JP2007081215A - Light source, wavelength conversion apparatus, and fluorescence microscope apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源、波長変換装置および蛍光顕微鏡装置に関し、より詳細には、出力光のノイズを抑制することができる光源、波長変換装置およびこれを用いた蛍光顕微鏡装置に関する。 The present invention relates to a light source, a wavelength conversion device, and a fluorescence microscope device, and more particularly, to a light source, a wavelength conversion device, and a fluorescence microscope device using the light source that can suppress noise of output light.
近年、光通信システムの通信容量の増大を図るために、波長の異なる複数の光を多重化して伝送する波長分割多重(WDM)通信システムが積極的に導入されている。このようなWDM通信システムにおいては、限られた波長数を有効に利用するために、信号波長を任意の信号波長に変換する波長変換素子の実用化が求められている。従来、光の波長を変換する波長変換素子として、半導体光増幅器を応用した素子、四光波混合を利用する素子、二次非線形光学効果の一種である擬似位相整合による第二高調波発生、和周波発生、差周波発生を利用した波長変換素子等が知られている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, in order to increase the communication capacity of an optical communication system, a wavelength division multiplexing (WDM) communication system that multiplexes and transmits a plurality of lights having different wavelengths has been actively introduced. In such a WDM communication system, in order to effectively use a limited number of wavelengths, there is a demand for practical use of a wavelength conversion element that converts a signal wavelength into an arbitrary signal wavelength. Conventionally, as a wavelength conversion element for converting the wavelength of light, an element using a semiconductor optical amplifier, an element using four-wave mixing, second harmonic generation by quasi-phase matching, which is a kind of second-order nonlinear optical effect, and sum frequency Wavelength conversion elements using generation and difference frequency generation are known (for example, see Patent Document 1).
図1に、従来の擬似位相整合型の波長変換素子を用いた波長変換装置の構成を示す。波長変換装置は、波長λAの信号光Aを出力する半導体レーザ11と、波長λBの制御光Bを出力する半導体レーザ12と、信号光Aと制御光Bとを合波して出力する光カプラ14と、合波された信号光Aと制御光Bとを入力し、波長λCの変換光Cを出力する波長変換素子13とから構成されている。半導体レーザ11,12には、それぞれ駆動回路11a,12aと温度制御回路11b,12bとが接続されている。さらに、半導体レーザ11と光カプラ14との間には、ファイバグレーティング15が挿入されている。
FIG. 1 shows a configuration of a wavelength conversion device using a conventional quasi phase matching type wavelength conversion element. The wavelength conversion device combines and outputs the
変換光Cの強度は、信号光Aと制御光Bの強度の積に比例するので、制御光Βを一定強度にしておけば、信号光Aから変換光Cへ波長のみを変換することができる。例えば、λA=1.55μm、λB=0.98μmのとき、和周波としてλC=0.60μmが得られる。また、λA=1.31μm、λB=1.06μmのとき、和周波としてλC=0.59μmが得られる。さらに、λA=1.55μm、λB=0.77μmのとき、差周波としてλC=1.53μmが得られる。従って、特定の波長を得るためには、信号光Aと制御光Bの波長を厳密に制御する必要がある。 Since the intensity of the converted light C is proportional to the product of the intensity of the signal light A and the control light B, only the wavelength can be converted from the signal light A to the converted light C if the control light beam is kept at a constant intensity. . For example, when λ A = 1.55 μm and λ B = 0.98 μm, λ C = 0.60 μm is obtained as the sum frequency. When λ A = 1.31 μm and λ B = 1.06 μm, λ C = 0.59 μm is obtained as the sum frequency. Further, when λ A = 1.55 μm and λ B = 0.77 μm, λ C = 1.53 μm is obtained as the difference frequency. Therefore, in order to obtain a specific wavelength, it is necessary to strictly control the wavelengths of the signal light A and the control light B.
また、図2に、第二高調波発生により0.59μmの黄色光を得るために、波長変換を行う場合の位相整合曲線を示す。波長変換素子の位相整合帯域は、非常に狭いために、変換光を安定して出力させるためには、単一モードで発振する半導体レーザであることが望ましい。 FIG. 2 shows a phase matching curve when wavelength conversion is performed to obtain 0.59 μm yellow light by second harmonic generation. Since the phase matching band of the wavelength conversion element is very narrow, a semiconductor laser that oscillates in a single mode is desirable in order to stably output converted light.
1.55μm、1.31μmの波長は、光通信で使われている長波長帯であり、半導体レーザとして、DFBレーザダイオードのような単一波長で発振するレーザダイオードを用いることができる。一方、0.98μm、1.06μm、0.77μmの短波長帯の波長は、DFBレーザダイオードを作製するのは大変難しくかつ需要も少ないので、半導体レーザとして通常多モード発振のレーザダイオードを用いている。そこで、特定の波長のみを一部反射するファイバグレーティングを、半導体レーザの出力に接続し、出力光の一部を半導体レーザに再注入することにより、発振波長をグレーティング波長で発振するように制御している。 The wavelengths of 1.55 μm and 1.31 μm are long wavelength bands used in optical communication, and a laser diode that oscillates at a single wavelength, such as a DFB laser diode, can be used as a semiconductor laser. On the other hand, the wavelength in the short wavelength band of 0.98 μm, 1.06 μm, and 0.77 μm is very difficult to produce a DFB laser diode and the demand is small. Yes. Therefore, a fiber grating that partially reflects only a specific wavelength is connected to the output of the semiconductor laser, and a part of the output light is reinjected into the semiconductor laser to control the oscillation wavelength to oscillate at the grating wavelength. ing.
しかしながら、半導体レーザとファイバグレーティングとを組み合わせても、ある動作条件ではコヒーレント・コラプスと呼ばれる不安定領域が存在し、時間的にその出力が変動する状態が起こることが知られている(例えば、非特許文献1参照)。コヒーレント・コラプスにより、波長変換光に出力変動が印加され、ノイズを発生するという問題があった。 However, it is known that even when a semiconductor laser and a fiber grating are combined, an unstable region called coherent collapse exists under certain operating conditions, and a state in which the output fluctuates with time (for example, non-coherent collapse occurs). Patent Document 1). Due to coherent collapse, there is a problem that output fluctuation is applied to the wavelength-converted light and noise is generated.
図3に、従来の半導体レーザとファイバグレーティングとを組み合わせた光源の出力スペクトルを示す。時間的な出力変動が不連続な出力スペクトルとして表れていることがわかる。この状態を連続的に測定して、最大値をホールドした結果を図4に示し、最小値をホールドして結果を図5に示す。さらに、図6に、出力パワーの時間変動を示す。このように最大値と最小値とが連続したスペクトルとなっていることから、この光源の出力は、最大値と最小値との間をmsecオーダで時々刻々変化していることがわかる。従って、半導体レーザとファイバグレーティングとを組み合わせた光源を用いた波長変換装置から出力される変換光にも、同様なノイズが発生してしまう。 FIG. 3 shows an output spectrum of a light source combining a conventional semiconductor laser and a fiber grating. It can be seen that temporal output fluctuations appear as discontinuous output spectra. FIG. 4 shows the result of continuously measuring this state and holding the maximum value, and FIG. 5 shows the result of holding the minimum value. Further, FIG. 6 shows the time variation of the output power. Since the maximum value and the minimum value have a continuous spectrum in this way, it can be seen that the output of this light source changes from time to time in the order of msec between the maximum value and the minimum value. Therefore, similar noise is also generated in the converted light output from the wavelength converter using the light source that combines the semiconductor laser and the fiber grating.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、出力光のノイズを抑制することができる光源、波長変換装置およびこれを用いた蛍光顕微鏡装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a light source, a wavelength conversion device, and a fluorescence microscope apparatus using the light source that can suppress noise of output light. It is in.
本発明は、このような目的を達成するために、請求項1に記載の光源は、波長λ1のレーザ光を出力するレーザと、該レーザの出力に接続され、前記波長λ1と、
λ2<λ1−Δλ2/2−Δλ1/2 または λ1+Δλ2/2+Δλ1/2<λ2
R1・G(λ1)=R2・G(λ2)
の関係を有する波長λ2の反射帯域を有するファイバグレーティングとを備え、R1、R2は前記ファイバグレーティングの反射率、Δλ1、Δλ2は前記ファイバグレーティングの半値幅、G(λ)は波長λにおける利得であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a light source according to claim 1 is connected to a laser that outputs laser light having a wavelength λ 1, an output of the laser, and the wavelength λ 1 .
λ 2 <λ 1 -Δλ 2/ 2-Δλ 1/2 or λ 1 + Δλ 2/2 + Δλ 1/2 <λ 2
R 1 · G (λ 1 ) = R 2 · G (λ 2 )
And a fiber grating having a reflection band of wavelength λ 2 having the following relationship: R 1 and R 2 are reflectances of the fiber grating, Δλ 1 and Δλ 2 are half widths of the fiber grating, and G (λ) is a wavelength. It is a gain at λ.
請求項2に記載の発明は、固定された波長の第1のレーザ光を出力する第1のレーザと、出力される第2のレーザ光の波長を可変することができる第2のレーザと、前記第1のレーザ光と前記第2のレーザ光とを入力し、前記レーザ光の波長と異なる波長を有する変換光を出力する波長変換素子とを含む波長変換装置において、前記第1のレーザと前記波長変換素子との間に接続され、前記固定された波長λ1と、
λ2<λ1−Δλ2/2−ΔλLN または λ1+Δλ2/2+ΔλLN<λ2
Δλ1<ΔλLN
R1・G(λ1)=R2・G(λ2)
の関係を有する波長λ2の反射帯域を有するファイバグレーティングを備え、R1、R2は前記ファイバグレーティングの反射率、Δλ1、Δλ2は前記ファイバグレーティングの半値幅、ΔλLNは前記波長変換素子の位相整合帯域、G(λ)は波長λにおける利得であることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, a first laser that outputs a first laser beam having a fixed wavelength, a second laser that can vary the wavelength of the second laser beam that is output, In a wavelength conversion device including a wavelength conversion element that inputs the first laser light and the second laser light and outputs converted light having a wavelength different from the wavelength of the laser light, the first laser and The fixed wavelength λ 1 connected between the wavelength conversion element and
λ 2 <λ 1 -Δλ 2/ 2-Δλ LN or λ 1 + Δλ 2/2 + Δλ LN <λ 2
Δλ 1 <Δλ LN
R 1 · G (λ 1 ) = R 2 · G (λ 2 )
Comprising a fiber grating having a reflection band of wavelengths lambda 2 having a relationship, R 1, R 2 is the reflectivity of the fiber grating, Δλ 1, Δλ 2 the half-value width of the fiber grating, [Delta] [lambda] LN is the wavelength conversion element The phase matching band G (λ) is a gain at the wavelength λ.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の前記波長変換素子は、周期的な分極反転構造を有する非線形光学結晶からなることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is characterized in that the wavelength conversion element according to claim 2 is made of a nonlinear optical crystal having a periodic polarization inversion structure.
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の前記非線形光学結晶は、導波路構造を有することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the nonlinear optical crystal according to the third aspect has a waveguide structure.
請求項5に記載の発明は、レーザ光を出射する光源と被測定物からの前記レーザ光による蛍光を検出する検出手段とを含み、生細胞中の蛍光タンパク質を分析する蛍光顕微鏡装置において、前記光源は、固定された波長の第1のレーザ光を出力する第1のレーザと、出力される第2のレーザ光の波長を可変することができる第2のレーザと、周期的な分極反転構造を有する非線形光学結晶からなり、前記第1のレーザ光と前記第2のレーザ光とを入力し、前記レーザ光の波長と異なる波長を有するコヒーレント光を出力する波長変換素子と、前記第1のレーザと前記波長変換素子との間に接続され、前記固定された波長λ1と、
λ2<λ1−Δλ2/2−ΔλLN または λ1+Δλ2/2+ΔλLN<λ2
Δλ1<ΔλLN
R1・G(λ1)=R2・G(λ2)
の関係を有する波長λ2の反射帯域を有するファイバグレーティングとを備え、R1、R2は前記ファイバグレーティングの反射率、Δλ1、Δλ2は前記ファイバグレーティングの半値幅、ΔλLNは前記波長変換素子の位相整合帯域、G(λ)は波長λにおける利得であることを特徴とする。
The invention according to claim 5 includes a light source that emits laser light and a detection unit that detects fluorescence by the laser light from an object to be measured. The light source includes a first laser that outputs a first laser beam having a fixed wavelength, a second laser that can change the wavelength of the second laser beam that is output, and a periodically domain-inverted structure. A wavelength conversion element that inputs the first laser light and the second laser light, and outputs coherent light having a wavelength different from the wavelength of the laser light; A fixed wavelength λ 1 connected between a laser and the wavelength converting element;
λ 2 <λ 1 -Δλ 2/ 2-Δλ LN or λ 1 + Δλ 2/2 + Δλ LN <λ 2
Δλ 1 <Δλ LN
R 1 · G (λ 1 ) = R 2 · G (λ 2 )
And a fiber grating having a reflection band of wavelength λ 2 having the relationship: R 1 , R 2 are reflectances of the fiber grating, Δλ 1 , Δλ 2 are half widths of the fiber grating, and Δλ LN is the wavelength conversion The phase matching band of the element, G (λ), is a gain at wavelength λ.
以上説明したように、本発明によれば、レーザの発振波長とは別の波長に反射帯域を有するファイバグレーティングを備えたので、波長変換装置から出力される変換光の出力変動、すなわちノイズを抑制することが可能となる。 As described above, according to the present invention, since the fiber grating having the reflection band at a wavelength different from the oscillation wavelength of the laser is provided, the output fluctuation of the converted light output from the wavelength converter, that is, the noise is suppressed. It becomes possible to do.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態においては、ファイバグレーティング(波長λ1、反射率R1、半値幅Δλ1)を接続した半導体レーザの動作を安定化させるため、新たに、半導体レーザの発振波長とは別の波長に反射帯域を有するファイバグレーティング(波長λ2、反射率R2、半値幅Δλ2)を接続する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, in order to stabilize the operation of the semiconductor laser to which the fiber grating (wavelength λ 1 , reflectance R 1 , half-value width Δλ 1 ) is connected, a new wavelength different from the oscillation wavelength of the semiconductor laser is newly used. A fiber grating (wavelength λ 2 , reflectance R 2 , half-value width Δλ 2 ) having a reflection band is connected.
半導体レーザの出力に時間的な変動があるということは、発振しているキャリア密度で変動が生じやすいことを表している。そこで、変動するキャリア密度を、さらに安定化することが好ましい。そのためには、新たに別の波長でも発振させることにより、キャリア密度を安定させ、かつ波長変換光に必要となる波長λ1での発振も維持しておく必要がある。 The time variation in the output of the semiconductor laser indicates that the variation is likely to occur due to the oscillating carrier density. Therefore, it is preferable to further stabilize the fluctuating carrier density. For this purpose, it is necessary to stabilize the carrier density by newly oscillating even at another wavelength, and to maintain the oscillation at the wavelength λ 1 required for the wavelength converted light.
レーザの発振条件は模式的に、
Rf・Rr・G(λLD)=1
で決まる。ここで、Rfは半導体レーザの前面の反射率、Rrは半導体レーザの後面の反射率、G(λLD)は発振波長λLDにおける利得を表す。半導体レーザにファイバグレーティングを取り付けて発振させるために、Rf≦R1、R2であることから、概算的にFBGで決まる発振条件は、
R1・Rr・G(λ1)=1
R2・Rr・G(λ2)=1
とならなければならない。ここで、G(λ1)とG(λ2)とは、波長λ1とλ2における利得を表す。従って、
R1・G(λ1)=R2・G(λ2)
を満たさなければならない。さらに、波長λ2を、他方のファイバグレーティングの半値幅の外側とする必要があるので、
λ2<λ1−Δλ2/2−Δλ1/2 または λ1+Δλ2/2+Δλ1/2<λ2
を満たす必要がある。
The laser oscillation conditions are schematically
R f · R r · G (λ LD ) = 1
Determined by. Here, R f represents the reflectance of the front surface of the semiconductor laser, R r represents the reflectance of the rear surface of the semiconductor laser, and G (λ LD ) represents the gain at the oscillation wavelength λ LD . Since R f ≦ R 1 and R 2 in order to oscillate a fiber laser attached to a semiconductor laser, the oscillation condition determined by FBG is approximately:
R 1 · R r · G (λ 1 ) = 1
R 2 · R r · G (λ 2 ) = 1
Must be. Here, G (λ 1 ) and G (λ 2 ) represent gains at wavelengths λ 1 and λ 2 . Therefore,
R 1 · G (λ 1 ) = R 2 · G (λ 2 )
Must be met. Furthermore, since it is necessary to make the wavelength λ 2 outside the full width at half maximum of the other fiber grating,
λ 2 <λ 1 -Δλ 2/ 2-Δλ 1/2 or λ 1 + Δλ 2/2 + Δλ 1/2 <λ 2
It is necessary to satisfy.
波長変換素子を用いた波長変換装置において、発振条件は、ロスを考慮すると、
R1・G(λ1)=R2・G(λ2)
を満たす必要がある。さらに、波長λ2を、他方のファイバグレーティングの半値幅と、波長変換素子の位相整合帯域ΔλLNの外側とする必要があるので、
λ2<λ1−Δλ2/2−ΔλLN または λ1+Δλ2/2+ΔλLN<λ2
Δλ1<ΔλLN
R1・G(λ1)=R2・G(λ2)
を満たす必要がある。
In the wavelength conversion device using the wavelength conversion element, the oscillation condition takes loss into consideration,
R 1 · G (λ 1 ) = R 2 · G (λ 2 )
It is necessary to satisfy. Furthermore, since it is necessary to make the wavelength λ 2 outside the half width of the other fiber grating and the phase matching band Δλ LN of the wavelength conversion element,
λ 2 <λ 1 -Δλ 2/ 2-Δλ LN or λ 1 + Δλ 2/2 + Δλ LN <λ 2
Δλ 1 <Δλ LN
R 1 · G (λ 1 ) = R 2 · G (λ 2 )
It is necessary to satisfy.
このようにして安定化された半導体レーザを用いることにより、波長変換装置から出力される変換光の出力変動、すなわちノイズを抑制することができる。 By using the semiconductor laser stabilized in this way, it is possible to suppress the output fluctuation of the converted light output from the wavelength converter, that is, noise.
図7に、本発明の実施例1にかかる、安定化された半導体レーザを用いた波長変換装置の構成を示す。波長変換装置は、波長λA(976.4nm)の信号光Aを出力する半導体レーザ51と、波長λB(1307nm)の制御光Bを出力する半導体レーザ52と、信号光Aと制御光Bとを合波して出力する光カプラ54と、合波された信号光Aと制御光Bとを入力し、波長λCの変換光Cを出力する波長変換素子53とから構成されている。半導体レーザ51,52には、それぞれ駆動回路51a,52aと温度制御回路51b,52bとが接続されている。
FIG. 7 shows a configuration of a wavelength conversion device using a stabilized semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention. The wavelength converter includes a
波長変換素子53は、周期的な分極反転構造を有する非線形光学結晶を備え、LiNbO3、LiTaO3、LiNb(x)Ta(1−x)O3(0≦x≦1)のいずれかであり、またはこれらにMg、Znからなる群から選ばれた少なくとも一種を添加物として含有している非線形光学結晶を用いることができる。さらに、波長変換素子53は、波長変換効率を高めるために、導波路構造としてもよい。
The
半導体レーザ51と光カプラ54との間には、ファイバグレーティング55,56が挿入されている。ファイバグレーティング55は、波長λ1=976.4nm、反射率R1=8%、半値幅Δλ1=20pmであり、ファイバグレーティング56は、波長λ2=975.1nm、反射率R2=5%、半値幅Δλ2=50pmである。波長変換素子53の位相整合帯域ΔλLNは0.2nmである。
図8に、実施例1における波長変換装置の変換光の出力スペクトルを示す。ファイバグレーティング56を設けることにより、波長λ1(976.4nm)と波長λ2(975.1nm)とで発振していることがわかる。波長λ2とλ1のサイドにピークが立っているのは、ビートである。このとき、波長λ2は、波長変換素子53の位相整合帯域ΔλLNの外側にあるので(λ1+Δλ2/2+ΔλLN<λ2)、非線形光学効果による波長変換には寄与しない。波長λ2による発振光とビート光とは、半導体レーザ51の安定動作のみに寄与する。半導体レーザ51は、2つの波長で発振しているので、たとえ波長λ1の発振が不安定になっても、波長λ2で発振が生じていることにより、波長変換光も安定となる。
In FIG. 8, the output spectrum of the converted light of the wavelength converter in Example 1 is shown. By providing the fiber grating 56, it can be seen that oscillation occurs at the wavelength λ 1 (976.4 nm) and the wavelength λ 2 (975.1 nm). It is a beat that has peaks on the sides of the wavelengths λ 2 and λ 1 . At this time, the wavelength lambda 2, since outside the phase matching band [Delta] [lambda] LN of the wavelength conversion element 53 (λ 1 + Δλ 2/ 2 + Δλ LN <λ 2), does not contribute to the wavelength conversion by the nonlinear optical effect. The oscillation light and the beat light with the wavelength λ 2 contribute only to the stable operation of the
図9に、実施例1における波長変換装置の出力パワーの時間変動を示す。波長変換装置から出力される波長560nmの変換光の出力パワーの時間変動を示す。図6に示した従来の波長変換装置と比較すると、出力変動に対する安定度を106倍程度まで高めることができる。 FIG. 9 shows the time variation of the output power of the wavelength conversion device in the first embodiment. The time fluctuation of the output power of the conversion light of wavelength 560nm output from a wavelength converter is shown. Compared with the conventional wavelength converter shown in FIG. 6, the stability against output fluctuation can be increased to about 10 6 times.
図10に、本発明の実施例2にかかる、安定化された半導体レーザを用いた波長変換装置の構成を示す。実施例1において、ファイバグレーティング55,56の挿入位置を入れ替えた構成である。実施例2においても、図8,9に示したのと同様に、安定した変換光を出力することができる。
FIG. 10 shows a configuration of a wavelength conversion device using a stabilized semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention. In the first embodiment, the insertion positions of the
図11に、本発明の実施例3にかかる、安定化された半導体レーザを用いた波長変換装置の構成を示す。実施例3では、2波長に反射ピークを有するファイバグレーティング57を用いる。ファイバグレーティング57は、例えば、異なる2種類のグレーティング周期の屈折率変化を有する。従って、実施例1,2と同様に、2つのファイバグレーティングを挿入した構成となり、実施例3においても、図8,9に示したのと同様に、安定した変換光を出力することができる。
FIG. 11 shows a configuration of a wavelength conversion device using a stabilized semiconductor laser according to Example 3 of the present invention. In Example 3, a fiber grating 57 having reflection peaks at two wavelengths is used. The
図12に、本発明の一実施形態にかかる蛍光顕微鏡装置の構成を示す。蛍光顕微鏡装置は、光源として図7に示した実施例1にかかる波長変換装置を組み込み、光源からの可視光を、レンズ1015、ダイクロイックミラー1013および対物レンズ1014からなる光学系を介して、被測定物1016に照射する。被測定物からの蛍光出力は、対物レンズ1014、ダイクロイックミラー1013およびプリズム1012を介して、高感度カメラ1011により観察される。
FIG. 12 shows a configuration of a fluorescence microscope apparatus according to an embodiment of the present invention. The fluorescence microscope apparatus incorporates the wavelength conversion apparatus according to Example 1 shown in FIG. 7 as a light source, and the visible light from the light source is measured via an optical system including a
本実施形態によれば、変調機能を有し、実用的な光強度を有する可視光源を作製することができるので、他のタンパク質の遺伝子に融合させて細胞に導入させた蛍光タンパク(GFP)の観察に用いると、生きた細胞において特定の構造体、または機能分子を高感度に蛍光ラベルすることができる。 According to the present embodiment, a visible light source having a modulation function and having a practical light intensity can be produced. Therefore, a fluorescent protein (GFP) fused to another protein gene and introduced into a cell. When used for observation, a specific structure or functional molecule can be fluorescently labeled with high sensitivity in a living cell.
なお、実施例1〜4にかかる光源は、CW光を出力する他に、直接変調によりON/OFF信号を重畳することもできる。図13を参照して、波長変換装置の半導体レーザの変調方式を説明する。波長変換装置の半導体レーザ51(0.98μm帯)は、従来、λ1の発振を起こさせるために、レーザの駆動電流を固定にして電圧駆動を行っていた。本実施形態では、閾値Ithより低い電流値から高出力の出る電流値までパルス状に変化させて、ON/OFF信号を重畳すると、波長変換光に、安定的にON/OFF信号を重畳することができる。本実施形態では、電流駆動することにより、任意波形、任意パターンの信号を波長変換光に重畳することも可能である。
The light sources according to the first to fourth embodiments can superimpose ON / OFF signals by direct modulation in addition to outputting CW light. With reference to FIG. 13, the modulation system of the semiconductor laser of the wavelength conversion device will be described. The
11,12,51,52 半導体レーザ
11a,12a,51a,52a 駆動回路
11b,12b,51b,52b 温度制御回路
13,53 波長変換素子
14,54 光カプラ
15,55,56,57 ファイバグレーティング
11, 12, 51, 52
Claims (5)
該レーザの出力に接続され、前記波長λ1と、
λ2<λ1−Δλ2/2−Δλ1/2 または λ1+Δλ2/2+Δλ1/2<λ2
R1・G(λ1)=R2・G(λ2)
の関係を有する波長λ2の反射帯域を有するファイバグレーティングとを備え、
R1、R2は前記ファイバグレーティングの反射率、Δλ1、Δλ2は前記ファイバグレーティングの半値幅、G(λ)は波長λにおける利得であることを特徴とする光源。 A laser that outputs laser light of wavelength λ 1 ;
Connected to the output of the laser, the wavelength λ 1 , and
λ 2 <λ 1 -Δλ 2/ 2-Δλ 1/2 or λ 1 + Δλ 2/2 + Δλ 1/2 <λ 2
R 1 · G (λ 1 ) = R 2 · G (λ 2 )
A fiber grating having a reflection band of wavelength λ 2 having the following relationship:
R 1 and R 2 are reflectances of the fiber grating, Δλ 1 and Δλ 2 are half widths of the fiber grating, and G (λ) is a gain at a wavelength λ.
前記第1のレーザと前記波長変換素子との間に接続され、前記固定された波長λ1と、
λ2<λ1−Δλ2/2−ΔλLN または λ1+Δλ2/2+ΔλLN<λ2
Δλ1<ΔλLN
R1・G(λ1)=R2・G(λ2)
の関係を有する波長λ2の反射帯域を有するファイバグレーティングを備え、
R1、R2は前記ファイバグレーティングの反射率、Δλ1、Δλ2は前記ファイバグレーティングの半値幅、ΔλLNは前記波長変換素子の位相整合帯域、G(λ)は波長λにおける利得であることを特徴とする波長変換装置。 A first laser that outputs a first laser beam having a fixed wavelength; a second laser that can vary the wavelength of the second laser beam that is output; the first laser beam; A wavelength conversion device including a wavelength conversion element that inputs two laser beams and outputs converted light having a wavelength different from the wavelength of the laser beams;
Connected between the first laser and the wavelength conversion element, and the fixed wavelength λ 1 ;
λ 2 <λ 1 -Δλ 2/ 2-Δλ LN or λ 1 + Δλ 2/2 + Δλ LN <λ 2
Δλ 1 <Δλ LN
R 1 · G (λ 1 ) = R 2 · G (λ 2 )
A fiber grating having a reflection band of wavelength λ 2 having the relationship
R 1 and R 2 are reflectivities of the fiber grating, Δλ 1 and Δλ 2 are half widths of the fiber grating, Δλ LN is a phase matching band of the wavelength conversion element, and G (λ) is a gain at a wavelength λ. A wavelength converter characterized by the above.
固定された波長の第1のレーザ光を出力する第1のレーザと、
出力される第2のレーザ光の波長を可変することができる第2のレーザと、
周期的な分極反転構造を有する非線形光学結晶からなり、前記第1のレーザ光と前記第2のレーザ光とを入力し、前記レーザ光の波長と異なる波長を有するコヒーレント光を出力する波長変換素子と、
前記第1のレーザと前記波長変換素子との間に接続され、前記固定された波長λ1と、
λ2<λ1−Δλ2/2−ΔλLN または λ1+Δλ2/2+ΔλLN<λ2
Δλ1<ΔλLN
R1・G(λ1)=R2・G(λ2)
の関係を有する波長λ2の反射帯域を有するファイバグレーティングとを備え、
R1、R2は前記ファイバグレーティングの反射率、Δλ1、Δλ2は前記ファイバグレーティングの半値幅、ΔλLNは前記波長変換素子の位相整合帯域、G(λ)は波長λにおける利得であることを特徴とする蛍光顕微鏡装置。
A fluorescence microscope apparatus for analyzing a fluorescent protein in a living cell, comprising: a light source that emits laser light; and a detection unit that detects fluorescence by the laser light from an object to be measured.
A first laser that outputs a first laser beam having a fixed wavelength;
A second laser capable of varying the wavelength of the output second laser beam;
A wavelength conversion element made of a nonlinear optical crystal having a periodic polarization inversion structure, which inputs the first laser light and the second laser light and outputs coherent light having a wavelength different from the wavelength of the laser light When,
Connected between the first laser and the wavelength conversion element, and the fixed wavelength λ 1 ;
λ 2 <λ 1 -Δλ 2/ 2-Δλ LN or λ 1 + Δλ 2/2 + Δλ LN <λ 2
Δλ 1 <Δλ LN
R 1 · G (λ 1 ) = R 2 · G (λ 2 )
A fiber grating having a reflection band of wavelength λ 2 having the following relationship:
R 1 and R 2 are reflectivities of the fiber grating, Δλ 1 and Δλ 2 are half widths of the fiber grating, Δλ LN is a phase matching band of the wavelength conversion element, and G (λ) is a gain at a wavelength λ. A fluorescence microscope apparatus characterized by the above.
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