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公開番号2025101338
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-07
出願番号2023218120
出願日2023-12-25
発明の名称光源装置および分析システム
出願人富士電機株式会社,学校法人東邦大学
代理人弁理士法人旺知国際特許事務所
主分類H01S 3/10 20060101AFI20250630BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】2系統の光コムを安定的に生成する。
【解決手段】光源装置100は、励起光を出射する励起レーザー10と、励起レーザー10による出射光から第1光コムL1と第2光コムL2とを生成する共振装置30Aと、励起レーザー10と共振装置30Aとの間の経路に設置された光アイソレーター21とを具備する。光アイソレーター21は、励起レーザー21から共振装置30Aに向かう光を透過し、共振装置30Aから励起レーザー10に向かう光を遮断する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
励起光を出射する励起レーザーと、
前記励起レーザーによる出射光から第１光コムと第２光コムとを生成する共振装置と、
前記励起レーザーと前記共振装置との間の経路に設置された光アイソレーターとを具備し、
前記光アイソレーターは、
前記励起レーザーから前記共振装置に向かう光を透過し、
前記共振装置から前記励起レーザーに向かう光を遮断する
光源装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記励起レーザーからの出射光を第１経路と第２経路とに分岐する分岐カプラーをさらに具備し、
前記共振装置は、
前記第１経路からの入射光を環状の光導波路において第１方向に循環させることで前記第１光コムを生成し、
前記第２経路からの入射光を前記光導波路において前記第１方向とは反対の第２方向に循環させることで前記第２光コムを生成し、
前記光アイソレーターは、前記励起レーザーと前記分岐カプラーとの間に設置される
請求項１の光源装置。
【請求項３】
前記共振装置は、
前記第１経路からの入射光を前記光導波路に導入する第１入射カプラーと、
前記第２経路からの入射光を前記光導波路に導入する第２入射カプラーと、
前記第１入射カプラーと前記第２入射カプラーとの間に設置された増幅媒体とを含む
請求項２の光源装置。
【請求項４】
前記励起レーザーからの出射光を第１経路と第２経路とに分岐する分岐カプラーをさらに具備し、
前記共振装置は、可飽和吸収体と増幅媒体と部分反射ミラーとを含む第１共振器および第２共振器を備え、
前記第１共振器は、前記第１経路からの入射光のモードロックにより前記第１光コムを生成し、
前記第２共振器は、前記第２経路からの入射光のモードロックにより前記第２光コムを生成し、
前記光アイソレーターは、前記励起レーザーと前記分岐カプラーとの間に設置される
請求項１の光源装置。
【請求項５】
偏波保持性を有する光学部品により構成される
請求項１の光源装置。
【請求項６】
第１光コムと第２光コムとを含む分析光を出射する光源装置と、
試料ガスを透過した前記分析光を検出する第１検出装置と、
前記第１検出装置による検出結果を解析することで、前記試料ガスの濃度を特定する解析装置とを具備し、
前記光源装置は、
励起光を出射する励起レーザーと、
前記励起レーザーによる出射光から第１光コムと第２光コムとを生成する共振装置と、
前記励起レーザーと前記共振装置との間の経路に設置された光アイソレーターとを含み、
前記光アイソレーターは、
前記励起レーザーから前記共振装置に向かう光を透過し、
前記共振装置から前記励起レーザーに向かう光を遮断する
分析システム。
【請求項７】
前記試料ガスを透過しない前記分析光を検出する第２検出装置をさらに具備し、
前記解析装置は、前記第１検出装置による検出結果と前記第２検出装置による検出結果とを解析することで、前記試料ガスの濃度を特定する
請求項６の分析システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えばデュアルコム分光のための技術に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
レーザー光の照射により試料の特性を分析する各種の技術が従来から提案されている。例えば非特許文献１には、デュアルコム分光により広い波長範囲でガスの吸収線を計測する技術が開示されている。デュアルコム分光は、発振周波数が僅かに相違する２系統の光コムを合波し、干渉信号を測定することにより分光する技術である。また、非特許文献２には、励起レーザーから出射したレーザー光を共振器における環状の光導波路により相互に逆方向に循環させることで、２系統の光コムを生成する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
Sho Okubo, et. al., "Ultra-broadband dual-comb spectroscopy across 1.0-1.9μm," Applied Physics Express 8, 082402 (2015)
Y Nakajima, et. al., "High-coherence ultra-broadband bidirectional dual-comb fiber laser," Optical Express, 27(2019)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従前のデュアルコム分光においては、励起レーザーから共振器に供給されるレーザー光のうち例えば増幅媒体により吸収されなかった成分が、共振器から励起レーザーに向けて進行する場合がある。励起レーザーから出射するレーザー光と共振器から励起レーザーに向かう光（戻り光）とが干渉すると、共振器に供給されるレーザー光の強度が不安定に変動する。したがって、共振器による２系統の光コムの安定的な生成が阻害される可能性がある。以上の事情を考慮して、本開示のひとつの態様は、２系統の光コムを安定的に生成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するために、本開示のひとつの態様に係る光源装置は、励起光を出射する励起レーザーと、前記励起レーザーによる出射光から第１光コムと第２光コムとを生成する共振装置と、前記励起レーザーと前記共振装置との間の経路に設置された光アイソレーターとを具備し、前記光アイソレーターは、前記励起レーザーから前記共振装置に向かう光を透過し、前記共振装置から前記励起レーザーに向かう光を遮断する。
【０００６】
本開示のひとつの態様に係る分析システムは、第１光コムと第２光コムとを含む分析光を出射する光源装置と、試料ガスを透過した前記分析光を検出する第１検出装置と、前記第１検出装置による検出結果を解析することで、前記試料ガスの濃度を特定する解析装置とを具備し、前記光源装置は、励起光を出射する励起レーザーと、前記励起レーザーによる出射光から第１光コムと第２光コムとを生成する共振装置と、前記励起レーザーと前記共振装置との間の経路に設置された光アイソレーターとを含み、前記光アイソレーターは、前記励起レーザーから前記共振装置に向かう光を透過し、前記共振装置から前記励起レーザーに向かう光を遮断する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第１実施形態における光源装置の構成図である。
第２実施形態における光源装置の構成図である。
第３実施形態における光源装置の構成図である。
第４実施形態における光源装置の構成図である。
第５実施形態における光源装置の構成図である。
第５実施形態における第１共振器の拡大図である。
第６実施形態における光源装置の構成図である。
第７実施形態における分析システムのブロック図である。
試料ガスの分析結果のグラフである。
変形例における光源装置の構成図である。
変形例における光源装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本開示を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、各図面においては、各要素の寸法および縮尺が実際の製品とは相違する場合がある。また、以下に説明する形態は、本開示を実施する場合に想定される例示的な一形態である。したがって、本開示の範囲は、以下に例示する形態には限定されない。
【０００９】
Ａ：第１実施形態
図１は、第１実施形態における光源装置１００の構成図である。第１実施形態の光源装置１００は、第１光コムＬ1と第２光コムＬ2とを含む分析光（すなわちデュアルコム）Ｘを出射する光源である。第１光コムＬ1および第２光コムＬ2の各々は、時間軸上に周期的に配列された複数の光パルスの時系列である。第１光コムＬ1および第２光コムＬ2の各光パルスは、周波数軸上に等間隔に配列された複数の成分で構成される。第１光コムＬ1と第２光コムＬ2との間では、周波数軸上において相互に隣合う各成分の間隔（繰返し周波数）が僅かに相違する。第１実施形態の光源装置１００はデュアルコム分光に利用される。
【００１０】
図１に例示される通り、第１実施形態の光源装置１００は、励起レーザー１０と光アイソレーター２１と分岐カプラー２２と共振装置３０Aと出射光学系４０とを具備する。光源装置１００を構成する各要素は、光ファイバーＦにより相互に接続される。
（【００１１】以降は省略されています）

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