DE102017209572A1 - Streichlichtquelle und Verfahren zum Steuern dieser - Google Patents

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Takashi Sakamoto
Joji Yamaguchi
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Masatoshi Fujimoto
Mahiro Yamada
Shogo Yagi
Yukihiko Ushiyama
Eichii Sugai
Koji Yoneyama
Kazuo Fujiura
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Abstract

Bereitgestellt wird eine Streichlichtquelle, welche eine Endoberfläche, welche mit einem Wellenlängenfilter, gebildet aus einem Beugungsgitter und einem Endspiegel, über einen Lichtdeflektor gekoppelt ist, und eine andere Endoberfläche umfasst, welche ein einem Ausgangskoppelspiegel gegenüberliegendes Verstärkermedium umfasst, und welches eine Laserkavität zwischen dem Endspiegel und dem Ausgangskoppelspiegel bildet, wobei eine Betriebsspannung mit einer Wechselstromspannung, auf welche eine Gleichstrom-Vorspannung überlagert ist, von einer Steuerspannungsquelle des Lichtdeflektors an ein Elektrodenpaar eines elektrooptische Kristalls ausgegeben wird, Licht von einem Lichtemitter auf dem elektrooptischen Kristall gestrahlt wird und einfallendes Licht von dem Verstärkermedium, welches entlang einer optischen Achse senkrecht zu einer Richtung eines elektrischen Felds einfällt, welches durch die Steuerspannung gebildet ist, in einer Richtung parallel zu dem elektrischen Feld abgelenkt wird, sodass ein Wellenlängenstreichen ausgeführt wird.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Streichlichtquelle (Englisch: Swept Light Source) und ein Verfahren zum Steuern dieser und insbesondere eine Streichlichtquelle, welche einen KTN Lichtdeflektor verwendet, und ein Verfahren zum Steuern dieser.
  • Hintergrund
  • Auf dem Gebiet der molekularen Bildgebung wurde ein Verfahren zum Detektieren von Zielmolekülen mit hoher Sensitivität mittels optischer Information eine Hauptstütze. Bei dem Verfahren gewinnt eine Optikkohärenztomographie (OCT) Vorrichtung Beachtung, welche zum Erfassen einer Information in einer Tiefenrichtung mit einer hohen Auflösung mittels Niederinterferenzlicht geeignet ist.
  • Um eine dreidimensionale Information bei der OCT-Vorrichtung zu sammeln, ist es notwendig mit einem Lichtstrahl zu scannen, welcher von einer sogenannten Lumineszenzdiode (SLD) in einer horizontalen und einer vertikalen Richtung ausgestrahlt wird. Bei der OCT Vorrichtung wird ein von einer SLD Lichtquelle über einen Kollimator ausgestalten Lichtstrahl in ein Referenzlicht und ein Messlicht durch einen Strahlteiler geteilt und ein mechanisches Scannen mit dem Lichtstrahl wird in der horizontalen und der vertikalen Richtung mittels eines Zweiachsen-Galvanometerspiegels mit Bezug zu dem gespaltenen Messlicht ausgeführt. Das Scanmesslicht wird von jeder Schicht eines Messobjekts T reflektiert, auf welchen das Licht über eine Objektivlinse einstrahlt und zu dem Strahlteiler als ein Betriebssignal S zurückkehrt. Bei dem Strahlteiler läuft das als das Betriebssignal zurückgeworfene Messlicht mit dem durch einen beweglichen Spiegel reflektierten und zurückgeworfenen Referenzlicht zusammen und wird in eine Fotodiode (PD) eingegeben.
  • Bei einer Signalverarbeitungseinheit der OCT Vorrichtung werden die Intensität und die Zeitverzögerung des Messlichts auf der Basis eines Interferenzphänomens detektiert, welches durch das Zusammenlaufen des Messlichts und des Referenzlichts verursacht wird, um eine räumliche Positionsbeziehung (dreidimensionale Information) abzuleiten. Die OCT Vorrichtung zum Erfassen von tomographischen Bildern mittels Niederkoheränz-Interferenz verwendet eine Zeit-Optik-Kohärenztomographie (TD-OCT) und eine Fourier-Optik Kohärenztomographie (SD-OCT). Eine FD-OCT wird in eine Spektrallinien-Optik-Kohärenztomographie (SD-OCT) und eine Streichquellen-Optik-Kohärenztomographie (SS-OCT) klassifiziert. Ein Verfahren mittels einer Streichlichtquelle bei einer SS-OCT ist besonders bei einer Hochgeschwindigkeitsantwort geeignet und die Entwicklung von verschiedenen Typen von Hochgeschwindigkeit-Breitbandlichtquellen wird vorangetrieben.
  • Bei Lichtdeflektoren, welche eine Ausbreitungsrichtung des Lichts verändern, unterscheidet sich ein Lichtdeflektor mittels eines KTN (KTa1-xNbxO3 (0 < x < 1)) Kristalls oder eines KLTN (K1-yLiyTa1-xNbxO3) (0 < x < 1 and 0 < Y < 1)) Kristalls, bei welchem Silizium hinzugefügt ist, von einem Galvanometerspiegel, einem Polygonspiegel, einem MEMS Spiegel oder etwas Ähnlichem und ist ein Festkörperelement, welches keinen beweglichen Teil aufweist (siehe beispielsweise die internationale PCT Veröffentlichung mit der Nummer WO 2006/137408 ). Der KTN Kristall ist als eine Substanz mit einem großen elektrooptischen Effekt bekannt, welcher den Brechungsindex stark verändert, wenn eine relativ niedrige Spannung angelegt wird. Weiter, wenn Ti oder Cr Elektroden verwendet werden, kann eine elektrische Ladung in den KTN Kristall eingespeist werden. Durch Verwenden eines durch die eingespeiste Ladung erzeugten internen elektrischen Felds ist es möglich einen Hochgeschwindigkeit-Weitwinkel-Lichtdeflektor umzusetzen. Entsprechend kann bei Anwendungen, bei welchen allgemeine optische Komponenten wie beispielsweise Linsen, Prismen und Spiegel bei einer hohen Geschwindigkeit betrieben werden müssen, ein KTN Lichtdeflektor, bei welchem die optischen Komponenten mit KTN Kristallen ersetzt sind, verwendet werden (siehe beispielsweise die internationale PCT Veröffentlichung mit der Nummer WO 2006/137408 ).
  • In den vergangenen Jahren wurde hauptsächlich einem medizinischen optischen topographischen Bildgebungssystem Aufmerksamkeit gewidmet, welches eine Hochgeschwindigkeit-Streichlichtquelle verwendet, bei welcher ein Lichtdeflektor in einem externen Resonator mittels der Hochgeschwindigkeit einer Brechungsindexsteuerung in dem KTN Kristall oder dem KLTN Kristall eingebunden ist. Bei den oben beschriebenen OCT Vorrichtungen ist der KTN Lichtdeflektor eine Schüsselvorrichtung zum Umsetzen einer hohen Geschwindigkeit und ist zum stabilen Betreiben mit einer hohen Geschwindigkeit notwendig. Insbesondere ist es wichtig stabil einen notwendigen und ausreichenden maximalen Ablenkungswinkel zu erhalten.
  • Eine Konfiguration eines Lichtdeflektors mittels eines konventionellen KTN Kristalls ist in 9 dargestellt. Elektroden 102 und 103 sind auf einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche eines KTN Kristalls 101 ausgebildet. Eine Steuerspannung wird von der Steuerspannungsquelle 104 zwischen den zwei Elektroden angelegt. Ein einfallendes Licht 105 fällt auf einer linken Seitenoberfläche des KTN Kristalls 101 ein und wird bei dem KTN Kristall 101 abgelenkt, während es sich in einer Zeitachsen-(optischen Achsen-)Richtung bewegt. Das Licht verändert dessen Ausbreitungsrichtung in einer X Achsenrichtung und wird von einer rechten Seitenoberfläche des KTN Kristalls 101 als emittiertes Licht 106 emittiert. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Ablenkungswinkel θ gemäß der angelegten Spannung erhalten.
  • Ein Steuersignal gemäß der Anwendung des Lichtdeflektors wird von der Steuerspannungsquelle 104 angelegt. Beispielsweise wird ein Steuersignal mit einer Form einer Sinus- oder Sägezahn-Welle entsprechend der Anwendung des Lichtdeflektors angelegt. Um einen geeigneten maximalen Ablenkungswinkel zu erhalten, wird eine Betriebsspannung von mehreren 100 V an den KTN Kristall 101 angelegt. Allerdings, falls der Lichtdeflektor nur durch die Betriebsspannung zum Verursachen der Ablenkungen gesteuert wird, tritt ein Problem mit der Zunahme bei der Betriebsgeschwindigkeit auf. Das hat, es gibt ein Problem darin, dass ein Ideal-Raumladungs-Steuerzustand nicht umgesetzt wird und der Ablenkungswinkel sich vermindert, da eine Bewegungsstrecke von von der Elektrode durch das Steuersignal eingespeisten Elektronen kürzer als der Abstand zwischen den Elektroden ist.
  • Um dieses Problem zu lösen wurde ein Steuerverfahren zum Anlegen einer Gleichstrom-Vorspannung an eine Wechselstrom-Betriebsspannung, welche Elektronen in den KTN Kristall einspeist, und die Elektronen in einer Falle fängt, vorgeschlagen. Mit anderen Worten ist es durch Anlegen einer Gleichstrom-Vorspannung und durch ein ständiges Auffüllen der Falle in dem Kristall mit Elektronen möglich eine Verteilung oder Neigung eines elektrischen Felds in dem KTN Kristall stabil zu erzeugen und eine stabile Lichtablenkung über eine lange Zeitperiode umzusetzen (siehe beispielsweise japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung mit der Nummer 2015-142111 ).
  • Beispiele einer Betriebsspannungswellenform eines konventionellen KTN Lichtdeflektors sind in der 10A und der 10B dargestellt. Die 10A ist eine Spannungswellenform, bei welcher Sinuswellen über eine negative Gleichstrom-Vorspannung bei einer festen Spannung überlagert werden. Ebenso können Dreieckwellen und Sägezahnwellen anstelle der Sinuswellen verwendet werden. Weiterhin wird vor der Anwendung einer Betriebsspannung mit einer auf eine Gleichstrom-Vorspannung überlagerten Wechselstromspannung eine Gleichstromspannung angelegt und werden Elektronen in die Falle in dem Kristall vorab eingespeist. 10B ist eine Spannung der Wellenform, wenn eine Gleichstromspannung als eine Fallenauffüllspannung angelegt wird, bevor eine Betriebsspannung angelegt wird (siehe beispielsweise japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung mit der Nummer 2015-068933 ).
  • Zusammenfassung
  • Allerdings, falls ein Ablenkbetrieb durch Anlegen einer Gleichstrom-Vorspannung an eine Wechselstrom-Betriebsspannung begonnen wird, gibt es ein Problem darin, dass Zeit benötigt wird, bis ein Ablenkwinkel stabilisiert ist, da Zeit benötigt wird, bis die Anzahl von gefangenen Elektronen einen stabilen Zustand erreicht.
  • Unter der Annahme, dass eine Dichte von gleichförmig in eine Falle eines KTN Kristalls aufgefüllten Elektronen gleich Ntrap ist, wird der Ablenkungswinkel, welcher erhalten wird, wenn ein einfallendes Licht durch den KTN Kristall hindurchgeht, durch die nachstehende Gleichung (1) ausgedrückt (siehe beispielsweise japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung mit der Nummer 2015-068933 ).
  • Figure DE102017209572A1_0002
  • Parameter werden mit Bezug zu 1 beschrieben. Ein Ablenkungswinkel θp-p ist eine Ablenkungsbreite eines maximalen Ablenkungen des Winkels in einer X Achsenrichtung von emittiertem Licht 106, wenn Sinuswellen als die Betriebsspannung angelegt werden. n ist ein Brechungsindex eines KTN Kristalls 101 und L ist einer Länge des KTN Kristalls 101 in einer Achsenrichtung. g11 ist eine elektrooptische Konstante, e ist die Elementarladung und ε ist eine dielektrische Konstante. V ist eine maximale Amplitudenspannung der Betriebsspannung und d ist eine Dicke des KTN Kristalls in der Z Achsenrichtung. Wie aus Gleichung (1) ersichtlich, ist der Ablenkwinkel θp-p proportional zu der in der Falle innerhalb des KTN Kristalls aufgefüllten Elektronendichte Ntrap.
  • Falls die Gleichstrom-Vorspannung an die Wechselstrom-Betriebsspannung angelegt wird, fällt diese nicht vollständig mit der obigen Gleichung zusammen, da die Elektronen nicht gleichförmig in der Falle aufgefüllt werden, sondern es ist bekannt, dass der Ablenkwinkel mit der Dichte von eingefangenen Elektronen korreliert. Das heißt, falls die Gleichstrom-Vorspannung an die Wechselstrom-Betriebsspannung angelegt wird, wird angenommen, dass die Ablenkeigenschaft sich nicht in einer frühen Stufe stabilisiert, da Einführen von Elektronen in die Falle zeitaufwendig ist.
  • Eine Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es eine Streichlichtquelle mittels eines Lichtdeflektors mit einer gewünschten Ablenkeigenschaft zu einer frühen Phase und mit einer stabilen Ablenkeigenschaft für eine lange Zeitperiode und ein Verfahren zum Steuern dieser bereitzustellen.
  • Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Streichlichtquelle, welche eine Endoberfläche, welche mit einem Wellenlängenfilter mit einem Beugungsgitter und einen Endspiegel über einen Lichtdeflektor gekoppelt ist, und eine andere Endoberfläche umfasst, welche ein Verstärkungsmedium umfasst, welches einem Ausgangskoppelspiegel gegenüberliegt, und welche eine Laserkavität zwischen dem Endspiegel und dem Ausgangskoppelspiegel ausbildet, wobei der Lichtdeflektor einen elektrooptischen Kristall umfasst; wobei zumindest ein Elektrodenpaar auf gegenüberliegenden Oberflächen des elektrooptischen Kristalls ausgebildet ist; wobei eine Steuerspannungsquelle ausgebildet ist zum Ausgeben einer Steuerspannung zum Bilden eines elektrischen Felds innerhalb des elektrooptischen Kristalls über das Elektrodenpaar; und ein Lichtemitter ausgebildet ist zum Abstrahlen von Licht auf den elektrooptischen Kristall, und wobei eine Betriebsspannung mit einer Wechselstromspannung, auf welcher eine Gleichstrom-Vorspannung überlagert ist, von der Steuerspannungsquelle an das Elektrodenpaar ausgegeben wird, wobei Licht von dem Lichtemitter auf den elektrooptischen Kristall gestrahlt wird, und wobei einfallendes Licht von dem Verstärkermedium, welches entlang einer optischen Achse einfällt, welche ungefähr senkrecht zu einer Richtung des durch die Steuerspannungsquelle gebildeten elektrischen Felds ist, in einer Richtung parallel zu dem elektrischen Feld abgelenkt wird, sodass ein Wellenlängenstreichen ausgeführt wird.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • 1 ist ein Diagramm, welches ein Verfahren zum Erhalten einer Dichte von gefangenen Elektronen aus einer Brechungsindexverteilung darstellt.
  • 2 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration eines Lichtdeflektors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 3 ist ein Diagramm, welches die Abhängigkeit einer Linsenleistung von einer Gleichstrom-Vorspannung und einer Lichtstrahlungsintensität darstellt.
  • 4 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration einer Streichlichtquelle gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 5 ist ein Diagramm, welches die Abhängigkeit einer Leistung eines Resonators bei der Streichlichtquelle von der Zeit darstellt.
  • 6 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration einer Streichlichtquelle gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 7 ist ein Diagramm, welches Zeitpunkte eines Anlegens einer Betriebsspannung von einer Steuerspannungsquelle und einer Lichtbestrahlung von einem Lichtemitter in Beispiel 3 darstellt.
  • 8 ist ein Diagramm, welches Zeitpunkte einer Anwendung einer Betriebsspannung von einer Steuerspannungsquelle und einer Lichtbestrahlung von einem Lichtemitter in Beispiel 4 darstellt.
  • 9 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration eines Lichtdeflektors unter Verwendung eines konventionellen KTN Kristalls darstellt.
  • 10A und 10B sind Diagramme, welche Beispiele einer Betriebsspannungswellenform eines konventionellen KTN Lichtdeflektors darstellen.
  • Detailbeschreibung der Erfindung
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genau mit Bezug zu den Figuren beschrieben.
  • Zuerst wird beschrieben, wie in einer Falle in dem KTN Kristall gefangene Elektronen angeregt und durch Bestrahlen des KTN Kristalls mit violettem Licht von einem Lichtemitter (beispielsweise einer LED Lichtquelle) entfernt werden können. In einem elektrooptischen Kristall mit einem elektrooptischen Effekt einer zweiten Ordnung gibt es eine Beziehung nach der nachstehenden Gleichung (2) zwischen einer Dichte von gefangenen Elektronen Ntrap (echte Ladung) und einer Brechungsindexverteilung in dem elektrooptischen Kristall (siehe beispielsweise japanische ungeprüfte Patentveröffentlichungsschrift mit der Nummer 2012-242612 ( japanisches Patent mit der Nummer 5285120 )).
  • Figure DE102017209572A1_0003
  • Δn ist ein Änderungsbetrag bei einem Brechungsindex, n ist der Brechungsindex, x ist eine Koordinate in einer Dicken-Richtung des elektrooptischen Kristalls mit einer auf 0 eingestellten Elektrodenoberfläche auf einer Seite und d ist eine Dicke des elektrooptischen Kristalls.
  • 1 ist ein konzeptionelles Diagramm, welches ein Verfahren zum Erhalten einer Dichte von gefangenen Elektronen aus einer Brechungsindexverteilung darstellt. Bevor der KTN Kristall mit violettem Licht von einer LED Lichtquelle („vor LED Bestrahlung” in 1) bestrahlt wird, sind Elektronen gleichmäßig in einer Falle eingefüllt. Zu diesem Zeitpunkt ist Δn eine quadratische Funktion mit Bezug zu x, und die Dichte der gefangenen Elektronen Ntrap kann unter Verwendung von Gleichung (2) erhalten werden. In diesem Fall weist der elektrooptische Kristall einen Linseneffekt auf und eine Linsenleistung (1/f), welche zu einem Umkehrwert einer Fokuslänge f davon gehört, weist einen durch die nachstehende Gleichung (3) gegebenen Wert auf 1 / f = n√Asin(L√A) (3)
  • Hierbei ist A = n2g11Ntrap 2 und L ist eine Länge des elektrooptischen Kristalls. Auf diese Weise ist es ersichtlich, dass die Linsenleistung stabilisierte wird, falls eine Dichte der gefangenen Ladung in dem elektrooptischen Kristall stabilisiert wird, und dass die Zeitstabilität der Falle kann bestimmt werden, falls die Stabilität der Linsenleistung des elektrooptischen Kristalls bestimmt wird.
  • Wenn violetes Licht auf den elektrooptischen Kristall von dem Lichtemitter („nach LED Bestrahlung” in 1) in einem Zustand bestrahlt wird, bei welchem Elektronen gleichförmig in der Falle eingefüllt sind, verschwindet die Brechungsindexverteilung. Das heißt, gefangene Elektronen werden freigegeben und Elektronen (echte Ladung) werden von dem Kristall entfernt. Bei dieser Messung wurde die Brechungsindexverteilung in einem Zustand gemessen, bei welchem eine Gleichstrom-Vorspannung an einen KTN Kristall für eine feste Zeitperiode angelegt wurde und dann ausgeschaltet wurde. Wenn der KTN Kristall mit violettem Licht von dem Lichtemitter bestrahlt wird, wird die Gleichstrom-Vorspannung ausgeschaltet.
  • Daraus wird bei dem in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung mit der Nummer 2012-242612 ( japanisches Patent mit der Nummer 5285120 ) violettes Licht bestrahlt, um in der Falle gefangene Elektronen nach der Ablenkungsoperation zu entfernen, da Elektronen in der Falle in dem Kristall verbleiben, wenn die Ablenkungsoperation andauert und danach eine Variation in der nachfolgenden Ablenkungsoperation auftritt. Ebenso, wie oben beschrieben, selbst wenn eine Gleichstrom (DC) Spannung als eine Falleneinfüllspannung angelegt wird, bevor eine Betriebsspannung angelegt wird, wird das violette Licht abgestrahlt (siehe beispielsweise japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung mit der Nummer 2014-202787 ). Da in der Falle in dem Kristall gefangene Elektronen dicht in der Nähe einer Kathoden verteilt sind, werden durch Lichtbestrahlung teilweise angeregte Elektronen neu angeordnet, sodass die Verteilung des elektrischen Felds in dem Kristall gleichförmig wird.
  • Andererseits wird bei der vorliegenden Ausführungsform von dem Lichtemitter abgestrahltes Licht gleichzeitig mit einem Anlegen der Betriebsspannung, welches eine Wechselstrom (AC) Spannung ist, bei welcher die Gleichstrom-Vorspannung überlagert ist, auf den Lichtdeflektor abgestrahlt. Es gibt die Möglichkeit, dass die Lichtbestrahlung auf den elektrooptischen Kristall in dem Kristall gefangene Elektronen entsprechend einer Lichtbestrahlungsintensität erregen und die erregten Elektronen nach außen von dem elektrooptischen Kristall entfernen kann. Das heißt, es besteht die Möglichkeit, dass sich die Eigenschaft des Lichtdeflektors verschlechtert, die Bestrahlung von violettem Licht nicht gleichzeitig mit dem Anlegen der Betriebsspannung bei dem oben beschriebenen konventionellen Lichtdeflektor ausgeführt wird.
  • Allerdings, falls eine Lichtbestrahlung ausgeführt wird, während eine Spannung an einem elektrooptischen Kristall wie beispielsweise einem KTN oder KLTN angelegt wird, werden in einer Falle in dem elektrooptischen Kristall gefangene Elektronen teilweise durch Lichtbestrahlung angeregt und neu angeordnet. Dies ist in einer extrem kurzen Zeit abgeschlossen, im Vergleich zu einer Zeit, während welcher die in der Falle gefangenen Elektronen ohne Lichtbestrahlung angeregt werden und neu angeordnet werden. Ebenso ist es möglich genügend eingespeiste Elektronen zuzuführen, um die entfernten Elektronen zu kompensieren, falls der Wert der Gleichstrom-Vorspannung erhöht wird, mit Bezug zu durch Lichtbestrahlung entfernten Elektronen.
  • Wie oben beschrieben, da eine Lichtbestrahlung Elektronen von dem elektrooptischen Kristall vollständig entfernen kann und einen Einspeisebetrag einer elektrischen Ladung verändern kann, ist es möglich einen Deflektor mit einer gewünschten Eigenschaft durch Einstellen des Werts der Gleichstrom-Vorspannung und der Lichtbestrahlungsintensität umzusetzen. Im Ergebnis ist es möglich einen neuen Effekt zu erzielen, bei welchem eine gewünschte Ablenkungseigenschaft zu einer frühen Stufe erhalten werden kann und ein Betrieb stabil für eine lange Zeitperiode ausgeführt werden kann.
  • Eine Konfiguration eines Lichtdeflektors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 2 dargestellt. Elektroden 202 und 203 werden auf einer oberen und einer unteren Oberfläche eines KTN Kristalls 201, welches ein elektrooptischer Kristall ist, als ein Elektrodenpaar ausgebildet, welches aus einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode besteht, zum Erzeugen eines elektrischen Felds innerhalb des Kristalls. Eine Wechselstrom-Betriebsspannung, an welche eine Gleichstrom-Vorspannung angelegt ist, wird als ein Steuersignal von einer Steuerspannungsquelle 204 zwischen den zwei Elektroden angelegt. Ein einfallendes Licht 205 fällt von einer linken Seitenoberfläche (einer XY Ebene) des KTN Kristalls 201 derart ein, dass das einfallende Licht 205 senkrecht zu einer Richtung des elektrischen Feldes ist, und in dem KTN Kristall 201 abgelenkt wird, während dieses sich in einer Z Achsen (optischen Achsen) Richtungen ausbreitet. Das Licht ändert dessen Ausbreitungsrichtung in einer X Achsenrichtung und wird von einer rechten Seitenoberfläche des KTN Kristalls 201 als emittiertes Licht 206 emittiert. Weiter ist ein Lichtemitter 207 zum Abstrahlen von violettem Licht mit einer Wellenlänge von 405 nm bei einer um 10 mm von der Seitenoberfläche (XZ Ebene) entlang der optischen Achse des KTN Kristalls 201 getrennten Position angeordnet.
  • Eine Änderung bei einer Linsenleistung mit Bezug zu einer Zeit, wenn violettes Licht durch den Lichtemitter abgestrahlt wird, während eine Gleichstrom-Vorspannung an den elektrooptischen Kristall angelegt ist, ist in 3 dargestellt. Die Gleichstrom-Vorspannung (ein Spannungswert [V], angegeben durch das Bezugszeichen „DC-” der Legende) und ein Stromwert zum Betreiben des Lichtemitters (einen Stromwert [mA], angegeben durch ein Bezugszeichen „UV” der Legende) werden geändert. Unmittelbar nach dem Anlegen der Gleichstrom-Vorspannung ist es ersichtlich, dass die Abhängigkeit der Linsenleistung von der Zeit im Wesentlichen nicht vorhanden ist und der Lichtdeflektor stabilisiert ist. Ebenso ist es ersichtlich, dass eine Linsenleistung geändert werden kann, wenn eine Gleichstrom-Vorspannung und ein Stromwert zum Betreiben des Lichtemitters 207 geändert werden, und eine optimale Linsenleistung in einem Resonator ausgewählt werden kann.
  • Ebenso, falls eine in der Wellenlänge einstellbare Lichtquelle eines 1,3 μm Bands in dem Kommunikationswellenlängenband unter Verwendung eines Lichts mit einer kürzeren Wellenlänge als die Wellenlänge eines einfallenden Lichts, welches auf den elektrooptischen Kristall einfällt, gebildet ist, ist es nur notwendig violettes Licht als Licht zu verwenden, welches von dem Lichtemitter 207 abgestrahlt wird. Als der Lichtemitter können beispielsweise eine LED Lichtquelle, eine LD Lichtquelle, eine Wolframlampe, eine Deuterium-Lampe, eine Quecksilberlampe, eine Xenon-Lampe, eine Halogenlampe oder etwas Ähnliches verwendet werden. Ebenso ist es bevorzugt einen Streuer zwischen dem Lichtemitter und dem KTN Kristall derart zu installieren, dass die Seitenoberfläche des KTN Kristalls gleichförmig mit Licht bestrahlt werden können. Bei einem Streuverfahren kann eine Streulinse verwendet werden und die Seitenoberfläche des KTN Kristalls kann zum Streuen gesandet werden.
  • [Beispiel 1]
  • Eine Konfiguration einer Streichlichtquelle gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung ist in 4 dargestellt. Die in einer Wellenlänge einstellbare Lichtquelle ist eine Konfiguration, welche eine Oszillationswellenlänge durch Ändern einer Ausbreitungsrichtung von Licht in dem KTN Lichtdeflektor wechselt, und stellt eine sogenannte Littmann Streichlichtquelle dar. Bei dieser in der Wellenlänge einstellbaren Lichtquelle wird ein optischer Halbleiterverstärker (SOA) als ein Verstärkermedium verwendet. Nachfolgend wird eine Konfiguration und ein Betrieb der in der Wellenlänge einstellbaren Lichtquelle beschrieben.
  • Bei einer in der Wellenlänge einstellbaren Lichtquelle 300 ist ein Verstärkermedium 301 zwischen einer Fokussierlinse 303 und einer Kollimatorlinse 302 angeordnet. Das Verstärkermedium 301 ist mit einem Wellenlängenfilter, welcher ein Beugungsgitter 304 und einen Direkt-Einfall-Endspiegel 308 umfasst, welche über die Kollimatorlinse 302 und einen elektrooptischen Deflektor 306 gekoppelt sind. Die Fokussierlinse 303 liegt einem Ausgangskoppelspiegel 305 gegenüber. Eine Laserkavität ist mit dem Ausgangskoppelspiegel 305 und dem Endspiegel 308 als die jeweiligen Endabschnitte ausgebildet. Emittiertes Licht 307 wird von dem Ausgangskoppelspiegel 305 über eine Laseraktion der Laserkavität erhalten. Eine Wellenlänge des emittierten Lichts 307 kann durch Verändern der Ausbreitungsrichtung des Lichts in dem elektrooptischen Deflektor 306 und ein Ändern eines Einfallwinkels θ für das Beugungsgitter 304, welches ein Wellenlängen-Dispersionselement ist, variiert werden.
  • Eine Wellenlängenauswahl des emittierten Lichts 307 wird entsprechend einer Spannung einer Steuerspannungsquelle 309 ausgeführt, welche mit dem elektrooptischen Deflektor 306 verbunden ist. Dies wird durch Steuern einer an den elektrooptischen Deflektor 306 angelegten Spannung und einem Ändern eines elektrischen Feldes in der X Achsenrichtung in 6 (eine Richtung senkrecht zu der optischen Achse (Z Achse) des emittierten Lichts 307) ausgeführt. Das heißt, eine Änderung in dem Brechungsindex wird in dem elektrooptischen Deflektor 306 aufgrund des an den elektrooptischen Deflektor 306 anliegenden elektrischen Felds induziert. Im Ergebnis, wenn ein von dem Verstärkermedium 301 an das Beugungsgitter 304 ausgegebener Lichtstrahl durch den elektrooptischen Deflektor 306 hindurchtritt, wird der Lichtstrahl zu einem höheren Brechungsindex gebogen und ein Einfallswinkel des Lichtemitters auf dem Beugungsgitter 304 wird verändert. Auf diese Weise wird durch Ändern der Betriebsspannung des elektrooptischen Deflektors 306 eine Hochgeschwindigkeit-Wellenlängenänderung ohne Eingreifen eines beweglichen Teils umgesetzt.
  • Als die Kollimaterlinse 302 und die Fokussierlinse 303 werden aspherische Linsen verwendet. Als der elektrooptische Deflektor 306 wurde ein KTN Lichtdeflektor verwendet, welcher einen rechteckigen KTN Kristallchip mit einem Elektrodenintervall von 1,2 mm verwendet. Eine Größe des KTN Kristallchips wurde auf 4,0 × 3,2 × 1,2 mm3 bearbeitet und ein aus Ti/Pt/Au gebildeter Elektrodenfilm wurde auf einer 4,0 × 3,2 mm2 großen Oberfläche abgelagert. Eine Temperatur wurde derart gesteuert, dass die dielektrische Konstante des KTN Kristallchips gleich 17.500 in einem Kubikbereich ist. Nach der Temperatursteuerung wird eine Betriebsspannung von der Steuerspannungsquelle 309 an den KTN Kristallchip angelegt. Die Einfall- und Emission-Endoberfläche des KTN Lichtdeflektors weisen jeweils einen reflektierenden Film und einen anti-reflektierenden Film auf und Licht wird emittiert, nachdem dieses in dem KTN Kristall zweimal reflektiert wurde. Mit einer solchen Konfiguration ist eine effektive Kristalllänge gleich 12 mm. Ein Durchmesser des Lichtstrahls bei der Einfall- und Emission-Endoberfläche wird auf 1,0 mm eingestellt und ein zu dem elektrischen Feld paralleles linear polarisiertes Licht fällt auf den KTN Kristallchip ein.
  • Eine Wechselspannung, auf welcher eine Gleichstrom-Vorspannung überlagert ist, wird an den KTN Lichtdeflektor angelegt, wie nachfolgend beschrieben. Somit wird ein Emissionswinkel des emittierten Lichts von dem KTN Lichtdeflektor gemäß der angelegten Gleichstrom-Vorspannung um einen vorbestimmten Winkel abgelenkt. Das heißt, der Emissionswinkel des emittierten Lichts des KTN Lichtdeflektors weist einen Offset gleich dem vorbestimmten Winkel auf. Daher ist es lediglich notwendig eine Anordnung des Beugungsgitters auszuführen, welche um den Offsetwinkel geneigt ist, vielmehr als eine konventionelle Anordnung des Lichtdeflektors und des Beugungsgitters (siehe beispielsweise japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung mit der Nummer 2015-142111 ).
  • Das von dem elektrooptischen Deflektor 306 emittierte Licht fällt auf das Beugungsgitter 304 mit einer Stichdichte (Groove Density) gleich 600 mm–1 und einer Glutwellenlänge (Blaze Wavelength) gleich 1,6 μm ein. Bei dem durch das Beugungsgitter 304 gebeugten Licht oszilliert eine Wellenlänge, welche zu dem Laserresonator durch den Endspiegel 308 zurückkehrt. An den KTN Lichtdeflektor anliegende Spannungsbedingungen sind wie folgt. Ein Lichtemitter (nicht dargestellt), welcher in dem elektrooptischen Deflektor 306 umfasst ist, weist eine LED Lichtquelle mit einer Spitzenwellenlänge von 405 nm auf und strahlt kontinuierlich violettes Licht auf den KTN Kristallchip bei einem Betriebsstromwert gleich 3 mA. Eine Wechselstromspannung (Amplitude 300 V) von 20 kHz, auf welche eine Gleichstrom-Vorspannung von 300 V überlagert ist, wird auf die Steuerspannungsquelle 309 angewendet und der elektrooptische Deflektor 306 wird als ein Hochgeschwindigkeitsdeflektor betrieben. Das heißt, gleichzeitig mit der Ausgabe der Betriebsspannung von der Steuerspannungsquelle 309 wird der KTN Kristallchip mit violettem Licht von dem Lichtemitter bestrahlt.
  • Die Abhängigkeit einer Leistung des Resonators bei der Streichlichtquelle von der Zeit ist in 5 dargestellt. Es wurde gefunden, dass ein im Wesentlichen konstanter Wert erhalten wird und die Zeitvariation klein ist, und zwar als ein Ergebnis einer Messung von Licht, welches über 130 Stunden oder mehr von dem Beginn des Betriebs der Streichlichtquelle an ausgegeben wurde. Falls notwendig kann eine Spannung zum Einstellen einer Dichte von gefangenen Elektronen in dem KTN Kristall für eine gewünschte Zeit angelegt werden, bevor die Steuerspannung für die Licht-Ablenkungsoperation angelegt wird.
  • [Beispiel 2]
  • Eine Konfiguration einer Streichlichtquelle gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung ist in 6 dargestellt. Die in der Wellenlänge einstellbare Lichtquelle weist ebenso eine Konfiguration zum Wechseln einer Oszillationswellenlänge durch Ändern der Ausbreitungsrichtung des Lichts mit dem KTN Lichtdeflektor auf und ist eine sogenannte Littrow Streichlichtquelle. Bei dieser in der Wellenlänge einstellbaren Lichtquelle wird ein optischer Halbleiterverstärker (SOA) als ein Verstärkermedium verwendet. Nachfolgend wird die Konfiguration und der Betrieb der in der Wellenlänge einstellbaren Lichtquelle beschrieben.
  • Bei der in der Wellenlänge einstellbaren Lichtquelle 400 wird ein Verstärkermedium 401 zwischen einer Fokussierlinse 403 und der Kollimatorlinse 402 angeordnet. Das Verstärkermedium 401 ist mit einem Wellenlängenfilter, welcher ein Beugungsgitter 404 umfasst, über die Kollimaterlinse 402 und einen elektrooptischen Deflektor 406 gekoppelt. Das Beugungsgitter 404 erzeugt Licht einer ersten Beugungsordnung und nicht gebeugtes Licht, wobei das Licht der ersten Beugungsordnung zurück an das Verstärkermedium 401 geführt wird und ein Resonator zwischen dem Ausgangskoppelspiegel 405 und dem Beugungsgitter 404 über die Fokussierlinse 403 gebildet wird. Emittiertes Licht 407 wird von dem Ausgangskoppelspiegel 405 über eine Laseraktion der Laserkavität erhalten. Die Wellenlänge des emittierten Lichts 407 kann durch Ändern der Ausbreitungsrichtung des Lichts durch den elektrooptischen Deflektor 406 und durch Ändern eines Einfallwinkels θ für das Beugungsgitter 404, welches ein Wellenlängen-Dispersionselement ist, variiert werden.
  • Die Wellenlängenauswahl des emittierten Lichts 407 wird entsprechend einer Spannungssteuerung der Steuerspannungsquelle 409 wie in Beispiel 1 ausgeführt.
  • Als die Kollimaterlinse 402 und die Fokussierlinse 403 wurden aspherische Linsen verwendet. Als der elektrooptische Deflektor 406 wurde ein KTN Lichtdeflektor verwendet, welcher einen rechteckigen KTN Kristallchip mit einem Elektrodenintervall von 1,2 mm verwendet. Eine Größe des KTN Kristallchips wurde auf 4,0 × 3,2 × 1,2 mm3 bearbeitet und ein aus Ti/Pt/Au gebildeter Elektrodenfilm wurde auf einer 4,0 × 3,2 mm2 großen Oberfläche abgelagert. Die Temperatur wurde derart eingestellt, dass die dielektrische Konstante des KTN Kristallchips gleich 17.500 in einem Kubikbereich ist. Nach der Temperatursteuerung wird eine Betriebsspannung von der Steuerspannungsquelle 409 an den KTN Kristallchip angelegt. Die Einfall- und Emission-Endoberflächen des KTN Lichtdeflektors weisen jeweils einen reflektierenden Film und einen anti-reflektierenden Film auf und Licht wird emittiert, nachdem dieses zweimal in dem KTN Kristall reflektiert wurde. Mit einer solchen Konfiguration ist eine effektive Kristalllänge gleich 12 mm. Ein Durchmesser des Lichtstrahls bei der Einfall- und Emission-Endoberfläche wurde auf 1,0 mm eingestellt und ein zu dem elektrischen Feld paralleles linear polarisiertes Licht fällt auf den KTN Kristallchip ein.
  • Eine Wechselstromspannung, bei welcher eine Gleichstrom-Vorspannung überlagert ist, wird an dem KTN Lichtdeflektor angelegt, wie nachfolgend beschrieben. Somit wird ein Emissionswinkel eines Ausgangslichts von dem KTN Lichtdeflektor entsprechend dem Anlegen der Gleichstrom-Vorspannung um einen vorbestimmten Winkel abgelenkt. Das heißt, der Emissionswinkel des Ausgangslichts des KTN Lichtdeflektors weist einen Offset um den vorbestimmten Winkel auf. Daher ist es lediglich notwendig eine Anordnung des Beugungsgitters auszuführen, welche um den Offsetwinkel geneigt ist, vielmehr als eine konventionelle Anordnung des Lichtdeflektors und des Beugungsgitters
  • Das von dem elektrooptischen Deflektor 406 emittierte Licht fällt auf ein Beugungsgitter mit einer Strichdichte gleich 1200 mm–1 und einer Glutwellenlänge gleich 1,6 μm ein. Bei dem durch das Beugungsgitter 404 gebeugten Licht wird die Wellenlänge des in den Laserresonator zurückgeführten Lichts erster Beugungsordnung oszilliert. Die Betriebsspannungsbedingungen für den KTN Lichtdeflektor sind wie folgt. Ein Lichtemitter (nicht dargestellt), welcher in dem elektrooptischen Deflektor 406 umfasst ist, weist eine LED Lichtquelle mit einer Spitzenwellenlänge von 405 nm auf und strahlt kontinuierlich violettes Licht auf den KTN Kristallchip bei einem Betriebsstromwert von 3 mA. Eine Wechselstromspannung (Amplitude 300 V) von 20 kHz, auf welche eine Gleichstrom-Vorspannung von 300 V überlagert ist, wird von der Steuerspannungsquelle 409 angelegt und der elektrooptische Deflektor 406 wird als ein Hochgeschwindigkeitsdeflektor betrieben. Das heißt, gleichzeitig mit einer Ausgabe der Betriebsspannung von der Steuerspannungsquelle 409 wird der KTN Kristallchip mit violettem Licht von dem Lichtemitter bestrahlt.
  • Wie in Beispiel 1 wurde gefunden, dass ein im Wesentlichen konstanter Wert erhalten wird und die Zeitvariation klein ist, und zwar als ein Ergebnis einer Messung von Licht, welches über 130 Stunden oder mehr von dem Beginn des Betriebs der Streichlichtquelle an ausgegeben wurde. Falls notwendig, kann eine Spannung zum Einstellen einer Dichte von gefangenen Elektronen in dem KTN Kristall für eine gewünschte Zeit angelegt werden, bevor die Steuerspannung für die Licht-Ablenkoperation angelegt wird.
  • [Beispiel 3]
  • Wie in Beispiel 2 wurde die in 6 dargestellt Littrow Streichlichtquelle gebildet, sodass diese eine in der Wellenlänge einstellbare Lichtquelle eines 1,3 μm Bands ist.
  • Ein optischer Halbleiterverstärker (SOA) wird als ein Verstärkermedium verwendet. Als die Koolimatorlinse 402 und die Fokussierlinse 403 wurden aspherische Linsen verwendet. Als der elektrooptische Deflektor 406 wurde ein KTN Lichtdeflektor verwendet, welcher einen rechteckigen KTN Kristallchip mit einem Elektrodenintervall gleich 1,2 mm verwendet. Eine Größe des KTN Kristallchips wurde auf 4,0 × 3,2 × 1,2 mm3 bearbeitet und einen aus Ti/Pt/Au gebildeter Elektrodenfilm wurde auf einer 4,0 × 3,2 mm2 großen Oberfläche abgelagert. Eine Temperatur wurde derart eingestellt, dass die dielektrische Konstante des KTN Kristallchips gleich 17.500 in einem Kubikbereich ist. Nach der Temperatursteuerung wurde eine Betriebsspannung von der Steuerspannungsquelle 409 an den KTN Kristallchip angelegt. Die Einfall- und Emission-Endoberflächen des KTN Lichtdeflektors weisen jeweils einen reflektierenden Film und einen anti-reflektierenden Film auf und Licht wird emittiert, nachdem dieses zweimal in dem KTN Kristall reflektiert wurde. Mit einer solchen Konfiguration ist eine effektive Kristalllänge gleich 12 mm. Ein Durchmesser des Lichtstrahls bei der Einfall- und Emission-Endoberfläche ist auf 1,0 mm eingestellt und ein zu dem elektrischen Feld paralleles linear polarisiertes Licht fällt auf den KTN Kristallchip ein
  • Eine Wechselstromspannung, bei welcher eine Gleichstrom-Vorspannung überlagert ist, wird an den KTN Lichtdeflektor angelegt, wie nachfolgend beschrieben. Somit wird ein Emissionswinkel des Ausgangslichts von dem KTN Lichtdeflektor gemäß dem Anlegen der Gleichstrom-Vorspannung um einen vorbestimmten Winkel abgelenkt. Das heißt, der Emissionswinkel des Ausgangslichts des KTN Lichtdeflektor weist einen Offset um den vorbestimmten Winkel auf. Daher ist es lediglich notwendig eine Anordnung des Beugungsgitters auszuführen, welche um den Offsetwinkel geneigt ist, vielmehr als eine konventionelle Anordnung des Lichtdeflektors und des Beugungsgitters.
  • Das von dem elektrooptischen Deflektor 406 emittierte Licht fällt auf ein Beugungsgitter mit einer Strichdichte von 1200 mm–1 und einer Glutwellenlänge von 1,6 μm ein. Bei dem durch das Beugungsgitter 404 gebeugten Licht wird die Wellenlänge des in den Laserresonator zurückgeführten Lichts erster Beugungsordnung oszilliert. Die Betriebsspannungsbedingungen für den KTN Lichtdeflektor sind wie folgt.
  • Zeitpunkte des Anlegens der Betriebsspannung von der Steuerspannungsquelle und der Lichtbestrahlung von dem Lichtemitter in Beispiel 3 sind in 7 dargestellt. Eine Lichtbestrahlungszeit von einer LED Lichtquelle mit einer Spitzenwellenlänge von 405 nm, welche als der in dem elektrooptischen Deflektor 406 umfasste Lichtemitter verwendet wird, und ein Zeitpunkt der Betriebsspannung von der Steuerspannungsquelle an den KTN Lichtdeflektor werden eingestellt. In einer Abwärts-Streichzeitzone (eine durch „nach unten” in 7 angegebene Zeitzone) wird violettes Licht kontinuierlich durch den Betrieb der LED Lichtquelle bei einem Betriebsstromwert von 3 mA auf den KTN der Lichtdeflektor gestrahlt, bei welcher sich die Sinuswelle von einem Maximalwert zu einem Minimalwert bei der Betriebsspannungswellenform von der Steuerspannungsquelle ändert, und eine Bestrahlung von der LED Lichtquelle wird in einer Aufwärts-Streich-Zeitzone (eine Zeitzone, welche durch „nach oben” in 7 angegeben ist) angehalten, bei welcher die Sinuswelle sich von einem Minimalwert zu einem Maximalwert ändert. Als die Betriebsspannung von der Steuerspannungsquelle 409 wird eine Wechselstromspannung (Amplitude 300 V) von 20 kHz angelegt, auf welche eine Gleichstrom-Vorspannung von 300 V überlagert ist. Das heißt, violettes Licht von wird von dem Lichtemitter auf den KTN Kristallchip nur während eines Zyklus gestrahlt, welcher die Hälfte eines Zyklus der Wechselstromspannung ist.
  • Gemäß einem solchen Steuerverfahren ist es möglich eine Änderung bei einer Eigenschaft des KTN aufgrund einer LED Bestrahlung zu verhindern, während eine stabile Ablenkungseigenschaft für eine lange Zeitperiode beibehalten wird, und gleichzeitig eine gewünschte Ablenkungseigenschaft bei einer frühen Phase erzielt wird. Es wurde gefunden, dass ein im Wesentlichen konstanter Wert erhalten wird und die Zeitvariation klein ist, und zwar als ein Ergebnis einer Messung eines Lichts, welches über 130 Stunden oder mehr von dem Beginn des Betriebs der Streichlichtquelle an ausgegeben wurde. Falls notwendig, kann eine Spannung zum Einstellen eine Dichte von gefangenen Elektronen in dem KTN Kristall für eine gewünschte Zeit angelegt werden, bevor die Steuerspannung für die Licht-Ablenkoperation angelegt wird.
  • [Beispiel 4]
  • Wie in Beispiel 2 wurde eine in 6 dargestellte Littrow Streichlichtquelle gebildet, sodass diese eine in der Wellenlänge einstellbare Lichtquelle eines 1,3 μm Bands ist.
  • Ein optischer Halbleiterverstärker (SOA) wird als ein Verstärkermedium verwendet. Als die Kollimatorlinse 402 und die Fokussierlinse 403 wurden asphersiche Linsen verwendet. Als der elektrooptische Deflektor 406 wurde ein KTN Lichtdeflektor verwendet, welcher einen rechteckigen KTN Kristallchip mit einem Elektrodenintervall von 1,2 mm verwendet eine Größe des KTN Kristallchips wurde auf 4,0 × 3,2 × 1,2 mm3 bearbeitet und ein aus Ti/Pt/Au gebildeter Elektronenfilm wurde auf eine 4,0 × 3,2 mm2 große Oberfläche abgelagert. Eine Temperatur wird derart gesteuert, dass die dielektrische Konstante des KTN Kristallchips gleich 17.500 in einem Kubikbereich ist. Nach der Temperatursteuerung wird eine Betriebsspannung von der Steuerspannungsquelle 409 an den KTN Kristallchip angelegt. Die Einfall- und Emission-Endoberflächen des KTN Lichtdeflektors weisen jeweils einen reflektierenden Film und einen anti-reflektierenden Film auf und Licht wird emittiert, nachdem dieses zweimal in dem KTN Kristall reflektiert wurde. Mit einer solchen Konfiguration ist eine effektive Kristalllänge gleich 12 mm. Ein Durchmesser des Lichtstrahls bei der Einfall- und Emission-Endoberfläche wird auf 1,0 mm eingestellt und ein zu dem elektrischen Feld paralleles linear polarisiertes Licht fällt auf den KTN Kristallchip ein.
  • Eine Wechselstromspannung, auf welche eine Gleichstrom-Vorspannung überlagert ist, wird an den KTN Lichtdeflektor angelegt, wie nachfolgend beschrieben. Somit wird ein Emissionswinkel des Ausgangslichts von dem KTN Lichtdeflektor gemäß dem Anlegen der Gleichstrom-Vorspannung um einen vorbestimmten Winkel abgelenkt. Das heißt, der Emissionswinkel des Ausgangslichts des KTN Lichtdeflektors weist einen Offset um den vorbestimmten Winkel auf. Daher ist es lediglich notwendig eine Anordnung des Beugungsgitters ausführen, welche um den Offsetwinkel geneigt ist, vielmehr als eine konventionelle Anordnung des Lichtdeflektors und Beugungsgitters.
  • Das von dem elektrooptischen Deflektor 406 emittierte Licht fällt auf ein Beugungsgitter mit einer Strichdichte von 1200 mm–1 und einer Glutwellenlänge von 1,6 μm ein. Bei dem durch das Beugungsgitter 404 gebeugten Licht wird die Wellenlänge des in den Laserresonator zurückgeführten Lichts erster Beugungsordnung oszilliert. Die Betriebsspannungsbedingungen für den KTN Lichtdeflektor sind wie folgt.
  • Zeitpunkte der Anwendung der Betriebsspannung von der Steuerspannungsquelle und der Lichtbestrahlung von dem Lichtemitter in Beispiel 4 sind in 8 dargestellt. Eine Zeit einer Lichtbestrahlung von der LED Lichtquelle mit der Spitzenwellenlänge von 405 nm, welche als der in dem elektrooptischen Deflektor 406 umfasste Lichtemitter verwendet wird, und ein Zeitpunkt der Betriebsspannung von der Steuerspannungsquelle an den KTN Lichtdeflektor werden eingestellt. Um den KTN Lichtdeflektor zu betreiben, wird pulsiertes violettes Licht von dem Lichtemitter durch Betreiben der LED Lichtquelle bei einem Pulsstrom-Maximalwert von 3 mA gleichzeitig mit dem Anlegen einer Steuerspannung von der Steuerspannungsquelle bestrahlt und dann wird gepulstes violettes Licht bei festen Zeitintervallen bestrahlt. Entsprechend einem Änderungsbetrag bei der zulässigen Ablenkungseigenschaft werden eine Zeit zum Bestrahlen des gepulsten violetten Lichts (eine Zeit, welche durch „TD” in 8 angegeben ist) und ein Intervall zum Bestrahlen des gepulsten violetten Lichts (ein Intervall, welches durch „TS” in 8 angegeben ist) eingestellt. Beispielsweise kann die Zeit TD zum Bestrahlen mit dem gepulsten violetten Licht auf mehrere Millisekunden (ms) eingestellt werden und kann das Intervall TS zum Bestrahlen mit dem gepulsten violetten Licht mehrere Stunden sein.
  • Mit einem solchen Steuerverfahren ist es möglich eine Änderung in einer Eigenschaft des KTN aufgrund einer LED Bestrahlung zu verhindern, während eine stabile Ablenkeigenschaft während einer langen Zeitperiode aufrechterhalten wird und gleichzeitig eine gewünschte Ablenkungseigenschaft zu einer frühen Phase erzielt wird. Es wurde gefunden, dass ein im Wesentlichen konstanter Wert innerhalb einer Periode erhalten wird, bei welcher gepulstes violettes Licht nicht bestrahlt wird, und zwar als ein Ergebnis einer Messung von Licht, welches über 130 Stunden oder mehr von dem Beginn des Betriebs der Streichlichtquelle an ausgegeben wurde. Falls notwendig, kann eine Spannung zum Einstellen einer Dichte von gefangenen Elektronen in dem KTN Kristall für eine gewünschte Zeit angelegt werden, bevor die Steuerspannung für die Licht-Ablenkoperation angelegt wird.
  • Entsprechend der oben beschriebenen Ausführungsform ist es möglich eine Streichlichtquelle dazu zu veranlassen, eine gewünschte Eigenschaft zu einer frühen Phase zu erreichen, und dazu zu veranlassen, einen Betrieb stabil für eine lange Zeitperiode auszuführen, da es möglich ist eine Zeit zu verkürzen, bis eine Elektroneneinspeisung in eine Falle einen stabilen Zustand erreicht, durch Bestrahlen mit Licht von dem Lichtemitter, während einer Spannungsanlegung an einen elektrooptischen Kristall.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2006/137408 [0005, 0005]
    • JP 2015-142111 [0009, 0044]
    • JP 2015-068933 [0010, 0012]
    • JP 2012-242612 [0028, 0033]
    • JP 5285120 [0028, 0033]
    • JP 2014-202787 [0033]

Claims (8)

  1. Eine Streichlichtquelle, welche eine Endoberfläche, welche mit einem Wellenlängenfilter, welcher ein Beugungsgitter und einen Endspiegel aufweist, über einen Lichtdeflektor gekoppelt ist, und eine andere Endoberfläche umfasst, welche ein einem Ausgangskoppelspiegel gegenüber liegendes Verstärkermedium umfasst, und welches eine Laserkavität zwischen dem Endspiegel und dem Ausgangskoppelspiegel bildet, wobei der Lichtdeflektor umfasst einen elektrooptischen Kristall; zumindest ein an gegenüberliegenden Oberflächen des elektrooptischen Kristalls gebildetes Elektrodenpaar; eine Steuerspannungsquelle, ausgebildet zum Ausgeben einer Steuerspannung zum Bilden eines elektrischen Feldes innerhalb des elektrooptischen Kristalls über das Elektrodenpaar; und einen Lichtemitter, ausgebildet zum Bestrahlen des elektrooptischen Kristalls mit Licht, und wobei eine Betriebsspannung mit einer Wechselstromspannung, auf welche eine Gleichstrom-Vorspannung überlagert ist, von der Steuerspannungsquelle an das Elektrodenpaar ausgegeben wird, Licht von dem Lichtemitter auf den elektrooptischen Kristall gestrahlt wird, und einfallendes Licht von dem Verstärkermedium, welches entlang einer optischen Achse, senkrecht zu einer Richtung des elektrischen Feldes, einfällt, welches durch die Steuerspannung gebildet ist, in einer Richtung parallel zu dem elektrischen Feld abgelenkt wird, sodass ein Wellenlängenstreichen ausgeführt wird.
  2. Eine Streichlichtquelle, welche eine Endoberfläche, welche mit einem Wellenlängenfilter mit einem Beugungsgitter über einen Lichtdeflektor gekoppelt ist, und eine andere Endoberfläche umfasst, welche ein einem Ausgangskoppelspiegel gegenüberliegendes Verstärkermedium umfasst, und welches eine Laserkavität zwischen dem Beugungsgitter und dem Ausgangskoppelspiegel bildet, wobei der Lichtdeflektor umfasst einen elektrooptischen Kristall; zumindest ein auf gegenüberliegenden Oberflächen des elektrooptischen Kristalls gebildetes Elektrodenpaar; eine Steuerspannungsquelle, ausgebildet zum Ausgeben einer Steuerspannung zum Bilden eines elektrischen Felds innerhalb des elektrooptischen Kristalls über das Elektrodenpaar; und einen Lichtemitter, ausgebildet zum Bestrahlen des elektrooptischen Kristalls mit Licht, und wobei eine Betriebsspannung mit einer Wechselstromspannung, auf welche eine Gleichstrom-Vorspannung überlagert ist, von der Steuerspannungsquelle an das Elektrodenpaar ausgegeben wird, Licht von dem Lichtemitter auf den elektrooptischen Kristall gestrahlt wird und einfallendes Licht von dem Verstärkermedium, welches entlang einer optischen Achse, senkrecht zu einer Richtung des elektrischen Feldes, einfällt, welches durch die Steuerspannungsquelle gebildet ist, in einer Richtung parallel zu dem elektrischen Feld abgelenkt wird, sodass ein Wellenlängenstreichen ausgeführt wird.
  3. Streichlichtquelle gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei Licht von dem Lichtemitter auf den elektrooptischen Kristall gleichzeitig mit einer Ausgabe der Betriebsspannung von der Steuerspannungsquelle an das Elektrodenpaar bestrahlt wird.
  4. Streichlichtquelle gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei Licht von dem Lichtemitter auf den elektrooptischen Kristall nur während eines Zyklus bestrahlt wird, welcher die Hälfte eines Zyklus der Wechselstromspannung in einer Wellenform der Wechselstromspannung der Steuerspannung ist, welche von der Steuerspannungsquelle ausgegeben ist.
  5. Streichlichtquelle gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei gepulstes Licht von dem Lichtemitter auf den elektrooptischen Kristall zu festen Zeitintervallen gleichzeitig mit einer Ausgabe der Betriebsspannung von der Steuerspannungsquelle an das Elektrodenpaar gestrahlt wird.
  6. Streichlichtquelle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Wellenlänge eines von dem Lichtemitter abgestrahlten Lichts kürzer als eine Wellenlänge des einfallenden Lichts ist.
  7. Streich Lichtquelle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der elektrooptische Kristall entweder ein KTN (KTa1-xNbxO3 (0 < x < 1)) Kristall oder ein KLTN (K1-yLiyTa1-xNbxO3) (0 < x < 1 and 0 < y < 1)) Kristall, bei welchem Lithium hinzugefügt ist, ist.
  8. Ein Verfahren zum Steuern einer Streichlichtquelle, welche eine Endoberfläche, welche mit einem Wellenlängenfilter über einen Lichtdeflektor gekoppelt ist, und eine andere Endoberfläche umfasst, welche ein einem Ausgangskoppelspiegel gegenüberliegendes Verstärkermedium umfasst, und welches eine Laserkavität zwischen den Wellenlängenfilter und dem Ausgangskoppelspiegel bildet, wobei der Lichtdeflektor einen elektrooptischen Kristall umfasst; zumindest ein Elektrodenpaar auf gegenüberliegenden Oberflächen des elektrooptischen Kristalls gebildet ist; eine Steuerspannungsquelle zum Ausgeben einer Steuerspannung zum Bilden eines elektrischen Feldes innerhalb des elektrooptischen Kristalls über das Elektrodenpaar ausgebildet ist; und ein Lichtemitter zum Bestrahlen des elektrooptischen Kristalls mit Licht ausgebildet ist, wobei das Verfahren umfasst: Einspeisen von Elektronen in den elektrooptischen Kristall durch Ausgeben einer Betriebsspannung mit einer Wechselstromspannung, auf welche eine Gleichstrom-Vorspannung überlagert ist, von der Steuerspannungsquelle an das Elektrodenpaar; Variieren einer Ladungsmenge, welche in den elektrooptischen Kristall eingespeist wird, durch Bestrahlen des elektrooptischen Kristalls mit Licht von dem Lichtemitter und Anregen von in einer Falle des elektrooptischen Kristalls gefangenen Elektronen; und Erhalten einer gewünschten Ablenkeigenschaft durch Einstellen der Betriebsspannung der Steuerspannungsquelle und einer Lichtbestrahlungszeit des Lichtemitters.
DE102017209572.5A 2016-06-08 2017-06-07 Streichlichtquelle und Verfahren zum Steuern dieser Pending DE102017209572A1 (de)

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JP2016-114654 2016-06-08
JP2016114654A JP6554070B2 (ja) 2016-06-08 2016-06-08 波長掃引光源およびその制御方法

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