脈沖光(種脈
沖光)入射至光纖中而實(shí)現(xiàn)的。這樣，從光纖射出的SC光也成為脈 沖狀，其重復(fù)頻率與種脈沖光的重復(fù)頻率一致。上述周期性的脈沖狀 sc光用于例如研究被測定對象物的熒光壽命的波長依賴性時(shí)等。特 別地，如果重復(fù)頻率小于或等于lOOMHz，則可以容易地使種脈沖光 的單個(gè)脈沖的功率變大。因此，可以容易地得到例如頻帶寬度為 500nm的頻帶非常寬的SC光，適于在研究熒光壽命的波長依賴性時(shí) 使用。但是，在此情況下，如果脈沖的重復(fù)頻率是恒定的，則無法以 與各種被測定對象物的熒光壽命長度對應(yīng)的周期照射SC光。其結(jié)果， 在現(xiàn)有的SC光源裝置中，測定精度及測定效率被限制得較低。
本發(fā)明就是為了解決上述課題而提出的，其目的在于提供一種 光源裝置，其具有生成SC光的基本構(gòu)造，同時(shí)還具有下述構(gòu)造中的 任意一種用于使射出的SC光的頻譜波形整體或部分地變形的構(gòu)造； 用于在維持射出的SC光的頻譜波形的同時(shí)使SC光的功率變化的構(gòu) 造；以及用于將包含SC光的脈沖列的重復(fù)頻率進(jìn)行任意變更的構(gòu)造。
本發(fā)明所涉及的光源裝置，作為基本構(gòu)造具有種光源，其射 出作為光脈沖列或連續(xù)光的種光；以及光纖，其基于該種光生成頻譜 寬度擴(kuò)大后的SC光。
第1實(shí)施例所涉及的光源裝置具有種光源；光纖，其用于生 成SC光；以及頻譜整形單元，其用于使SC光的頻譜波形整體或部 分地變形。另外，本第1實(shí)施例所涉及的光源裝置，主要具有利用光 脈沖列作為種光的第1結(jié)構(gòu)和利用連續(xù)光作為種光的第2結(jié)構(gòu)。
根據(jù)利用光脈沖列作為種光的、第1實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu) 的光源裝置，利用頻譜整形單元可以使SC光的頻譜波形整體或部分 地變形。由此，例如在紅外分光測定中順序測定多個(gè)物質(zhì)的濃度時(shí)，
可以與該多個(gè)物質(zhì)各自固有的吸收波長對應(yīng)而改變SC光的頻譜形 狀，進(jìn)一步提高測定精度。
另外，在第1實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置中，頻譜整 形單元也可以通過使光脈沖列所包含的各脈沖的最大功率變化而使 SC光的頻譜形狀變化。由此，可以進(jìn)行SC光的頻譜寬度的擴(kuò)大、 縮小或頻譜強(qiáng)度的波長依賴性的變更。
在第1實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置中，頻譜整形單元 也可以通過使種光源所包含的激勵(lì)用激光光源的輸出功率變化，從而
使光脈沖列所包含的各脈沖的最大功率變化。激勵(lì)用激光光源的輸出 功率可以通過供給至激勵(lì)用激光光源的電流量而容易地控制。由此，
根據(jù)該第1結(jié)構(gòu)的光源裝置，可以使用如激勵(lì)用激光光源的電流量這 樣的一個(gè)參數(shù)而使光脈沖列所包含的各脈沖的最大功率容易地變化。 在第1實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置中，頻譜整形單元 也可以包括放大率可變的光放大器，其在種光源和光纖之間與它們光 學(xué)結(jié)合。通過由光放大器放大光脈沖列所包含的各脈沖的最大功率， 并且任意調(diào)節(jié)放大率，可以容易地控制SC光的頻譜形狀。另外，在 此情況下，由于種光源的輸出功率也可以是恒定的，所以能夠得到穩(wěn) 定的光脈沖列。另外，在此情況下，也可以使入射至光放大器的光的 頻譜形狀和從光放大器射出的光的頻譜形狀彼此不同。通過在入射至 光纖的光脈沖列的各脈沖的最大功率的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮光放大器
導(dǎo)致的光脈沖列的頻譜形狀變化，可以使sc光的頻譜形狀進(jìn)一步接
近期望形狀。
在第1實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置中，頻譜整形單元 也可以是配置在種光源和光纖之間的衰減率可變的光衰減器。通過由 該光衰減器使光脈沖列所包含的各脈沖的最大功率衰減，并且任意調(diào) 節(jié)衰減率，可以控制光脈沖列的各脈沖的最大功率，而不會對光脈沖
列的噪聲特性、時(shí)間波形及頻譜形狀產(chǎn)生較大影響。由此，根據(jù)本第
1實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置，可以高精度地控制sc光的
頻譜整形。
另外，在第1實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置中，頻譜整
形單元也可以利用種光源和光纖之間的光軸偏差而使該種光源和光 纖之間的光耦合效率變化。通過如上述所示使光耦合效率變化，也可 以使光脈沖列所包含的各脈沖的最大功率變化。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，可以可 靠地控制SC光的頻譜整形，同時(shí)與應(yīng)用光放大器或光衰減器的情況 相比，能夠?qū)p耗抑制得較低。
在第1實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置中，頻譜整形單元 也可以以光學(xué)連接在種光源和光纖之間的狀態(tài)配置，通過使入射至該 光纖的光脈沖列所包含的各脈沖的時(shí)間波形變化而使SC光的頻譜形 狀變化。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，可以良好地使SC光的頻譜形狀變化。
在第1實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置中，頻譜整形單元 也可以以光學(xué)連接在種光源和光纖之間的狀態(tài)配置，通過使入射至該
光纖的光脈沖列的中心波長變化而使sc光的頻譜形狀變化。sc光
的頻譜形狀受到光纖的色散特性及光脈沖列的中心波長的影響。由
此，根據(jù)具有上述頻譜整形單元的該光源裝置，可以良好地使sc光
的頻譜形狀變化。
在第1實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置中，頻譜整形單元 也可以以光學(xué)連接在種光源和光纖之間的狀態(tài)配置，通過使入射至該
光纖的光脈沖列的啁啾特性變化而使sc光的頻譜形狀變化。通過使 脈沖內(nèi)的波長變化、即嗎啾特性可變，也可以使sc光的頻譜形狀良
好地變化。
在第1實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置中，頻譜整形單元 也可以以光學(xué)連接在種光源和光纖之間的狀態(tài)配置，使入射至該光纖 的光脈沖列的頻譜形狀變化。根據(jù)上述頻譜整形單元，也可以進(jìn)行
sc光的頻譜整形。
在第1實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置中，頻譜整形單元 也可以光學(xué)連接在種光源和光纖之間，通過使入射至該光纖的光脈沖
列的偏振方向變化而使sc光的頻譜形狀變化。sc光的頻譜形狀受
到光脈沖列的偏振及光纖的偏振依賴性的影響。由此，根據(jù)具有上述
頻譜整形單元的該光源裝置，可以良好地變更sc光的頻譜形狀。
另一方面，第1實(shí)施例所涉及的第2結(jié)構(gòu)的光源裝置也具有種
光源、用于生成SC光的光纖和頻譜整形單元，但利用連續(xù)光作為種 光。即使入射至光纖的光為連續(xù)光，但只要該連續(xù)光具有比較高的功 率，則也可以在光纖內(nèi)生成SC光。并且，根據(jù)上述第2結(jié)構(gòu)的光源
裝置，可以利用頻譜整形單元使sc光的頻譜波形整體或部分地變形。
由此，例如在紅外分光測定中順序測定多個(gè)物質(zhì)的濃度時(shí)，由于可以
與該多個(gè)物質(zhì)各自固有的吸收波長對應(yīng)而進(jìn)行sc光的頻譜整形，所
以測定精度進(jìn)一步提高。
.在第1實(shí)施例所涉及的第2結(jié)構(gòu)的光源裝置中，優(yōu)選入射至光 纖的連續(xù)光的功率大于或等于100mW。在此情況下，可以在光纖內(nèi) 可靠地生成頻帶大于或等于數(shù)十nm的SC光。
另外，在第1實(shí)施例所涉及的第1或第結(jié)構(gòu)的光源裝置中，優(yōu) 選入射至光纖的種光(光脈沖列或連續(xù)光)的波長范圍中包括波長 1550nm。在此情況下，可以在光纖的低損耗波長范圍內(nèi)高效地生成 SC光。
在第1實(shí)施例所涉及的第1或第2結(jié)構(gòu)的光源裝置中，頻譜整 形單元也可以包含與光纖的出射端光學(xué)連接的頻帶可變?yōu)V光器。在此 情況下，可以容易地使SC光的頻譜形狀變化為具有期望頻帶寬度的 形狀。
在第1實(shí)施例所涉及的第1或第2結(jié)構(gòu)的光源裝置中，頻譜整 形單元也可以通過控制光纖的溫度而使SC光的頻譜形狀變化。由于 利用上述頻譜整形單元可以良好地使光纖的色散特性變化，所以可以 使SC光的頻譜形狀適當(dāng)?shù)刈兓Ａ硗?，在此情況下，頻譜整形單元 也可以包含與光纖相接觸地設(shè)置的調(diào)溫元件。通過該結(jié)構(gòu)，可以容易 地控制光纖的溫度。
另外，在第1實(shí)施例所涉及的第1或第2結(jié)構(gòu)的光源裝置中， 頻譜整形單元也可以是曲率可變的彎曲部，其形成在用于將SC光向 裝置外部射出的光波導(dǎo)通路上。通過在SC光的光波導(dǎo)通路上設(shè)置上 述彎曲部，可以向SC光施加任意的彎曲損耗，使頻譜形狀良好地變 化。
第1實(shí)施例所涉及的第1或第2結(jié)構(gòu)的光源裝置還可以具有檢
測單元，其與光纖的出射端光學(xué)連接，用于檢測SC光的頻譜形狀。 通過由該檢測單元檢測SC光的頻譜形狀，可以利用該檢測出的頻譜 形狀的信息對頻譜整形單元進(jìn)行反饋控制。在此情況下，可以高精度 且穩(wěn)定地進(jìn)行頻譜整形的控制。
. 在第1實(shí)施例所涉及的第1或第2結(jié)構(gòu)的光源裝置中，優(yōu)選SC 光的頻譜寬度為入射至光纖的種光(光脈沖列或連續(xù)光)的頻譜寬度
的大于或等于10倍。如果sc光的頻譜寬度為光脈沖列(或連續(xù)光) 的頻譜寬度的大于或等于io倍，則由光脈沖列或光纖的特性(非線 性特性)的波動(dòng)而造成的sc光的頻譜形狀變形變得顯著。由此，在
此情況下，優(yōu)選利用頻譜整形單元使SC光的頻譜形狀任意變形。
在第1實(shí)施例所涉及的第1或第2結(jié)構(gòu)的光源裝置中，優(yōu)選波 長1400nm處SC光的頻譜強(qiáng)度與波長1600nm處SC光的頻譜強(qiáng)度相 比提高大于或等于3dB。例如在對生物體等進(jìn)行紅外分光測定的情況 下，由于波長1400nm附近是由水分吸收的波段，所以通過使該波段 中SC光的頻譜強(qiáng)度與其他波段(例如波長1600nm)相比提高大于 或等于3dB，可以避免該波段中的頻譜信息缺失，提高測定精度。
在第1實(shí)施例所涉及的第1或第2結(jié)構(gòu)的光源裝置中，優(yōu)選波 長1560nm附近的SC光的頻譜強(qiáng)度平坦。例如在利用紅外分光測定 而測定葡萄糖濃度變化的情況下，有時(shí)利用在波長1560nm附近的波 段中，吸收峰波長與葡萄糖濃度對應(yīng)而位移的現(xiàn)象。此時(shí)，如果波長 1560nm附近的SC光的頻譜強(qiáng)度平坦，則可以高精度地測定葡萄糖 濃度的變化。另外，這里所述的"波長1560nm附近"是指例如波長大 于或等于1530nm而小于或等于1590nm的范圍。另外，"頻譜強(qiáng)度平 坦"是指，例如該波長范圍中的最大頻譜強(qiáng)度和最小頻譜強(qiáng)度之差小 于或等于最大頻譜波長的50%。
在第1實(shí)施例所涉及的第1或第2結(jié)構(gòu)的光源裝置中，頻譜整 形單元也可以控制SC光生成用光纖的光入射端及光出射端的至少一 端的熔接條件。例如，可以通過變更種光源的輸出用光纖和SC光生 成用光纖之間的熔接條件，從而控制連接損耗?？梢酝ㄟ^該熔接點(diǎn)的 損耗的波長依賴性而使射出的SC光的頻譜形狀變形。這樣，如果針 對SC光生成用光纖的光入射端和種光源的輸出用光纖之間的熔接點(diǎn) 而控制熔接條件，則能夠得到更好的效果。即，通過任意變更熔接條 件，會由SC光生成用光纖和輸出用光纖之間的熔接點(diǎn)上的色散變化 或損耗依賴性等，而導(dǎo)致與入射的種光相對的SC光生成用光纖的SC
特性變化，所以可以控制使從該sc光生成用光纖射出的sc光的頻
譜形狀成為期望形狀。
此外，第2實(shí)施例所涉及的光源裝置具有種光源、用于生成SC 光的光纖和用于使SC光的功率變化的功率調(diào)節(jié)單元。另外，本第2 實(shí)施例所涉及的光源裝置也主要具有利用光脈沖列作為種光的第1 結(jié)構(gòu)、和利用連續(xù)光作為種光的第2結(jié)構(gòu)。
在利用光脈沖列作為種光的、第2實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的 光源裝置中，功率調(diào)節(jié)單元在SC光的頻譜頻帶所包含的部分或整個(gè) 波長區(qū)域內(nèi)，在維持從該光源裝置射出的SC光的頻譜波形的狀態(tài)下， 使該SC光的功率變化。根據(jù)上述該第1結(jié)構(gòu)'的光源裝置，利用功率 調(diào)節(jié)單元，可以一邊維持測定所需的波長區(qū)域中的SC光的頻譜波形， 一邊任意調(diào)節(jié)該波長區(qū)域中的SC光的功率。另外，在本說明書中， "SC光的頻譜波形"是指在該SC光的頻譜強(qiáng)度特性中，沿波長軸的 起伏狀態(tài)。另外，"維持頻譜波形"是指，各波長處變化前后的頻譜強(qiáng) 度之比在整個(gè)該波長區(qū)域內(nèi)大致一致。
在第2實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置中，功率調(diào)節(jié)單元 也可以通過使光脈沖列所包含的各脈沖的功率波形的峰值變化，從而 使SC光的功率變化。在此情況下，可以一邊良好地維持SC光的頻 譜波形， 一邊使SC光的功率變化至期望的強(qiáng)度。
在第2實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置中，功率調(diào)節(jié)單元 也可以通過使種光源所包含的激勵(lì)用激光光源的輸出功率變化，從而 使光脈沖列所包含的各脈沖的功率波形的峰值變化。激勵(lì)用激光光源 的輸出功率可以利用供給至激勵(lì)用激光光源的電流量而容易地控制。 由此，根據(jù)使激勵(lì)功率變化的該光源裝置，可以使用如激勵(lì)用激光光 源的電流量這樣的一個(gè)參數(shù)而使光脈沖列所包含的各脈沖的功率波 形的峰值容易地變化。
在第2實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置中，功率調(diào)節(jié)單元 也可以包括放大率可變的光放大器，其以光學(xué)連接在種光源和光纖之 間的狀態(tài)配置。通過由光放大器放大光脈沖列所包含的各脈沖的功率 波形的峰值，并且任意調(diào)節(jié)放大率，從而可以容易地控制使SC光的 功率達(dá)到期望的強(qiáng)度。在此情況下，由于種光源的輸出功率也可以是 恒定的，所以能夠得到穩(wěn)定的光脈沖列。另外，也可以使入射至光放 大器的光的頻譜形狀和從光放大器射出的光的頻譜形狀彼此不同。通 過在入射至光纖的光脈沖列的各脈沖的功率波形峰值的基礎(chǔ)上，進(jìn)一 步考慮光放大器導(dǎo)致的光脈沖列的頻譜形狀的變化，可以一邊良好地 維持SC光的頻譜波形， 一邊使SC光的功率更高精度地接近期望強(qiáng) 度。
.在第2實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置中，功率調(diào)節(jié)單元
也可以包括衰減率可變的光衰減器，其以光學(xué)連接在種光源和光纖之 間的狀態(tài)配置。通過由光衰減器使光脈沖列所包含的各脈沖的功率衰 減，并且任意調(diào)節(jié)衰減率，可以控制光脈沖列的各脈沖的功率波形的 峰值，而不會對光脈沖列的噪聲特性、時(shí)間波形及頻譜形狀產(chǎn)生影響。
由此，根據(jù)使用了光衰減器的該光源裝置，可以使sc光的功率更高
精度地接近期望強(qiáng)度。
在第2實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置中，功率調(diào)節(jié)單元
也可以利用種光源和光纖之間的光軸偏差而使種光源和光纖之間的 光耦合效率變化。通過使種光源和光纖之間的光耦合效率變化，可以 使光脈沖列所包含的各脈沖的功率波形的峰值變化。在此情況下，可
以良好地控制SC光的功率，同時(shí)與使用光放大器或光衰減器的情況 相比，可以將光損耗抑制得較低。
在第2實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置中，功率調(diào)節(jié)單元 也可以通過使入射至光纖的光脈沖列所包含的各脈沖的時(shí)間波形變 化而維持SC光的頻譜波形。在此情況下，可以在良好地維持SC光 的頻譜波形的同時(shí)使S C光的功率變化。
在第2實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置中，功率調(diào)節(jié)單元 也可以通過使入射至光纖的光脈沖列的中心波長變化而維持SC光的
頻譜波形。SC光的頻譜波形受到光纖的色散特性及光脈沖列的中心 波長的影響。由此，根據(jù)使光脈沖列的中心波長變化的該光源裝置， 可以在良好地維持SC光的頻譜波形的同時(shí)使SC光的功率變化。
在第2實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置中，功率調(diào)節(jié)單元
也可以通過使入射至光纖的光脈沖列的頻譜形狀變化而維持sc光的 頻譜波形，在此情況下，可以在良好地維持sc光的頻譜波形的同時(shí) 使sc光的功率變化。
在第2實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置中，功率調(diào)節(jié)單元 也可以通過使入射至光纖的光脈沖列的偏振方向變化而維持SC光的 頻譜波形。SC光的頻譜波形受到光脈沖列的偏振及光纖的偏振依賴 性的影響。由此，根據(jù)使偏振方向變化的該光源裝置，可以在良好地 維持SC光的頻譜波形的同時(shí)使SC光的功率變化。
另一方面，第2實(shí)施例所涉及的第2結(jié)構(gòu)的光源裝置也具有種 光源、用于生成SC光的光纖和頻譜整形單元，但利用連續(xù)光作為種 光。功率調(diào)節(jié)單元在SC光的頻譜頻帶所包含的部分或整個(gè)波長區(qū)域 內(nèi)，在維持從該光源裝置射出的SC光的頻譜波形的狀態(tài)下使SC光 的功率變化。即使入射至光纖的光為連續(xù)光，但只要該連續(xù)光具有比 較高的功率，則也可以在光纖內(nèi)可靠地生成SC光。并且，根據(jù)該光 源裝置，利用功率調(diào)節(jié)單元，可以一邊維持測定所需的波長區(qū)域中的 SC光的頻譜波形， 一邊使該波長區(qū)域中的SC光的功率變化。
在第2實(shí)施例所涉及的第2結(jié)構(gòu)的光源裝置中，優(yōu)選入射至光 纖的連續(xù)光的功率大于或等于100mW。在此情況下，可以在光纖內(nèi) 可靠地生成SC光。
另外，在第2實(shí)施例所涉及的第1或第2結(jié)構(gòu)的光源裝置中， 優(yōu)選入射至光纖的種光(光脈沖列或連續(xù)光)的波長范圍包括波長 1550nm。在此情況下，可以在光纖的低損耗波長區(qū)域內(nèi)高效地生成 SC光。
在第2實(shí)施例所涉及的第1或第2結(jié)構(gòu)的光源裝置中，還可以 具有控制光纖溫度的溫度控制單元。由于該結(jié)構(gòu)可以使光纖的色散特 性適當(dāng)?shù)刈兓?，所以可以一邊更好地維持從該光源裝置射出的SC光
的頻譜波形， 一邊使SC光的功率更高精度地接近期望值。另外，優(yōu) 選溫度控制單元包括與光纖相接觸地設(shè)置的調(diào)溫元件。這是為了可以 容易地控制光纖的溫度。
在第2實(shí)施例所涉及的第1或第2結(jié)構(gòu)的光源裝置中，功率調(diào)
節(jié)單元也可以包括曲率可變的彎曲部，其形成在用于將sc光向裝置 外部射出的光波導(dǎo)通路上。通過在sc光的光波導(dǎo)通路上設(shè)置上述彎
曲部，可以向SC光施加任意的彎曲損耗，在良好地維持SC光的頻 譜波形的同時(shí)使SC光的功率變化。
在第2實(shí)施例所涉及的第1或第2結(jié)構(gòu)的光源裝置中，功率調(diào) 節(jié)單元也可以包括衰減率可變的光衰減器，其以與光纖的出射端光學(xué) 連接的狀態(tài)配置。根據(jù)使用上述光衰減器的該光源裝置，通過使用例 如衰減率的波長依賴性充分低的光衰減器而使SC光衰減，可以在良 好地維持SC光的頻譜波形的同時(shí)使SC光的功率變化。另外，優(yōu)選 波長區(qū)域中光衰減器的最大衰減率和最小衰減率之差小于或等于 20'dB。這是由于，對于大于或等于20dB的可變衰減量難以保持使損 耗的波長依賴性恒定，如果尋求這種部件，則衰減器變得昂貴。另外， 在普通用途中，只要強(qiáng)度能夠變化20dB即可。
在第2實(shí)施例所涉及的第1或第2結(jié)構(gòu)的光源裝置中，-功率調(diào) 節(jié)單元也可以包括放大率可變的光放大器，其以與光纖的出射端光學(xué) 連接的狀態(tài)配置。根據(jù)使用了上述光放大器的該光源裝置，通過使用 例如放大率的波長依賴性充分低的光放大器使SC光放大，可以在良 好地維持SC光的頻譜波形的同時(shí)使SC光的功率變化。
在第2實(shí)施例所涉及的第1或第2結(jié)構(gòu)的光源裝置中，功率調(diào) 節(jié)單元也可以通過使SC光的重復(fù)頻率變化而使SC光的功率變化。 在此情況下，可以在良好地維持SC光的頻譜波形的同時(shí)使SC光的 功率變化。
另外，即使在種光源射出光脈沖列的情況下，也可以使本第2 實(shí)施例所涉及的光源裝置中的功率調(diào)節(jié)單元，通過使入射至光纖的光 脈沖列的重復(fù)頻率變化，從而使SC光的重復(fù)頻率變化。在此情況下， 可以在良好地維持SC光的頻譜波形的同時(shí)使SC光的重復(fù)頻率變化。 另外，優(yōu)選一邊維持入射至光纖的光脈沖列所包含的各光脈沖的功率 波形的峰值， 一邊使光脈沖列的重復(fù)頻率變化。
另外，第2實(shí)施例所涉及的第1或第2結(jié)構(gòu)的光源裝置還可以 具有檢測單元，其與光纖的出射端光學(xué)連接，檢測SC光的功率及頻
譜形狀中的至少一個(gè)。通過由該檢測單元檢測sc光的功率或頻譜形
狀中的至少一個(gè)，可以利用該檢測結(jié)果對功率調(diào)節(jié)單元進(jìn)行反饋控
制。在此情況下，可以高精度且穩(wěn)定地進(jìn)行sc光的頻譜波形的維持 及sc光的功率控制。
在第2實(shí)施例所涉及的第l或第2結(jié)構(gòu)的光源裝置中，優(yōu)選SC 光的頻譜寬度為入射至光纖的種光(光脈沖列或連續(xù)光)的頻譜寬度 的大于或等于10倍。如果SC光的頻譜寬度為光脈沖列(或連續(xù)光) 的頻譜寬度的大于或等于10倍，則由光脈沖列或光纖的特性(非線 性特性)的波動(dòng)而導(dǎo)致的SC光的頻譜形狀變形變得顯著。由此，在 此情況下，優(yōu)選利用功率調(diào)節(jié)單元使測定所需的波長區(qū)域中的SC光 的功率任意變化。 —
另外，在第3實(shí)施例所涉及的光源裝置中，具有種光源、用于 生成SC光的光纖(生成包含SC光的SC光脈沖列)和用于變更SC 光脈沖列的重復(fù)頻率的頻率調(diào)節(jié)單元。另外，本第3實(shí)施例所涉及的 光源裝置也主要具有利用光脈沖列作為種光的第1結(jié)構(gòu)、和利用連續(xù) 光作為種光的第2結(jié)構(gòu)。
根據(jù)利用光脈沖列作為種光的、第3實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu) 的光源裝置，可以利用頻率調(diào)節(jié)單元將SC光脈沖列的重復(fù)頻率任意 變更。在此情況下，例如在研究被測定對象物的熒光壽命的波長依賴 性時(shí)，由于可以以與各種被測定對象物的熒光壽命的長度對應(yīng)的周期 照射SC光，所以可以提高測定精度或測定效率。另外，在利用作為 非線性現(xiàn)象之一的四波混頻進(jìn)行的光采樣波形監(jiān)測中，可以對被測定 波形以最合適的定時(shí)進(jìn)行采樣。其結(jié)果，具有可以有效提高監(jiān)測精度 的優(yōu)點(diǎn)，或在光頻率梳中，具有可以調(diào)節(jié)光梳間隔(即光的波長間隔) 的優(yōu)點(diǎn)。
在第3實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置中，頻率調(diào)節(jié)單元
對種光源射出光脈沖列時(shí)的重復(fù)頻率進(jìn)行變更。這樣，通過由頻率調(diào) 節(jié)單元直接控制種光源而任意地調(diào)節(jié)光脈沖列的重復(fù)頻率，可以利用 簡單的結(jié)構(gòu)來變更SC光脈沖列的重復(fù)頻率。
此外，在第3實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置中，頻率調(diào) 節(jié)單元也可以具有分波部、延遲部和合波部。分波部以光學(xué)連接在種 光源和光纖之間的狀態(tài)配置，將光脈沖列分波至多個(gè)光波導(dǎo)通路。延 遲部設(shè)置在多個(gè)光波導(dǎo)通路中的一部分光波導(dǎo)通路上，使光脈沖列在 時(shí)間上延遲。合波部將來自多個(gè)光波導(dǎo)通路的光脈沖列合波。由此， 通過使頻率調(diào)節(jié)單元具有將分波后的光脈沖列的一部分延遲，再與其
他光脈沖列合波的結(jié)構(gòu)，可以良好地變更sc光脈沖列的重復(fù)頻率。 在第3實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置中，頻率調(diào)節(jié)單元
也可以光學(xué)連接在種光源和光纖之間，通過從光脈沖列中周期性地提 取脈沖而使該光脈沖列的重復(fù)頻率變化。在此情況下，頻率調(diào)節(jié)單元
可以良好地變更sc光脈沖列的重復(fù)頻率。另外，使光脈沖列的重復(fù)
頻傘變化的該光源裝置還可以具有光放大器，其以光學(xué)連接在頻率調(diào) 節(jié)單元和光纖之間的狀態(tài)配置。在該結(jié)構(gòu)中，通過對由頻率調(diào)節(jié)單元
提取后的脈沖進(jìn)行放大，可以高效地生成高功率的光脈沖列。因此，
可以高效地實(shí)現(xiàn)S C光脈沖列的頻譜寬頻化。
在第3實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置中，頻率調(diào)節(jié)單元 也可以與光纖的出射端光學(xué)連接，通過從SC光脈沖列中周期性地提 取脈沖而使該SC光脈沖列的重復(fù)頻率變化。在此情況下，頻率調(diào)節(jié) 單元可以良好地變更SC光脈沖列的重復(fù)頻率，同時(shí)可以容易地將SC 光脈沖列的平均功率向下降方向調(diào)整。
在第3實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置中，也可以使頻率 調(diào)節(jié)單元的脈沖提取周期能夠任意變更。在此情況下，使SC光脈沖
列的重復(fù)頻率變化的自由度增加。
在第3實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置中，優(yōu)選SC光脈沖 列的頻譜寬度為光纖接收的光脈沖列的頻譜寬度的大于或等于10 倍。如果SC光脈沖列的頻譜寬度為光脈沖列的頻譜寬度的大于或等 于10倍，則由光脈沖列或光纖特性的波動(dòng)而造成的SC光脈沖列的
頻譜形狀變形變得顯著。由此，在此情況下，優(yōu)選利用頻率調(diào)節(jié)單元 控制SC光脈沖列的重復(fù)頻率。另外，由于SC光脈沖列的重復(fù)頻率 可以任意變更，所以SC光脈沖列的頻譜控制的自由度也變高。
另外，第3實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置還可以具有脈 沖強(qiáng)度調(diào)節(jié)單元，其以光學(xué)連接在種光源和光纖之間的狀態(tài)配置，使 光脈沖列包含的各脈沖的最大功率變化。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，可以一邊維持
sc光脈沖列的頻譜形狀大致恒定， 一邊適當(dāng)?shù)乜刂苨c光脈沖列所
包含的各脈沖的最大功率或頻譜強(qiáng)度。上述脈沖強(qiáng)度調(diào)節(jié)單元可以由 放大率可變的光放大器或衰減率可變的光衰減器而良好地實(shí)現(xiàn)。另
外，脈沖強(qiáng)度調(diào)節(jié)單元也可以通過下述方式實(shí)現(xiàn)利用種光源和光纖 之間的光軸偏差而使種光源和光纖之間的光耦合效率變化，使光脈沖 列所包含的各脈沖的最大功率變化。
第3實(shí)施例所涉及的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置還可以具有偏振調(diào)節(jié)
單元，其以光學(xué)連接在種光源和光纖之間的狀態(tài)配置，使入射至光纖 的光脈沖列的偏振方向變化。在使用偏振依賴性較大的光纖的情況 下，通過將上述偏振調(diào)節(jié)單元配置在種光源和光纖之間，可以一邊維
持sc光脈沖列的頻譜形狀大致恒定， 一邊適當(dāng)?shù)乜刂苨c光脈沖列
所包含的各脈沖的最大功率或頻譜強(qiáng)度。
另一方面，第3實(shí)施例所涉及的第2結(jié)構(gòu)的光源裝置也具有種 光源、用于生成SC光的光纖(生成包含SC光的SC光脈沖列)和 用于變更SC光脈沖列的重復(fù)頻率的頻率調(diào)節(jié)單元，但利用連續(xù)光作 為種光。即使入射至光纖的光為連續(xù)光，但只要該連續(xù)光具有比較高 的功率，也可以在光纖內(nèi)可靠地生成SC光。并且，根據(jù)上述第2結(jié) 構(gòu)的光源裝置，可以通過頻率調(diào)節(jié)單元變更SC光脈沖列的重復(fù)頻率。 由此，與上述利用光脈沖列作為種光的第1結(jié)構(gòu)的光源裝置相同，可 以良好地實(shí)現(xiàn)在熒光壽命的波長依賴性測定中提高測定精度及測定 效率、在光采樣波形監(jiān)測中提高監(jiān)測精度、以及在光頻率梳中調(diào)節(jié)光 梳間隔等。
在本第3實(shí)施例所涉及的第2結(jié)構(gòu)的光源裝置中，頻率調(diào)節(jié)單 元也可以通過使連續(xù)光的功率變化而使SC光脈沖列的重復(fù)頻率變
化。由于如果入射至光纖的連續(xù)光的功率變化，則在該光纖內(nèi)生成的 脈沖的條件變化，所以該脈沖的重復(fù)頻率也變化。由此，根據(jù)該裝置， 可以使SC光脈沖列的重復(fù)頻率良好地變化。
在第3實(shí)施例所涉及的第2結(jié)構(gòu)的光源裝置中，優(yōu)選光纖接收
的連續(xù)光的功率大于或等于500mW。在此情況下，由于可以使光纖 內(nèi)的脈沖條件適當(dāng)?shù)刈兓?，所以可以使SC光脈沖列的重復(fù)頻率適當(dāng) 地變化。
第3實(shí)施例所涉及的第1或第2結(jié)構(gòu)的光源裝置還可以具有檢 測單元，其與光纖的出射端光學(xué)連接，檢測SC光脈沖列的重復(fù)頻率。 通過由該檢測單元檢測SC光脈沖列的重復(fù)頻率，可以將重復(fù)頻率反 饋至頻率調(diào)節(jié)單元。由此，根據(jù)具有該檢測單元的該光源裝置，可以 高精度且穩(wěn)定地進(jìn)行重復(fù)頻率的控制。
第3實(shí)施例所涉及的第1或第2結(jié)構(gòu)的光源裝置還可以具有用 于控制光纖的溫度的溫度控制單元。通過該結(jié)構(gòu)，由于可以使光纖的 色散'特性良好地變化，所以可以一邊維持SC光脈沖列的頻譜形狀大 致恒定， 一邊良好地控制SC光脈沖列所包含的各脈沖的最大功率或 頻譜強(qiáng)度。
在第3實(shí)施例所涉及的第1或第2結(jié)構(gòu)的光源裝置中，也可以 使用于將SC光脈沖列向裝置外部射出的光波導(dǎo)通路具有彎曲部。在 此情況下，優(yōu)選該彎曲部的曲率可變。通過在SC光脈沖列的光波導(dǎo) 通路上設(shè)置上述彎曲部，可以向SC光脈沖列施加任意的彎曲損耗， 使頻譜形狀適當(dāng)?shù)刈兓?br> 在第3實(shí)施例所涉及的第1或第2結(jié)構(gòu)的光源裝置中，優(yōu)選SC 光脈沖列的重復(fù)頻率大于或等于lkHz而小于或等于lGHz，優(yōu)選頻 率調(diào)節(jié)單元的可調(diào)節(jié)范圍的幅度為大于或等于該可調(diào)節(jié)范圍的中心
頻率值的20%。在此情況下，可以良好地對例如熒光壽命的波長依 賴性測定中的測定周期、光采樣波形監(jiān)測中的采樣周期、光頻率梳中 的光梳間隔等進(jìn)行微調(diào)。
在第3實(shí)施例所涉及的第l或第2結(jié)構(gòu)的光源裝置中，SC光脈 沖列的重復(fù)頻率也可以是大于或等于lOMHz而小于或等于lOOMHz，
頻率調(diào)節(jié)單元的可調(diào)節(jié)范圍的幅度也可以是大于或等于10MHz。在 此情況下，例如在熒光壽命的波長依賴性的測定中，可以良好地測定 多個(gè)物質(zhì)的響應(yīng)特性。另外，例如在光采樣波形監(jiān)測中，可以得到采 樣周期的充分的可調(diào)節(jié)范圍。
另外，本發(fā)明所涉及的各實(shí)施例，通過下述的詳細(xì)說明及附圖， 能夠進(jìn)一步充分地理解。這些實(shí)施例僅是用于例示而示出的，不能認(rèn) 為本發(fā)明限定于此。
另外，本發(fā)明的更多應(yīng)用范圍，從下面的詳細(xì)說明可以明確。 但是，詳細(xì)說明及特定的事例示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但僅是為 了例示而示出的，根據(jù)該詳細(xì)說明，本發(fā)明的精神及范圍內(nèi)的各種變 形及改進(jìn)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯然是顯而易見的。
發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明所涉及的光源裝置，通過具有種光源及用于生成sc 光的光纖，同時(shí)具有頻譜整形單元、功率調(diào)節(jié)單元及頻率調(diào)節(jié)單元中 的任意一個(gè)，可以得到各種效果。例如，利用頻譜整形單元，可以使
射出的sc光的頻譜形狀整體或部分地變形。另外，利用功率調(diào)節(jié)單
元，可以一邊維持射出的SC光的頻譜波形， 一邊變更SC光的功率。 另外，利用頻率調(diào)節(jié)單元，可以變更SC光脈沖列的重復(fù)頻率。


圖1是表示本發(fā)明所涉及的光源裝置的第1實(shí)施例的代表性結(jié) 構(gòu)的圖。
圖2是表示可以在第1實(shí)施例所涉及的光源裝置中應(yīng)用的脈沖 光源的第1結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是表示可以在第1實(shí)施例所涉及的光源裝置中應(yīng)用的脈沖 光源的第2結(jié)構(gòu)的圖。
圖4是表示可以在第1實(shí)施例所涉及的光源裝置中應(yīng)用的脈沖 光源的第3結(jié)構(gòu)的圖。
圖5是用于說明與聚光透鏡及光纖之間的位置關(guān)系相對應(yīng)的入
射至該光纖的光的波形變化的圖。
圖6是表示從光纖射出的SC光的頻譜形狀的一個(gè)例子(SP101) 和通過頻帶可變?yōu)V光器后的SC光的頻譜形狀的一個(gè)例子(SP102及 SP103)的曲線圖。
圖7是用于說明紅外分光測定的圖。
圖8是用于說明第1實(shí)施例所涉及的光源裝置的第1變形例的 結(jié)構(gòu)及動(dòng)作的圖。
圖9是表示第1實(shí)施例所涉及的光源裝置的第2變形例的結(jié)構(gòu)的圖。
圖IO是表示第1實(shí)施例所涉及的光源裝置的第3及第4變形例 各自結(jié)構(gòu)的框圖。
圖11是表示第1實(shí)施例所涉及的光源裝置的第5變形例的結(jié)構(gòu) 的框圖。
圖12是表示第1實(shí)施例所涉及的光源裝置的第6變形例的結(jié)構(gòu) 的圖
圖13是用于說明圖12所示的第6變形例所涉及的光源裝置的 動(dòng)作的圖。
圖14是表示本發(fā)明所涉及的光源裝置的第2實(shí)施例的代表性結(jié) 構(gòu)的圖。
圖15是表示可以在第2實(shí)施例所涉及的光源裝置中應(yīng)用的脈沖 光源的第1結(jié)構(gòu)的圖。
圖16是表示可以在第2實(shí)施例所涉及的光源裝置中應(yīng)用的脈沖 光源的第2結(jié)構(gòu)的圖。
圖17是表示可以在第2實(shí)施例所涉及的光源裝置中應(yīng)用的脈沖 光源的第3結(jié)構(gòu)的圖。
圖18是表示在第2實(shí)施例所涉及的光源裝置中，來自時(shí)分多重 處理部的輸出波形的曲線圖。
圖19是表示由第2實(shí)施例所涉及的光源裝置的光纖生成的SC 光的頻譜形狀的一個(gè)例子的曲線圖。
圖20是表示第2實(shí)施例所涉及的光源裝置的第1及第2變形例
各自結(jié)構(gòu)的圖。
圖21是表示第2實(shí)施例所涉及的光源裝置的第3及第4變形例
各自結(jié)構(gòu)的圖。
圖22是表示第2實(shí)施例所涉及的光源裝置的第5及第6變形例
各自結(jié)構(gòu)的圖。
圖23是表示第2實(shí)施例所涉及的光源裝置的第7變形例的結(jié)構(gòu)的圖。
圖24是表示從第2實(shí)施例所涉及的光源裝置中的光衰減器輸出 的輸出光的頻譜形狀的一個(gè)例子的曲線圖。
圖25是用于說明第2實(shí)施例所涉及的光源裝置的第8變形例的
結(jié)構(gòu)及差的圖。
圖26是表示第2實(shí)施例所涉及的光源裝置的第9及第10變形
例各自結(jié)構(gòu)的框圖。
圖27是表示第2實(shí)施例所涉及的光源裝置的第11變形例的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖28是表示本發(fā)明所涉及的光源裝置的第3實(shí)施例的代表性結(jié)構(gòu)的圖。
圖29是表示可以在第3實(shí)施例所涉及的光源裝置中應(yīng)用的脈沖光源的第1結(jié)構(gòu)的圖。
圖30是表示可以在第3實(shí)施例所涉及的光源裝置中應(yīng)用的脈沖 光源的第2結(jié)構(gòu)的圖。
圖31是表示可以在第3實(shí)施例所涉及的光源裝置中應(yīng)用的脈沖 光源的第3結(jié)構(gòu)的圖。
圖32是表示在第3實(shí)施例所涉及的光源裝置中，來自時(shí)分多重 處理部的輸出波形的曲線圖。
圖33是表示由第3實(shí)施例所涉及的光源裝置的光纖生成的SC 光脈沖列的頻譜形狀的曲線圖。
圖34是用于對熒光壽命的波長依賴性的測定進(jìn)行說明的圖。
圖35是用于說明利用四波混頻現(xiàn)象進(jìn)行的光采樣波形監(jiān)測的圖。
圖36是表示第3實(shí)施例所涉及的光源裝置的第1及第2變形例 各自結(jié)構(gòu)的圖。
圖37是表示第3實(shí)施例所涉及的光源裝置的第3及第4變形例 的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖38是表示第3實(shí)施例所涉及的光源裝置的第5變形例的結(jié)構(gòu) 的框圖。
圖39是表示第3實(shí)施例所涉及的光源裝置的第6變形例的結(jié)構(gòu) 的框圖。
符號的說明
101a 101h…光源裝置，102、 102a 102c…脈沖光源(種光源)， 103…光軸調(diào)整部，104…頻帶可變?yōu)V光器，105…脈沖壓縮*擴(kuò)展器， 106…光衰減器，107…脈沖整形部，108…頻譜整形部，109…調(diào)溫元 件，111…光纖，112…準(zhǔn)直透鏡，113…聚光透鏡，114、 116、 117… 控制都，115…光放大器，115…頻率控制部，118…檢測器，119…分 波器，120…連續(xù)光源(種光源)，121…半導(dǎo)體激光元件，122a…LN 調(diào)制器，122b、 124c、 152…信號發(fā)生器，123…諧振腔，124a…反射鏡， 124b…壓電電動(dòng)機(jī)，125…可飽和吸收鏡，128…同時(shí)摻雜Er:Yb的玻 璃板，131…第1驅(qū)動(dòng)部，132…第2驅(qū)動(dòng)部，Pl…光脈沖列，P2…SC 光，P3…連續(xù)光。
201a 201n…光源裝置，202、 202a 202c…脈沖光源(種光源)， 203、 204…時(shí)分多重處理部，205…脈沖提取部，206…信號發(fā)生器， 207…光衰減器，208…光軸調(diào)整部，209…脈沖壓縮 擴(kuò)展器，210… 光放大器，2H…光纖，211a…調(diào)溫元件，212、 215、 218…光放大器， 214…光衰減器，216…脈沖整形部，217a 217c…控制部，219…功率 調(diào)節(jié)部，220…連續(xù)光源(種光源)，221…半導(dǎo)體激光元件，222a… LN調(diào)制器，222b、 224c、 252…信號發(fā)生器，223…諧振腔，224a…反 射鏡，224b…壓電電動(dòng)機(jī)，225…可飽和吸收鏡，228…同時(shí)摻雜Er:Yb 的玻璃板，230…檢測器，231、 241…分波器，232、 233、 242 244… 光波導(dǎo)通路，234…延遲器，235、 245…合波器，242a、 243a…延遲通
路，251…光開關(guān)，252…信號發(fā)生器，281…第1驅(qū)動(dòng)部，282…第2 驅(qū)動(dòng)部，Pl…光脈沖列，P2…SC光，P3…連續(xù)光。
301a 301h…光源裝置，302、 302a 302c…脈沖光源(種光源)， 303、 304…時(shí)分多重處理部，305…脈沖提取部，306…信號發(fā)生器， 307 309…控制部，311…光纖,312、 313、 318…光放大器，314、 315." 頻率控制部，316…檢測器，316a…波長可變?yōu)V光器，316b…光檢測元 件，316c…PLL電路，3H…分波器，320…連續(xù)光源，321…半導(dǎo)體激 光元件，322a…LN調(diào)制器，322b、 324c、 352…信號發(fā)生器，323…諧 振腔，324a…反射鏡，324b…壓電電動(dòng)機(jī)，325…可飽和吸收鏡，328… 同時(shí)摻雜Er:Yb的玻璃板，331、 341…分波器，332、 333、 342 344… 光波導(dǎo)通路，334…延遲器，335、 345…合波器，342a、 343a…延遲通 路，351…光開關(guān)，360…光放大器，Pl…光脈沖列，P2…SC光脈沖列。
具體實(shí)施例方式
下面，參照圖1 39詳細(xì)說明本發(fā)明所涉及的光源裝置的各實(shí) 施例。另外，在

中，對相同或相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注相同標(biāo)號，省 略重復(fù)說明。
(第1實(shí)施例)
首先，參照圖1 13詳細(xì)說明本發(fā)明所涉及的光源裝置的第1 實(shí)施例。圖1是表示本發(fā)明所涉及的光源裝置的第1實(shí)施例的代表性 結(jié)構(gòu)的圖。作為第1實(shí)施例所涉及的光源裝置，圖1的區(qū)域(a)示 出的光源裝置101a具有脈沖光源102、光軸調(diào)整部103、光纖lll、 準(zhǔn)直透鏡112和聚光透鏡113。該脈沖光源102為種光源，接受來自 電源裝置的電源供給而射出光脈沖列Pl作為種光。
光纖111經(jīng)由準(zhǔn)直透鏡112及聚光透鏡113而與脈沖光源102 光學(xué)連接，接收光脈沖列Pl而射出脈沖狀的超連續(xù)光(SC-Supercontinuum)光P2。具體地說，光纖111通過將光脈沖列Pl所 具有的頻譜寬度擴(kuò)大至例如大于或等于2倍，從而生成SC光P2。另 夕卜，優(yōu)選光脈沖列Pl的波長范圍包含1550nm，更優(yōu)選該波長范圍 的中心波長位于1550nm附近。在此情況下，可以在光纖111的低損耗波長區(qū)域中高效地生成SC光。
光軸調(diào)整部103包括在用于使SC光P2的頻譜形狀變形的頻譜 整形單元中。光軸調(diào)整部103利用脈沖光源102和光纖111之間的光 軸偏差而使脈沖光源102和光纖111之間的光耦合效率變化。由此， 使光脈沖列Pl所包含的各脈沖的最大功率變化。在該光源裝置101a 中，光軸調(diào)整部103具有第1驅(qū)動(dòng)部131，其使聚光透鏡113位移； 以及第2驅(qū)動(dòng)部132，其使光纖111的光入射端位移。第1驅(qū)動(dòng)部131 使聚光透鏡113在光軸方向及與光軸方向相交的方向上位移，從而使 脈沖光源102和光纖111之間的光耦合效率變化。第2驅(qū)動(dòng)部132 將光纖111的光入射端在與光軸方向相交的方向上位移，從而使脈沖 光源102和光纖111之間的光耦合效率變化。
另一方面，作為本第1實(shí)施例所涉及的光源裝置，圖1的區(qū)域 (b)所示的光源裝置101b具有脈沖光源102、頻帶可變?yōu)V光器104、 光纖111、準(zhǔn)直透鏡112和聚光透鏡113。另外，脈沖光源102、光 纖111、準(zhǔn)直透鏡112及聚光透鏡113的結(jié)構(gòu)及功能與上述光源裝置 101a的情況相同。
頻帶可變?yōu)V光器104包括在用于使SC光P2的頻譜形狀變形的 頻譜整形單元中。頻帶可變?yōu)V光器104與光纖111的光出射端光學(xué)連 接，可以限制從光纖111射出的SC光P2的頻譜寬度，同時(shí)使限制 的頻譜寬度或其中心波長變動(dòng)。SC光P2通過頻帶可變?yōu)V光器104 而向光源裝置101b的外部射出。
在這里，圖2是作為可以在第1實(shí)施例所涉及的光源裝置中應(yīng) 用的脈沖光源102的第1結(jié)構(gòu)，而示出脈沖光源102a的結(jié)構(gòu)的圖。 脈沖光源102a是所謂的有源(主動(dòng))鎖模型超短脈沖光發(fā)生源，由 環(huán)形諧振器構(gòu)成。即，脈沖光源102a具有半導(dǎo)體激光元件121、 LN 調(diào)制器122a、驅(qū)動(dòng)LN調(diào)制器122a的信號發(fā)生器122b、和環(huán)狀諧振 腔(光波導(dǎo)通路)123。半導(dǎo)體激光元件121經(jīng)由耦合器123a與諧振 腔123的環(huán)狀部分光學(xué)連接。另外，諧振腔123的環(huán)狀部分經(jīng)由耦合 器123c與輸出用光波導(dǎo)通路123d光學(xué)連接。在諧振腔123的環(huán)狀部 分中，光學(xué)地串聯(lián)連接有摻鉺光纖(EDF) 123b及LN調(diào)制器122a。
如果信號發(fā)生器122b將規(guī)定頻率的電脈沖信號發(fā)送至LN調(diào)制
器122a，則LN調(diào)制器122a上的光損耗相應(yīng)于該頻率所對應(yīng)的周期 減少。從半導(dǎo)體激光元件121向諧振腔123的環(huán)狀部分入射激勵(lì)光。 然后，如果控制使LN調(diào)制器122a在與由該激勵(lì)光激勵(lì)產(chǎn)生的光中 包含的各模式的相位同步時(shí)進(jìn)行振蕩，則可以生成脈寬為數(shù)飛秒左右 的超短脈沖激光，并從輸出用光波導(dǎo)通路123d周期性地向外部射出。 圖1的區(qū)域(a)及(b)所示的光源裝置101a、 lOlb均利用該周期 性的超短脈沖光作為光脈沖列P1。另外，光脈沖列P1的重復(fù)頻率與 從信號發(fā)生器122b傳送至LN調(diào)制器122a的電脈沖信號的頻率一致。
圖3是作為脈沖光源102(可以在第1實(shí)施例所涉及的光源裝置 中應(yīng)用的脈沖光源)的第2結(jié)構(gòu)而示出脈沖光源102b的結(jié)構(gòu)的圖。 脈沖光源102b是所謂的無源(被動(dòng))鎖模型超短脈沖光發(fā)生源，由 環(huán)形諧振器構(gòu)成。目卩，脈沖光源102b具有半導(dǎo)體激光元件121、環(huán) 狀諧振腔(光波導(dǎo)通路)123、反射鏡124a、安裝在反射鏡124a上 的壓電電動(dòng)機(jī)124b和驅(qū)動(dòng)壓電電動(dòng)機(jī)124b的信號發(fā)生器124c。另 外，在下述方面與上述第1結(jié)構(gòu)的脈沖光源102a (圖2)相同半導(dǎo) 體激光元件121與諧振腔123光學(xué)連接；諧振腔123具有輸出用光波 導(dǎo)通路123d;以及諧振腔123的環(huán)狀部分與EDF123b光學(xué)連接。
在脈沖光源102b上，取代上述脈沖光源102a中的LN調(diào)制器 122a而設(shè)置反射鏡124a。反射鏡124a構(gòu)成諧振腔123的環(huán)狀部分的 一部分，通過反射鏡124a的位置振動(dòng)而使諧振腔123的環(huán)狀部分的 長度周期性地變化。反射鏡124a的振動(dòng)由壓電電動(dòng)機(jī)124b生成。另 外，其振動(dòng)頻率由驅(qū)動(dòng)壓電電動(dòng)機(jī)124b的信號發(fā)生器124c控制。
如果信號發(fā)生器124c將規(guī)定頻率的電脈沖信號發(fā)送至壓電電動(dòng) 機(jī)124b，則諧振腔123的長度以與該頻率對應(yīng)的周期變動(dòng)。從半導(dǎo) 體激光元件121向諧振腔123的環(huán)狀部分入射激勵(lì)光。然后，在諧振 腔123的長度滿足孤子條件的瞬間，生成脈寬為數(shù)飛秒左右的超短脈 沖激光。該超短脈沖光作為光脈沖列P1，從輸出用光波導(dǎo)通路123d 向外部周期性地射出。此時(shí)，光脈沖列P1的重復(fù)頻率與從信號發(fā)生 器124c傳送至壓電電動(dòng)機(jī)124b的電脈沖信號的頻率一致。另外，由
于在脈沖光源12b中，通過機(jī)械驅(qū)動(dòng)反射鏡124a而生成周期性的超 短脈沖光，所以與電氣驅(qū)動(dòng)LN調(diào)制器122a的結(jié)構(gòu)的脈沖光源102a (圖2)相比，具有光脈沖列P1的重復(fù)頻率變小的趨勢。
另外，圖4是作為脈沖光源102的第3結(jié)構(gòu)而示出脈沖光源102c 的結(jié)構(gòu)的圖。脈沖光源102c是所謂的無源(被動(dòng))鎖模型超短脈沖 光發(fā)生源，由利用同時(shí)摻雜Er:Yb的玻璃形成的固體激光器構(gòu)成。即， 脈沖光源102c具有半導(dǎo)體激光元件121;可飽和吸收鏡125，其由 可飽和吸收體及反射鏡一體地構(gòu)成；準(zhǔn)直透鏡126a;棱鏡126b及 126c;輸出用耦合器126d;反射鏡127a 127c;以及同時(shí)摻雜Er:Yb 的玻璃板128。另外，除了半導(dǎo)體激光元件121及準(zhǔn)直透鏡126a之 外的構(gòu)成要素，構(gòu)成用于激光振蕩的諧振腔CA。
從半導(dǎo)體激光元件121射出的激勵(lì)光經(jīng)由準(zhǔn)直透鏡126a及反射 鏡127a而到達(dá)同時(shí)摻雜Er:Yb的玻璃板128，并激勵(lì)同時(shí)摻雜Er:Yb 的玻璃板128。同時(shí)摻雜Er:Yb的玻璃板128配置在諧振腔CA上， 該諧振會CA由可飽和吸收鏡125、棱鏡126b及126c、輸出用耦合 器126d及反射鏡127a 127c構(gòu)成。在諧振腔CA中行進(jìn)的光， 一邊 由同時(shí)摻雜Er:Yb的玻璃板128放大， 一邊在可飽和吸收鏡125和輸 出用耦合器126d之間往返。
可飽和吸收鏡125具有吸收弱光而反射強(qiáng)光的性質(zhì)。由于在到 達(dá)可飽和吸收鏡125的光所包含的各模式的相位同步時(shí)，光的強(qiáng)度達(dá) 到最大，所以僅在該瞬間，可飽和吸收鏡125作為反射鏡起作用，產(chǎn) 生激光振蕩。由此，該激光成為脈寬為數(shù)飛秒左右的超短脈沖光，作 為光脈沖列Pl從輸出用耦合器126d向外部射出。此時(shí)，光脈沖列 Pl的重復(fù)頻率為與諧振腔CA的長度對應(yīng)的值。
分別說明具有上述結(jié)構(gòu)的光源裝置101a、 101b的動(dòng)作。另外， 作為脈沖光源102，可以使用圖2至4所示的脈沖光源102a 102c 中的任一個(gè)，以射出光脈沖列P1。光脈沖列P1具有使脈寬為數(shù)飛秒 左右的超短脈沖光周期性地排列的結(jié)構(gòu)。光脈沖列P1由準(zhǔn)直透鏡112 校準(zhǔn)后，由聚光透鏡113聚光。另外，從脈沖光源102射出的光脈沖 列Pl的各光脈沖的最大功率例如為70 80kW左右。另外，光脈沖
列Pl的重復(fù)頻率例如為50MHz左右。光脈沖列PI的脈寬例如為小 于或等于300飛秒。另外光脈沖列PI的時(shí)間平均功率例如為70 80mW左右。
光脈沖列P1由聚光透鏡113聚光后，入射至光纖lll。然后， 在光纖111中通過非線性光學(xué)效應(yīng)(絕熱孤子壓縮效應(yīng))而生成各光 脈沖的頻譜頻帶寬度擴(kuò)展至大于或等于2倍的脈沖狀SC光P2。 SC 光P2從光源裝置101a的光出射端向外部射出。
在光源裝置101a (圖1的區(qū)域(a))中，脈沖光源102和光纖 111的光入射端之間的光耦合效率由光軸調(diào)整部103任意設(shè)定。具體 地說，通過利用第1及第2驅(qū)動(dòng)部131及132改變聚光透鏡113的光 軸和光纖111的入射端的光軸之間的偏差量、或聚光透鏡113的焦點(diǎn) 位置和光纖111的入射端位置之間的偏差量，從而調(diào)節(jié)脈沖光源102 和光纖111之間的光耦合效率。
在這里，圖5的區(qū)域(a)是示出在下述情況下入射至光纖111 的入射波形Pn)。A的一個(gè)例子的曲線圖，上述情況是指聚光透鏡113 的光軸和光纖111的入射端的光軸一致，并且聚光透鏡113的焦點(diǎn)位 置和光纖111的入射端位置一致的情況(即脈沖光源102和光纖111 的光入射端之間的光耦合效率最大的情況)。另外，圖5的區(qū)域(b) 是示出在下述情況下入射至光纖111的入射波形P咖B的一個(gè)例子的 曲線圖，上述情況是指聚光透鏡113的光軸和光纖111的入射端的光 軸錯(cuò)開的情況，或聚光透鏡113的焦點(diǎn)位置和光纖111的入射端位置 錯(cuò)開的情況。
如果在脈沖光源102和光纖111的光入射端之間的光耦合效率 最大的情況下，光脈沖列PI所包含的各脈沖的最大功率為PWt (參 照圖5的區(qū)域(a))，則在聚光透鏡113的光軸和光纖111的入射 端的光軸錯(cuò)開的情況下，或聚光透鏡113的焦點(diǎn)位置和光纖111的入 射端的位置錯(cuò)開的情況下，光脈沖列PI所包含的各脈沖的最大功率 小于PWp成為PW2 (參照圖5的區(qū)域(b))。由此，如果光脈沖 列PI所包含的各脈沖的最大功率變化，則光纖111中通過非線性光 學(xué)效應(yīng)生成的SC光P2的頻譜形狀變形。通過利用上述情況，在光
源裝置101a (圖1的區(qū)域(a))中，使脈沖光源102和光纖111的 光入射端之間的光耦合效率變化，以使SC光P2的頻譜形狀成為期 望形狀。
另外，在光源裝置101b (圖1的區(qū)域(b))中，利用頻帶可變 濾光器1Q4使從光纖111射出的SC光P2的頻譜頻帶寬度變化。在 這里，圖6示出從光纖lll射出的SC光P2的頻譜形狀的一個(gè)例子 (頻譜SP101)、和通過頻帶可變?yōu)V光器104后的SC光P2的頻譜 形狀的一個(gè)例子(頻譜.SP102、 SP103)。另夕卜，在圖6中，頻譜SP103 是頻帶可變?yōu)V光器104的通過頻帶寬度比頻譜SP102小的情況下的 頻譜。另外，在圖6中，縱軸是標(biāo)準(zhǔn)化后的頻譜強(qiáng)度。如圖6所示， 在光源裝置101b (圖1的區(qū)域(b))中，SC光P2的頻譜形狀中主 要與頻譜寬度有關(guān)的形狀，可以利用頻帶可變?yōu)V光器104可靠地變化 為期望形狀。
另外，在上述說明中，對具有光軸調(diào)整部103的光源裝置101a 和具有步^帶可變?yōu)V光器104的光源裝置101b進(jìn)行了說明，但在本第 1實(shí)施例所涉及的光源裝置中，更優(yōu)選同時(shí)具有光軸調(diào)整部103及頻 帶可變?yōu)V光器104這兩者。通過該結(jié)構(gòu)，可以增加使SC光P2的頻 譜形狀變化時(shí)的自由度。
如上述說明所示，根據(jù)第l實(shí)施例所涉及的光源裝置101a、101b， 分別可以利用光軸調(diào)整部103或頻帶可變?yōu)V光器104，將SC光P2 的頻譜形狀任意變形。由此，例如在紅外分光測定中順序測定多個(gè)物 質(zhì)的濃度時(shí)，由于可以與該多個(gè)物質(zhì)各自固有的吸收波長對應(yīng)而改變 SC光的頻譜形狀，所以能夠進(jìn)一步提高測定精度。
在這里，圖7是用于說明紅外分光測定的圖。如圖7的區(qū)域(a) 所示，首先，將從光源裝置101a (101b)射出的SC光P2照射在被 測定對象物1101上。然后，由檢測器1102檢測透過被測定對象物 1101的光。此時(shí)，在照射至被測定對象物1101上的SC光P2中，與 被測定對象物1101所包含的物質(zhì)的固有吸收波長一致的波長成分， 與該物質(zhì)的濃度對應(yīng)而由被測定對象物1101吸收。由此，通過將SC 光P2的頻譜形狀和透過被測定對象物1101的光的頻譜形狀比較，
判斷被測定對象物1101所包含的該物質(zhì)的濃度。
圖7的區(qū)域(b)示出從光源裝置101a或光源裝置101b射出的 SC光P2的頻譜形狀的一個(gè)例子。例如，在被測定對象物1101含有 水分(為生物體等)的情況下，波長1400nm (在圖7的區(qū)域(b)中 示出的波長A)附近為被水分吸收的波段。所以，通過在該波段使 SC光的頻譜強(qiáng)度與其他波段(例如波長1600nm)相比提高例如大于 或等于3dB，可以避免該波段中的頻譜信息的缺失，從而提高測定精 度。由此，在上述情況下，優(yōu)選利用光軸調(diào)整部103及/或頻帶可變 濾光器104使SC光P2的頻譜形狀變形，以使SC光P2的頻譜形狀 成為例如圖7的區(qū)域(b)所示的頻譜SP104的形狀。
通過調(diào)整為使零色散波長大于或等于1400nm而小于或等于 1600nm，光脈沖列的輸入波長與該零色散波長相比位于長波長側(cè)， 可以使波長1400nm處的SC光的頻譜強(qiáng)度與波長1600nm處的SC光 的頻譜強(qiáng)度相比提高3dB。當(dāng)然也可以使用外部濾光器。
另外，例如在對被測定對象物1101所包含的葡萄糖濃度的變化 進(jìn)行測定的情況下，有時(shí)會利用在波長1560nm (圖7的區(qū)域(b)中 所示的波長B)附近的波段內(nèi)，吸收峰波長受到水分子的氫鍵影響而 與葡萄糖濃度對應(yīng)進(jìn)行偏移的現(xiàn)象(例如，參照特開平10 — 325794)。 此時(shí)，如果在波長1560nm附近SC光P2的頻譜強(qiáng)度平坦，則即使吸 收峰波長變化，該峰值波長處的SC光P2的強(qiáng)度也大致恒定。由此， 可以高精度地測定葡萄糖濃度的變化。由此，在上述情況下，同樣優(yōu) 選利用光軸調(diào)整部103及/或頻帶可變?yōu)V光器104使SC光P2的頻 譜形狀變形，以使SC光P2的頻譜形狀成為例如圖7的區(qū)域(b)所 示的頻譜SP104的形狀。由此，通過使SC光P2具有在被測定物質(zhì) 的吸收峰波長附近平坦的頻譜強(qiáng)度特性，可以高靈敏度地檢測吸收峰 波長的偏移這樣的微小變化。另外，優(yōu)選此時(shí)的頻譜強(qiáng)度特性的平坦 度為最大頻譜強(qiáng)度的50%以內(nèi)。
通過例如調(diào)整為使光脈沖列的輸入波長小于或等于1560nm，光 纖的零色散波長與光脈沖列的輸入波長相比位于短波長側(cè)，可以使波 長1560nm附近的SC光的頻譜強(qiáng)度平坦。另外，通過調(diào)整為使光脈
沖列的輸入波長為1500 1620nrn，輸入波長處光纖的波長色散值為 負(fù)，也可以使波長1560nm附近的SC光的頻譜強(qiáng)度平坦。當(dāng)然，也 可以使用外部濾光器。
另外，例如在對被測定對象物1101所包含的葡萄糖濃度、C02 濃度或NOx濃度進(jìn)行測定的情況下，優(yōu)選在上述物質(zhì)表現(xiàn)出較強(qiáng)吸 收特性的波長2.1pm (圖7的區(qū)域(b)所示的波長C)附近的波段 中，使SC光P2的頻譜強(qiáng)度較大。由此，在上述情況下，優(yōu)選利用 光軸調(diào)整部103及/或頻帶可變?yōu)V光器104使SC光P2的頻譜形狀 變形，以使SC光P2的頻譜形狀成為頻譜SP105的形狀。
圖1的區(qū)域(a)示出的光源裝置101a中作為頻譜整形單元包 含光軸調(diào)整部103，該光軸調(diào)整部103利用脈沖光源102和光纖111 之間的光軸偏差而使脈沖光源102和光纖111之間的光耦合效率變 化，從而使光脈沖列P1所包含的各脈沖的最大功率變化。根據(jù)該結(jié) 構(gòu)，可以可靠地控制SC光P2的頻譜整形，同時(shí)與在脈沖光源102 和光纖11—1之間使用光放大器或光衰減器的情況相比，可以抑制使光 損耗較低。
另外，圖1的區(qū)域(b)所示的光源裝置101b中作為頻譜整形 單元包含頻帶可變?yōu)V光器104，該頻帶可變?yōu)V光器104與光纖111的 出射端光學(xué)連接。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以使SC光P2的頻譜形狀容易地 變形為具有期望頻譜寬度的形狀。
另外，在光源裝置101a (或光源裝置101b)中，也可以使SC 光P2的頻譜寬度為光纖111接收的光脈沖列Pl的頻譜寬度的大于 或等于10倍。如果SC光P2的頻譜寬度為光脈沖列Pl的頻譜寬度 的大于或等于10倍，則由于光脈沖列Pl或光纖111的特性(非線 性特性)的波動(dòng)而導(dǎo)致的SC光P2的頻譜形狀變形變得顯著。由此， 在上述情況下，優(yōu)選利用頻譜整形單元(在本第1實(shí)施例中，為光軸 調(diào)整部103及頻帶可變?yōu)V光器104)控制SC光P2的頻譜整形。 (第1實(shí)施例的第1變形例)
圖8是表示第1實(shí)施例所涉及的光源裝置的第1變形例的結(jié)構(gòu) 的圖。在該圖8中，區(qū)域(a)是表示第1變形例所涉及的光源裝置
101c的結(jié)構(gòu)的圖，該光源裝置IOIC具有脈沖光源102、脈沖壓縮*擴(kuò)
展器105和光纖111。由于脈沖光源102及光纖111的結(jié)構(gòu)及功能， 與上述光源裝置101a、 101b的情況相同，所以省略詳細(xì)說明。
脈沖壓縮 擴(kuò)展器105包括在用于使SC光P2的頻譜形狀變形 的頻譜整形單元中。具體地說，頻譜壓縮*擴(kuò)展器105以光學(xué)連接在 脈沖光源102和光纖111之間的狀態(tài)配置。通過該脈沖壓縮*擴(kuò)展器 105使光脈沖列Pl所包含的各光脈沖的所謂時(shí)間寬度或高度(最大 功率)這樣的脈沖形狀變化，使SC光P2的頻譜形狀變形為期望形 狀。作為脈沖壓縮 擴(kuò)展器105，可以應(yīng)用例如可變色散補(bǔ)償器等色 散裝置。
在這里，圖8的區(qū)域(b)表示在使光脈沖列Pl所包含的各脈 沖的時(shí)間寬度變化的情況下，SC光P2的頻譜形狀的變化。另外，圖 8的區(qū)域(b)是光纖111的長度為10m、光脈沖列Pl的時(shí)間平均功 率為100mW時(shí)的頻譜。另外，在圖8的區(qū)域(b)中'，頻譜SP106 示出光脈沖列Pl的脈沖時(shí)間寬度為200飛秒時(shí)的頻譜，頻譜SP107 示出光脈沖列Pl的脈沖時(shí)間寬度為0.5皮秒時(shí)的頻譜，頻譜SP108 示出光脈沖列Pl的脈沖時(shí)間寬度為1皮秒時(shí)的頻譜。另外，在圖8 的區(qū)域(b)中，縱軸是標(biāo)準(zhǔn)化后的頻譜強(qiáng)度。
如該圖8的區(qū)域(b)所示，通過利用脈沖壓縮 擴(kuò)展器105使 光脈沖列Pl所包含的各光脈沖的時(shí)間寬度變化，可以有效地使SC 光P2的頻譜形狀(主要是頻譜頻帶寬度)變形。由此，本第l實(shí)施 例中的頻譜整形單元可以通過本第1變形例中的脈沖壓縮 擴(kuò)展器 105而可靠地實(shí)現(xiàn)。
(第1實(shí)施例的第2變形例)
圖9是表示第1實(shí)施例所涉及的光源裝置的第2變形例的結(jié)構(gòu) 的圖。該圖9所示的第2變形例所涉及的光源裝置101d具有連續(xù)光 源120、衰減率可變的光衰減器106、光纖111和頻帶可變?yōu)V光器104。 光纖lll及頻帶可變?yōu)V光器104的結(jié)構(gòu)及功能與上述光源裝置101a、 101b相同。
在本第2變形例中，連續(xù)光源120是射出連續(xù)光P3的種光源。
連續(xù)光源120經(jīng)由光衰減器106向光纖111提供連續(xù)光P3。另外，
即使入射至光纖111的種光為連續(xù)光，只要該連續(xù)光具有比較高的功
率，也可以在光纖lll內(nèi)生成SC光P2。
光衰減器106包括在用于使SC光P2的頻譜形狀變形的頻譜整 形單元中。具體地說，光衰減器106通過使連續(xù)光P3的功率變化， 從而使SC光P2的頻譜形狀變形。g卩，由于如果入射至光纖111的 連續(xù)光P3的功率變化，則光纖lll內(nèi)生成的脈沖(SC光P2)的條 件變化，所以SC光P2的頻譜形狀也變形。由此，本第1實(shí)施例中 的頻譜整形單元也可以如本第2變形例所示通過衰減率可變的光衰 減器106而可靠地實(shí)現(xiàn)。
另外，在本第2變形例中，優(yōu)選入射至光纖111的連續(xù)光P3的 功率大于或等于100mW。由此，可以在光纖111內(nèi)可靠地生成SC 光P2。另外，如本第2變形例所示，通過進(jìn)一步在光纖111的光輸 出端側(cè)配置頻帶可變?yōu)V光器104，可以使SC光P2的頻譜形狀更接近 期望的形狀。
(第1實(shí)施例的第3變形例)
圖10的區(qū)域(a)是表示第1實(shí)施例所涉及的光源裝置的第3 變形例的結(jié)構(gòu)的框圖。該圖10的區(qū)域(a)所示的第3變形例所涉及 的光源裝置101e，具有脈沖光源102、脈沖整形部107、光纖111和 控制部114。脈沖光源102及光纖111的結(jié)構(gòu)與上述光源裝置101a、 101b相同。
脈沖整形部107包括用于使SC光P2的頻譜形狀變形的頻譜整 形單元，以光學(xué)連接在脈沖光源102和光纖111之間的狀態(tài)配置。脈 沖整形部107可以使用例如圖1的區(qū)域(a)所示的光軸調(diào)整部103、 圖8的區(qū)域(a)所示的脈沖壓縮 擴(kuò)展器105 (第1變形例)、或 圖9所示的光衰減器106 (第2變形例)。
另外，脈沖整形部107也可以使用頻帶可變?yōu)V光器，通過使入 射至光纖111的光脈沖列Pl的頻譜形狀(特別是頻譜寬度及中心波 長中的至少一個(gè))變化而進(jìn)行SC光P2的頻譜整形。由于SC光P2 的頻譜形狀除了受到光纖111的色散特性的影響之外，還受到光脈沖 列Pl的頻譜寬度及中心波長的影響，所以通過以光學(xué)連接在脈沖光 源102和光纖111之間的狀態(tài)配置頻帶可變?yōu)V光器，可以使SC光P2 的頻譜形狀適當(dāng)?shù)刈兓?br> 另外，脈沖整形部107也可以通過使入射至光纖111的光脈沖 列Pl的偏振方向變化而實(shí)現(xiàn)SC光P2的頻譜整形。由于SC光P2 的頻譜形狀受到光脈沖列Pl的偏振及光纖Ul的偏振依賴性的影 響，所以通過使光脈沖列Pl的偏振方向變化，可以使SC光P2的頻 譜形狀適當(dāng)?shù)刈兓?。
控制部114也作為用于使SC光P2的頻譜形狀變形的頻譜整形 單元起作用。即，控制部114將控制信號Si發(fā)送至脈沖光源102， 該控制信號S!用于控制脈沖光源102的激勵(lì)用激光光源(例如，圖 2 4所示的半導(dǎo)體激光元件121)的輸出功率。由此，通過使激勵(lì)用 激光光源的輸出功率變化，從而使光脈沖列Pl所包含的各脈沖的最 大功率變化。在例如上述第2變形例(參照圖9)中，便用光衰減器 106而使光脈沖列Pl的各脈沖的最大功率變化，但也可以通過使激 勵(lì)用激光光源的輸出功率變化而使光脈沖列Pl的各脈沖的最大功率 容易地變化。而且，激勵(lì)用激光光源的輸出功率可以通過向激勵(lì)用激 光光源供給的電流量而容易地控制。由此，通過該結(jié)構(gòu)，可以使用如 激勵(lì)用激光光源的電流量這樣的一個(gè)參數(shù)而容易地使光脈沖列P1的 各脈沖的最大功率變化。
控制部114作為通過控制光纖111的溫度而使SC光P2的頻譜 形狀變形的頻譜整形單元起作用。即，控制部114將用于對光纖111 進(jìn)行溫度控制的控制信號S2，發(fā)送至與光纖111相接觸地設(shè)置的珀 耳帖元件等調(diào)溫元件109。由此，由于可以使光纖111的色散特性適 當(dāng)?shù)刈兓钥梢允筍C光P2的頻譜形狀適當(dāng)?shù)刈兓?。另外，?yōu) 選將光纖111巻繞為線圈狀，以使調(diào)溫元件109的溫度容易傳導(dǎo)。
控制部114對脈沖整形部107進(jìn)行控制，以得到具有期望頻譜 形狀的SC光P2。例如，在脈沖整形部107具有光軸調(diào)整部103的情 況下，控制部114將用于驅(qū)動(dòng)圖1的區(qū)域(a)所示的第1及第2驅(qū) 動(dòng)部131、 132的驅(qū)動(dòng)信號，作為控制信號S3發(fā)送至脈沖整形部107。
另外，在脈沖整形部107包含脈沖壓縮*擴(kuò)展器105(圖8的區(qū)域(a)) 的情況，或脈沖整形部107包含光衰減器106 (圖9)的情況下，控 制部114將用于控制脈沖壓縮，擴(kuò)展器105或光衰減器106的控制信 號S3發(fā)送至脈沖整形部107。由此，可以可靠地得到具有期望頻譜 形狀的SC光P2。
(第1實(shí)施例的第4變形例)
圖10的區(qū)域(b)是表示第1實(shí)施例所涉及的光源裝置的第4 變形例的結(jié)構(gòu)的框圖。該圖10的區(qū)域(b)所示的第4變形例所涉及 的光源裝置101f，具有脈沖光源102 (或連續(xù)光源120)、頻譜整形 部108、光纖111、光放大器115和控制部116。脈沖光源102 (連續(xù) 光源120)及光纖111的結(jié)構(gòu)與上述光源裝置101a、 101b相同。
光放大器115包括在用于使SC光P2的頻譜形狀變形的頻譜整 形單元中，該光放大器115通過使光脈沖列Pl所包含的各脈沖的最 大功率變化而使SC光P2的頻譜形狀變化。光放大器115的放大率 可變。因此，'光放大器115從控制部U6接收用于控制其放大率的控 制信號S4，以與該控制信號S4對應(yīng)的放大率將來自脈沖光源102的 光脈沖列P1 (或來自連續(xù)光源120的連續(xù)光P3)放大。
如本第4變形例所示，頻譜整形單元也可以包含放大率可變的 光放大器115，其以光學(xué)連接在脈沖光源102 (連續(xù)光源120)和光 纖lll之間的狀態(tài)配置。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以容易地控制SC光P2的 頻譜整形。另外，由于在使用脈沖光源102作為種光源的情況下，光 脈沖列P1的各脈沖的最大功率也可以是恒定的，所以能夠穩(wěn)定地得 到光脈沖列Pl。另外，在此情況下，也可以使入射至光放大器115 的光的頻譜形狀和從光放大器115射出的光的頻譜形狀彼此不同。通 過在入射至光纖111的光脈沖列Pl的各脈沖的最大功率的基礎(chǔ)上， 進(jìn)一步考慮光放大器115導(dǎo)致的光脈沖列Pl的頻譜形狀變化，可以 使SC光P2的頻譜形狀更接近期望的形狀。
頻譜整形部108包括在用于使SC光P2的頻譜形狀變形的其他 頻譜整形單元中。頻譜整形單元108可以使用例如圖9所示的第2 變形例中的頻帶可變?yōu)V光器104。另外，頻譜整形部108也可以是曲
率可變的彎曲部，其形成在用于將SC光P2向裝置外部射出的光波 導(dǎo)通路上。通過在用于將SC光P2射出的光波導(dǎo)通路上設(shè)置上述彎
曲部，可以向SC光P2施加任意的彎曲損耗，使SC光P2的頻譜形 狀適當(dāng)?shù)刈兓?。頻譜整形部108從控制部U6接收用于控制SC光P2 的頻譜形狀的控制信號S5，使通過頻帶變化或使光波導(dǎo)通路的曲率 變化，以成為與該控制信號S5對應(yīng)的頻譜形狀。由此，可以可靠地 控制SC光P2的頻譜整形。
控制部116除了上述控制信號S4及S5之外，還與第3變形例中 的控制部14相同地，將用于對脈沖光源102(連續(xù)光源120)的激勵(lì) 用激光光源的輸出功率進(jìn)行控制的控制信號Si發(fā)送至脈沖光源102
(連續(xù)光源120)。此時(shí)，通過使激勵(lì)用激光光源的輸出功率變化， 可以使光脈沖列P1 (連續(xù)光P3)的最大功率變化。另外，控制部116 通過將用于對光纖111進(jìn)行溫度控制的控制信號S2發(fā)送至與光纖111 相接觸地設(shè)置的調(diào)溫元件109，可以使光纖111的色散#性變化。 (第1實(shí)施例的第5變形例)
圖11是表示第1實(shí)施例所涉及的光源裝置的第5變形例的結(jié)構(gòu) 的框圖。該圖11所示的第5變形例所涉及的光源裝置101g具有脈沖 光源102、脈沖整形部107、光纖111、控制部117、檢測器118和分 波器119。脈沖光源102、脈沖整形部107及光纖111的結(jié)構(gòu)與上述 光源裝置101a、 101b相同。
檢測器118包括在用于檢測SC光P2的頻譜形狀的檢測單元中。 檢測器118經(jīng)由分波器119而與光纖111的出射端光學(xué)連接，獲取 SC光P2的一部分。檢測器118具有波長可變?yōu)V光器118a、光檢測 元件118b和信號處理部118c。檢測器118所獲取的一部分SC光P2， 在通過波長可變?yōu)V光器118a后，由光檢測元件118b進(jìn)行光電變換， 成為周期性的電信號。然后，基于該電信號，由信號處理部118c檢 測頻譜形狀(每個(gè)頻率的頻譜強(qiáng)度)。將該檢測結(jié)果發(fā)送至控制部 117。
控制部117基于由檢測器118檢測出的SC光P2的頻譜形狀， 生成下述控制信號并分別發(fā)送至脈沖光源102、調(diào)溫元件109及脈沖
整形部107，上述控制信號包括用于使脈沖光源102的激勵(lì)用激光光 源的輸出功率變化的控制信號Sp用于對光纖111進(jìn)行溫度控制的
控制信號S2，以及用于控制脈沖整形部107的控制信號S3。由此， 通過利用檢測器118檢測SC光P2的頻譜形狀，可以利用檢測結(jié)果 對頻譜整形單元(脈沖整形部107、控制部117)進(jìn)行反饋控制。其 結(jié)果，本第5變形例所涉及的光源裝置101g可以高精度且穩(wěn)定地進(jìn) 行頻譜整形的控制。
(第1實(shí)施例的第6變形例)
當(dāng)前，射出的SC光的頻譜由入射至SC光生成用光纖中的種光、 例如光脈沖列，及該SC光生成用光纖，限定其SC特性。因此，在 將種光源(例如脈沖光源)及用于生成SC光的光纖組合后，無法大 幅地控制SC特性。所以，本第1實(shí)施例所涉及的光源裝置的第6變 形例的特征在于，作為頻譜整形單元，通過控制SC光生成用光纖的 端部處的熔接條件，從而積極地使該熔接點(diǎn)在色散或損耗特性上具有 適當(dāng)?shù)牟ㄩLf寺性。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，即使在設(shè)置了 SC光生成用光纖后， 也可以進(jìn)行SC光的頻譜整形。由于熔接流程本身是簡單且可靠性高 的技術(shù)，所以不需要考慮時(shí)效老化。
圖12是表示第1實(shí)施例所涉及的光源裝置的第6變形例的結(jié)構(gòu) 的圖。如圖12所示，第6變形例所涉及的光源裝置101h具有射出脈 沖光Pl的脈沖光源102 (或射出連續(xù)光的連續(xù)光源120)、以及SC 光生成用光纖111。該光纖111的光入射端和脈沖光源102的輸出用 光纖在箭頭Jl所示的位置上熔接連接。另外，光纖lll的光出射端 在箭頭J2所示的位置上與其他光纖熔接連接。在光纖111中生成的 SC光P2通過熔接點(diǎn)J2而向該光源裝置101h的外部射出。
另外，作為頻譜整形單元的熔接點(diǎn)，通過僅向光纖111的光入 射端、僅向光出射端、或向光入射端和光出射端這兩者賦予損耗的波 長依賴性，從而控制SC光P2的頻譜整形。與光纖1U熔接連接的 光纖，可以使用例如在波長1.3pm附近具有零色散波長的單模光纖、 在波長1.55^un附近具有零色散波長的色散位移光纖、硫化物光纖、 中心線芯的折射率遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)單模光纖的高S光纖、鉍玻璃光纖、以
碲化物玻璃或鉛玻璃為主要成分的軟玻璃光纖等。另外，也可以使用
摻鉺的添加有稀土類元素的光纖。并且，對于熔接點(diǎn)n及/或熔接
點(diǎn)J2，也可以通過將熔接連接的光纖之間拉伸而實(shí)現(xiàn)錐形光纖構(gòu)造。 在此情況下，由錐形部分也可以促進(jìn)SC光P2的生成，更加動(dòng)態(tài)地
對SC光P2的頻譜特性進(jìn)行控制。
圖13是用于說明圖12所示的第6變形例所涉及的光源裝置 101h的動(dòng)作的圖。在圖13中的區(qū)域(a)中示出熔接點(diǎn)J1處的衰減 頻譜，AT102示出沒有隨著熔接而形成損耗的狀態(tài)下的衰減頻譜， AT101示出熔接損耗具有波長依賴性而使損耗在長波長側(cè)增加的衰 減頻譜。
在沒有隨著熔接形成損耗的情況下(衰減頻譜AT102)，由光 纖111生成的SC光的頻譜是圖13的區(qū)域(b)中示出的頻譜SP110。 另一方面，在熔接點(diǎn)Jl處熔接損耗具有波長依賴性的情況下(衰減 頻譜AT101)，由光纖111生成的SC光的頻譜，如圖13'的區(qū)域(b) 中所示的頻譜SP109那樣，成為在比激勵(lì)波長XpuMP更長的波長側(cè)平 坦部分變窄的形狀。
如上述所示，作為頻譜整形單元，根據(jù)對光纖111的至少一側(cè) 端部上的熔接條件進(jìn)行控制的本第6變形例所涉及的光源裝置101h， 也可以可靠地實(shí)現(xiàn)射出的SC光的頻譜整形。
上述說明的本發(fā)明所涉及的光源裝置，并不限于上述實(shí)施方式 及各變形例，可以進(jìn)行各種變形或添加構(gòu)成要素。例如，在上述實(shí)施 方式或各變形例中，對本發(fā)明所涉及的頻譜整形單元的各種形式進(jìn)行 了說明，但本發(fā)明所涉及的光源裝置也可以將上述各頻譜整形單元中 的任意多個(gè)單元進(jìn)行組合而構(gòu)成。 (第2實(shí)施例)
下面，參照圖14 27詳細(xì)說明本發(fā)明所涉及的光源裝置的第2 實(shí)施例。
圖14是表示本發(fā)明所涉及的光源裝置的第2實(shí)施例的代表性結(jié) 構(gòu)的圖。首先，圖14的區(qū)域(a)所示的光源裝置201a具有脈沖光 源202、時(shí)分多重處理部203和光纖211。脈沖光源202是本第2實(shí)施例中的種光源，接受來自電源裝置的電源供給而射出光脈沖列Pl。
光纖211經(jīng)由時(shí)分多重處理部203而與脈沖光源202進(jìn)行光學(xué) 結(jié)合，接收光脈沖列Pl而射出包含超連續(xù)(SC: Supercontinuum) 光的脈沖狀SC光P2。具體地說，光纖211通過將光脈沖列Pl所具 有的頻譜寬度.擴(kuò)大至例如大于或等于2倍，從而生成SC光P2。另外， 優(yōu)選光脈沖列Pl的中心波長在1550nm附近。由此，可以在光纖211 的低損耗波長區(qū)域中高效地生成SC光。
時(shí)分多重處理部203包括在用于使SC光P2的功率變化的功率 調(diào)節(jié)單元中。時(shí)分多重處理部203通過使光脈沖列Pl的重復(fù)頻率變 化而使SC光P2的重復(fù)頻率變化，其結(jié)果使SC光P2的時(shí)間平均功 率變化。
時(shí)分多重處理部203以光學(xué)連接在脈沖光源2和光纖211之間 的狀態(tài)配置，具有分波器231、多個(gè)光波導(dǎo)通路232、 233、延遲器 234和合波器235。分波器231將來自脈沖光源202的光脈沖列Pl 分波至光波導(dǎo)通路232、 233。延遲器234使光脈沖列Pl在時(shí)間上延 遲。另外，延遲器234設(shè)置在光波導(dǎo)通路232、 233中的一個(gè)(在本 第2實(shí)施例中為光波導(dǎo)通路232)或這兩者上。合波器235將來自光 波導(dǎo)通路232、 233的光脈沖列Pl進(jìn)行合波。另外，在分波器231 上設(shè)有光開關(guān)，其用于選擇將光脈沖列Pl分波至光波導(dǎo)通路232、 233，或者將光脈沖列Pl僅引導(dǎo)至沒有設(shè)置延遲器234的光波導(dǎo)通 路(光波導(dǎo)通路233)。在此情況下，可以在使從合波器235輸出的 平均功率保持恒定的狀態(tài)下改變重復(fù)頻率。另外，也可以在光波導(dǎo)通 路232、 233的任一個(gè)上插入實(shí)際將光遮蔽的光閘或光開關(guān)、光可變 衰減器等。在此情況下，無需改變從合波器235輸出的脈沖光的能量， 就可以改變重復(fù)頻率。
圖14的區(qū)域(b)所示的光源裝置201b具有脈沖光源202、時(shí) 分多重處理部204和光纖211。脈沖光源202及光纖211的結(jié)構(gòu)及功 能與上述光源裝置201a相同。
時(shí)分多重處理部204包含用于使SC光P2的功率變化的功率調(diào) 節(jié)單元。時(shí)分多重處理部204與圖14的區(qū)域(a)所示的時(shí)分多重處
理部203相同地，通過使光脈沖列P1的重復(fù)頻率變化而使SC光P2 的重復(fù)頻率變化。其結(jié)果，SC光P2的時(shí)間平均功率變化。
時(shí)分多重處理部204以光學(xué)連接在脈沖光源202和光纖211之 間的狀態(tài)配置，具有分波器241、多個(gè)光波導(dǎo)通路242 244和合波 器245。分波器241將來自脈沖光源202的光脈沖列Pl分波至光波 導(dǎo)通路242 244。合波器245將來自光波導(dǎo)通路242 244的光脈沖 列Pl合波。
光波導(dǎo)通路242 244中的部分光波導(dǎo)通路242、 243分別具有 延遲通路242a、 243a。延遲通路242a、 243a是用于使通過光波導(dǎo)通 路242、 243的光脈沖列Pl在時(shí)間上延遲的部分，構(gòu)成時(shí)分多重處 理部204中的延遲部。另外，延遲通路242a比延遲通路243a更長， 光脈沖列Pl的延遲時(shí)間以光波導(dǎo)通路242、光波導(dǎo)通路243、光波 導(dǎo)通路244的順序變短。另外，在分波器241上設(shè)置光開關(guān)，其用于 選擇將光脈沖列Pl分波至光波導(dǎo)通路242 244，或者將光脈沖列 Pl僅引導(dǎo)至沒有設(shè)置延遲通路的光波導(dǎo)通路(光波導(dǎo)通路244)。 在此情況下，可以在使從合波器235輸出的平均功率保持恒定的狀態(tài) 下改變重復(fù)頻率。另外，也可以在光波導(dǎo)通路242、光波導(dǎo)通路243 及光波導(dǎo)通路244的任一個(gè)上插入實(shí)際將光遮蔽的光閘或光開關(guān)、光 可變衰減器等。在此情況下，無需改變從合波器45輸出的脈沖光的 能量，就可以改變重復(fù)頻率。
圖15是作為在第2實(shí)施例所涉及的光源裝置中應(yīng)用的脈沖光源 202的第1結(jié)構(gòu)而示出脈沖光源202a的結(jié)構(gòu)的圖。脈沖光源202a是 所謂的有源(主動(dòng))鎖模型超短脈沖光發(fā)生源，由環(huán)形諧振器構(gòu)成。 即，脈沖光源202a具有半導(dǎo)體激光元件221、 LN調(diào)制器222a、驅(qū)動(dòng) LN調(diào)制器222a的信號發(fā)生器222b和環(huán)狀諧振腔(光波導(dǎo)通路)223。 半導(dǎo)體激光元件221經(jīng)由耦合器223a與諧振腔223的環(huán)狀部分光學(xué) 連接。另外，諧振腔223的環(huán)狀部分經(jīng)由耦合器223c與輸出用光波 導(dǎo)通路223d光學(xué)連接。在諧振腔223的環(huán)狀部分中，光學(xué)串聯(lián)連接 有摻鉺光纖(EDF) 223b及LN調(diào)制器222a。
如果信號發(fā)生器222b將規(guī)定頻率的電脈沖信號發(fā)送至LN調(diào)制
器222a，則LN調(diào)制器222a上的光損耗相應(yīng)于與該頻率對應(yīng)的周期 減少。從半導(dǎo)體激光元件221向諧振腔223的環(huán)狀部分入射激勵(lì)光。 然后，如果控制LN調(diào)制器222a在由該激勵(lì)光激勵(lì)產(chǎn)生的光所包含 的各模式的相位同步時(shí)進(jìn)行振蕩，則可以生成脈寬為數(shù)飛秒左右的超 短脈沖激光，將該超短脈沖激光從輸出用光波導(dǎo)通路223d向外部周 期性地射出。圖14的區(qū)域(a)及(b)所示的光源裝置201a、 201b 利用該周期性的超短脈沖光作為光脈沖列P1。此時(shí)，光脈沖列P1的 重復(fù)頻率與從信號發(fā)生器222b傳送至LN調(diào)制器222a的電脈沖信號 的頻率一致。
圖16是作為脈沖光源202的第2結(jié)構(gòu)而示出脈沖光源202b的 結(jié)構(gòu)的圖。脈沖光源202b是所謂的無源(被動(dòng))鎖模型超短脈沖光 發(fā)生源，由環(huán)形諧振器構(gòu)成。SP，脈沖光源202b具有半導(dǎo)體激光元 件221、環(huán)狀諧振腔(光波導(dǎo)通路)223、反射鏡224a、安裝在反射 鏡224a上的壓電電動(dòng)機(jī)224b和驅(qū)動(dòng)壓電電動(dòng)機(jī)224b的信號發(fā)生器 224c。另外，— 在下述方面與上述脈沖光源202a (圖15)相同半導(dǎo) 體激光元件221與諧振腔223光學(xué)連接；諧振腔223具有輸出用光波 導(dǎo)通路223d;以及諧振腔223的環(huán)狀部分與EDF223b光學(xué)連接。
在脈沖光源202b上，取代上述脈沖光源202a的LN調(diào)制器222a 而設(shè)置反射鏡224a。反射鏡224a構(gòu)成諧振腔223的環(huán)狀部分的一部 分，通過使反射鏡224a的位置振動(dòng)而使諧振腔223的環(huán)狀部分的長 度周期性地變化。反射鏡224a的振動(dòng)由壓電電動(dòng)機(jī)224b施加。另外， 其振動(dòng)頻率由驅(qū)動(dòng)壓電電動(dòng)機(jī)224b的信號發(fā)生器224c控制。
如果信號發(fā)生器224c將規(guī)定頻率的電脈沖信號發(fā)送至壓電電動(dòng) 機(jī)224b，則諧振腔223的長度以與該頻率對應(yīng)的周期變動(dòng)。從半導(dǎo) 體激光元件221向諧振腔223的環(huán)狀部分入射激勵(lì)光。然后，在諧振 腔223的長度滿足孤子條件的瞬間，生成脈寬為數(shù)飛秒左右的超短脈 沖激光。該超短脈沖光作為光脈沖列Pl，從輸出用光波導(dǎo)通路223d 向外部周期性地射出。此時(shí)，光脈沖列P1的重復(fù)頻率與從信號發(fā)生 器224c傳送至壓電電動(dòng)機(jī)224b的電脈沖信號的頻率一致。另外，由 于在脈沖光源202b中，通過機(jī)械驅(qū)動(dòng)反射鏡224a而生成周期性的超
短脈沖光，所以與電氣驅(qū)動(dòng)LN調(diào)制器222a的結(jié)構(gòu)的脈沖光源202a 相比，具有光脈沖列P1的重復(fù)頻率變小的趨勢。
另外，圖17是作為脈沖光源202的第3結(jié)構(gòu)而示出脈沖光源202c 的結(jié)構(gòu)的圖。脈沖光源102c是所謂的無源(被動(dòng))鎖模型超短脈沖 光發(fā)生源，由利用同時(shí)摻雜Er:Yb的玻璃形成的固體激光器構(gòu)成。即， 脈沖光源202c具有半導(dǎo)體激光元件221;可飽和吸收鏡225，其由 可飽和吸收體及反射鏡一體地構(gòu)成；準(zhǔn)直透鏡226a;棱鏡226b及 226c;輸出用耦合器226d;反射鏡227a 227c;同時(shí)摻雜Er:Yb的 玻璃板228;以及透明介質(zhì)229。除了半導(dǎo)體激光元件221及準(zhǔn)直透 鏡226a之外的構(gòu)成要素，構(gòu)成用于激光振蕩的諧振腔CA。另外， 透明介質(zhì)229根據(jù)需要而設(shè)置。
從半導(dǎo)體激光元件221射出的激勵(lì)光經(jīng)由準(zhǔn)直透鏡226a及反射 鏡227a到達(dá)同時(shí)摻雜Er:Yb的玻璃板228。由此，激勵(lì)同時(shí)摻雜Er:Yb 的玻璃板228。同時(shí)摻雜Er:Yb的玻璃板228配置在諧振腔CA上， 該諧振腔CA由可飽和吸收鏡225、棱鏡226b及226c、輸出用耦合 器226d及反射鏡227a 227c構(gòu)成。在諧振腔CA中行進(jìn)的光， 一邊 由同時(shí)摻雜Er:Yb的玻璃板228放大， 一邊在可飽和吸收鏡25和輸 出用耦合器26d之間往返。
可飽和吸收鏡225具有吸收弱光而反射強(qiáng)光的性質(zhì)。在到達(dá)可 飽和吸收鏡225的光所包含的各模式的相位同步時(shí)，光的強(qiáng)度達(dá)到最 大。因此，僅在該瞬間，可飽和吸收鏡225作為反射鏡起作用，產(chǎn)生 激光振蕩。由此，該激光成為脈寬為數(shù)飛秒左右的超短脈沖光，作為 光脈沖列Pl從輸出用耦合器226d向外部射出。此時(shí)，光脈沖列P1 的重復(fù)頻率為與諧振腔CA的長度對應(yīng)的值。
下面，在如上述所示構(gòu)成的光源裝置20la、 201b中，說明光源 裝置201a的動(dòng)作。另外，光源裝置201b的動(dòng)作與光源裝置201a的 動(dòng)作大致相同。
具有圖15 17所示的脈沖光源202a 202c中的任意一個(gè)結(jié)構(gòu) 的脈沖光源202，將光脈沖列Pl向時(shí)分多重處理部203射出。光脈 沖列P1由脈寬為數(shù)飛秒左右的超短脈沖光周期性(周期L)地排列而構(gòu)成。此時(shí)，對于時(shí)分多重處理部203，在分波器231設(shè)定為將光 脈沖列P1向光波導(dǎo)通路232、 233分波的情況下，將光脈沖列P1向 光波導(dǎo)通路232、 233分波。這樣，向一側(cè)的光波導(dǎo)通路232行進(jìn)的 光脈沖列P1中，由延遲器234生成例如(Tj/2)秒的延遲。然后， 分別在光波導(dǎo)通路232、 233中行進(jìn)的光脈沖列Pl由合波器235再 次合波。另外，對于時(shí)分多重處理部203，在分波器231設(shè)定為不將 光脈沖列Pl向光波導(dǎo)通路232分波的情況下，光脈沖列Pl在光波 導(dǎo)通路233中行進(jìn)。
在這里，圖18的區(qū)域(a)及(b)是分別表示在分波器對光脈 沖列P1沒有進(jìn)行分波的情況及進(jìn)行分波的情況下，來自時(shí)分多重處 理部203的輸出波形P2。oa及P2 )0b的曲線圖。在分波器231沒有對光 脈沖列Pl進(jìn)行分波的情況下，如圖18的區(qū)域(a)所示的輸出波形 p200a那樣，從脈沖光源202射出的光脈沖列Pl直接作為來自時(shí)分多 重處理部203的輸出波形，由此成為以周期T,排列有光脈沖的波形。 另一方面，在芬波器231對光脈沖列P1進(jìn)行分波的情況下，如圖18 的區(qū)域(b)所示的輸出波形p200b那樣，成為以從脈沖光源202射出 的光脈沖列P1的周期Ti的一半、即周期t2(二Ti/2)排列有光脈 沖的波形。
在此情況下，對由分波器231分波而導(dǎo)致的各脈沖的強(qiáng)度下降 量，通過使例如向半導(dǎo)體激光元件221 (參照圖15 圖17)供給的 電流量增加而進(jìn)行補(bǔ)償即可。由此，如圖18的區(qū)域(a)及(b)所
示，輸出波形p200b中的各光脈沖的峰值與輸出波形p200a中的各光脈
沖的峰值相同(為PW)。由此，優(yōu)選一邊維持入射至光纖211的光 脈沖列Pl所包含的各脈沖的功率波形的峰值， 一邊使光脈沖列Pl 的重復(fù)頻率變化。
另外，輸出波形p20。a及P2。。B的各光脈沖的峰值PW例如為 80kW。另外，輸出波形p200a的重復(fù)頻率(即，光脈沖列P1的周期 Ti的倒數(shù))為例如25MHz ，輸出波形P2。QB的重復(fù)頻率為例如5 OMHz 。
另外，輸出波形p2q0a及p2。0b的脈寬例如為200飛秒。另外，輸出波
形P2。。a的時(shí)間平均功率為例如40mW ，輸出波形P2()()B的時(shí)間平均功
率例如為80mW。
來自時(shí)分多重處理部203的上述輸出波形入射至光纖211。然 后，利用光纖211的非線性光學(xué)效應(yīng)(絕熱孤子壓縮效應(yīng))而生成各 光脈沖的頻譜頻帶寬度擴(kuò)展至大于或等于2倍的SC光P2。此時(shí)生成 的SC光P2的重復(fù)頻率與入射至光纖11的光脈沖列Pl的重復(fù)頻率 一致。SC光P2從光源裝置201a的光出射端向外部射出。另外，光 纖211的非線性部分的長度(相互作用長度)例如為2m即可。
在這里，圖19是由光纖211生成的SC光P2的頻譜。在圖19 中，頻譜SP201是與圖18的區(qū)域(a)所示的輸出波形P2(H)A對應(yīng)的 SC光P2的頻譜，頻譜SP202是與圖18的區(qū)域(b)所示的輸出波 形P2。0B對應(yīng)的SC光P2的頻譜形狀。另外，在圖19中，縱軸是標(biāo) 準(zhǔn)化后的頻譜強(qiáng)度。
如果將圖19的頻譜SP201和頻譜SP202進(jìn)行比較，則可知SC 光P2的總功率(時(shí)間平均功率)與入射至光纖211的光脈沖列Pl 的重復(fù)頻率的值成正比地增大。另外，頻譜SP201及頻譜SP202各 自的頻譜波形(沿波長軸的起伏狀態(tài))大致相同。即，變化前后的頻 譜強(qiáng)度之比在整個(gè)頻帶上大致相等，可知良好地維持了頻譜波形。
艮P，在本第2實(shí)施例中，無論SC光P2的重復(fù)周期如何變化， SC光P2所包含的各個(gè)光脈沖的頻譜形狀都是相同的。由此，SC光 P2的時(shí)間平均功率及頻譜波形成為與SC光P2的重復(fù)頻率對應(yīng)的各 個(gè)頻譜強(qiáng)度的疊加。由此，可以一邊維持SC光P2的頻譜波形，一 邊與重復(fù)頻率成正比地使SC光P2的功率變化。
由此，根據(jù)第2實(shí)施例所涉及的光源裝置201a (或光源裝置 201b)，利用時(shí)分多重處理部203 (或時(shí)分多重處理部204)，可以 一邊維持從光源裝置201a射出的SC光P2的頻譜波形， 一邊使SC 光P2的功率(時(shí)間平均功率)變化。由此，例如在紅外分光測定中 被測定對象物為低散射體時(shí)，由于可以一邊維持SC光P2的頻譜波 形， 一邊使照射至被測定對象物的SC光P2的時(shí)間平均功率變強(qiáng)， 所以可以提高測定精度。另外，由于可以一邊維持SC光的頻譜波形， 一邊使照射至被測定對象物的SC光P2的時(shí)間平均功率適當(dāng)?shù)刈內(nèi)酰?br> 所以可以避免由于SC光P2和被測定對象物之間的相互作用導(dǎo)致的 被測定對象物的老化或變質(zhì)。
(第2實(shí)施例的第l變形例)
圖20的區(qū)域(a)是表示第2實(shí)施例所涉及的光源裝置的第1 變形例的結(jié)構(gòu)的圖。該圖20的區(qū)域(a)所示的第1變形例所涉及的 光源裝置201c具有脈沖光源202、脈沖提取部205和光纖211。由于 脈沖光源202及光纖211的結(jié)構(gòu)，與上述光源裝置201a、 201b的情 況相同，所以省略詳細(xì)說明。
脈沖提取部205包括在用于使SC光P2的功率可變的功率調(diào)節(jié) 單元中。脈沖提取部205通過使光脈沖列P1的重復(fù)頻率變化而使SC 光P2的重復(fù)頻率變化。其結(jié)果，脈沖提取部205使SC光P2的時(shí)間 平均功率變化。.
具體地說，脈沖提取部205以光學(xué)連接在脈沖光源202和光纖 211之間的狀態(tài)配置，具有光開關(guān)251和信號發(fā)生器252。光開關(guān)251 是用于從由脈沖'光源202射出的光脈沖列Pl中周期性地提取光脈沖 的構(gòu)成要素。另外，信號發(fā)生器252是用于驅(qū)動(dòng)光開關(guān)251的構(gòu)成要 素。
信號發(fā)生器252將周期為光脈沖列P1的重復(fù)周期的整數(shù)倍的電 脈沖信號發(fā)送至光開關(guān)251。由此，在光脈沖列Pl所包含的光脈沖 中，與電脈沖信號的定時(shí)一致的光脈沖從脈沖提取部5射出。由此， 脈沖提取部205通過從由脈沖光源202射出的光脈沖列Pl中周期性 地提取光脈沖，從而使入射至光纖211的光脈沖列Pl的重復(fù)頻率變 化。
此時(shí)，從光纖211射出的SC光P2的重復(fù)頻率與入射至光纖211 的光脈沖列P1的重復(fù)頻率一致。由此，根據(jù)本第l變形例所涉及的 光源裝置201c，由于可以使SC光P2的重復(fù)頻率適當(dāng)?shù)刈兓?，所?與上述光源裝置201a、 201b相同地，可以一邊良好地維持從光源裝 置201c射出的SC光P2的頻譜波形，一邊使SC光P2的時(shí)間平均功 率變化。另外，信號發(fā)生器252也可以設(shè)置在光源裝置201c的外部。 另外，優(yōu)選脈沖提取部205的脈沖提取周期是可變的，在此情況下，
用于使SC光P2的時(shí)間平均功率變化的自由度增加。
(第2實(shí)施例的第2變形例)
圖20的區(qū)域(b)是表示第2實(shí)施例所涉及的光源裝置的第2 變形例的結(jié)構(gòu)的圖。該圖20的區(qū)域(b)所示的第2變形例所涉及的 光源裝置201d，具有脈沖光源202、信號發(fā)生器206、光纖211和光 放大器212。脈沖光源202及光纖211的結(jié)構(gòu)與上述光源裝置201a、 201b相同。
信號發(fā)生器206包括在用于使SC光P2的功率可變的功率調(diào)節(jié) 單元中。信號發(fā)生器206通過使光脈沖列Pl的重復(fù)頻率變化而使SC 光P2的重復(fù)頻率變化。其結(jié)果，信號發(fā)生器206使SC光P2的時(shí)間 平均功率變化。
具體地說，信號發(fā)生器206使脈沖光源202射出光脈沖列P1時(shí) 的重復(fù)頻率變化。例如在脈沖光源202為圖15所示的第1結(jié)構(gòu)的脈 沖光源202a的情況下，信號發(fā)生器206相當(dāng)于信號發(fā)生器222b。另 外，在脈沖光源202為圖16所示的第2結(jié)構(gòu)的脈沖光源2026的情況 下，信號發(fā)生器206與信號發(fā)生器224c相當(dāng)。由此，通過信號發(fā)生 器206直接控制脈沖光源202而變更光脈沖列P1的重復(fù)頻率，可以 利用簡單的結(jié)構(gòu)而使SC光P2—的重復(fù)頻率變化，由此使SC光P2的 時(shí)間平均功率變化。
光放大器212以光學(xué)連接在脈沖光源202和光纖211之間的狀 態(tài)配置。光放大器212是用于將從脈沖光源202射出的光脈沖列Pl 放大的構(gòu)成要素，例如由摻鉺光纖(EDF)構(gòu)成。該光放大器212用 于例如即使在入射至光纖211的光脈沖列Pl的重復(fù)頻率改變的情況 下，也可以控制使各脈沖的功率波形的峰值大致恒定。 (第2實(shí)施例的第3變形例)
圖21的區(qū)域(a)是表示第2實(shí)施例所涉及的光源裝置的第3 變形例的結(jié)構(gòu)的圖。該圖21的區(qū)域(a)所示的第3變形例所涉及的 光源裝置201e,具有脈沖光源202、衰減率可變的光衰減器207和光 纖211。脈沖光源202及光纖211的結(jié)構(gòu)與上述光源裝置201a、 201b 相同。
光衰減器207包括在用于使SC光P2的功率變化的功率調(diào)節(jié)單 元中。在本第3變形例中，功率調(diào)節(jié)單元通過使光脈沖列P1所包含 的各脈沖的功率波形的峰值變化，使SC光P2的功率變化。具體地 說，光衰減器207以光學(xué)連接在脈沖光源202和光纖211之間的狀態(tài) 配置，使從脈沖光源202射出的光脈沖列Pl所包含的各脈沖的功率 波形的峰值減少。另外，光衰減器207的衰減率可變，可以使光脈沖 列Pl所包含的各脈沖的功率波形的峰值以任意衰減率減少。
除了如上述變形例所示使光脈沖列Pl的重復(fù)頻率變化之外，例 如通過如本第3變形例所示使光脈沖列Pl所包含的各脈沖的功率波 形的峰值變化，也可以一邊良好地維持從光源裝置201e射出的SC 光的頻譜波形， 一邊使SC光的功率變化為期望的強(qiáng)度。另外，如本 第3變形例所示，.通過利用光衰減器7使光脈沖列Pl所包含的各脈 沖的功率波形的峰值減少，并且使衰減率可變，可以控制光脈沖列
P1的各脈沖的功率波形的峰值，而不會影響光脈沖列P1的噪聲特性、 時(shí)間波形及頻譜裙?fàn)?。由此，根?jù)本第3變形例所涉及的光源裝置 201e，可以使SC光P2的時(shí)間平均功率更高精度地接近期望強(qiáng)度。 (第2實(shí)施例的第4變形例)
圖21的區(qū)域(b)是表示第2實(shí)施例所涉及的光源裝置的第4 變形例的結(jié)構(gòu)的圖。該圖21的區(qū)域(b)所示的第4變形例所涉及的 光源裝置201f，具有脈沖光源202、光軸調(diào)整部208、光纖211、準(zhǔn) 直透鏡213a和聚光透鏡213b。脈沖光源202及光纖211的結(jié)構(gòu)與上 述光源裝置201a、 201b相同。另外，準(zhǔn)直透鏡213a及聚光透鏡213b 配置在脈沖光源202和光纖211之間。光脈沖列P1由準(zhǔn)直透鏡213a 校準(zhǔn)后，由聚光透鏡213b聚光。
光軸調(diào)整部208包括在用于使SC光P2的功率變化的功率調(diào)節(jié) 單元中。光軸調(diào)整部208利用脈沖光源202和光纖211之間的光軸偏 差，使脈沖光源202和光纖211之間的光耦合效率變化。此時(shí)，由于 光脈沖列Pl所包含的各脈沖的功率波形的峰值變化，所以可以使SC 光P2的功率變化。本第4變形例中的光軸調(diào)整部208具有第l驅(qū) 動(dòng)部281，其使聚光透鏡213b位移；以及第2驅(qū)動(dòng)部282，其使光纖
211的光入射端位移。第1驅(qū)動(dòng)部281通過使聚光透鏡213b在光軸 方向及與光軸方向相交的方向上位移，使脈沖光源202和光纖211 之間的光耦合效率變化。第2驅(qū)動(dòng)部282通過使光纖211的光入射端 在與光軸方向相交的方向上位移，使脈沖光源202和光纖211之間的 光耦合效率變化。
如本第4變形例所示，功率調(diào)節(jié)單元(光軸調(diào)整部208)，也可 以通過利用脈沖光源202和光纖211之間的光軸偏差而使脈沖光源 202和光纖211之間的光耦合效率變化，從而使光脈沖列Pl所包含 的各脈沖的功率波形的峰值變化。由此，可以一邊良好地維持從光源 裝置201f射出的SC光P2的頻譜波形， 一邊使SC光P2的時(shí)間平均 功率變化，同時(shí)，與使用光放大器或光衰減器的情況(例如上述第3 變形例)相比，可以將光損耗抑制得較低。 (第2實(shí)施例的第5變形例)
圖22的區(qū)域(a)是表示第2實(shí)施例所涉及的光源裝置的第5 變形例的結(jié)構(gòu)的圖。該圖22的區(qū)域(a)所示的第5變形例所涉及的 光源裝置201g，具有脈沖光源202、衰減率可變的光衰減器207、脈 沖壓縮*擴(kuò)展器209和光纖211。脈沖光源202及光纖211的結(jié)構(gòu)與 上述光源裝置201a、 201b相同。另外，光衰減器207的結(jié)構(gòu)與上述 第3變形例(圖21的區(qū)域(a))相同。
脈沖壓縮 擴(kuò)展器209與光衰減器207 —起構(gòu)成功率調(diào)節(jié)單元。 具體地說，脈沖壓縮*擴(kuò)展器209在脈沖光源202和光纖211之間與 光衰減器207光學(xué)地串聯(lián)連接。在該結(jié)構(gòu)中，通過使光脈沖列P1所 包含的各光脈沖的時(shí)間波形變化，從而良好地維持SC光P2的頻譜 波形。作為脈沖壓縮，擴(kuò)展器209，可以應(yīng)用例如可變色散補(bǔ)償器等 色散裝置。
如本第5變形例所示，通過使功率調(diào)節(jié)單元還包括脈沖壓縮*擴(kuò) 展器209，從而更良好地維持從光源裝置201g射出的SC光P2的頻 譜波形。
(第2實(shí)施例的第6變形例)
圖22的區(qū)域(b)是表示第2實(shí)施例所涉及的光源裝置的第6
變形例的結(jié)構(gòu)的圖。該圖22的區(qū)域(b)所示的第6變形例所涉及的
光源裝置201h，具有連續(xù)光源220、放大率可變的光放大器210和光 纖211。光纖211的結(jié)構(gòu)與上述光源裝置201a、 201b相同。
連續(xù)光源220是射出連續(xù)光P3的種光源。連續(xù)光源220經(jīng)由光 放大器210向光纖211提供連續(xù)光P3。另外，即使入射至光纖211 的光為連續(xù)光，但只要該連續(xù)光具有較高的功率，則也可以在光纖 211內(nèi)生成SC光P2。此時(shí)，優(yōu)選入射至光纖211的連續(xù)光P3的功 率大于或等于100mW。由此，可以在光纖211內(nèi)可靠地生成SC光 P2。
另外，光放大器210包括在用于使SC光P2的功率變化的功率 調(diào)節(jié)單元中。光放大器210通過使連續(xù)光P3的功率變化，使SC光 P2的功率變化為期望值。艮卩，如果使入射至光纖211的連續(xù)光P3的 功率變化，則光纖211內(nèi)的脈沖狀SC光P2的生成條件變化。因此， 脈沖狀SC光P2的重復(fù)頻率也變化。由此，根據(jù)本第6變形例，由 于可以利用功率卓元(光放大器210)使SC光P2的重復(fù)頻率變化， 所以與上述光源裝置201a、 201b相同地，可以一邊維持從光源裝置 201h射出的SC光P2的頻譜波形， 一邊使SC光P2的時(shí)間平均功率 變化。
(第2實(shí)施例的第7變形例)
圖23是表示第2實(shí)施例所涉及的光源裝置的第7變形例的結(jié)構(gòu) 的圖。該圖23所示的第7變形例所涉及的光源裝置201i，具有脈沖 光源202 (或連續(xù)光源220)、光纖2U、準(zhǔn)直透鏡213a、聚光透鏡 213b和衰減率可變的光衰減器214。脈沖光源202 (連續(xù)光源220) 及光纖211的結(jié)構(gòu)與上述光源裝置201a、 201b相同。另外，準(zhǔn)直透 鏡213a及聚光透鏡213b的結(jié)構(gòu)與上述第4變形例(圖21 (b))相 同。
光衰減器214包括在用于使SC光P2的功率變化的功率調(diào)節(jié)單 元中。光衰減器214與光纖211的光出射端光學(xué)連接，在維持從光纖 211射出的SC光P2的頻譜波形基本不變的狀態(tài)下，將SC光P2的 時(shí)間平均功率衰減。具體地說，光衰減器214在SC光P2的頻譜頻
帶中的整個(gè)波段或測定所利用的一部分波段中，維持SC光P2的頻 譜波形基本不變，并且將由SC光P2構(gòu)成的光脈沖的功率波形的峰 值衰減。
在本第7變形例中，優(yōu)選在SC光P2的整個(gè)頻譜波段、或SC 光P2的整個(gè)頻譜頻帶中測定所利用的一部分波段中，使光衰減器214 的衰減率的波長依賴性充分小，達(dá)到可以忽略的程度。例如，優(yōu)選該 波段中光衰減器214的最大衰減率和最小衰減率之差小于或等于 20dB。另外，優(yōu)選使測定所需的衰減率變化范圍(例如10dB)中的 衰減率的波長依賴性，在所期望的波段中較小，達(dá)到可以忽略的程度。 另外，作為在SC光P2的一部分波段中衰減率的波長依賴性較小的 光衰減器214，可以例舉將該頻帶之外的光遮蔽的濾光器型光衰減 器°
在這里，圖24的區(qū)域(a)表示光衰減器214的衰減率的波長 依賴性在SC光P2的整個(gè)頻譜頻帶中充分小的情況下，來自光衰減 器214的輸出光的頻譜。另外，圖24的區(qū)域(b)表示光衰減器214 的衰減率的波長依賴性在SC光P2的頻譜頻帶中的一部分頻帶中充 分小的情況下，來自光衰減器214的輸出光的頻譜。另外，在圖24 的區(qū)域(a)及(b)中，頻譜SP203、 SP206示出入射至光衰減器214 之前的SC光P2的頻譜，頻譜SP204、 SP207示出光衰減器214的衰 減率為2dB時(shí)的輸出光頻譜，頻譜SP205、 SP208示出光衰減器214 的衰減率為6dB時(shí)的輸出光頻譜。另外，在圖24的區(qū)域(a)及圖 24 (b)中，縱軸為標(biāo)準(zhǔn)化后的頻譜強(qiáng)度。
如圖24的區(qū)域(a)(或圖24的區(qū)域(b))所示可知，根據(jù) 本第7變形例所涉及的光源裝置201i，在SC光P2的頻譜頻帶的整 體或部分中，無論衰減率如何，都可以良好地維持衰減后的輸出光頻 譜的波長依賴性。由此，根據(jù)第7變形例所涉及的光源裝置201i， 可以一邊良好地維持從光源裝置201i射出的SC光P2的頻譜波形的 整體或一部分， 一邊使SC光P2的光強(qiáng)度(即時(shí)間平均功率)變化。 (第2實(shí)施例的第8變形例)
圖25的區(qū)域(a)是表示第2實(shí)施例所涉及的光源裝置的第8
變形例的結(jié)構(gòu)的圖。該圖25的區(qū)域(a)所示的第8變形例所涉及的 光源裝置201j，具有脈沖光源202 (或連續(xù)光源220)、光纖211和 放大率可變的光放大器215。脈沖光源202 (連續(xù)光源220)及光纖 211的結(jié)構(gòu)與上述光源裝置201a、 201b相同。
光放大器215.包括在用于使SC光P2的功率變化的功率調(diào)節(jié)單 元中。光放大器215以與光纖211的光出射端光學(xué)連接的狀態(tài)配置， 在維持從光纖211射出的SC光P2的頻譜波形基本不變的狀態(tài)下， 放大SC光P2的時(shí)間平均功率。具體地說，光放大器215在SC光 P2的頻譜頻帶中由該光放大器215放大的波段內(nèi)，維持SC光P2的 頻譜波形基本不變，并在該頻帶中將由SC光P2構(gòu)成的光脈沖的功 率波形的峰值放大。作為上述光放大器215，例如適于使用可以在整 個(gè)從C波段至L波段這一較寬的波長區(qū)域(1535 1605nm)中進(jìn)行 放大的摻鉺光纖(EDFA)等。
在這里，圖25的區(qū)域(b)表示來自光放大器15的輸出光頻譜。 另外，在圖25的g域(b)中，頻譜SP209示出入射至光放大器215 之前的SC光P2的頻譜，頻譜SP210示出在光放大器215的放大率 為2.5dB時(shí)的輸出光頻譜，頻譜SP211示出在光放大器215的放大率 為6dB時(shí)的輸出光頻譜。另外，在圖25的區(qū)域(b)中，縱軸是標(biāo) 準(zhǔn)化后的頻譜強(qiáng)度。
如圖25的區(qū)域(b)所示可知，根據(jù)本第8變形例所涉及的光 源裝置201j，在由光放大器215放大的頻帶(圖25的區(qū)域(b)中 所示的頻帶A)中，無論放大率如何，都可以良好地維持放大后的輸 出光的頻譜波形的波長依賴性。由此，根據(jù)第8變形例所涉及的光源 裝置201j，可以一邊將從光源裝置201j射出的SC光P2的頻譜波形 的整體或部分良好地維持， 一邊使SC光P2的光強(qiáng)度(即時(shí)間平均 功率)變化。
(第2實(shí)施例的第9變形例)
圖26的區(qū)域(a)是表示第2實(shí)施例所涉及的光源裝置的第9 變形例的結(jié)構(gòu)的框圖。該圖26的區(qū)域(a)所示的第9變形例所涉及 的光源裝置201k，具有脈沖光源202、光纖211、脈沖整形部216和 控制部217a。脈沖光源202及光纖211的結(jié)構(gòu)與上述光源裝置201a、 201b相同。
脈沖整形部216包括在用于使SC光P2的功率變更的功率調(diào)節(jié) 單元中，以光學(xué)連接在脈沖光源202和光纖211之間的狀態(tài)配置。脈 沖整形部216可以使用例如圖14的區(qū)域(a)及(b)所示的光源裝 置201a、 201b中的時(shí)分多重處理部203、 204，圖20的區(qū)域(a)所 示的第1變形例中的脈沖提取部205，圖21的區(qū)域(a)所示的第3 變形例中的光衰減器207，圖21的區(qū)域(b)所示的第4變形例中的 光軸調(diào)整部208,或圖22的區(qū)域(a)所示的第5變形例中的脈沖壓 縮*擴(kuò)展器209等。
除了上述結(jié)構(gòu)之外，脈沖整形部216還可以使用例如頻帶可變 濾光器等。在此情況下，也可以通過使入射至光纖211的光脈沖列 Pl的頻譜形狀(特別是中心波長)變化而維持SC光P2的頻譜波形。 SC光P2的頻譜形狀除了光纖211的色散特性之外，還受到光脈沖列 Pl的頻譜形狀、特別是中心波長的影響。由此，通過在脈沖光源202 和光纖211之間插入頻帶可變?yōu)V光器，可以一邊更良好地維持從光源 裝置201k射出的SC光P2的頻譜波形，一邊使SC光P2的時(shí)間平均 功率變化。
另外，除了上述結(jié)構(gòu)之外，脈沖整形部216也可以通過使入射 至光纖211的光脈沖列P1的偏振方向變化而使SC光P2的功率變化。 SC光P2的頻譜形狀受到光脈沖列Pl的偏振及光纖211的偏振依賴 性的影響。由此，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以一邊更良好地維持從本第9變形 例所涉及的光源裝置201k射出的SC光P2的頻譜波形， 一邊使SC 光P2的時(shí)間平均功率變化。
本第9變形例中的控制部217a也作為用于使SC光P2的功率可 變的功率調(diào)節(jié)單元起作用。即，控制部217a將電控制信號S,發(fā)送至 脈沖光源202，該電控制信號Si用于控制脈沖光源202的激勵(lì)用激 光光源(例如，圖15 17所示的半導(dǎo)體激光元件221)的輸出功率。 通過該控制使激勵(lì)用激光光源的輸出功率變化，使光脈沖列P1所包 含的各脈沖的功率波形的峰值變化。例如在上述第3變形例(參照圖
21的區(qū)域(a))中，使用光衰減器207使光脈沖列Pl的各脈沖的
功率波形的峰值變化，但通過使激勵(lì)用激光光源的輸出功率變化，也 可以使光脈沖列PI的各脈沖的功率波形的峰值容易地變化。并且， 激勵(lì)用激光光源的輸出功率可以通過供給至激勵(lì)用激光光源的電流 量而容易地控制。由此，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以使用激勵(lì)用激光光源的電 流量這樣的一個(gè)參數(shù)而使光脈沖列PI的各脈沖的功率波形的峰值變
化。由此，可以一邊良好地維持從本第9變形例所涉及的光源裝置 201k射出的SC光P2的頻譜波形， 一邊使SC光P2的時(shí)間平均功率 容易地變化。
另外，控制部217a也可以通過使光脈沖列Pl的重復(fù)頻率變化， 而使SC光P2的功率可變。S卩，控制部217a將用于使脈沖光源202 的諧振腔長度變化的控制信號S,發(fā)送至脈沖光源202。此時(shí)，由于 從脈沖光源202射出的光脈沖列Pl的重復(fù)頻率變化，所以SC光P2 的重復(fù)頻率變化。其結(jié)果，SC光P2的時(shí)間平均功率變化?？刂菩盘?Si發(fā)送至例如信號k生器等，該信號發(fā)生器用于控制圖n所示的第 3結(jié)構(gòu)的脈沖光源202c的可飽和吸收鏡225或反射鏡227c的位置。 這樣，通過可飽和吸收鏡225及反射鏡227c與控制信號Si對應(yīng)而改 變位置，可以使諧振腔CA的長度變化。由此，使SC光P2的重復(fù) 頻率適當(dāng)?shù)刈兓梢砸贿吘S持從本第9變形例所涉及的光源裝置 201k射出的SC光P2的頻譜波形， 一邊使SC光P2的時(shí)間平均功率 容易地變化。
控制部217a通過控制光纖211的溫度，從而更良好地維持從本 第9變形例所涉及的光源裝置201k射出的SC光P2的頻譜波形。即， 控制部217a將用于對光纖211進(jìn)行溫度控制的電控制信號S2發(fā)送至 與光纖211相接觸地設(shè)置的珀耳帖元件等調(diào)溫元件211a。由此，由 于可以使光纖211的色散特性適當(dāng)?shù)刈兓?，所以可以一邊更良好地維 持從光源裝置201k射出的SC光P2的頻譜波形， 一邊使SC光P2 的功率更高精度地接近期望值。另外，優(yōu)選將光纖211巻繞為線圈狀， 以使調(diào)溫元件211a的溫度容易傳導(dǎo)。
控制部217a對脈沖整形部216進(jìn)行電氣控制，以在維持SC光 P2的頻譜波形的同時(shí)得到期望的功率。例如，在脈沖整形部216包
括時(shí)分多重處理部203、 204 (圖14的區(qū)域(a)及(b))的情況下， 將用于對設(shè)置在分波器231、 241上的光開關(guān)進(jìn)行控制的控制信號S3 發(fā)送至脈沖整形部216。在脈沖整形部216包括脈沖提取部205 (圖 20的區(qū)域(a))的情況下，將用于控制信號發(fā)生器252的控制信號 S3發(fā)送至脈沖整形部216。在脈沖整形部216包括光衰減器207 (圖 21的區(qū)域(a))或脈沖壓縮 擴(kuò)展器209 (圖22的區(qū)域(a))的 情況下，控制部217a將用于控制上述部件的控制信號S3發(fā)送至脈沖 整形部216。在脈沖整形部216包括光軸調(diào)整部208(圖21的區(qū)域(b)) 的情況下，控制部217a將用于驅(qū)動(dòng)第1及第2驅(qū)動(dòng)部281、 282的驅(qū) 動(dòng)信號作為控制控制信號S3發(fā)送至脈沖整形部216。
由此，通過具有對脈沖整形部216進(jìn)行電氣控制的控制部217a， 可以對從本第9變形例所涉及的光源裝置201k射出的SC光P2的頻 譜波形或時(shí)間平均功率進(jìn)行自動(dòng)控制或遠(yuǎn)程控制。另外，不需要部件 的替換等，就可以將SC光P2的時(shí)間平均功率容易地調(diào)整至期望值。 另外，即使在針對每個(gè)被測定對象物而調(diào)整為不同功率的情況下，也 可以在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。
(第2實(shí)施例的第IO變形例)
圖26的區(qū)域(b)是表示第2實(shí)施例所涉及的光源裝置的第10 變形例的結(jié)構(gòu)的框圖。該圖26的區(qū)域(b)所示的第10變形例所涉 及的光源裝置201m，具有脈沖光源202 (或連續(xù)光源220)、光纖 211、控制部217b、光放大器218和功率調(diào)節(jié)部219。脈沖光源202 (連續(xù)光源220)及光纖211的結(jié)構(gòu)與上述光源裝置201a、 201b相 同。
光放大器218包括在用于使SC光P2的功率變化的功率調(diào)節(jié)單 元中。該光放大器218通過使光脈沖列Pl所包含的各脈沖的功率波 形的峰值變化而使SC光P2的時(shí)間平均功率變化。光放大器218的 放大率可變，從控制部217a接收用于控制其放大率的控制信號S4， 以與該控制信號S4對應(yīng)的放大率將來自脈沖光源202的光脈沖列Pl (或來自連續(xù)光源220的連續(xù)光P3)放大。
如本第IO變形例所示，功率調(diào)節(jié)單元也可以是放大率可變的光
放大器218，其以光學(xué)連接在脈沖光源202 (連續(xù)光源220)和光纖 211之間的狀態(tài)配置。由此，可以容易地將SC光P2的功率控制為期 望強(qiáng)度。在此情況下，由于脈沖光源202 (連續(xù)光源220)的輸出功 率也可以是恒定的，所以可以穩(wěn)定地得到光脈沖列Pl。另外，在此 情況下，也可以使入射至光放大器218的光的頻譜形狀和從光放大器 218射出的光的頻譜形狀彼此不同。通過在入射至光纖的光脈沖列 Pl的各脈沖功率波形的峰值的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮光放大器218導(dǎo) 致光脈沖列P1的頻譜形狀的變化，可以一邊良好地維持從光源裝置 201m射出的SC光P2的頻譜波形， 一邊使SC光P2的功率更高精度 地接近期望強(qiáng)度。
功率調(diào)節(jié)部219包括在用于使SC光P2的功率變化的另一功率 調(diào)節(jié)單元中。功率調(diào)節(jié)部219可以使用例如圖23所示的第7變形例 所涉及的光衰減器214、或圖25的區(qū)域(a)所示的第8變形例所涉 及的光放大器215。 ^外，功率調(diào)節(jié)部219也可以是曲率可變的彎曲 部，其形成在用于將SC光P2向裝置外部射出的光波導(dǎo)通路上。通 過在用于將SC光P2射出的光波導(dǎo)通路上設(shè)置上述彎曲部，可以向 SC光P2施加任意的彎曲損耗， 一邊良好地維持SC光P2的頻譜波 形， 一邊使SC光P2的功率變化。功率調(diào)節(jié)部219從控制部217b接 收用于控制SC光P2的頻譜波形及時(shí)間平均功率的控制信號S5。然 后，功率調(diào)節(jié)部219使放大率或衰減率變化，或者使光波導(dǎo)通路的曲 率變化，以形成與該控制信號S5對應(yīng)的頻譜波形及時(shí)間平均功率。
除了上述控制信號S4、 Ss之外，控制部217b與第9變形例中的 控制部217a相同地，將用于對脈沖光源202 (連續(xù)光源220)的激勵(lì) 用激光光源的輸出功率進(jìn)行控制的控制信號Si發(fā)送至脈沖光源202
(連續(xù)光源220)。由此，通過使激勵(lì)用激光光源的輸出功率變化， 可以使光脈沖列Pl的功率波形的峰值(連續(xù)光P3的最大功率)變 化。另外，控制部217b通過將用于對光纖211進(jìn)行溫度控制的控制 信號S2發(fā)送至與光纖211相接觸地設(shè)置的調(diào)溫元件211a，從而使光 纖211的色散特性變化。
(第2實(shí)施例的第ll變形例)
圖27是表示第2實(shí)施例所涉及的光源裝置的第11變形例的結(jié) 構(gòu)的框圖。該圖27所示的第11變形例所涉及的光源裝置201n，具 有脈沖光源202、光纖211、脈沖整形部216、控制部217c和檢測器 230。脈沖光源202、光纖211及脈沖整形部216的結(jié)構(gòu)與上述光源 裝置201a、 201b相同。
檢測器230包括在用于對SC光P2的時(shí)間平均功率及頻譜形狀 的至少一個(gè)進(jìn)行檢測的檢測單元中。檢測器230經(jīng)由分波器211b而 與光纖211的出射端光學(xué)連接，獲取SC光P2的一部分。檢測器230 具有波長可變?yōu)V光器230a、光檢測元件230b和信號處理部230c。檢 測器230所獲取的一部分SC光P2，在通過波長可變?yōu)V光器230a后， 由光檢測元件230b進(jìn)行光電變換，成為周期性的電信號。然后，基 于該電信號，由信號處理部230c檢測時(shí)間平均功率及頻譜形狀中的 至少一個(gè)。將該檢測結(jié)果發(fā)送至控制部217c。
控制部217c基于來自檢測器230的檢測結(jié)果，生成用于使脈沖 光源202的激勵(lì)用激光光源的輸出功率變化的控制信號Si，用于對 光纖211進(jìn)行溫度控制的控制信號S2，以及用于控制脈沖整形部216
的控制信號S3。生成的控制信號Sp控制信號S2及控制信號S3分別
發(fā)送至脈沖光源202、調(diào)溫元件211a及脈沖整形部216。由此，通過 利用檢測器230檢測SC光P2的時(shí)間平均功率及頻譜形狀中的至少 一個(gè)，可以利用檢測結(jié)果對功率調(diào)節(jié)單元(脈沖整形部216、控制部 217c)進(jìn)行反饋控制。即，可以維持SC光P2的頻譜形狀，以及可 以高精度且穩(wěn)定地控制SC光P2的功率。
本第2實(shí)施例所涉及的光源裝置并不限于上述結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)行 各種變形或添加構(gòu)成要素。例如，在上述實(shí)施例及變形例的說明中， 說明了功率調(diào)節(jié)單元的各種形式，但本第2實(shí)施例所涉及的光源裝置 也可以是將上述功率調(diào)節(jié)單元中的任意多個(gè)單元組合而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。 (第3實(shí)施例)
下面，參照圖28 39詳細(xì)說明本發(fā)明所涉及的光源裝置的第3 實(shí)施例。
圖28是表示本發(fā)明所涉及的光源裝置的第3實(shí)施例的代表性結(jié)
構(gòu)的圖。圖28的區(qū)域(a)所示的光源裝置301a具有脈沖光源302、 時(shí)分多重處理部303和光纖311。脈沖光源302是本第3實(shí)施例中的 種光源，接受來自電源裝置的電源供給而射出光脈沖列Pl。
另外，光纖311經(jīng)由時(shí)分多重處理部303而與脈沖光源302光 學(xué)連接，接收光脈沖列Pl而射出包含超連續(xù)(SC: Supercontinuum) 光的SC光脈沖列P2。具體地說，光纖311通過將光脈沖列P1所具 有的頻譜寬度擴(kuò)大至例如大于或等于2倍，從而生成SC光脈沖列P2。 另外，優(yōu)選光脈沖列Pl的中心波長在1550nm附近。由此，可以在 光纖311的低損耗區(qū)域中高效地生成SC光。
時(shí)分多重處理部303包括用于使SC光脈沖列P2的重復(fù)頻率變 更的頻率調(diào)節(jié)單元。時(shí)分多重處理部303以光學(xué)連接在脈沖光源302 和光纖311之間的狀態(tài)配置，具有分波器331、多個(gè)光波導(dǎo)通路332 及333、延遲器334和合波器335。分波器331將來自脈沖光源302 的光脈沖列Pl分波室光波導(dǎo)通路332及333。延遲器334使光脈沖 列Pl在時(shí)間上延遲。延遲器334設(shè)置在光波導(dǎo)通路332、 333中的 一個(gè)(在本第3實(shí)施例中為光波導(dǎo)通路332)上。另外，合波器335 將來自光波導(dǎo)通路332、 333的光脈沖列Pl進(jìn)行合波。另外，在分 波器331上設(shè)置光開關(guān)，其用于選擇將光脈沖列Pl分波至光波導(dǎo)通 路332、 333，或者將光脈沖列Pl僅引導(dǎo)至沒有設(shè)置延遲器334的光 波導(dǎo)通路(光波導(dǎo)通路433)。
圖28的區(qū)域(b)所示的光源裝置301b具有脈沖光源302、時(shí) 分多重處理部304和光纖311。脈沖光源302、光纖311的結(jié)構(gòu)及功 能與上述光源裝置301a相同。
時(shí)分多重處理部304包括在用于使SC光脈沖列P2的重復(fù)頻率 變更的頻率調(diào)節(jié)單元中。時(shí)分多重處理部304以光學(xué)連接在脈沖光源 302和光纖311之間的狀態(tài)配置，具有分波器341、多個(gè)光波導(dǎo)通路 342 344和合波器345。分波器341將來自脈沖光源302的光脈沖列 Pl分波至光波導(dǎo)通路342 344。另外，合波器345將來自光波導(dǎo)通 路342 344的光脈沖列Pl合波。
在光波導(dǎo)通路342 344中的部分光波導(dǎo)通路342、 343上分別 配置延遲通路342a、 343a。延遲通路342a、 343a是用于使通過光波 導(dǎo)通路342、 343的光脈沖列Pl在時(shí)間上延遲的部分，構(gòu)成時(shí)分多 重處理部304中的延遲部。另外，延遲通路342a比延遲通路343a 更長，光脈沖列P1的延遲時(shí)間以光波導(dǎo)通路342、光波導(dǎo)通路343、 光波導(dǎo)通路344的順序變短。另外，在分波器341上設(shè)置光開關(guān)，其 用于選擇將光脈沖列Pl分波至光波導(dǎo)通路342 344，或者將光脈沖 列Pl僅引導(dǎo)至沒有設(shè)置延遲通路的光波導(dǎo)通路(光波導(dǎo)通路344)。
圖29是作為本第3實(shí)施例所涉及的光源裝置中應(yīng)用的脈沖光源 302的第1結(jié)構(gòu)，而示出脈沖光源302a的結(jié)構(gòu)的圖。脈沖光源302a 是所謂的有源(主動(dòng))鎖模型超短脈沖光發(fā)生源，由環(huán)形諧振器構(gòu)成。 即，脈沖光源302a具有半導(dǎo)體激光元件321、 LN調(diào)制器322a、驅(qū)動(dòng) LN調(diào)制器322a的信號發(fā)生器322b和環(huán)狀諧振腔(光波導(dǎo)通路)323。 半導(dǎo)體激光元件321經(jīng)由耦合器323a與諧振腔323的環(huán)狀部分光學(xué) 連接。另外，諧振腔323的環(huán)狀部分經(jīng)由耦合器323c與輸出用光波 導(dǎo)通路323d光學(xué)連接。在諧振腔323的環(huán)狀部分上，光學(xué)地串聯(lián)連 接有摻鉺光纖(EDF) 323b及LN調(diào)制器322a。
如果信號發(fā)生器322b將規(guī)定頻率的電脈沖信號發(fā)送至LN調(diào)制 器322a，則LN調(diào)制器322a上的光損耗相應(yīng)于與該頻率對應(yīng)的周期 減少。從半導(dǎo)體激光元件321向諧振腔323的環(huán)狀部分入射激勵(lì)光。 然后，如果控制使LN調(diào)制器322a在由該激勵(lì)光激勵(lì)的光所包含的 各模式的相位同步時(shí)振蕩，則可以生成脈寬為數(shù)飛秒左右的超短脈沖 激光，從輸出用光波導(dǎo)通路323d向外部周期性地射出。圖28的區(qū)域 (a)及(b)所示的光源裝置301a、 301b均利用該周期性的超短脈 沖光作為光脈沖列Pl。此時(shí)，光脈沖列Pl的重復(fù)頻率與從信號發(fā)生 器322b傳送至LN調(diào)制器322a的電脈沖信號的頻率一致。
另外，圖30是作為脈沖光源302的第2結(jié)構(gòu)而示出脈沖光源 302b的結(jié)構(gòu)的圖。脈沖光源302b是所謂的無源(被動(dòng))鎖模型超短 脈沖光發(fā)生源，由環(huán)形諧振器構(gòu)成。即，脈沖光源302b具有半導(dǎo)體 激光元件321、環(huán)狀諧振腔(光波導(dǎo)通路)323、反射鏡324a、安裝
在反射鏡324a上的壓電電動(dòng)機(jī)324b和驅(qū)動(dòng)壓電電動(dòng)機(jī)324b的信號 發(fā)生器324c。另外，在下述方面與上述第1結(jié)構(gòu)的脈沖光源302a(圖 29)相同半導(dǎo)體激光元件321與諧振腔323光學(xué)結(jié)合；諧振腔323 具有輸出用光波導(dǎo)通路323d;以及諧振腔323的環(huán)狀部分與EDF323b 光學(xué)結(jié)合。 .
在脈沖光源302b中，取代第1結(jié)構(gòu)的脈沖光源202a中的LN調(diào) 制器322a而設(shè)置反射鏡324a。反射鏡324a構(gòu)成諧振腔323的環(huán)狀 部分的一部分，通過反射鏡324a的位置振動(dòng)而使諧振腔323的環(huán)狀 部分的長度周期性地變化。反射鏡324a的振動(dòng)由壓電電動(dòng)機(jī)324b 施加。另外，其振動(dòng)頻率由驅(qū)動(dòng)壓電電動(dòng)機(jī)324b的信號發(fā)生器324c 控制。
如果信號發(fā)生器324c將規(guī)定頻率的電脈沖信號發(fā)送至壓電電動(dòng) 機(jī)324b，則諧振腔323的長度以與該頻率對應(yīng)的周期變動(dòng)。從半導(dǎo) 體激光元件321向諧振腔323的環(huán)狀部分入射激勵(lì)光。然后，在諧振 腔323的長度滿足孤字條件的瞬間，生成脈寬為數(shù)飛秒左右的超短脈 沖激光。該超短脈沖光作為光脈沖列Pl,從輸出用光波導(dǎo)通路323d 向外部周期性地射出。此時(shí)，光脈沖列P1的重復(fù)頻率與從信號發(fā)生 器324c傳送至壓電電動(dòng)機(jī)324b的電脈沖信號的頻率一致。另外，由 于在脈沖光源302b中，通過機(jī)械驅(qū)動(dòng)反射鏡324a而生成周期性的超 短脈沖光，所以與電氣驅(qū)動(dòng)LN調(diào)制器322a的結(jié)構(gòu)的脈沖光源302a 相比，具有光脈沖列P1的重復(fù)頻率變小的趨勢。
另外，圖31是作為脈沖光源302的第3結(jié)構(gòu)而示出脈沖光源302c 的結(jié)構(gòu)的圖。脈沖光源302c是所謂的無源(被動(dòng))鎖模型超短脈沖 光發(fā)生源，由利用同時(shí)摻雜EnYb的玻璃形成的固體激光器構(gòu)成。即， 脈沖光源302c具有半導(dǎo)體激光元件321;可飽和吸收鏡325，其由 可飽和吸收體及反射鏡一體地構(gòu)成；準(zhǔn)直透鏡326a;棱鏡326b及 326c;輸出用耦合器326d;反射鏡327a 327c;同時(shí)摻雜Er:Yb的 玻璃板328;以及透明介質(zhì)329。其中，除了半導(dǎo)體激光元件321及 準(zhǔn)直透鏡326a之外的構(gòu)成要素，構(gòu)成用于激光振蕩的諧振腔CA。 另外，透明介質(zhì)329根據(jù)需要而設(shè)置。
從半導(dǎo)體激光元件321射出的激勵(lì)光經(jīng)由準(zhǔn)直透鏡326a及反射 鏡327a到達(dá)同時(shí)摻雜Er:Yb的玻璃板328，激勵(lì)同時(shí)摻雜Er:Yb的 玻璃板328。同時(shí)摻雜Er:Yb的玻璃板328配置在諧振腔CA上，該 諧振腔CA由可飽和吸收鏡325、棱鏡326b及326c、輸出用耦合器 326d及反射鏡327a 327c構(gòu)成。在諧振腔CA中行進(jìn)的光， 一邊由 同時(shí)摻雜Er:Yb的玻璃板328放大， 一邊在可飽和吸收鏡325和輸出 用耦合器326d之間往返。
可飽和吸收鏡325具有吸收弱光而反射強(qiáng)光的性質(zhì)。由于在到 達(dá)可飽和吸收鏡325的光所包含的各模式的相位同步時(shí)，光的強(qiáng)度達(dá) 到最大，所以僅在該瞬間，可飽和吸收鏡325作為反射鏡起作用，進(jìn) 行激光振蕩。由此，該激光成為脈寬為數(shù)飛秒左右的超短脈沖光，作 為光脈沖列Pl從輸出用耦合器326d向外部射出。此時(shí)，光脈沖列 Pl的重復(fù)頻率為與諧振腔CA的長度對應(yīng)的值。
在具有上述結(jié)構(gòu)的光源裝置301a、 301b中，說明光源裝置30la 的動(dòng)作。另外，光源裝置301b的動(dòng)作與光源裝置301a的動(dòng)作大致相 同。
具有圖29 31所示的脈沖光源302a 302c中的任意一個(gè)結(jié)構(gòu) 的脈沖光源302，將光脈沖列Pl向時(shí)分多重處理部303射出。光脈 沖列P1由脈寬為數(shù)飛秒左右的超短脈沖光周期性(周期T,)地排列 而構(gòu)成。此時(shí)，對于時(shí)分多重處理部303，在將分波器331設(shè)定為使 光脈沖列Pl向光波導(dǎo)通路332、 333分波的情況下，將光脈沖列Pl 向光波導(dǎo)通路332、 333分波。并且，在向一側(cè)的光波導(dǎo)通路332行 進(jìn)的光脈沖列P1中，利用延遲器334施加例如秒的延遲。 然后，分別在光波導(dǎo)通路332、 333中行進(jìn)的光脈沖列Pl由合波器 335再次合波。另外，對于時(shí)分多重處理部303，在將分波器331設(shè) 定為不將光脈沖列Pl向光波導(dǎo)通路332、 333分波的情況下，使光 脈沖列Pl在光波導(dǎo)通路333中行進(jìn)。
在這里，圖32的區(qū)域(a)及(b)是分別表示在分波器對光脈 沖列P1沒有進(jìn)行分波的情況及進(jìn)行分波的情況下，來自時(shí)分多重處 理部303的輸出波形P3ooa及P3。。B的曲線圖。在分波器331沒有對光
脈沖列Pl進(jìn)行分波的情況下，如圖32的區(qū)域(a)所示的輸出波形 P300A那樣，光脈沖列Pl直接作為來自時(shí)分多重處理部303的輸出波 形，成為以周期Ti排列有光脈沖的波形。另一方面，在分波器331 對光脈沖列P1進(jìn)行分波的情況下，如圖32的區(qū)域(b)所示的輸出 波形P3。0b那樣，成為以光脈沖列Pl的周期Tt的一半、即周期T2(= 排列有光脈沖的波形。在此情況下，由于由分波器331進(jìn)行
分波，所以輸出波形P3。0b中的各光脈沖的最大功率PW2為輸出波形 P300A中的各光脈沖的最大功率PW！的大致一半。
另外，輸出波形P3。qa的各光脈沖的最大功率PW!例如為80kW， 輸出波形P300B的各光脈沖的最大功率PW2例如為40kW。另外，輸 出波形P300A的重復(fù)頻率(即，光脈沖列P1的周期Ti的倒數(shù))為例
如25MHz，輸出波形P3.(h)b的重復(fù)頻率為例如50MHz。輸出波形P300A
及P3,的脈寬例如為200飛秒。另外，輸出波形p300a及P3,的時(shí)
間平均功率為例如40mW。
來自時(shí)分多重處連部303的上述輸出波形入射至光纖311。然 后，利用光纖311的非線性光學(xué)效應(yīng)(絕熱孤子壓縮效應(yīng))而生成各 光脈沖的頻譜頻帶寬度擴(kuò)展至大于或等于2倍的SC光脈沖列P2。 SC光脈沖列P2從光源裝置301a的光出射端向外部射出。另外，光 纖311的非線性部分的長度(相互作用長度)例如為2m即可。
在這里，圖33是由光纖311生成的SC光脈沖列P2的頻譜。在 圖33中，頻譜SP301示出與圖32的區(qū)域(a)所示的瑜出波形P3ooa 對應(yīng)的SC光脈沖列P2的頻譜，頻譜SP302示出與圖32的區(qū)域(b) 所示的輸出波形P300B對應(yīng)的SC光脈沖列P2的頻譜。另外，在圖33 中，縱軸是標(biāo)準(zhǔn)化后的頻譜強(qiáng)度。
如果將圖33的頻譜SP301和頻譜SP302進(jìn)行比較，則可知頻譜 強(qiáng)度與入射至光纖311的光脈沖的最大功率對應(yīng)而變化，但整體的頻 譜形狀為較寬的頻帶，總體來說適于作為SC光。從光源裝置301a 以重復(fù)頻率(1/T?；?1/T2)反復(fù)射出具有上述頻譜形狀的SC 光脈沖列P2。
由此，根據(jù)第3實(shí)施例所涉及的光源裝置301a (或光源裝置
301b)，可以利用時(shí)分多重處理部303而使SC光脈沖列P2的重復(fù) 頻率可變。由此，例如在研究被測定對象物的熒光壽命的波長依賴性 時(shí)，由于可以以與各種被測定對象物的熒光壽命的長度對應(yīng)的周期照 射SC光，所以可以提高測定精度及測定效率?；蛘撸诶盟牟ɑ?頻現(xiàn)象的光采樣波形監(jiān)測中，可以對被測定波形以最合適的定時(shí)進(jìn)行 采樣，可以提高監(jiān)測精度。此外，對于光頻率梳，可以調(diào)節(jié)光梳間隔 (即光的波長間隔)。
在這里，圖34是用于說明熒光壽命的波長依賴性測定的圖。首 先，從光源裝置301a (301b)射出的SC光脈沖列P2照射至被測定 對象3101。然后，被測定對象物3101所包含的測定對象物質(zhì)發(fā)出的 熒光經(jīng)由波長可變?yōu)V光器3102而由檢測器3103進(jìn)行檢測。此時(shí)，由 于隨著波長的不同熒光壽命不同，所以通過順序測定各波長下的熒光 壽命，可知該測定對象物質(zhì)的熒光壽命的波長依賴性。上述測定方法 用于例如在研究某種氧飽和條件下的血紅蛋白的熒光壽命的波長依 賴性時(shí)。 '
在熒光壽命的波長依賴性的測定中，例如圖34所示，得到示出 熒光強(qiáng)度的時(shí)間遷移的曲線G。該曲線G是以與SC光脈沖列P2的 重復(fù)頻率對應(yīng)的周期得到的。由此，在相對于測定對象物質(zhì)的熒光壽 命，SC光脈沖列P2的重復(fù)頻率較大(即脈沖間隔段)的情況下，相 鄰的曲線G相互重合，難以測定準(zhǔn)確的熒光壽命。在上述情況下， 根據(jù)本實(shí)施方式的光源裝置301a (或301b)，由于可以利用時(shí)分多 重處理部303使SC光脈沖列P2的重復(fù)頻率可變，所以可以以與被 測定對象物的熒光壽命的長度對應(yīng)的周期照射SC光脈沖列P2。
另外，圖35 (a) (e)是用于說明利用四波混頻現(xiàn)象進(jìn)行的 光采樣波形監(jiān)測的圖。在該測定系統(tǒng)中，如圖35的區(qū)域(a)所示， 從光源裝置301a (301b)射出的SC光脈沖列P2 (參照圖35的區(qū)域 (b)。周期為T)，經(jīng)由波長可變?yōu)V光器3105向光纖3104a提供。 另外，作為測定對象的被測定光脈沖列P3 (參照圖35的區(qū)域(c)) 入射至光纖3104b。另外，波長可變?yōu)V光器3105設(shè)定為，在SC光脈 沖列P2所具有的較寬頻帶的波長成分中，僅使適于對被測定光脈沖列P3進(jìn)行采樣的波長成分透射。將從波長可變?yōu)V光器3105透過的
光及被測定光脈沖列P3合波(參照圖35的區(qū)域(d))，并發(fā)送至 高非線性光纖3105。然后，利用該高非線性光纖3105的四波混頻現(xiàn) 象，生成周期為T的變換光脈沖列P4 (參照圖35的區(qū)域(e))， 其具有與被測定光脈沖列P3的波形對應(yīng)的最大功率。其結(jié)果，識別 出的變換光脈沖列P4的包絡(luò)線A為被測定光脈沖列P3的擴(kuò)大后的 波形。
在利用四波混頻現(xiàn)象進(jìn)行的光采樣波形監(jiān)測中，SC光脈沖列P2 與被測定光脈沖列P3的波形之間的重疊定時(shí)變得重要。即，通過如 圖35的區(qū)域(d)所示，將SC光脈沖列P2的各脈沖分別略微錯(cuò)開 地與被測定光脈沖列P3的波形重疊(采樣)，可以高精度地得到圖 35的區(qū)域(e)所示的包絡(luò)線A。另外，圖35的區(qū)域(c)所示的波 形僅為被測定光脈沖列P3的一個(gè)例子，被測定光脈沖列P3的波形 及頻率可以是各種各樣的。根據(jù)本第3實(shí)施例所涉及的光源裝置301a (301b)，由于通過與被測定光脈沖列P3的波形及頻率對應(yīng)而使SC 光脈沖列P2的重復(fù)頻率變化，從而無論被測定光脈沖列P3為何種 波形、頻率都可以以最適合的定時(shí)進(jìn)行采樣，所以可以提高監(jiān)測精度。
另外，在光源裝置301a (301b)中，SC光脈沖列P2的頻譜寬 度也可以是光纖11所接收的光脈沖列Pl的頻譜寬度的大于或等于 10倍。如果SC光脈沖列P2的頻譜寬度為光脈沖列Pl的頻譜寬度 的大于或等于10倍，則由光脈沖列P1或光纖11的特性(非線性特 性)的波動(dòng)導(dǎo)致的SC光脈沖列P2的頻譜形狀變形變得顯著。由此， 在上述情況下，優(yōu)選利用頻率調(diào)節(jié)單元(在本第3實(shí)施例中，為時(shí)分 多重處理部303、 304)控制光脈沖列P2的重復(fù)頻率。另外，在上述 情況下，通過使SC光脈沖列P2的重復(fù)頻率可變，還可以提高SC光 脈沖列P2的頻譜控制的自由度。
在光源裝置301a (301b)中，優(yōu)選SC光脈沖列P2的重復(fù)頻率 大于或等于lkHz而小于或等于lGHz，優(yōu)選頻率調(diào)節(jié)單元(時(shí)分多 重處理部303、 304)的可變范圍的幅度為大于或等于該可變范圍的 中心頻率值的20%。由此，可以良好地對例如熒光壽命的波長依賴
性測定的測定周期、光采樣波形監(jiān)測的采樣周期、光頻率梳的光梳間 隔等遊行微調(diào)。
在光源裝置301a (301b)中，SC光脈沖列P2的重復(fù)頻率也可 以是大于或等于lMHz而小于或等于100MHz，頻率調(diào)節(jié)單元(時(shí)分 多重處理部303、 304)的可變范圍的幅度也可以是大于或等于該可 變范圍中的中心頻率值的20%。特別地，由于在小于或等于100MHz 的頻率區(qū)域中可以將重復(fù)頻率變更大于或等于20%,所以可以一邊 可變地控制SC光脈沖列P2的頻譜形狀， 一邊通過與設(shè)置在光源裝 置301a (301b)的外部上的光檢測器取得同步而進(jìn)行穩(wěn)定的低噪聲 檢測。
另外，在光源裝置301a (301b)中，SC光脈沖列P2的重復(fù)頻 率也可以是大于或等于lOMHz而小于或等于lOOMHz，頻率調(diào)節(jié)單 元(時(shí)分多重處理部303、 304)的可變范圍的幅度也可以是大于或 等于lOMHz。由此，可以在例如熒光受壽命的波長依賴性的測定中. 良好地測定多種物質(zhì)的響應(yīng)特性。另外，例如在光采樣波形監(jiān)測中，-可以得到采樣周期的足夠的可變范圍。 (第3實(shí)施例的第l變形例)
圖36的區(qū)域(a)是表示第3實(shí)施例所涉及的光源裝置的第1 變形例的結(jié)構(gòu)的圖。該圖36的區(qū)域(a)所示出的第1變形例所涉及 的光源裝置301c具有脈沖光源302、脈沖提取部305、光纖311和光 放大器318。由于脈沖光源302及光纖311的結(jié)構(gòu)與上述光源裝置 301a、 301b相同，所以省略詳細(xì)說明。
脈沖提取部305包括用于使SC光脈沖列P2的重復(fù)頻率變更的 頻率調(diào)節(jié)單元。脈沖提取部305以光學(xué)連接在脈沖光源302和光纖 311之間的狀態(tài)配置，具有光開關(guān)351和信號發(fā)生器352。光開關(guān)351 是用于從由脈沖光源302射出的光脈沖列Pl中周期性地提取光脈沖 的構(gòu)成要素。另外，信號發(fā)生器352是用于驅(qū)動(dòng)光開關(guān)351的構(gòu)成要 素。
信號發(fā)生器352將下述電脈沖信號發(fā)送至光開關(guān)351，該電脈沖 信號的周期是光脈沖列Pl的重復(fù)周期的整數(shù)倍。這樣，在光脈沖列
Pl所包含的光脈沖中，與電脈沖信號的定時(shí)一致的光脈沖從脈沖提
取部3Q5射出。由此，脈沖提取部305通過從由脈沖光源302射出的 光脈沖列P1中周期性地提取光脈沖，從而可以使入射至光纖311的 光脈沖列Pl的重復(fù)頻率變化。并且，從光纖311射出的SC光脈沖 列P2的重復(fù)頻率與入射至光纖311的光脈沖列Pl的重復(fù)頻率一致。 由此，根據(jù)該光源裝置301c，可以可靠地變更SC光脈沖列P2的重 復(fù)頻率。另外，信號發(fā)生器352也可以設(shè)置于光源裝置301c的外部。
另外，優(yōu)選脈沖提取部305的脈沖提取周期可以變更。由此， 使SC光脈沖列P2的重復(fù)頻率變化的自由度增加。因此，可以實(shí)現(xiàn) 與設(shè)置在光源裝置301c的外部上的光檢測器的頻率特性對應(yīng)的同步 調(diào)整的自由度提高，或者與設(shè)置在光源裝置301c的外部上的圖像處 理裝置的掃描速度對應(yīng)的同步調(diào)整的自由度提高等。
光放大器318以光學(xué)連接在脈沖提取部305和光纖311之間的 狀態(tài)配置。光放大器318對由脈沖提取部305提取后的光脈沖列Pl 進(jìn)行放大。優(yōu)選光源裝萱301c具有上述光放大器318。在此情況下， 由于可以高效地生成高功率的光脈沖列Pl，所以可以高效地進(jìn)行SC 光脈沖列P2的頻譜的寬頻化。
(第3實(shí)施例的第2變形例)
圖36的區(qū)域(b)是表示第3實(shí)施例所涉及的光源裝置的第2 變形例的結(jié)構(gòu)的圖。該圖36的區(qū)域(b)所示的第2變形例所涉及的 光源裝置301d具有脈沖光源302、信號發(fā)生器306、光纖311和光放 大器312。脈沖光源302及光纖311的結(jié)構(gòu)與上述光源裝置301a、301b 相同。
信號發(fā)生器306包含在用于使SC光脈沖列P2的重復(fù)頻率變更 的頻率調(diào)節(jié)單元中。信號發(fā)生器306對脈沖光源302射出光脈沖列 Pl時(shí)的重復(fù)頻率進(jìn)行變更。例如，在脈沖光源2為圖29所示的脈沖 光源302a的情況下，信號發(fā)生器306與信號發(fā)生器322b相當(dāng)。另外， 在脈沖光源302為圖30所示的脈沖光源302b的情況下，信號發(fā)生器 306與信號發(fā)生器324c相當(dāng)。由此，通過信號發(fā)生器306直接控制 脈沖光源302而使光脈沖列P1的重復(fù)頻率變更，可以利用簡單的結(jié)
構(gòu)而使SC光脈沖列P2的重復(fù)頻率變更。
光放大器312包含在用于使光脈沖列Pl所包含的各脈沖的最大 功率變化的脈沖強(qiáng)度調(diào)節(jié)單元中。光放大器312光學(xué)連接在脈沖光源 302和光纖311之間。光放大器312是用于將從脈沖光源302射出的 光脈沖列Pl放大的構(gòu)成要素，例如由摻鉺光纖(EDF)構(gòu)成。該光 放大器312用于一邊控制入射至光纖311的光脈沖列P1的時(shí)間平均 功率恒定，或維持SC光脈沖列P2的頻譜形狀恒定，一邊控制SC光 脈沖列P2所包含的各脈沖的最大功率或頻譜強(qiáng)度。并不限于本第2 變形例所涉及的光源裝置301d，優(yōu)選第3實(shí)施例所涉及的光源裝置 都具有上述光放大器312。另外，第3實(shí)施例所涉及的光源裝置也可 以取代上述光放大器312而具有光衰減器，或者也可以具有下述結(jié) 構(gòu)，即，利用脈沖光源302和光纖311之間的光軸偏差而使脈沖光源 302和光纖311之間的光耦合效率變化。
另外，第3實(shí)施例所涉及的光源裝置也可以取代光放大器312 而具有偏振調(diào)節(jié)單元，其使入射至光纖311的光脈沖列Pl的偏振方 向變化。在光纖311的偏振依賴性比較大的情況下，通過將上述偏振 調(diào)節(jié)單元設(shè)置在脈沖光源302和光纖311之間，可以一邊維持SC光 脈沖列P2的頻譜形狀大致恒定， 一邊良好地控制SC光脈沖列P2所 包含的各脈沖光的最大功率或頻譜強(qiáng)度。 (第3實(shí)施例的第3變形例)
圖37的區(qū)域(a)是表示第3實(shí)施例所涉及的光源裝置的第3 變形例的結(jié)構(gòu)的圖。該圖37的區(qū)域(a)示出的第3變形例所涉及的 光源裝置301e具有脈沖光源302、控制部307和光纖311。脈沖光源 302及光纖311的結(jié)構(gòu)與上述光源裝置301a、 301b相同。
控制部307包含在用于使SC光脈沖列P2的重復(fù)頻率變更的頻 率調(diào)節(jié)單元中?？刂撇?07將用于使脈沖光源302的諧振腔長度變化 的控制信號S,發(fā)送至脈沖光源302。這樣，使從脈沖光源302射出 的光脈沖列Pl的重復(fù)頻率變化，由此使SC光脈沖列P2的重復(fù)頻率 變化?？刂菩盘朣i發(fā)送至例如信號發(fā)生器等，該信號發(fā)生器用于控 制圖31所示的第3結(jié)構(gòu)的脈沖光源302c中的可飽和吸收鏡325及反
射鏡327c的位置。這樣，通過使可飽和吸收鏡325及反射鏡327c 與控制信號Si對應(yīng)而改變位置，可以使諧振腔CA的長度變化。由 此，可以可靠地使SC光脈沖列P2的重復(fù)頻率可變。
本第3變形例中的控制部307還作為用于控制光纖311的溫度 的溫度控制單元。即，控制部307將用于對光纖311進(jìn)行溫度控制的 控制信號S2發(fā)送至設(shè)置在光纖311上的珀耳帖元件等溫度控制元件。 由此，由于可以適當(dāng)?shù)厥构饫w311的色散特性變化，所以可以一邊維 持SC光脈沖列P2的頻譜形狀大致恒定， 一邊良好地控制SC光脈沖 列P2所包含的各脈沖的最大功率或頻譜強(qiáng)度。并不限于本第3變形 例所涉及的光源裝置301e，優(yōu)選第3實(shí)施例所涉及的光源裝置都具 有上述溫度控制單元。
(第3實(shí)施例的第4.變形例)
圖37的區(qū)域(b)是表示第3實(shí)施例所涉及的光源裝置的第4 變形例的結(jié)構(gòu)的圖。該圖37的區(qū)域(b)示出的第3變形例所涉及的 光源裝置301f，具有脈沖一光源302、控制部308、光纖311、光放大 器313和頻率控制部314。脈沖光源302及光纖311的結(jié)構(gòu)與上述光 源裝置301a、 301b相同。
光放大器313包含在用于使光脈沖列Pl包含的各脈沖的最大功 率變化的脈沖強(qiáng)度調(diào)節(jié)單元中，具有與上述第2變形例中的光放大器 312相同的結(jié)構(gòu)。但是，本第4變形例中的光放大器313的放大率可 變，從控制部308接收用于控制該放大率的控制信號S3。由此，光 放大器313以與該控制信號S3對應(yīng)的放大率放大來自脈沖光源302 的光脈沖列P1。另外，與上述第2變形例相同地，本第4變形例所 涉及的光源裝置301f也可以取代上述光放大器313而具有衰減率可 變的光衰減器，或者也可以具有下述結(jié)構(gòu)，即，利用脈沖光源302 和光纖311之間的光軸偏差而使脈沖光源302和光纖311之間的光耦 合效率變化。
頻率控制部314包含在用于使SC光脈沖列P2的重復(fù)頻率變更 的頻率調(diào)節(jié)單元中。頻率控制部314的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與例如圖28的區(qū)域 (a)及(b)所示的光源裝置301a、 301b中的時(shí)分多重處理部303、
304，或圖36的區(qū)域(a)所示的第1變形例中的脈沖提取部305相 同。即，頻率控制部314通過使SC光脈沖列P2所包含的光脈沖增 加或減少，從而使SC光脈沖列P2的重復(fù)頻率變化。頻率控制部314 從控制部308接收用于控制SC光脈沖列P2的重復(fù)頻率的控制信號 S4，使SC光脈沖列P2的光脈沖增加或減少以成為與該控制信號S4 對應(yīng)的重復(fù)頻率。由此，可以可靠地變更SC光脈沖列P2的重復(fù)頻 率。另外，在頻率控制部314具有與脈沖提取部305 (圖36的區(qū)域 (a))相同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下，可以容易地向下降方向調(diào)整SC 光脈沖列P2的平均功率。
除了上述控制信號S3、 S4之外，控制部308與上述第3變形例 中的控制部307相同地，向脈沖光源302發(fā)送用于使脈沖光源302 的諧振腔長度變化的控制信號Sp另外，控制部308將用于對光纖 311進(jìn)行溫度控制的控制信號S2發(fā)送至設(shè)置在光纖311上的珀耳帖 元件等溫度控制元件。
(第3實(shí)施例的第5變形例)
圖38是表示第3實(shí)施例所涉及的光源裝置的第5變形例的結(jié)構(gòu) 的框圖。圖38示出的第5變形例所涉及的光源裝置301g具有脈沖光 源2、控制部309、光纖311、頻率控制部315、檢測器316和分波器 317。脈沖光源302及光纖311的結(jié)構(gòu)與上述光源裝置301a、 301b 相同。
頻率控制部315包含在用于使SC光脈沖列P2的重復(fù)頻率變更 的頻率調(diào)節(jié)單元中。頻率控制部315的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與例如圖28的區(qū)域 (a)及(b)所示的光源裝置301a、 301b中的時(shí)分多重處理部303、 304，或圖36的區(qū)域(a)所示的第1變形例中的脈沖提取部305相 同。g卩，頻率控制部315通過使光脈沖列P1所包含的光脈沖增加或 減少，從而使SC光脈沖列P2的重復(fù)頻率變化。頻率控制部315從 控制部309接收用于控制SC光脈沖列P2的重復(fù)頻率的控制信號S5， 使光脈沖列Pl的光脈沖增加或減少，以成為與該控制信號S5對應(yīng)的 重復(fù)頻率。
檢測器316包含在用于檢測SC光脈沖列P2的重復(fù)頻率的檢測
單元中。檢測器316經(jīng)由分波器317而與光纖311的出射端光學(xué)連接， 獲取SC光脈沖列P2的一部分。檢測器316具有波長可變?yōu)V光器 316a、光檢測元件316b和PLL電路316c。檢測器316獲取的一部分 SC光脈沖列P2通過波長可變?yōu)V光器316a后，由光檢測元件316b 進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，成為周期性的電信號。然后，基于該電信號而由PLL 電路316c檢測重復(fù)頻率。將檢測出的重復(fù)頻率的值發(fā)送至控制部 309。
控制部309基于由檢測器316檢測出的SC光脈沖列P2的重復(fù) 頻率，生成用于使脈沖光源302的諧振腔長度變化的控制信號Sp 用于對光纖311進(jìn)行溫度控制的控制信號S2、及用于控制頻率控制 部315的控制信號Ss。生成的控制信號Sp控制信號S2及控制信號 S5分別發(fā)送至脈沖光源302、光纖311的溫度控制元件及頻率控制部 315。
本第3實(shí)施例所涉及的光源裝置，優(yōu)選如本第5變形例所示具 有檢測器316，其與光纖3一11的出射端光學(xué)連接，用于檢測SC光脈 沖列P2的重復(fù)頻率。通過由該檢測器316檢測SC光脈沖列P2的重 復(fù)頻率，可以將重復(fù)頻率反饋至頻率控制部315即頻率調(diào)節(jié)單元。其 結(jié)果，可以高精度且穩(wěn)定地控制重復(fù)頻率。 (第3實(shí)施例的第6變形例)
圖39是表示第3實(shí)施例所涉及的光源裝置的第6變形例的結(jié)構(gòu) 的框圖。圖39示出的第6變形例所涉及的光源裝置301h具有連續(xù)光 源320、光放大器360和光纖311。光纖311的結(jié)構(gòu)與上述光源裝置 301a、 301b相同。
本第6變形例中的連續(xù)光源320是射出連續(xù)光P6的種光源。連 續(xù)光源320經(jīng)由光放大器360向光纖311提供連續(xù)光P6。另外，即 使入射至光纖311的光為連續(xù)光，只要該連續(xù)光具有比較高的功率， 就可以在光纖3U內(nèi)生成SC光脈沖列P2。
光放大器360是用于變更SC光脈沖列P2的重復(fù)頻率的頻率調(diào) 節(jié)單元。具體地說，光放大器360通過使連續(xù)光P6的功率變化，從 而變更SC光脈沖列P2的重復(fù)頻率。即，如果入射至光纖311的連
續(xù)光P6的功率變化，則在光纖311內(nèi)生成的脈沖(SC光脈沖列P2) 的條件變化。由此，SC光脈沖列P2的重復(fù)頻率也變化。由于在本質(zhì) 上，由連續(xù)光生成寬頻光是通過由于輸入強(qiáng)度的波動(dòng)而導(dǎo)致生成孤子 脈沖及其頻率位移、分裂而實(shí)現(xiàn)的，所以生成脈沖的時(shí)間間隔是隨機(jī) 的。但是，由于隨著輸入功率的增減或偏振的變化，生成條件變化， 所以在從宏觀上觀察的情況下，認(rèn)為可以觀察到重復(fù)頻率的增減。根 據(jù)本第6變形例，可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間分辨測量的測定時(shí)間的縮短或光SN 的提高。
另外，在本第6變形例中，優(yōu)選光纖311接收的連續(xù)光P6的功 率大于或等于500mW。在此情況下，由于可以使光纖311內(nèi)的上述 脈沖條件適當(dāng)?shù)刈兓?，所以可以良好地變更SC光脈沖列P2的重復(fù) 頻率。
本第3實(shí)施例所涉及的光源裝置并不限于上述結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)行 各種變形或添加構(gòu)成要素。例如，也可以在第3實(shí)施例所涉及的光源 裝置中，使用于將SC光脈沖列向裝置外部射出的光波導(dǎo)通路具有彎 曲部，該彎曲部的曲率可變。通過在SC光脈沖列的光波導(dǎo)通路上設(shè) 置上述彎曲部，可以向SC光脈沖列施加任意的彎曲損耗，可以使頻 譜形狀變化。
另外，在上述各變形例中，為了使光脈沖列Pl包含的各脈沖的 最大功率增減，使用了光放大器或光衰減器。除此之外，也可以通過 例如使種光源(脈沖光源302a 302c等)中的激勵(lì)用半導(dǎo)體激光元 件(半導(dǎo)體激光元件321)的輸出功率增減，從而使光脈沖列Pl包 含的各脈沖的最大功率增減。由于半導(dǎo)體激光元件的輸出功率可以通 過增減驅(qū)動(dòng)電流量而容易地控制，所以根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以利用一個(gè)參 數(shù)容易地控制SC光脈沖列的頻譜形狀。
在光源裝置具有光放大器的情況下，從光放大器輸出的光的頻 譜形狀也可以與輸入至光放大器或光衰減器的光的頻譜形狀不同。在 上述情況下，通過考慮光放大器中的頻譜形狀的變化，可以一邊維持 從光纖輸出的SC光脈沖列P2的頻譜形狀， 一邊更自由地控制各光 脈沖的最大功率或頻譜強(qiáng)度。另外，為了實(shí)現(xiàn)該特性，也可以預(yù)先對
光放大器中的頻譜形狀的變化進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)。
另外，在第3實(shí)施例所涉及的光源裝置中，也可以使輸入至光 纖的光脈沖列P1的各脈沖的時(shí)間波形是可變的。通過隨著光脈沖列 Pl的平均功率的變化而使各脈沖的時(shí)間波形變化，可以一邊維持sc 光脈沖列P2的頻譜形狀大致恒定， 一邊僅控制SC光脈沖列P2包含
的各脈沖的最大功率或頻譜強(qiáng)度。
在第3實(shí)施例所涉及的光源裝置中，可以使輸入至光纖的光脈
沖列Pl的中心波長也是可變的。通過與光纖的色散特性對應(yīng)，而對 中心波長與光脈沖列Pl的平均功率和各脈沖的時(shí)間波形一起進(jìn)行改
變，可以一邊維持SC光脈沖列P2的頻譜形狀大致恒定， 一邊僅控 制SC光脈沖列P2包含的各脈沖的最大功率或頻譜強(qiáng)度。
在第3實(shí)施例所涉及的光源裝置中，輸入至光纖的光脈沖列Pl 的頻譜形狀也可以變更。通過在改變光脈沖列Pl的平均功率、各脈 沖的時(shí)間波形及中心波長等的同時(shí)改變頻譜形狀，可以一邊維持SC 光脈沖列P2的頻譜形狀大致恒定， 一邊僅控制SC光脈沖列P2包含 的各脈沖的最大功率或頻譜強(qiáng)度。
另外，本第3實(shí)施例所涉及的光源裝置也可以在光纖的輸出端 側(cè)具有衰減率可變的光衰減器，其維持SC光脈沖列P2的頻譜形狀，
并且使各脈沖列的最大功率或頻譜強(qiáng)度變化。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以一邊 維持SC光脈沖列P2的頻譜形狀大致恒定， 一邊僅控制SC光脈沖列 P2包含的各脈沖的最大功率或頻譜強(qiáng)度。另外，優(yōu)選上述光衰減器 在SC光脈沖列P2的頻譜頻帶寬度內(nèi)，使光透射特性的波長依賴性 小至可以忽略的程度。另外，優(yōu)選上述光衰減器在可變衰減量為10dB 的范圍內(nèi)時(shí)，使期望波長下的光透射特性的波長依賴性小至可以忽略 的程度。在此情況下，可以在從SC光脈沖列P2的頻譜形狀中提取 期望波段內(nèi)的部分的同時(shí)維持其形狀，并且僅控制SC光脈沖列P2 包含的各脈沖的最大功率或頻譜強(qiáng)度。
此外，第3實(shí)施例所涉及的光源裝置也可以在光纖的輸出端側(cè) 具有放大率可變的光放大器，其維持SC光脈沖列P2的頻譜形狀，
并且使各脈沖列的最大功率或頻譜強(qiáng)度變化。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以一邊
維持SC光脈沖列P2的頻譜形狀大致恒定， 一邊僅控制SC光脈沖列 P2包含的各脈沖的最大功率或頻譜強(qiáng)度。
根據(jù)上述本發(fā)明的說明，可以明確本發(fā)明可以進(jìn)行各種變形。 不應(yīng)認(rèn)為這些變形脫離本發(fā)明的思想及范圍，所有對于本領(lǐng)域技術(shù)人 員來說顯而易見的改進(jìn)都包含在前述權(quán)利要求書中。
工業(yè)實(shí)用性
本發(fā)明所涉及的光源裝置適于在利用近紅外區(qū)域的光進(jìn)行測量 的各種光測量裝置中作為光源進(jìn)行應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種光源裝置，其具有種光源，其射出種光；光纖，其與上述種光源光學(xué)連接，使來自上述種光源的種光輸入而生成頻譜寬度擴(kuò)大后的超連續(xù)光；以及頻譜整形單元，其用于使由上述光纖生成的超連續(xù)光的頻譜波形部分或整體地變形。
2. —種光源裝置，其具有 種光源，其射出種光；光纖，其與上述種光源光學(xué)連接，使來自上述種光源的種光輸 入而生成頻譜寬度擴(kuò)大后的超連續(xù)光；以及功率調(diào)節(jié)單元，其用于在上述超連續(xù)光的整個(gè)頻譜頻帶或該頻 譜頻帶所包含的一部分波段中，在維持從該光源裝置射出的上述超連 續(xù)光的頻譜波形的狀態(tài)下，使該超連續(xù)光的功率變化。
3. —種光源裝置，其具有 種光源，其射出種光；光纖，其與上述種光源光學(xué)連接，使來自上述種光源的種光輸 入而生成包含頻譜寬度擴(kuò)大后的超連續(xù)光的超連續(xù)光脈沖列；以及 頻率調(diào)節(jié)單元，其用于變更上述超連續(xù)光脈沖列的重復(fù)頻率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光源裝置，其具有可以生成SC光的基本構(gòu)造，同時(shí)還具有可以對該SC光的頻譜波形進(jìn)行整形、功率調(diào)節(jié)、或?qū)Π揝C光的脈沖列的重復(fù)頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)的構(gòu)造。例如，可以對頻譜波形進(jìn)行整形的光源裝置具有種光源，其射出作為脈沖列或連續(xù)光的種光；光纖，其基于該種光生成SC光；以及頻譜整形單元，其使該SC光的頻譜波形整體或部分地變化。頻譜波形的整形是指，例如通過使種光源和光纖之間的光耦合效率變化而使種光的最大功率變化，由此使SC光的頻譜適當(dāng)?shù)刈冃巍?br> 文檔編號G02F1/383GK101371192SQ200780002590
公開日2009年2月18日 申請日期2007年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月20日
發(fā)明者奧野俊明 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社