JP2006193399A - Inorganic optical material, light source, michelson interferometer, optical coherent tomography device, and optical amplifier - Google Patents
Inorganic optical material, light source, michelson interferometer, optical coherent tomography device, and optical amplifier Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006193399A JP2006193399A JP2005009366A JP2005009366A JP2006193399A JP 2006193399 A JP2006193399 A JP 2006193399A JP 2005009366 A JP2005009366 A JP 2005009366A JP 2005009366 A JP2005009366 A JP 2005009366A JP 2006193399 A JP2006193399 A JP 2006193399A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical material
- optical
- inorganic
- fluorescence spectrum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
Description
本発明は、無機光学材料、この無機光学材料を含む光源、この光源を含むマイケルソン干渉計、このマイケルソン干渉計を用いる光コヒーレントトモグラフィ装置、及び前述の無機光学材料を含む光増幅器に関するものである。 The present invention relates to an inorganic optical material, a light source including the inorganic optical material, a Michelson interferometer including the light source, an optical coherent tomography apparatus using the Michelson interferometer, and an optical amplifier including the inorganic optical material. It is.
希土類元素を少なくとも一部に含有する無機光学材料は、その希土類元素を励起し得る波長の励起光が供給されることで希土類元素が励起状態とされ、そして、その希土類元素が励起状態から基底状態に戻る際に自然放出光(蛍光)を発生し、さらに、この自然放出光(蛍光)を光増幅してASE光(Amplified Spontaneous Emission)を発生し、或いは、誘導放出現象により信号光を光増幅することができる。したがって、このような無機光学材料を用いることで、光源、光センサ、あるいは光増幅器が実現され得る。 An inorganic optical material containing at least a part of a rare earth element is brought into an excited state by supplying excitation light having a wavelength capable of exciting the rare earth element, and the rare earth element is changed from an excited state to a ground state. When spontaneous emission (fluorescence) occurs, the spontaneous emission light (fluorescence) is amplified to generate ASE light (Amplified Spontaneous Emission), or the signal light is amplified by stimulated emission. can do. Therefore, a light source, an optical sensor, or an optical amplifier can be realized by using such an inorganic optical material.
光コヒーレンストモグラフィ装置(Optical Coherence Tomography;以下、OCT装置という)など干渉を使った光センサ(以下、干渉型光センサという)の分解能pは、光源のピークでの波長(中心波長)をλC、線幅をΔλとすると、以下の(1)式で与えられる。
p=(2・ln(2)・π)・(λC 2/Δλ) …(1)
The resolution p of an optical sensor using interference such as an optical coherence tomography apparatus (hereinafter referred to as an OCT apparatus) (hereinafter referred to as an interference type optical sensor) is the wavelength (center wavelength) at the peak of the light source, λ C When the line width is Δλ, the following equation (1) is given.
p = (2 · ln (2) · π) · (λ C 2 / Δλ) (1)
したがって、干渉型光センサでは、分解能を高めるために、広帯域の蛍光を発生し得る無機光学材料を含む光源を備えることが望ましい。そこで、広帯域の蛍光スペクトルを発生する無機光学材料を得るため、非特許文献1及び2において、種々の検討が行われている。
しかし、非特許文献1に開示された無機光学材料では、得られる蛍光の帯域が20nmと狭い。その結果、この無機光学材料を含む光源を備えた干渉型光センサの分解能は37.3μmと低い値になってしまう。一方、非特許文献2に開示された無機光学材料では、得られる蛍光の帯域が広く、これを含む光源を備えた干渉型光センサの分解能は高い。しかし、この光学材料は赤褐色なので、光源に含まれる場合、背景損失が大きくなってしまう。
However, in the inorganic optical material disclosed in
また、光通信システム等において信号光を光増幅する場合、少ない台数の光増幅器を用いて広帯域の多波長信号光を光増幅できることが望ましい。そのため、光増幅器の利得帯域は広いことが望まれる。 Further, when optically amplifying signal light in an optical communication system or the like, it is desirable that a wide-band multi-wavelength signal light can be optically amplified using a small number of optical amplifiers. Therefore, it is desired that the gain band of the optical amplifier is wide.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、背景損失を抑えつつ、広帯域の蛍光スペクトルを発生することができる無機光学材料、光源、マイケルソン干渉計、及び光コヒーレンストモグラフィ装置、ならびに、広い利得帯域を有することができる光増幅器を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an inorganic optical material, a light source, a Michelson interferometer, and an optical coherence tomography apparatus that can generate a broadband fluorescence spectrum while suppressing background loss. An object of the present invention is to provide an optical amplifier that can have a wide gain band.
このような目的を解決するために、本発明による無機光学材料は、少なくとも1種類の希土類元素を含有し、無色であって、蛍光スペクトルの半値全幅が50nmより広いことを特徴とする。この無機光学材料では発せられる蛍光スペクトルの半値全幅が50nmより広いため、広帯域な蛍光スペクトルを得ることが可能となる。また、例えばこの無機光学材料から発せられる蛍光スペクトルのピークでの波長がCバンド(1530nm〜1565nm)付近である場合、この無機光学材料を含む光源を用いた干渉型光センサは、20μm以下と高い分解能を実現することができる。さらに、この無機光学材料は無色であるため、光源に用いられる場合においても、背景損失を抑えることができる。 In order to solve such an object, the inorganic optical material according to the present invention contains at least one kind of rare earth element, is colorless, and has a full width at half maximum of a fluorescence spectrum wider than 50 nm. In this inorganic optical material, since the full width at half maximum of the emitted fluorescence spectrum is wider than 50 nm, a broadband fluorescence spectrum can be obtained. For example, when the wavelength at the peak of the fluorescence spectrum emitted from this inorganic optical material is near the C band (1530 nm to 1565 nm), the interference type optical sensor using the light source including this inorganic optical material is as high as 20 μm or less. Resolution can be realized. Furthermore, since this inorganic optical material is colorless, background loss can be suppressed even when used as a light source.
特に、蛍光スペクトルの半値全幅が80nm以上であることが好ましい。この無機光学材料から発せられる蛍光スペクトルのピークでの波長が例えばCバンド(1530nm〜1565nm)付近である場合、この無機光学材料を含む光源を用いた干渉型光センサは、13μm以下の分解能を実現することができる。 In particular, the full width at half maximum of the fluorescence spectrum is preferably 80 nm or more. When the wavelength at the peak of the fluorescence spectrum emitted from this inorganic optical material is, for example, near the C band (1530 nm to 1565 nm), the interference type optical sensor using the light source including this inorganic optical material achieves a resolution of 13 μm or less. can do.
また、980nm帯吸収スペクトルの半値全幅が20nm以上であることが好ましい。これにより、広帯域な蛍光スペクトルを得ることが可能となる。 The full width at half maximum of the 980 nm band absorption spectrum is preferably 20 nm or more. This makes it possible to obtain a broadband fluorescence spectrum.
蛍光スペクトルの形状が、蛍光スペクトルのピークでの波長に対して略線対称であることがより好ましい。形状が略線対称の蛍光スペクトルは、Gauss関数に近いと考えることができる。そのため、この無機光学材料を含む光源を用いた干渉型光センサは高い分解能を実現することができる。 More preferably, the shape of the fluorescence spectrum is substantially line symmetric with respect to the wavelength at the peak of the fluorescence spectrum. It can be considered that a fluorescence spectrum having a substantially line-symmetric shape is close to a Gauss function. Therefore, an interference type optical sensor using a light source including this inorganic optical material can realize high resolution.
蛍光スペクトルのピークでの波長と蛍光スペクトルの半値全幅の中心での波長との差である中心ずれが9nm未満であることが好ましく、中心ずれが7nm未満であることが特に好ましい。中心ずれがこの程度まで小さければ、蛍光スペクトルはGauss関数に近いと考えることができる。そのため、この無機光学材料を含む光源を用いた干渉型光センサは高い分解能を実現することができる。 The center deviation, which is the difference between the wavelength at the peak of the fluorescence spectrum and the wavelength at the center of the full width at half maximum of the fluorescence spectrum, is preferably less than 9 nm, and the center deviation is particularly preferably less than 7 nm. If the center deviation is as small as this, the fluorescence spectrum can be considered close to a Gaussian function. Therefore, an interference type optical sensor using a light source including this inorganic optical material can realize high resolution.
蛍光スペクトルが極小を有しないことが好ましい。このような無機光学材料を含む光源を用いることにより、干渉型光センサは高い分解能を実現することができる。 It is preferable that the fluorescence spectrum does not have a minimum. By using a light source including such an inorganic optical material, the interference optical sensor can achieve high resolution.
また、無機光学材料は酸化物系であることが好ましい。無機光学材料が酸化物系であれば、フッ化物系である場合と違って、耐水素特性や耐ハイパワー特性などが良好となる。したがって、この無機光学材料は、十分な信頼性を有することができる。 The inorganic optical material is preferably an oxide system. If the inorganic optical material is an oxide system, the hydrogen resistance characteristics and the high power resistance characteristics are good, unlike the case of a fluoride system. Therefore, this inorganic optical material can have sufficient reliability.
本発明による光源は、上記の無機光学材料と、無機光学材料に励起光を供給する励起光供給手段と、を備え、励起光により励起状態とされた無機光学材料中の希土類元素から発生する蛍光を光増幅してASE光を出力することを特徴とする。広帯域の蛍光を発生する上記の無機光学材料を備えることで、この光源を用いた干渉型光センサは高い分解能を実現することが可能となる。また、この無機光学材料は無色であるため、光源における背景損失が抑えられる。特に、光源に含まれる無機光学材料が酸化物系である場合には、その無機光学材料は耐水素特性や耐ハイパワー特性などの点で十分な信頼性を有することが可能となる。 A light source according to the present invention includes the above-described inorganic optical material and excitation light supply means for supplying excitation light to the inorganic optical material, and fluorescence generated from a rare earth element in the inorganic optical material excited by the excitation light. Is amplified to output ASE light. By providing the inorganic optical material that generates broadband fluorescence, an interference optical sensor using this light source can achieve high resolution. Further, since this inorganic optical material is colorless, background loss in the light source can be suppressed. In particular, when the inorganic optical material contained in the light source is an oxide-based material, the inorganic optical material can have sufficient reliability in terms of hydrogen resistance and high power resistance.
本発明によるマイケルソン干渉計は、上記の光源から出力されるASE光を第1分割光と第2分割光とに2分割するビームスプリッタと、第1分割光の光路上に配置され、第1分割光の光路に対して平行に移動されるとともに、第1分割光の光路に沿った方向に第1分割光を反射させるミラーと、第2分割光の光路上に配置され、第2分割光を反射させる反射体と、ミラーで反射された第1分割光と反射体で反射された第2分割光とをビームスプリッタで重ね合わせ干渉させることによって得られる干渉光を検出する光検出器と、を備えることを特徴とする。このマイケルソン干渉計は、広帯域の蛍光を発生する上記の光源を備えることで、高い分解能を実現することが可能となる。特に、マイケルソン干渉計が備える光源に含まれる無機光学材料が酸化物系である場合には、その無機光学材料は耐水素特性や耐ハイパワー特性などの点で十分な信頼性を有することが可能となる。 The Michelson interferometer according to the present invention is disposed on the optical path of the first split light, the beam splitter that splits the ASE light output from the light source into the first split light and the second split light, and the first split light. A mirror that is moved in parallel with the optical path of the split light and reflects the first split light in a direction along the optical path of the first split light, and the second split light is disposed on the optical path of the second split light. And a photodetector that detects interference light obtained by superimposing and interfering with the beam splitter the first divided light reflected by the mirror and the second divided light reflected by the reflector, It is characterized by providing. This Michelson interferometer can achieve high resolution by including the above-mentioned light source that generates broadband fluorescence. In particular, when the inorganic optical material contained in the light source included in the Michelson interferometer is an oxide, the inorganic optical material may have sufficient reliability in terms of hydrogen resistance and high power resistance. It becomes possible.
本発明による光コヒーレンストモグラフィ装置は、上記のマイケルソン干渉計を用いて、反射体の3次元断層画像を測定することを特徴とする。上記のマイケルソン干渉計が備える干渉計では、広帯域なASE光が出力されるため、上記マイケルソン干渉計を光コヒーレンストモグラフィ装置に用いることは好適である。また、この光コヒーレンストモグラフィ装置は、上記のマイケルソン干渉計を用いることで、高い分解能を実現することが可能となる。特に、光コヒーレンストモグラフィ装置が備える光源に含まれる無機光学材料が酸化物系である場合には、その無機光学材料は耐水素特性や耐ハイパワー特性などの点で十分な信頼性を有することが可能となる。 An optical coherence tomography apparatus according to the present invention is characterized by measuring a three-dimensional tomographic image of a reflector using the Michelson interferometer. The interferometer included in the Michelson interferometer outputs broadband ASE light. Therefore, it is preferable to use the Michelson interferometer for an optical coherence tomography apparatus. In addition, this optical coherence tomography apparatus can achieve high resolution by using the Michelson interferometer. In particular, when the inorganic optical material included in the light source included in the optical coherence tomography apparatus is an oxide type, the inorganic optical material has sufficient reliability in terms of hydrogen resistance and high power resistance. Is possible.
本発明による光増幅器は、入力端に入力した信号光を光増幅して出力端から出力する光増幅器であって、信号光を光増幅する上記の無機光学材料からなる増幅媒体と、増幅媒体に励起光を供給する励起光供給手段と、を備えることを特徴とする。入力端に入力した信号光は、増幅媒体において光増幅される。増幅媒体は上記の無機光学材料からなるものであるから、この光増幅器は広い利得帯域を有することができる。 An optical amplifier according to the present invention is an optical amplifier that optically amplifies signal light input to an input end and outputs the signal light from an output end, and includes an amplification medium made of the above inorganic optical material that optically amplifies signal light, and an amplification medium And excitation light supply means for supplying excitation light. The signal light input to the input end is optically amplified in the amplification medium. Since the amplification medium is made of the above-described inorganic optical material, this optical amplifier can have a wide gain band.
本発明によれば、広帯域の蛍光スペクトルを発生することができ、あるいは、広い利得帯域を有することができる。 According to the present invention, a broadband fluorescence spectrum can be generated, or a wide gain band can be provided.
以下、図面とともに、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
まず、本発明に係る無機光学材料の実施形態について説明する。本実施形態に係る無機光学材料は、少なくとも1種類の希土類元素を含有し、無色であって、蛍光スペクトルの半値全幅が50nmより広い。本実施形態に係る無機光学材料は、蛍光スペクトルの半値全幅が80nm以上であることがより好適である。この無機光学材料に含まれる希土類元素としては、Pr元素,Nd元素,Tm元素,Dy元素,Er元素、Yb元素などがあり、特にEr元素が好適である。Er元素を含む場合、光通信に一般に用いられる波長である1500nm〜1650nm帯の信号光を光増幅する上で好ましい。 First, an embodiment of the inorganic optical material according to the present invention will be described. The inorganic optical material according to the present embodiment contains at least one kind of rare earth element, is colorless, and has a full width at half maximum of a fluorescence spectrum wider than 50 nm. As for the inorganic optical material which concerns on this embodiment, it is more suitable that the full width at half maximum of a fluorescence spectrum is 80 nm or more. As rare earth elements contained in this inorganic optical material, there are Pr element, Nd element, Tm element, Dy element, Er element, Yb element, etc., and Er element is particularly suitable. When Er element is contained, it is preferable when optically amplifying signal light in the 1500 nm to 1650 nm band, which is a wavelength generally used for optical communication.
また、この無機光学材料は、蛍光スペクトルの形状が略線対称、すなわち、蛍光スペクトルがピークでの波長に対して線対称であることが好ましい。略線対称といえるための条件について、図6を参照して説明する。図6は、任意の蛍光スペクトルを示しており、横軸が波長を、縦軸がピーク時を100%とした場合の規格化蛍光強度レベルを表す。略線対称である場合というのは、規格化蛍光強度レベルが20〜100%の範囲において、蛍光強度のピークでの波長と各規格化蛍光強度レベルでの中心波長との差(以下、中心波長差という)の絶対値が4nm以内であることをいう。規格化蛍光強度レベルでの中心波長とは、同じ規格化蛍光強度レベルの値を示す2つの波長の中心での波長(図6の矢印で指定された各波長範囲の中心での波長)をいう。 In addition, the inorganic optical material preferably has a fluorescence spectrum shape that is substantially line symmetric, that is, the fluorescence spectrum is line symmetric with respect to the wavelength at the peak. The conditions for being substantially line symmetric will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows an arbitrary fluorescence spectrum, where the horizontal axis represents the wavelength and the vertical axis represents the normalized fluorescence intensity level when the peak time is 100%. When the normalized fluorescence intensity level is in the range of 20 to 100%, the case of being substantially line symmetric is the difference between the wavelength at the peak of fluorescence intensity and the center wavelength at each normalized fluorescence intensity level (hereinafter referred to as the center wavelength). This means that the absolute value of the difference is within 4 nm. The center wavelength at the normalized fluorescence intensity level refers to the wavelength at the center of two wavelengths (wavelength at the center of each wavelength range specified by the arrow in FIG. 6) showing the same normalized fluorescence intensity level value. .
特に、この無機光学材料においては、蛍光スペクトルのピークでの波長と蛍光スペクトルの半値全幅の中心での波長との差である中心ずれが9nm未満であることが好ましく、7nm未満であることがより好ましい。中心ずれが小さいほど、蛍光スペクトルの形状は線対称に近いと考えられる。また、この無機光学材料は、蛍光スペクトルが極小を有しないことが好ましい。 In particular, in this inorganic optical material, the center shift, which is the difference between the wavelength at the peak of the fluorescence spectrum and the wavelength at the center of the full width at half maximum of the fluorescence spectrum, is preferably less than 9 nm, more preferably less than 7 nm. preferable. The smaller the center deviation, the closer the shape of the fluorescence spectrum is to line symmetry. Moreover, it is preferable that this inorganic optical material does not have the minimum fluorescence spectrum.
さらに、この無機光学材料は酸化物系であることが好ましい。この場合、無機光学材料のホスト材料はAl2O3、SiO2、B2O3、Ga2O3、Y2O3、Ta2O5、GaTaO4、Sb2O3、Nd2O5、La2O3、Yb2O3などの酸化物を含有する。 Furthermore, the inorganic optical material is preferably an oxide system. In this case, the host material of the inorganic optical materials Al 2 O 3, SiO 2, B 2 O 3, Ga 2 O 3, Y 2 O 3, Ta 2 O 5, GaTaO 4, Sb 2 O 3, Nd 2 O 5 And oxides such as La 2 O 3 and Yb 2 O 3 .
本実施形態に係る無機光学材料から発せられる蛍光スペクトルの半値全幅は50nmより広いため、この無機光学材料によって広帯域な蛍光を得ることが可能となる。そのため、例えばこの無機光学材料から発せられる蛍光スペクトルのピークでの波長がCバンド(1530nm〜1565nm)付近である場合、この無機光学材料を含む光源を用いた干渉型光センサは、20μm以下の高い分解能を実現することが可能となる。また、この無機光学材料は無色であるため、光源に用いられる場合においても背景損失を抑えることができる。特に、発せられる蛍光スペクトルの半値全幅が80nm以上であり、例えばピークでの波長がCバンド(1530nm〜1565nm)付近である無機光学材料を含む光源を用いた干渉型光センサは、13μm以下と非常に高い分解能を実現することができる。 Since the full width at half maximum of the fluorescence spectrum emitted from the inorganic optical material according to the present embodiment is wider than 50 nm, broadband fluorescence can be obtained by this inorganic optical material. Therefore, for example, when the wavelength at the peak of the fluorescence spectrum emitted from this inorganic optical material is in the vicinity of the C band (1530 nm to 1565 nm), the interference type optical sensor using the light source including this inorganic optical material is as high as 20 μm or less. It becomes possible to realize resolution. Moreover, since this inorganic optical material is colorless, background loss can be suppressed even when used as a light source. In particular, an interference optical sensor using a light source including an inorganic optical material whose full width at half maximum of the emitted fluorescence spectrum is 80 nm or more, for example, the wavelength at the peak is in the vicinity of the C band (1530 nm to 1565 nm) is as very small as 13 μm or less. High resolution can be realized.
また、形状が略線対称である場合、その蛍光スペクトルの形状はGauss関数の形状に近いと考えられる。したがって、この無機光学材料を含む光源を用いることにより、干渉型光センサは高い分解能を実現することが可能となる。 Further, when the shape is substantially line symmetric, the shape of the fluorescence spectrum is considered to be close to the shape of the Gauss function. Therefore, by using a light source including this inorganic optical material, the interference optical sensor can achieve high resolution.
蛍光スペクトルにおける中心ずれが9nm未満と小さければ、この蛍光スペクトルはGauss関数に近いと考えることができる。特に、中心ずれが7nm未満であれば、この蛍光スペクトルはGauss関数により近いと考えられる。そのため、このように中心ずれの小さい蛍光スペクトルを発生する無機光学材料を含む光源を用いることにより、干渉型光センサは高い分解能を実現することができる。 If the center shift in the fluorescence spectrum is as small as less than 9 nm, it can be considered that this fluorescence spectrum is close to the Gauss function. In particular, if the center shift is less than 7 nm, this fluorescence spectrum is considered to be closer to the Gauss function. Therefore, by using a light source including an inorganic optical material that generates a fluorescence spectrum with a small center deviation in this way, the interference type optical sensor can realize high resolution.
その他、無機光学材料の蛍光スペクトルが極小を有しないことによっても、この無機光学材料を含む光源を用いた干渉型光センサの高分解能化を実現することができる。 In addition, even when the fluorescence spectrum of the inorganic optical material does not have a minimum, it is possible to achieve high resolution of an interference type optical sensor using a light source including the inorganic optical material.
さらに、この無機光学材料が酸化物系であれば、フッ化物系である場合と違って、耐水素特性や耐ハイパワー特性などが良好となる。したがって、この無機光学材料は、十分な信頼性を有することができる。 Further, if the inorganic optical material is an oxide system, the hydrogen resistance characteristics and the high power resistance characteristics are improved unlike the case of the fluoride system. Therefore, this inorganic optical material can have sufficient reliability.
次に、少なくとも1種類の希土類元素を含有する無機光学材料の具体的なサンプルA〜Eについて説明する。サンプルA〜Eは、酸化物系の無機光学材料に対して、蛍光スペクトルの半値全幅が50nmより広い希土類元素を添加したものである。具体的には、サンプルAのホスト材料は、95mol%のSiO2及び5mol%のTa2O5を含む。サンプルBのホスト材料は、95mol%のSiO2及び5mol%のB2O3を含む。サンプルCのホスト材料は、95mol%のSiO2及び5mol%のAl2O3を含む。サンプルDのホスト材料は、95mol%のSiO2及び5mol%のGa2O3を含む。サンプルEのホスト材料は、95mol%のSiO2及び5mol%のGaTaO4を含む。上記のホスト材料の組成は、希土類元素を含有する前の状態における組成を表している。サンプルA〜Eはいずれも、希土類元素であるEr元素及びYb元素を含む。すなわち、サンプルA〜Eそれぞれは、0.3mol%のEr2O3、及び1mol%のYb2O3を含む。これらのサンプルA〜Eそれぞれは、上記した組成比の試薬をシリカ管に充当し、1700℃以上の都市ガスバーナーで10分間以上過熱することによって作成される。こうして作成されたサンプルA〜Eはいずれも無色である。また、サンプルCはガラス化し、残りのサンプルA、B、D、Eはガラスセラミック状態となる。 Next, specific samples A to E of the inorganic optical material containing at least one kind of rare earth element will be described. Samples A to E are obtained by adding a rare earth element having a full width at half maximum of a fluorescence spectrum larger than 50 nm to an oxide-based inorganic optical material. Specifically, the host material of Sample A contains 95 mol% SiO 2 and 5 mol% Ta 2 O 5 . The host material for sample B contains 95 mol% SiO 2 and 5 mol% B 2 O 3 . The host material of sample C contains 95 mol% SiO 2 and 5 mol% Al 2 O 3 . The host material for sample D contains 95 mol% SiO 2 and 5 mol% Ga 2 O 3 . The host material for sample E contains 95 mol% SiO 2 and 5 mol% GaTaO 4 . The composition of the above host material represents the composition in the state before containing the rare earth element. Samples A to E all contain Er elements and Yb elements, which are rare earth elements. That is, each sample A~E is, 0.3 mol% of Er 2 O 3, and a 1 mol% of Yb 2 O 3. Each of these samples A to E is prepared by applying a reagent having the above composition ratio to a silica tube and heating it with a city gas burner at 1700 ° C. or higher for 10 minutes or more. Samples A to E thus prepared are all colorless. Sample C is vitrified, and the remaining samples A, B, D, and E are in a glass ceramic state.
これらのサンプルA〜Eそれぞれに対して、波長980nmの励起光を照射して蛍光強度を測定した。図1は、サンプルA〜Eの蛍光スペクトルを示す図である。図1のグラフAはサンプルAの蛍光スペクトルを、グラフBはサンプルBの蛍光スペクトルを、グラフCはサンプルCの蛍光スペクトルを、グラフDはサンプルDの蛍光スペクトルを、グラフEはサンプルEの蛍光スペクトルを表す。図1において、横軸は波長を、縦軸は蛍光のピーク値で規格化された強度を表している。図1に示されるように、サンプルA〜Eのうち、本願発明の技術的範囲に属するのは、サンプルA及びEのみであり、以下サンプルA及びEについて詳細に検討する。また、図1から理解されるように、サンプルA及びEそれぞれは、Cバンド(1530nm〜1565nm)を含む広い波長帯域で蛍光を発生し得る。 The fluorescence intensity was measured by irradiating each of these samples A to E with excitation light having a wavelength of 980 nm. FIG. 1 is a diagram illustrating fluorescence spectra of samples A to E. Graph A in FIG. 1 is the fluorescence spectrum of sample A, graph B is the fluorescence spectrum of sample B, graph C is the fluorescence spectrum of sample C, graph D is the fluorescence spectrum of sample D, and graph E is the fluorescence spectrum of sample E. Represents the spectrum. In FIG. 1, the horizontal axis represents the wavelength, and the vertical axis represents the intensity normalized by the fluorescence peak value. As shown in FIG. 1, among samples A to E, only samples A and E belong to the technical scope of the present invention. Samples A and E will be examined in detail below. Further, as understood from FIG. 1, each of the samples A and E can generate fluorescence in a wide wavelength band including the C band (1530 nm to 1565 nm).
まず、サンプルAの蛍光スペクトルについて検討する。図1のグラフAに示すように、サンプルAのピークでの波長は1533nmであり、半値となる波長は1489nmと1577nmである。したがって、この蛍光スペクトルの半値全幅は88nmであり、このサンプルAを含む光源を用いた干渉型光センサの分解能は(1)式より約12μmである。また、グラフAは図1からわかるように、極小を有していない。 First, the fluorescence spectrum of sample A is examined. As shown in graph A of FIG. 1, the wavelength at the peak of sample A is 1533 nm, and the half-value wavelengths are 1489 nm and 1577 nm. Therefore, the full width at half maximum of this fluorescence spectrum is 88 nm, and the resolution of the interference type optical sensor using the light source including this sample A is about 12 μm from the equation (1). Further, as can be seen from FIG. 1, the graph A has no minimum.
グラフAで表される蛍光スペクトルの半値全幅の中心での波長は1533nmであり、グラフAのピークでの波長1533nmと一致する。したがって、中心ずれは0nmである。さらに、グラフAのみ、ピーク部分に広がりのある帯域を有する。以上から、グラフAはGauss関数f(λ)(λは波長)に近い形状であるといえる。図2に、比較のため、サンプルAの蛍光スペクトルとGauss関数とを示す。図2に示すGauss関数では、ピーク波長(中心波長)をサンプルAの蛍光スペクトルでのピーク波長と一致させ、さらに分散値を53としている。図2のグラフAはサンプルAの蛍光スペクトルを表し、グラフGはGauss関数を表す。図2において、横軸は波長を、縦軸は蛍光のピーク値で規格化された強度を表している。ここで、グラフGで表したGauss関数f(λ)は以下の(2)式で表される。
f(λ)=exp{−(λ−1533)2/532} …(2)
The wavelength at the center of the full width at half maximum of the fluorescence spectrum represented by graph A is 1533 nm, which matches the wavelength of 1533 nm at the peak of graph A. Therefore, the center deviation is 0 nm. Further, only the graph A has a wide band in the peak portion. From the above, it can be said that the graph A has a shape close to the Gauss function f (λ) (λ is the wavelength). FIG. 2 shows the fluorescence spectrum and Gauss function of sample A for comparison. In the Gaussian function shown in FIG. 2, the peak wavelength (center wavelength) is matched with the peak wavelength in the fluorescence spectrum of sample A, and the dispersion value is 53. Graph A in FIG. 2 represents the fluorescence spectrum of sample A, and graph G represents the Gauss function. In FIG. 2, the horizontal axis represents the wavelength, and the vertical axis represents the intensity normalized by the peak value of fluorescence. Here, the Gauss function f (λ) represented by the graph G is represented by the following equation (2).
f (λ) = exp {- (λ-1533) 2/53 2} ... (2)
再び図1を参照して、サンプルEの蛍光スペクトルについて検討する。図1に示すように、サンプルEのピークでの波長は1534nmであり、半値となる波長は1514nmと1566nmである。したがって、この蛍光スペクトルの半値全幅は約50nmであり、このサンプルEを含む光源を用いた干渉型光センサの分解能は(1)式より約20.1μmと僅かながら20μmを超える。また、グラフEは図1からわかるように、極小を有していない。 Referring to FIG. 1 again, the fluorescence spectrum of sample E will be examined. As shown in FIG. 1, the wavelength at the peak of sample E is 1534 nm, and the half-value wavelengths are 1514 nm and 1566 nm. Therefore, the full width at half maximum of this fluorescence spectrum is about 50 nm, and the resolution of the interference type optical sensor using the light source including this sample E is about 20.1 μm from Equation (1), which is slightly over 20 μm. Further, as can be seen from FIG. 1, the graph E has no minimum.
グラフEで表される蛍光スペクトルの半値全幅の中心での波長は1541nmであり、グラフEのピークでの波長1534nmとの差、すなわち中心ずれは7nmである。なお、グラフCで表される蛍光スペクトルのピークでの波長は1532nmで、半値となる波長は1520nmと1562nmである。したがって、サンプルCの半値全幅の中心での波長は1541nmであり、中心ずれは9nmである。 The wavelength at the center of the full width at half maximum of the fluorescence spectrum represented by graph E is 1541 nm, and the difference from the wavelength 1534 nm at the peak of graph E, that is, the center shift is 7 nm. Note that the wavelength at the peak of the fluorescence spectrum represented by the graph C is 1532 nm, and the half-value wavelengths are 1520 nm and 1562 nm. Therefore, the wavelength at the center of the full width at half maximum of sample C is 1541 nm, and the center deviation is 9 nm.
また、サンプルA〜Eの蛍光スペクトルの線対称性について図7を参照して詳述する。図7の横軸は100%を1とした規格化蛍光強度レベルを表し、縦軸は各規格化蛍光強度レベルでの中心波長差を表す。図7のグラフAはサンプルAを、グラフBはサンプルBを、グラフCはサンプルCを、グラフDはサンプルDを、グラフEはサンプルEを表す。図7から理解されるように、サンプルAでは20%〜100%の規格化蛍光強度レベルにおいて、中心波長差は−2nm〜+4nmの範囲内、すなわち中心波長差の絶対値が4nm以内である。したがって、グラフAで表される蛍光スペクトルは略線対称であるといえる。一方、サンプルBあるいはサンプルDでは、20%〜100%の規格化蛍光強度レベルにおいて、中心波長差は−5nm〜+7nmの範囲内である。 Further, the line symmetry of the fluorescence spectra of samples A to E will be described in detail with reference to FIG. The horizontal axis of FIG. 7 represents the normalized fluorescence intensity level where 100% is 1, and the vertical axis represents the center wavelength difference at each normalized fluorescence intensity level. In FIG. 7, graph A represents sample A, graph B represents sample B, graph C represents sample C, graph D represents sample D, and graph E represents sample E. As understood from FIG. 7, in the sample A, the central wavelength difference is within the range of −2 nm to +4 nm, that is, the absolute value of the central wavelength difference is within 4 nm at the normalized fluorescence intensity level of 20% to 100%. Therefore, it can be said that the fluorescence spectrum represented by the graph A is substantially line symmetric. On the other hand, in Sample B or Sample D, the center wavelength difference is within a range of −5 nm to +7 nm at a normalized fluorescence intensity level of 20% to 100%.
上記したサンプルは、Er元素を共添加したTa/Si系無機光学材料であるが、本発明による無機光学材料はこの特定の組成にのみ限定されるものではなく、塩基度や適度な結晶化といった諸条件が合えばTm元素、Yb元素、Ho元素など異なる希土類元素を添加したものでもよい。また、サンプルA〜Eにおける無機光学材料の組成比は例示であり、ここで挙げられた組成比に限られるものではない。 The sample described above is a Ta / Si based inorganic optical material co-added with an Er element, but the inorganic optical material according to the present invention is not limited to this specific composition, such as basicity and appropriate crystallization. If various conditions are met, different rare earth elements such as Tm element, Yb element, and Ho element may be added. Moreover, the composition ratio of the inorganic optical material in Samples A to E is an example, and is not limited to the composition ratio given here.
一般に、無機光学材料にアルカリ元素(例えば、Li元素、Na元素、K元素、Al元素など)を添加することによってガラス化を図ることが検討される。これらのアルカリ元素のうち最も安定してガラス化するAl元素を添加した場合、つまりサンプルCの場合を検討してみると、図1のグラフCに示すように蛍光スペクトルは狭くなる。一般的に、ガラス形成能と蛍光広帯域化はトレードオフとなっている。即ち、Er元素とTa元素が結合すればスペクトルは広がるが、その反面これらが添加された無機光学材料は結晶化し易くなる。アルカリ元素を無機光学材料に添加すると、Er元素がこれらアルカリ元素に結合する(具体的には、アルカリ元素によって形成された非架橋酸素領域にEr元素が存在する)ため、蛍光スペクトルの帯域がアルカリ元素添加前の無機光学材料での蛍光スペクトルの帯域と同じであろうとする傾向にある。特に、Al元素を添加するとEr元素がAl元素に結合してスペクトルは殆ど元通りの帯域となってしまう傾向がある。つまり、塩基度(K. Morinaga, et al., “Compositional dependence of absorption spectra of Ti in silicate, borate, and phosphate glasses”, J. Am. Ceram. Soc., vol.77, no.12, p.3113, 1994に記載の塩基度)が高い程にEr/Ta共添加無機光学材料の蛍光スペクトルは狭帯域化する傾向があり、塩基度は特定の値以下である事が好ましい。また、ガラス化し易いホスト材料としてボレート系、ガレート系などがある。 In general, it is considered to achieve vitrification by adding an alkali element (for example, Li element, Na element, K element, Al element, etc.) to an inorganic optical material. When the Al element that vitrifies most stably among these alkali elements is added, that is, when the sample C is examined, the fluorescence spectrum becomes narrow as shown in the graph C of FIG. In general, glass forming ability and fluorescence broadening are trade-offs. That is, if the Er element and the Ta element are combined, the spectrum is widened, but on the other hand, the inorganic optical material to which these elements are added is easily crystallized. When an alkali element is added to an inorganic optical material, the Er element binds to these alkali elements (specifically, the Er element is present in the non-bridging oxygen region formed by the alkali element), so that the fluorescence spectrum band is alkaline. It tends to be the same as the fluorescence spectrum band in the inorganic optical material before the addition of the element. In particular, when the Al element is added, the Er element is bonded to the Al element and the spectrum tends to be almost the original band. In other words, basicity (K. Morinaga, et al., “Compositional dependence of absorption spectra of Ti in silicate, borate, and phosphate glasses”, J. Am. Ceram. Soc., Vol. 77, no. 12, p. As the basicity described in 3113, 1994) is higher, the fluorescence spectrum of the Er / Ta-codoped inorganic optical material tends to be narrower, and the basicity is preferably below a specific value. Further, there are a borate type and a gallate type as host materials which are easily vitrified.
図3にErTaO4結晶の蛍光特性とサンプルAの無機光学材料の蛍光特性とを示す。図3のグラフAはサンプルAの蛍光スペクトルを、グラフHはErTaO4結晶の蛍光スペクトルを表す。図3において、横軸は波長を、縦軸は蛍光のピーク値で規格化された強度を表している。図3に示すように、グラフHは複数のピークを有する。すなわち、結晶状態の無機光学材料では、蛍光スペクトルは複数のピークを発生してしまい、干渉型光センサの光源としても、あるいは複数の波長の信号を一括増幅するWDM光伝送用光増幅器としても好ましくない。 FIG. 3 shows the fluorescence characteristics of ErTaO 4 crystal and the fluorescence characteristics of the inorganic optical material of Sample A. Graph A in FIG. 3 represents the fluorescence spectrum of sample A, and graph H represents the fluorescence spectrum of ErTaO 4 crystal. In FIG. 3, the horizontal axis represents the wavelength, and the vertical axis represents the intensity normalized with the peak value of fluorescence. As shown in FIG. 3, the graph H has a plurality of peaks. That is, in the inorganic optical material in the crystalline state, the fluorescence spectrum generates a plurality of peaks, which is preferable as a light source for an interference type optical sensor or as an optical amplifier for WDM optical transmission that collectively amplifies signals of a plurality of wavelengths. Absent.
上記のサンプルA〜Eの他、少なくとも1種類の希土類元素を含有する無機光学材料の具体的なサンプルP〜Rについて説明する。具体的には、サンプルPのホスト材料は、53mol%のBi2O3及び47mol%のB2O3を含む。サンプルQのホスト材料は、100mol%のZBLANを含む。サンプルRのホスト材料は、Ta2O5、Al2O3、及びSiO2を含む。上記のホスト材料の組成は、希土類元素を含有する前の状態における組成を表している。サンプルP〜Rはいずれも、希土類元素であるEr元素を含む。すなわち、サンプルP及びRはそれぞれ、0.3mol%のEr2O3を、サンプルQは0.5mol%のErF3を含む。 In addition to the above samples A to E, specific samples P to R of the inorganic optical material containing at least one kind of rare earth element will be described. Specifically, the host material of sample P contains 53 mol% Bi 2 O 3 and 47 mol% B 2 O 3 . The host material for sample Q contains 100 mol% ZBLAN. The host material of sample R includes Ta 2 O 5 , Al 2 O 3 , and SiO 2 . The composition of the above host material represents the composition in the state before containing the rare earth element. Each of the samples P to R contains an Er element that is a rare earth element. That is, samples P and R each contain 0.3 mol% Er 2 O 3 , and sample Q contains 0.5 mol% ErF 3 .
図8に、これらのサンプルP〜R及びAl元素を添加した通常EDF(Erbium Doped Fiber)それぞれについて、980nm帯での吸収係数スペクトルを規格化したものを示す。図1のグラフPはサンプルPの規格化吸収係数スペクトルを、グラフQはサンプルQの規格化吸収係数スペクトルを、グラフRはサンプルRの規格化吸収係数スペクトルを、グラフXは通常Al添加EDF(以下、EDFという)の規格化吸収係数スペクトルを表す。図8において、横軸は波長を、縦軸は吸収係数スペクトルのピーク値で規格化された吸収係数を表している。 FIG. 8 shows the normalized absorption coefficient spectrum in the 980 nm band for each of normal EDF (Erbium Doped Fiber) to which these samples P to R and Al element are added. 1 is a normalized absorption coefficient spectrum of the sample P, a graph Q is a normalized absorption coefficient spectrum of the sample Q, a graph R is a normalized absorption coefficient spectrum of the sample R, and a graph X is a normal Al-added EDF ( Hereinafter, the normalized absorption coefficient spectrum of EDF) is represented. In FIG. 8, the horizontal axis represents the wavelength, and the vertical axis represents the absorption coefficient normalized by the peak value of the absorption coefficient spectrum.
これらの規格化吸収係数スペクトルの半値全幅を比較すると、図8より一般に広帯域といわれるBi系ガラスであるサンプルPやZBLANガラスであるサンプルQの半値全幅に比較し、EDFの方が20nmと広いことがわかる。980nm帯吸収係数スペクトルの半値全幅の広さ、及び1530nm帯ピークの蛍光及び吸収係数スペクトルの半値全幅の広さは、Erイオンの電気双極子の大きさのみから決定される。したがって、サンプルPやQでは、1530nm帯ピーク幅が狭くとも、磁気双極子モーメントで決まる1540〜1560nm帯の膨らみの部分との較差が小さいため、結果的に980nm帯吸収係数スペクトルの半値全幅の広さ及び1530nm帯ピークの蛍光及び吸収係数スペクトルの半値全幅の広さが広帯域になったと考えられる。一方、サンプルRは、EDFと比較しても吸収係数スペクトルの半値全幅は22nmと広く、やはり幅広い1530nm帯ピークを持つ為に、広帯域化が実現できているものと考えられる。また、980nm帯吸収スペクトルが広ければ、使用できる励起波長の選択範囲の幅も広がり、無機光学材料を用いる光源等の装置の低価格化などが可能となる。 Comparing the full width at half maximum of these normalized absorption coefficient spectra, the EDF is 20 nm wider than the full width at half maximum of sample P, which is a Bi-based glass, which is generally referred to as a broad band from FIG. 8, and sample Q, which is ZBLAN glass. I understand. The full width at half maximum of the 980 nm band absorption coefficient spectrum and the full width at half maximum of the fluorescence and absorption coefficient spectrum of the 1530 nm band peak are determined only from the electric dipole size of Er ions. Therefore, in the samples P and Q, even if the 1530 nm band peak width is narrow, the difference between the bulge part in the 1540 to 1560 nm band determined by the magnetic dipole moment is small, and as a result, the full width at half maximum of the 980 nm band absorption coefficient spectrum is wide. It is considered that the full width at half maximum of the fluorescence and absorption coefficient spectrum of the 1530 nm band peak became a broad band. On the other hand, the sample R has a wide full width at half maximum of the absorption coefficient spectrum of 22 nm even when compared with the EDF, and also has a wide 1530 nm band peak. In addition, if the absorption spectrum in the 980 nm band is wide, the range of selection ranges of excitation wavelengths that can be used is widened, and it is possible to reduce the cost of devices such as light sources using inorganic optical materials.
次に、本発明に係るOCT装置の実施形態について、図4を参照して説明する。図4は、本実施形態に係るOCT装置1の構成図である。OCT装置1とは、光源10とビームスプリッタ20とミラー30と光検出器50とを備えたマイケルソン干渉計であり、マイケルソン干渉計の測定原理によって被検体40の3次元断層画像を得る装置である。OCT装置1による測定原理を簡単に説明する。光源10から出力されたASE光LAがビームスプリッタ20で2分割され、各分割光はそれぞれミラー30及び被検体40に照射される。ミラー30及び被検体40でそれぞれ反射された2つの分割光はビームスプリッタ20において重ね合わせられ、干渉光LCが得られる。この干渉光LCを光検出器50で検出してコンピュータ等で断層画像化することにより、被検体40の3次元断層画像が得られる。
Next, an embodiment of the OCT apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a configuration diagram of the
光源10は、上記の無機光学材料からなる光導波路11と、光導波路11中の上記無機光学材料に励起光L0を供給する励起光供給手段13とを備える。光源10はさらに、レンズ12、WDMフィルタ14、及び光アイソレータ15を備える。光源10は、図4に示すように、逆方向励起方式、すなわち励起光L0が入射した光導波路11の端面と同じ端面から励起光L0とは逆方向に進行するように出力されたASE光LAを光源10の出力光とする方式をとる。
The
励起光源13は、WDMフィルタ14での反射を経、レンズ12で光導波路11の入射端面に集光されて希土類元素を励起し得る波長(例えば980nm)の励起光L0を光導波路11に供給する。光導波路11に含まれる希土類元素は、励起光L0が供給されることで励起状態とされ、励起状態から基底状態に戻る際に自然放出光(蛍光)を発生する。光導波路11は、この自然放出光(蛍光)を光増幅してASE光LAを出力する。レンズ12は、光導波路11から出力されたASE光LAをコリメートする。WDMフィルタ14は、コリメートされたASE光LAを透過する。すなわち、WDMフィルタ14は、前述の励起光L0を反射し、ASE光LAを透過する。光アイソレータ15は、光導波路11から出力されたASE光LAをWDMフィルタ14から後述のビームスプリッタ20に向かう方向に通過させるが、逆方向には光は通過させない。
The
ビームスプリッタ20は、光アイソレータ15通過後に入射したASE光LAを第1分割光L1と第2分割光L2とに2分割する。ASE光LAの光路上に配置されたビームスプリッタ20は、ASE光LAの一部を反射させ、残りを透過させる。ビームスプリッタ20で反射されたASE光LAを第1分割光L1とし、透過されたASE光LAを第2分割光L2とする。また、ビームスプリッタ20は、後述のミラー30で反射された第1分割光L1と後述の被検体40で反射された第2分割光L2とを重ね合わせて干渉させる。
第1分割光L1を反射させるミラー30は、第1分割光L1の光路上に配置される。ミラー30は、入射する第1分割光L1の光路に沿った方向に第1分割光L1が反射されるように配置される。また、ミラー30は、第1分割光L1の光路に対して平行に移動可能なように駆動装置(図示していない)に保持されている。
一方、第2分割光L2を反射させる反射体である被検体40は、第2分割光L2の光路上に配置される。
On the other hand, the
光検出器50は、ビームスプリッタ20で第1分割光L1及び第2分割光L2を重ね合わせることによって得られる干渉光LCを検出する。OCT装置1は、検出された干渉光LCを断層画像化するコンピュータ(図示を省略)を備え、被検体40の3次元断層画像を得る。
OCT装置1の動作について説明する。励起光源13から出力された励起光L0は、WDMフィルタ14及びレンズ12を経て、光導波路11へ供給される。光導波路11に供給された励起光L0は、光導波路11に含まれる希土類元素を励起する。励起状態にされた希土類元素が基底状態に戻る際に発生する自然放出光(蛍光)が光導波路11において光増幅され、ASE光LAが得られる。光導波路11で発生したASE光LAは励起光L0の入射光路に沿って光導波路11から出力される。こうして出力されたASE光LAは、その後レンズ12、WDMフィルタ14、及び光アイソレータ15を経て、ビームスプリッタ20に入射し、第1分割光L1及び第2分割光L2に2分割される。
The operation of the
ビームスプリッタ20で反射されたASE光である第1分割光L1は、ミラー30に入射し、そこで入射時の光路に沿った方向に反射され、ビームスプリッタ20に戻される。一方、ビームスプリッタ20を透過したASE光である第2分割光L2は、被検体40に照射される。照射された第2分割光L2は、前方・後方散乱を起こしながら被検体40内を伝搬する。こうして被検体40内を伝搬した散乱光のうち後方散乱光が、ビームスプリッタ20に入射され、そこでミラー30で反射された第1分割光L1と重ね合わせされる。
The first split light L 1 , which is ASE light reflected by the
第1分割光L1及び第2分割光L2とが重ね合されて干渉されることにより得られる干渉光LCが、光検出器50で検出される。光検出器50では、ビームスプリッタ20とミラー30との距離に等しい距離だけビームスプリッタ20から離れた被検体40内の点からの後方散乱光のみが選択的に干渉信号として検出される。ここで、ミラー30は第1分割光L1の光路に沿った方向に移動可能である。ミラー30を移動させることにより、被検体40内において干渉信号が検出される散乱点の選択が第2分割光L2の光軸方向で可能となる。すなわち、ミラー30の移動により被検体40の深さ方向における測定点の走査が可能となる。光検出器50で検出された干渉信号がその後、コンピュータ等で処理されることにより被検体40の断層画像が得られる。
Interference light L C that is obtained by the first division light L 1 and the second split light L 2 is interfered been superposed is detected by the
光源10は、上記の無機光学材料を備える。したがって、光源10から発せられるASE光LAは広帯域であり、OCT装置の光源として好適である。さらに、OCT装置1は、マイケルソン干渉計による測定原理を利用して被検体40の3次元断層画像を得る。そのため、光源10を用いたマイケルソン干渉計は、OCT装置1に利用するのに非常に好適である。
The
また、このように広帯域の光を出力する光源10を用いたOCT装置1は高い分解能を達成することができる。さらに、上記の無機光学材料は無色であるため、光源10における背景損失が抑えられる。特に、光源10に含まれる無機光学材料が酸化物系である場合には、その無機光学材料は耐水素特性や耐ハイパワー特性などの点で十分な信頼性を有することが可能となる。
In addition, the
例えば上記サンプルAのようにGauss関数に近い形状の蛍光スペクトルを発生する無機光学材料を光源10の光導波路11が含む場合には、光導波路11は自己相関ピークが1つだけであるような蛍光特性を有する。そのため、このような無機光学材料をOCT装置1のような干渉型光センサに用いるのは好適である。
For example, when the
光源10の光導波路11がガラスセラミックの無機光学材料からなる場合には、透過損失が必ずしも低く抑えられるとは限らないので逆方向励起が好適である。また、OCT装置1のような構成では、ミラー30によって反射された第1分割光L1が必然的に光源10に戻ってしまうので、戻り光の影響で出力が変動しないよう光アイソレータ15を挿入することが好適である。
In the case where the
次に、本発明に係る光増幅器の実施形態について、図5を参照して説明する。図5は、本実施形態に係る光増幅器60の構成図である。光増幅器60は、入力端61に入力した信号光を光増幅して出力端62から出力するものである。
Next, an embodiment of an optical amplifier according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a configuration diagram of the
光増幅器60は、第1光増幅段70及び第2光増幅段80を備えた多段構成をとり、信号光経路上に光アイソレータ63、第1光増幅段70、利得等化器65、第2光増幅段80、及び光アイソレータ64を順に備える。
The
第1光増幅段70は、信号光経路上に光カプラ71、増幅用光導波路73、及び光カプラ72を順に備え、第2光増幅段80は、信号光経路上に光カプラ81、増幅用光導波路83、及び光カプラ82を順に備える。
The first
光増幅器60の増幅媒体として機能する増幅用光導波路73、83それぞれは、上述した無機光学材料からなり、励起光及び信号光を導波し得るとともに、励起光が供給されることにより信号光を光増幅し得る。また、増幅用光導波路73、83は、信号光伝搬経路上に光学的に縦続接続されている。光アイソレータ63、64それぞれは、入力端61から光出力端62へ向かう順方向に光を通過させるが、逆方向には光を通過させない。光カプラ71及び励起光源74、光カプラ72及び励起光源75は、それぞれ増幅用光導波路73に励起光を供給する励起光供給手段を構成している。光カプラ81及び励起光源84、光カプラ82及び励起光源85は、それぞれ増幅用光導波路83に励起光を供給する励起光供給手段を構成している。利得等化器65は、増幅用光導波路73、83の利得帯域において、増幅用光導波路73、83の利得スペクトルと略同形状の損失スペクトルを有していて、利得を等化するものである。
Each of the amplification
次に、光増幅器60の動作を説明する。第1光増幅段70では、励起光源74から出力された励起光は、光カプラ71を経て増幅用光導波路73へ順方向に供給される。また、励起光源75から出力された励起光は、光カプラ72を経て増幅用光導波路73へ逆方向に供給される。
Next, the operation of the
第2光増幅段80では、励起光源84から出力された励起光は、光カプラ81を経て増幅用光導波路83へ順方向に供給される。また、励起光源85から出力された励起光は、光カプラ82を経て増幅用光導波路83へ逆方向に供給される。
In the second
入力端61に入力した信号光は、光アイソレータ63及び光カプラ71を経て増幅用光導波路73に入力し、この増幅用光導波路73において光増幅される。増幅用光導波路73において光増幅された信号光は、光カプラ72を経て利得等化器65に入力する。利得等化器65に入力された信号光は、利得等化器65において波長に応じた損失を被った後、光カプラ81を経て増幅用光導波路83に入力し、この増幅用光導波路83において光増幅される。増幅用光導波路83において光増幅された信号光は、光カプラ82及び光アイソレータ64を経て出力端62から出力される。
The signal light input to the
光増幅器60の増幅用光導波路73、83は上記の無機光学材料からなるものであるから、この光増幅器60は広帯域で利得を有することができる。
Since the amplification
なお、本実施形態に係る光増幅器は2段の多段構成であるが、これに限定されることはなく例えば3段以上であっても、あるいは1段であってもよい。ただし、上記の無機光学材料のうち、蛍光スペクトルが略線対称であるものあるいは中心ずれが9nm未満であるものを用いている場合には、吸収断面積と誘導放出断面積の形状が非常に近く、反転分布が低い状態では正味利得を得にくいため、多段構成が好ましい。さらに、ホスト材料が必ずしもガラスではなく、背景損失が高い可能性があり一層正味利得が得にくいと考えられるため、反転分布を高く保つよう多段構成が好ましい。また、用途としては、反転分布を高く保ちやすいプリアンプが好適である。 The optical amplifier according to the present embodiment has a two-stage multi-stage configuration, but is not limited to this, and may be, for example, three stages or more or one stage. However, among the above-mentioned inorganic optical materials, when the fluorescent spectrum is substantially line symmetric or the center deviation is less than 9 nm, the absorption cross-sectional area and the stimulated emission cross-sectional shape are very close to each other. Since it is difficult to obtain a net gain in a state where the inversion distribution is low, a multi-stage configuration is preferable. Furthermore, the host material is not necessarily glass, and background loss may be high, and it is considered that it is difficult to obtain a net gain. Therefore, a multi-stage configuration is preferable so as to keep the inversion distribution high. Further, as a use, a preamplifier that easily keeps the inversion distribution high is suitable.
本発明による無機光学材料、光源、マイケルソン干渉計、光コヒーレントトモグラフィ装置、及び光増幅器は、上記した実施形態及び構成例に限られるものではなく、様々な変形が可能である。 The inorganic optical material, light source, Michelson interferometer, optical coherent tomography apparatus, and optical amplifier according to the present invention are not limited to the above-described embodiments and configuration examples, and various modifications are possible.
1…OCT装置、10…光源、11…光導波路、12…レンズ、13…励起光源、14…WDMフィルタ、15…光アイソレータ、20…ビームスプリッタ、30…ミラー、40…被検体、50…光検出器、60…光増幅器、61…入力端、62…出力端、63、64…光アイソレータ、65…利得等化器、70…第1光増幅段、80…第2光増幅段、71、72、81、82…光カプラ、73、83…増幅用光導波路
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記無機光学材料に励起光を供給する励起光供給手段と、を備え、
前記励起光により励起状態とされた前記無機光学材料中の前記希土類元素から発生する蛍光を光増幅してASE光を出力することを特徴とする光源。 The inorganic optical material according to any one of claims 1 to 8,
An excitation light supply means for supplying excitation light to the inorganic optical material,
A light source characterized by optically amplifying fluorescence generated from the rare earth element in the inorganic optical material excited by the excitation light and outputting ASE light.
前記第1分割光の光路上に配置され、前記第1分割光の光路に対して平行に移動されるとともに、前記第1分割光の光路に沿った方向に前記第1分割光を反射させるミラーと、
前記第2分割光の光路上に配置され、前記第2分割光を反射させる反射体と、
前記ミラーで反射された前記第1分割光と前記反射体で反射された前記第2分割光とを前記ビームスプリッタで重ね合わせ干渉させることによって得られる干渉光を検出する光検出器と、
を備えることを特徴とするマイケルソン干渉計。 A beam splitter that splits the ASE light output from the light source according to claim 9 into a first split light and a second split light;
A mirror disposed on the optical path of the first split light, moved in parallel with the optical path of the first split light, and reflecting the first split light in a direction along the optical path of the first split light When,
A reflector disposed on the optical path of the second split light and reflecting the second split light;
A photodetector for detecting interference light obtained by overlapping interference between the first split light reflected by the mirror and the second split light reflected by the reflector by the beam splitter;
A Michelson interferometer, comprising:
信号光を光増幅する請求項1〜請求項8の何れか1項記載の無機光学材料からなる増幅媒体と、
前記増幅媒体に励起光を供給する励起光供給手段と、
を備えることを特徴とする光増幅器。
An optical amplifier that optically amplifies the signal light input to the input end and outputs from the output end,
An amplification medium made of the inorganic optical material according to any one of claims 1 to 8, which optically amplifies signal light;
Excitation light supply means for supplying excitation light to the amplification medium;
An optical amplifier comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005009366A JP2006193399A (en) | 2005-01-17 | 2005-01-17 | Inorganic optical material, light source, michelson interferometer, optical coherent tomography device, and optical amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005009366A JP2006193399A (en) | 2005-01-17 | 2005-01-17 | Inorganic optical material, light source, michelson interferometer, optical coherent tomography device, and optical amplifier |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006193399A true JP2006193399A (en) | 2006-07-27 |
Family
ID=36799763
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005009366A Pending JP2006193399A (en) | 2005-01-17 | 2005-01-17 | Inorganic optical material, light source, michelson interferometer, optical coherent tomography device, and optical amplifier |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006193399A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006275913A (en) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Fuji Photo Film Co Ltd | Light measuring apparatus |
JP2008185378A (en) * | 2007-01-29 | 2008-08-14 | Univ Nagoya | Light source for optical interference tomographic device constituted of infrared glass phosphor and semiconductor light-emitting element |
WO2010055831A1 (en) * | 2008-11-13 | 2010-05-20 | 国立大学法人名古屋大学 | Semiconductor light-emitting device |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6482450A (en) * | 1987-09-24 | 1989-03-28 | Toshiba Corp | Fluorescent lamp |
JPH04218737A (en) * | 1990-04-18 | 1992-08-10 | Advantest Corp | Michaelson interferometer |
JP2000002506A (en) * | 1998-03-30 | 2000-01-07 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Method and apparatus for optical coherence tomography with coherent dynamic focus |
WO2004058657A1 (en) * | 2002-12-25 | 2004-07-15 | Nippon Sheet Glass Company, Limited | Glass composition fluorescent at infrared wavelengths |
JP2004250252A (en) * | 2003-02-18 | 2004-09-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Fluorescent glass, waveguide for optical amplification, and optical amplification module |
JP2004250251A (en) * | 2003-02-18 | 2004-09-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Fluorescent glass, waveguide for optical amplification and optical amplification module |
-
2005
- 2005-01-17 JP JP2005009366A patent/JP2006193399A/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6482450A (en) * | 1987-09-24 | 1989-03-28 | Toshiba Corp | Fluorescent lamp |
JPH04218737A (en) * | 1990-04-18 | 1992-08-10 | Advantest Corp | Michaelson interferometer |
JP2000002506A (en) * | 1998-03-30 | 2000-01-07 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Method and apparatus for optical coherence tomography with coherent dynamic focus |
WO2004058657A1 (en) * | 2002-12-25 | 2004-07-15 | Nippon Sheet Glass Company, Limited | Glass composition fluorescent at infrared wavelengths |
JP2004250252A (en) * | 2003-02-18 | 2004-09-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Fluorescent glass, waveguide for optical amplification, and optical amplification module |
JP2004250251A (en) * | 2003-02-18 | 2004-09-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Fluorescent glass, waveguide for optical amplification and optical amplification module |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006275913A (en) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Fuji Photo Film Co Ltd | Light measuring apparatus |
JP2008185378A (en) * | 2007-01-29 | 2008-08-14 | Univ Nagoya | Light source for optical interference tomographic device constituted of infrared glass phosphor and semiconductor light-emitting element |
WO2010055831A1 (en) * | 2008-11-13 | 2010-05-20 | 国立大学法人名古屋大学 | Semiconductor light-emitting device |
US8405111B2 (en) | 2008-11-13 | 2013-03-26 | National University Corporation Nagoya University | Semiconductor light-emitting device with sealing material including a phosphor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6618152B2 (en) | Optical coherence tomography apparatus using optical-waveguide structure which reduces pulse width of low-coherence light | |
US8295314B2 (en) | Fiber laser having superior resistance to reflection light | |
JP2007008802A (en) | Tellurite glass composite, and optical waveguide and optical amplifier using the same | |
US20090033871A1 (en) | Opthalmic optical coherence tomography (OCT) test station using a 1um fiber ASE source | |
JP2003090792A (en) | Optical tomographic imaging apparatus | |
JP3668108B2 (en) | Article having optical fiber light source | |
JP4914037B2 (en) | Optical fiber, optical coherence tomography apparatus, and optical fiber laser | |
Al‐Azzawi et al. | Gain‐flattened hybrid EDFA operating in C+ L band with parallel pumping distribution technique | |
Nikodem et al. | Single-frequency bismuth-doped fiber power amplifier at 1651 nm | |
JP2006193399A (en) | Inorganic optical material, light source, michelson interferometer, optical coherent tomography device, and optical amplifier | |
US10530114B2 (en) | Polarization maintaining, large mode area (PMVLMA) erbium-doped optical fiber and amplifier | |
US6680779B2 (en) | Optical tomograph | |
Petrov et al. | Broadband superluminescent erbium source with multiwave pumping | |
US20220294170A1 (en) | Planar waveguide amplifier and laser radar device | |
JPH04160031A (en) | Optical functional glass, optical fiber, amplifier and laser | |
JPH0359547A (en) | Optical fiber amplifier | |
US20090278056A1 (en) | Ase light source | |
US20050276564A1 (en) | Optical waveguide, light source, and optical amplifier | |
JP4576716B2 (en) | Raman gain coefficient measurement method | |
JP2010050126A (en) | Ase light source | |
Liu et al. | Gamma radiation effects on erbium-doped fiber in superfluorescent fiber source | |
JPH03206426A (en) | Optical fiber amplifier | |
JP6660977B2 (en) | Photodetector | |
JP2002014037A (en) | Apparatus for optical tomographic imaging | |
JP2002031597A (en) | Optical tomographic device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20080111 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20100929 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20110614 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20111018 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |