CN102097738A - 光源设备和使用光源设备的图像拾取设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光源设备和使用光源设备的图像拾取设备。一种光源设备包含：光学共振器，具有光波导和放大光的多个增益介质；以及控制单元，被配置为个别地控制所述多个增益介质的放大因子，其中，所述多个增益介质具有互不相同的最大增益波长，其放大区域相互部分重叠，并且，基于对所述放大因子的控制，将所述多个增益介质的总增益成为最大值时的波长设为可变。

Description

光源设备和使用光源设备的图像拾取设备

技术领域

本发明涉及能够改变振荡波长的光源设备和使用该光源设备的图像拾取设备。

背景技术

在通信网领域和检查设备的领域中，已经利用了能够改变振荡波长的各种光源，特别是激光光源。

在通信网领域中需要高速波长切换，并且，在检查设备领域中也需要高速宽带波长扫描(wavelength sweeping)。

检查设备中的波长可变(扫描)光源的用途应用包括激光分光计、色散测量装置、膜厚测量装置以及扫描光源光学相干断层摄影(SS-OCT)设备等。

光学相干断层摄影(以后也将被称为OCT)被配置为通过使用光学低相干干涉来拾取样本的断层摄影图像，并且，这是由于可以获得微米级空间分辨率以及实现无损特性等因而近年来在医学领域中研究活跃的图像拾取技术。

由于深度方向上的分辨率被设为几微米并且还可以获得直到几mm的深度的断层摄影图像，因此目前OCT被用于眼科门诊中的图像拾取或牙科门诊中的图像拾取等。

SS-OCT被设计为在时间上扫描光源的振荡波长(频率)，并且，属于傅立叶域(FD)OCT的范畴内。也属于FDOCT的范畴内的谱域(SD)OCT需要对干涉光进行色散的分光计，但是SS-OCT也被期望获得如同不使用分光计那样的光量损失小并且SN比高的图像。

在通过使用波长扫描光源构成医学用途的图像拾取设备的情况下，随着扫描速度更快，用于获得图像的时间段可以缩短，并且，该设备适合于活体观察(所谓的现场活体内成像，in situ-in vivo imaging)，在所述活体观察中，不从活体中收集生物医学组织而是直接观察生物医学组织。

并且，随着波长的扫描带(sweeping band)更宽，断层摄影图像的空间分辨率可增大。

更具体地说，在波长扫描宽度被设为Δλ，振荡波长被设为λ0的情况下，深度分辨率由以下的式(1)表示。

式1

$\frac{2\ln 2}{\mathrm{\π}}\×\frac{{\mathrm{\λ}}_0^2}{\mathrm{\Δ\λ}}---\left(1\right)$

因此，为了增大深度分辨率，需要扩大波长扫描宽度Δλ。

对于在SS-OCT中使用的波长扫描光源，在Yamashita等人的Opt.Exp.Vol.14，pp.9299-9306(2006)(此后将被称为“非专利文献1”)中公开了基于在通信带中开发的色散调谐系统的一种波长扫描光源。

在该色散调谐系统中，通过利用其中共振器的自由谱范围(FSR)具有波长依赖性的状态，控制主动锁模状态(active mode-lock state)中的振荡波长。此时，通过改变可引起锁模的调制信号的频率，执行波长扫描。换言之，通过对锁模频率进行扫描，对锁模时的中心波长进行扫描。出于这种原因，为了执行高速波长扫描，必需以高速改变调制信号的频率。

FSR示出相对于在共振器中循环的光的共振器模的频率间隔，并且，在真空中的光速被设为c，共振器的折射率被设为n，共振器长度被设为L的情况下，FSR由以下的式(2)表示。

式2

$\mathrm{FSR}=\frac{c}{\mathrm{nL}}---\left(2\right)$

并且，根据非专利文献1，在色散调谐系统中，波长扫描范围由以下的式(3)表示。

式3

$\mathrm{\Δ\λ}=\frac{n}{\mathrm{cDN}}---\left(3\right)$

其中，n表示共振器的折射率，D表示共振器的色散参数，N表示锁模的阶次(自然数)。

并且，除此之外，为了进行光学波长分复用的目的，在日本专利公开No.6-90050(以下将被称为“专利文献1”)中提出了一种锁模激光技术，这种锁模激光技术用于构造在共振器中设置有多个增益材料的设备，并且，同时在多个谱带中执行脉冲振荡。

根据在上述非专利文献1中公开的基于主动锁模的色散调谐系统，可以执行波长扫描，但是扫描范围在原理上被限于相对较窄的范围，并且扫描速度也不一定是足够的。并且，由于FSR具有波长依赖性，因此扫描时的波长扫描间距(notch)不是恒定的，并且，为了获得准平滑的扫描，需要在检测侧想办法。

另一方面，根据专利文献1中公开的激光设备，可以执行多个波长处的振荡，但是仅简单地假设在同一时间点以多个波长执行振荡，并不存在执行波长扫描的意图。

此外，对于波长扫描光源，能够设想使用上述脉冲光源的波长扫描光源以及使用CW光(连续波：连续波振荡光)的波长扫描光源，但是在实际状况中未获得具有宽的扫描范围和足够高的扫描速度的光源。

发明内容

本发明提供一种光源设备，该光源设备包含：光学共振器，具有光波导和放大光的多个增益介质；以及控制单元，被配置为个别地控制所述多个增益介质的放大因子，其中，所述多个增益介质具有互不相同的最大增益波长，其放大区域相互部分重叠，并且，基于对所述放大因子的控制，将所述多个增益介质的总增益成为最大值时的波长设为可变。

本发明包含光学断层摄影图像拾取设备。根据本发明的一个实施例的光学断层摄影图像拾取设备包含：光源单元，使用根据本发明的实施例的光源设备；样本测量单元，被配置为用来自所述光源单元的光照射样本，并且传输来自所述样本的反射光；参考单元，被配置为用来自所述光源单元的光照射参考反射镜，并且传输来自所述参考反射镜的反射光；干涉单元，被配置为使来自样本测量单元的反射光和来自参考单元的反射光干涉；光检测单元，被配置为检测来自干涉单元的干涉光；以及图像处理单元，被配置为基于由光检测单元检测的光而获得样本的断层摄影图像。

根据本发明的实施例的光源设备包含：多个增益介质，具有互不相同的最大增益波长，其放大区域相互部分重叠；以及控制单元，被配置为个别地控制所述多个增益介质。于是，基于对放大因子的控制，将所述多个增益介质的总增益成为最大值时的波长设为可变。

利用这种配置，通过适当地选择具有互不相同的最大增益波长的所述多个增益介质，能够扫描所希望的带宽的波长。于是，由于增益介质通过各自的控制单元被控制，能够以所希望的速度扫描所述多个增益介质的总增益最大波长。

并且，根据本发明的实施例，可提供能够执行在CW振荡中仅依赖于增益的带宽的宽带波长扫描的光源。并且，还可将波长扫描间距设为基本上恒定。

根据本发明的实施例的光源设备能够在脉冲振荡的情况下实现稳定的锁模状态以及执行波长扫描。并且，即使在锁模状态中执行振荡波长的扫描的情况下，也消除了在色散调谐系统中看到的由于波长色散产生的波长扫描范围的限制，并且，能够在宽带中执行振荡波长的扫描。

根据参照附图对示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清晰。

附图说明

图1是示出本发明的光源设备的一个示例的示意图。

图2是表示构成根据本发明的光源设备的增益介质的波长和增益之间的关系的曲线图。

图3是表示根据本发明的光源设备获得的谱和总增益之间的关系的曲线图。

图4是表示根据实施例的光源设备获得的谱和增益之间的关系的曲线图。

图5是表示根据本发明的光源设备获得的谱和总增益之间的关系的曲线图。

图6是表示根据本发明的光源设备获得的谱和总增益之间的关系的曲线图。

图7是用于描述根据第一实施例的光源设备的示意图。

图8是表示注入到根据第一实施例的SOA中的电流值的曲线图。

图9是表示根据第一实施例的谱和总增益之间的关系的曲线图。

图10是表示注入到根据第一实施例的SOA中的电流值的曲线图。

图11是表示根据第二实施例的谱和总增益之间的关系的曲线图。

图12是用于描述根据第二实施例的光源设备的示意图。

图13是表示注入到根据第二实施例的光源设备中的电流值的曲线图。

图14是表示根据第二实施例的光源设备的振荡波长的曲线图。

图15是通过使用根据本发明的光源设备构成的OCT设备的示意图。

图16是示出使用添加有稀土的光纤作为光学增益介质的光源设备的一个示例的示意图。

图17是用于描述根据本发明的光源设备的另一示例的示意图。

图18是用于描述根据本发明的光源设备的另一示例的示意图。

具体实施方式

此后，将参照附图描述本发明的实施例。

图1是示出本发明的光源设备的一个示例的示意图。

在图1中，光源110包含放大光的多个增益介质101、102和103，还包含个别地控制这些增益介质的放大因子(增益)的控制单元104、105和106。这些用于光的增益介质经由光波导109而光学耦合到耦合器108和隔离器(isolator)107，形成环型光学共振器。该隔离器是出于通过使环型光学共振器中的光在一个方向上循环而抑制由在增益介质中生成的驻波产生增益的空间分布的目的而布置的。根据本申请的发明，光学共振器不限于环型光学共振器，但是在此将描述使用环型光学共振器的示例。

对于用于光的增益介质101、102和103，例如，可以使用半导体光学放大器(SOA)。半导体光学放大器基本上用于在将共振器从半导体激光器中移除的情况下利用光的增益机制，并且，具有抑制端面上的反射以便不构成共振器的配置。在此，对于光的增益介质(放大介质)，使用半导体光学放大器作为用于描述的示例。

增益介质101具有增益谱(增益曲线)201，增益介质102具有增益谱202，增益介质103具有增益谱203。换言之，这些增益介质被配置为具有如图2所示的不同的最大增益波长(增益峰)，并且，其放大区域的一些部分还相互重叠。

在这种状态下，通过使用控制单元104～106，增益介质101～103的放大因子(增益)被个别地(例如周期性地)控制。例如，如图3所示，通过将增益介质101的增益谱301设为大于增益介质102的增益谱302或者增益介质103的增益谱303，所述多个增益介质的总增益的分布曲线(profile，增益曲线，增益特性)如总增益304。

半导体光学放大器可以基于对电流注入量的控制而控制增益(放大因子)。考虑到这一点，通过在时间上(周期性地)改变注入到用于放大光的所述多个增益介质中的注入电流，可以如下面将描述的那样在时间上(周期性地)改变总增益峰。

可以通过使用执行连续振荡(连续波，CW)操作的设备和执行脉冲振荡操作的设备两者来构造根据本发明的实施例的光源设备。首先，将描述执行连续振荡的设备。

图1所示的光源设备以连续波(CW)振荡。如果光的损失不具有强的波长依赖性，则振荡波长基本上在最接近增益成为最大值时的波长的共振器模的波长的附近，并且是图3中的振荡波长305。

在根据本发明的实施例的光源设备中，所述多个增益介质所具有的最大增益波长是互不相同的，并且，通过改变增益介质的各自的增益(放大因子)，能够改变增益成为最大值时的波长(增益峰)。

将参照图4和图5描述与所述多个增益介质101～103相关的增益(放大因子)的时间变化。

在图4中，附图标记401表示图1中的增益介质101的增益的时间变化，402表示增益介质102的增益的时间变化，403表示增益介质103的增益的时间变化。

如图4所示，当增益介质的增益被控制时，在时间点404获得图5中示出的总增益501，在时间点405获得总增益502，在时间点406获得总增益503。

如从图4和图5所理解的，随着时间改变，增益401、增益402和增益403改变，通过将这三个增益叠加获得的总增益峰(最大增益波长)变成总增益501、502和503。于是，随着总增益峰的改变，光源设备的连续振荡波长也改变。

因而，在根据本发明的实施例的光源设备中，通过个别地改变所述多个增益介质的增益(放大因子)，通过叠加所述多个增益介质的增益曲线而获得的总增益改变，并且，能够在时间上改变连续振荡的振荡波长。注意，在图4中，示出了正弦波作为用于执行时间波长扫描的信号，但是信号波形不限于此。

此时，在某时刻的振荡波长被保持为均匀的同时，为了在时间上扫描振荡波长，在总增益谱的形状保持单峰特性的同时，最大波长(峰)优选地平滑移动。出于该目的，各增益介质的增益带需要重叠。这是因为，如果存在具有不与任何放大区域重叠的谱带的增益介质，则相关谱带中的振荡波长(中心波长)变得离散。

于是，各增益介质的相互的增益带的重叠优选为充分大。

增益带被优选以这样的方式配置，即，相对于相邻的增益介质，分别构成半最大值全宽度(FWHM)的波长区域部分重叠。

此外，为了将总增益的分布曲线设为具有单峰特性，单个的增益介质的增益谱也优选具有单峰特性。

并且，为了使得能够将总增益最大波长(增益峰)设为所述多个增益介质所具有的单个增益谱最大值之间的任意波长，所述多个增益介质所具有的单个增益(放大因子)和它们的比率优选是可调整的。

根据本申请的发明，已经描述了所述多个增益介质的数量为三个的示例，但是，增益介质的数量不被特别限定，只要数量是多个即可。然而，当考虑到光源设备的尺寸和波长扫描的平滑度等时，增益介质的数量一般被设为2～20之间的范围内，更优选地，3～10之间的范围内，最优选地，3～5之间的范围内。

在此，当考虑其中使用总数量为N个的增益介质并且以周期T1执行总增益最大波长(峰)的扫描的情况时，为了执行总增益的峰波长的平滑改变，在用于放大相邻频带的从各增益介质施加到光的增益当中，具有周期T1的分量的增益的相位差

优选被设为2π/N。

除此以外，特别地，在以高速执行波长扫描的情况下，考虑光在共振器中在相邻的增益介质之间传播所用的时间τ，并且，必需将相位差2πτ/T1添加到对相邻增益介质的驱动控制中。然而要注意，在用于波长扫描的时间与光在共振器中循环所用的时间相比极其大或者在增益介质之间的距离充分接近的情况下，可以忽略项2πτ/T1。

并且，波长扫描的周期优选地与光在共振器中循环的周期同步，或者优选地是光在共振器中循环一周(一圈)所用的时间的整数分之一。也就是说，这相当于傅立叶域的锁模。

FDML指的是这样一种操作方式：其中，由于波长扫描的周期与光在共振器中循环的周期同步，因此当由某时间点的总增益放大的放大自发发光在共振器中循环并且再次返回到增益材料时，光再一次被具有相同分布曲线的总增益的增益材料放大。

通过以充分的循环次数执行这种ASE光放大操作，ASE光的强度被放大，最终能够构造具有高强度的光源，并且，ASE谱的强度成为最大时的波长高速改变。这是FDML的概述。

换言之，在FDML中，必需将总增益最大波长的调制周期设为ASE光在共振器中循环一周所用的时间的整数分之一。

在FDML操作由根据本发明的实施例的光源执行的情况下，不需要波长可变的滤波器，因此，能够实现高速宽带光源，而无需通过波长可变滤波器的操作速度或波长范围的速率控制。

如在下面将描述的，对于一般的锁模操作，增益成为最大值时的波长不需要随时间改变。通过简单地随时间改变总增益的大小本身，或者在光学共振器中设置光学调制器并且改变相关光学调制器的透射率，光学共振器中的损失可以在时间上改变。此时，必需将总增益的大小的调制周期或者光学调制器的调制周期设置为光在共振器中循环的时间的整数分之一。

与此相反，在FDML中，随着时间，增益成为最大值时的波长在时间上变化。于是，必需将增益成为最大值时的波长的调制周期设为光在共振器中循环的时间的整数分之一。

这是FDML和一般的锁模操作之间的差别。

在根据本发明的实施例的光源的配置中，在连续振荡状态中，可以执行期望的波长处的振荡，也可以在时间上扫描振荡波长。

并且，通过使波长扫描的周期与光在共振器中循环的时间匹配，相对于振荡器中的光的损失被抑制到低的水平，并且，能够实现非常高效率的光源。此外，通过控制多个增益材料的增益的时间波动的相位差，可以执行平滑的波长扫描。

根据本申请的发明，对于光学增益介质，可以使用含有铒或钕等的添加有稀土(掺杂有离子)的光纤、在光纤中添加色素用于通过色素执行放大的光学增益介质、半导体光学放大器等。对于获得高增益和满意的噪声特性，优选使用添加有稀土的光纤。关于添加有色素的光纤，通过适当地选择荧光色素材料或者其基质材料(host material)，波长的选择数量增大，并且，能够增大作为增益介质的放大区域和增益分布曲线的设定自由度。

半导体光学放大器是小的并且也能够执行高速控制，在对所述多个增益介质的放大因子(增益)的个别控制方面，优选使用半导体光学放大器。对于半导体光学放大器，共振器型光学放大器和行波放大器二者均可以被使用。对于构造半导体光学放大器的材料，可以使用构造一般半导体激光器的化合物半导体等，更具体地，可以例示基于InGaAs的化合物半导体、基于InAsP的化合物半导体、基于GaAlSb的化合物半导体、基于GaAsP的化合物半导体、基于AlGaAs的化合物半导体和基于GaN的化合物半导体等。

根据本申请的发明，基本上可使用光波导，只要其提供传播等的功能即可，但是为了尽量多地抑制来自外部的影响，优选使用用于容纳要被传播的光的平板波导(slab waveguide)或光纤。

用于容纳要被传播的光的波导基本上具有高折射率部分(芯)和低折射率部分(包层)，并且，为了以相对长的距离传播光，优选使用光纤。对于光纤，可以例示使用石英(SiO₂)玻璃的光纤、使用塑料的光纤、使用石英和塑料两者的光纤等。

当关注光纤的功能方面时，例如，优选使用保偏光纤(polarization maintaining fiber)或单模光纤。优选使用保偏光纤是因为容易保持光波导中的偏振状态，并且，保偏光纤抵抗来自外部的干扰。并且，单模光纤的成本低，此外，提供了由于内部不存在双折射因此几乎不引起偏振拍频(polarization beat)等的益处。

对于光波导，也能够采用相对于多个增益介质的放大区域的波长具有零群速度色散的光波导。

根据本申请的发明，控制单元能够由这样的结构构成：该结构能够个别地控制光学增益介质的放大因子，并且，在将半导体光学放大器用于光学增益介质的情况下，该结构具有能够在时间上改变注入到半导体光学增益介质中的电流信号的信号控制单元。

该信号控制单元能够由这样的电路构成：该电路例如监视实际上从根据本发明的实施例的光源输出的光，并且能够控制所述多个增益介质的电流信号，以便将射出的光的波长设为所希望的波长(被配置为发送控制信号的单元)。

将在下面更具体地描述这种电路和控制。

在最简单的示例中，例如，如函数产生器(function generator)，例示这样一种电路，该电路被设置有用于产生任意信号波形的电流源和用于将恒定相位差加到该信号上的延迟电路，并且被配置为通过对于这些增益介质中的每一个以不同值添加延迟量而对于每个增益介质将时间相位差引入到放大因子的改变中。

对于更精确的控制，例示这样一种电路，该电路可通过使用用于监视振荡波长的诸如分光计之类的分光单元检测振荡波长，在振荡波长处于所希望的值之外的情况下改变流入相应光学增益介质的电流，并且，改变控制电流以使得执行所希望的中心波长处的振荡。

例如，在实际振荡波长相对于所希望的振荡波长而在短波长侧偏离时，流向相应增益介质的电流值可以被控制，使得总增益的峰向着长波长侧移动。并且，可以执行控制，使得通过增大流向相对于电流振荡波长在长波长侧具有增益最大波长的光学增益介质的电流，而另一方面通过减小流向相对于电流振荡波长在短波长侧具有增益最大波长的光学增益介质的电流，总增益向着长波长侧偏移。

即使在不包括这种反馈控制的情况下，由于作为表保持流向相应光学增益介质的电流值、关于与此相伴的总增益的谱信息以及在该总增益处的振荡波长之间的对应关系，可以通过从该表适当地读取所希望的数据，执行对振荡波长的控制。

接着，将描述脉冲振荡操作的光源。

在根据本发明的实施例的光源设备中，即使在锁模(模同步、相位同步)状态中的脉冲振荡的情况下，振荡波长也是可变的。锁模指的是大量同时振荡的纵模相位被同步。在具有不均一的宽度的激光振荡的情况下，以大量的频率引起振荡(共振器模)。此时，各频率的相位不匹配，并且在时间上波动(作为各个模的干涉的结果，输出也波动)。基于锁模，获得其中峰功率大并且脉冲宽度极其窄的脉冲。

锁模被大致划分为主动锁模和被动锁模。

图6是示出使用主动锁模的光源设备的示例的示意图，该示例是其中将光学调制器611并入到图1的共振器中的示例。

主动锁模(模同步)指的是通过将光学调制器并入到共振器中并且为光学调制器提供电信号而使各模同步的方法。根据这种方法，多个模被同时激励(纵向多模振荡)，并且，当它们的相位关系被设为均一时，激光器执行高频脉冲振荡操作。

为了纵向多模振荡和这些模之间固定的相位关系，典型地，在激光器的光学系统中设置非线性，并且还引入某种光学调制器。

对于光学调制器，可以使用利用电光效应的光学调制器、利用声(或超声波)光效应的光学调制器、利用半导体的电吸收效应的光学调制器等。为了脉冲的稳定驱动，例如，可以使用过饱和吸收体(supersaturated absorber)反射镜等。此外，代替新设置光学调制器，可以将原本用于在光学调制器中进行控制的信号叠加到施加到光学增益介质(例如SOA)自身的放大因子控制信号上。

例如，在光学调制器是透射率控制型光学调制器的情况下，通过改变光学调制器对高频率的透射率，在初次激励的共振器模的低频侧和高频侧激励边带。在从光学调制器施加的频率被设为ω’的情况下，当初次激励的共振器模的频率被设为ω0时，边带以ω0±ω’的频率被激励。

此时，如果ω’等于共振器模间隔或者其整数倍，则边带激励ω0的下一个的共振器模。以这种方式，共振器模相互经由边带激励，并且，可以实现纵向多模振荡。

换言之，必需将用于驱动光学调制器的频率设为等于环形共振器所具有的自由谱范围的整数倍。

在这种情况下，以下的式(4)成立。

F＝c/nL                   式(4)

在此，F表示自由谱范围，c表示真空中的光速，n表示对于在环形共振器中循环的光的折射率，L表示环形共振器的周长。

并且，通过将增益材料、非线性材料或者光学调制器自身所具有的非线性引入共振器中，引起模之间的相互作用，并且，模之间的相位关系被决定。结果，激光器振荡并且输出脉冲串。

因此，当施加主动锁模时，如果共振器模间隔不具有频率依赖性或者频率依赖性极其小，通过上述的机制，增益带中的几乎所有的共振器模都被激励，并且，可以施加模同步。

并且，作为另一种方式，在总增益的谱形状被改变的情况下，如果在可被产生的总增益的谱带中，环形共振器的FSR的波长依赖性小，则即使在改变总增益时，由于模同步，调制频率也不改变。不改变上述的光学调制器的调制频率，维持模同步状态。换言之，如果在光学调制器的驱动频率被固定的同时改变增益分布曲线，则可以在保持模同步状态不变的情况下执行振荡波长的改变或扫描。

例如，当环形共振器的长度被设为大约200m并且折射率被设为大约1.5时，环形共振器的光学周长大约为300m，并且，在其中传播的光在共振器中以大约1MHz循环。因此，该共振器的共振器模间隔(自由谱范围：FSR)也被设为大约1MHz。考虑到以上，如果光学调制器的驱动频率被设为1MHz或者其整数倍，则可以施加锁模(同步)。在这种状态下，产生等于光学调制器的驱动频率(换言之，1MHz或其整数倍的重复频率)的脉冲串。

锁模(同步)振荡中的振荡波长的中心也是增益基本上为最大谱宽度的地方，因此，振荡波长在总增益(增益)成为最大值时的波长的附近。

换言之，与上述的CW振荡的情况中类似地，当基于用于单个地控制所述多个增益介质的放大因子的控制单元(控制驱动单元)的控制例如如图3所示的那样设置总增益时，锁模振荡中的中心频率也可被设在总增益成为最大值时的振荡波长305的附近。

并且，如上所述，由于所述多个增益介质所具有的最大增益波长互不相同，因此，通过改变用于光的所述多个增益介质的各自的放大因子，可以改变增益成为最大值时的波长。结果，振荡波长也是可变的。

于是，与以上中类似地，通过在时间上改变总增益，也能够在时间上扫描锁模(同步)状态中的振荡波长。

在通过使用N个增益介质以周期T1扫描总增益最大波长的情况下，为了执行总增益的峰波长的平滑改变，具有用于放大相邻频带的从相应增益介质施加到光的增益的周期T1的分量的增益的相位差优选被设为2π/N。

并且，特别地，在以高速执行波长扫描的情况下，在考虑到光在共振器中在相邻增益材料之间传播所用的时间τ的情况下，将相位差2πτ/T1添加到对相邻增益介质的驱动中是有效的。然而要注意，在用于波长扫描的时间与光在共振器中循环所用的时间相比极其大或者在增益材料之间的距离充分接近的情况下，可以忽略上述的项2πτ/T1。

并且，波长扫描的周期优选地与光在共振器中循环的周期同步，或者优选地是光在共振器中循环一周所用的时间的整数分之一。通过建立它们的同步，当由某个时间点处的总增益放大的光在共振器中循环并且返回增益介质时，该光再次被具有相同分布曲线的总增益放大，因此即使在执行高速波长扫描时也抑制对于光的损失。

在根据本发明的实施例的光源设备中，在光学共振器在振荡波长区域的附近并且波长色散小或者基本为零的情况下，共振器模的频率间隔基本上成为等间隔。因此，与非专利文献1中描述的色散调谐系统相比，在具有更宽的增益带的波长区域中激励共振器模，并且，可以施加锁模。

在这种情况下，能够增大可以执行锁模的模的数量，这有助于锁模状态的稳定。

此外，总增益改变的情况下的振荡波长的最小偏移量等于FSR。在根据本发明的实施例的光源设备中，如上所述，在光学共振器在振荡波长区域的附近并且波长色散小或者基本为零的情况下，FSR不具有波长依赖性，并且，中心波长处的扫描宽度变为恒定。这种特性被优选地用于OCT光源。

作为使脉冲操作稳定化的方法，可以使用在共振器中包含过饱和吸收体的方法。对于过饱和吸收体，可以利用具有非线性效果以吸收弱光而弱化该弱光并且具有仅轻微吸收强光的特性的过饱和吸收体，并且，作为例子，可以例示可饱和色素(saturable pigment)和使用量子点(quantum dots)的元件。

要注意，获得锁模状态的方法不限于以上的方法。例如，关于主动锁模，用于获得施加到上述光学调制器的锁模的高频驱动信号可以叠加在被施加到具有多个放大区域的增益介质的控制信号上。从简化光学系统的角度来看，优选地使用其中增益介质(放大器)和光学调制器被组合的这种配置。

在其中增益介质兼作光学调制器的配置中，还优选地，在考虑脉冲在相邻布置的光学增益介质之间传播的时间τ的情况下，将相位差添加到为了锁模而施加到光学增益介质的调制信号上。当为了锁模而施加到光学放大器的高频信号的周期被设为T2时，在相邻布置的光学放大器之间添加的信号分量的相位差由下式表示。

通过添加此相位差，脉冲透射通过相应光学调制器的定时和光学调制器的放大因子的时间改变可以在各光学调制器中被同步化，对共振器中的光的损失小，并且，能够构建其中能高效率地执行锁模振荡的环境。

在光学共振器由环型共振器构成的情况下，特别地，关于脉冲振荡的情况，振荡器的长度优选地大于或等于振荡器中的一个脉冲波包的长度。例如，在折射率为1.5的波导构建环型光学共振器并且对于这个系统添加1GHz的调制以使锁模显现的情况下，脉冲波包近似为20cm，而共振器长度优选为大于或等于这个长度。

在CW振荡的情况下或者锁模振荡的情况下，关于根据本发明的实施例的光源设备，从执行高速波长扫描的角度来看，各个光学增益介质优选地在环型光学共振器中被尽可能接近地布置。

并且，在构建根据本发明的实施例的光源设备的多个光学增益介质的增益(放大因子)和分布曲线具有差异的情况下，与此相应，通过适当地控制用于驱动相应光学增益介质的信号(放大电流)的大小或者时间函数，可以执行波长扫描。

在以上中，已经描述了使用SOA作为光学增益介质的示例。

接着，将参照图16描述使用添加有稀土(掺杂有离子)的光纤作为光学增益介质的示例。

在图16中，光学增益介质是添加有稀土的光纤1601～1603，并且，激励光源1612～1614光学连接到相应的添加有稀土的光纤。于是，相应的光学增益介质所具有的、增益成为最大值时的波长彼此不同。

与在上述的半导体光学放大器的情况中类似地，产生通过组合各个光学增益介质的增益而获得的总增益。于是，为了改变总增益的分布曲线以及各个光学增益介质的增益，通过改变从激励光源1612～1614引入到添加有稀土的光纤1601～1603的激励光的强度，各个添加有稀土的光纤所具有的放大因子可以被改变。并且，激励光源的发光强度由来自控制这些激励光源的控制驱动单元1604～1606的驱动信号控制。

在以上的描述中，为了描述而将环型光学共振器例示为光学共振器。作为根据本发明的实施例的光学共振器，除了环型光学共振器以外，还可以采用线型光学共振器。

在线型光学共振器的情况下，由于为了与环型光学共振器具有相同的共振器长度而将光波导的物理长度减半、不需要隔离器等的原因，可以实现不昂贵的光源配置，这在设备的小型化方面也是有利的。

以下，将例示具体实施例以描述本发明。

第一实施例

波长可变光源的CW、脉冲光源

根据本实施例，将描述其中可将振荡波长设为确定的波长的光源。

图7是根据本实施例的光源设备的示意图。在图7中，放大器701、放大器702和放大器703串联连接，并且，长度为200m的保偏光纤704与其连接。在1050nm的波长的附近，光纤704的折射率近似为1.5。

保偏光纤704经由分割比为9∶1的耦合器710连接到由电光元件构成的光学调制器708，并且，光学调制器708经由隔离器711连接到偏振控制器712。于是，偏振控制器712与放大器701的连接构造成环型共振器709。要注意，在图7中，使用与光纤704类似的保偏光纤来连接各部件。

在根据本实施例的描述中，对于放大器701、702和703，使用其中增益的中心波长在1050nm附近的SOA(半导体光学放大器)。

分别驱动放大器701、702和703的控制单元705、706和707连接到放大器701、702和703。各控制单元包括直流电源和温度调整机构。

光从耦合器710被取出到环形共振器709外部。被取出的光由具有1∶1的分割比的耦合器713分割。一个分割的光被用作光学输出，另一个分割的光被引入分光计714和光检测器(光电二极管)715。

从分光计714和光检测器715获得的信号被输入到光学控制信号产生单元716，并且，基于该输入信号，信号产生单元716产生用于控制单元705、控制单元706和控制单元707以及光学调制器708的控制信号。换言之，通过利用分光计714、光检测器715和光学控制信号产生单元716来监视从耦合器713输出的光学信号，以使其接受反馈控制。

从控制SOA的放大因子的控制单元705、706和707供给图8所示的时间上强度恒定的电流信号801、802和803。电流信号801为30mA，电流信号802为40mA，电流信号803为100mA。

此时，放大器701、702和703的相应的增益为图9所示的增益谱901、902和903。增益分别为3dB、10dB和20dB。最大增益波长(具有最大放大因子的波长)分别在1030nm、1050nm和1070nm附近。结果，放大器701、702和703产生总增益904。

根据这一点，在环形共振器中产生大约100mW的光。

并且，如图8所示，在注入到SOA的电流为固定(恒定)的情况下，通过规则地将光学调制器708保持在最大透射率的状态中，环形共振器709具有CW振荡，取出的光的强度为大约5mW，振荡波长为大约1070nm。

另一方面，当通过控制单元705、706和707注入到放大器701、702和703中的电流如图10中所示时，相应的增益谱由图11中所示的1101、1102和1103表示，并且，获得总增益1104。由总增益的改变引起的CW的振荡波长变为大约1030nm。

以这种方式，通过控制注入到相应SOA中的电流并且控制由多个SOA的全部所造成的总增益，可以在增益带中的希望的波长处振荡CW激光。

并且，在其中光学调制器708的透射率被设为0％的状态中，到达分光计714的光的谱示出放大器701、702和703所具有的放大自发辐射(ASE)的谱。可以从该ASE光的所述谱执行对总增益的谱的估计。特别地，在光学系统的损失小的情况下或者在损失的波长依赖性小的情况下，可以认为，ASE谱几乎反映了总增益的谱形状。因此，在观察ASE谱的同时，能够监视该时间点的总增益的谱。此外，基于所获得的关于总增益的谱信息，通过光学控制信号产生单元716，将控制信号供给到控制单元705、706和707，并且，还能够将总增益的谱设为具有希望的形状。

并且，作为另一方式，还可采用以下的配置。

例如，从控制单元705、控制单元706和控制单元707注入到放大器701、放大器702和放大器703的电流被设为图8所示的状态中。此时，为光学调制器供给高频信号。包括保偏光纤的环形共振器的长度为大约200m，折射率为大约1.5。FSR大约为1MHz。作为锁模频率，用于光学调制器的驱动频率被设为1GHz，这是FSR的1000倍大，并且，施加主动锁模。在这种状态下，产生重复频率为1GHz的脉冲串，并且，振荡的中心波长为大约1070nm。

此时，有助于模同步的共振器模位于图9的总增益904的带中。

在这种状态下，当如图10的电流信号1001～1003那样设置从控制单元705、706和707注入的电流的平衡时，总增益变为图11的总增益1104。于是，脉冲振荡的中心波长可被设为1030nm。

并且，光学放大器(光学增益介质)自身可具有光学调制器的功能。换言之，在上述示例中，SOA的驱动信号在时间上是恒定的并且用于决定总增益分布曲线，但是，用于施加锁模的高频信号可以与该驱动信号叠加。换言之，不使用光学调制器，而是通过以高速以高频率调制SOA的放大因子，也能够施加锁模。

要注意，在以上的描述中，对于构造光学系统的波导，使用了保偏光纤，但是本发明的实施例不限于此。例如，也可以使用单模光纤。优选地，在目标谱带中，折射率的波长色散小。例如，也可以使用其中光在空气或真空空间中传播的光学系统。作为替换方案，通过引入色散补偿器或色散补偿光纤等，可抵消共振器中的波长色散。共振器长度优选被设为具有大于或等于脉冲波包的长度。根据本实施例，该长度大于或等于20cm。

根据本实施例，示出1050nm带作为SOA的发光带，但是本发明的实施例不限于此。例如，也可实现1.55微米带、1.3微米带或840nm带等的发光。

在1.55微米带或1.3微米带的情况下，可以采用基于InGaAs的材料、基于InAsP的材料、基于GaAsSb的材料等。

在1.0微米带的情况下，类似地，可以采用基于InGaAs的材料、基于GaAsSb的材料等。并且，在840nm带的情况下，可以采用基于GaAsP的材料、基于InGaP的材料、基于AlGaAs的材料等。

在此，对于增益介质，示出了使用SOA的增益介质，但是也可将含有铒、钕等的掺杂有稀土的光纤放大器等用于增益介质。

利用根据本发明的光源，能够实现其中能够将振荡的中心波长设为希望的波长的连续振荡光源和脉冲振荡光源。并且，能够通过将色散抑制为低的水平，实现稳定的锁模状态。并且，由于波长扫描范围是取决于各个增益介质所具有的增益带而被决定的，因此，通过考虑增益介质的类型和数量，可以实现宽带的设定范围。

作为根据本实施例的另一种方式，代替上述的环型光学共振器，也可以采用图17所示的线型光学共振器。

在图17中，放大器1701、放大器1702和放大器1703分别经由控制单元1714、控制单元1715和控制单元1716而由光学控制信号产生单元1713控制。

除了上述的光学放大器之外，线形共振器1705还包含光学调制器1706、耦合器1707、光纤1704、反射镜终端光纤1708和反射镜终端光纤1709。光纤1704可以是保偏光纤或单模光纤。用于设置各个光学放大器和保偏光纤的位置不限于以上所示的那些，而是两者可以彼此交换。并且，优选地，各个放大器相互接近并且光学地连接。从耦合器1707取出的光的一部分通过耦合器1710向分光计1711和光检测器1712分支。基于从分光计1711和光检测器1712获得的谱信息，光学控制信号产生单元产生控制信号，并且，增益谱被设为所希望的特性。

第二实施例

波长扫描光源的CW、脉冲光源

根据本实施例，将描述能够在时间上扫描振荡波长的光源。

图12是根据本实施例的光源设备的示意图。在图12中，放大器1201、放大器1202和放大器1203串联连接，并且，保偏光纤1204与其连接。各放大器的间隔为2m，保偏光纤1204的长度为200m。

在1050nm的波长的附近，光纤1204的折射率近似为1.5。

保偏光纤1204经由分割比为9∶1的耦合器1210连接到由电光元件构成的光学调制器1208，并且，光学调制器1208经由隔离器1211连接到偏振控制器1212。于是，偏振控制器1212与放大器1201的连接构造成环型共振器1209。要注意，在图12中，使用与光纤1204类似的保偏光纤来连接各部件。

在根据本实施例的描述中，对于放大器1201、1202和1203，使用其中增益波长在1050nm附近的SOA。驱动放大器1201、1202和1203的控制单元1205、控制单元1206和控制单元1207分别连接到放大器1201、1202和1203。

根据本实施例，将描述CW操作和脉冲操作，但是，在CW操作的情况下，不一定需要光学调制器1208。

光从耦合器1210被取出到环形共振器1209外部。被取出的光由具有1∶1的分割比的耦合器1213分割。一个分割的光被用作光学输出，另一个分割的光被引入分光计1214和光检测器(光电二极管)1215。

从分光计1214和光检测器1215获得的信号被输入到光学控制信号产生单元1216，并且，基于该输入信号，信号产生单元1216产生用于控制单元1205、控制单元1206和控制单元1207以及光学调制器1208的控制信号。换言之，通过利用分光计1214、光检测器1215和光学控制信号产生单元1216来监视从耦合器1213输出的光学信号，以使其接受反馈控制。

通过控制SOA的放大因子的控制单元1205、1206和1207，设定图13中所示的电流1301、1302和1303，并且，放大器1201、1202和1203的相应增益(放大因子)在时间上振荡。该振荡的周期相当于波长扫描周期。

根据本实施例，假设以1kHz执行波长扫描。由于光在共振器1209中循环的时间近似为1μsec，因此，波长扫描速度与光在共振器中循环的时间相比足够长。为此，光在各增益介质之间传播的时间被忽略，并且，给予放大器1201、1202和1203的增益的时间相位差可分别为各2/3π。相应放大器1201、1202和1203的放大因子成为最大值时的波长在1030nm、1050nm和1070nm附近。于是，由所述多个放大器造成的总增益最大波长具有如图14所示的振荡波长1401那样的时间波动。

根据这一点，在环形共振器1209中产生大约100mW的光。并且，如图13所示，如果注入到SOA的电流在时间上波动并且光学调制器1208被规则地设置在最大透射率的状态中，则环形共振器1209具有CW振荡，并且，在1030nm～1070nm的范围中扫描振荡波长。

以这种方式，通过控制注入到相应SOA中的电流并且执行控制以便使由多个SOA的全部所造成的总增益在时间上波动，可以在增益带中扫描CW光的激光振荡波长。

并且，在其中光学调制器1208的透射率被设为0％的状态中，到达分光计1214的光的谱示出放大器1201、1202和1203所具有的ASE光(放大自发辐射光)的谱。可以从该ASE光的所述谱执行对总增益的谱的估计。特别地，在光学系统的损失小的情况下或者在损失的波长依赖性小的情况下，可以认为，ASE谱几乎反映了总增益的谱形状。因此，在观察ASE谱的同时，能够监视该时间点的总增益的谱。此外，基于所获得的关于总增益的谱信息，从光学控制信号产生单元1216将控制信号供给到控制单元1205、1206和1207，并且，还能够将总增益的谱设为具有希望的形状。

并且，在根据本实施例的配置中，当增益成为最大值时的波长在时间上改变时，优选地，该周期与光在共振器中循环的时间匹配，或者将该周期设为光在共振器中循环的时间的整数分之一。在这种情况下，实现傅立叶域锁模操作，在该傅立叶域锁模操作中，在随着时间变化的ASE光在光学共振器中循环时，强度变为最大值时的波长被放大。

在此配置中，由于光在共振器中循环的周期为1μs，上述的增益成为最大值时的波长可以以1μs或者其整数分之一为周期而改变。

并且，由于各增益介质之间的间隔为2m，因此，当保偏光纤的折射率被设为1.5时，光在各增益介质之间传播的时间为10ns，并且，由放大器1201、1202和1203提供的增益的时间相位差可分别为各2/3π+2π×10^-8/10^-6。

通过执行这种驱动，能够构建其中中心波长以1μs为周期改变的FDML光源。

并且，作为另一种方式，也可采用以下的配置。

例如，通过使用控制单元1205、1206和1207，执行控制以使得注入到增益介质1201、1202和1203中的电流分别变为图13所示的电流1301、1302和1303。在此，电流1301、1302和1303示出其相位分别偏移的正弦曲线(弯曲线)。以这种方式，通过在时间上改变注入到各增益介质中的电流，通过这些增益介质获得的总增益改变。

此时，为光学调制器1208供给高频信号。当包括保偏光纤1204的环形共振器的长度被设为大约200m并且折射率被设为大约1.5时，环形共振器的光学周长为大约300m。因而，其中传播的光在共振器中以大约1MHz循环。因此，该共振器的FSR也为大约1MHz。考虑到上述，通过将光学调制器的驱动频率设为1MHz或者其整数倍，获得锁模(同步)。

考虑到上述，根据本实施例，为了实现锁模，1GHz的高频信号被施加到光学调制器1208。根据这一点，在环形共振器中，同时循环1000个光学脉冲顶峰(crest)。因此，在此状态下，产生重复频率为1GHz的脉冲串，并且，总增益最大波长也随时间改变。因而，施加有锁模的波长区域在时间上改变。根据这一点，可以在1030nm～1070nm的范围中扫描振荡的中心波长。

当波长扫描频率被设为1MHz时，各增益介质之间的距离为2m，从光路的角度来看为3m，因而，光在其间传播的时间为10ns。通过考虑这种状态，向1MHz的波长扫描信号添加校正信号。换言之，在本实施例的情况下，向各增益介质相互施加的信号分量的相位差优选被设为2/3π+2π×10^-2。

并且，SOA(半导体光学放大器)具有光学调制器的功能。在上述示例中，SOA的驱动信号在时间上改变。该信号用于波长扫描，并且还用于决定总增益分布曲线。然而，用于施加锁模的高频信号可以与此信号叠加。换言之，不使用光学调制器，而是通过以高速以高频率调制SOA的放大因子，也能够施加锁模。

在这种情况下，与上述的类似，对于施加到在共振器中相邻布置的增益材料的用于锁模的高频信号之间的相位差，在光在增益介质之间传播的时间为10ns的情况下，通过1GHz的高频信号施加锁模的情况下的该相位差可被设为2π×10。

在根据本实施例的描述中，对于构建光学系统的光波导，使用保偏光纤，但是光波导不限于此。例如，也可以使用单模光纤。优选地，在目标谱带中，折射率的波长色散小。通过引入色散补偿器或色散补偿光纤等，可抵消共振器中的波长色散，并且，原理上也可采用其中光在空气或真空空间中传播的光学系统。

在波长色散不存在或者极其小的情况下，即使在波长扫描期间，由中心波长的改变引起的FSR的改变变得小到可被忽略。为此，不必改变施加到用于引发锁模的光学调制器或SOA的高频信号的驱动频率，优选地，光源设备的配置变得被简化。

共振器长度优选被设为具有等于或大于脉冲波包的长度。利用根据本实施例的光源，能够实现能够高速地在时间上扫描振荡的中心波长的脉冲振荡光源或连续振荡光源。并且，能够通过将色散抑制到低的水平而实现稳定的锁模状态。由于波长扫描范围是取决于各个增益介质所具有的增益带而被决定的，因此，通过考虑增益介质的类型和数量，可以实现宽带的设定范围。

作为根据本实施例的另一种方式，代替上述的环型共振器，例示对于光学共振器例如采用图18所示的线型光学共振器的情况。

在图18中，放大器1801、放大器1802和放大器1803分别经由控制单元1814、控制单元1815和控制单元1816而从光学控制信号产生单元1813控制。

除了上述的光学放大器之外，线形共振器1805还包含光学调制器1806、耦合器1807、光纤1804、反射镜终端光纤1808和反射镜终端光纤1809。光纤1804可以是保偏光纤或单模光纤。

从耦合器1807取出的光的一部分通过耦合器1810向分光计1811和光检测器1812分支。基于从分光计1811和光检测器1812获得的谱信息，随着光学控制信号产生单元产生控制信号，增益谱被设为具有所希望的特性。

第三实施例

将示出使用根据本发明的实施例的光源的断层摄影图像拾取设备(OCT设备)的实施例。

图15是根据本实施例的OCT设备的示意图。图15的OCT设备基本上由以下构成：光源单元(1501等)；样本测量单元(1507等)，被配置为用来自所述光源单元的光照射样本，并且传输来自样本部分的反射光；参考单元(1502等)，被配置为用光照射参考反射镜，并且传输来自所述参考反射镜的反射光；干涉单元(1503)，被配置为使两个反射光干涉；光检测单元(1509等)，被配置为检测由干涉单元获得的干涉光；以及图像处理单元(1511)，被配置为基于由光检测单元检测的光而执行图像处理(用于获得断层摄影图像)。此后，将提供对各个部件的描述。

通过包括波长可变光源1501和被配置为控制该波长可变光源的光源控制单元1512来构成光源单元。波长可变光源1501经由用于光照射的光纤1510而连接到构成干涉单元的光纤耦合器1503。

反射镜1504连接到参考光光路光纤1502以构成参考单元，并且，光纤1502连接到光纤耦合器1503。

检查光光路光纤1505、照射聚光光学系统1506和照射位置扫描反射镜1507构成测量单元，并且，检查光光路光纤1505连接到光纤耦合器1503。在光纤耦合器1503中，从检查对象1514的内部部分和表面产生的后方散射光与来自参考单元的返回光干涉，以成为干涉光。

光检测单元由光接收光纤1508和光检测器1509构成，并且，被配置为将在光纤耦合器1503中产生的干涉光引导向光检测器1509。

由光检测器1509接收的光被信号处理设备1511转换为谱信号，并且进一步接受傅立叶变换以获得关于被检查对象的深度信息。所获得的深度信息被显示在图像输出监视器1513上作为断层摄影图像。

在此，信号处理设备1511可以由个人计算机等构成，并且，图像输出监视器1513可以由个人计算机的显示屏等构成。

根据本实施例的一个特征在于光源单元，并且，通过光源控制设备1512来控制波长可变光源1501的振荡波长、强度和时间变化。

光源控制设备1512连接到信号处理设备1511，所述信号处理设备1511还控制用于照射位置扫描反射镜1507的驱动信号等，并且，所述光源控制设备1512与扫描反射镜1507的驱动同步，以控制波长可变光源1501。

例如，当根据第二实施例描述的光源设备被用作根据本实施例的波长可变光源1501时，该光源设备能够以高速执行宽带的波长扫描。因此，能够以高速获得深度分辨率为高分辨率的断层摄影图像信息。对于眼科门诊、牙科门诊、皮肤科门诊等中的断层摄影图像拾取，该OCT设备是有用的。

根据本发明的实施例的光源设备可被利用于诸如通信网领域和检查设备的领域之类的其中可应用波长可变光源的领域中。

虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但是应理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应被给予最宽的解释，以包含所有变型和等同的结构及功能。

Claims (23)

1.一种光源设备，包含：

光学共振器，包括光波导和放大光的多个增益介质；以及

控制单元，被配置为个别地控制所述多个增益介质的放大因子，

其中，所述多个增益介质具有互不相同的最大增益波长，其放大区域相互部分重叠，并且，基于对所述放大因子的控制，将所述多个增益介质的总增益成为最大值时的波长设为可变。

2.如权利要求1所述的光源设备，其中，所述多个增益介质的放大因子在时间上周期性地波动。

3.如权利要求2所述的光源设备，其中，所述多个增益介质的总增益的大小在时间上周期性地波动。

4.如权利要求2所述的光源设备，其中，所述多个增益介质的总增益成为最大值时的波长在时间上周期性地波动。

5.如权利要求1所述的光源设备，其中，所述光学共振器由环型光学共振器构成。

6.如权利要求1所述的光源设备，其中，所述光学共振器由线型光学共振器构成。

7.如权利要求5所述的光源设备，其中，所述周期是在所述环型光学共振器中循环的波长的光在所述环型光学共振器中循环一周所用的时间的整数分之一。

8.如权利要求5所述的光源设备，其中，当所述多个增益介质的总数被设为N、光在环型光学共振器中循环以在相邻增益介质之间传播的时间被设为τ、T1表示波长扫描的周期时，在所述多个增益介质当中的具有相邻放大区域的增益介质的放大因子的时间变化中具有周期T1的信号分量的相位差

满足下式，

9.如权利要求1所述的光源设备，其中，所述增益介质是半导体光学放大器。

10.如权利要求9所述的光源设备，其中，所述半导体光学放大器是使用从包含以下的组中选择的材料的半导体光学放大器：基于InGaAs的材料、基于GaAsSb的材料、基于InAsP的材料、基于GaAsP的材料、基于InGaP的材料和基于AlGaAs的材料。

11.如权利要求1所述的光源设备，其中，所述增益介质是掺杂有稀土离子的光纤。

12.如权利要求1所述的光源设备，其中，所述增益介质是荧光色素。

13.如权利要求1所述的光源设备，其中，所述光波导由保偏光纤构成。

14.如权利要求1所述的光源设备，其中，所述光波导由单模光纤构成。

15.如权利要求5所述的光源设备，其中，所述环型光学共振器包括光学调制器。

16.如权利要求15所述的光源设备，其中，用于驱动光学调制器的频率等于所述环型光学共振器所具有的自由谱范围的整数倍。

17.如权利要求15所述的光源设备，其中，所述光学调制器兼作增益介质。

18.如权利要求17所述的光源设备，其中，当施加到所述多个增益介质当中的相邻布置的增益介质的高频信号的周期被设为T2，并且光在环型光学共振器中循环以在相邻增益介质之间传播的时间被设为τ时，施加到相邻增益介质的信号的相位差

满足下式：

19.如权利要求17所述的光源设备，其中，所述环型光学共振器的长度大于在所述环型光学共振器中循环的光脉冲的波包的长度。

20.如权利要求1所述的光源设备，其中，所述光波导相对于所述多个增益介质的放大区域的波长具有为零的群速度色散。

21.如权利要求15所述的光源设备，还包括被配置为监视从所述环型光学共振器输出的光的波长或强度并且向控制单元或光学调制器发送控制信号的单元。

22.如权利要求21所述的光源设备，其中，从所述增益介质输出的放大自发辐射光的谱被监视，并且，通过使用此信号来调整总增益。

23.一种光学断层摄影图像拾取设备，包含：

光源单元，该光源单元使用根据权利要求1所述的光源设备；

样本测量单元，被配置为用来自所述光源单元的光照射样本，并且传输来自所述样本的反射光；

参考单元，被配置为用来自所述光源单元的光照射参考反射镜，并且传输来自所述参考反射镜的反射光；

干涉单元，被配置为使来自样本测量单元的反射光和来自参考单元的反射光干涉；

光检测单元，被配置为检测来自所述干涉单元的干涉光；以及

图像处理单元，被配置为基于由所述光检测单元检测的光而获得样本的断层摄影图像。

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