JP2003307486A - 光波断層画像測定用高空間分解能光源 - Google Patents
光波断層画像測定用高空間分解能光源Info
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- JP2003307486A JP2003307486A JP2002112855A JP2002112855A JP2003307486A JP 2003307486 A JP2003307486 A JP 2003307486A JP 2002112855 A JP2002112855 A JP 2002112855A JP 2002112855 A JP2002112855 A JP 2002112855A JP 2003307486 A JP2003307486 A JP 2003307486A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コスト低減を図ることができるとともに、小
型・軽量化、光源の簡素化を図ることができる光波断層
画像測定用高空間分解能光源を提供する。 【解決手段】 光波断層画像測定用高空間分解能光源に
おいて、２個の広帯域ミラー１３，１９と、この２個の
広帯域ミラー１３，１９間に配置される広帯域蛍光を発
生するレーザ結晶１５と、さらに、前記２個の広帯域ミ
ラー１３，１９間に配置される光波位相制御素子１６を
備え、広いスペクトルを有する空間コヒーレンスの高い
光波を発生するようにした。
型・軽量化、光源の簡素化を図ることができる光波断層
画像測定用高空間分解能光源を提供する。 【解決手段】 光波断層画像測定用高空間分解能光源に
おいて、２個の広帯域ミラー１３，１９と、この２個の
広帯域ミラー１３，１９間に配置される広帯域蛍光を発
生するレーザ結晶１５と、さらに、前記２個の広帯域ミ
ラー１３，１９間に配置される光波位相制御素子１６を
備え、広いスペクトルを有する空間コヒーレンスの高い
光波を発生するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光波位相制御を用
いた光波断層画像測定用高空間分解能光源に関するもの
である。
いた光波断層画像測定用高空間分解能光源に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、このような分野の参考文献として
は、以下に開示されるものがあった。
は、以下に開示されるものがあった。
【０００３】〔１〕佐藤学、丹野直弘、「光コヒーレン
ストモグラフィーによる生体組織の断層画像計測」、計
測と制御、第３９巻、第４号、２０００年４月号、ｐ
ｐ．２５９−２６６ 〔２〕Ｋ．Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｋ．Ｋａｓａｈａｒａ，
Ｍ．Ｓａｔｏ，Ｈ．Ｉｔｏ，“Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅ
ｔｒｉｃ Ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｎ ａ Ｄｉｏｄｅ−Ｐ
ｕｍｐｅｄ Ｎｄ：ＹＶＯ4 Ｌａｓｅｒ ｗｉｔｈ
Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｓｈｉｆｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃ
ｋ”，Ｏｐｔｉｃ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ １
２１（１９９５），１３７−１４０ 〔３〕ＨＯＹＡ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，ｃ
ａｔａｌｏｇ Ｊ−ＯＰ−０９Ａ，ＣＴ９１０３３０
ＯＥ，ｐｐ．１４−１７ 〔４〕Ｋ．Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｆ．Ａｂｅ，Ｋ．Ｋａｓ
ａｈａｒａ，Ｔ．Ｈａｒａ，Ｍ．Ｓａｔｏ，Ｈ．Ｉｔ
ｏ，“Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉ
ｃｓ ｏｆ ａｎ Ａｌｌ Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ
Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｓｈｉｆｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃ
ｋ Ｌａｓｅｒ”，ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｖｏｌ．３
３，Ｎｏ．１，Ｊａｎｕａｒｙ １９９７，ｐｐ．１０
３−１１１ 〔５〕Ｗ．Ｋｏｅｃｈｎｅｒ，“Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔ
ｅ Ｌａｓｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ”，Ｔｈｉｒ
ｄ Ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ Ｒｅｖｉｓｅｄａｎｄ Ｕ
ｐｄａｔｅｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖ
ｅｒｌａｇ，ｐｐ．６６−７９ 〔６〕“Ｍｏｄｅｌ ８９０ Ｔｉｔａｎｉｕｍ：Ｓａ
ｐｐｈｉｒｅ Ｌａｓｅｒ ａｎｄ ＷＡＶＥＳＣＡＮ
Ｓｙｓｔｅｍ”，Ｃｏｈｅｒｅｎｔ
ストモグラフィーによる生体組織の断層画像計測」、計
測と制御、第３９巻、第４号、２０００年４月号、ｐ
ｐ．２５９−２６６ 〔２〕Ｋ．Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｋ．Ｋａｓａｈａｒａ，
Ｍ．Ｓａｔｏ，Ｈ．Ｉｔｏ，“Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅ
ｔｒｉｃ Ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｎ ａ Ｄｉｏｄｅ−Ｐ
ｕｍｐｅｄ Ｎｄ：ＹＶＯ4 Ｌａｓｅｒ ｗｉｔｈ
Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｓｈｉｆｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃ
ｋ”，Ｏｐｔｉｃ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ １
２１（１９９５），１３７−１４０ 〔３〕ＨＯＹＡ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，ｃ
ａｔａｌｏｇ Ｊ−ＯＰ−０９Ａ，ＣＴ９１０３３０
ＯＥ，ｐｐ．１４−１７ 〔４〕Ｋ．Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｆ．Ａｂｅ，Ｋ．Ｋａｓ
ａｈａｒａ，Ｔ．Ｈａｒａ，Ｍ．Ｓａｔｏ，Ｈ．Ｉｔ
ｏ，“Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉ
ｃｓ ｏｆ ａｎ Ａｌｌ Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ
Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｓｈｉｆｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃ
ｋ Ｌａｓｅｒ”，ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｖｏｌ．３
３，Ｎｏ．１，Ｊａｎｕａｒｙ １９９７，ｐｐ．１０
３−１１１ 〔５〕Ｗ．Ｋｏｅｃｈｎｅｒ，“Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔ
ｅ Ｌａｓｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ”，Ｔｈｉｒ
ｄ Ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ Ｒｅｖｉｓｅｄａｎｄ Ｕ
ｐｄａｔｅｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖ
ｅｒｌａｇ，ｐｐ．６６−７９ 〔６〕“Ｍｏｄｅｌ ８９０ Ｔｉｔａｎｉｕｍ：Ｓａ
ｐｐｈｉｒｅ Ｌａｓｅｒ ａｎｄ ＷＡＶＥＳＣＡＮ
Ｓｙｓｔｅｍ”，Ｃｏｈｅｒｅｎｔ
【０００４】図１はスペクトル関数とコヒーレンス関数
との間のフーリエ変換による変換の説明図である。
との間のフーリエ変換による変換の説明図である。
【０００５】図１に示すように、スペクトル関数は、ウ
ィーナー−キンチンの定理でコヒーレンス関数とフーリ
エ変換で関係付けられている。よって、スペクトル関数
をガウス分布と仮定すると、中心波長λ0 、スペクトル
幅Δλよりコヒーレンス長Ｌ C は厳密に後述する式
（１）式で与えられる。
ィーナー−キンチンの定理でコヒーレンス関数とフーリ
エ変換で関係付けられている。よって、スペクトル関数
をガウス分布と仮定すると、中心波長λ0 、スペクトル
幅Δλよりコヒーレンス長Ｌ C は厳密に後述する式
（１）式で与えられる。
【０００６】光波コヒーレンス断層画像化法では、奥行
き空間分解能は原理的にコヒーレンス長ＬC の半分で与
えられる。よって、如何にコヒーレンス長ＬC の短い光
源を実現するかが問題となる。これに対して、米国のＭ
ＩＴのグループは、レーザ光源にモードロックの技術を
用いて、１μｍ程度のコヒーレンス長を有する光源を実
現させているが、実用面では装置が大型、高価、操作が
困難などの問題がある（文献〔５〕参照）。
き空間分解能は原理的にコヒーレンス長ＬC の半分で与
えられる。よって、如何にコヒーレンス長ＬC の短い光
源を実現するかが問題となる。これに対して、米国のＭ
ＩＴのグループは、レーザ光源にモードロックの技術を
用いて、１μｍ程度のコヒーレンス長を有する光源を実
現させているが、実用面では装置が大型、高価、操作が
困難などの問題がある（文献〔５〕参照）。
【０００７】これに対して、本願発明者らは多光波光源
による光波断層画像測定用高空間分解能合成光源（特願
２００１−００７５０１）を既に特許出願している。こ
の発明は、複数の光源を合成して最適化を図り、高空間
分解能化を図るとするものである。
による光波断層画像測定用高空間分解能合成光源（特願
２００１−００７５０１）を既に特許出願している。こ
の発明は、複数の光源を合成して最適化を図り、高空間
分解能化を図るとするものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、時間的
・空間的コヒーレンスの高いレーザ光源において、極端
に時間的コヒーレンスを低く、空間的コヒーレンスを高
くした光波を発生させる光源は、モードロックレーザ以
外にはまだ存在していない。
・空間的コヒーレンスの高いレーザ光源において、極端
に時間的コヒーレンスを低く、空間的コヒーレンスを高
くした光波を発生させる光源は、モードロックレーザ以
外にはまだ存在していない。
【０００９】しかし、このモードロックレーザは上記し
たように、実用化の面で問題が多い。
たように、実用化の面で問題が多い。
【００１０】本発明は、上記状況に鑑みて、コスト低減
を図ることができるとともに、小型・軽量化、光源の簡
素化を図ることができる光波断層画像測定用高空間分解
能光源を提供することを目的とする。
を図ることができるとともに、小型・軽量化、光源の簡
素化を図ることができる光波断層画像測定用高空間分解
能光源を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕光波断層画像測定用高空間分解能光源において、
２個の広帯域ミラーと、この２個の広帯域ミラー間に配
置される広帯域蛍光を発生するレーザ結晶と、さらに、
前記２個の広帯域ミラー間に配置される光波位相制御素
子を備え、広いスペクトルを有する空間コヒーレンスの
高い光波を発生することを特徴とする。
成するために、 〔１〕光波断層画像測定用高空間分解能光源において、
２個の広帯域ミラーと、この２個の広帯域ミラー間に配
置される広帯域蛍光を発生するレーザ結晶と、さらに、
前記２個の広帯域ミラー間に配置される光波位相制御素
子を備え、広いスペクトルを有する空間コヒーレンスの
高い光波を発生することを特徴とする。
【００１２】〔２〕光波断層画像測定用高空間分解能光
源において、２個の広帯域ミラーと、この２個の広帯域
ミラー間に配置される活性イオンをドープした光ファイ
バと、さらに、前記２個の広帯域ミラー間に配置される
光波位相制御素子を備え、広いスペクトルを有する空間
コヒーレンスの高い光波を発生することを特徴とする。
源において、２個の広帯域ミラーと、この２個の広帯域
ミラー間に配置される活性イオンをドープした光ファイ
バと、さらに、前記２個の広帯域ミラー間に配置される
光波位相制御素子を備え、広いスペクトルを有する空間
コヒーレンスの高い光波を発生することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照しながら説明する。
て図を参照しながら説明する。
【００１４】光波コヒーレンス断層画像測定法（Ｏｐｔ
ｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈ
ｙ：ＯＣＴ）において、試料の奥行き方向（光軸方向）
への反射光強度プロファイルは、生体試料の屈折率分布
と光源のコヒーレンス関数との畳み込み積分である。
ｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈ
ｙ：ＯＣＴ）において、試料の奥行き方向（光軸方向）
への反射光強度プロファイルは、生体試料の屈折率分布
と光源のコヒーレンス関数との畳み込み積分である。
【００１５】よって、光源のコヒーレンス関数において
中心のメインピーク幅の半分が光軸方向の空間分解能に
なる。通常は、コヒーレンス関数のメインピーク幅（半
値全幅）がコヒーレンス長と呼ばれ、この１／２が深さ
方向の分解能となる。よって、光軸方向分解能ΔＺ、コ
ヒーレンス長ｌｃは、中心波長λO 、スペクトル幅Δλ
などを用いて次式で示される（図１参照、文献
〔１〕）。
中心のメインピーク幅の半分が光軸方向の空間分解能に
なる。通常は、コヒーレンス関数のメインピーク幅（半
値全幅）がコヒーレンス長と呼ばれ、この１／２が深さ
方向の分解能となる。よって、光軸方向分解能ΔＺ、コ
ヒーレンス長ｌｃは、中心波長λO 、スペクトル幅Δλ
などを用いて次式で示される（図１参照、文献
〔１〕）。
【００１６】
ΔＺ＝ｌC ／２＝（２ｌｎ２／π）×（λO 2 ／Δλ） …（１）
一方、横方向分解能ΔＸは、生体に照射するビームの直
径で与えられるので、波面が揃って空間コヒーレンスが
高く、レンズに一様入射の場合、レンズの開口数をＮＡ
とすると次式となる。
径で与えられるので、波面が揃って空間コヒーレンスが
高く、レンズに一様入射の場合、レンズの開口数をＮＡ
とすると次式となる。
【００１７】
ΔＸ＝１．２２λ／ＮＡ …（２）
以上より、ＯＣＴではスペクトルが広く（時間的コヒー
レンスが低い）、波面が揃っている（空間的コヒーレン
スが高い）光源が望ましい。
レンスが低い）、波面が揃っている（空間的コヒーレン
スが高い）光源が望ましい。
【００１８】また、空間的コヒーレンスが高いとレンズ
の集光で細いビームサイズが可能になるので、空間コヒ
ーレンスの高さはファイバ光学系との高い結合効率から
非常に重要である。
の集光で細いビームサイズが可能になるので、空間コヒ
ーレンスの高さはファイバ光学系との高い結合効率から
非常に重要である。
【００１９】本発明では、このような非常にアンバラン
スなコヒーレンス特性を有する光源を提案する。
スなコヒーレンス特性を有する光源を提案する。
【００２０】図２はすでに報告されている周波数帰還型
レーザ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｈｉｆｔｅｄ Ｆｅｅ
ｄｂａｃｋ Ｌａｓｅｒ：ＦＳＦＬ）の構成図である
（文献〔２〕の図１参照）。
レーザ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｈｉｆｔｅｄ Ｆｅｅ
ｄｂａｃｋ Ｌａｓｅｒ：ＦＳＦＬ）の構成図である
（文献〔２〕の図１参照）。
【００２１】この図において、ＦＳＦＬは、励起光源で
あるダイオードレーザ（１）、アナモルフィック・プリ
ズム・ペアー（２）、端面ミラー付きの活性イオンＮｄ
を含むレーザ結晶Ｎｄ：ＹＶＯ4 （３）、蛍光を集光す
るコリメートレンズ（４）、透過光波の周波数をシフト
する音響光学変調素子（ＡＯＭ）（５）、出力ミラー
（出力カップラー）（６）で構成される。ここで、重要
なことは、ＡＯＭ（５）の一次回折光のみを帰還するよ
うに共振器を構成することである。
あるダイオードレーザ（１）、アナモルフィック・プリ
ズム・ペアー（２）、端面ミラー付きの活性イオンＮｄ
を含むレーザ結晶Ｎｄ：ＹＶＯ4 （３）、蛍光を集光す
るコリメートレンズ（４）、透過光波の周波数をシフト
する音響光学変調素子（ＡＯＭ）（５）、出力ミラー
（出力カップラー）（６）で構成される。ここで、重要
なことは、ＡＯＭ（５）の一次回折光のみを帰還するよ
うに共振器を構成することである。
【００２２】ＡＯＭ（５）は、図３（文献〔３〕の図１
−１参照）に示すように、光波を透過させる結晶（音響
光学媒体）５Ａに超音波の縦波が伝播するように構成さ
れている。超音波の縦波は粗密弾性波であるので、空間
的に周期的な屈折率分布が結晶内に生じる。そこに、図
３に示すように光波が入射するとブラック回折が生じ
て、高い回折効率で光波が回折を起こす。その一次の回
折角θと波長λ、周波数ｆO 、音速Ｖとの関係は次式と
なる。
−１参照）に示すように、光波を透過させる結晶（音響
光学媒体）５Ａに超音波の縦波が伝播するように構成さ
れている。超音波の縦波は粗密弾性波であるので、空間
的に周期的な屈折率分布が結晶内に生じる。そこに、図
３に示すように光波が入射するとブラック回折が生じ
て、高い回折効率で光波が回折を起こす。その一次の回
折角θと波長λ、周波数ｆO 、音速Ｖとの関係は次式と
なる。
【００２３】
θ≒λｆO ／２Ｖ …（３）
さらに、回折の際に１次、２次、３次と高次の回折が発
生し、次数とｎ次の回折波の周波数ｆdnは、 ｆdn＝ｆ＋ｎｆO …（４） となる。
生し、次数とｎ次の回折波の周波数ｆdnは、 ｆdn＝ｆ＋ｎｆO …（４） となる。
【００２４】図２に戻ると、励起光により発生したＮｄ
の蛍光が光の周波数ｆを有するとして、コリメートレン
ズ（４）で集光されてＡＯＭ（５）に向かう。そこで、
周波数シフトｆd を受けて、透過波はｆ＋ｆO となる。
の蛍光が光の周波数ｆを有するとして、コリメートレン
ズ（４）で集光されてＡＯＭ（５）に向かう。そこで、
周波数シフトｆd を受けて、透過波はｆ＋ｆO となる。
【００２５】次いで、出力ミラー（６）で反射され、Ａ
ＯＭ（５）に戻り、再度周波数シフトｆd を受ける。共
振器内の１周回で周波数シフト２ｆd を受けることにな
り、これが高速に起こる。コリメートレンズ（４）・レ
ーザ結晶（３）間距離（レンズの焦点距離）が２５ｍ
ｍ、出力ミラー（６）の透過率が２３％とすると、共振
器長は１００ｍｍで、光波の周回時間は０．６７ｎｓと
なる。
ＯＭ（５）に戻り、再度周波数シフトｆd を受ける。共
振器内の１周回で周波数シフト２ｆd を受けることにな
り、これが高速に起こる。コリメートレンズ（４）・レ
ーザ結晶（３）間距離（レンズの焦点距離）が２５ｍ
ｍ、出力ミラー（６）の透過率が２３％とすると、共振
器長は１００ｍｍで、光波の周回時間は０．６７ｎｓと
なる。
【００２６】ＡＯＭ（５）の変調周波数を７８．５ＭＨ
ｚとすると、周波数シフトレートは、２．４×１０17Ｈ
ｚ／ｓとなる。これは、光波のスペクトルで見ると、蛍
光で発生したそれぞれの光波の周波数が高速で周波数軸
上を高い方へシフトすることを意味している。これによ
り定常的に発生した光波のスペクトルは、図４に示すよ
うに拡大する。
ｚとすると、周波数シフトレートは、２．４×１０17Ｈ
ｚ／ｓとなる。これは、光波のスペクトルで見ると、蛍
光で発生したそれぞれの光波の周波数が高速で周波数軸
上を高い方へシフトすることを意味している。これによ
り定常的に発生した光波のスペクトルは、図４に示すよ
うに拡大する。
【００２７】さらに、図５（文献〔４〕の図４参照）で
は、中心波長１．０６μｍで半値全幅９ＧＨｚのデータ
も示されている。このときコヒーレンス長は、約３ｃｍ
と計算されるが、ＯＣＴではこの値では充分な分解能で
はない。
は、中心波長１．０６μｍで半値全幅９ＧＨｚのデータ
も示されている。このときコヒーレンス長は、約３ｃｍ
と計算されるが、ＯＣＴではこの値では充分な分解能で
はない。
【００２８】次に、ＯＣＴ用ＦＳＦＬの具体的な構成に
ついて、図６〜図９を用いて説明する。
ついて、図６〜図９を用いて説明する。
【００２９】図６は本発明の第１実施例を示す光波位相
制御を用いた光波断層画像測定用高空間分解能光源（Ｏ
ＣＴ用ＦＳＦＬ）の構成図である。
制御を用いた光波断層画像測定用高空間分解能光源（Ｏ
ＣＴ用ＦＳＦＬ）の構成図である。
【００３０】この図において、１１は励起光、１２は第
１のレンズ、１３はダイクロイックミラー、１４は出力
用ミラー、１５はレーザ結晶、１６はＡＯＭ（位相変調
器）（光波位相制御素子）、１７はＡＯＭ１６のドライ
バ、１８は第２のレンズ、１９は広帯域ミラー、２０は
出力光である。
１のレンズ、１３はダイクロイックミラー、１４は出力
用ミラー、１５はレーザ結晶、１６はＡＯＭ（位相変調
器）（光波位相制御素子）、１７はＡＯＭ１６のドライ
バ、１８は第２のレンズ、１９は広帯域ミラー、２０は
出力光である。
【００３１】図６において、励起光１１は、レーザ結晶
１５に応じて選択される。励起光１１はレンズ１２でフ
ォーカスされて、ダイクロイックミラー１３、出力用ミ
ラー１４を通して、レーザ結晶１５に入射する。ダイク
ロイックミラー１３、出力用ミラー１４は、レーザ結晶
１５の蛍光に対して反射率が高く、励起光１１に対して
は透過率が高い。
１５に応じて選択される。励起光１１はレンズ１２でフ
ォーカスされて、ダイクロイックミラー１３、出力用ミ
ラー１４を通して、レーザ結晶１５に入射する。ダイク
ロイックミラー１３、出力用ミラー１４は、レーザ結晶
１５の蛍光に対して反射率が高く、励起光１１に対して
は透過率が高い。
【００３２】また、レーザ結晶１５は広い蛍光スペクト
ルを有する波長可変レーザ用の結晶であり、例えば、Ｔ
ｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅ（蛍光範囲：６７０−１０７０ｎ
ｍ）、Ｃｒ：Ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅ（１１６７ｎｍ−１
３４５ｎｍ）、Ｃｒ：ＹＡＧなどが挙げられる（文献
〔５〕参照）。ここでは、例としてＴｉ：Ｓａｐｐｈｉ
ｒｅを取り上げるので、励起光は波長５３２ｎｍの連続
光とする。励起光により発生した蛍光は、ＡＯＭ１６に
より周波数シフトを受け、回折角を持って出射するの
で、第２のレンズ１８を用いて回折角が相殺されて広帯
域ミラー１９に入射するように構成する。
ルを有する波長可変レーザ用の結晶であり、例えば、Ｔ
ｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅ（蛍光範囲：６７０−１０７０ｎ
ｍ）、Ｃｒ：Ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅ（１１６７ｎｍ−１
３４５ｎｍ）、Ｃｒ：ＹＡＧなどが挙げられる（文献
〔５〕参照）。ここでは、例としてＴｉ：Ｓａｐｐｈｉ
ｒｅを取り上げるので、励起光は波長５３２ｎｍの連続
光とする。励起光により発生した蛍光は、ＡＯＭ１６に
より周波数シフトを受け、回折角を持って出射するの
で、第２のレンズ１８を用いて回折角が相殺されて広帯
域ミラー１９に入射するように構成する。
【００３３】更に、０次の回折光は直進するので、広帯
域ミラー１９で反射されない。ここで、ＡＯＭ１６と第
２のレンズ１８の間隔をほぼ焦点距離とすると、共振器
内の往復に伴う波長シフトで回折角が大きくなっても、
回折波は垂直に広帯域ミラー１９に入射し、共振器内に
戻る。
域ミラー１９で反射されない。ここで、ＡＯＭ１６と第
２のレンズ１８の間隔をほぼ焦点距離とすると、共振器
内の往復に伴う波長シフトで回折角が大きくなっても、
回折波は垂直に広帯域ミラー１９に入射し、共振器内に
戻る。
【００３４】以上より、光波は周波数シフトを伴って出
力用ミラー１４と広帯域ミラー１９の間を周回し、その
一部はダイクロイックミラー１３によって取り出され、
出力光２０となる。
力用ミラー１４と広帯域ミラー１９の間を周回し、その
一部はダイクロイックミラー１３によって取り出され、
出力光２０となる。
【００３５】Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザは、汎用の
波長可変レーザとして市販されている。文献〔６〕によ
れば、型番８９９−０１のＭＷのミラーセットでは、７
９０−９２５ｎｍの発振範囲が可能とされている。
波長可変レーザとして市販されている。文献〔６〕によ
れば、型番８９９−０１のＭＷのミラーセットでは、７
９０−９２５ｎｍの発振範囲が可能とされている。
【００３６】この場合、中心波長は８５７ｎｍであり、
スペクトル幅は１３５ｎｍとなり、式（１）を用いる
と、光軸方向分解能は２．４μｍとなる。
スペクトル幅は１３５ｎｍとなり、式（１）を用いる
と、光軸方向分解能は２．４μｍとなる。
【００３７】次に、図７は本発明の第２実施例を示す光
波位相制御を用いた光波断層画像測定用高空間分解能光
源（ＯＣＴ用ＦＳＦＬ）の構成図である。
波位相制御を用いた光波断層画像測定用高空間分解能光
源（ＯＣＴ用ＦＳＦＬ）の構成図である。
【００３８】この図において、２１は励起光、２２はレ
ンズ、２３はミラー（レーザ結晶２４の蛍光に対して高
反射率で、励起光に対して高透過率）、２４はレーザ結
晶、２５はＡＯＭ（位相変調器）、２６はＡＯＭ２５の
ドライバ、２７は出力用ミラー、２８は出力光である。
ンズ、２３はミラー（レーザ結晶２４の蛍光に対して高
反射率で、励起光に対して高透過率）、２４はレーザ結
晶、２５はＡＯＭ（位相変調器）、２６はＡＯＭ２５の
ドライバ、２７は出力用ミラー、２８は出力光である。
【００３９】ここで、励起光２１はレーザ結晶２４に応
じて選択されるが、ここではレーザ結晶２４として、Ｔ
ｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅの結晶を考慮し、励起光２１は波
長５３２ｎｍの連続光とする。この励起光２１はレンズ
２２でフォーカスされてミラー２３を通して、レーザ結
晶２４に入射する。
じて選択されるが、ここではレーザ結晶２４として、Ｔ
ｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅの結晶を考慮し、励起光２１は波
長５３２ｎｍの連続光とする。この励起光２１はレンズ
２２でフォーカスされてミラー２３を通して、レーザ結
晶２４に入射する。
【００４０】励起光２１により発生した蛍光は、ＡＯＭ
（位相変調器）（光波位相制御素子）２５を通過して、
入射光に対してサイドバンドを発生して出力用ミラー２
７で反射され、再度、ＡＯＭ（位相変調器）２５でサイ
ドバンドを発生して共振器内を周回する。これは一見モ
ードロックによるパルスの発生機構に似ているが、共振
器長の条件を崩し、パルス発振を妨げて出力光２８のス
ペクトルの拡大を図ることができる。
（位相変調器）（光波位相制御素子）２５を通過して、
入射光に対してサイドバンドを発生して出力用ミラー２
７で反射され、再度、ＡＯＭ（位相変調器）２５でサイ
ドバンドを発生して共振器内を周回する。これは一見モ
ードロックによるパルスの発生機構に似ているが、共振
器長の条件を崩し、パルス発振を妨げて出力光２８のス
ペクトルの拡大を図ることができる。
【００４１】以上より、光波はＡＯＭ（位相変調器）２
５で周回によりサイドバンドの発生を伴って、ミラー２
３と出力用ミラー２７の間を周回し、その一部は、出力
用ミラー２７によって取り出され、出力光２８となる。
５で周回によりサイドバンドの発生を伴って、ミラー２
３と出力用ミラー２７の間を周回し、その一部は、出力
用ミラー２７によって取り出され、出力光２８となる。
【００４２】次に、図８は本発明の第３実施例を示す光
波位相制御を用いた光波断層画像測定用高空間分解能光
源（ＯＣＴ用ＦＳＦＬ）の構成図である。なお、図６と
同じ部分については同じ符号を付してそれらの説明は省
略する。
波位相制御を用いた光波断層画像測定用高空間分解能光
源（ＯＣＴ用ＦＳＦＬ）の構成図である。なお、図６と
同じ部分については同じ符号を付してそれらの説明は省
略する。
【００４３】この実施例においては、図６に示す第１実
施例のレーザ結晶１５に代えて、活性イオンをドープし
た第１，第２の光ファイバ３１，３２を用いるようにし
たものである。
施例のレーザ結晶１５に代えて、活性イオンをドープし
た第１，第２の光ファイバ３１，３２を用いるようにし
たものである。
【００４４】現在、活性イオンをファイバのコアの部分
にドープしたファイバレーザやファイバアンプが一般に
用いられている。そこで、活性イオンであるＴｉ，Ｃｒ
イオンをコアにドープしたファイバをそれぞれ第１のフ
ァイバ３１，第２のファイバ３２として、２つのファイ
バを直列に接続し、励起光を第１のファイバ３１から導
入して励起し、第２のファイバ３２から得られる出力光
を用いるようにする。各強度は、ドープ濃度、ファイバ
長などで制御可能である。
にドープしたファイバレーザやファイバアンプが一般に
用いられている。そこで、活性イオンであるＴｉ，Ｃｒ
イオンをコアにドープしたファイバをそれぞれ第１のフ
ァイバ３１，第２のファイバ３２として、２つのファイ
バを直列に接続し、励起光を第１のファイバ３１から導
入して励起し、第２のファイバ３２から得られる出力光
を用いるようにする。各強度は、ドープ濃度、ファイバ
長などで制御可能である。
【００４５】なお、図示しないが、第１のファイバと第
２のファイバとを並列に配置して、それぞれのファイバ
からの蛍光をハーフミラーで合波して出力光を得るよう
にしてもよい。
２のファイバとを並列に配置して、それぞれのファイバ
からの蛍光をハーフミラーで合波して出力光を得るよう
にしてもよい。
【００４６】次に、図９は本発明の第４実施例を示す光
波位相制御を用いた光波断層画像測定用高空間分解能光
源（ＯＣＴ用ＦＳＦＬ）の構成図である。なお、図７と
同じ部分については同じ符号を付してそれらの説明は省
略する。
波位相制御を用いた光波断層画像測定用高空間分解能光
源（ＯＣＴ用ＦＳＦＬ）の構成図である。なお、図７と
同じ部分については同じ符号を付してそれらの説明は省
略する。
【００４７】この実施例においては、図７に示す第２実
施例のレーザ結晶２４に代えて、活性イオンをドープし
た第１及ぶ第２の光ファイバ４１，４２を用いるように
したものである。
施例のレーザ結晶２４に代えて、活性イオンをドープし
た第１及ぶ第２の光ファイバ４１，４２を用いるように
したものである。
【００４８】上記したように、本発明によれば、汎用の
安価なレーザ結晶又は活性イオンをドープした光ファイ
バを用いた新規なレーザ光源で高空間分解能化が可能に
なることから、コストダウン、小型・軽量化、光源の簡
素化から安定化・信頼性の向上が期待される。
安価なレーザ結晶又は活性イオンをドープした光ファイ
バを用いた新規なレーザ光源で高空間分解能化が可能に
なることから、コストダウン、小型・軽量化、光源の簡
素化から安定化・信頼性の向上が期待される。
【００４９】よって、医学分野では汎用化に伴う医療サ
ービスの向上、さらに、半導体産業分野への需要拡大な
どの波及効果も考えられる。
ービスの向上、さらに、半導体産業分野への需要拡大な
どの波及効果も考えられる。
【００５０】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００５１】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、レーザ光源においては、コスト低減を図ること
ができるとともに、小型・軽量化、光源の簡素化を図る
ことができる。
よれば、レーザ光源においては、コスト低減を図ること
ができるとともに、小型・軽量化、光源の簡素化を図る
ことができる。
【図１】スペクトル関数とコヒーレンス関数との間のフ
ーリエ変換による変換の説明図である。
ーリエ変換による変換の説明図である。
【図２】すでに報告されている周波数帰還型レーザ（Ｆ
ｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｈｉｆｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ
Ｌａｓｅｒ：ＦＳＦＬ）の構成図である。
ｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｈｉｆｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ
Ｌａｓｅｒ：ＦＳＦＬ）の構成図である。
【図３】音響光学変調素子（ＡＯＭ）の構成図である。
【図４】ファブリ・ペロ干渉計によって与えられたスペ
クトルの図である。
クトルの図である。
【図５】ファブリ・ペロ干渉計の走査によって与えられ
たＦＳＦＬの発振スペクトルの図である。
たＦＳＦＬの発振スペクトルの図である。
【図６】本発明の第１実施例を示す光波位相制御を用い
た光波断層画像測定用高空間分解能光源（ＯＣＴ用ＦＳ
ＦＬ）の構成図である。
た光波断層画像測定用高空間分解能光源（ＯＣＴ用ＦＳ
ＦＬ）の構成図である。
【図７】本発明の第２実施例を示す光波位相制御を用い
た光波断層画像測定用高空間分解能光源（ＯＣＴ用ＦＳ
ＦＬ）の構成図である。
た光波断層画像測定用高空間分解能光源（ＯＣＴ用ＦＳ
ＦＬ）の構成図である。
【図８】本発明の第３実施例を示す光波位相制御を用い
た光波断層画像測定用高空間分解能光源（ＯＣＴ用ＦＳ
ＦＬ）の構成図である。
た光波断層画像測定用高空間分解能光源（ＯＣＴ用ＦＳ
ＦＬ）の構成図である。
【図９】本発明の第４実施例を示す光波位相制御を用い
た光波断層画像測定用高空間分解能光源（ＯＣＴ用ＦＳ
ＦＬ）の構成図である。
た光波断層画像測定用高空間分解能光源（ＯＣＴ用ＦＳ
ＦＬ）の構成図である。
１１，２１ 励起光
１２ 第１のレンズ
１３ ダイクロイックミラー
１４，２７ 出力用ミラー
１５，２４ レーザ結晶
１６，２５ ＡＯＭ（位相変調器）（光波位相制御
素子） １７，２６ ＡＯＭのドライバ １８ 第２のレンズ １９ 広帯域ミラー ２０，２８ 出力光 ２２ レンズ ２３ ミラー ３１，３２，４１，４２ 活性イオンをドープした光
ファイバ
素子） １７，２６ ＡＯＭのドライバ １８ 第２のレンズ １９ 広帯域ミラー ２０，２８ 出力光 ２２ レンズ ２３ ミラー ３１，３２，４１，４２ 活性イオンをドープした光
ファイバ
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2G059 AA05 BB12 CC16 EE07 EE09
GG01 GG06 HH01 HH02 HH06
JJ07 JJ11 JJ13 JJ17 JJ18
JJ22
5F072 AB20 AK03 AK06 JJ12 JJ20
KK30 PP10 YY01
Claims (2)
- 【請求項１】（ａ）２個の広帯域ミラーと、（ｂ）該２
個の広帯域ミラー間に配置される広帯域蛍光を発生する
レーザ結晶と、（ｃ）さらに、前記２個の広帯域ミラー
間に配置される光波位相制御素子を備え、（ｄ）広いス
ペクトルを有する空間コヒーレンスの高い光波を発生す
ることを特徴とする光波断層画像測定用高空間分解能光
源。 - 【請求項２】（ａ）２個の広帯域ミラーと、（ｂ）該２
個の広帯域ミラー間に配置される活性イオンをドープし
た光ファイバと、（ｃ）さらに、前記２個の広帯域ミラ
ー間に配置される光波位相制御素子を備え、（ｄ）広い
スペクトルを有する空間コヒーレンスの高い光波を発生
することを特徴とする光波断層画像測定用高空間分解能
光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002112855A JP3683547B2 (ja) | 2002-04-16 | 2002-04-16 | 光波断層画像測定用高空間分解能光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002112855A JP3683547B2 (ja) | 2002-04-16 | 2002-04-16 | 光波断層画像測定用高空間分解能光源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003307486A true JP2003307486A (ja) | 2003-10-31 |
| JP3683547B2 JP3683547B2 (ja) | 2005-08-17 |
Family
ID=29395204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002112855A Expired - Fee Related JP3683547B2 (ja) | 2002-04-16 | 2002-04-16 | 光波断層画像測定用高空間分解能光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3683547B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006055396A (ja) * | 2004-08-20 | 2006-03-02 | Masaki Kobayashi | 蛍光断層画像計測装置 |
-
2002
- 2002-04-16 JP JP2002112855A patent/JP3683547B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006055396A (ja) * | 2004-08-20 | 2006-03-02 | Masaki Kobayashi | 蛍光断層画像計測装置 |
| JP4518549B2 (ja) * | 2004-08-20 | 2010-08-04 | 正樹 小林 | 蛍光断層画像計測装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3683547B2 (ja) | 2005-08-17 |
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