JP2017067804A - Supercontinuum light source - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、広範囲に連続したスペクトルを有したパルス光であるスーパーコンティニュアム光源に関する。 The present invention relates to a supercontinuum light source that is pulsed light having a continuous spectrum over a wide range.
超短パルス光を高非線形光ファイバーに導入し、スーパーコンティニュアム光を発生させるスーパーコンティニュアム光源が知られている（たとえば特許文献１）。スーパーコンティニュアム光の波長帯域は数百ｎｍに及ぶ。このような広帯域光は、光断層計測や分光計測などの先端光計測分野において非常に有用である。 A supercontinuum light source that introduces ultrashort pulse light into a highly nonlinear optical fiber to generate supercontinuum light is known (for example, Patent Document 1). The wavelength band of supercontinuum light is several hundred nm. Such broadband light is very useful in the field of advanced optical measurement such as optical tomographic measurement and spectroscopic measurement.
また、特許文献２には、正常分散の偏波保持型ＥＤＦ（エルビウムドープファイバー）が記載されている。 Patent Document 2 describes a normal dispersion polarization maintaining EDF (erbium-doped fiber).
従来のスーパーコンティニュアム光源は、ソリトンパルスの偏光方向が時間的に不安定なため、スーパーコンティニュアム光の出力を安定させるために長時間を要していた。また、スーパーコンティニュアム光のスペクトル波形についても時間的に変化し、安定していなかった。そのため、スーパーコンティニュアム光の出力およびスペクトルのさらなる安定化を図る必要があった。 Conventional supercontinuum light sources require a long time to stabilize the output of supercontinuum light because the polarization direction of the soliton pulse is unstable over time. The spectral waveform of supercontinuum light also changed with time and was not stable. For this reason, it is necessary to further stabilize the output and spectrum of supercontinuum light.
そこで本発明の目的は、スーパーコンティニュアム光源の出力を時間的に安定化することである。 Accordingly, an object of the present invention is to temporally stabilize the output of the supercontinuum light source.
本発明は、スーパーコンティニュアム光を生成する光源であって、励起光源と、励起光源からの連続光を入力するループ状に構成された第１の希土類ドープ光ファイバーとを有し、ループ状の光路中にカーボンナノ構造体を分散させたフィルムが挿入され、連続光を一方向に巡回させて、カーボンナノ構造体による可飽和特性を用いてパルスを発生させて出力するファイバーレーザーと、ファイバーレーザーの出力するパルスを入力し、そのパルスを増幅する第２の希土類ドープファイバーを備えたファイバー増幅器と、ファイバー増幅器の出力するパルスの中心波長を長波長側にシフトさせる偏波保持型の波長シフトファイバーと、波長シフトファイバーの出力するパルスを入力して、非線形光学効果により、スーパーコンティニュアム光に変換する正常分散特性を有する高非線形光ファイバーと、を有し、第２の希土類ドープファイバーは、正常分散特性を有し、かつ偏波保持型である、ことを特徴とするスーパーコンティニュアム光源である。 The present invention is a light source that generates supercontinuum light, and includes an excitation light source and a first rare earth-doped optical fiber configured in a loop shape that inputs continuous light from the excitation light source. A fiber laser that inserts a film in which carbon nanostructures are dispersed in the optical path, circulates continuous light in one direction, generates pulses using the saturable characteristics of carbon nanostructures, and outputs a fiber laser. A fiber amplifier having a second rare-earth doped fiber that amplifies the pulse and a polarization maintaining wavelength shift fiber that shifts the center wavelength of the pulse output from the fiber amplifier to the long wavelength side And the pulse output from the wavelength shift fiber, and super-continuum light due to the nonlinear optical effect. A highly nonlinear optical fiber having normal dispersion characteristics to be converted, and the second rare earth doped fiber has normal dispersion characteristics and is a polarization maintaining type, is there.
本発明において、ファイバー増幅器、波長シフトファイバー、および高非線形光ファイバーを内部に保持し、その内部の温度を一定に保持する温度コントローラをさらに有していてもよい。スーパーコンティニュアム光の出力およびスペクトルのさらなる安定化を図ることができる。 In the present invention, a fiber amplifier, a wavelength shift fiber, and a highly nonlinear optical fiber may be held inside, and a temperature controller that keeps the temperature inside may be further included. It is possible to further stabilize the output and spectrum of supercontinuum light.
また、本発明において、ファイバー増幅器は、高非線形光ファイバーが出力するスーパーコンティニュアム光の強度に基づき、励起光の強度を制御するものであってもよい。このようなフィードバック制御をすることにより、スーパーコンティニュアム光の出力およびスペクトルをさらに安定化させることができる。 In the present invention, the fiber amplifier may control the intensity of the excitation light based on the intensity of the supercontinuum light output from the highly nonlinear optical fiber. By performing such feedback control, the supercontinuum light output and spectrum can be further stabilized.
本発明は、スーパーコンティニュアム光の中心波長が１．５μｍ以上１．９μｍ以下の帯域に存在するものにおいて特に有効である。そのようなスーパーコンティニュアム光は、従来、出力やスペクトルを安定にすることが困難であったが、本発明によればそのようなスーパーコンティニュアム光も出力やスペクトルを安定化することができる。さらに望ましいのは、スーパーコンティニュアム光の中心波長が１．５μｍ以上１．７μｍ以下の場合である。 The present invention is particularly effective in the case where the central wavelength of supercontinuum light exists in a band of 1.5 μm or more and 1.9 μm or less. Conventionally, it has been difficult to stabilize the output and spectrum of such supercontinuum light. However, according to the present invention, such supercontinuum light can also stabilize the output and spectrum. it can. More desirably, the central wavelength of supercontinuum light is 1.5 μm or more and 1.7 μm or less.
本発明の第２の希土類ドープファイバーは、ファイバーレーザーの出力するパルスの中心波長において分散値β2 が０ｐｓ2 ／ｋｍより大きく＋６５ｐｓ2 ／ｋｍ以下であるとよい。分散値β2 がこの範囲外であると、パルス波形を保持したまま十分な強度まで増幅することが難しくなるためである。さらに望ましくは＋５ｐｓ2 ／ｋｍ以上＋６０ｐｓ2 ／ｋｍ以下である。
また、さらに望ましくはパルスがソリトンパルスである。この場合、高い効率でスーパーコンティニュアム光を得ることができる。
Second rare earth doped fiber of the present invention, the dispersion value β2 at the center wavelength of the pulse output from the fiber laser may is 0 ps 2 / greater than km + 65ps 2 / km or less. This is because if the dispersion value β2 is outside this range, it is difficult to amplify to a sufficient intensity while maintaining the pulse waveform. More desirably, it is +5 ps 2 / km or more and +60 ps 2 / km or less.
More preferably, the pulse is a soliton pulse. In this case, supercontinuum light can be obtained with high efficiency.
本発明によれば、第２の希土類ドープファイバーとして正常分散特性を有した偏波保持型のものを用いているため、偏波面およびパルス波形を保持したままパルスを増幅することができ、スーパーコンティニュアム光の出力およびスペクトルの時間的安定性を大きく向上させることができる。 According to the present invention, since the polarization maintaining type having the normal dispersion characteristic is used as the second rare earth doped fiber, the pulse can be amplified while maintaining the polarization plane and the pulse waveform. It is possible to greatly improve the temporal stability of the output and spectrum of nuam light.
以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, specific examples of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the examples.
図１は、実施例１のスーパーコンティニュアム光源の構成を示した図である。実施例１のスーパーコンティニュアム光源は、ファイバーレーザー１０と、ファイバー増幅器２０と、波長シフトファイバー３０と、高非線形光ファイバー４０と、を有している。 FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a supercontinuum light source according to the first embodiment. The supercontinuum light source according to the first embodiment includes a fiber laser 10, a fiber amplifier 20, a wavelength shift fiber 30, and a highly nonlinear optical fiber 40.
［ファイバーレーザー１０の構成］
ファイバーレーザー１０は、図２に示すように、リング型レーザ発振器であり、偏波保持型のエルビウムドープファイバー（ＥＤＦ）１１と、樹脂フィルム１２と、偏波保持型の光アイソレータ１３と、励起光源１４と、偏波保持型の光カプラ１５、１６とを備えている。
本実施例では、リング型レーザ発振器の全分散値の総和が負になるように設定されており、ソリトンパルスが発生する。なお、リング型レーザ発振器の全分散値の総和をゼロとした場合は、ストレッチパルスとなり、正とした場合には、散逸性ソリトンパルスとなる。ファイバーレーザー１０は、必ずしもソリトンパルスを発生させるものでなくともよいが、ストレッチパルスや散逸性ソリトンパルスと比較して、ソリトンパルスを用いた方が高い効率でスーパーコンティニュアム光を得ることができる。
[Configuration of Fiber Laser 10]
As shown in FIG. 2, the fiber laser 10 is a ring-type laser oscillator, and includes a polarization-maintaining erbium-doped fiber (EDF) 11, a resin film 12, a polarization-maintaining optical isolator 13, and a pumping light source. 14 and polarization maintaining optical couplers 15 and 16.
In this embodiment, the total dispersion value of the ring type laser oscillator is set to be negative, and soliton pulses are generated. When the total dispersion value of the ring type laser oscillator is zero, it becomes a stretch pulse, and when it is positive, it becomes a dissipative soliton pulse. The fiber laser 10 does not necessarily generate a soliton pulse, but supercontinuum light can be obtained with higher efficiency by using a soliton pulse compared to a stretch pulse or a dissipative soliton pulse. .
また、光カプラ１５、ＥＤＦ１１、光アイソレータ１３、光カプラ１６、樹脂フィルム１２、の順に接続され、そして再び光カプラ１５に接続されてリング型の共振器を構成している。これらを接続する光ファイバーも偏波保持型のものを用いている。 Further, the optical coupler 15, the EDF 11, the optical isolator 13, the optical coupler 16, and the resin film 12 are connected in this order, and are connected to the optical coupler 15 again to constitute a ring type resonator. The optical fiber connecting these is also of the polarization maintaining type.
ＥＤＦ１１は、偏波保持型であり、たとえばＰＡＮＤＡ型の構造である。ＥＤＦ１１の発振するレーザ光の中心波長は１５５８ｎｍであり、その長さは３．５ｍである。ＥＤＦ１１は、後述するファイバー増幅器２０のＥＤＦ２３と同一構成、同一特性のものを用いてもよい。 The EDF 11 is a polarization maintaining type, and has, for example, a PANDA type structure. The center wavelength of the laser beam oscillated by the EDF 11 is 1558 nm, and its length is 3.5 m. The EDF 11 may have the same configuration and characteristics as the EDF 23 of the fiber amplifier 20 described later.
樹脂フィルム１２は、樹脂材にカーボンナノチューブが混合されて拡散されたものである。カーボンナノチューブは可飽和吸収体であり、１５６０ｎｍ帯の光に対して、強度の低い光が入射したときは吸収し、強度の高い光が入射したときは透過する可飽和吸収特性を有する。カーボンナノチューブは製造方法によってその構造などが異なり、吸収スペクトルも異なるため、所望のスーパーコンティニュアム光の特性に応じて、カーボンナノチューブの製造方法も選択するとよい。カーボンナノチューブ以外のカーボンナノ構造体を用いてもよい。たとえば、グラフェンが壁状に単層、多層に形成されたカーボンナノウォール、フラーレン、グラフェンなどである。本実施例では、カーボンナノチューブ粉末をポリイミドフィルムに混合して拡散したものを用いた。 The resin film 12 is a resin material in which carbon nanotubes are mixed and diffused. The carbon nanotube is a saturable absorber, and has a saturable absorption characteristic that absorbs light in the 1560 nm band when low-intensity light is incident and transmits light when high-intensity light is incident. Carbon nanotubes have different structures and the like depending on the production method, and the absorption spectrum also differs. Therefore, the production method of the carbon nanotubes may be selected according to the desired supercontinuum light characteristics. Carbon nanostructures other than carbon nanotubes may be used. Examples thereof include carbon nanowalls, fullerenes, graphenes, and the like, in which graphene is formed into a single-walled or multilayered wall shape. In this example, carbon nanotube powder mixed with a polyimide film and diffused was used.
樹脂フィルム１２およびそれに接続する光ファイバーのコネクタ部分は、窒素や希ガスなどの不活性ガスの雰囲気とするか、あるいは真空とするのがよい。樹脂フィルム１２中のカーボンナノチューブが酸化などによって劣化し、その結果ファイバーレーザー１０からのソリトンパルスの出力が経時的に変動してしまうのを抑制することができる。 The connector portion of the resin film 12 and the optical fiber connected to the resin film 12 is preferably an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or a rare gas, or a vacuum. It can be suppressed that the carbon nanotubes in the resin film 12 are deteriorated by oxidation or the like, and as a result, the output of the soliton pulse from the fiber laser 10 is fluctuated with time.
励起光源１４は、波長９８０ｎｍのレーザーダイオードである。励起光源１４の出力する連続光は、光カプラ１５を介して、光ファイバー１１に入力される。また、連続光は、光アイソレータ１３により、光ファイバー１１の中を一方向にのみ循環する。 The excitation light source 14 is a laser diode having a wavelength of 980 nm. The continuous light output from the excitation light source 14 is input to the optical fiber 11 via the optical coupler 15. Continuous light circulates in the optical fiber 11 only in one direction by the optical isolator 13.
このファイバーレーザー１０では、以下のように動作してパルス光を出力する。発振するレーザ光の振幅は雑音成分により時間的に高周波数で変動しているために、瞬時的に透明となる閾値を越える瞬間の光だけがカーボンナノチューブで吸収されずに、通過することになり、パルス光となる。このパルス光がリング型の共振器を巡回する連続光に重畳されて、誘導放出が促進されてそのパルス光の強度が大きくなり、さらに、カーボンナノチューブを透過し易くなる。このようにしてパルス光が正帰還により成長し、リング型の共振器を巡回する間に、カーボンナノチューブによる可飽和特性と、ファイバ非線形効果と、波長分散効果によって安定したソリトンパルスとなる。また、ファイバーレーザー１０は、その光路が樹脂フィルム１２を除いて全て偏波保持型のもので構成されているため、ソリトンパルスの偏光方向が時間的に安定している。 The fiber laser 10 operates as follows to output pulsed light. Since the amplitude of the oscillating laser light fluctuates at a high frequency in time due to noise components, only the light at the moment exceeding the threshold value that becomes instantaneously transparent passes through the carbon nanotube without being absorbed. Becomes pulsed light. This pulsed light is superimposed on the continuous light that circulates through the ring-type resonator, and stimulated emission is promoted to increase the intensity of the pulsed light, and further, it is easy to transmit through the carbon nanotube. In this way, pulse light grows by positive feedback, and becomes a stable soliton pulse due to the saturable characteristic of the carbon nanotube, the fiber nonlinear effect, and the wavelength dispersion effect while circulating around the ring type resonator. In addition, since the optical path of the fiber laser 10 is composed of a polarization maintaining type except for the resin film 12, the polarization direction of the soliton pulse is stable over time.
このソリトンパルスは、分岐比が５０％の光カプラ１６により分離されて、偏波保持ファイバー１７を介して出力される。そして、偏波保持型の光アイソレータ２１を介した後、パルス拡幅ファイバー２２に入力される。パルス拡幅ファイバー２２は、ソリトンパルスのパルス幅をやや拡大して、波形を成形するためのシングルモードファイバーである。また、パルス拡幅ファイバー２２は偏波保持型であり、たとえばＰＡＮＤＡ型の構造である。このパルス拡幅ファイバー２２は必ずしも必要ではないが、後段のファイバー増幅器２０によって効率的にソリトンパルスを増幅させるために設けることが望ましい。 The soliton pulse is separated by the optical coupler 16 having a branching ratio of 50% and is output through the polarization maintaining fiber 17. Then, after passing through the polarization maintaining type optical isolator 21, it is inputted to the pulse widening fiber 22. The pulse widening fiber 22 is a single mode fiber for slightly expanding the pulse width of the soliton pulse and shaping the waveform. The pulse widening fiber 22 is a polarization maintaining type, for example, a PANDA type structure. Although this pulse widening fiber 22 is not necessarily required, it is desirable to provide it in order to efficiently amplify the soliton pulse by the subsequent fiber amplifier 20.
［ファイバー増幅器２０の構成］
ファイバー増幅器２０は、偏波保持型のＥＤＦ２３と、偏波保持型の光カプラ２４と、励起光源２５とを備えている。図１のように、パルス拡幅ファイバー２２の出力端は、光カプラ２４の２つの入力端の一方に接続されている。また、光カプラ２４の他方の入力端は励起光源２５に接続されている。励起光源２５は、波長１４８０ｎｍのレーザー光である励起光を出力するレーザーダイオードである。光カプラ２４は、パルス拡幅ファイバー２２からのソリトンパルスと励起光源２５からの励起光を合波して出力する。光カプラ２４の出力端は、ＥＤＦ２３の入力端に接続されている。また、ＥＤＦ２３の出力端は、光アイソレータ３１の入力端に接続されている。
[Configuration of Fiber Amplifier 20]
The fiber amplifier 20 includes a polarization maintaining EDF 23, a polarization maintaining optical coupler 24, and a pumping light source 25. As shown in FIG. 1, the output end of the pulse widening fiber 22 is connected to one of the two input ends of the optical coupler 24. The other input end of the optical coupler 24 is connected to the excitation light source 25. The excitation light source 25 is a laser diode that outputs excitation light that is laser light having a wavelength of 1480 nm. The optical coupler 24 combines the soliton pulse from the pulse widening fiber 22 and the excitation light from the excitation light source 25 and outputs the combined light. The output end of the optical coupler 24 is connected to the input end of the EDF 23. The output end of the EDF 23 is connected to the input end of the optical isolator 31.
ＥＤＦ２３は、偏波保持型であり、たとえばＰＡＮＤＡ型の構造である。また、ＥＤＦ２３は、ソリトンパルスの波長帯（すなわち中心波長をλ０、半値幅をΔλとして、λ０−Δλからλ０＋Δλの波長帯域）で正常分散特性を有している。また、ＥＤＦ２３は、モードフィールド径が５．７μｍ、波長１５３０ｎｍにおける光吸光度が９６ｄＢ／ｍ、分散値β2 が３５ｐｓ2 ／ｋｍのものを用いた。このような分散特性を有するＥＤＦ２３は、その構造や材料を調整し、構造分散や材料分散を調整することで得られる。 The EDF 23 is a polarization maintaining type and has, for example, a PANDA type structure. The EDF 23 has normal dispersion characteristics in the wavelength band of the soliton pulse (that is, the wavelength band from λ0−Δλ to λ0 + Δλ, where the central wavelength is λ0 and the half width is Δλ). The EDF 23 used had a mode field diameter of 5.7 μm, a light absorbance at a wavelength of 1530 nm of 96 dB / m, and a dispersion value β2 of 35 ps 2 / km. The EDF 23 having such dispersion characteristics can be obtained by adjusting the structure and material and adjusting the structure dispersion and material dispersion.
ファイバーレーザー１０の出力するソリトンパルスの中心波長（本実施例では１５３０ｎｍ）における分散値β2 は上記値に限るものではなく、０ｐｓ2 ／ｋｍより大きければ任意の値でよい。ただし、分散値β2 は０ｐｓ2 ／ｋｍより大きく＋６５ｐｓ2 ／ｋｍ以下とすることが望ましい。分散値β2 がこの範囲外であると、パルス波形を保持したまま十分な強度まで増幅することが難しくなるためである。さらに望ましくは＋５ｐｓ2 ／ｋｍ以上＋６０ｐｓ2 ／ｋｍ以下である。 The dispersion value β2 at the center wavelength (1530 nm in this embodiment) of the soliton pulse output from the fiber laser 10 is not limited to the above value, and may be any value as long as it is larger than 0 ps 2 / km. However, the dispersion value β2 is preferably less than or equal to greater + 65ps 2 / km than 0 ps 2 / miles. This is because if the dispersion value β2 is outside this range, it is difficult to amplify to a sufficient intensity while maintaining the pulse waveform. More desirably, it is +5 ps 2 / km or more and +60 ps 2 / km or less.
偏波保持型のＥＤＦを用いてソリトンパルスを増幅する場合、従来のスーパーコンティニュアム光源で用いられていた異常分散特性の偏波保持型ＥＤＦでは、パルス波形を保ったまま十分な強度まで増幅することはできなかったが、正常分散特性を有した偏波保持型のＥＤＦ２３を用いることで、偏波面およびパルス波形を保持したまま十分な強度まで増幅することができる。異常分散特性のＥＤＦを用いるとソリトンパルスをうまく増幅できない理由は、異常分散ではパルス幅を圧縮する方向に作用するためであると考えられる。一方、正常分散特性のＥＤＦ２３を用いるとパルス波形を保ったまま増幅できる理由は、正常分散では、パルス幅を拡張する方向に作用するため、ＥＤＦ２３中を伝搬するパルスはシミラリトンパルスとして伝搬していると考えられ、シミラリトンパルスは相似形を保持して伝搬するので、パルスの放物線形状とリニアチャープ特性を保持したまま増幅でき、その結果、良好なパルス波形を保ったまま増幅できるものと考えられる。 When a soliton pulse is amplified using a polarization-maintaining EDF, the polarization-maintaining EDF with anomalous dispersion characteristics used in a conventional supercontinuum light source amplifies to a sufficient intensity while maintaining the pulse waveform. However, by using the polarization maintaining EDF 23 having normal dispersion characteristics, it is possible to amplify to a sufficient intensity while maintaining the polarization plane and the pulse waveform. The reason why the soliton pulse cannot be successfully amplified by using the EDF having the anomalous dispersion characteristic is considered to be because the anomalous dispersion acts in the direction of compressing the pulse width. On the other hand, if EDF23 having normal dispersion characteristics is used, the reason why amplification can be performed while maintaining the pulse waveform is that normal dispersion acts in the direction of expanding the pulse width, so that the pulse propagating in EDF23 propagates as a similariton pulse. Since the similariton pulse propagates while maintaining a similar shape, it can be amplified while maintaining the parabolic shape and linear chirp characteristics of the pulse, and as a result, it can be amplified while maintaining a good pulse waveform. it is conceivable that.
また、従来はファイバー増幅器に励起光源を２つ設けて十分な増幅を図っていたが、実施例１のファイバー増幅器２０は上記のように正常分散特性のＥＤＦ２３を用いているため、エルビウムのドープ量を高濃度とすることができ、励起光源２５を１つ設けるのみで十分に増幅することができ、構成の簡素化、低コスト化を図ることができる。励起光の吸収の大きさは、４０ｄＢ／ｍ〜１４０ｄＢ／ｍとするのが望ましい。この範囲であれば、励起光源２５が１つでも十分な増幅が可能となる。より望ましい励起光の吸収の大きさは７０ｄＢ／ｍ〜１２０ｄＢ／ｍである。 Conventionally, two excitation light sources are provided in the fiber amplifier to achieve sufficient amplification. However, since the fiber amplifier 20 of Example 1 uses the EDF 23 having normal dispersion characteristics as described above, the doping amount of erbium is increased. Can be increased in concentration, and sufficient amplification can be achieved by providing only one excitation light source 25, thereby simplifying the configuration and reducing the cost. The magnitude of excitation light absorption is preferably 40 dB / m to 140 dB / m. Within this range, sufficient amplification is possible even with a single excitation light source 25. A more desirable magnitude of absorption of excitation light is 70 dB / m to 120 dB / m.
なお、このファイバー増幅器２０による増幅において、パルス幅は多少広くなる。そのため、ファイバー増幅器２０の後段に、補償ファイバーを用いても良い。補償ファイバーには、単一モードファイバか、ＬＭＡ−ＰＣＦ( 大口径フォトニック結晶ファイバー) を用いると良い。このファイバーは、異常分散のファイバーで、パルス幅を小さくするようにして、ファイバー増幅器でのパルス幅の拡大を補償するものである。 In this amplification by the fiber amplifier 20, the pulse width becomes somewhat wide. Therefore, a compensation fiber may be used after the fiber amplifier 20. As the compensation fiber, a single mode fiber or LMA-PCF (Large Diameter Photonic Crystal Fiber) may be used. This fiber is an anomalous dispersion fiber that compensates for the increase in pulse width in the fiber amplifier by reducing the pulse width.
［波長シフトファイバー３０の構成］
波長シフトファイバー３０の入力端は、偏波保持型の光アイソレータ３１の出力端に接続され、波長シフトファイバー３０の出力端は、フィルタ３２に接続されている。波長シフトファイバー３０は、偏波保持型（たとえばＰＡＮＤＡ型）の構造のシングルモードファイバーであり、ソリトンパルスの波長帯で異常分散の特性を持つ。ファイバー中で誘起される非線形効果によって、強度が高いほどより長波長側にソリトンパルスの中心波長がシフトする。また、ファイバー長が長い方が波長がより長波長側にシフトするが、パルス幅が広がるため、適切な長さに調節されている。また、光アイソレータ３１の両端は偏波保持型の光ファイバーを直結し、波長シフトファイバー３０と光アイソレータ３１は偏波保持型の光ファイバーで直結する構造となっている。また、ファイバーレーザー１０から波長シフトファイバー３０の出力端までは、全光伝送路が偏波保持型の光ファイバーで直結されており、レンズなどの空間伝搬部が排除されている。これにより、出力されるスーパーコンティニュアム光の安定化を図っている。
[Configuration of Wavelength Shift Fiber 30]
The input end of the wavelength shift fiber 30 is connected to the output end of the polarization maintaining optical isolator 31, and the output end of the wavelength shift fiber 30 is connected to the filter 32. The wavelength shift fiber 30 is a single mode fiber having a polarization maintaining type (for example, PANDA type) structure, and has anomalous dispersion characteristics in the wavelength band of the soliton pulse. Due to the nonlinear effect induced in the fiber, the center wavelength of the soliton pulse shifts to the longer wavelength side as the intensity increases. Also, the longer the fiber length, the longer the wavelength shifts, but the pulse width is widened, so the length is adjusted to an appropriate length. Further, both ends of the optical isolator 31 are directly connected to a polarization-maintaining optical fiber, and the wavelength shift fiber 30 and the optical isolator 31 are directly connected to each other with a polarization-maintaining optical fiber. Also, from the fiber laser 10 to the output end of the wavelength shift fiber 30, the entire optical transmission path is directly connected by a polarization-maintaining optical fiber, and a space propagation part such as a lens is excluded. As a result, the output supercontinuum light is stabilized.
波長シフトファイバー３０の出力端は、フィルタ３２を介して高非線形光ファバー４０に接続されている。フィルタ３２は、入力側から順に、波長シフトファイバー３０の出力端と接続する光ファイバーと、レンズと、所定の波長のみを透過させる光学フィルタと、レンズと、高非線形光ファイバー４０の入力端と接続する光ファイバーと、で構成されている（いずれも図示しない）。そのうち、光ファイバーは偏波保持型であり、たとえばＰＡＮＤＡ型の構造である。従来はレンズと光学フィルタとの間にλ／２板とλ／４板を設けていたが、実施例１のスーパーコンティニュアム光源は光路が偏波保持型で構成されているため、必要としない。そのため、フィルタ３２の構成は従来よりも簡素とすることができ、低コスト化を図ることができる。 The output end of the wavelength shift fiber 30 is connected to the highly nonlinear optical fiber 40 via the filter 32. The filter 32, in order from the input side, an optical fiber connected to the output end of the wavelength shift fiber 30, a lens, an optical filter that transmits only a predetermined wavelength, a lens, and an optical fiber connected to the input end of the highly nonlinear optical fiber 40. (Both not shown). Among them, the optical fiber is a polarization maintaining type, for example, a PANDA type structure. Conventionally, a λ / 2 plate and a λ / 4 plate were provided between the lens and the optical filter, but the supercontinuum light source of Example 1 is necessary because the optical path is configured with a polarization maintaining type. do not do. Therefore, the configuration of the filter 32 can be made simpler than before, and the cost can be reduced.
［高非線形光ファイバー４０の構成］
高非線形光ファイバー４０の入力端は、フィルタ３２の出力端と接続されている。また、使用性を向上させるために、高非線形光ファイバー４０の出力端に、シングルモードファイバー４１が接続されている。高非線形光ファイバー４０は、入力するソリトンパルスの中心波長を基準に±２００ｎｍの範囲内の波長において、分散が零である正常分散高非線形ファイバー（ＮＤ−ＨＮＬＦ）である。正常分散高非線形ファイバーとしては、非線形性γが２３Ｗ-1ｋｍ-1、長さ５ｍのファイバーを用いた。
[Configuration of highly nonlinear optical fiber 40]
The input end of the highly nonlinear optical fiber 40 is connected to the output end of the filter 32. In addition, a single mode fiber 41 is connected to the output end of the highly nonlinear optical fiber 40 in order to improve usability. The highly nonlinear optical fiber 40 is a normal dispersion highly nonlinear fiber (ND-HNLF) having zero dispersion at a wavelength within a range of ± 200 nm with reference to the center wavelength of the input soliton pulse. As the normal dispersion highly nonlinear fiber, a fiber having a nonlinearity γ of 23 W −1 km −1 and a length of 5 m was used.
高非線形光ファイバー４０は、入力するソリトンパルスの中心波長を基準に±２００ｎｍの範囲内の波長において、分散値β2 が０ｐｓ2 ／ｋｍ以上、１２ｐｓ2 ／ｋｍ以下である正常分散高非線形ファイバーを用いるとよい。また、非線形係数は、１０Ｗ-1ｋｍ-1以上が好ましく、２０Ｗ-1ｋｍ-1以上がより好ましい。また、この高非線形光ファイバー４０への光の入射は、レンズで絞って行ってもよい。 As the highly nonlinear optical fiber 40, a normal dispersion highly nonlinear fiber having a dispersion value β2 of 0 ps 2 / km or more and 12 ps 2 / km or less at a wavelength within a range of ± 200 nm with reference to the center wavelength of the input soliton pulse is used. Good. The nonlinear coefficient is preferably 10 W −1 km −1 or more, more preferably 20 W −1 km −1 or more. In addition, the incidence of light on the highly nonlinear optical fiber 40 may be performed with a lens.
高非線形光ファイバー４０に入力されたソリトンパルスは、高非線形光ファイバー４０の非線形光学効果によりスペクトル幅が拡張され、スーパーコンティニュアム光に変換される。そして、高非線形光ファイバー４０の出力端から、スーパーコンティニュアム光が出力される。スーパーコンティニュアム光の中心波長、および半値幅は、ファイバー増幅器２０の励起光源２５の駆動電流によって調整することができ、駆動電流が１１００〜１５００ｍＡの範囲において、中心波長は１７００〜１７５０ｎｍ、半値幅は２００〜２５０ｎｍであった。 The soliton pulse input to the highly nonlinear optical fiber 40 has its spectral width expanded by the nonlinear optical effect of the highly nonlinear optical fiber 40 and is converted into supercontinuum light. Then, supercontinuum light is output from the output end of the highly nonlinear optical fiber 40. The center wavelength and the half width of the supercontinuum light can be adjusted by the drive current of the pumping light source 25 of the fiber amplifier 20, and the center wavelength is 1700 to 1750 nm and the half width in the range of the drive current of 1100 to 1500 mA. Was 200-250 nm.
ファイバーレーザー１０の出力端から高非線形光ファイバー４０の入力端までの間の光路のどこかに、偏光子を設け、直線偏光のみを透過させるようにしてもよい。たとえば、フィルタ３２と高非線形光ファイバー４０のとの間に偏光子を挿入してもよい。偏光方向が時間的により安定化するため、高非線形光ファイバー４０から出力されるスーパーコンティニュアム光のさらなる安定化を図ることができる。 A polarizer may be provided somewhere in the optical path between the output end of the fiber laser 10 and the input end of the highly nonlinear optical fiber 40 so that only linearly polarized light is transmitted. For example, a polarizer may be inserted between the filter 32 and the highly nonlinear optical fiber 40. Since the polarization direction becomes more stable over time, the supercontinuum light output from the highly nonlinear optical fiber 40 can be further stabilized.
なお、パルス拡幅ファイバー２２、ＥＤＦ２３、波長シフトファイバー３０の長さ、光カプラ２４やフィルタ３２の光ファイバー部分の長さを適宜調整することで、ソリトンパルスのパルス幅を調整することができ、スーパーコンティニュアム光をより安定化させることができる。 The pulse width of the soliton pulse can be adjusted by appropriately adjusting the length of the pulse widening fiber 22, EDF 23, wavelength shift fiber 30, and the length of the optical fiber portion of the optical coupler 24 and filter 32. Nuam light can be further stabilized.
以上のように、実施例１のスーパーコンティニュアム光源は、ファイバーレーザー１０から高非線形光ファイバー４０までの光路をフィルタ３２を除いて全て偏波保持構造で構成しているため、偏波面が時間的に安定している。さらにＥＤＦ２３として正常分散の偏波保持型を使用しているため、偏波面およびパルス波形を保持したままソリトンパルスを効率的に増幅することができる。その結果、スーパーコンティニュアム光の出力およびスペクトルを短期に安定化させることができ、かつ長時間安定させることができる。また、光路を全て偏波保持構造としているため偏光方向が保持されるので、従来のスーパーコンティニュアム光源で必要とした偏波コントローラなどを省くことができ、構成の簡略化、低コスト化を図ることができる。 As described above, the supercontinuum light source according to the first embodiment has a polarization maintaining structure for the optical path from the fiber laser 10 to the highly nonlinear optical fiber 40 except for the filter 32. Is stable. Further, since the normal dispersion polarization maintaining type is used as the EDF 23, the soliton pulse can be efficiently amplified while maintaining the polarization plane and the pulse waveform. As a result, the output and spectrum of supercontinuum light can be stabilized for a short period of time and can be stabilized for a long period of time. In addition, since the polarization direction is maintained because all the optical paths have a polarization maintaining structure, it is possible to omit the polarization controller required for the conventional supercontinuum light source, simplifying the configuration and reducing the cost. Can be planned.
次に、実施例１のスーパーコンティニュアム光源に関する各種実験結果について説明する。 Next, various experimental results relating to the supercontinuum light source of Example 1 will be described.
図５は、実施例１のスーパーコンティニュアム光源からのスーパーコンティニュアム光のスペクトルを測定した結果を示したグラフである。スペクトルは、動作開始から１５分ごとに６０分後まで測定した。図５のように、１時間の長い間、スペクトルはほとんど変化しておらず、ほぼ一定の形状を保っており、実施例１のスーパーコンティニュアム光源によれば、スペクトルが時間的に非常に安定したスーパーコンティニュアム光を得られることがわかる。また、安定するまでの時間も非常に短いことがわかる。 FIG. 5 is a graph showing the results of measuring the spectrum of supercontinuum light from the supercontinuum light source of Example 1. The spectrum was measured every 15 minutes from the start of operation until 60 minutes later. As shown in FIG. 5, the spectrum hardly changed over a long period of one hour and maintained a substantially constant shape. According to the supercontinuum light source of Example 1, the spectrum was very temporally long. It can be seen that stable super continuum light can be obtained. It can also be seen that the time until stabilization is very short.
図６は、比較例のスーパーコンティニュアム光源からのスーパーコンティニュアム光のスペクトルを測定した結果を示したグラフである。スペクトルは、動作開始から１５分ごとに６０分後まで測定した。比較例のスーパーコンティニュアム光源は、実施例１のスーパーコンティニュアム光源におけるファイバー増幅器２０のＥＤＦ２３を、正常分散の偏波保持型のものから正常分散の非偏波保持型のものに置き換え、ＥＤＦ２３より後段の偏波保持型のファイバーを非偏波保持型に置き換えたものであり、他の構成は実施例１のスーパーコンティニュアム光源と同様の構成である。 FIG. 6 is a graph showing the results of measuring the spectrum of supercontinuum light from the supercontinuum light source of the comparative example. The spectrum was measured every 15 minutes from the start of operation until 60 minutes later. In the supercontinuum light source of the comparative example, the EDF 23 of the fiber amplifier 20 in the supercontinuum light source of Example 1 is replaced with a normal dispersion polarization maintaining type from a normal dispersion non-polarization maintaining type, The polarization maintaining fiber subsequent to the EDF 23 is replaced with a non-polarization maintaining fiber, and the other configuration is the same as that of the supercontinuum light source of the first embodiment.
図６のように、動作開始から３０分後まではスペクトル形状が時間的にやや不安定であり、ばらつきを有していることがわかる。また、４５分後は、１６１０ｎｍ付近の波長帯以外は出力が大きく低下していることがわかる。また、６０分後は、４５分後に比べて出力がおよそ回復するものの、１３５０〜１４５０ｎｍの帯域は出力が低下したままであり、他の帯域も出力にばらつきがある。このように、比較例のスーパーコンティニュアム光源からのスーパーコンティニュアム光は、スペクトル形状が時間的に安定していないことがわかる。 As shown in FIG. 6, it can be seen that the spectrum shape is somewhat unstable in time and has variations until 30 minutes after the start of the operation. Further, it can be seen that after 45 minutes, the output is greatly reduced except in the wavelength band near 1610 nm. Further, after 60 minutes, the output is recovered approximately as compared to after 45 minutes, but the output of the band of 1350 to 1450 nm remains lowered, and the output of other bands also varies. Thus, it can be seen that the spectrum of the supercontinuum light from the supercontinuum light source of the comparative example is not temporally stable.
図３は、実施例２のスーパーコンティニュアム光源の構成を示した図である。実施例２のスーパーコンティニュアム光源は、実施例１のスーパーコンティニュアム光源に光カプラ２００とスペクトル測定装置２０１と、をさらに設け、ファイバー増幅器２０の励起光源２５を、励起光源２０５に置き換えたものである。 FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a supercontinuum light source according to the second embodiment. In the supercontinuum light source of the second embodiment, an optical coupler 200 and a spectrum measuring device 201 are further provided in the supercontinuum light source of the first embodiment, and the excitation light source 25 of the fiber amplifier 20 is replaced with the excitation light source 205. Is.
光カプラ２００は、高非線形光ファイバー４０の出力端に接続されていて、スーパーコンティニュアム光の一部を分岐させて出力させ、残りの大部分はそのまま出力させるものである。分岐比は、たとえば１〜２０％である。光カプラ２００の光ファイバー部分はシングルモードファイバーである。 The optical coupler 200 is connected to the output end of the highly nonlinear optical fiber 40, branches a part of supercontinuum light and outputs it, and outputs the rest of the light as it is. The branching ratio is, for example, 1 to 20%. The optical fiber portion of the optical coupler 200 is a single mode fiber.
スペクトル測定装置２０１は、光カプラ２００の分岐側の出力端に接続されており、スーパーコンティニュアム光が入力される。そして、スペクトル測定装置２０１はスーパーコンティニュアム光のスペクトル、すなわち波長ごとの強度分布を計測する。 The spectrum measuring apparatus 201 is connected to the branch-side output end of the optical coupler 200, and receives supercontinuum light. The spectrum measuring apparatus 201 measures the spectrum of supercontinuum light, that is, the intensity distribution for each wavelength.
励起光源２０５は、スペクトル測定装置２０１に接続されている。励起光源２０５は、スペクトル測定装置２０１によって測定したスーパーコンティニュアム光のスペクトルに基づき、出力する励起光の強度を制御する。励起光源２０５のその他の構成、機能については励起光源２５と同様である。 The excitation light source 205 is connected to the spectrum measurement device 201. The excitation light source 205 controls the intensity of the excitation light to be output based on the spectrum of the supercontinuum light measured by the spectrum measurement device 201. Other configurations and functions of the excitation light source 205 are the same as those of the excitation light source 25.
実施例２のスーパーコンティニュアム光源は、スーパーコンティニュアム光の強度によってファイバー増幅器２０の励起光の強度をフィードバック制御することで、スーパーコンティニュアム光の出力およびスペクトルをさらに安定化させることができる。 The supercontinuum light source of the second embodiment can further stabilize the output and spectrum of the supercontinuum light by feedback controlling the intensity of the pumping light of the fiber amplifier 20 by the intensity of the supercontinuum light. it can.
［各種変形例］
実施例１、２のスーパーコンティニュアム光源において、スーパーコンティニュアム光の出力およびスペクトルのさらなる安定化のために、全体もしくは一部を温度コントローラの内部に配置し、その内部の温度を一定に保持するようにしてもよい。一部を配置する場合は、ファイバー増幅器２０、波長シフトファイバー３０、および高非線形光ファイバー４０は少なくとも温度コントローラの内部に配置するとよい。温度コントローラは、たとえば窓部を有した筐体と、窓部を介して筐体内部と外部との間の排気、吸気を行うファンを有し、ファンの回転数によって内部の温度が一定となるように制御する。たとえば、温度が室温で一定となるようにする。他にもペルチェ素子を用いて温度制御するなど、従来知られている他の方法によって温度制御を行ってよい。
[Variations]
In the supercontinuum light source of Examples 1 and 2, in order to further stabilize the output and spectrum of the supercontinuum light, the whole or a part of the supercontinuum light source is arranged inside the temperature controller, and the internal temperature is kept constant. You may make it hold | maintain. When a part is arranged, the fiber amplifier 20, the wavelength shift fiber 30, and the highly nonlinear optical fiber 40 are preferably arranged at least inside the temperature controller. The temperature controller has, for example, a housing having a window portion and a fan that exhausts and sucks air between the inside and outside of the housing through the window portion, and the internal temperature is constant depending on the number of rotations of the fan. To control. For example, the temperature is made constant at room temperature. In addition, temperature control may be performed by other conventionally known methods such as temperature control using a Peltier element.
一例として、実施例１のスーパーコンティニュアム光源のうち、ファイバーレーザー１０以降の光路（すなわち、パルス拡幅ファイバー２２、ファイバー増幅器２０、波長シフトファイバー３０、および高非線形光ファイバー４０、シングルモードファイバー４１）を温度コントローラ３００の内部に配置し、シングルモードファイバー４１の出力端を温度コントローラ３００から引き出した構成を図４に示す。 As an example, among the supercontinuum light source of Example 1, the optical path after the fiber laser 10 (that is, the pulse widening fiber 22, the fiber amplifier 20, the wavelength shift fiber 30, the highly nonlinear optical fiber 40, and the single mode fiber 41) is used. FIG. 4 shows a configuration in which the output end of the single mode fiber 41 is drawn from the temperature controller 300 by being arranged inside the temperature controller 300.
また、実施例１、２のファイバーレーザー１０およびファイバー増幅器２０は、エルビウムドープファイバー（ＥＤＦ）を用いるものであったが、エルビウム以外の希土類元素をドープした希土類ドープファイバーであってもよい。たとえば、ツリウム、イッテルビウム、プラセオジムなどの希土類元素である。増幅のために光ファイバーに添加する希土類元素は、ファイバーレーザー１０により生成したいソリトンパルスの波長により選択される。ファイバーレーザー１０が例えばエルビウムドープファイバーを用いたレーザーであれば、ファイバー増幅器２０の増幅にも、エルビウムドープファイバーを用いると良い。 Moreover, although the fiber laser 10 and the fiber amplifier 20 of Examples 1 and 2 use erbium doped fiber (EDF), they may be rare earth doped fibers doped with rare earth elements other than erbium. For example, rare earth elements such as thulium, ytterbium, and praseodymium. The rare earth element added to the optical fiber for amplification is selected according to the wavelength of the soliton pulse to be generated by the fiber laser 10. If the fiber laser 10 is a laser using, for example, an erbium-doped fiber, an erbium-doped fiber may be used for amplification of the fiber amplifier 20.
ファイバー増幅器２０の希土類ドープファイバーの入力部と出力部には、任意の光学素子を取り付けても良い。例えば、出力部には、増幅用の希土類元素の励起光が後段に出射されないように、波長選択阻止性の光学フィルタを配置してもよい。 Arbitrary optical elements may be attached to the input part and the output part of the rare earth doped fiber of the fiber amplifier 20. For example, a wavelength selective blocking optical filter may be arranged at the output section so that excitation light of the rare earth element for amplification is not emitted later.
また、実施例１、２のスーパーコンティニュアム光源が出力するスーパーコンティニュアム光の中心波長は１７００〜１７５０ｎｍであったが、本発明は、スーパーコンティニュアム光の中心波長が１．５μｍ以上１．９μｍ以下の帯域に存在するものにおいて特に有効である。そのようなスーパーコンティニュアム光は、従来、出力やスペクトルを安定にすることが困難であったが、本発明によればそのようなスーパーコンティニュアム光も出力やスペクトルを安定化することができる。さらに望ましいのは、スーパーコンティニュアム光の中心波長が１．５μｍ以上１．７μｍ以下の場合である。 Further, although the central wavelength of the supercontinuum light output from the supercontinuum light source of Examples 1 and 2 was 1700 to 1750 nm, the present invention has a center wavelength of the supercontinuum light of 1.5 μm or more. This is particularly effective in the case where it exists in a band of 1.9 μm or less. Conventionally, it has been difficult to stabilize the output and spectrum of such supercontinuum light. However, according to the present invention, such supercontinuum light can also stabilize the output and spectrum. it can. More desirably, the central wavelength of supercontinuum light is 1.5 μm or more and 1.7 μm or less.
また、上記と同様の理由により、本発明は、スーパーコンティニュアム光の半値幅が１００ｎｍ以上のものにおいて特に有効である。さらに望ましいのは、スーパーコンティニュアム光の半値幅が２００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の場合である。 For the same reason as described above, the present invention is particularly effective when the half-value width of supercontinuum light is 100 nm or more. More desirably, the half-value width of the supercontinuum light is 200 nm or more and 2000 nm or less.
また、実施例１、２では、すべての光ファイバー部分をＰＡＮＤＡ型の偏波保持ファイバーで構成しているが、他の偏波保持型の構造を用いてもよい。たとえば、ボウタイ型や楕円ジャケット型などの応力付与型の構造（ＰＡＮＤＡ型も応力付与型の一種である）や、楕円コア型のものを用いてもよい。ただし、ＰＮＡＤＡ型の偏波保持ファイバーは偏波クロストーク特性に優れているだけでなく温度変化に対しても良好な偏波保持特性を有しているため、実施例１、２のようにすべての光ファイバー部分にＰＡＮＤＡ型を用いることが望ましい。ＰＡＮＤＡ型とすることで、スーパーコンティニュアム光の出力およびスペクトルを温度変化に対してより安定とすることができる。 In the first and second embodiments, all the optical fiber portions are configured by PANDA type polarization maintaining fibers, but other polarization maintaining type structures may be used. For example, a stress applying type structure such as a bow tie type or an elliptic jacket type (PANDA type is also a kind of stress applying type) or an elliptic core type may be used. However, the PNADA type polarization maintaining fiber not only has excellent polarization crosstalk characteristics but also has excellent polarization maintaining characteristics against temperature changes. It is desirable to use the PANDA type for the optical fiber portion of the. By adopting the PANDA type, the output and spectrum of supercontinuum light can be made more stable against temperature changes.
また、実施例１、２におけるファイバーレーザー１０はリング型であり、エルビウムドープファイバーを用いたものであったが、数ピコ秒乃至それ以下のパルス幅のパルス光を発生させ得るものであれば任意の構成のファイバーレーザー等を用いることが可能である。発生させるレーザ波長は、１．５５μｍ、１．７μｍが、一般的に用いられるが、この波長に限定するものではない。水分の吸収率の低い１．５μｍ〜２．３μｍ帯を用いることができる。生成されるパルス光のパルス幅は１ｐｓ以下が好ましく、５００ｆｓ以下が更に好ましい。 In addition, the fiber laser 10 in Examples 1 and 2 is a ring type and uses an erbium-doped fiber. However, any fiber laser can be used as long as it can generate pulsed light having a pulse width of several picoseconds or less. It is possible to use a fiber laser having the structure described above. The laser wavelength to be generated is generally 1.55 μm and 1.7 μm, but is not limited to this wavelength. A 1.5 μm to 2.3 μm band having a low moisture absorption rate can be used. The pulse width of the generated pulsed light is preferably 1 ps or less, and more preferably 500 fs or less.
本発明のスーパーコンティニュアム光源は、分光分析などの光源として利用することができる。 The supercontinuum light source of the present invention can be used as a light source for spectroscopic analysis or the like.
１０：ファイバーレーザー
１１、２３：ＥＤＦ
１２：樹脂フィルム
１３、２１、３１：光アイソレータ
１４、２５：励起光源
１５、１６、２４、２００：光カプラ
２０：ファイバー増幅器
２２：パルス拡幅ファイバー
３０：波長シフトファイバー
３２：フィルタ
４０：高非線形光ファイバー
２０１：スペクトル測定装置
３００：温度コントローラ
10: Fiber laser 11, 23: EDF
12: Resin film 13, 21, 31: Optical isolator 14, 25: Excitation light source 15, 16, 24, 200: Optical coupler 20: Fiber amplifier 22: Pulse widening fiber 30: Wavelength shift fiber 32: Filter 40: High nonlinear optical fiber 201: Spectrum measuring device 300: Temperature controller
Claims (6)
励起光源と、前記励起光源からの連続光を入力するループ状に構成された第１の希土類ドープ光ファイバーとを有し、ループ状の光路中にカーボンナノ構造体を分散させたフィルムが挿入され、前記連続光を一方向に巡回させて、前記カーボンナノ構造体による可飽和特性を用いてパルスを発生させて出力するファイバーレーザーと、
前記ファイバーレーザーの出力する前記パルスを入力し、そのパルスを増幅する第２の希土類ドープファイバーを備えたファイバー増幅器と、
前記ファイバー増幅器の出力するパルスの中心波長を長波長側にシフトさせる偏波保持型の波長シフトファイバーと、
前記波長シフトファイバーの出力するパルスを入力して、非線形光学効果により、スーパーコンティニュアム光に変換する正常分散特性を有する高非線形光ファイバーと、
を有し、
前記第２の希土類ドープファイバーは、正常分散特性を有し、かつ偏波保持型である、
ことを特徴とするスーパーコンティニュアム光源。 A light source that generates supercontinuum light,
An excitation light source and a first rare earth-doped optical fiber configured in a loop shape for inputting continuous light from the excitation light source, and a film in which carbon nanostructures are dispersed in the loop-shaped optical path is inserted, A fiber laser that circulates the continuous light in one direction, generates a pulse using the saturable characteristic of the carbon nanostructure, and outputs the pulse;
A fiber amplifier including a second rare earth-doped fiber that inputs the pulse output from the fiber laser and amplifies the pulse;
A polarization maintaining wavelength shift fiber that shifts the center wavelength of the pulse output from the fiber amplifier to the long wavelength side;
A highly nonlinear optical fiber having normal dispersion characteristics for inputting a pulse output from the wavelength shift fiber and converting it into supercontinuum light by a nonlinear optical effect;
Have
The second rare earth-doped fiber has normal dispersion characteristics and is a polarization maintaining type.
A super continuum light source.
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110829164A (en) * | 2019-11-19 | 2020-02-21 | 长春理工大学 | All-fiber ultrashort pulse light source capable of simultaneously generating soliton and noise-like pulses |
| KR20200027562A (en) * | 2017-07-31 | 2020-03-12 | 케이엘에이 코포레이션 | Spectral filter for high power fiber lighting sources |
| WO2020084843A1 (en) * | 2018-10-26 | 2020-04-30 | 浜松ホトニクス株式会社 | Fiber structure, pulse laser device, supercontinuum light source, and production method for fiber structure |
| WO2020084844A1 (en) * | 2018-10-26 | 2020-04-30 | 浜松ホトニクス株式会社 | Fiber structure, pulse laser device, and supercontinuum light source |
| CN111164516A (en) * | 2017-09-29 | 2020-05-15 | Asml荷兰有限公司 | Radiation source |
| CN112752967A (en) * | 2018-10-12 | 2021-05-04 | 优志旺电机株式会社 | Light source for spectroscopic analysis, spectroscopic analysis device, and spectroscopic analysis method |
| WO2023002690A1 (en) | 2021-07-21 | 2023-01-26 | 浜松ホトニクス株式会社 | Light source device |
| WO2023007831A1 (en) | 2021-07-29 | 2023-02-02 | 浜松ホトニクス株式会社 | Fiber laser device |
| WO2023007832A1 (en) | 2021-07-29 | 2023-02-02 | 浜松ホトニクス株式会社 | Fiber laser device and fiber module for fiber laser device |
| JP7514648B2 (en) | 2019-04-25 | 2024-07-11 | フィラ・レーザー，エス．エル． | All-optical fiber-based configuration system and method for generating temporally coherent supercontinuum pulse emission |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004226598A (en) * | 2003-01-22 | 2004-08-12 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | Pulse light source |
| JP2004296642A (en) * | 2003-03-26 | 2004-10-21 | Aisin Seiki Co Ltd | Short pulse optical amplifier |
| JP2005229119A (en) * | 2004-02-11 | 2005-08-25 | Furukawa Electric North America Inc | Optical fiber amplifier for generating femtosecond pulse inside single-mode optical fiber |
| WO2007116563A1 (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Light source |
| JP2008216716A (en) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Univ Nagoya | Supercontinuum light source |
| JP2009020346A (en) * | 2007-07-12 | 2009-01-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Sc (supercontinuum) light source device |
| JP2011018765A (en) * | 2009-07-08 | 2011-01-27 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Optical fiber for optical amplification, optical fiber amplifier, and optical fiber laser |
| JP2014063042A (en) * | 2012-09-21 | 2014-04-10 | Nagoya Univ | Supercontinuum light source and optical tomography measurement device |
| US20140183362A1 (en) * | 2012-12-31 | 2014-07-03 | Omni Medsci, Inc. | Short-wave infrared super-continuum lasers for detecting counterfeit or illicit drugs and pharmaceutical process control |
| WO2015006486A2 (en) * | 2013-07-12 | 2015-01-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Dissipative soliton mode fiber based optical parametric oscillator |
| JP2015519605A (en) * | 2012-06-01 | 2015-07-09 | エヌケイティー フォトニクス アクティーゼルスカブＮｋｔ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ａ／Ｓ | Supercontinuum light source, system and method for measurement |
-
2015
- 2015-09-28 JP JP2015189265A patent/JP2017067804A/en active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004226598A (en) * | 2003-01-22 | 2004-08-12 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | Pulse light source |
| JP2004296642A (en) * | 2003-03-26 | 2004-10-21 | Aisin Seiki Co Ltd | Short pulse optical amplifier |
| JP2005229119A (en) * | 2004-02-11 | 2005-08-25 | Furukawa Electric North America Inc | Optical fiber amplifier for generating femtosecond pulse inside single-mode optical fiber |
| WO2007116563A1 (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Light source |
| JP2008216716A (en) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Univ Nagoya | Supercontinuum light source |
| JP2009020346A (en) * | 2007-07-12 | 2009-01-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Sc (supercontinuum) light source device |
| JP2011018765A (en) * | 2009-07-08 | 2011-01-27 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Optical fiber for optical amplification, optical fiber amplifier, and optical fiber laser |
| JP2015519605A (en) * | 2012-06-01 | 2015-07-09 | エヌケイティー フォトニクス アクティーゼルスカブＮｋｔ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ａ／Ｓ | Supercontinuum light source, system and method for measurement |
| JP2014063042A (en) * | 2012-09-21 | 2014-04-10 | Nagoya Univ | Supercontinuum light source and optical tomography measurement device |
| US20140183362A1 (en) * | 2012-12-31 | 2014-07-03 | Omni Medsci, Inc. | Short-wave infrared super-continuum lasers for detecting counterfeit or illicit drugs and pharmaceutical process control |
| WO2015006486A2 (en) * | 2013-07-12 | 2015-01-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Dissipative soliton mode fiber based optical parametric oscillator |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| CLAUDE AGUERGARAY, ET AL.: "Mode-locked femtosecond all-normal all-PM Yb-doped fiber laser using a nonlinear amplifying loop mir", OPTICS EXPRESS, vol. 20, no. 10, JPN6020009810, 23 April 2012 (2012-04-23), US, pages 10545 - 10551, ISSN: 0004460476 * |
| H. KAWAGOE, ET AL.: "Development of a high power supercontinuum source in the 1.7μm wavelength region for highly penetra", BIOMEDICAL OPTICS EXPRESS, vol. 5, no. 3, JPN6019024729, 26 February 2014 (2014-02-26), pages 932 - 943, ISSN: 0004460475 * |
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102616532B1 (en) * | 2017-07-31 | 2023-12-20 | 케이엘에이 코포레이션 | Spectral filters for high-power fiber lighting sources |
| KR20200027562A (en) * | 2017-07-31 | 2020-03-12 | 케이엘에이 코포레이션 | Spectral filter for high power fiber lighting sources |
| CN111164516B (en) * | 2017-09-29 | 2021-12-14 | Asml荷兰有限公司 | Radiation source |
| CN111164516A (en) * | 2017-09-29 | 2020-05-15 | Asml荷兰有限公司 | Radiation source |
| CN112752967A (en) * | 2018-10-12 | 2021-05-04 | 优志旺电机株式会社 | Light source for spectroscopic analysis, spectroscopic analysis device, and spectroscopic analysis method |
| CN112752967B (en) * | 2018-10-12 | 2024-06-04 | 优志旺电机株式会社 | Light source for spectroscopic analysis, spectroscopic analysis device, and spectroscopic analysis method |
| JP7103915B2 (en) | 2018-10-26 | 2022-07-20 | 浜松ホトニクス株式会社 | Fiber structures, pulsed laser devices, and supercontinuum light sources |
| JP7281479B2 (en) | 2018-10-26 | 2023-05-25 | 浜松ホトニクス株式会社 | Fiber structure, pulse laser device, supercontinuum light source, and method for manufacturing fiber structure |
| JPWO2020084843A1 (en) * | 2018-10-26 | 2021-10-07 | 浜松ホトニクス株式会社 | Manufacturing method of fiber structure, pulse laser device, supercontinuum light source, and fiber structure |
| CN112955794A (en) * | 2018-10-26 | 2021-06-11 | 浜松光子学株式会社 | Fiber structure, pulse laser device, and supercontinuum light source |
| WO2020084844A1 (en) * | 2018-10-26 | 2020-04-30 | 浜松ホトニクス株式会社 | Fiber structure, pulse laser device, and supercontinuum light source |
| EP3872544A4 (en) * | 2018-10-26 | 2022-07-27 | Hamamatsu Photonics K.K. | Fiber structure, pulse laser device, and supercontinuum light source |
| JP2020067641A (en) * | 2018-10-26 | 2020-04-30 | 浜松ホトニクス株式会社 | Fiber structure, pulse laser device, and supercontinuum light source |
| WO2020084843A1 (en) * | 2018-10-26 | 2020-04-30 | 浜松ホトニクス株式会社 | Fiber structure, pulse laser device, supercontinuum light source, and production method for fiber structure |
| US11733464B2 (en) | 2018-10-26 | 2023-08-22 | Hamamatsu Photonics K.K. | Fiber structure, pulse laser device, and supercontinuum light source |
| JP7514648B2 (en) | 2019-04-25 | 2024-07-11 | フィラ・レーザー，エス．エル． | All-optical fiber-based configuration system and method for generating temporally coherent supercontinuum pulse emission |
| CN110829164A (en) * | 2019-11-19 | 2020-02-21 | 长春理工大学 | All-fiber ultrashort pulse light source capable of simultaneously generating soliton and noise-like pulses |
| CN110829164B (en) * | 2019-11-19 | 2021-07-13 | 长春理工大学 | All-fiber ultrashort pulse light source capable of simultaneously generating soliton and noise-like pulses |
| WO2023002690A1 (en) | 2021-07-21 | 2023-01-26 | 浜松ホトニクス株式会社 | Light source device |
| WO2023007832A1 (en) | 2021-07-29 | 2023-02-02 | 浜松ホトニクス株式会社 | Fiber laser device and fiber module for fiber laser device |
| WO2023007831A1 (en) | 2021-07-29 | 2023-02-02 | 浜松ホトニクス株式会社 | Fiber laser device |
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