JP7458039B2 - 発光システム - Google Patents
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Description
以下では、実施形態1に係る発光システム1について図1~3Cに基づいて説明する。
発光システム1は、図1及び2に示すように、波長変換要素(元素)を添加された光ファイバ2に、波長変換要素を励起するための励起光P1と、励起光P1によって励起された波長変換要素から誘導放出光P3(図3C参照)を発生させるためのシード光P2と、を入射させる。光ファイバ2からは、励起光P1と誘導放出光P3とを含む光が出射される。図3A~3Cは、発光システム1の動作原理の説明図である。図3A、3B及び3Cの縦軸は、電子エネルギである。また、図3Aの上向きの矢印は、励起光P1の吸収を示している。また、図3Cの下向きの矢印は、自然放出光あるいは誘導放出光P3に関する遷移を示している。発光システム1では、光ファイバ2に入射した励起光P1によって、波長変換要素の基底準位E0(複数のエネルギ準位を含む)にあった電子e-が励起準位E2に励起される。そして、励起準位E2の電子e-が励起準位E2よりもエネルギの低い準安定準位E1に遷移する。その後、例えば準安定準位E1と基底準位E0の複数のエネルギ準位のうち上位のエネルギ準位(以下、第2エネルギ準位ともいう)とのエネルギ差に相当する波長のシード光P2(P22)によって準安定準位E1の電子e-が第2エネルギ準位に遷移するときに、誘導放出光P3(P32)が発生する。また、準安定準位E1と基底準位E0の複数のエネルギ準位のうち第2エネルギ準位よりも低い第1エネルギ準位とのエネルギ差に相当する波長のシード光P2(P21)によって準安定準位E1の電子e-が第1エネルギ準位に遷移するときに、誘導放出光P3(P31)が発生する。
発光システム1は、図1に示すように、光ファイバ2と、第1光源部11と、第2光源部12と、導光体6と、を備える。第1光源部11は、励起光P1を光ファイバ2の光入射部21に入射させる。第2光源部12は、励起光P1によって励起された波長変換要素から、誘導放出光P3を発生させるためのシード光P2(以下、外部シード光P2ともいう)を、光入射部21に入射させる。
光ファイバ2は、図2に示すように、コア3と、クラッド4と、被覆部5と、を有する。クラッド4は、コア3の外周面を覆っている。被覆部5は、クラッド4の外周面を覆っている。コア3に関し、光軸方向に直交する断面形状は、円形状である。クラッド4は、コア3と同軸状に配置されている。
第1光源部11は、光ファイバ2の波長変換部23に含まれる波長変換要素を励起するための励起光P1を出射する。第1光源部11から出射された励起光P1は、光ファイバ2の光入射部21へ入射される。波長変換要素をより効率的に励起する観点から、励起光P1の波長は、350nm以上500nm以下であるのが好ましい。
第2光源部12は、シード光P2を出射する。第2光源部12から出射されたシード光P2は、光ファイバ2の光入射部21へ入射される。
導光体6は、光ファイバ2からの光を導光し出射させる。導光体6は、側面61と、光ファイバ2側とは反対側の端面62と、を有する。導光体6は、光ファイバ2(の光出射部22)からの光を少なくとも側面61から出射させる。導光体6は、光ファイバ2からの光を側面61から出射させるとともに、端面62から出射させてもよい。導光体6は、線状である。導光体6に関し、長さ方向(光軸方向)に直交する断面形状は、円形状である。導光体6の直径は、例えば、コア3の直径以上であるのが好ましく、一例として、光ファイバ2の直径と略同じである。導光体6は、無色透明であるが、これに限らない。導光体6の材料は、例えば、アクリル樹脂である。発光システム1では、導光体6の屈折率とコア3の屈折率との差が小さいのが好ましい。導光体6は、側面61の少なくとも一部に、導光体6から出射させる光の配光を制御する凹凸構造を有していてもよい。
発光システム1は、第1光源部11及び第2光源部12を収納する筐体10を備えている。
発光システム1では、第1光源部11から励起光P1を出射させ、かつ、第2光源部12からシード光P2を出射させる。これにより、発光システム1では、励起光P1及びシード光P2を光ファイバ2の光入射部21に入射させる。光入射部21に入射した励起光P1の一部は、光出射部22から出射される。発光システム1では、光ファイバ2の光出射部22から出射される光は、励起光P1と、波長変換要素から発生する波長約480nmのASE、及びシード光P2の波長と同じ波長の誘導放出光(P3)と、の混色光である。複数のシード光P21,P22に一対一に対応し互いに波長の異なる2種類の誘導放出光P31,P32は、例えば、それぞれ、緑色光、赤色光である。この場合、混色光は、例えば、白色光である。なお、図3Cにおいて下側の誘導放出光P3(P31)が、緑色光であり、上側の誘導放出光P3(P32)が赤色光である。
実施形態1に係る発光システム1は、光ファイバ2と、第1光源部11と、第2光源部12と、導光体6と、を備える。光ファイバ2は、波長変換要素を含む波長変換部23を有する。波長変換要素は、励起光P1によって励起され励起光P1よりも長波長の自然放出光を発生可能であり、かつ、自然放射増幅光によって励起可能である。第1光源部11は、励起光P1を光ファイバ2に入射させる。第2光源部12は、励起光P1及び自然放射増幅光によって励起された波長変換要素から誘導放出光P3を発生させるためのシード光P2を、光ファイバ2に入射させる。導光体6は、光ファイバ2からの光を導光し出射させる。
以下、実施形態2に係る発光システム1aについて、図4に基づいて説明する。実施形態2に係る発光システム1aに関し、実施形態1に係る発光システム1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
以下、実施形態3に係る発光システム1bについて、図5に基づいて説明する。実施形態3に係る発光システム1bに関し、実施形態1に係る発光システム1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
以下、実施形態4に係る発光システム1cについて、図6A及び6Bに基づいて説明する。実施形態4に係る発光システム1cに関し、実施形態1に係る発光システム1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。なお、図6A及び6Bでは図示を省略してあるが、発光システム1cは、実施形態1に係る発光システム1の筐体10及び調整部7と同様の筐体及び調整部を備えている。
上記の実施形態1~4は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記の実施形態1~4は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
以上説明した実施形態1~4等から本明細書には以下の態様が開示されている。
2 光ファイバ
21 光入射部
22 光出射部
23 波長変換部
6、6a、6c 導光体
61 側面
62 端面
65 第1導光部
651 側面
66 第2導光部
661 側面
662 端面
7 調整部
11 第1光源部
12 第2光源部
121 第2光源部
122 第2光源部
P1 励起光
P2 シード光
P21 シード光
P22 シード光
P3 誘導放出光
Claims (10)
- 励起光によって励起され前記励起光よりも長波長の自然放出光を発生可能であり、かつ、自然放射増幅光によって励起可能な、波長変換要素を含む波長変換部を有する光ファイバと、
前記励起光を前記光ファイバに入射させる第1光源部と、
前記励起光あるいは前記自然放射増幅光によって励起された前記波長変換要素から誘導放出光を発生させるためのシード光を、前記光ファイバに入射させる第2光源部と、
前記光ファイバからの光を導光し出射させる導光体と、を備え、
前記第2光源部を複数備え、
前記複数の第2光源部は、複数の前記シード光を出力し、
前記複数の第2光源部から出力される前記複数のシード光は、互いに異なる波長を有する、
発光システム。 - 前記励起光の波長は、350nm以上500nm以下である、
請求項1に記載の発光システム。 - 前記シード光の強度を調整する調整部を更に備える、
請求項1又は2に記載の発光システム。 - 前記導光体は、側面と、前記光ファイバ側とは反対側の端面と、を有し、
前記導光体は、前記光ファイバからの光の少なくとも一部を前記側面から出射させる、
請求項1~3のいずれか一項に記載の発光システム。 - 前記導光体は、線状である、
請求項1~4のいずれか一項に記載の発光システム。 - 前記導光体は、前記光ファイバに直接的につながっている第1導光部と、前記第1導光部から分岐されている複数の第2導光部と、を有する、
請求項1~5のいずれか一項に記載の発光システム。 - 前記光ファイバを複数備え、
前記導光体は、前記複数の光ファイバのうち少なくとも2つ以上の光ファイバからの光を導光し出射させる、
請求項1~6のいずれか一項に記載の発光システム。 - 前記第1光源部は、レーザ光源を含む、
請求項1~7のいずれか一項に記載の発光システム。 - 前記第2光源部は、レーザ光源を含む、
請求項1~8のいずれか一項に記載の発光システム。 - 前記波長変換要素は、Pr、Tb、Ho、Dy、Er、Eu、Nd及びMnの群から選択される1以上の元素を含む、
請求項1~9のいずれか一項に記載の発光システム。
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