CN111743548B - 光声波测定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光声波测定装置，其通过对测定对象照射某波长的脉冲光后立刻照射其它波长的脉冲光来行进光声波测定。光声波测定装置具备：超声波脉冲输出部，其输出超声波脉冲；激光输出装置，其输出激光；测定部，其根据超声波脉冲在测定对象反射的反射波以及通过激光在测定对象产生的光声波来对测定对象进行测定。激光输出装置具备：激励激光器，其输出预定波长的激光来作为预定的频率的第一脉冲；声光调制器，其接受第一脉冲，对每一个第一脉冲将光路决定为多个光路中的某一个光路来进行输出；以及波长变化部，其接受在多个光路中的各个光路行进的行进光，使其变化分别不同的波长来进行输出。

Description

光声波测定装置
技术领域
本发明涉及一种使用了作为脉冲输出多种波长的激光的装置的测定。
背景技术
以往，已知根据向被测定物(例如，生物体)照射激光而得到的响应(例如，吸收系数)来进行测定(例如，血液中的氧饱和度的测定)的技术。另外，还已知从被测定物得到的响应根据脉冲光的波长而不同的技术。因此，从提高测定精度这一点出发，期望向被测定物照射多种波长的脉冲光。此时，当向被测定物的某一点P照射了某波长的脉冲光后直到向这一点P照射其它波长的脉冲光为止的时间变长时，由于被测定物的移动(例如，身体移动)导致测定精度劣化。
但是，并不知晓用于照射某波长的脉冲光后立刻照射其它波长的脉冲光的技术。例如，在专利文献1、专利文献2以及专利文献3中，虽然具有将波长不同的激光进行合波的含义的记载，但并非是在照射某波长的脉冲光后立刻照射其它波长的脉冲光。
专利文献1：日本特开2011-107094号公报
专利文献2：国际公开第2017/138619号
专利文献3：日本特开2016-101393号公报
发明内容
因此，本发明的课题在于，通过向测定对象照射某波长的脉冲光后立刻照射其它波长的脉冲光来进行光声波测定。
本发明的光声波测定装置构成为具备：激光输出装置，其输出激光；以及测定部，其根据通过上述激光在上述测定对象产生的光声波来测定上述测定对象，上述激光输出装置具有：脉冲激光输出部，其将预定波长的激光作为第一脉冲进行输出；光路决定部，其接受上述第一脉冲，针对每一个上述第一脉冲将光路决定为多个光路中的某一个光路来进行输出；波长变化部，其接受在上述多个光路中的各个光路中行进的行进光，使其变化为各自不同的波长来进行输出；以及合波器，其将上述波长变化部的输出进行合波。
根据如上那样构成的光声波测定装置，激光输出装置输出激光。测定部根据通过上述激光在上述测定对象产生的光声波来测定上述测定对象。根据上述激光输出装置，脉冲激光输出部将预定波长的激光作为第一脉冲输出。光路决定部接受上述第一脉冲，针对每一个上述第一脉冲将光路决定为多个光路中的某一个光路并输出。波长变化部接受在上述多个光路中的各个光路中行进的行进光，使其变化为各自不同的波长来进行输出。合波器将上述波长变化部的输出进行合波。
此外，本发明的光声波测定装置还可以具备输出超声波脉冲的超声波脉冲输出部，上述测定部还测定上述超声波脉冲在测定对象反射的反射波。
此外，本发明的光声波测定装置还可以为上述第一脉冲具有预定的频率，上述光路决定部从上述多个光路中的各个光路输出具有将上述预定的频率除以上述多个光路的个数而得到的值的频率并且相位分别不同的脉冲即第二脉冲。
此外，本发明的光声波测定装置还可以为上述合波器输出具有上述预定的频率的第三脉冲。
此外，本发明的光声波测定装置还可以为上述脉冲激光输出部是激励激光器。
此外，本发明的光声波测定装置还可以为上述光路决定部是声光调制器或声光偏转器。
此外，本发明的光声波测定装置还可以为上述波长变化部具有隔开预定的间隔配置的极化反转部，并且上述行进光在该极化反转部中传播，上述预定的间隔按每个上述行进光而不同。
此外，本发明的光声波测定装置还可以为上述波长变化部具有形成了上述极化反转部的非线性光学结晶基板，上述极化反转部的质心配置在与上述非线性光学结晶基板的X轴平行的直线上。
此外，本发明的光声波测定装置还可以为上述极化反转部的质心配置在与上述行进光的行进方向平行的直线上。
此外，本发明的光声波测定装置还可以为上述波长变化部具有形成了全部上述极化反转部的一个非线性光学结晶基板。
此外，本发明的光声波测定装置还可以为上述波长变化部具有形成了上述极化反转部的非线性光学结晶基板，针对传播的每个上述行进光设置了上述非线性光学结晶基板。
此外，本发明的光声波测定装置还可以为上述波长变化部具有上述行进光传播的非线性光学结晶基板。
此外，本发明的光声波测定装置还可以具备在一端接受上述合波器的输出并从另一端输出的光纤。
此外，本发明的光声波测定装置还可以具备使上述光路决定部的输出与上述第一脉冲的输出定时一致的定时控制部。
此外，本发明的光声波测定装置还可以为上述光路决定部具有：第一声光调制器，其接受上述第一脉冲，对于每一个上述第一脉冲将光路决定为多个光路中的某一个光路来进行输出；以及第二声光调制器，其接受上述第一声光调制器的输出，对于上述第一声光调制器的输出的每一个脉冲将光路决定为一个以上的光路中的某一个光路来进行输出。
此外，本发明的光声波测定装置还可以为上述第一声光调制器使每一个上述第一脉冲衍射或直进来进行输出，上述第二声光调制器接受上述第一脉冲进行直进后的脉冲，使其衍射或直进来进行输出，并且接受上述第一脉冲进行衍射后的脉冲使其直进来进行输出。
此外，本发明的光声波测定装置还可以为上述第一声光调制器使每一个上述第一脉冲衍射或者直进来进行输出，上述第二声光调制器接受上述第一脉冲进行衍射后的脉冲，使其衍射或直进来进行输出，并且接受上述第一脉冲进行直进后的脉冲使其直进来进行输出。
此外，本发明的光声波测定装置还可以为上述第一声光调制器使每一个上述第一脉冲衍射或者直进来进行输出，上述第二声光调制器使上述第一声光调制器的输出的每一个脉冲衍射或者直进来进行输出。
附图说明
图1表示第一实施方式的激光光输出装置1的结构。
图2是第一实施方式的波长变化部14的平面图。
图3是第一实施方式的第一脉冲P1、第二脉冲(波长变换前)P2a、第二脉冲(波长变换后)P2b、第三脉冲(滤波后)P3b的时间图。
图4是第一实施方式的变形例的波长变化部14的平面图。
图5表示第二实施方式的激光输出装置1的结构。
图6表示第三实施方式的激光输出装置1的结构。
图7是第三实施方式的第一脉冲P1、第二脉冲(波长变换前)P2a、第二脉冲(波长变换后)P2b、第三脉冲(滤波后)P3b的时间图。
图8表示第四实施方式的激光输出装置1的结构。
图9是第四实施方式的激光输出装置1中的光路决定部(第一声光调制器(AOM)12a以及第二声光调制器(AOM)12b的附近的放大图。
图10表示第五实施方式的激光输出装置1的结构。
图11是第五实施方式的激光输出装置1中的光路决定部(第一声光调制器(AOM)12a以及第二声光调制器(AOM)12b)的附近的放大图。
图12是第四实施方式的变形例的激光输出装置1中的光路决定部(第一声光调制器(AOM)12a以及第二声光调制器(AOM)12b)的附近的放大图。
图13是表示本发明的第六实施方式的光声波测定装置100的结构的功能框图。
图14是表示本发明的第七实施方式的光声波测定装置100的结构的功能框图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
第一实施方式
图1表示第一实施方式的激光输出装置1的结构。图2是第一实施方式的波长变化部14的平面图。图3是第一实施方式的第一脉冲P1、第二脉冲(波长变换前)P2a、第二脉冲(波长变换后)P2b、第三脉冲(滤波后)P3b的时间图。此外，在图3中，根据波长改变表示脉冲的线的粗细以及线的种类(实线或者虚线)来进行图示。
第一实施方式的激光输出装置1具备激励激光器(脉冲激光输出部)10、光衰减器(ATT)11、声光调制器(光路决定部)(AOM)12、波长变化部(PPLN)14、反射镜15、二向色镜(合波器)(DCM)16、滤波器(F)17、光纤(MMF)18、定时控制电路(定时控制部)19。
激励激光器(脉冲激光输出部)10将预定波长W1[nm]的激光作为预定频率(例如，2kHz)的第一脉冲P1(参照图3)输出。激励激光器10例如是Yb：YAG激光器。
光衰减器(ATT)11使第一脉冲P1衰减后提供给声光调制器12。
声光调制器(光路决定部)(AOM)12接受第一脉冲P1，对每一个第一脉冲P1将光路决定为多个光路OP1、OP2中的某一个来进行输出。
例如，参照图1以及图3，在声光调制器12接受到第一脉冲P1的第奇数个(第1、3、5、…)脉冲的时刻，不对声光学变调器12赋予声波。于是，第一脉冲P1的第奇数个脉冲保持原样地笔直透过声光调制器12(光路OP1)。
另外，在声光调制器12接受到第一脉冲P1的第偶数个(第2、4、6、…)脉冲的时刻，对声光调制器12赋予声波(角频率ω2)。于是，第一脉冲P1的第偶数个脉冲一边以某种程度衍射一边透过声光调制器12(光路OP2)。
但是，在声光调制器12接受到第一脉冲P1的第奇数个脉冲的时刻，也可以对声光调制器12赋予声波(角频率ω1)(其中，ω1与ω2不同)。
由此，声光调制器12从多个光路OP1、OP2中的各个光路输出具有将预定频率(例如，2kHz)除以多个光路的个数(2个)而得到的值的频率(1kHz)并且相位分别相差180度的脉冲即第二脉冲(波长变换前)P2a。
定时控制电路(定时控制部)19使声光调制器(光路决定部)12的输出与第一脉冲P1的输出定时一致。关于使定时匹配的结果，参照图3如上所述。定时控制电路19从激励激光器(脉冲激光输出部)10接受与第一脉冲P1的输出定时同步的信号，并根据该信号控制声光调制器12的输出定时。
波长变化部(PPLN)14接受在多个光路OP1、OP2中的各个光路中行进的行进光(即第二脉冲P2a)，使其变化为各自不同的波长来进行输出。波长变化部14的输出是第二脉冲(波长变换后)P2b。
参照图3，波长变化部14接受第二脉冲P2a中的在光路OP1行进的脉冲(波长W1[nm])，将其变换为第二脉冲P2b(波长W2[nm])。另外，波长变化部14接受第二脉冲P2a中的在光路OP2行进的脉冲(波长W1[nm])，将其变换为第二脉冲P2b(波长W3[nm])。
参照图2，波长变化部14具有LN结晶基板142、极化反转部144。此外，在图2中，为了方便图示，与图1不同，将LN结晶基板142的X轴方向图示为与纸面的横向平行。
极化反转部144是行进光(即第二脉冲P2a)传播的部分。极化反转部144具有在光路OP1中行进的第二脉冲P2a进行传播的部分以及在光路OP2中行进的第二脉冲P2a进行传播的部分。此外，极化反转部144在图2中是PPLN(周期极化反转铌酸锂)，但并不局限于此，例如，也可以是PPLT(钽酸锂)或者PPKTP。
隔开预定的间隔D1来配置在光路OP1中行进的第二脉冲P2a进行传播的极化反转部144。隔开预定的间隔D2来配置在光路OP2中行进的第二脉冲P2a进行传播的极化反转部144。预定的间隔按每个行进光而不同。即，预定的间隔D1与预定的间隔D2不同。
在LN结晶基板142形成了极化反转部144。LN结晶基板142仅为一个，其形成了全部的极化反转部144。此外，在第一实施方式中，LN结晶基板142即使不是LN结晶基板，只要是非线性光学结晶基板即可。在其他的实施方式中，同样地可以使用非线性光学结晶基板来代替LN结晶基板。
在与LN结晶基板142的x轴平行的直线上配置在光路OP1中行进的第二脉冲P2a进行传播的极化反转部144的质心144c。在与LN结晶基板142的x轴平行的直线上还配置在光路OP2中行进的第二脉冲P2a进行传播的极化反转部144的质心144c。极化反转部144的质心144c与重力均匀地作用于极化反转部144时的重心一致。
反射镜15接受第二脉冲(波长变换后)P2b中的在光路OP2行进的第二脉冲，将其朝向二向色镜16进行反射。
二向色镜(合波器)(DCM)16从波长变化部14接受波长变化部14输出的第二脉冲(波长变换后)P2b中的在光路OP1行进的第二脉冲。二向色镜16还从反射镜15接受波长变化部14输出的第二脉冲(波长变换后)P2b中的在光路OP2行进的第二脉冲。并且，二向色镜16将波长变化部14输出的第二脉冲(波长变换后)P2b中的在光路OP1行进的第二脉冲与在光路OP2行进的第二脉冲进行合波，输出具有预定频率(2kHz)的第三脉冲(滤波前)P3a。
但是，在二向色镜16的输出中，除了第三脉冲(滤波前)P3a以外，还混入了激励激光器10输出的波长W1[nm]的激光(泵浦光)以及由波长变化部14生成的红外域的闲散光。当向波长变化部14赋予了激光(泵浦光)时，由于光参量产生，产生信号光和上述的闲散光。信号光是波长变化部14的输出(第二脉冲(波长变换后)P2b)(在其他的实施方式的波长变化部中也相同)。
滤波器(F)17从第三脉冲(滤波前)P3a中除去泵浦光以及闲散光，输出第三脉冲(滤波后)P3b。
光纤(MMF)18经由滤波器17在其一端接受二向色镜16输出的第三脉冲P3a，并从另一端输出。
接下来对第一实施方式的动作进行说明。
首先，激励激光器10将预定波长W1[nm]的激光作为预定频率(例如，2kHz)的第一脉冲P1(参照图3)输出。第一脉冲P1在通过光衰减器11衰减后被提供给声光调制器12。定时控制电路19控制声光调制器12的输出定时(参照图3)。
在声光调制器12接受到第一脉冲P1的第奇数个(第1、3、5、…)脉冲的时刻，不对声光调制器12赋予声波。由此，第一脉冲P1的第奇数个脉冲保持原样地笔直透过声光调制器12(光路OP1)。由此，在光路OP1行进的行进光成为具有将预定的频率(例如，2kHz)除以多个光路的个数(2个)而得到的值的频率(1kHz)的第二脉冲(波长变换前)P2a。
在声光调制器12接受到第一脉冲P1的第偶数个(第2、4、6、…)脉冲的时刻，对声光调制器12赋予声波(角频率ω2)。由此，第二脉冲P1的第偶数个脉冲一边以某种程度衍射一边透过声光调制器12(光路OP2)。由此，在光路OP2行进的行进光成为具有将预定的频率(例如，2kHz)除以多个光路的个数(2个)而得到的值的频率(1kHz)的第二脉冲(波长变换前)P2a。
并且，在光路OP1行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a)的相位与在光路OP2行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a)的相位相差180度。
在光路OP1中行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a：波长W1[nm])在波长变化部14中隔开预定的间隔D1配置的极化反转部144中进行传播，波长变换为W2[nm]，成为第二脉冲(波长变换后)P2b，被提供给二向色镜16。
在光路OP2中行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a：波长W1[nm])在波长变化部14中隔开预定的间隔D2配置的极化反转部144中进行传播，波长变换为W3[nm]，成为第二脉冲(波长变换后)P2b，通过反射镜15反射后被提供给二向色镜16。
通过二向色镜16将波长变化部14输出的第二脉冲(波长变换后)P2b中的波长W2[nm]的第二脉冲与波长W3[nm]的第二脉冲进行合波，成为具有预定频率(2kHz)的第三脉冲(滤波前)P3a。
第三脉冲(滤波前)P3a通过滤波器17除去泵浦光以及闲散光，成为第三脉冲(滤波后)P3b。将第三脉冲(滤波后)P3b提供给光纤18的一端，并从另一端输出。
根据第一实施方式，能够从光纤18输出第三脉冲(滤波后)P3b。第三脉冲(滤波后)P3b是指在照射波长W2[nm]的脉冲光后立刻(例如，500微秒)照射其它波长W3[nm]的脉冲光。即，根据第一实施方式，能够在照射某个波长的脉冲光后立刻照射其它波长的脉冲光。
此外，在第一实施方式中，极化反转部144的质心144c配置在与LN结晶基板142的x轴平行的直线上(参照图2)，但是，关于极化反转部144的质心144c的配置，考虑以下的变形例。
图4是第一实施方式的变形例的波长变化部14的平面图。在图4中，为了方便图示，与图1不同，与图2相同地将LN结晶基板142的X轴方向图示为与纸面的横向平行。
参照图4，在第一实施方式的变形例的波长变化部14中，行进光(在光路OP1中行进的第二脉冲P2a)进行传播的极化反转部144隔开预定的间隔D1来进行配置，其质心144c配置在与行进光(在光路OP1中行进的第二脉冲P2a)的行进方向平行的直线上(例如，行进方向上)。另外，行进光(在光路OP2中行进的第二脉冲P2a)进行传播的极化反转部144隔开预定的间隔D2来进行配置，其质心144c配置在与行进光(在光路OP2行进的第二脉冲P2a)的行进方向平行的直线上(例如，进行方向上)。
根据上述那样的第一实施方式的变形例，能够使极化反转部144的纵向的长度(Y轴方向的长度)比第一实施方式短。
另外，在第一实施方式中，在波长变化部14设置极化反转部144(参照图2以及图4)，但还考虑不设置极化反转部144而具有行进光传播的非线性光学结晶的变形例。例如，能够将波长变化部14设为基于BPM(双折射相位匹配)的OPO(光参量振荡)、SHG(二次谐波产生)或者THG(三次谐波产生)等。
第二实施方式
第二实施方式的激光输出装置1与只有一个LN结晶基板142的第一实施方式的激光输出装置1的不同点在于，针对传播的每个行进光设置LN结晶基板。
图5表示第二的实施方式的激光输出装置1的结构。第二实施方式的激光输出装置1具备激励激光器(脉冲激光输出部)10、光衰减器(ATT)11、声光调制器(光路决定部)(AOM)12、菱形棱镜13、波长变化部(PPLN)14a和14b、反射镜15、二向色镜(合波器)(DCM)16、滤波器(F)17、光纤(MMF)18、定时控制电路(定时控制部)19。以下对与第一实施方式相同的部分标注相同的附图标记并省略说明。
激励激光器(脉冲激光输出部)10、光衰减器(ATT)11、声光调制器(光路决定部)(AOM)12、反射镜15、二向色镜(合波器)(DCM)16、滤波器(F)17、光纤(MMF)18、定时控制电路(定时控制部)19与第一实施方式相同，省略说明。
菱形棱镜13接受第二脉冲(波长变换前)P2a中的在光路OP2行进的第二脉冲，以平行并且离开光路OP1的方式变更光路。
波长变化部(PPLN)14a从声光调制器12接受第二脉冲P2a中的在光路OP1行进的第二脉冲(波长W1[nm])，将其变换为第二脉冲P2b(波长W2[nm])。波长变化部14a的结构相当于图2或图4中的隔开预定的间隔D1配置的极化反转部144和形成了该极化反转部144的LN结晶基板142。
波长变化部(PPLN)14b从菱形棱镜13接受第二脉冲P2a中的在光路OP2行进的第二脉冲(波长W1[nm])，将其变换为第二脉冲P2b(波长W3[nm])。波长变化部14b的结构相当于图2或者图4中的隔开预定的间隔D2配置的极化反转部144和形成了该极化反转部144的LN结晶基板142。
此外，波长变化部14a具有的LN结晶基板与波长变化部14b具有的LN结晶基板是分开的LN结晶基板。即，针对传播的每个行进光(在光路OP1行进的行进光和在光路OP2行进的行进光)设置了波长变化部14a具有的LN结晶基板和波长变化部14b具有的LN结晶基板。
第二实施方式的动作与第一实施方式相同，省略说明。
根据第二实施方式，针对进行传播的每个行进光(在光路OP1行进的行进光和在光路OP2行进的行进光)设置了LN结晶基板，所以能够设定与预定的间隔D1以及D2对应的极化反转部144的制造条件，波长变化部14a、14b的制造变得容易。
第三实施方式
第三实施方式的激光输出装置1与第一实施方式的激光输出装置1的不同点在于，使用声光偏转器(AOD)(光路决定部)120来代替声光调制器(AOM(光路决定部)12。
图6表示第三实施方式的激光输出装置1的结构。图7是第三实施方式的第一脉冲P1、第二脉冲(波长变换前)P2a、第二脉冲(波长变换后)P2b、第三脉冲(滤波后)P3b的时间图。在图7中，根据波长改变表示脉冲的线的粗细以及线的种类(实线、虚线或者点划线)来图示。
第三实施方式的激光输出装置1具备激励激光器(脉冲激光输出部)10、光衰减器(ATT)11、声光偏转器(AOD)(光路决定部)120、波长变化部(PPLN)14、反射镜154、二向色镜(合波器)(DCM)162和164、滤波器(F)17、光纤(MMF)18、定时控制电路(定时控制部)19。以下，对与第一实施方式相同的部分标注相同的附图标记并省略说明。
激励激光器(脉冲激光输出部)10、光衰减器(ATT)11、滤波器(F)17、光纤(MMF)18、定时控制电路(定时控制部)19与第一实施方式相同，省略说明。但是，定时控制电路19控制声光偏转器120的输出定时(参照图7)。
声光偏转器(AOD)(光路决定部)120接受第一脉冲P1，对于每一个第一脉冲P1将光路决定为多个光路OP1、OP2、OP3中的某一个来进行输出。
例如，参照图6以及图7，在声光偏转器120接受到第一脉冲P1的第1+3N(第1、4、7、…)(其中，N为0以上的整数)的脉冲的时刻，不对声光学偏转器120赋予声波。于是，第一脉冲P1的第1+3N的脉冲保持原样笔直地透过声光偏转器120(光路OP2)。
另外，在声光偏转器120接受到第一脉冲P1的第2+3N(第2、5、8、…)的脉冲的时刻，对声光偏转器120赋予声波(角频率ω2)。于是，第一脉冲P1的第2+3N的脉冲一边以某种程度衍射一边透过声光偏转器120(光路OP2)。
另外，在声光偏转器120接受到第一脉冲P1的第3+3N(第3、6、9、…)的脉冲的时刻，对声光偏转器120赋予声波(角频率ω3)(其中，ω3与ω2不同)。于是，第一脉冲P1的第3+3N的脉冲一边以某种程度衍射一边透过声光偏转器120(光路OP3)。其中，光路OP3与光路OP1所成的角度(其中，小于90度)比光路OP2与光路OP1所成的角度(其中，小于90度)大。
此外，在声光偏转器120接受到第一脉冲P1的第1+3N的脉冲的时刻，也可以对声光偏转器120赋予声波(角频率ω1)(其中，ω1与ω2和ω3都不同)。
由此，声光偏转器120从多个光路OP1、OP2、OP3分别输出具有将预定的频率(例如，2kHz)除以多个光路的个数(3个)而得到的值的频率(2/3kHz)并且相位分别相差120度的脉冲即第二脉冲(波长变换前)P2a。
波长变化部(PPLN)14接受在多个光路OP1、OP2、OP3中的各个光路行进的行进光(即第二脉冲P2a)，使其变化为各自不同的波长后输出。波长变化部14的输出是第二脉冲(波长变换后)P2b。
参照图7，波长变化部14接受第二脉冲P2a中的在光路OP1行进的第二脉冲(波长w1[nm])，将其变换为第二脉冲P2b(波长W2[nm])。另外，波长变化部14接受第二脉冲P2a中的在光路OP2行进的第二脉冲(波长W1[nm])，将其变换为第二脉冲P2b(波长W3[nm])。并且，波长变化部14接受第二脉冲P2a中的在光路OP3行进的第二脉冲(波长W1[nm])，将其变换为第二脉冲P2b(波长W4[nm])。
波长变化部14的结构与第一实施方式及其变形例相同(参照图2以及图4)。并且，隔开预定的间隔D3(其中，D3与D1和D2都不同)配置了第二脉冲P2a中的在光路OP3行进的第二脉冲进行传播的极化反转部144。
反射镜154接受第二脉冲(波长变换后)P2b中的在光路OP3行进的脉冲，朝向二向色镜162反射。
二向色镜(合波器)(DCM)162将第二脉冲(波长变换后)P2b中的在光路OP2行进的第二脉冲与来自反射镜154的反射光(第二脉冲(波长变换后)P2b中的在光路OP3行进的第二脉冲)进行合波，朝向二向色镜164进行反射。
二向色镜(合波器)(DCM)164将第二脉冲(波长变换后)P2b中的在光路OP1行进的第二脉冲与来自二向色镜162的光(将第二脉冲(波长变换后)P2b中的在光路OP2行进的第二脉冲与在光路OP3行进的第二脉冲进行合波后的脉冲)进行合波，输出具有预定频率(2kHz)的第三脉冲(滤波前)P3a。
接下来对第三实施方式的动作进行说明。
首先，激励激光器10输出预定的波长W1[nm]的激光来作为预定频率(例如，2kHz)的第一脉冲P1(参照图7)。第一脉冲P1通过光衰减器11衰减后被提供给声光偏转器120。定时控制电路19控制声光偏转器120的输出定时(参照图7)。
在声光偏转器120接受到第一脉冲P1的第1+3N(第1、4、7、…)的脉冲的时刻，不对声光偏转器120赋予声波。由此，第一脉冲P1的第1+3N的脉冲保持原样笔直地透过声光学偏转器120(光路OP1)。因此，在光路OP1行进的行进光成为具有将预定的频率(例如，2kHz)除以多个光路的个数(3个)而得到的值的频率(2/3kHz)的第二脉冲(波长变换前)P2a。
在声光偏转器120接受到第一脉冲P1的第2+3N(第2、5、8、…)的脉冲的时刻，对声光偏转器120赋予声波(角频率ω2)。由此，第二脉冲P1的第2+3N的脉冲一边以某种程度衍射一边透过声光偏转器120(光路OP2)。由此，在光路OP2行进的行进光成为具有将预定的频率(例如，2kHz)除以多个光路的个数(3个)而得到的值的频率(2/3kHz)的第二脉冲(波长变换前)P2a。
在声光偏转器120接受到第一脉冲P1的第3+3N(第3、6、9、…)的脉冲的时刻，对声光偏转器120赋予声波(角频率ω3)。由此，第二脉冲P1的第3+3N的脉冲一边以某种程度衍射一边透过声光偏转器120(光路OP3)。由此，在光路OP3行进的行进光成为具有将预定的频率(例如，2kHz)除以多个光路的个数(3个)而得到的值的频率(2/3kHz)的第二脉冲(波长变换前)P2a。
并且，在光路OP1行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a)的相位与在光路OP2行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a)的相位相差120度。在光路OP2行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a)的相位与在光路OP3行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a)的相位相差120度。在光路OP1行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a)的相位与在光路OP3行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a)的相位相差240度。
在光路OP1行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a：波长W1[nm])在波长变化部14中隔开预定的间隔D1配置的极化反转部144中传播，波长被变换为W2[nm]，成为第二脉冲(波长变换后)P2b，被提供给二向色镜164。
在光路OP2行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a：波长W1[nm])在波长变化部14中隔开预定的间隔D2配置的极化反转部144中传播，波长被变换为W3[nm]，成为第二脉冲(波长变换后)P2b，通过二向色镜162反射后被提供给二向色镜164。
在光路OP3行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a：波长W1[nm])在波长变化部14中隔开预定的间隔D2配置的极化反转部144中传播，波长被变换为W4[nm]，成为第二脉冲(波长变换后)P2b，在通过反射镜154反射后经由二向色镜162被提供给二向色镜164。
通过二向色镜164将波长变化部14输出的第二脉冲(波长变换后)P2b中的波长W2[nm]的第二脉冲、波长W3[nm]的第二脉冲、波长W4[nm]的第二脉冲进行合波，成为具有预定的频率(2kHz)的第三脉冲(滤波前)P3a。
第三脉冲(滤波前)P3a通过滤波器17被去除了泵浦光以及闲散光，成为第三脉冲(滤波后)P3b。将第三脉冲(滤波后)P3b提供给光纤18的一端，从另一端输出。
根据第三实施方式，因为使用声光偏转器120来代替声光调制器12，所以能够将多个光路增加至3个(光路OP1、OP2、OP3)。由此，第三脉冲(滤波后)P3b是指照射波长W2[nm]的脉冲光后，立刻(例如，500微秒)照射其它波长W3[nm]的脉冲光。并且，照射波长W3[nm]的脉冲光后，立刻(例如，500微秒)进一步照射其它波长W4[nm]的脉冲光。即，根据第三实施方式，能够在照射某波长的脉冲光后立刻照射其它波长的脉冲光，并立刻进一步照射其它波长的脉冲光。如此，根据第三实施方式，能够照射3种波长的脉冲光。
此外，在第三实施方式中，将多个光路说明为3个，但也可以为4个以上。由此，能够照射4种以上的波长的脉冲光。
另外，在第三实施方式中，与第一实施方式相同地，LN结晶基板142只有一个，形成了全部极化反转部144。但是，也可以如第二实施方式那样，针对传播的每个行进光(在光路OP1行进的行进光、在光路OP2行进的行进光、在光路OP3行进的行进光)设置LN结晶基板。
第四实施方式
第四实施方式的激光输出装置1与第三实施方式的激光输出装置1的主要不同点在于，使用光路决定部(第一声光调制器(AOM)12a以及第二声光调制器(AOM)12b来代替声光偏转器(AOD)(光路决定部)120。
图8表示第四实施方式的激光输出装置1的结构。图9是第四实施方式的激光输出装置1中的光路决定部(第一声光调制器(AOM)12a以及第二声光调制器(AOM)12b)的附近的放大图。
第四实施方式的激光输出装置1具备激励激光器(脉冲激光输出部)10、光衰减器(ATT)11a、11b、11c、第一声光调制器(AOM)12a、第二声光调制器(AOM)12b、菱形棱镜13a、13b、波长变化部(PPLN)14a、14b、14c、反射镜154、二向色镜(合波器)(DCM)162、164、滤波器(F)172、174、176、光纤(MMF)18、定时控制电路(定时控制部)19、透镜(L)192。以下，对与第三实施方式相同的部分标注相同的附图标记并省略说明。
激励激光器(脉冲激光输出部)10、反射镜154、二向色镜(合波器)(DCM)162、164、光纤(MMF)18、定时控制电路(定时控制部)19与第三实施方式相同，省略说明。但是，光纤(MMF)18经由透镜(L)192在其一端接受二向色镜164输出的第三脉冲P3，并从另一端输出。另外，定时控制电路19控制光路决定部(第一声光调制器(AOM)12a以及第二声光调制器(AOM)12b的输出定时(参照图7的P2a)。
光路决定部具有第一声光调制器(AOM)12a以及第二声光调制器(AOM)12b。第一声光调制器(AOM)12a以及第二声光调制器(AOM)12b的平面形状双方均是长方形。
第一声光调制器(AOM)12a的长边接受第一脉冲P1。第一声光调制器(AOM)12a的短边相对于光路OP2逆时针倾斜θB(布拉格角)。
第二声光调制器(AOM)12b的长边接受第一声光调制器12a的输出。第二声光调制器(AOM)12b的短边相对于光路OP2顺时针倾斜θB(布拉格角)。
第一声光调制器(AOM)12a接受第一脉冲P1，对每一个第一脉冲P1将光路决定为多个光路OP1、OP2中的某一个光路来进行输出。在第四实施方式中，第一声光调制器(AOM1)12a使每一个第一脉冲P1衍射(光路OP1)或者直进(光路OP2)来进行输出。
第二声光调制器(AOM)12b接受第一声光调制器12a的输出，对于第一声光调制器12a输出的每一个脉冲将光路决定为一个以上的光路OP1、OP2、OP3中的某一个光路来进行输出。在第四实施方式中，第二声光调制器(AOM)12b接受第一脉冲进行直进(光路OP2)后的脉冲使其衍射(光路OP3)或者直进(光路OP2)来进行输出，并接受第一脉冲进行衍射(光路OP1)后的脉冲使其直进(光路OP1)来进行输出。
此外，第四实施方式的第一脉冲P1、第二脉冲(波长变换前)P2a、第二脉冲(波长变换后)P2b、第三脉冲P3(向光纤(MMF)18的输入)的时间图与图7相同(但是，将图7的P3b替换为P3)。
例如，参照图9以及图7，在光路决定部接受到第一脉冲P1的第1+3N(第1、4、7、…)(其中，N为0以上的整数)的脉冲的时刻，对第一声光调制器(AOM)12a赋予声波，不对第二声光调制器(AOM)12b赋予声波。于是，第一脉冲P1的第1+3N的脉冲在光路OP1(参照图9)中行进。
另外，在光路决定部接受到第一脉冲P1的第2+3N(第2、5、8、…)的脉冲的时刻，不对第一声光调制器(AOM)12a赋予声波，也不对第二声光调制器(AOM)12b赋予声波。于是，第一脉冲P1的第2+3N的脉冲在光路OP2(参照图9)中行进。
另外，在光路决定部接受到第一脉冲P1的第3+3N(第3、6、9、…)的脉冲的时刻，不对第一声光调制器(AOM)12a赋予声波，而对第二声光调制器(AOM)12b赋予声波。于是，第一脉冲P1的第3+3N的脉冲在光路OP3(参照图9)中行进。
由此，光路决定部从多个光路OP1、OP2、OP3中的各个光路输出具有将预定的频率(例如，2kHz)除以多个光路的个数(3个)而得到的值的频率(2/3kHz)，并且相位分别相差120度的脉冲即第二脉冲(波长变换前)P2a。
菱形棱镜13a接受第二脉冲(波长变换前)P2a中的在光路OP1行进的第二脉冲，以平行地并且离开光路OP1的方式变更光路。菱形棱镜13b接受第二脉冲(波长变换前)P2a中的在光路OP3行进的脉冲，以平行地并且离开光路OP3的方式变更光路。
光衰减器(ATT)11a、11b、11c使在光路OP1行进的光(菱形棱镜13a的输出)、在光路OP2行进的光、在光路OP3行进的光(菱形棱镜13b的输出)衰减来提供给波长变化部(PPLN)14a、14b、14c。
波长变化部(PPLN)14a、14b与第二实施方式相同，省略说明。波长变化部(PPLN)14c从菱形棱镜13b接受第二脉冲P2a中的在光路OP3行进的第二脉冲(波长W1[nm])，将其变换为第二脉冲P2b(波长W4[nm])。波长变化部14b的结构相当于图2或者图4中隔开预定的间隔D2(其中，将预定的间隔D2变更为D3)配置的极化反转部144以及形成了该极化反转部144的LN结晶基板142。
此外，波长变化部14a具有的LN结晶基板、波长变化部14b具有的LN结晶基板、波长变化部14c具有的LN结晶基板是分开的LN结晶基板。即，针对传播的每个行进光(在光路OP1行进的行进光、在光路OP2行进的行进光以及在光路OP3行进的行进光)设置了波长变化部14a具有的LN结晶基板、波长变化部14b具有的LN结晶基板、波长变化部14c具有的LN结晶基板。
滤波器(F)172、174、176从波长变化部(PPLN)14a、14b、14c的输出中去除泵浦光以及闲散光，输出到二向色镜(合波器)(DCM)164、162、反射镜154。
透镜(L)192接受二向色镜(合波器)(DCM)164的输出，提供给光纤(MMF)18。
接下来对第四实施方式的动作进行说明。
首先，激励激光器10输出预定波长W1[nm]的激光来作为预定频率(例如，2kHz)的第一脉冲P1(参照图7)。将第一脉冲P1提供给光路决定部的第一声光调制器(AOM)12a。定时控制电路19控制光路决定部的输出定时(参照图7的P2a)。
在光路决定部接受到第一脉冲P1的第1+3N(第1、4、7、…)(其中，N为0以上的整数)的脉冲的时刻，对第一声光调制器(AOM)12a赋予声波，不对第二声光调制器(AOM)12b赋予声波。于是，第一脉冲P1的第1+3N的脉冲在光路OP1(参照图9)中行进。由此，在光路OP1行进的行进光成为具有将预定的频率(例如，2kHz)除以多个光路的个数(3个)而得到的值的频率(2/3kHz)的第二脉冲(波长变换前)P2a(参照图7)。
在光路决定部接受到第一脉冲P1的第2+3N(第2、5、8、…)的脉冲的时刻，既不对第一声光调制器(AOM)12a赋予声波，也不对第二声光调制器(AOM)12b赋予声波。于是，第一脉冲P1的第2+3N的脉冲在光路OP2(参照图9)行进。因此，在光路OP2行进的行进光成为具有将预定的频率(例如，2kHz)除以多个光路的个数(3个)而得到的值的频率(2/3kHz)的第二脉冲(波长变换前)P2a(参照图7)。
在光路决定部接受到第一脉冲P1的第3+3N(第3、6、9、…)的脉冲的时刻，不对第一声光调制器(AOM)12a赋予声波，而对第二声光调制器(AOM)12b赋予声波。于是，第一脉冲P1的第3+3N的脉冲在光路OP3(参照图9)行进。因此，在光路OP3行进的行进光成为具有将预定的频率(例如，2kHz)除以多个光路的个数(3个)而得到的值的频率(2/3kHz)的第二脉冲(波长变换前)P2a(参照图7)。
并且，在光路OP1行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a)的相位与在光路OP2行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a)的相位相差120度。在光路OP2行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a)的相位与在光路OP3行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a)的相位相差120度。在光路OP1行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a)的相位与在光路OP3行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a)的相位相差240度。
在光路OP1行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a：波长W1[nm])通过菱形棱镜13a使光路变化，并通过光衰减器(ATT)11a衰减，然后被提供给波长变化部(PPLN)14a。并且，提供给波长变化部(PPLN)14a的光在波长变化部14a中隔开预定的间隔D1而配置的极化反转部144中传播，波长被变换为W2[nm]，成为第二脉冲(波长变换后)P2b，在通过滤波器(F)172除去泵浦光以及闲散光后被提供给二向色镜164。
在光路OP2行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a：波长W1[nm])通过光衰减器(ATT)11b衰减，然后被提供给波长变化部(PPLN)14b。并且，提供给波长变化部(PPLN)14b的光在波长变化部14b中隔开预定的间隔D2而配置的极化反转部144中传播，波长被变换为W3[nm]，成为第二脉冲(波长变换后)P2b，通过滤波器(F)174去除泵浦光以及闲散光，并通过二向色镜162反射后被提供给二向色镜164。
在光路OP3行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a：波长W1[nm])通过菱形棱镜13b使光路变化，通过光衰减器(ATT)11c衰减，然后被提供给波长变化部(PPLN)14c。并且，提供给波长变化部(PPLN)14c的光在波长变化部14c中隔开预定的间隔D3而配置的极化反转部144中传播，波长被变换为W4[nm]，成为第二脉冲(波长变换后)P2b，通过滤波器(F)176除去泵浦光以及闲散光，并通过反射镜154反射后经由二向色镜162被提供给二向色镜164。
通过二向色镜164将波长变化部14a、14b、14c输出的第二脉冲(波长变换后)P2b中的波长W2[nm]的第二脉冲、波长W3[nm]的第二脉冲以及波长W4[nm]的第二脉冲进行合波，成为具有预定的频率(2kHz)的第三脉冲P3。
将第三脉冲P3透过透镜(L)192提供给光纤(MMF)18。
根据第四实施方式，使用2个声光调制器(第一声光调制器(AOM)12a以及第二声光调制器(AOM)12b)来代替第三实施方式中的声光偏转器120，由此能够与第三实施方式同样地照射3种波长的脉冲光。与声光偏转器相比，具有声光调制器(2个)容易向激光输出装置1安装，成本低的优点。
另外，在第四实施方式中，也可以与第三实施方式同样地，只有一个LN结晶基板142，其形成了全部的极化反转部144。
此外，在第四实施方式中，关于光路决定部(第一声光调制器(AOM)12a以及第二声光调制器(AOM)12b)的动作，考虑以下的变形例。
图12是第四实施方式的变形例的激光输出装置1中的光路决定部(第一声光调制器(AOM)12a以及第二声光调制器(AOM)12b)的附近的放大图。
第一声光调制器(AOM)12a接受第一脉冲P1，针对每一个第一脉冲P1将光路决定为多个光路OP1、OP2中的某一个光路来进行输出。例如，第一声光调制器(AOM)12a使每一个第一脉冲P1衍射(光路OP1)或者直进(光路OP2)来进行输出。至此，与第四实施方式相同。
在此，第二声光调制器(AOM)12b接受第一声光调制器12a的输出，对于第一声光调制器12a输出的每一个脉冲将光路决定为一个以上的光路OP1、OP2、OP3中的某一个光路来进行输出。在第四实施方式的变形例中，第二声光调制器(AOM)12b接受第一脉冲进行直进(光路OP2)后的脉冲并使其直进(光路OP2)(不使其衍射这点与第四实施方式不同)，并且接受第一脉冲进行衍射(光路OP1)后的脉冲使其衍射(光路OP3)或者直进(光路OP1)(存在使其衍射的情况，这点与第四实施方式不同)来进行输出。
此外，第二声光调制器(AOM)12b的短边相对于光路OP1逆时针倾斜θB(布拉格角)。
第五实施方式
第五实施方式的激光输出装置1与第四实施方式同样地使用2个声光调制器(第一声光调制器(AOM)12a以及第二声光调制器(AOM)12b)，但是与第四实施方式的激光输出装置1的不同点主要在于照射4种波长的脉冲光。
图10表示第五实施方式的激光输出装置1的结构。图11是第五实施方式的激光输出装置1中的光路决定部(第一声光调制器(AOM)12a以及第二声光调制器(AOM)12b)的附近的放大图。
第五实施方式的激光输出装置1具备激励激光器(脉冲激光输出部)10、光衰减器(ATT)11a、11b、11c、11d、第一声光调制器(AOM)12a、第二声光调制器(AOM)12b、菱形棱镜13c、13d、13e、13f、波长变化部(PPLN)14a、14b、14c、14d、反射镜154、二向色镜(合波器)(DCM)161、162、164、滤波器(F)172、174、176、178、光纤(MMF)18、定时控制电路(定时控制部)19、透镜(L)192。以下，对与第四实施方式相同的部分标注相同的附图标记并省略说明。
激励激光器(脉冲激光输出部)10、光衰减器(ATT)11a、11b、11c、波长变化部(PPLN)14a、14b、14c、反射镜154、二向色镜(合波器)(DCM)162、164、滤波器(F)172、174、176、光纤(MMF)18、定时控制电路(定时控制部)19、透镜(L)192与第四实施方式相同，省略说明。
其中，反射镜154接受第二脉冲(波长变换后)P2b中的在光路OP4行进的第二脉冲，朝向二向色镜161反射。二向色镜(合波器)(DCM)162将第二脉冲(波长变换后)P2b中的在光路OP2行进的第二脉冲与来自二向色镜161的反射光进行合波，朝向二向色镜164反射。滤波器(F)176从波长变化部(PPLN)14c的输出中除去泵浦光以及闲散光，朝向二向色镜(合波器)(DCM)161输出。
滤波器(F)178从波长变化部(PPLN)14d的输出除去泵浦光以及闲散光后输出至反射镜154。
光路决定部具有第一声光调制器(AOM)12a以及第二声光调制器(AOM)12b。第一声光调制器(AOM)12a以及第二声光调制器(AOM)12b的平面形状双方均是长方形。
第一声光调制器(AOM)12a的长边与第二声光调制器(AOM)12b的长边相互平行。光路OP4相对于第一声光调制器(AOM)12a的短边顺时针倾斜θB(布拉格角)。第一声光调制器(AOM)12a的长边接受第一脉冲P1，第二声光调制器(AOM)12b的长边接受第一声光调制器12a的输出。
第一声光调制器(AOM)12a接受第一脉冲P1，对每一个第一脉冲P1将光路决定为多个光路OP1、OP4中的某一个光路来进行输出。在第五实施方式中，第一声光调制器(AOM)12a使每一个第一脉冲P1衍射(光路OP1)或者直进(光路OP4)来进行输出。
第二声光调制器(AOM)12b接受第一声光调制器12a的输出，对第一声光调制器12a输出的每一个脉冲将光路决定为一个以上的光路OP1、OP2、OP3、OP4中的某一个光路来进行输出。在第五实施方式中，第二声光调制器(AOM)12b使第一声光调制器(AOM)12a输出的每一个脉冲衍射(光路OP2、OP3)或者直进(光路OP1、OP4)来进行输出。更详细而言，第二声光调制器(AOM)12b接受第一脉冲进行直进(光路OP4)后的脉冲使其衍射(光路OP2)或者直进(光路OP4)来进行输出，并且接受第一脉冲进行衍射(光路OP1)后的脉冲使其衍射(光路OP3)或者直进(光路OP1)来进行输出。
在光路决定部接受到第一脉冲P1的第1+4N(第1、5、9、…)(其中，N是0以上的整数)的脉冲的时刻，对第一声光调制器(AOM)12a赋予声波，不对第二声光调制器(AOM)12b赋予声波。于是，第一脉冲P1的第1+4N的脉冲在光路OP1(参照图11)行进。
另外，在光路决定部接受到第一脉冲P1的第2+4N(第2、6、10、…)的脉冲的时刻，不对第一声光调制器(AOM)12a赋予声波，而对第二声光调制器(AOM)12b赋予声波。于是，第一脉冲P1的第2+4N的脉冲在光路OP2(参照图11)行进。
另外，在光路决定部接受到第一脉冲P1的第3+4N(第3、7、11、…)的脉冲的时刻，对第一声光调制器(AOM)12a赋予声波，也对第二声光调制器(AOM)12b赋予声波。于是，第一脉冲P1的第3+4N的脉冲在光路OP3(参照图11)行进。
另外，在光路决定部接受到第一脉冲P1的第4+4N(第4、8、12、…)的脉冲的时刻，不对第一声光调制器(AOM)12a赋予声波，也不对第二声光调制器(AOM)12b赋予声波。于是，第一脉冲P1的第4+4N的脉冲在光路OP4(参照图11)行进。
由此，光路决定部从多个光路OP1、OP2、OP3、OP4分别输出具有将预定的频率(例如，2kHz)除以多个光路的个数(4个)而得到的值的频率(1/2kHz)并且相位分别相差90度的脉冲即第二脉冲(波长变换前)P2a。
菱形棱镜13c接受第二脉冲(波长变换前)P2a中的在光路OP1行进的第二脉冲，以平行并且离开光路OP1的方式变更光路。菱形棱镜13e接受第二脉冲(波长变换前)P2a中的在光路OP2行进的第二脉冲，以平行并且离开光路OP2的方式变更光路。菱形棱镜13f接受第二脉冲(波长变换前)P2a中的在光路OP3行进的第二脉冲，以平行并且离开光路OP3的方式变更光路。菱形棱镜13d接受第二脉冲(波长变换前)P2a中的在光路OP4行进的脉冲，以平行并且离开光路OP4的方式变更光路。
光衰减器(ATT)11d使在光路OP4行进的光(菱形棱镜13d的输出)衰减后提供给波长变化部(PPLN)14d。
波长变化部(PPLN)14d从菱形棱镜13d接受第二脉冲P2a中的在光路OP4行进的脉冲(波长W1(nm))，将其变换为第二脉冲P2b(波长W5(nm))。波长变化部14b的结构相当于图2或者图4中的隔开预定的间隔D2(其中，将预定的间隔D2变更为与D1、D2以及D3都不同的D4)配置的极化反转部144和形成了该极化反转部144的LN结晶基板142。
此外，波长变化部14a具有的LN结晶基板、波长变化部14b具有的LN结晶基板、波长变化部14c具有的LN结晶基板以及波长变化部14d具有的LN结晶基板是分开的LN结晶基板。即，针对传播的每个行进光(在光路OP1行进的行进光、在光路OP2行进的行进光、在光路OP3行进的行进光、在光路OP4行进的行进光)设置了波长变化部14a具有的LN结晶基板、波长变化部14b具有的LN结晶基板、波长变化部14c具有的LN结晶基板以及波长变化部14d具有的LN结晶基板。
接下来对第五实施方式的动作进行说明。
首先，激励激光器10输出预定波长W1[nm]的激光来作为预定频率(例如，2kHz)的第一脉冲P1。将第一脉冲P1提供给光路决定部的第一声光调制器(AOM)12a。定时控制电路19控制光路决定部的输出定时。
在光路决定部接受到第一脉冲P1的第1+4N(第1、5、9、…)(其中，N是0以上的整数)的脉冲的时刻，对第一声光调制器(AOM)12a赋予声波，不对第二声光调制器(AOM)12b赋予声波。于是，第一脉冲P1的第1+4N的脉冲在光路OP1(参照图11)行进。由此，在光路OP1行进的行进光成为具有将预定的频率(例如，2kHz)除以多个光路的个数(4个)而得到的值的频率(1/2kHz)的第二脉冲(波长变换前)P2a。
在光路决定部接受到第一脉冲P1的第2+4N(第2、6、10、…)的脉冲的时刻，不对第一声光调制器(AOM)12a赋予声波，而对第二声光调制器(AOM)12b赋予声波。于是，第一脉冲P1的第2+4N的脉冲在光路OP2(参照图11)行进。因此，在光路OP2行进的行进光成为具有将预定的频率(例如，2kHz)除以多个光路的个数(4个)而得到的值的频率(1/2kHz)的第二脉冲(波长变换前)P2a。
在光路决定部接受到第一脉冲P1的第3+4N(第3、7、11、…)的脉冲的时刻，对第一声光调制器(AOM)12a赋予声波，也对第二声光调制器(AOM)12b赋予声波。于是，第一脉冲P1的第3+4N的脉冲在光路OP3(参照图11)行进。因此，在光路OP3行进的行进光成为具有将预定的频率(例如，2kHz)除以多个光路的个数(4个)而得到的值的频率(1/2kHz)的第二脉冲(波长变换前)P2a。
在光路决定部接受到第一脉冲P1的第4+4N(第4、8、12、…)的脉冲的时刻，不对第一声光调制器(AOM)12a赋予声波，也不对第二声光调制器(AOM)12b赋予声波。于是，第一脉冲P1的第4+4N的脉冲在光路OP4(参照图11)行进。因此，在光路OP4行进的行进光成为具有将预定的频率(例如，2kHz)除以多个光路的个数(4个)而得到的值的频率(1/2kHz)的第二脉冲(波长变换前)P2a。
并且，在光路OP1行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a)的相位、在光路OP2行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a)的相位、在光路OP3行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a)的相位、在光路OP4行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a)的相位分别相差90度。
在光路OP1行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a：波长W1[nm])通过菱形棱镜13c使光路变化，通过光衰减器(ATT)11a衰减后被提供给波长变化部(PPLN)14a。并且，提供给波长变化部(PPLN)14a的光在波长变化部14a中隔开预定的间隔D1而配置的极化反转部144中传播，波长变换为W2[nm]，成为第二脉冲(波长变换后)P2b，通过滤波器(F)172除去泵浦光以及闲散光后被提供给二向色镜164。
在光路OP2行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a：波长W1[nm])通过菱形棱镜13e使光路变化，通过光衰减器(ATT)11b衰减后被提供给波长变化部(PPLN)14b。并且，提供给波长变化部(PPLN)14b的光在波长变化部14b中隔开预定的间隔D2而配置的极化反转部144中传播，波长被变换为W3[nm]，成为第二脉冲(波长变换后)P2b，通过滤波器(F)174除去泵浦光以及闲散光，并通过二向色镜162反射后提供给二向色镜164。
在光路OP3行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a：波长W1[nm])通过菱形棱镜13f使光路变化，通过光衰减器(ATT)11c衰减后被提供给波长变化部(PPLN)14c。并且，提供给波长变化部(PPLN)14c的光在波长变化部14c中隔开预定的间隔D3而配置的极化反转部144中传播，波长被变换为W4[nm]，成为第二脉冲(波长变换后)P2b，通过滤波器(F)176除去泵浦光以及闲散光，通过二向色镜161反射后经由二向色镜162提供给二向色镜164。
在光路OP4行进的行进光(第二脉冲(波长变换前)P2a：波长W1[nm])通过菱形棱镜13d使光路变化，通过光衰减器(ATT)11d衰减后被提供给波长变化部(PPLN)14d。并且，提供给波长变化部(PPLN)14d的光在波长变化部14d中隔开预定的间隔D4而配置的极化反转部144中传播，波长被变换为W5[nm]，成为第二脉冲(波长变换后)P2b，通过滤波器(F)178除去泵浦光以及闲散光，通过反射镜154反射后经由二向色镜161、162提供给二向色镜164。
通过二向色镜164将波长变化部14a、14b、14c、14d输出的第二脉冲(波长变换后)P2b中的波长W2[nm]的第二脉冲、波长W3[nm]的第二脉冲、波长W4[nm]的第二脉冲以及波长W5[nm]的第二脉冲进行合波，成为具有预定频率(2kHz)的第三脉冲P3。
第三脉冲P3透过透镜(L)192提供给光纤(MMF)18。
根据第五实施方式，能够与第四实施方式同样地使用2个声光调制器(第一声光调制器(AOM)12a以及第二声光调制器(AOM)12b)而照射比第四实施方式多的4种波长的脉冲光。
另外，在第五实施方式中，也可以与第三实施方式同样地只有一个LN结晶基板142，其形成了全部的极化反转部144。
第六实施方式
第六实施方式涉及一种光声波测定装置100，其使用第一实施方式、第二实施方式、第三实施方式、第四实施方式以及第五实施方式(包括变形例)的激光输出装置1。
图13是表示本发明的第六实施方式的光声波测定装置100的结构的功能框图。
第六实施方式的光声波测定装置100是用于对测定对象200(例如是人体中的3mm左右深度的基底细胞癌附近的新生血管，但并不局限于此)进行测定的装置，具备激光输出装置1、测定部4。
激光输出装置1与第一实施方式、第二实施方式、第三实施方式、第四实施方式以及第五实施方式(包括变形例)的激光输出装置1相同。但是，激光输出装置1输出的激光PL是第一实施方式、第二实施方式、第三实施方式、第四实施方式以及第五实施方式(包括变形例)中的第三脉冲(滤波后)P3b通过光纤18后的脉冲。此外，激光输出装置1向测定部4赋予与激光PL的脉冲的输出时刻同步的触发信号。
测定部4基于通过激光PL在测定对象200中产生的光声波AW对测定对象200进行测定。此外，测定部4进行与从激光输出装置1赋予的触发信号同步的测定。
接下来对第六实施方式的动作进行说明。
激光输出装置1输出激光PL。激光PL与第三脉冲(滤波后)P3b相同。
向测定对象200赋予激光PL。通过向测定对象200赋予激光PL，产生光声波AW。
测定部4基于光声波AW，对测定对象200进行测定。
根据第六实施方式，通过向测定对象200赋予激光PL，能够对测定对象200进行光声波测定。并且，能够与第一实施方式、第二实施方式、第三实施方式、第四实施方式以及第五实施方式同样地向测定对象200照射某波长的脉冲光后立刻照射其它波长的脉冲光。
第七实施方式
第七实施方式涉及一种光声波测定装置100，其使用第一实施方式、第二实施方式、第三实施方式、第四实施方式以及第五实施方式(包括变形例)的激光输出装置1以及超声波脉冲输出部2。
图14是表示本发明的第七实施方式的光声波测定装置100的结构的功能框图。
第七实施方式的光声波测定装置100是用于对测定对象200(例如是人体中的3mm左右深度的基底细胞癌附近的新生血管，但并不局限于此)进行测定的装置，具备激光输出装置1、超声波脉冲输出部2、测定部4。
激光输出装置1与第一实施方式、第二实施方式、第三实施方式、第四实施方式以及第五实施方式(包括变形例)的激光输出装置1相同。但是，激光输出装置1输出的激光PL是第一实施方式、第二实施方式、第三实施方式、第四实施方式以及第五实施方式(包括变形例)中的第三脉冲(滤波后)P3b通过光纤18后的脉冲。此外，激光输出装置1向测定部4赋予与激光PL的脉冲的输出时刻同步的触发信号。
超声波脉冲输出部2输出超声波脉冲PU。此外，超声波脉冲输出部2向测定部4赋予与超声波脉冲PU的脉冲的输出时刻同步的触发信号。
测定部4基于超声波脉冲PU在测定对象200反射的反射波US以及通过激光PL在测定对象200产生的光声波AW来对测定对象200进行测定。此外，测定部4进行与从激光输出装置1以及超声波脉冲输出部2赋予的触发信号同步的测定。
接下来对第七实施方式的动作进行说明。
激光输出装置1输出激光PL。激光PL与第三脉冲(滤波后)P3b相同。超声波脉冲输出部32输出超声波脉冲PU。
向测定对象200赋予激光PL以及超声波脉冲PU。通过向测定对象200赋予激光PL，产生光声波AW。当向测定对象200赋予超声波脉冲PU时，超声波脉冲PU被反射。该反射波是反射波US。
由测定部4基于反射波US以及光声波AW对测定对象200进行测定。
根据第七实施方式，通过向测定对象200赋予激光PL以及超声波脉冲PU，能够对测定对象200进行光超声波测定。并且，能够与第一实施方式、第二实施方式、第三实施方式、第四实施方式以及第五实施方式同样地向测定对象200照射某波长的脉冲光后立刻照射其它波长的脉冲光。
附图标记的说明
P1第一脉冲；P2a第二脉冲(波长变换前)；P2b第二脉冲(波长变换后)；P3a第三脉冲(滤波前)；P3b第三脉冲(滤波后)；OP1、OP2、OP3光路；1激光输出装置；10激励激光器(脉冲激光输出部)；11光衰减器(ATT)；12声光调制器(光路决定部)(AOM)；120声光偏转器(AOD)(光路决定部)；13菱形棱镜；14、14a、14b波长变化部(PPLN)；142LN结晶基板；144极化反转部；15、154反射镜；16、162、164二向色镜(合波器)(DCM)；17滤波器(F)；18光纤(MMF)；2超声波脉冲输出部；4测定部；100光声波测定装置；200测定对象。

Claims (18)

1.一种光声波测定装置，其特征在于，具备：
激光输出装置，其输出激光；以及
测定部，其根据通过上述激光在上述测定对象产生的光声波来测定上述测定对象，
上述激光输出装置具有：
脉冲激光输出部，其输出预定波长的激光来作为第一脉冲；
光路决定部，其接受上述第一脉冲，针对上述第一脉冲的每一时刻的第一脉冲将光路决定为多个光路中的某一个光路来进行输出；
波长变化部，其接受在上述多个光路中的各个光路中行进的行进光，使其变化为分别不同的波长来进行输出；以及
合波器，其将上述波长变化部的输出进行合波。
2.根据权利要求1所述的光声波测定装置，其特征在于，
上述光声波测定装置具备输出超声波脉冲的超声波脉冲输出部，
上述测定部还测定上述超声波脉冲在测定对象反射的反射波。
3.根据权利要求1或2所述的光声波测定装置，其特征在于，
上述第一脉冲具有预定的频率，
上述光路决定部从上述多个光路中的各个光路输出第二脉冲，该第二脉冲是具有将上述预定的频率除以上述多个光路的个数而得到的值的频率并且相位分别不同的脉冲。
4.根据权利要求3所述的光声波测定装置，其特征在于，
上述合波器输出具有上述预定的频率的第三脉冲。
5.根据权利要求1或2所述的光声波测定装置，其特征在于，
上述脉冲激光输出部是激励激光器。
6.根据权利要求1或2所述的光声波测定装置，其特征在于，
上述光路决定部是声光调制器或声光偏转器。
7.根据权利要求1或2所述的光声波测定装置，其特征在于，
上述波长变化部具有隔开预定的间隔而配置的极化反转部，上述行进光在该极化反转部中传播，
上述预定的间隔按每个上述行进光而不同。
8.根据权利要求7所述的光声波测定装置，其特征在于，
上述波长变化部具有形成了上述极化反转部的非线性光学结晶基板，
上述极化反转部的质心配置在与上述非线性光学结晶基板的x轴平行的直线上。
9.根据权利要求7所述的光声波测定装置，其特征在于，
上述波长变化部具有形成了上述极化反转部的非线性光学结晶基板，
上述极化反转部的质心配置在与上述行进光的行进方向平行的直线上，
上述行进光的行进方向不与上述非线性光学结晶基板的x轴平行。
10.根据权利要求7所述的光声波测定装置，其特征在于，
上述波长变化部具有形成了全部上述极化反转部的一个非线性光学结晶基板。
11.根据权利要求7所述的光声波测定装置，其特征在于，
上述波长变化部具有形成了上述极化反转部的非线性光学结晶基板，
针对传播的每个上述行进光设置了上述非线性光学结晶基板。
12.根据权利要求1或2所述的光声波测定装置，其特征在于，
上述波长变化部具有上述行进光传播的非线性光学结晶基板。
13.根据权利要求1或2所述的光声波测定装置，其特征在于，
上述光声波测定装置具备在一端接受上述合波器的输出并将其从另一端输出的光纤。
14.根据权利要求1或2所述的光声波测定装置，其特征在于，
上述光声波测定装置具备使上述光路决定部的输出与上述第一脉冲的输出定时一致的定时控制部。
15.根据权利要求1或2所述的光声波测定装置，其特征在于，
上述光路决定部具有：
第一声光调制器，其接受上述第一脉冲，对于上述第一脉冲的每一时刻的第一脉冲将光路决定为多个光路中的某一个光路来进行输出；以及
第二声光调制器，其接受上述第一声光调制器的输出，对于上述第一声光调制器输出的每一个脉冲将光路决定为一个以上的光路中的某一个光路来进行输出。
16.根据权利要求15所述的光声波测定装置，其特征在于，
上述第一声光调制器使上述第一脉冲的每一时刻的第一脉冲衍射或直进来进行输出，
上述第二声光调制器接受上述第一脉冲进行直进后的脉冲，使其衍射或直进来进行输出，并且接受上述第一脉冲进行衍射后的脉冲使其直进来进行输出。
17.根据权利要求15所述的光声波测定装置，其特征在于，
上述第一声光调制器使上述第一脉冲的每一时刻的第一脉冲衍射或者直进来进行输出，
上述第二声光调制器接受上述第一脉冲进行衍射后的脉冲，使其衍射或直进来进行输出，并且接受上述第一脉冲进行直进后的脉冲使其直进来进行输出。
18.根据权利要求15所述的光声波测定装置，其特征在于，
上述第一声光调制器使上述第一脉冲的每一时刻的第一脉冲衍射或者直进来进行输出，
上述第二声光调制器使上述第一声光调制器输出的每一个脉冲衍射或者直进来进行输出。
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