JP2010049089A - Light source device - Google Patents

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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source device which can generate SC light excellent in wide range and flatness and can be inexpensively configured. <P>SOLUTION: The light source device 1 comprises a pulse laser beam source 10 and an optical fiber 50. The pulse laser beam source 10 outputs a pulse laser beam (pump beam) of which the center wavelength is 1,064 nm band. The optical fiber 50 comprises a core made of pure silica and a clad made of silica glass into which F element is added, wherein a zero dispersion wavelength of ground mode is less than 1.3 μm. The optical fiber 50 inputs a pulse laser beam outputted from the pulse laser beam source 10 to an input end 51 and outputs a broadband light (SC light) in which the band is expanded due to a nonlinear optical phenomenon developed while the pulse laser beam is waveguided, from an output end 52. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、光ファイバにおいて発現する非線形光学現象を利用して広帯域光を発生する光源装置に関するものである。   The present invention relates to a light source device that generates broadband light using a nonlinear optical phenomenon that occurs in an optical fiber.

高いパワーの光が光ファイバを導波する間に該光ファイバにおいて非線形光学現象が発現し、この非線形光学現象に因り帯域が拡大された広帯域光（スーパーコンティニューム光、以下「ＳＣ光」という。）が発生することが知られている。このようなＳＣ光を発生する光源装置としては、非特許文献１〜３に記載されたものが知られている。   While high-power light is guided through the optical fiber, a nonlinear optical phenomenon occurs in the optical fiber, and broadband light (super continuum light, hereinafter referred to as “SC light”) whose band is expanded due to the nonlinear optical phenomenon. ) Is known to occur. As light source devices that generate such SC light, those described in Non-Patent Documents 1 to 3 are known.

非特許文献１に記載された光源装置は、Ｑスイッチマイクロチップレーザ光源から出力される波長１μｍ帯のサブｎｓパルスレーザ光をフォトニッククリスタルファイバ（ＰＣＦ）に入力させて、このＰＣＦにおいてＳＣ光を発生させる。この光源装置は、モードロックレーザ光源のような高価なポンプ光源を使わずとも容易に広帯域ＳＣ光を得ることができる。この光源装置では、広帯域ＳＣを発生させるためＰＣＦの波長分散を最適化している。具体的には、ＰＣＦの零分散波長を約１０４０ｎｍとし、僅かに異常分散となる帯域である１０６４ｎｍのポンプ光をＰＣＦに入射させる。   In the light source device described in Non-Patent Document 1, sub-ns pulsed laser light with a wavelength of 1 μm output from a Q-switched microchip laser light source is input to a photonic crystal fiber (PCF), and SC light is emitted from this PCF. generate. This light source device can easily obtain broadband SC light without using an expensive pump light source such as a mode-locked laser light source. In this light source device, the chromatic dispersion of the PCF is optimized in order to generate a broadband SC. Specifically, the zero dispersion wavelength of the PCF is set to about 1040 nm, and 1064 nm of pump light, which is a band having a slight anomalous dispersion, is incident on the PCF.

非特許文献２に記載された光源装置は、波長１μｍ帯でパルス幅２ｎｓのパルスレーザ光を光通信用の標準的なＧｅ添加コアのシングルモード光ファイバ（標準ＳＭＦ）に入力させて、この標準ＳＭＦにおいてＳＣ光を発生させる。また、この文献には、そのＳＣ光のスペクトルが記載されている。   The light source device described in Non-Patent Document 2 inputs a pulse laser beam having a wavelength of 1 μm and a pulse width of 2 ns into a standard Ge-doped core single mode optical fiber (standard SMF) for optical communication. SC light is generated in the SMF. This document also describes the spectrum of the SC light.

非特許文献３に記載された光源装置は、波長１μｍ帯でパルス幅数ｐｓのパルスレーザ光を標準ＳＭＦに入力させて、この標準ＳＭＦにおいてＳＣ光を発生させる。また、この文献にも、そのＳＣ光のスペクトルが記載されている。
W. J. Wadsworth, et al. “Supercontinuum and four-wave mixing with Q-switchedpulses in endlessly single-mode photonic crystal fibres”, OPTICS EXPRESS,Vol.12, No.2, pp.299-309 (2004) S. V. Chernikov, et al, “Supercontinuum self-Q-switched ytterbiumfiber laser”, OPTICS LETTERS, Vol.22, No.5, pp.298-300 (1997) R. S. Watt, et al, “Generation of supercontinuum radiation inconventional single-mode fibre and its application to broadband absorption spectroscopy”,Appl. Phys., B90, pp.47-53 (2008) The light source device described in Non-Patent Document 3 inputs a pulse laser beam having a wavelength of 1 μm and a pulse width of several ps to a standard SMF, and generates SC light in the standard SMF. This document also describes the spectrum of the SC light.
WJ Wadsworth, et al. “Supercontinuum and four-wave mixing with Q-switchedpulses in endlessly single-mode photonic crystal fibers”, OPTICS EXPRESS, Vol.12, No.2, pp.299-309 (2004) SV Chernikov, et al, “Supercontinuum self-Q-switched ytterbiumfiber laser”, OPTICS LETTERS, Vol.22, No.5, pp.298-300 (1997) RS Watt, et al, “Generation of supercontinuum radiation inconventional single-mode fiber and its application to broadband absorption spectroscopy”, Appl. Phys., B90, pp. 47-53 (2008)

非特許文献１に記載された光源装置で用いられているＰＣＦは、ファイバ軸方向に延在する多数の孔が形成された特殊な断面構造を有するものである。このＰＣＦは、ファイバ軸方向に延在する多数の孔における水分の侵入やゴミの付着を防止するために、端面を封止する処理をすることが必要となる。また、ＳＣ光発生の為にＰＣＦの零分散波長を合わせ込む必要がある。このように、ＰＣＦは、製造が難しく、製造コストが高い。それ故、非特許文献１に記載された光源装置は高価である。さらに、ＰＣＦのコアが小さいのでポンプ光の結合が難しい。   The PCF used in the light source device described in Non-Patent Document 1 has a special cross-sectional structure in which a large number of holes extending in the fiber axis direction are formed. This PCF needs to be treated to seal its end face in order to prevent moisture intrusion and dust adhesion in a large number of holes extending in the fiber axis direction. In addition, it is necessary to match the zero dispersion wavelength of the PCF in order to generate SC light. Thus, the PCF is difficult to manufacture and the manufacturing cost is high. Therefore, the light source device described in Non-Patent Document 1 is expensive. Furthermore, since the core of the PCF is small, it is difficult to couple the pump light.

非特許文献２，３に記載された光源装置では、短波長側が０.７μｍまで及ぶＳＣ光が例示されているが、ＳＣ光強度の平坦性や発生効率が良くない。このように、安価な標準ＳＭＦは、波長１μｍ帯では正常分散となるので、ＰＣＦのような広帯域かつ平坦性に優れるＳＣ光が得られない。   In the light source devices described in Non-Patent Documents 2 and 3, SC light having a short wavelength side of up to 0.7 μm is exemplified, but the flatness and generation efficiency of the SC light intensity are not good. As described above, since the inexpensive standard SMF has normal dispersion in the wavelength 1 μm band, it is not possible to obtain SC light having a wide band and excellent flatness like PCF.

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、広帯域かつ平坦性に優れるＳＣ光を発生することが可能で安価な構成とすることができる光源装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a light source device capable of generating SC light having a wide band and excellent flatness and having a low-cost configuration. To do.

本発明に係る光源装置は、(1) 中心波長が１０６４ｎｍ帯であるパルスレーザ光を出力するパルスレーザ光源と、(2) コアが純シリカからなり、クラッドがＦ元素添加のシリカガラスからなり、基底モードの零分散波長が１.３μｍより短く、パルスレーザ光源から出力されるパルスレーザ光を入力端に入力して、そのパルスレーザ光が導波する間に発現する非線形光学現象に因り帯域が拡大された広帯域光を出力端から出力する光ファイバと、を備えることを特徴とする。   The light source device according to the present invention includes (1) a pulse laser light source that outputs a pulse laser beam having a center wavelength of 1064 nm band, and (2) a core made of pure silica and a clad made of F element-added silica glass, The zero dispersion wavelength of the fundamental mode is shorter than 1.3 μm, and the band is caused by the nonlinear optical phenomenon that occurs while the pulsed laser light output from the pulsed laser light source is input to the input terminal and the pulsed laser light is guided. And an optical fiber for outputting the expanded broadband light from the output end.

この光源装置では、パルスレーザ光源から出力されるパルスレーザ光は、光ファイバの入力端に入力されて、光ファイバを導波する。そのパルスレーザ光が光ファイバを導波する間に該光ファイバにおいて非線形光学現象が発現し、その非線形光学現象に因り帯域が拡大された広帯域光が光ファイバの出力端から出力される。本発明では、広帯域光を発生させるための光ファイバは、コアが純シリカからなり、クラッドがＦ元素添加のシリカガラスからなり、基底モードの零分散波長が１.３μｍより短い。これにより、この光源装置は、広帯域かつ平坦性に優れるＳＣ光を発生することが可能で、安価な構成とすることができる。   In this light source device, the pulsed laser light output from the pulsed laser light source is input to the input end of the optical fiber and guided through the optical fiber. While the pulsed laser light is guided through the optical fiber, a nonlinear optical phenomenon appears in the optical fiber, and broadband light whose band is expanded due to the nonlinear optical phenomenon is output from the output end of the optical fiber. In the present invention, the optical fiber for generating broadband light has a core made of pure silica, a clad made of F element-added silica glass, and a zero-dispersion wavelength of a fundamental mode shorter than 1.3 μm. As a result, the light source device can generate SC light having a wide band and excellent flatness, and can have a low-cost configuration.

本発明に係る光源装置では、光ファイバの長さが３０ｍ以上１０００ｍ以下であるのが好適であり、この場合には、標準ＳＭＦを用いる場合と比較して帯域の拡がりや平坦性に優れるＳＣ光を発生することができる。光ファイバの長さが２００ｍ以上５００ｍ以下であるのが好適であり、この場合には、短波長側帯域の強度および平坦性に優れるＳＣ光を発生することができる。また、光ファイバの長さが３０ｍ以上１００ｍ以下であるのが好適であり、この場合には、波長１.１〜１.３μｍ帯の平坦性に優れるＳＣ光を発生することができる。   In the light source device according to the present invention, it is preferable that the length of the optical fiber is 30 m or more and 1000 m or less, and in this case, the SC light which is excellent in band expansion and flatness as compared with the case of using the standard SMF. Can be generated. The length of the optical fiber is preferably 200 m or more and 500 m or less, and in this case, SC light having excellent strength and flatness in the short wavelength side band can be generated. The length of the optical fiber is preferably 30 m or more and 100 m or less. In this case, SC light having excellent flatness in the wavelength range of 1.1 to 1.3 μm can be generated.

本発明に係る光源装置では、パルスレーザ光源は、パルス幅が０.１〜１０ｎｓであってパルスピーク強度が５ｋＷ以上であるパルスレーザ光を出力し、平均パワーが５０ｍＷより大きいパルスレーザ光を光ファイバの入力端に入力させるのが好適である。この場合には、充分な帯域および強度を有するＳＣ光を発生することができる。   In the light source device according to the present invention, the pulse laser light source outputs a pulse laser beam having a pulse width of 0.1 to 10 ns and a pulse peak intensity of 5 kW or more, and emits a pulse laser beam having an average power of more than 50 mW. It is preferable to input to the input end of the fiber. In this case, SC light having a sufficient band and intensity can be generated.

本発明に係る光源装置は、広帯域かつ平坦性に優れるＳＣ光を発生することが可能で、安価な構成とすることができる。   The light source device according to the present invention can generate SC light having a wide band and excellent flatness, and can have a low-cost configuration.

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図１は、本実施形態に係る光源装置１の構成図である。この図に示される光源装置１は、パルスレーザ光源１０、ミラー２０、ミラー３０、結合レンズ４０および光ファイバ５０を備える。なお、この図には、光ファイバ５０の出力端５２から出力される光のスペクトルを測定するためのスペクトラムアナライザ６０も示されている。   FIG. 1 is a configuration diagram of a light source device 1 according to the present embodiment. The light source device 1 shown in this figure includes a pulse laser light source 10, a mirror 20, a mirror 30, a coupling lens 40, and an optical fiber 50. In this figure, a spectrum analyzer 60 for measuring the spectrum of light output from the output end 52 of the optical fiber 50 is also shown.

本実施形態では、パルスレーザ光源１０は、中心波長が１０６４ｎｍ帯であるパルスレーザ光（ポンプ光）を出力する。光ファイバ５０は、コアが純シリカからなり、クラッドがＦ元素添加のシリカガラスからなり、基底モードの零分散波長が１.３μｍより短い。光ファイバ５０は、パルスレーザ光源１０から出力されるパルスレーザ光を入力端５１に入力して、そのパルスレーザ光が導波する間に発現する非線形光学現象に因り帯域が拡大された広帯域光（ＳＣ光）を出力端５２から出力する。   In the present embodiment, the pulsed laser light source 10 outputs pulsed laser light (pump light) having a center wavelength in the 1064 nm band. In the optical fiber 50, the core is made of pure silica, the clad is made of F element-added silica glass, and the zero-dispersion wavelength of the fundamental mode is shorter than 1.3 μm. The optical fiber 50 inputs the pulse laser beam output from the pulse laser light source 10 to the input end 51, and the broadband light whose band is expanded due to the nonlinear optical phenomenon that appears while the pulse laser beam is guided ( SC light) is output from the output terminal 52.

この光源装置１では、パルスレーザ光源１０から出力されたパルスレーザ光は、ミラー２０およびミラー３０により反射された後、結合レンズ４０により光ファイバ５０の入力端５１に集光される。入力端５１に入力されたパルスレーザ光が光ファイバ５０を導波する間に、その光ファイバ５０において非線形光学現象が発現し、その非線形光学現象に因り帯域が拡大された広帯域光（ＳＣ光）が発生し光ファイバ５０の出力端５２から出力される。光ファイバ５０の出力端５２から出力されるＳＣ光は、スペクトラムアナライザ６０に入力されてスペクトルが測定される。   In the light source device 1, the pulse laser light output from the pulse laser light source 10 is reflected by the mirror 20 and the mirror 30, and then collected by the coupling lens 40 on the input end 51 of the optical fiber 50. While the pulse laser beam input to the input end 51 is guided through the optical fiber 50, a nonlinear optical phenomenon occurs in the optical fiber 50, and the broadband light (SC light) whose band is expanded due to the nonlinear optical phenomenon. Is generated and output from the output end 52 of the optical fiber 50. The SC light output from the output end 52 of the optical fiber 50 is input to the spectrum analyzer 60 and the spectrum is measured.

光源装置１の具体的構成を以下のとおりとして実験を行った。パルスレーザ光源１０として、１０６４ｎｍで発振するＱスイッチレーザ（Arctic Photonics社製のＭＱＯレーザ光源）を用いた。このパルスレーザ光源１０から出力されるパルスレーザ光は、パルス幅が約１.５ｎｓであり、パルスエネルギーが１５μＪであり、繰り返し周波数が３０ｋＨｚであった。光ファイバ５０の入力端５１の位置にカロリーメータを配置して、光ファイバ５０への結合前のレーザ光平均パワーを該カロリーメータで測定したところ、その平均パワーは約１７５ｍＷであった。また、測定結果から光ファイバ５０への結合効率は５５％前後であるので、光ファイバ５０には入射直後で約９５ｍＷの平均パワーが結合された。   The experiment was conducted with the specific configuration of the light source device 1 as follows. As the pulse laser light source 10, a Q-switched laser (MQO laser light source manufactured by Arctic Photonics) that oscillates at 1064 nm was used. The pulse laser beam output from the pulse laser light source 10 had a pulse width of about 1.5 ns, a pulse energy of 15 μJ, and a repetition frequency of 30 kHz. When the calorimeter was placed at the position of the input end 51 of the optical fiber 50 and the laser beam average power before coupling to the optical fiber 50 was measured with the calorimeter, the average power was about 175 mW. Moreover, since the coupling efficiency to the optical fiber 50 is about 55% from the measurement result, an average power of about 95 mW was coupled to the optical fiber 50 immediately after incidence.

本実施形態における光ファイバ５０として住友電工(株)製のＺファイバTM （ＩＴＵ-Ｔ規格Ｇ.６５４.Ｂ準拠の純シリカコアＳＭＦ、以下「ファイバＡ」と呼ぶ。）を用いた。また、比較例として、光ファイバ５０に替えて同社製の標準ＳＭＦ（ＩＴＵ-Ｔ規格Ｇ.６５２.Ｂ準拠のＧｅ添加コアＳＭＦ、以下「ファイバＢ」と呼ぶ。）を用いた。図２は、ファイバＡ，Ｂそれぞれの主な特性を纏めた図表である。 SEI as the optical fiber 50 in this embodiment Co., Ltd. Z fiber TM (ITU-T standard G.654.B compliant pure silica core SMF, hereinafter referred to as "fibers A".) Was used. Further, as a comparative example, a standard SMF manufactured by the same company (Ge-added core SMF conforming to ITU-T standard G.652.B, hereinafter referred to as “fiber B”) was used instead of the optical fiber 50. FIG. 2 is a chart summarizing the main characteristics of the fibers A and B.

ＳＣ光発生のために非線形光学現象を光ファイバにおいて発現させる上で重要な特性は光ファイバの波長分散特性である。ファイバＡ，Ｂは共に、ＰＣＦと異なり、ポンプ光の波長では正常分散となる。細かく見ると、ファイバＡのような構造を持つＧ.６５４準拠のカットオフシフトファイバでは零分散波長が１.３μｍ未満であるが、ファイバＢに代表されるＧ,６５２準拠のファイバでは零分散波長が１.３００〜１.３２４μｍの範囲にあり、ファイバＡ，Ｂは零分散波長の点で僅かに異なる。   An important characteristic for causing a nonlinear optical phenomenon to appear in an optical fiber for the generation of SC light is the chromatic dispersion characteristic of the optical fiber. Fibers A and B both have normal dispersion at the wavelength of the pump light, unlike PCF. Looking closely, the G.654-compliant cut-off shift fiber having a structure like the fiber A has a zero dispersion wavelength of less than 1.3 μm, but the G, 652 compliant fiber represented by the fiber B has a zero dispersion wavelength. Is in the range of 1.300 to 1.324 μm, and the fibers A and B are slightly different in terms of the zero dispersion wavelength.

スペクトラムアナライザ６０としてANDO製のＡＱ-６３１５Ａを用いた。測定時のスペクトラムアナライザ６０の波長解像度を５ｎｍに設定した。   As the spectrum analyzer 60, AQ-6315A manufactured by ANDO was used. The wavelength resolution of the spectrum analyzer 60 at the time of measurement was set to 5 nm.

以上のような具体的構成を有する光源装置１を用いて種々の実験を行った。その結果を図３〜図５に示す。   Various experiments were performed using the light source device 1 having the specific configuration as described above. The results are shown in FIGS.

図３は、ファイバＡ，Ｂそれぞれを用いた場合におけるＳＣ光のスペクトルを示す図である。ファイバＡ，Ｂそれぞれの長さを１０００ｍとした。何れの場合にも、光ファイバから出力されるＳＣ光のスペクトルは、短波長側では波長７００ｎｍ付近まで拡がっており、長波長側ではスペクトラムアナライザ６０の測定レンジ（〜１７５０ｎｍ）を超えるところまで拡がっている。更に長波長側まで測定可能な他のスペクトラムアナライザを用いて確認したところ、ＳＣ光のスペクトルは約２０５０ｎｍ付近まで拡がっていた。   FIG. 3 is a diagram showing the spectrum of SC light when each of the fibers A and B is used. The length of each of the fibers A and B was 1000 m. In any case, the spectrum of the SC light output from the optical fiber extends to near the wavelength of 700 nm on the short wavelength side, and extends to a place exceeding the measurement range (˜1750 nm) of the spectrum analyzer 60 on the long wavelength side. Yes. Furthermore, when it confirmed using the other spectrum analyzer which can be measured to a long wavelength side, the spectrum of SC light was extended to about 2050 nm vicinity.

なお、波長８１０ｎｍに見られるピークは、パルスレーザ光源１０内のレーザ発振用の残留ポンプ光であり、非線形効果によりゲインを受けていると考えられる。波長８１０ｎｍ帯の光を遮断するフィルタを通した後の波長１０６４ｎｍポンプ光を光ファイバに結合させても、ＳＣ光の拡がりや強度には影響を与えない。また、この図で波長６００ｎｍおよび波長１０００ｎｍそれぞれに見られるスペクトルの段差は、スペクトラムアナライザ６０のレンジ切替による見かけ上のものであり、これら波長では本質的なスペクトルは連続している。   Note that the peak observed at a wavelength of 810 nm is residual pump light for laser oscillation in the pulse laser light source 10 and is considered to have received a gain due to a nonlinear effect. Even if the pump light having a wavelength of 1064 nm after passing through a filter that blocks light in the wavelength of 810 nm band is coupled to the optical fiber, the spread and intensity of the SC light are not affected. Further, in this figure, the spectral steps seen at the wavelength of 600 nm and the wavelength of 1000 nm are apparent due to the range switching of the spectrum analyzer 60, and the essential spectrum is continuous at these wavelengths.

非特許文献２に示されたＳＣ光のスペクトルの波形と図３とを比較すると、帯域および平坦性の何れの点でも本実施形態の方が良好であり、本実施形態に係る光源装置１は広帯域光源としての性能に優れている。また、ファイバＡとファイバＢとを比較すると、短波長側帯域の拡がり及び平坦性に関して、ファイバＡの方がファイバＢより優れている。これらの差が生じる要因は詳しくは判っていないが、パルスレーザ光源１０が全く同じであることから、ファイバＡ，Ｂの何らかのパラメータの差によって発生していると考えられる。   Comparing the waveform of the spectrum of the SC light shown in Non-Patent Document 2 with FIG. 3, the present embodiment is better in both the band and the flatness, and the light source device 1 according to the present embodiment is Excellent performance as a broadband light source. Further, when comparing the fiber A and the fiber B, the fiber A is superior to the fiber B in terms of spreading and flatness of the short wavelength side band. The cause of these differences is not known in detail, but since the pulse laser light source 10 is exactly the same, it is considered that it is caused by a difference in some parameters of the fibers A and B.

本実施形態に係る光源装置１で用いられる光ファイバ５０は、コアが純シリカからなり、クラッドがＦ元素添加のシリカガラスからなり、基底モードの零分散波長が１.３μｍより短い。本実施形態に係る光源装置１は、ＰＣＦを用いる従来の光源装置と比べて、安価な構成で０.７μｍ〜２.０５μｍの帯域に及ぶ広帯域かつ平坦性に優れるＳＣ光を発生することが可能である。   The optical fiber 50 used in the light source device 1 according to the present embodiment has a core made of pure silica, a clad made of F element-added silica glass, and a zero-dispersion wavelength of a fundamental mode shorter than 1.3 μm. The light source device 1 according to the present embodiment is capable of generating SC light that has a wide band extending from 0.7 μm to 2.05 μm and excellent in flatness with an inexpensive configuration as compared with a conventional light source device using PCF. It is.

図４は、ファイバＡを用いた場合におけるＳＣ光のスペクトルの長さ依存性を示す図である。ファイバＡの長さを、２０ｍ、３０ｍ、５０ｍ、１００ｍ、２００ｍ、５００ｍ、１０００ｍ、４６００ｍそれぞれとした。この図から、ＳＣ光の発生効率（出射強度）および平坦性に関してファイバＡの最適な長さが存在することがわかる。まず、長さ５０ｍ〜５００ｍのファイバＡを用いた場合において、ＳＣ光の強度および平坦性の何れについても良い結果が得られていることが判る。   FIG. 4 is a diagram showing the spectral length dependence of the SC light when the fiber A is used. The length of the fiber A was 20 m, 30 m, 50 m, 100 m, 200 m, 500 m, 1000 m, and 4600 m, respectively. From this figure, it can be seen that there is an optimum length of the fiber A with respect to the generation efficiency (output intensity) and flatness of the SC light. First, it can be seen that when the fiber A having a length of 50 m to 500 m is used, good results are obtained for both the intensity and flatness of the SC light.

長さ１０００ｍのファイバＡを用いた場合は、長さ５０〜５００ｍのファイバＡを用いた場合と比べて、ＳＣ光の強度は落ちているが、平坦性は遜色がない。長さ３０ｍのファイバＡを用いた場合では、ＳＣ光の短波長側の帯域が８５０ｎｍ付近からとなっており帯域が狭くなっているが、強度については長さ５０ｍ〜５００ｍのファイバＡを用いた場合と遜色がない。   When the fiber A having a length of 1000 m is used, the intensity of the SC light is lower than that when the fiber A having a length of 50 to 500 m is used, but the flatness is not inferior. In the case where the fiber A having a length of 30 m is used, the band on the short wavelength side of the SC light is from around 850 nm and the band is narrowed, but the fiber A having a length of 50 m to 500 m is used for the intensity. Not inferior to the case.

さらに詳細に見ると、長さ２００ｍ以上のファイバＡを用いた場合では、誘導ラマン散乱（ＳＲＳ）の影響（１.１〜１.３μｍ付近に見られる複数のピーク）がＳＣ光のスペクトルに現れており、この部分で平坦性が若干劣っている。この観点では、長さ１００ｍや５０ｍのファイバＡを用いるのが好ましい。一方、短波長端近くの波長７５０ｎｍ近辺のＳＣ光の強度に関しては、長さ２００ｍと５００ｍのファイバＡを用いた場合が他の場合より優れている。これらの結果より目的に応じて長さを調整するのが好ましいことが解る。   More specifically, when fiber A having a length of 200 m or more is used, the influence of stimulated Raman scattering (SRS) (plural peaks seen near 1.1 to 1.3 μm) appears in the spectrum of SC light. The flatness is slightly inferior at this portion. From this viewpoint, it is preferable to use a fiber A having a length of 100 m or 50 m. On the other hand, regarding the intensity of the SC light near the wavelength 750 nm near the short wavelength end, the case where the fibers A having a length of 200 m and 500 m are used is superior to the other cases. From these results, it is understood that it is preferable to adjust the length according to the purpose.

光源装置１の小型化という観点では、ＳＣ光が同じ強度および平坦性であれば、ファイバ長が短い方がコンパクトに装置を構成することかできるので好ましい。勿論、光源装置１が更に短波長側の帯域を犠牲にしても構わない用途であれば、ファイバ長はもっと短くてもよい。例えば長さ３０ｍまたは２０ｍであってもＳＣ光が平坦な帯域が充分に存在するので、光源として利用することができる。この場合、装置をさらにコンパクトにできるメリットがある。   From the viewpoint of miniaturization of the light source device 1, if the SC light has the same intensity and flatness, a shorter fiber length is preferable because the device can be configured more compactly. Of course, if the light source device 1 can be used at the expense of the band on the shorter wavelength side, the fiber length may be shorter. For example, even if the length is 30 m or 20 m, there is a sufficient band where the SC light is flat, so that it can be used as a light source. In this case, there is an advantage that the apparatus can be made more compact.

図５は、ファイバＡを用いた場合におけるＳＣ光のスペクトルのポンプ光パワー依存性を示す図である。ここでは、透過率が異なるＮＤフィルタをミラー３０と結合レンズ４０との間に設置し、光ファイバ５０の入力端５１に入力されるポンプ光のパワーを変更して、ＳＣ光のポンプ光パワー依存性を調査した。光ファイバ５０に結合したポンプ光のパワーを、５０ｍＷ、６８ｍＷ、８０ｍＷ、９３ｍＷそれぞれとした。この図から、ポンプ光パワーの低下はＳＣ光の短波長帯域の強度の低下をもたらしていることが解る。ポンプ光パワーが５０ｍＷまで低下すると、ＳＣ光の短波長側帯域が狭くなり、ＳＣ光のスペクトル全体の強度も低下している。この結果から、ポンプ光パワーが５０ｍＷより大きい場合に充分なＳＣ光が得られることが判る。   FIG. 5 is a diagram showing the dependence of the SC light spectrum on the pump light power when the fiber A is used. Here, an ND filter having a different transmittance is installed between the mirror 30 and the coupling lens 40, and the pump light power input to the input end 51 of the optical fiber 50 is changed to depend on the SC light pump light power. The sex was investigated. The power of pump light coupled to the optical fiber 50 was 50 mW, 68 mW, 80 mW, and 93 mW, respectively. From this figure, it can be seen that the decrease in the pump light power results in a decrease in the intensity of the short wavelength band of the SC light. When the pump light power is reduced to 50 mW, the short wavelength side band of the SC light is narrowed, and the intensity of the entire spectrum of the SC light is also reduced. From this result, it can be seen that sufficient SC light can be obtained when the pump light power is greater than 50 mW.

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、パルスレーザ光源１０としてファイバレーザ光源が用いられてもよい。パルスレーザ光源１０も光ファイバで構成されるので、全ファイバ型の光源装置を構成することができる。また、この場合、パルスレーザ光源１０から出力されるポンプ光を光ファイバへ入力させる際の空間光軸調整の必要がないので、より振動などの外部環境変化に対して安定な光源装置を構成することができ、また、結合効率の点でも優れる。ｎｓパルスレーザ光を発生させるパルスレーザ光源１０の例として、例えば非特許文献２のfig３に記載されている共振構造を持つものも使用され得る。或いは、ｎｓパルスレーザ光を種光としたＭＯＰＡ構成のファイバレーザ光源であっても同様の光源装置を実現することができる。   The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, a fiber laser light source may be used as the pulse laser light source 10. Since the pulse laser light source 10 is also composed of an optical fiber, an all-fiber light source device can be constructed. In this case, since there is no need to adjust the spatial optical axis when the pump light output from the pulse laser light source 10 is input to the optical fiber, a light source device that is more stable against changes in the external environment such as vibration is configured. It is also excellent in terms of coupling efficiency. As an example of the pulsed laser light source 10 that generates ns pulsed laser light, for example, one having a resonance structure described in FIG. 3 of Non-Patent Document 2 can be used. Alternatively, a similar light source device can be realized even with a fiber laser light source having a MOPA configuration using ns pulse laser light as seed light.

本実施形態に係る光源装置１の構成図である。It is a lineblock diagram of light source device 1 concerning this embodiment. ファイバＡ，Ｂそれぞれの主な特性を纏めた図表である。3 is a chart summarizing the main characteristics of fibers A and B. ファイバＡ，Ｂそれぞれを用いた場合におけるＳＣ光のスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the spectrum of SC light in the case of using each of fiber A and B. ファイバＡを用いた場合におけるＳＣ光のスペクトルの長さ依存性を示す図である。It is a figure which shows the length dependence of the spectrum of SC light at the time of using the fiber A. FIG. ファイバＡを用いた場合におけるＳＣ光のスペクトルのポンプ光パワー依存性を示す図である。It is a figure which shows the pump light power dependence of the spectrum of SC light in the case of using the fiber A.

符号の説明Explanation of symbols

１…光源装置、１０…パルスレーザ光源、２０，３０…ミラー、４０…結合レンズ、５０…光ファイバ、５１…入力端、５２…出力端、６０…スペクトラムアナライザ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source device, 10 ... Pulse laser light source, 20, 30 ... Mirror, 40 ... Coupling lens, 50 ... Optical fiber, 51 ... Input end, 52 ... Output end, 60 ... Spectrum analyzer.

Claims (5)

中心波長が１０６４ｎｍ帯であるパルスレーザ光を出力するパルスレーザ光源と、
コアが純シリカからなり、クラッドがＦ元素添加のシリカガラスからなり、基底モードの零分散波長が１.３μｍより短く、前記パルスレーザ光源から出力されるパルスレーザ光を入力端に入力して、そのパルスレーザ光が導波する間に発現する非線形光学現象に因り帯域が拡大された広帯域光を出力端から出力する光ファイバと、
を備えることを特徴とする光源装置。 A pulse laser light source that outputs a pulse laser beam having a center wavelength of 1064 nm;
The core is made of pure silica, the clad is made of F element-added silica glass, the zero dispersion wavelength of the fundamental mode is shorter than 1.3 μm, and the pulse laser beam output from the pulse laser source is input to the input end, An optical fiber that outputs broadband light whose band is expanded due to a nonlinear optical phenomenon that appears while the pulsed laser light is guided from the output end;
A light source device comprising: 前記光ファイバの長さが３０ｍ以上１０００ｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。   The light source device according to claim 1, wherein a length of the optical fiber is 30 m or more and 1000 m or less. 前記光ファイバの長さが２００ｍ以上５００ｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。   The light source device according to claim 2, wherein a length of the optical fiber is 200 m or more and 500 m or less. 前記光ファイバの長さが３０ｍ以上１００ｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。   The light source device according to claim 2, wherein a length of the optical fiber is 30 m or more and 100 m or less. 前記パルスレーザ光源は、パルス幅が０.１〜１０ｎｓであってパルスピーク強度が５ｋＷ以上であるパルスレーザ光を出力し、平均パワーが５０ｍＷより大きいパルスレーザ光を前記光ファイバの入力端に入力させる、ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
The pulse laser light source outputs pulse laser light having a pulse width of 0.1 to 10 ns and a pulse peak intensity of 5 kW or more, and inputs pulse laser light having an average power greater than 50 mW to the input end of the optical fiber. The light source device according to claim 1, wherein:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012196711A (en) * 2011-02-09 2012-10-18 Sumitomo Electric Ind Ltd Laser processing method
EP3173830A1 (en) 2015-11-27 2017-05-31 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical fiber and light source device

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6012041356; Ｓ．　Ｖ．　Ｃｈｅｒｎｉｋｏｖ，　Ｙ．　Ｚｈｕ，　Ｊ．　Ｒ．　Ｔａｙｌｏｒ，　ａｎｄ　Ｖ．　Ｐ．　Ｇａｐｏｎｔｓｅｖ: ''Ｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍ　ｓｅｌｆ-Ｑ-ｓｗｉｔｃｈｅｄ　ｙｔｔｅｒｂｉｕｍ　ｆｉｂｅｒ　ｌａｓｅｒ'' Ｏｐｔｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖｏｌ．　２２，　Ｉｓｓｕｅ　５, 1997, ｐｐ．　２９８-３００ *
JPN7012003219; 稲垣　克哉: '「テーパファイバによるスーパーコンティニウムスペクトルの発生機構」' 第７回　電子情報通信学会北海道支部　インターネットシンポジウム論文集 , 2003, ｐｐ．　１１，１２ *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012196711A (en) * 2011-02-09 2012-10-18 Sumitomo Electric Ind Ltd Laser processing method
EP3173830A1 (en) 2015-11-27 2017-05-31 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical fiber and light source device
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