JP2013239710A - 波長可変光を出力する方法及び光出力装置、光干渉断層撮影装置、並びにコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

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Abstract

【課題】波長可変光を出力する方法及び光出力装置、光干渉断層撮影装置、並びにコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。
【解決手段】本発明の光出力装置は、第１光生成部で生成される第１波長可変光及び第２光生成部で生成される第２波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御するために、第１光生成部の第１ゲイン媒質と第２光生成部の第２ゲイン媒質とにそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御し、第１光生成部で第１ゲイン媒質に印加された電流に基づいて第１中心波長を中心にする第１波長可変光を生成し、第２光生成部で第２ゲイン媒質に印加された電流に基づいて第２中心波長を中心にする第２波長可変光を生成し、第１波長可変光及び第２波長可変光を結合して１つの第３波長可変光を出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、波長可変光（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−ｓｗｅｐｔ ｌｉｇｈｔ）を出力する方法及び光出力装置、光干渉断層撮影装置、並びにコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
単色性（ｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｉｃｉｔｙ）、凝集性（ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ）、方向性（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ）を有する光の特性を利用して、光は、現在多様な分野で活用されている。バイオ分野及び医療分野でも、光は、組職及び細胞の観察、病気の診断又はレーザ手術などで多様に活用されている。
特に、医療分野で、上述のような光の特性によって、人体を直接切開せずに、人体の内部構造を観察することができるため、光を利用して、各種疾病の原因及び位置、並びに進行過程を容易に安全に把握することができる。高出力、連続発振（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗａｖｅ）、波長可変（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｓｗｅｅｐｉｎｇ）のような、光を生成する技術の発達と共に、光透過の深さなどが改善され、リアルタイムで生きている組職又は細胞の断層映像（ｔｏｍｏｇｒａｐｈｉｃ ｉｍａｇｅ）を、高解像度で獲得することができる。
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、波長可変光（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−ｓｗｅｐｔ ｌｉｇｈｔ）を出力する方法及び光出力装置を提供することにある。
また、上記方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
また、上記光出力装置を備える光干渉断層撮影装置を提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による波長可変光を出力する光出力装置は、第１ゲイン媒質（ｇａｉｎ ｍｅｄｉｕｍ）、第１波長可変フィルタ（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−ｓｗｅｐｔ ｆｉｌｔｅｒ）、及び第１光共振部（ｏｐｔｉｃａｌ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｕｎｉｔ）を含み、第１波長可変光を生成する第１光生成部と、第２ゲイン媒質、第２波長可変フィルタ、及び第２光共振部を含み、前記第１波長可変光と異なる中心波長を有する第２波長可変光を生成する第２光生成部と、前記第１波長可変光及び前記第２波長可変光を結合して１つの第３波長可変光を出力する結合部と、前記第１ゲイン媒質と前記第２ゲイン媒質とにそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御することにより、前記第１波長可変光及び前記第２波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御する制御部と、を備える。
上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様による波長可変光を出力する光出力装置は、第１ゲイン媒質、第１波長可変フィルタ、第１光共振部、及び第１光増幅器を含み、第１波長可変光を生成する第１光生成部と、第２ゲイン媒質、第２波長可変フィルタ、第２光共振部、及び第２光増幅器を含み、前記第１波長可変光と異なる中心波長を有する第２波長可変光を生成する第２光生成部と、前記第１波長可変光及び前記第２波長可変光を結合して１つの第３波長可変光を出力する結合部と、前記第１光増幅器と前記第２光増幅器とにそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御することにより、前記第１波長可変光及び前記第２波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御する制御部と、を備え、前記第１光生成部は、前記第１ゲイン媒質、前記第１波長可変フィルタ、及び前記第１光共振部を利用して生成された波長可変光を、前記第１光増幅器を利用して増幅することにより前記第１波長可変光を生成し、前記第２光生成部は、前記第２ゲイン媒質、前記第２波長可変フィルタ、及び前記第２光共振部を利用して生成された波長可変光を、前記第２光増幅器を利用して増幅することにより前記第２波長可変光を生成する。
上記目的を達成するためになされた本発明の更に他の態様による波長可変光を出力する光出力装置は、光の誘導放出（ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）と増幅とを利用して第１中心波長を有する光を放出する第１ゲイン媒質と、光の誘導放出と増幅とを利用して前記第１中心波長と異なる第２中心波長を有する光を放出する第２ゲイン媒質と、前記第１ゲイン媒質及び前記第２ゲイン媒質を並列に連結して前記第１ゲイン媒質及び前記第２ゲイン媒質で放出された光を共振させて移動させる第１光共振部と、前記第１ゲイン媒質及び前記第２ゲイン媒質で放出された光の波長を可変する波長可変フィルタと、前記第１光共振部と前記波長可変フィルタとを直列に連結し、前記波長可変フィルタによって可変された波長可変光を前記第１ゲイン媒質及び前記第２ゲイン媒質にフィードバックさせる第２光共振部と、前記第１ゲイン媒質によって生成される第１波長可変光と前記第２ゲイン媒質によって生成される第２波長可変光とが結合された１つの第３波長可変光を出力する結合部と、前記第１ゲイン媒質と前記第２ゲイン媒質とにそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御することにより、前記第１波長可変光及び前記第２波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御する制御部と、を備える。
上記目的を達成するためになされた本発明の更に他の態様による波長可変光を出力する光出力装置は、光の誘導放出と増幅とを利用して第１中心波長を有する光を放出する第１ゲイン媒質と、光の誘導放出と増幅とを利用して前記第１中心波長と異なる第２中心波長を有する光を放出する第２ゲイン媒質と、前記第１ゲイン媒質及び前記第２ゲイン媒質を並列に連結して前記第１ゲイン媒質及び前記第２ゲイン媒質で放出された光を共振させて移動させる第１光共振部と、前記第１ゲイン媒質及び前記第２ゲイン媒質で放出された光の波長を可変する波長可変フィルタと、前記第１光共振部と前記波長可変フィルタとを直列に連結し、前記波長可変フィルタによって可変された波長可変光を前記第１ゲイン媒質及び前記第２ゲイン媒質にフィードバックさせる第２光共振部と、前記第１ゲイン媒質又は前記第２ゲイン媒質のうちのいずれか１つのゲイン媒質と前記波長可変フィルタと前記第１光共振部及び前記第２光共振部とを利用して生成された波長可変光を保存し、前記いずれか１つのゲイン媒質と前記波長可変フィルタと前記第１光共振部及び前記第２光共振部とを利用して生成されて保存された前記波長可変光と異なる波長領域で可変された第４波長可変光と前記保存された波長可変光とを結合して１つの波長可変光を出力する第１バッファと、前記第１バッファから出力された波長可変光のうちの前記第１ゲイン媒質を利用して生成された波長可変光を増幅することにより第１波長可変光を生成する第１光増幅器と、前記第１光増幅器と並列に連結され、前記第１バッファから出力された波長可変光のうちの前記第２ゲイン媒質を利用して生成された波長可変光を増幅することにより第２波長可変光を生成する第２光増幅器と、前記第１波長可変光と前記第２波長可変光とを結合して１つの第３波長可変光を出力する結合部と、前記第１光増幅器と前記第２光増幅器とにそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御することにより、前記第１波長可変光及び前記第２波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御する制御部と、を備える。
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による波長可変光を出力する方法は、第１光生成部で生成される第１波長可変光及び第２光生成部で生成される第２波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御するために、前記第１光生成部の第１ゲイン媒質と前記第２光生成部の第２ゲイン媒質とにそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御する段階と、前記第１光生成部で前記第１ゲイン媒質に印加された電流に基づいて第１中心波長を中心にする第１波長可変光を生成する段階と、前記第２光生成部で前記第２ゲイン媒質に印加された電流に基づいて第２中心波長を中心にする第２波長可変光を生成する段階と、前記第１波長可変光及び前記第２波長可変光を結合して１つの第３波長可変光を出力する段階と、を有する。
上記目的を達成するためになされた本発明の一対様による対象体に光を照射して断層を撮影する光干渉断層撮影装置（ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ａｐｐａｒａｔｕｓ）は、第１光生成部で生成される第１波長可変光及び第２光生成部で生成される第２波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御するために、前記第１光生成部の第１ゲイン媒質と前記第２光生成部の第２ゲイン媒質とにそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御し、前記第１光生成部で前記第１ゲイン媒質に印加された電流に基づいて第１中心波長を中心にする第１波長可変光を生成し、前記第２光生成部で前記第２ゲイン媒質に印加された電流に基づいて第２中心波長を中心にする第２波長可変光を生成し、前記第１波長可変光及び前記第２波長可変光を結合して１つの第３波長可変光を出力する光出力装置と、前記出力された第３波長可変光を測定光及び参照光に分離し、前記測定光を対象体に照射して前記測定光が対象体に反射して戻ってきた応答光を受信する干渉計と、前記応答光と前記参照光とによって発生する干渉信号を検出する検出器と、前記検出された干渉信号を利用して前記対象体の断層撮影映像を生成する映像信号処理器と、を備える。
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による波長可変光を出力する方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。
本発明によれば、波長領域が異なる２以上の波長可変光を結合して１つの広帯域波長可変光を生成する際に、波長可変光を生成する光生成部のゲイン媒質又は光増幅器のそれぞれに印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御することにより、最終的に出力される１つの広帯域波長可変光のスペクトルがガウス形態（Ｇａｕｓｓｉａｎ ｓｈａｐｅ）を有するように、波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御することができる。
また、波長領域が異なる２以上の波長可変光を結合して１つの広帯域波長可変光を生成する際に、波長可変光のそれぞれの波長領域が重複しないように波長可変光を生成する光生成部のゲイン媒質又は光増幅器のそれぞれに印加される電流のオン／オフ時点を制御することにより、波長可変光のそれぞれの波長領域が重複することにより発生する強度雑音（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｎｏｉｓｅ）を除去することができる。
また、光出力装置は、結合される波長可変光の波長領域と出力とをそれぞれ制御することによって、波長領域が異なる２以上の波長可変光の結合によって発生するカップリング損失（ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｌｏｓｓ）を補償することができる。
本発明の一実施形態による光出力装置を示したブロック図である。 図１に示す光出力装置の他の実施形態を示した図である。 図１に示す光出力装置の更に他の実施形態を示した図である。 図１に示す光出力装置の更に他の実施形態を示した図である。 図１に示す光出力装置の更に他の実施形態を示した図である。 図１に示す光出力装置の更に他の実施形態を示した図である。 本発明の一の実施形態による、図１に示す制御部が一つ以上の光生成部の動作を制御する作業を示した図である。 本発明の他の実施形態による、図１に示す制御部が一つ以上の光生成部の動作を制御する作業を示した図である。 図１に示す光出力装置の更に他の実施形態を示した図である。 本発明の一実施形態による、図１に示す光出力装置を含む光干渉断層撮影装置を示した図である。 本発明の一実施形態による光出力装置が波長可変光を出力する方法を示したフローチャートである。
以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態による光出力装置を示したブロック図である。図１を参照すると、光出力装置１００は、第１光生成部１１０、第２光生成部１２０、結合部１３０、及び制御部１４０から構成される。
図１に示す光出力装置１００は、本実施形態の特徴が不明確になることを防ぐために、本実施形態に関する構成要素のみを図示している。従って、図１に示す構成要素以外に、他の汎用的な構成要素が更に含まれることを、本実施形態に関する技術分野の当業者であれば、理解することができる。
第１光生成部１１０は、第１波長可変光（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−ｓｗｅｐｔ ｌｉｇｈｔ）を生成する。第１光生成部１１０は、第１ゲイン媒質、第１波長可変フィルタ、及び第１光共振部を含む。図１に示す第１光生成部１１０は、第１ゲイン媒質、第１波長可変フィルタ、及び第１光共振部を利用して多様に具現される。これに関する具体的な実施形態は、図２〜図６の図面を参照して説明する。但し、図１の第１光生成部１１０は、図２〜図６の実施形態に限定されるものではない。また、第１光生成部１１０は、第１ゲイン媒質、第１波長可変フィルタ、及び第１光共振部以外に、光増幅器、バッファ、非線形増幅器（ｎｏｎ−ｌｉｎｅａｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、光分離器（ｏｐｔｉｃａｌ ｉｓｏｌａｔｏｒ）、光結合器（ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｕｐｌｅｒ）などを更に含む。
第１ゲイン媒質は、第１ゲイン媒質の特性によって決定される所定波長領域内で、光を誘導放出（ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）し、放出された光を増幅する。本実施形態において、第１ゲイン媒質は、ＳＯＡ（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）であり得るが、それに限定されるものではない。
第１波長可変フィルタは、第１ゲイン媒質によって放出された光の波長をスイーピング（ｓｗｅｅｐｉｎｇ）して波長可変光を生成する。例えば、第１波長可変フィルタは、ファブリペロー・フィルタ（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ ｆｉｌｔｅｒ）又はポリゴンスキャニング・フィルタ（ｐｏｌｙｇｏｎ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｆｉｌｔｅｒ）であるが、それらに限定されるものではない。
第１光共振部は、第１ゲイン媒質及び第１波長可変フィルタを利用して生成された波長可変光が所定の出力（ｐｏｗｅｒ）を有するまで波長可変光を増幅させるために、波長可変光を共振させて移動させる。第１光共振部によって、波長可変光は、第１ゲイン媒質にフィードバックされ、反復して増幅される。例えば、第１光共振部は、少なくとも一つ以上のリングキャビティ（ｒｉｎｇ ｃａｖｉｔｙ）によって構成されるが、それに限定されるものではない。本実施形態によると、第１ゲイン媒質と第１波長可変フィルタは、少なくとも一つ以上のリングキャビティによって構成された第１光共振部に連結される。
第２光生成部１２０は、第２ゲイン媒質、第２波長可変フィルタ、及び第２光共振部を含み、第１波長可変光と異なる中心波長を有する第２波長可変光を生成する。第２光生成部１２０も、第１光生成部１１０と同様に、第２ゲイン媒質、第２波長可変フィルタ、及び第２光共振部を利用して多様に具現され、図２〜図６に示す実施形態に限定されるものではない。また、第２光生成部１２０も、第１光生成部１１０と同様に、第２ゲイン媒質、第２波長可変フィルタ、及び第２光共振部以外に、光増幅器、バッファ、非線形増幅器、光分離器、光結合器などを更に含む。
第２光生成部１２０の第２ゲイン媒質、第２波長可変フィルタ、及び第２光共振部は、それぞれ第１光生成部１１０の第１ゲイン媒質、第１波長可変フィルタ、及び第１光共振部と同様に作動するので、これに関する重複説明を省略する。
このとき、第２ゲイン媒質で生成される第２波長可変光の波長領域及び中心波長は、第２ゲイン媒質の特性によって決定される。第２ゲイン媒質に第１ゲイン媒質と異なる特性を有するゲイン媒質を使用することにより、第２ゲイン媒質によって生成される第２波長可変光の中心波長は、第１ゲイン媒質によって生成される第１波長可変光と異なる中心波長を有する。例えば、第１ゲイン媒質として中心波長１．２μｍの量子点ＳＯＡ（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を、第２ゲイン媒質として中心波長１．３μｍの量子ウェルＳＯＡを使用することができるが、それらに限定されるものではない。
結合部１３０は、第１光生成部１１０で生成された第１波長可変光及び第２光生成部１２０で生成された第２波長可変光を結合して１つの第３波長可変光を出力する。結合部１３０は、第１ゲイン媒質によって決定される所定波長領域と、第２ゲイン媒質によって決定される所定波長領域とが合わせられた広帯域の波長可変光を生成する。これによって、光出力装置１００は、２以上の波長可変光を結合することで、１つのゲイン媒質を利用して生成することができる光の波長帯域より更に広い波長帯域の光を出力することができる。例えば、結合部１３０は、光カップラ（ｃｏｕｐｌｅｒ）又はＷＤＭ（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技法を利用して具現されるが、それらに限定されるものではない。
制御部１４０は、第１光生成部１１０の第１ゲイン媒質と、第２光生成部１２０の第２ゲイン媒質とにそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御することにより、第１波長可変光及び第２波長可変光のそれぞれの出力サイズ（大きさ）と波長領域とを制御する。
例えば、制御部１４０によって、第１ゲイン媒質に印加される電流の大きさを大きくするほど第１波長可変光の出力サイズは大きくなる。また、制御部１４０で、第１ゲイン媒質に印加される電流を所定時間オフすることにより、電流がオフされた所定時間に対応する特定波長領域の波長可変光を生成しない。これによって、制御部１４０で、第１ゲイン媒質に印加された電流のオン／オフ時点を制御することで、波長可変光が生成される波長領域を決定することができる。
また、制御部１４０は、第１波長可変光の光スペクトルの第１波長領域では、波長可変光の出力サイズを小さく制御することができ、第２波長領域では、波長可変光の出力サイズを大きく制御することができる。
本実施形態において、制御部１４０は、光出力装置１００から出力される第３波長可変光のスペクトルがガウス形態（Ｇａｕｓｓｉａｎ ｓｈａｐｅ）を有するように、第１波長可変光及び第２波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御することができる。
他の実施形態において、制御部１４０は、第１波長可変光の波長領域と、第２波長可変光の波長領域とが重複しないように、第１ゲイン媒質と第２ゲイン媒質とにそれぞれ印加される電流のオン／オフ時点を制御することができる。例えば、制御部１４０は、第１ゲイン媒質に印加される電流がターンオフされると第２ゲイン媒質に印加される電流がターンオンされるように、第２ゲイン媒質に印加される電流がターンオフされると第１ゲイン媒質に印加される電流がターンオンされるように、電流のオン／オフ時点を制御する。これによって、光出力装置１００は、波長可変光のそれぞれの波長領域が重複することにより発生する強度雑音（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｎｏｉｓｅ）を除去することができる。
本実施形態による制御部１４０は、少なくとも一つ以上のプロセッサ（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）に該当するか、或いは少なくとも一つ以上のプロセッサを含む。また、制御部１４０は、図１に示すように、光出力装置１００の内部に位置してもよいが、それに限定されるものではなく、光出力装置１００の外部に位置することもできる。
一実施形態によると、光出力装置１００は、第１光生成部１１０及び第２光生成部１２０以外に、少なくとも一つ以上の光生成部を更に含み得る。これによって、結合部１３０は、第１波長可変光、第２波長可変光、及び少なくとも一つ以上の光生成部で生成された光を結合して１つの第３波長可変光を出力し、制御部１４０は、第１波長可変光、第２波長可変光、及び少なくとも一つ以上の光生成部で生成された光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御する。
光出力装置１００は、制御部１４０によって、それぞれの出力サイズと波長領域とが制御された第１波長可変光及び第２波長可変光が結合された第３波長可変光を出力する。これによって、光出力装置１００は、ガウス形態のスペクトルを有する広い波長領域の波長可変光を生成することができる。また、光出力装置１００は、強度雑音が除去され、狭い線幅を有する広い波長領域の波長可変光を生成することができる。
図２は、図１に示す光出力装置の他の実施形態を示した図である。図２を参照すると、光出力装置２００は、第１光生成部２１０、第２光生成部２２０、及び結合部１３０から構成される。第１光生成部２１０は、第１ゲイン媒質２１１、第１波長可変フィルタ２１２、第１光共振部２１３、及び第１カップラ２１４から構成され、第２光生成部２２０は、第２ゲイン媒質２２１、第２波長可変フィルタ２２２、第２光共振部２２３、及び第２カップラ２２４から構成される。
図２に示す電流信号２４１と電流信号２４２は、それぞれ制御部（図示せず）から、第１ゲイン媒質２１１と第２ゲイン媒質２２１とに印加される。本実施形態の特徴について明確に説明するために、図２に示す光出力装置２００で、電流信号２４１と電流信号２４２とを印加する制御部（図示せず）は、図示していないが、本実施形態に関する技術分野の当業者であれば、図２に示す光出力装置２００の内部又は外部に、制御部（図示せず）を更に含むということを理解することができる。
第１光生成部２１０は、第１ゲイン媒質２１１、第１波長可変フィルタ２１２、第１光共振部２１３、及び第１カップラ２１４を利用して、第１波長可変光を生成する。図２を参照すると、第１ゲイン媒質２１１、第１波長可変フィルタ２１２、及び第１カップラ２１４は、第１光共振部２１３に直列に連結される。
第１ゲイン媒質２１１は、第１ゲイン媒質２１１の特性によって決定される所定波長領域内で光を誘導放出し、放出された光を増幅する。本実施形態による第１ゲイン媒質２１１は、ＳＯＡ（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）であり得るが、それに限定されるものではなく、印加される電流によって放出される光の出力サイズと波長領域とが制御される全てのゲイン媒質を含む。
第１波長可変フィルタ２１２は、第１ゲイン媒質２１１によって放出された光の波長をスイーピングし、多様な波長を有する波長可変光を生成する。例えば、第１波長可変フィルタ２１２は、ファブリペロー・フィルタ又はポリゴンスキャニング・フィルタであるが、それらに限定されるものではなく、第１ゲイン媒質２１１によって放出された光の波長をスイーピングして波長可変光を生成する全ての波長可変フィルタを含む。
第１光共振部２１３は、第１ゲイン媒質２１１及び第１波長可変フィルタ２１２を利用して生成された波長可変光が所定の出力を有するまで波長可変光を増幅させるために、波長可変光を共振させて移動させる。第１光共振部２１３によって、波長可変光は、第１ゲイン媒質２１１にフィードバックされ、フィードバックされた波長可変光は、第１ゲイン媒質２１１によって更に増幅される。第１光生成部２１０は、このようなフィードバックと増幅とを反復し、所定の出力を有する第１波長可変光を生成する。本実施形態による第１光共振部２１３は、少なくとも一つ以上のリングキャビティによって構成される。
第１カップラ２１４は、第１ゲイン媒質２１１、第１波長可変フィルタ２１２、及び第１光共振部２１３を利用して生成された第１波長可変光の一部を、第２波長可変光と結合するために結合部１３０に出力し、第１波長可変光の他の一部は、出力を増幅するために、第１光共振部２１３を介して第１ゲイン媒質２１１にフィードバックされる。本実施形態による第１カップラ２１４は、光カップラ又はＷＤＭ（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）素子である。
電流信号２４１は、制御部（図示せず）によって第１ゲイン媒質２１１に印加される。電流信号２４１が第１ゲイン媒質２１１に印加されると、第１光生成部２１０は、電流信号２４１によって、光の出力サイズと波長領域とが制御された第１波長可変光を生成する。電流信号２４１がオン状態であるときは、対応する波長領域で第１波長可変光が出力され、電流信号２４１がオフ状態であるときは、対応する波長領域で第１波長可変光が出力されない。これによって、図２に示す第１波長可変光のスペクトル２５０が獲得される。図２のスペクトル２５０を参照すると、電流信号２４１がオフ状態であるとき、対応する黒色で塗りつぶされた部分の波長帯域では第１波長可変光が出力されない。これによって、制御部（図示せず）から印加される電流信号２４１のオン／オフ時点を調節することで、第１光生成部２１０により生成される第１波長可変光の波長領域を決定することができる。
また、スペクトル２５０で、光の出力サイズは、電流信号２４１の大きさによって決定される。これによって、制御部（図示せず）から印加される電流信号２４１の大きさを調節することで、第１光生成部２１０により生成される第１波長可変光の出力サイズを決定することができる。図２に示すスペクトル２５０は、第１光生成部２１０によって獲得される光スペクトルの一実施形態に過ぎない。第１光生成部２１０では、電流信号２４１の制御によって、図２に示すスペクトル２５０以外に、多様な形態のスペクトルが獲得される。
第２光生成部２２０も、第１光生成部２１０と同様に、第２ゲイン媒質２２１、第２波長可変フィルタ２２２、及び第２カップラ２２４が第２光共振部２２３に直列に連結される。第２光生成部２２０の第２ゲイン媒質２２１、第２波長可変フィルタ２２２、第２光共振部２２３、及び第２カップラ２２４は、第１光生成部２１０の第１ゲイン媒質２１１、第１波長可変フィルタ２１２、第１光共振部２１３、及び第１カップラ２１４と同様に作動するので、これに関する重複説明を省略する。
第２光生成部２２０で生成される第２波長可変光の波長領域及び中心波長は、第２ゲイン媒質２２１の特性によって決定される。第２ゲイン媒質２２１に、第１ゲイン媒質２１１と異なる特性を有するゲイン媒質を使用することにより、第２波長可変光の中心波長は、第１光生成部２１０で生成される第１波長可変光と異なる中心波長を有する。例えば、第１ゲイン媒質２１１は中心波長１．２μｍの量子点ＳＯＡであり、第２ゲイン媒質は中心波長１．３μｍの量子ウェルＳＯＡであり得るが、それらに限定されるものではない。
電流信号２４２は、制御部（図示せず）によって第２ゲイン媒質２２１に印加される。第２光生成部２２０は、電流信号２４２によって、光の出力サイズと波長領域とが制御された第２波長可変光を生成する。第１波長可変光と同様に、電流信号２４２がオン状態であるときは対応する波長領域で第２波長可変光が出力され、電流信号２４２がオフ状態であるときは対応する波長領域で第２波長可変光が出力されない。
図２のスペクトル２６０を参照すると、電流信号２４２がオフ状態であるとき、対応する黒色で塗りつぶされた部分の波長帯域では第２波長可変光が出力されない。第１波長可変光と同様に、制御部（図示せず）から印加される電流信号２４２のオン／オフ時点を調節することによって、第２光生成部２２０によって生成される第２波長可変光の波長領域を決定することができる。また、制御部（図示せず）から印加される電流信号２４２の大きさを調節することによって、第２波長可変光の出力サイズも決定することができる。図２に示すスペクトル２６０は、第２光生成部２２０によって獲得される光スペクトルの一実施形態に過ぎず、スペクトル２６０以外に、多様な形態のスペクトルが獲得される。
結合部１３０は、第１光生成部２１０で生成された第１波長可変光、及び第２光生成部２２０で生成された第２波長可変光を結合して１つの第３波長可変光を出力する。これによって、図２に示す第３波長可変光のスペクトル２７０が獲得される。図１で結合部１３０に関して記載した内容は、図２に示す結合部１３０にも適用されるので、これに関する重複説明を省略する。
図２を参照すると、スペクトル２７０は、電流信号２４１及び電流信号２４２がオフ状態であるとき、対応する黒色で塗りつぶされた部分の波長帯域を除外した残りの波長帯域の第１波長可変光と第２波長可変光とが結合されたものであることが分かる。これによって、波長領域が異なる２以上の波長可変光を結合して１つの広帯域波長可変光を生成する際に、波長可変光を生成する光生成部のゲイン媒質のそれぞれに印加される電流のオン／オフ時点を制御することで、波長可変光のそれぞれの波長領域を重複させない。これによって、波長可変光のそれぞれの波長領域が重複することにより発生する強度雑音を除去し、狭い線幅を有する広い波長領域の波長可変光を生成することができる。スペクトル２７０を参照すると、結合部１３０から出力される第３波長可変光の帯域幅は、第１光生成部２１０で生成された第１波長可変光の帯域幅、又は第２光生成部２２０で生成された第２波長可変の帯域幅よりはるかに広い帯域幅を有する。
また、制御部（図示せず）から印加される電流信号２４１及び電流信号２４２の電流のオン／オフ時点又は電流の大きさを制御することにより、光出力装置２００によって生成される第３波長可変光のスペクトル形態を決定することができる。例えば、光出力装置２００は、第３波長可変光のスペクトルがガウス形態を有するように、電流信号２４１及び電流信号２４２を制御することができる。図２に示すスペクトル２７０は、光出力装置２００によって獲得される光スペクトルの一実施形態に過ぎない。光出力装置２００では、電流信号２４１及び電流信号２４２の制御によって、図２に示すスペクトル２７０以外に、ガウス形態を含む多様な形態のスペクトルが獲得される。
図３は、図１に示す光出力装置の更に他の実施形態を示した図である。図３を参照すると、光出力装置３００は、第１光生成部３１０、第２光生成部３２０、及び結合部１３０から構成される。第１光生成部３１０は、第１ゲイン媒質２１１、第１波長可変フィルタ２１２、第１光共振部２１３、第１カップラ２１４、及び第１光増幅器３１５から構成され、第２光生成部３２０は、第２ゲイン媒質２２１、第２波長可変フィルタ２２２、第２光共振部２２３、第２カップラ２２４、及び第２光増幅器３２５から構成される。図３に示す電流信号３４１と電流信号３４２は、それぞれ制御部（図示せず）から、第１光増幅器３１５と第２光増幅器３２５とに印加される。
図３に示す第１ゲイン媒質２１１、第１波長可変フィルタ２１２、第１光共振部２１３、第１カップラ２１４、第２ゲイン媒質２２１、第２波長可変フィルタ２２２、第２光共振部２２３、及び第２カップラ２２４は、図２に示した第１ゲイン媒質２１１、第１波長可変フィルタ２１２、第１光共振部２１３、第１カップラ２１４、第２ゲイン媒質２２１、第２波長可変フィルタ２２２、第２光共振部２２３、及び第２カップラ２２４に対応するので、これに関する重複説明を省略する。
本実施形態の特徴について明確に説明するために、図３に示す光出力装置３００で、電流信号３４１と電流信号３４２とを印加する制御部（図示せず）は、図示していないが、本実施形態に関する技術分野の当業者であれば、図３に示す光出力装置３００の内部又は外部に、制御部（図示せず）を更に含むということを理解することができる。
第１光増幅器３１５は、第１ゲイン媒質２１１、第１波長可変フィルタ２１２、及び第１光共振部２１３を利用して生成された波長可変光を増幅する。このとき、第１光増幅器３１５は、ＳＯＡ（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）であり得るが、それに限定されるものではなく、印加される電流によって放出される光の出力サイズと波長領域とが制御される全ての光増幅器を含む。
第１光生成部３１０は、第１ゲイン媒質２１１、第１波長可変フィルタ２１２、及び第１光共振部２１３を利用して生成された波長可変光を、第１光増幅器３１５を利用して増幅することにより、第１波長可変光を生成する。
図３を参照すると、第１ゲイン媒質２１１、第１波長可変フィルタ２１２、及び第１カップラ２１４は、第１光共振部２１３と直列に連結される。第１光増幅器３１５は、直列に連結された第１ゲイン媒質２１１、第１波長可変フィルタ２１２、第１光共振部２１３、及び第１カップラ２１４から構成されたループの外部に位置する。これによって、第１光生成部３１０で、第１ゲイン媒質２１１、第１波長可変フィルタ２１２、及び第１光共振部２１３を利用して生成された波長可変光が、第１ゲイン媒質２１１にフィードバックされずに、第１カップラ２１４を介して出力されると、第１光増幅器３１５によって増幅されて第１波長可変光として出力される。
図２に示した光出力装置２００と異なり、図３の光出力装置３００で、電流信号３４１は、第１光増幅器３１５に印加される。図３の光出力装置３００は、第１ゲイン媒質２１１ではない第１光増幅器３１５にそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御することにより、第１波長可変光の出力サイズと波長領域とを制御する。電流信号３４１が第１光増幅器３１５に印加されると、第１光生成部３１０は、電流信号３４１によって、光の出力サイズと波長領域とが制御された第１波長可変光を生成する。制御部（図示せず）から印加される電流信号３４１によって、第１光生成部３１０により生成された第１波長可変光は、図３に示すスペクトル３５０のような形態の光スペクトルを有する。図３に示すスペクトル３５０は、第１光生成部３１０によって獲得される光スペクトルの一実施形態に過ぎない。
第２光増幅器３２５は、第２ゲイン媒質２２１、第２波長可変フィルタ２２２、及び第２光共振部２２３を利用して生成された波長可変光を増幅する。このとき、第２光増幅器３２５は、第１光増幅器３１５と同様にＳＯＡであり得るが、それに限定されるものではない。
第２光生成部３２０は、第２ゲイン媒質２２１、第２波長可変フィルタ２２２、及び第２光共振部２２３を利用して生成された波長可変光を、第２光増幅器３２５を利用して増幅することにより、第２波長可変光を生成する。第２光生成部３２０は、第１光生成部３１０で生成された光と異なる中心波長を有する第２波長可変光を生成する。第２光生成部３２０も、第１光生成部３１０と同様に、第２ゲイン媒質２２１、第２波長可変フィルタ２２２、及び第２カップラ２２４が第２光共振部２２３と直列に連結される。第２光増幅器３２５も、直列に連結された第２ゲイン媒質２２１、第２波長可変フィルタ２２２、第２光共振部２２３、及び第２カップラ２２４から構成されたループの外部に位置する。
図３の光出力装置３００で、電流信号３４２は、制御部（図示せず）から、第２光増幅器３２５に印加される。図３の光出力装置３００は、第２ゲイン媒質２２１ではない第２光増幅器３２５にそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御することにより、第２波長可変光の出力サイズと波長領域とを制御する。電流信号３４２が第２光増幅器３２５に印加されると、第２光生成部３２０は、電流信号３４２によって、光の出力サイズと波長領域とが制御された第２波長可変光を生成する。制御部（図示せず）から印加される電流信号３４２によって、第２光生成部３２０により生成された第２波長可変光は、図３に示すスペクトル３６０のような形態の光スペクトルを有する。図３に示すスペクトル３６０は、第２光生成部３２０によって獲得される光スペクトルの一実施形態に過ぎない。
結合部１３０は、第１光生成部３１０で生成された第１波長可変光、及び第２光生成部３２０で生成された第２波長可変光を結合して１つの第３波長可変光を出力する。これによって、図３に示す第３波長可変光のスペクトル３７０が獲得される。図１及び図２で、結合部１３０に関して記載した内容は、図３に示す結合部１３０にも適用されるので、これに関する重複説明を省略する。
図３を参照すると、スペクトル３７０は、電流信号３４１及び電流信号３４２がオフ状態であるとき、対応する黒色で塗りつぶされた部分の波長帯域を除外した残りの波長帯域の第１波長可変光と第２波長可変光とが結合されたものである。これによって、波長可変光を生成する光生成部のゲイン媒質のそれぞれに印加される電流のオン／オフ時点を制御することで、波長可変光のそれぞれの波長領域を重複させない。光出力装置３００は、電流信号３４１及び電流信号３４２の制御によって、図３に示すスペクトル３７０以外に、多様な形態のスペクトルを獲得する。例えば、光出力装置３００は、電流信号３４１及び電流信号３４２の電流のオン／オフ時点及び電流の大きさを制御することにより、第３波長可変光のスペクトルがガウス形態を有するように制御する。
制御部（図示せず）は、第１光増幅器３１５と第２光増幅器３２５とにそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御することにより、第１波長可変光及び第２波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御する。
図４は、図１に示す光出力装置の更に他の実施形態を示した図である。図４を参照すると、光出力装置４００は、第１光生成部４１０、第２光生成部４２０、及び結合部１３０から構成される。第１光生成部４１０は、第１ゲイン媒質２１１、第１波長可変フィルタ２１２、第１光共振部２１３、第１カップラ２１４、第１光増幅器３１５、及び第１バッファ４１５から構成され、第２光生成部４２０は、第２ゲイン媒質２２１、第２波長可変フィルタ２２２、第２光共振部２２３、第２カップラ２２４、第２光増幅器３２５、及び第２バッファ４２５から構成される。図４に示す電流信号４４１と電流信号４４２は、それぞれ制御部（図示せず）から、第１光増幅器３１５と第２光増幅器３２５とに印加される。
図４に示す第１ゲイン媒質２１１、第１波長可変フィルタ２１２、第１光共振部２１３、第１カップラ２１４、第２ゲイン媒質２２１、第２波長可変フィルタ２２２、第２光共振部２２３、及び第２カップラ２２４は、図２に示した第１ゲイン媒質２１１、第１波長可変フィルタ２１２、第１光共振部２１３、第１カップラ２１４、第２ゲイン媒質２２１、第２波長可変フィルタ２２２、第２光共振部２２３、及び第２カップラ２２４に対応するので、これに関する重複説明を省略する。
本実施形態の特徴について明確に説明するために、図４に示す光出力装置４００で、電流信号４４１と電流信号４４２とを印加する制御部（図示せず）は、図示していないが、本実施形態に関する技術分野の当業者であれば、図４に示す光出力装置４００の内部又は外部に制御部（図示せず）を更に含むということを理解することができる。
第１光増幅器３１５は、第１ゲイン媒質２１１、第１波長可変フィルタ２１２、及び第１光共振部２１３を利用して生成された波長可変光を増幅する。具体的に、第１光増幅器３１５は、第１ゲイン媒質２１１、第１波長可変フィルタ２１２、及び第１光共振部２１３を利用して生成された波長可変光と、第１バッファ４１５で保存された少なくとも一つ以上の波長可変光を結合した波長可変光とを増幅する。
第１バッファ４１５は、第１ゲイン媒質２１１、第１波長可変フィルタ２１２、及び第１光共振部２１３を利用して生成された波長可変光を保存する。第１バッファ４１５は、光カップラなどを利用して具現される。
例えば、第１バッファ４１５は、第１ゲイン媒質２１１、第１波長可変フィルタ２１２、及び第１光共振部２１３を利用して生成された第４波長可変光を保存する。第１バッファ４１５は、第４波長可変光が生成された時点から第１時間が経過した後、第１ゲイン媒質２１１、第１波長可変フィルタ２１２、及び第１光共振部２１３を利用して生成された第６波長可変光と、第１バッファ４１５に保存された第４波長可変光とを結合し、結合された１つの波長可変光を第１光増幅器３１５に出力する。このとき、第４波長可変光は、第１ゲイン媒質２１１で生成可能な光の波長領域のうち、第４波長領域で可変された波長を有する光であり、第６波長可変光は、第４波長可変光が生成された時点から第１時間後に生成された波長可変光であり、第４波長領域と異なる第６波長領域で可変された波長を有する光である。
これによって、第１光生成部４１０で、第１ゲイン媒質２１１、第１波長可変フィルタ２１２、及び第１光共振部２１３を利用して生成された第６波長可変光が第１ゲイン媒質２１１にフィードバックされずに第１カップラ２１４を介して出力されると、第１光生成部４１０は、第１バッファ４１５に保存された第４波長可変光を第６波長可変光に結合し、結合された１つの波長可変光を、第１光増幅器３１５を利用して増幅することにより、第１波長可変光を生成する。
図４を参照すると、光出力装置４００で、第１ゲイン媒質２１１、第１波長可変フィルタ２１２、及び第１カップラ２１４は、第１光共振部２１３と直列に連結される。第１バッファ４１５と第１光増幅器３１５は、直列に連結され、第１バッファ４１５及び第１光増幅器３１５は、直列に連結された第１ゲイン媒質２１１、第１波長可変フィルタ２１２、第１光共振部２１３、及び第１カップラ２１４から構成されたループの外部に位置する。
図３に示した光出力装置３００と同様に、図４の光出力装置４００で、電流信号４４１は、第１光増幅器３１５に印加される。これによって、第１光生成部４１０は、電流信号４４１により、光の出力サイズと波長領域とが制御された第１波長可変光を生成する。第１波長可変光は、図４に示すスペクトル４５０のような形態の光スペクトルを有する。図４に示すスペクトル４５０は、第１光生成部４１０によって獲得される光スペクトルの一実施形態に過ぎない。
第２光増幅器３２５は、第２ゲイン媒質２２１、第２波長可変フィルタ２２２、及び第２光共振部２２３を利用して生成された波長可変光を増幅する。具体的に、第２光増幅器３２５は、第２ゲイン媒質２２１、第２波長可変フィルタ２２２、及び第２光共振部２２３を利用して生成された波長可変光と、第２バッファ４２５で保存された少なくとも一つ以上の波長可変光とを結合した波長可変光を増幅する。
第２バッファ４２５は、第２ゲイン媒質２２１、第２波長可変フィルタ２２２、及び第２光共振部２２３を利用して生成された波長可変光を保存する。例えば、第２バッファ４２５は、光カップラなどを利用して具現される。
例えば、第２バッファ４２５は、第２ゲイン媒質２２１、第２波長可変フィルタ２２２、及び第２光共振部２２３を利用して生成された第５波長可変光を保存する。第２光増幅器３２５は、第２ゲイン媒質２２１、第２波長可変フィルタ２２２、及び第２光共振部２２３を利用して生成された第７波長可変光と、第２バッファ４２５で保存された第５波長可変光とを結合した可変光を増幅する。このとき、第５波長可変光は、第２ゲイン媒質２２１で生成可能な光の波長領域のうち、第５波長領域で可変された波長を有する光であり、第７波長可変光は、第５波長可変光が生成された時点から第２時間後に生成された波長可変光であり、第５波長領域と異なる第７波長領域で可変された波長を有する光である。
図４を参照すると、第２光生成部４２０も、第１光生成部４１０と同様に、第２ゲイン媒質２２１、第２波長可変フィルタ２２２、及び第２カップラ２２４が第２光共振部２２３と直列に連結される。第２バッファ４２５と第２光増幅器３２５は、直列に連結され、直列に連結された第２ゲイン媒質２２１、第２波長可変フィルタ２２２、第２光共振部２２３、及び第２カップラ２２４から構成されたループの外部に位置する。
第１光生成部４１０と同様に、電流信号４４２は、第２光増幅器３２５に印加される。これによって、第２光生成部４２０は、電流信号４４２により、光の出力サイズと波長領域とが制御された第２波長可変光を生成する。第２波長可変光は、図４に示すスペクトル４６０のような形態の光スペクトルを有する。図４に示すスペクトル４６０は、第２光生成部４２０によって獲得される光スペクトルの一実施形態に過ぎない。
結合部１３０は、第１光生成部４１０で生成された第１波長可変光、及び第２光生成部４２０で生成された第２波長可変光を結合して１つの第３波長可変光を出力する。これによって、図４に示す第３波長可変光のスペクトル４７０が獲得される。図１〜図３で、結合部１３０に関して記載した内容は、図４に示す結合部１３０にも適用されるので、これに関する重複説明を省略する。
制御部（図示せず）は、第１光増幅器３１５と第２光増幅器３２５とにそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御することにより、第１波長可変光及び第２波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御する。
これによって、光出力装置４００は、生成された波長可変光をバッファに保存された波長可変光と結合した後、光増幅器の電流制御を利用して波長可変光の波長領域と出力とを制御することにより、生成された波長可変光をバッファに保存された波長可変光と結合する過程で発生するカップリング損失（ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｌｏｓｓ）を補償することができる。
図５は、図１に示す光出力装置の更に他の実施形態を示した図である。図５を参照すると、光出力装置５００は、第１ゲイン媒質５１０、第２ゲイン媒質５２０、波長可変フィルタ５３０、第１カップラ５４１、第１光共振部５４２、第２カップラ５４３、第３カップラ５４４、及び第２光共振部５４５から構成される。図５に示す電流信号５５１と電流信号５５２は、それぞれ制御部（図示せず）から、第１ゲイン媒質５１０と第２ゲイン媒質５２０とに印加される。
本実施形態の特徴について明確に説明するために、光出力装置５００で、電流信号５５１と電流信号５５２とを印加する制御部（図示せず）は、図示していないが、本実施形態に関する技術分野の当業者であれば、図５に示す光出力装置５００の内部又は外部に、制御部（図示せず）を更に含むということを理解することができる。
光出力装置５００は、第１ゲイン媒質５１０、波長可変フィルタ５３０、第１カップラ５４１、第１光共振部５４２、第２カップラ５４３、第３カップラ５４４、及び第２光共振部５４５を利用して、第１波長可変光を生成する。このとき、第１波長可変光を生成する光出力装置５００の構成要素は、第１光生成部（図示せず）から構成される。
光出力装置５００は、第２ゲイン媒質５２０、波長可変フィルタ５３０、第１カップラ５４１、第１光共振部５４２、第２カップラ５４３、第３カップラ５４４、及び第２光共振部５４５を利用して、第２波長可変光を生成する。第２波長可変光を生成する光出力装置５００の構成要素は、第２光生成部（図示せず）から構成される。
本実施形態によると、第１ゲイン媒質５１０と第２ゲイン媒質５２０は、第１光共振部５４２によって並列に連結される。第１ゲイン媒質５１０及び第２ゲイン媒質５２０は、それぞれ波長可変フィルタ５３０と直列に連結され、第１光共振部５４２と波長可変フィルタ５３０は、第２光共振部５４５と直列に連結される。
第１ゲイン媒質５１０は、光の誘導放出と増幅とを利用して、第１中心波長を有する光を放出する。第２ゲイン媒質５２０は、光の誘導放出と増幅とを利用して、第１中心波長と異なる第２中心波長を有する光を放出する。例えば、第１ゲイン媒質５１０と第２ゲイン媒質５２０は、ＳＯＡであり得るが、それに限定されるものではない。
波長可変フィルタ５３０は、第１ゲイン媒質５１０及び第２ゲイン媒質５２０で放出された光の波長を可変する。波長可変フィルタ５３０は、第１ゲイン媒質５１０又は第２ゲイン媒質５２０によって放出された光の波長をスイーピングし、多様な波長を有する波長可変光を生成する。例えば、波長可変フィルタ５３０は、ファブリペロー・フィルタ又はポリゴンスキャニング・フィルタであるが、それらに限定されるものではない。
第１光共振部５４２は、第１ゲイン媒質５１０及び第２ゲイン媒質５２０で放出された光を共振させて移動させる。例えば、第１光共振部５４２は、少なくとも一つ以上のリングキャビティによって構成される。
第２光共振部５４５は、波長可変フィルタ５３０によって可変された波長可変光を、第１ゲイン媒質５１０及び第２ゲイン媒質５２０にフィードバックさせる。これによって、第２光共振部５４５は、第１ゲイン媒質５１０、第２ゲイン媒質５２０、及び波長可変フィルタ５３０を利用して生成された波長可変光が所定の出力を有するまで生成された波長可変光を増幅させる。例えば、第２光共振部５４５は、少なくとも一つ以上のリングキャビティによって構成される。
第１カップラ５４１は、第１ゲイン媒質５１０又は第２ゲイン媒質５２０によって放出された光を、第２光共振部５４５に出力する。例えば、第１カップラ５４１は、光カップラである。
第２カップラ５４３は、第１ゲイン媒質５１０によって生成される第１波長可変光と、第２ゲイン媒質５２０によって生成される第２波長可変光とを結合し、結合された１つの第３波長可変光を出力する。このとき、第２カップラ５４３は、図１に示した結合部に該当する。第２カップラ５４３は、第３波長可変光の一部を光出力装置５００から出力し、また第３波長可変光の出力を増幅するために、第２光共振部５４５を介して、第１ゲイン媒質５１０又は第２ゲイン媒質５２０にフィードバックする。例えば、第２カップラ５４３は、光カップラ又はＷＤＭ素子である。
第３カップラ５４４は、波長可変フィルタ５３０によって可変された波長可変光が、第１ゲイン媒質５１０又は第２ゲイン媒質５２０にフィードバックされるように、可変された波長可変光を第１光共振部５４２に出力する。例えば、第３カップラ５４４は、光カップラである。
制御部（図示せず）は、第１ゲイン媒質５１０と第２ゲイン媒質５２０とにそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御することにより、第１波長可変光及び第２波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御する。
光出力装置５００で、電流信号５５１と電流信号５５２は、それぞれ第１ゲイン媒質５１０と第２ゲイン媒質５２０とに印加される。これによって、光出力装置５００は、電流信号５５１及び電流信号５５２により、光の出力サイズと波長領域とが制御された第１波長可変光と第２波長可変光とを生成する。例えば、第１波長可変光と第２波長可変光は、それぞれ図５に示すスペクトル５６０及びスペクトル５７０のような形態の光スペクトルを有する。光出力装置５００は、光の出力サイズと波長領域とが制御された第１波長可変光と第２波長可変光を結合し、スペクトル５８０のような第３波長可変光の光スペクトルを獲得する。
一実施形態によると、光出力装置５００は、光の誘導放出と増幅とを利用して、第１中心波長及び第２中心波長と異なる中心波長を有する光を放出する少なくとも一つ以上のゲイン媒質を更に含み得る。これによって、結合部１３０は、第１波長可変光、第２波長可変光、及び少なくとも一つ以上のゲイン媒質によって生成される波長可変光を結合して１つの第３波長可変光を出力し、制御部（図示せず）は、第１ゲイン媒質５１０、第２ゲイン媒質５２０、及び少なくとも一つ以上のゲイン媒質にそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御することにより、それぞれの出力サイズと波長領域とが制御された第１波長可変光、第２波長可変光、及び少なくとも一つ以上のゲイン媒質によって生成される波長可変光を結合し、結合された１つの第３波長可変光を出力する。
図６は、図１に示す光出力装置の更に他の実施形態を示した図である。図６を参照すると、光出力装置６００は、第１ゲイン媒質５１０、第２ゲイン媒質５２０、波長可変フィルタ５３０、第１カップラ５４１、第１光共振部５４２、第２カップラ５４３、第３カップラ５４４、第２光共振部５４５、第１バッファ６１０、第１光増幅器６２０、第２光増幅器６３０、第４カップラ６４１、及び第５カップラ６４２から構成される。図６に示す電流信号６５１と電流信号６５２は、それぞれ制御部（図示せず）から、第１光増幅器６２０と第２光増幅器６３０とに印加される。
図６に示す第１ゲイン媒質５１０、第２ゲイン媒質５２０、波長可変フィルタ５３０、第１カップラ５４１、第１光共振部５４２、第３カップラ５４４、第２光共振部５４５は、図５に示した第１ゲイン媒質５１０、第２ゲイン媒質５２０、波長可変フィルタ５３０、第１カップラ５４１、第１光共振部５４２、第３カップラ５４４、第２光共振部５４５に対応するので、これに関する重複説明を省略する。
本実施形態の特徴について明確に説明するために、光出力装置６００で、電流信号６５１と電流信号６５２とを印加する制御部（図示せず）は、図示していないが、本実施形態に関する技術分野の当業者であれば、図６に示す光出力装置６００の内部又は外部に、制御部（図示せず）を更に含むということを理解することができる。
第２カップラ５４３は、第１ゲイン媒質５１０によって生成される波長可変光と、第２ゲイン媒質５２０によって生成される波長可変光とを結合し、結合された１つの波長可変光を出力する。第２カップラ５４３は、結合された１つの波長可変光の一部を光出力装置６００から出力し、また結合された１つの波長可変光の出力を増幅するために、第２光共振部５４５を介して、第１ゲイン媒質５１０又は第２ゲイン媒質５２０にフィードバックする。
第１バッファ６１０は、第１ゲイン媒質５１０及び第２ゲイン媒質５２０のうちのいずれか１つのゲイン媒質、波長可変フィルタ５３０、第１光共振部５４２及び第２光共振部５４５を利用して生成された波長可変光を保存する。第１バッファ６１０は、いずれか１つのゲイン媒質、波長可変フィルタ５３０、第１光共振部５４２及び第２光共振部５４５を利用して生成されて保存された波長可変光と異なる波長領域で可変された第４波長可変光を、保存された波長可変光と結合して１つの波長可変光を出力する。
第４カップラ６４１は、第１バッファ６１０から出力された波長可変光を、第１ゲイン媒質５１０を利用して生成された波長可変光と、第２ゲイン媒質５２０を利用して生成された波長可変光とに分け、それぞれ第１光増幅器６２０と第２光増幅器６３０とに出力する。第４カップラ６４１は、光カップラである。
第１光増幅器６２０は、第１バッファ６１０から出力された波長可変光のうち、第１ゲイン媒質５１０を利用して生成された波長可変光を増幅することにより、第１波長可変光を生成する。このとき、第１光増幅器６２０は、ＳＯＡであり得るが、それに限定されるものではない。
第２光増幅器６３０は、第１光増幅器６２０と並列に連結され、第１バッファ６１０から出力された波長可変光のうち、第２ゲイン媒質５２０を利用して生成された波長可変光を増幅することにより、第２波長可変光を生成する。このとき、第２光増幅器３２５は、第１光増幅器３１５と同様に、ＳＯＡであり得るが、それに限定されるものではない。
第５カップラ６４２は、第１光増幅器６２０から出力された第１波長可変光と、第２光増幅器６３０から出力された第２波長可変光とを結合して１つの第３波長可変光を出力する。このとき、第５カップラ６４２は、図１に示した結合部に該当する。第５カップラ６４２は、光カップラ又はＷＤＭ素子を利用して具現される。
光出力装置６００は、第１ゲイン媒質５１０を利用して生成された波長可変光を、第１バッファ６１０を利用して結合し、第１光増幅器６２０を利用して結合された波長可変光を増幅して第１波長可変光を生成する。このとき、第１波長可変光を生成する光出力装置６００の構成要素は、第１光生成部（図示せず）から構成される。
光出力装置６００は、第２ゲイン媒質５２０を利用して生成された波長可変光を、第１バッファ６１０を利用して結合し、第２光増幅器６３０を利用して結合された波長可変光を増幅して第２波長可変光を生成する。第２波長可変光を生成する光出力装置６００の構成要素は、第２光生成部（図示せず）から構成される。
図６を参照すると、第１ゲイン媒質５１０と第２ゲイン媒質５２０は、第１光共振部５４２によって並列に連結され、第１光共振部５４２と波長可変フィルタ５３０は、第２光共振部５４５と直列に連結され、第１ゲイン媒質５１０及び第２ゲイン媒質５２０のそれぞれは、波長可変フィルタ５３０と直列に連結される。第２光共振部５４５は、第１バッファ６１０と直列に連結され、第１バッファ６１０は、並列に連結された第１光増幅器６２０及び第２光増幅器６３０と直列に連結される。
制御部（図示せず）は、第１光増幅器６２０及び第２光増幅器６３０にそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御することにより、第１波長可変光及び第２波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御する。
光出力装置６００で、電流信号６５１と電流信号６５２は、それぞれ第１光増幅器６２０と第２光増幅器６３０とに印加される。これによって、光出力装置６００は、電流信号６５１及び電流信号６５２によって、光の出力サイズと波長領域とが制御された第１波長可変光と第２波長可変光とを生成する。例えば、第１波長可変光と第２波長可変光は、それぞれ図６に示すスペクトル６６０及びスペクトル６７０のような形態の光スペクトルを有する。光出力装置６００は、光の出力サイズと波長領域とが制御された第１波長可変光と第２波長可変光とを結合し、スペクトル６８０のような第３波長可変光の光スペクトルを獲得する。
図７Ａは、本発明の一実施形態による、図１に示す制御部が一つ以上の光生成部の動作を制御する作業を示した図である。図７Ａを参照すると、光出力装置７００は、第１光生成部２１０〜第Ｎ光生成部７１０、結合部１３０、及び制御部１４０から構成され、光信号抽出部７３０及び同期信号生成部７４０を更に含む。
図７Ａに示す光出力装置７００は、本実施形態の特徴が不明確になることを防ぐために、本実施形態に関する構成要素のみを図示している。従って、図７Ａに示す構成要素以外に、他の汎用的な構成要素が更に含まれるということを、本実施形態に関する技術分野の当業者であれば、理解することができる。図７Ａに示す結合部１３０、制御部１４０は、図１に示した結合部１３０、制御部１４０に対応するので、これに関する重複説明を省略する。
第１光生成部２１０〜第Ｎ光生成部７１０は、第１波長可変光〜第Ｎ波長可変光を生成する。図７Ａに示す第１光生成部２１０〜第Ｎ光生成部７１０は、説明の便宜上、図２に示した光生成部の形態で図示しているが、それに限定されるものではなく、図３〜図６に示した光生成部のうちのいずれか１つの形態で具現される。例えば、第１光生成部２１０〜第Ｎ光生成部７１０は、図３に示した光生成部の形態のように、第１光増幅器（図示せず）〜第Ｎ光増幅器（図示せず）を更に含み得る。
結合部１３０は、第１光生成部２１０〜第Ｎ光生成部７１０で生成された第１波長可変光〜第Ｎ波長可変光を結合し、結合された１つの波長可変光を出力する。
光信号抽出部７３０は、第１波長可変光〜第Ｎ波長可変光が結合された波長可変光から、所定波長領域の光信号を抽出する。説明の便宜のために、光信号抽出部７３０は、第１波長可変光〜第Ｎ波長可変光が結合された波長可変光から光信号を抽出するものとして図示しているが、それに限定されるものではない。光信号抽出部７３０は、第１光生成部２１０〜第Ｎ光生成部７１０のうち、いずれか１つの光生成部によって生成された波長可変光から光信号を抽出することもでき、これに関する一実施形態として、図７Ｂを参照して後述する。光信号抽出部７３０は、図７Ａに示したように、光ダイオード（ＰＤ：ｐｈｏｔｏ ｄｉｏｄｅ）、光ファイバブラッグ格子（ＦＢＧ：ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ ｇｒａｔｉｎｇ）、サーキュレータ（ｃｉｒｃｕｌａｔｏｒ）などで具現されるが、それらに限定されるものではなく、光信号抽出部７３０は、多様な素子で具現される。
同期信号生成部７４０は、抽出された光信号に基づいて、第１ゲイン媒質及び第２ゲイン媒質で光を誘導放出して増幅する動作と、第１波長可変フィルタ及び第２波長可変フィルタで光の波長を可変する動作とをそれぞれ同期化するための同期信号を生成する。このとき生成される同期信号は、ＴＴＬ（ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ−ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ｌｏｇｉｃ）レベルの信号であり得るが、それに限定されるものではない。
制御部１４０は、第１光生成部２１０〜第Ｎ光生成部７１０の第１ゲイン媒質２１１〜第Ｎゲイン媒質７１１のそれぞれに印加される電流を制御することにより、第１波長可変光〜第Ｎ波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御する。本実施形態によって、制御部１４０は、同期信号に基づいて、第１ゲイン媒質２１１〜第Ｎゲイン媒質７１１のそれぞれに印加される電流と、第１波長可変フィルタ２１２〜第Ｎ波長可変フィルタ７１２のそれぞれに印加される電圧とを生成することにより、第１ゲイン媒質２１１〜第Ｎゲイン媒質７１１、第１波長可変フィルタ２１２〜第Ｎ波長可変フィルタ７１２の動作を制御する。
他の実施形態において、第１光生成部２１０〜第Ｎ光生成部７１０が、図３に示した光生成部の形態で具現される場合、制御部１４０は、同期信号に基づいて、第１光増幅器（図示せず）〜第Ｎ光増幅器（図示せず）のそれぞれに印加される電流を更に生成することにより、第１ゲイン媒質２１１〜第Ｎゲイン媒質７１１、第１波長可変フィルタ２１２〜第Ｎ波長可変フィルタ７１２、第１光増幅器（図示せず）〜第Ｎ光増幅器（図示せず）の動作を制御する。
光出力装置７００は、干渉計７２０に連結される。これによって、光出力装置７００から出力されて結合された波長可変光が干渉計７２０に入力される。干渉計７２０は、光出力装置７００から出力されて結合された波長可変の光を、測定光と参照光とに分離し、測定光と参照光とが反射して戻ってきた応答光を受信する。例えば、光信号抽出部７３０は、光出力装置７００から出力されて結合された波長可変の光から分離された参照光を照射し、照射された参照光が反射して戻ってきた応答光を受信する干渉計７２０の参照アーム（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ａｒｍ）で光信号を抽出する。なお、参照符号７１３、７１４は、それぞれ第Ｎ光共振部、第Ｎカップラである。
図７Ｂは、本発明の他の実施形態による、図１に示す制御部が一つ以上の光生成部の動作を制御する作業を示した図である。図７Ｂに示す第１光生成部２１０〜第Ｎ光生成部７１０、結合部１３０、制御部１４０、光信号抽出部７３０、及び同期信号生成部７４０は、図７Ａに示した第１光生成部２１０〜第Ｎ光生成部７１０、結合部１３０、制御部１４０、光信号抽出部７３０、及び同期信号生成部７４０に対応するので、これに関する重複説明を省略する。
図７Ｂの光信号抽出部７３０は、第１光生成部２１０で生成された第１波長可変光から光信号を抽出する。このとき、第１光生成部２１０は、第１波長可変光から光信号を抽出するために、第１光生成部２１０から第１波長可変光の一部を出力するカップラ７３５を更に含む。カップラ７３５によって、第１光生成部２１０から分離された第１波長可変光の一部は、光信号抽出部７３０に入力される。図７Ａの光信号抽出部７３０のように、図７Ｂの光信号抽出部７３０は、光ダイオード（ＰＤ）、光ファイバブラッグ格子（ＦＢＧ）、サーキュレータなどによって具現されるが、それらに限定されるものではなく、光信号抽出部７３０は、多様な素子で具現される。
第１光生成部２１０で生成された第１波長可変光から光信号を抽出するように、光信号抽出部７３０は、第２光生成部（図示せず）〜第Ｎ光生成部７１０で生成された第２波長可変光〜第Ｎ波長可変光から光信号を抽出することもできる。従って、光信号抽出部７３０は、第１光生成部２１０〜第Ｎ光生成部７１０から生成されたいずれか１つの波長可変光及び結合された波長可変光から、所定の波長領域の光信号を抽出することができる。
図８は、図１に示す光出力装置の更に他の実施形態を示した図である。図８を参照すると、光出力装置８００は、第１光生成部８１０、第２光生成部８２０、第３光生成部８３０、第４光生成部８４０、結合部８５０、及び非線形光ファイバ増幅器８９０から構成される。結合部８５０は、第１カップラ８６０、第２カップラ８７０、及び第３カップラ８８０から構成される。
本実施形態の特徴について明確に説明するために、図８に示す光出力装置８００で、第１光生成部８１０〜第４光生成部８４０によって生成された波長可変光の出力サイズと波長領域とを制御する制御部（図示せず）は、図示していないが、本実施形態に関する技術分野の当業者であれば、図８に示す光出力装置８００の内部又は外部に、制御部（図示せず）を更に含むということを理解することができる。
第１光生成部８１０は、制御部（図示せず）によって、それぞれの出力サイズと波長領域とが制御された第１中心波長λ１を有する第１波長可変光を生成する。
第２光生成部８２０は、制御部（図示せず）によって、それぞれの出力サイズと波長領域とが制御された第２中心波長λ２を有する第２波長可変光を生成する。
第３光生成部８３０は、制御部（図示せず）によって、それぞれの出力サイズと波長領域とが制御された、第１波長可変光と波長領域が重複しない第３中心波長λ３を有する第４波長可変光を生成する。
第４光生成部８４０は、制御部（図示せず）によって、それぞれの出力サイズと波長領域とが制御された、第２波長可変光と波長領域が重複しない第４中心波長λ４を有する第５波長可変光を生成する。
第１光生成部８１０、第２光生成部８２０、第３光生成部８３０、及び第４光生成部８４０は、図２〜図６に示した光生成部のうちのいずれか１つの形態で具現される。例えば、第１光生成部８１０、第２光生成部８２０、第３光生成部８３０、及び第４光生成部８４０は、図２に示した光生成部のような形態で具現され、制御部（図示せず）は、第１ゲイン媒質（図示せず）〜第４ゲイン媒質（図示せず）にそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点を制御することにより、第１波長可変光、第２波長可変光、第４波長可変光、及び５波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御する。或いは、第１光生成部８１０、第２光生成部８２０、第３光生成部８３０、及び第４光生成部８４０は、図３に示した光生成部のような形態で具現され、第１光増幅器（図示せず）〜第４光増幅器（図示せず）にそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点を制御することにより、第１波長可変光、第２波長可変光、第４波長可変光、及び５波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御することができる。
結合部８５０は、第１波長可変光、第２波長可変光、第４波長可変光、及び第５波長可変光を結合して１つの第３波長可変光を出力する。これによって、光出力装置８００は、第１波長可変光、第２波長可変光、第４波長可変光、及び第５波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とが制御されて結合された１つの波長可変光を出力する。
例えば、結合部８５０は、第１カップラ８６０、第２カップラ８７０、及び第３カップラ８８０から構成される。このとき、第１カップラ８６０は、第１波長可変光と第４波長可変光とを結合し、第２カップラ８７０は、第２波長可変光と第５波長可変光とを結合し、第３カップラ８８０は、第１波長可変光及び第４波長可変光が結合された波長可変光と、第２波長可変光及び第５波長可変光が結合された波長可変光とを結合して第３波長可変光を出力する。これによって、第１カップラ８６０により出力される波長可変光は、第１中心波長λ１を有する第１波長可変光と、第３中心波長λ３を有する第４波長可変光とが結合された光であり、図８のスペクトル８６５のような形態を有する。第２カップラ８７０によって出力される波長可変光は、第２中心波長λ２を有する第２波長可変光と、第４中心波長λ４を有する第５波長可変光とが結合された光であり、図８のスペクトル８７５のような形態を有する。第３カップラ８８０は、スペクトル８６５の波長可変光と、スペクトル８７５の波長可変光とを結合し、スペクトル８８５の形態を有する１つの第３波長可変光を生成する。
一実施形態によると、第１カップラ８６０は、第１波長可変光と第４波長可変光とを、波長分割マルチプレキシング（ＷＤＭ）方式を利用して結合し、第２カップラ８７０は、第２波長可変光と第５波長可変光とを、波長分割マルチプレキシング方式を利用して結合する。結合部８５０は、第１カップラ８６０及び第２カップラ８７０を利用して、第１波長可変光及び第４波長可変光を、波長分割マルチプレキシング方式を利用して結合し、第２波長可変光及び第５波長可変光を、波長分割マルチプレキシング方式を利用して結合した後、それぞれ結合された波長可変光を、第３カップラ８８０を利用して結合する方法以外に、多様な方法でそれぞれの光生成部で生成された波長可変光を結合することができる。
非線形光ファイバ増幅器８９０は、光ファイバの非線形性を利用して、結合部８５０から出力された波長可変光を増幅する。非線形光ファイバ増幅器８９０は、それぞれの光生成部で生成された波長可変光を結合部８５０によって結合する過程で発生する波長可変光の出力損失を補完する。
図９は、本発明の一実施形態による、図１に示す光出力装置を含む光干渉断層撮影装置（ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ａｐｐａｒａｔｕｓ）を示した図である。本実施形態による光干渉断層撮影装置９００の光出力装置１００は、図１〜図８に示した光出力装置のうちのいずれか一つである。従って、下記で省略した内容であるとしても、図１〜図８に示した光出力装置１００について上述した内容は、図９に記載した光出力装置にも適用される。以下では、説明の便宜上、図９の光出力装置１００は、図１に示した光出力装置１００であると仮定して説明する。
図９に示す光出力装置１００は、本実施形態の特徴が不明確になることを防ぐために、本実施形態に関する構成要素のみを図示している。従って、図９に示す構成要素以外に、他の汎用的な構成要素が更に含まれることを、本実施形態に関する技術分野の当業者であれば、理解することができる。
光出力装置１００は、第１光生成部で生成される第１波長可変光、及び第２光生成部で生成される第２波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御するために、第１光生成部の第１ゲイン媒質と、第２光生成部の第２ゲイン媒質とにそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御し、第１光生成部で第１ゲイン媒質に印加された電流に基づいて第１中心波長を中心にする第１波長可変の光を生成し、第２光生成部で第２ゲイン媒質に印加された電流に基づいて第２中心波長を中心にする第２波長可変の光を生成し、第１波長可変光及び第２波長可変光を結合して１つの第３波長可変の光を出力する。光出力装置１００は、第３波長可変光を干渉計９２０に伝達する。
他の実施形態によると、光出力装置１００は、第１光生成部で生成される第１波長可変光、及び第２光生成部で生成される第２波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御するために、第１光生成部の第１光増幅器と、第２光生成部の第２光増幅器とにそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御し、第１波長可変光及び第２波長可変光が結合された第３波長可変の光を出力する。
干渉計９２０は、光出力装置１００から出力された第３波長可変の光を、測定光及び参照光に分離して測定光を対象体１０に照射し、測定光が対象体１０から反射して戻ってきた応答光を受信する。
干渉計９２０は、ビームスプリッタ（ｂｅａｍ ｓｐｌｉｔｔｅｒ）９２２及び基準ミラー９２４を含む。光出力装置１００から伝達された第３波長可変光は、ビームスプリッタ９２２で、測定光及び参照光に分離される。ビームスプリッタ９２２で分離された光のうちの測定光は、光プローブ９３０に伝達され、参照光は、基準ミラー９２４に伝達されて反射した後、再びビームスプリッタ９２２に戻る。一方、光プローブ９３０に伝達された測定光は、光プローブ９３０を介して内部の断層映像を撮影する対象体１０に照射され、照射された測定光が対象体１０で反射された応答光は、光プローブ９３０を介してビームスプリッタ９２２に伝達される。伝達された応答光と、基準ミラー９２４で反射された参照光は、ビームスプリッタ９２２で干渉を起こす。
光プローブ９３０は、コリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）レンズ９３２、ガルバノスキャナ（ｇａｌｖａｎｏ ｓｃａｎｎｅｒ）９３４、及びレンズ９３６を含む。ここで、ガルバノスキャナ９３４は、一定軸を中心に一定半径で回転が可能なミラー（ｍｉｒｒｏｒ）であり、ＭＥＭＳ（ｍｉｃｒｏ ｅｌｅｃｔｒｏ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）から回転に必要な駆動力を得るＭＥＭＳスキャナで具現され得る。干渉計９２０から伝達された測定光は、光プローブ９３０のコリメータレンズ９３２を通過して視準（ｃｏｌｌｉｍａｔｅ）され、ガルバノスキャナ９３４で反射されることによって進行方向が調節され、レンズ９３６を通過した後、対象体１０に照射される。
検出器９４０は、応答光と参照光とによって発生する干渉信号を検出する。検出器９４０は、検出した干渉信号を映像信号処理器９５０に伝達する。
映像信号処理器９５０は、干渉信号を利用して、対象体１０の断層撮影映像を生成する。映像信号処理器９５０は、干渉信号を、対象体１０の断層映像を示す映像信号に変換する。
これによって、光干渉断層撮影装置９００は、光出力装置１００から出力された広帯域波長可変光を利用して対象体１０の断層映像を獲得することにより、軸方向の分解能が向上した高分解能の断層映像を獲得することができる。
図１０は、本発明の一実施形態による光出力装置が波長可変光を出力する方法を示したフローチャートである。図１０を参照すると、図１０に記載した方法は、図１〜図９に示した光出力装置で、時系列的に処理される各段階によって構成される。従って、下記で省略する内容であるとしても、図１〜図９に示した光出力装置について上述した内容は、図１０に記載する方法にも適用される。
１０１０段階で、制御部１４０は、第１光生成部１１０で生成される第１波長可変光、及び第２光生成部１２０で生成される第２波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御するために、第１光生成部１１０の第１ゲイン媒質と、第２光生成部１２０の第２ゲイン媒質とにそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御する。
１０２０段階で、第１光生成部１１０で、第１ゲイン媒質に印加された電流に基づいて、第１中心波長を中心にする第１波長可変光を生成する。
１０３０段階で、第２光生成部１２０で、第２ゲイン媒質に印加された電流に基づいて、第２中心波長を中心にする第２波長可変光を生成する。
１０４０段階で、第１波長可変光及び前記第２波長可変光を結合して１つの第３波長可変の光を出力する。
光出力装置１００は、波長領域が異なる２以上の波長可変光を結合して１つの広帯域波長可変光を生成する際に、波長可変光を生成する光生成部のゲイン媒質のそれぞれに印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御することにより、最終的に出力される１つの広帯域波長可変光のスペクトルがガウス形態を有するように、波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御することができる。
また、光出力装置１００は、波長領域が異なる２以上の波長可変光を結合して１つの広帯域波長可変光を生成する際に、波長可変光のそれぞれの波長領域が重複しないように、波長可変光を生成する光生成部のゲイン媒質のそれぞれに印加される電流のオン／オフ時点を制御することにより、波長可変光のそれぞれの波長領域が重複することにより発生する強度雑音を除去することができる。
一方、上述の方法は、コンピュータで実行されるプログラムで作成可能であり、コンピュータ読み取り可能な記録媒体を利用して、プログラムを作動させる汎用デジタルコンピュータで具現される。また、上述の方法で使われるデータの構造は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に多くの手段を介して記録される。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、マグネチック記録媒体（例えば、ＲＯＭ（ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光学的判読媒体（例えば、ＣＤ（ｃｏｍｐａｃｔ ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ、ＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ｄｉｓｃ）など）のような記録媒体を含む。
以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
本発明の波長可変光を出力する方法及び光出力装置は、例えば疾病診断関連の技術分野に効果的に適用可能である。
１０ 対象体
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、７００’、８００ 光出力装置
１１０、２１０、３１０、４１０、８１０ 第１光生成部
１２０、２２０、３２０、４２０、８２０ 第２光生成部
１３０、８５０ 結合部
１４０ 制御部
２１１、５１０ 第１ゲイン媒質
２１２ 第１波長可変フィルタ
２１３、５４２ 第１光共振部
２１４、５４１、８６０ 第１カップラ
２２１、５２０ 第２ゲイン媒質
２２２ 第２波長可変フィルタ
２２３、５４５ 第２光共振部
２２４、５４３、８７０ 第２カップラ
２４１、２４２、３４１、３４２、４４１、４４２、５５１、５５２、６５１、６５２ 電流信号
２５０、２６０、２７０、３５０、３６０、３７０、４５０、４６０、４７０、５６０、５７０、５８０、６６０、６７０、６８０、８６５、８７５、８８５ スペクトル
３１５、６２０ 第１光増幅器
３２５、６３０ 第２光増幅器
４１５、６１０ 第１バッファ
４２５ 第２バッファ
５３０ 波長可変フィルタ
５４４、８８０ 第３カップラ
６４１ 第４カップラ
６４２ 第５カップラ
７１０ 第Ｎ光生成部
７１１ 第Ｎゲイン媒質
７１２ 第Ｎ波長可変フィルタ
７１３ 第Ｎ光共振部
７１４ 第Ｎカップラ
７２０、９２０ 干渉計
７３０ 光信号抽出部
７３５ カップラ
７４０ 同期信号生成部
８３０ 第３光生成部
８４０ 第４光生成部
８９０ 非線形光ファイバ増幅器
９００ 光干渉断層撮影装置
９２２ ビームスプリッタ
９２４ 基準ミラー
９３０ 光プローブ
９３２ コリメータレンズ
９３４ ガルバノスキャナ
９３６ レンズ

Claims (24)

  1. 波長可変光を照射する光出力装置であって、
    第１ゲイン媒質、第１波長可変フィルタ、及び第１光共振部を含み、第１波長可変光を生成する第１光生成部と、
    第２ゲイン媒質、第２波長可変フィルタ、及び第２光共振部を含み、前記第１波長可変光と異なる中心波長を有する第２波長可変光を生成する第２光生成部と、
    前記第１波長可変光及び前記第２波長可変光を結合して１つの第３波長可変光を出力する結合部と、
    前記第１ゲイン媒質と前記第２ゲイン媒質とにそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御することにより、前記第１波長可変光及び前記第２波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御する制御部と、を備えることを特徴とする光出力装置。
  2. 前記制御部は、前記第３波長可変光のスペクトルがガウス形態を有するように、前記第１波長可変光及び前記第２波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御することを特徴とする請求項１に記載の光出力装置。
  3. 前記制御部は、前記第１波長可変光の波長領域と前記第２波長可変光の波長領域とが重複しないように、前記第１ゲイン媒質と前記第２ゲイン媒質とにそれぞれ印加される電流のオン／オフ時点を制御することを特徴とする請求項１に記載の光出力装置。
  4. 前記制御部は、前記第１ゲイン媒質に印加される電流がターンオフされると前記第２ゲイン媒質に印加される電流がターンオンされ、前記第２ゲイン媒質に印加される電流がターンオフされると前記第１ゲイン媒質に印加される電流がターンオンされるように、前記電流のオン／オフ時点を制御することを特徴とする請求項３に記載の光出力装置。
  5. 前記第１波長可変光及び前記第２波長可変光のうちのいずれか１つの波長可変光の所定波長領域の光信号を抽出する光信号抽出部と、
    前記抽出された光信号に基づいて、前記第１光生成部及び前記第２光生成部のそれぞれで、ゲイン媒質の光を誘導放出して増幅する動作と波長可変フィルタの光の波長を可変する動作とを同期化するための同期信号を生成する同期信号生成部と、を更に含み、
    前記制御部は、前記同期信号に基づいて、前記第１ゲイン媒質及び第２ゲイン媒質のそれぞれに印加される電流と前記第１波長可変フィルタ及び前記第２波長可変フィルタのそれぞれに印加される電圧とを生成することにより、前記第１ゲイン媒質、前記第２ゲイン媒質、前記第１波長可変フィルタ、及び前記第２波長可変フィルタを制御することを特徴とする請求項１に記載の光出力装置。
  6. 前記光出力装置は、前記第３波長可変光を干渉計に出力し、
    前記光信号抽出部は、前記干渉計の参照アームで、前記第３波長可変光の所定波長領域の光信号を抽出することを特徴とする請求項５に記載の光出力装置。
  7. 前記第１波長可変光と波長領域が重複しない第４波長可変光を生成する第３光生成部と、
    前記第２波長可変光と波長領域が重複しない第５波長可変光を生成する第４光生成部と、を更に含み、
    前記結合部は、前記第１波長可変光、前記第２波長可変光、前記第４波長可変光、及び前記第５波長可変光を結合して１つの第３波長可変光を出力し、
    前記制御部は、前記第１波長可変光、前記第２波長可変光、前記第４波長可変光、及び前記第５波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御することを特徴とする請求項１に記載の光出力装置。
  8. 前記結合部は、前記第１波長可変光と前記第４波長可変光とを波長分割マルチプレキシング方式を利用して結合し、前記第２波長可変光と前記第５波長可変光とを波長分割マルチプレキシング方式を利用して結合し、前記第１波長可変光及び前記第４波長可変光が結合された波長可変光と前記第２波長可変光及び前記第５波長可変光が結合された波長可変光とを結合して前記第３波長可変光を出力することを特徴とする請求項７に記載の光出力装置。
  9. 少なくとも一つ以上の光生成部を更に含み、
    前記結合部は、前記第１波長可変光、前記第２波長可変光、及び前記少なくとも一つ以上の光生成部で生成された光を結合して１つの第３波長可変光を出力し、
    前記制御部は、前記第１波長可変光、前記第２波長可変光、及び前記少なくとも一つ以上の光生成部で生成された光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御することを特徴とする請求項１に記載の光出力装置。
  10. 前記第３波長可変光を増幅する非線形光ファイバ増幅器を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の光出力装置。
  11. 波長可変光を出力する光出力装置であって、
    第１ゲイン媒質、第１波長可変フィルタ、第１光共振部、及び第１光増幅器を含み、第１波長可変光を生成する第１光生成部と、
    第２ゲイン媒質、第２波長可変フィルタ、第２光共振部、及び第２光増幅器を含み、前記第１波長可変光と異なる中心波長を有する第２波長可変光を生成する第２光生成部と、
    前記第１波長可変光及び前記第２波長可変光を結合して１つの第３波長可変光を出力する結合部と、
    前記第１光増幅器と前記第２光増幅器とにそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御することにより、前記第１波長可変光及び前記第２波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御する制御部と、を備え、
    前記第１光生成部は、前記第１ゲイン媒質、前記第１波長可変フィルタ、及び前記第１光共振部を利用して生成された波長可変光を、前記第１光増幅器を利用して増幅することにより前記第１波長可変光を生成し、
    前記第２光生成部は、前記第２ゲイン媒質、前記第２波長可変フィルタ、及び前記第２光共振部を利用して生成された波長可変光を、前記第２光増幅器を利用して増幅することにより前記第２波長可変光を生成することを特徴とする光出力装置。
  12. 前記第１光生成部は、前記第１ゲイン媒質、前記第１波長可変フィルタ、及び前記第１光共振部を利用して生成された波長可変光を保存する第１バッファを更に含み、
    前記第２光生成部は、前記第２ゲイン媒質、前記第２波長可変フィルタ、及び前記第２光共振部を利用して生成された波長可変光を保存する第２バッファを更に含み、
    前記第１光生成部は、前記第１バッファに保存された波長可変光と異なる波長領域で可変された第４波長可変光を生成し、該第４波長可変光と前記第１バッファに保存された波長可変光を結合した１つの波長可変光とを、前記第１光増幅器を利用して増幅することにより前記第１波長可変光を生成し、
    前記第２光生成部は、前記第２バッファに保存された波長可変光と異なる波長領域で可変された第５波長可変光を生成し、該第５波長可変光と前記第２バッファに保存された波長可変光を結合した１つの波長可変光とを、前記第２光増幅器を利用して増幅することにより前記第２波長可変光を生成することを特徴とする請求項１１に記載の光出力装置。
  13. ゲイン媒質、波長可変フィルタ、光共振部、及び光増幅器を含む少なくとも一つ以上の光生成部を更に含み、
    前記結合部は、前記第１波長可変光、前記第２波長可変光、及び前記少なくとも一つ以上の光生成部で生成された光を結合して１つの第３波長可変光を出力し、
    前記制御部は、前記第１光増幅器、前記第２光増幅器、及び前記少なくとも一つ以上の光生成部の光増幅器にそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御することにより、前記第１波長可変光、前記第２波長可変光、及び前記少なくとも一つ以上の光生成部で生成された光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御することを特徴とする請求項１１に記載の光出力装置。
  14. 波長可変光を出力する光出力装置であって、
    光の誘導放出と増幅とを利用して第１中心波長を有する光を放出する第１ゲイン媒質と、
    光の誘導放出と増幅とを利用して前記第１中心波長と異なる第２中心波長を有する光を放出する第２ゲイン媒質と、
    前記第１ゲイン媒質及び前記第２ゲイン媒質を並列に連結して前記第１ゲイン媒質及び前記第２ゲイン媒質で放出された光を共振させて移動させる第１光共振部と、
    前記第１ゲイン媒質及び前記第２ゲイン媒質で放出された光の波長を可変する波長可変フィルタと、
    前記第１光共振部と前記波長可変フィルタとを直列に連結し、前記波長可変フィルタによって可変された波長可変光を前記第１ゲイン媒質及び前記第２ゲイン媒質にフィードバックさせる第２光共振部と、
    前記第１ゲイン媒質によって生成される第１波長可変光と前記第２ゲイン媒質によって生成される第２波長可変光とが結合された１つの第３波長可変光を出力する結合部と、
    前記第１ゲイン媒質と前記第２ゲイン媒質とにそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御することにより、前記第１波長可変光及び前記第２波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御する制御部と、を備えることを特徴とする光出力装置。
  15. 光の誘導放出と増幅とを利用して、前記第１中心波長及び前記第２中心波長と異なる中心波長を有する光を放出する少なくとも一つ以上のゲイン媒質を更に含み、
    前記結合部は、前記第１波長可変光、前記第２波長可変光、及び前記少なくとも一つ以上のゲイン媒質によって生成される波長可変光が結合された１つの第３波長可変光を出力し、
    前記制御部は、前記第１ゲイン媒質、前記第２ゲイン媒質、及び前記少なくとも一つ以上のゲイン媒質にそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御することにより、前記第１波長可変光、前記第２波長可変光、及び前記少なくとも一つ以上のゲイン媒質によって生成される波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御することを特徴とする請求項１４に記載の光出力装置。
  16. 波長可変光を出力する光出力装置であって、
    光の誘導放出と増幅とを利用して第１中心波長を有する光を放出する第１ゲイン媒質と、
    光の誘導放出と増幅とを利用して前記第１中心波長と異なる第２中心波長を有する光を放出する第２ゲイン媒質と、
    前記第１ゲイン媒質及び前記第２ゲイン媒質を並列に連結して前記第１ゲイン媒質及び前記第２ゲイン媒質で放出された光を共振させて移動させる第１光共振部と、
    前記第１ゲイン媒質及び前記第２ゲイン媒質で放出された光の波長を可変する波長可変フィルタと、
    前記第１光共振部と前記波長可変フィルタとを直列に連結し、前記波長可変フィルタによって可変された波長可変光を前記第１ゲイン媒質及び前記第２ゲイン媒質にフィードバックさせる第２光共振部と、
    前記第１ゲイン媒質又は前記第２ゲイン媒質のうちのいずれか１つのゲイン媒質と前記波長可変フィルタと前記第１光共振部及び前記第２光共振部とを利用して生成された波長可変光を保存し、前記いずれか１つのゲイン媒質と前記波長可変フィルタと前記第１光共振部及び前記第２光共振部とを利用して生成されて保存された前記波長可変光と異なる波長領域で可変された第４波長可変光と前記保存された波長可変光とを結合して１つの波長可変光を出力する第１バッファと、
    前記第１バッファから出力された波長可変光のうちの前記第１ゲイン媒質を利用して生成された波長可変光を増幅することにより第１波長可変光を生成する第１光増幅器と、
    前記第１光増幅器と並列に連結され、前記第１バッファから出力された波長可変光のうちの前記第２ゲイン媒質を利用して生成された波長可変光を増幅することにより第２波長可変光を生成する第２光増幅器と、
    前記第１波長可変光と前記第２波長可変光とを結合して１つの第３波長可変光を出力する結合部と、
    前記第１光増幅器と前記第２光増幅器とにそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御することにより、前記第１波長可変光及び前記第２波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御する制御部と、を備えることを特徴とする光出力装置。
  17. 波長可変光を出力する方法であって、
    第１光生成部で生成される第１波長可変光及び第２光生成部で生成される第２波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御するために、前記第１光生成部の第１ゲイン媒質と前記第２光生成部の第２ゲイン媒質とにそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御する段階と、
    前記第１光生成部で前記第１ゲイン媒質に印加された電流に基づいて第１中心波長を中心にする第１波長可変光を生成する段階と、
    前記第２光生成部で前記第２ゲイン媒質に印加された電流に基づいて第２中心波長を中心にする第２波長可変光を生成する段階と、
    前記第１波長可変光及び前記第２波長可変光を結合して１つの第３波長可変光を出力する段階と、を有することを特徴とする光出力方法。
  18. 前記制御する段階は、前記第３波長可変光のスペクトルがガウス形態を有するように、前記第１波長可変光及び前記第２波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御することを特徴とする請求項１７に記載の光出力方法。
  19. 前記制御する段階は、前記第１波長可変光の波長領域と前記第２波長可変光の波長領域とが重複しないように、前記第１ゲイン媒質と前記第２ゲイン媒質とにそれぞれ印加される電流のオン／オフ時点を制御することを特徴とする請求項１７に記載の光出力方法。
  20. 前記第１波長可変光、前記第２波長可変光、及び前記第３波長可変光のうちのいずれか１つの波長可変光の所定波長領域の光信号を抽出する段階と、
    前記抽出された光信号に基づいて、前記第１光生成部及び前記第２光生成部のそれぞれで、ゲイン媒質の光を誘導放出して増幅する動作と波長可変フィルタの光の波長を可変する動作とを同期化するための同期信号を生成する段階と、を更に含み、
    前記制御する段階は、前記同期信号に基づいて、前記第１ゲイン媒質及び第２ゲイン媒質のそれぞれに印加される電流と前記第１波長可変フィルタ及び前記第２波長可変フィルタのそれぞれに印加される電圧とを生成することにより、前記第１ゲイン媒質、前記第２ゲイン媒質、前記第１波長可変フィルタ、及び前記第２波長可変フィルタの動作を制御することを特徴とする請求項１７に記載の光出力方法。
  21. 請求項１７乃至２０のいずれか１項に記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  22. 対象体に光を照射して断層を撮影する光干渉断層撮影装置であって、
    第１光生成部で生成される第１波長可変光及び第２光生成部で生成される第２波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御するために、前記第１光生成部の第１ゲイン媒質と前記第２光生成部の第２ゲイン媒質とにそれぞれ印加される電流の大きさ及び電流のオン／オフ時点のうちの少なくともいずれか一つを制御し、前記第１光生成部で前記第１ゲイン媒質に印加された電流に基づいて第１中心波長を中心にする第１波長可変光を生成し、前記第２光生成部で前記第２ゲイン媒質に印加された電流に基づいて第２中心波長を中心にする第２波長可変光を生成し、前記第１波長可変光及び前記第２波長可変光を結合して１つの第３波長可変光を出力する光出力装置と、
    前記出力された第３波長可変光を測定光及び参照光に分離し、前記測定光を対象体に照射して前記測定光が対象体で反射して戻ってきた応答光を受信する干渉計と、
    前記応答光と前記参照光とによって発生する干渉信号を検出する検出器と、
    前記検出された干渉信号を利用して前記対象体の断層撮影映像を生成する映像信号処理器と、を備えることを特徴とする光干渉断層撮影装置。
  23. 前記光出力装置は、前記第３波長可変光のスペクトルがガウス形態を有するように、前記第１波長可変光及び前記第２波長可変光のそれぞれの出力サイズと波長領域とを制御することを特徴とする請求項２２に記載の光干渉断層撮影装置。
  24. 前記光出力装置は、前記第１波長可変光の波長領域と前記第２波長可変光の波長領域とが重複しないように、前記第１ゲイン媒質と前記第２ゲイン媒質とにそれぞれ印加される電流のオン／オフ時点を制御することを特徴とする請求項２２に記載の光干渉断層撮影装置。
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