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スーパーコンティニウム光源(SC光源)とは

■スーパーコンティニウム光源(SC光源)とは

スーパーコンティニウム(SC:Super Continuum)光源は、光ファイバの非線形効果を利用して非常に広い波長範囲にわたって位相の揃った強い光を出す広帯域パルス光源で、通常SC光源と呼ばれます。

波長範囲は光ファイバの材質に依存し、石英ファイバの場合は400~2400nm、フッ化物ファイバの場合は1900~3900nmになります。SC光源と、ASE光源SLD光源LED光源など他の広帯域光源との比較を表1に示します。スペクトル幅、光強度の違い以外に、パルス光であること、レーザのように光の位相が揃ったコヒーレント光であることがSC光源の特徴です。

SC光源はパルス光ですが、平均パワーを測定することによりCWの広帯域光源のような使い方が可能です。スペクトル幅が広いので1台で広い波長範囲をカバーでき、光部品の波長依存性測定、分光分析、OCTなどへの利用が可能です。その他、蛍光分析、超高速分光分析、光周波数標準などに応用出来ます。

 

表1.各種ブロードバンド光源の比較

  発光モード 光の位相 スペクトル幅 総光強度※ 出力安定性 ファイバへの入射
SC光源 パルス コヒーレント > 2000nm 1W
ASE光源 CW インコヒーレント < 80nm > 100mW
SLD光源 CW, パルス インコヒーレント < 80nm > 40mW
LED光源 CW, パルス インコヒーレント < 150nm > 1μW

※シングルモードファイバ出力の場合

 

 

■SC光の発生方法

図1にSC光の発生方法を示します。SC光は、ピコ秒レーザフェムト秒レーザなどの超短パルスレーザから出射する高強度のパルス光を光ファイバに入射して発生させます。このような高強度の光を光ファイバに入射すると自己位相変調、相互位相変調、四光波混合、ラマン散乱などの非線形効果が起こり、非常にブロードなスペクトル光となって出射します。元の光がフェムト秒レーザのパルス光なので発生したブロードな光もパルス光で、位相が揃っています。当然、光ファイバの非線形効果が大きいほどSC光が発生しやすいので、ファイバには小さなコアに強い光を閉じ込めることができるフォトニック結晶ファイバ(PCF)がよく利用されます。

一般的に使用されている石英PCFの場合は、石英が透過する2.4μmまでのSC光が得られます。石英以外にカルコゲン材質のファイバも市販されており、赤外光が透過するカルコゲナイドPCFを利用すると~8μmまで広がったスペクトルを得ることができます。

図1.SC光の発生方法

 

 

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