JP2008270585A - Optical semiconductor element, wavelength variable light source using same optical semiconductor element, and optical tomographic image acquisition device - Google Patents

Optical semiconductor element, wavelength variable light source using same optical semiconductor element, and optical tomographic image acquisition device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical semiconductor element which is easy to manufacture, and has a wide-band gain spectrum width and emits light for a long time. <P>SOLUTION: The optical semiconductor element 10 has resonance in the element suppressed and also has a light emission layer, emitting light with a center wavelength λc of 0.9 μm to 1.2 μm, stacked on a GaAs substrate 11, the light emission layer being a multiple quantum dot layer including a first In<SB>x</SB>Ga<SB>1-x</SB>As quantum dot layers (0≤x≤1) emitting light with a first center wavelength of, for example, 1.06 μm and a second In<SB>x</SB>Ga<SB>1-x</SB>As quantum dot layer (0≤x≤1) emitting light with a second center wavelength of, for example, 1.09 μm different from the first center wavelength. Consequently, dislocation between the multiple quantum dot layers is avoided. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、素子内における共振が抑制され、SLD(Super Luminescent Diode)やSOA(Semiconductor Optical Amplifier:半導体光増幅器)等として利用可能である光半導体素子に関するものである。また、この光半導体素子を用いた波長可変光源および光断層画像取得装置に関するものである。   The present invention relates to an optical semiconductor element that can be used as an SLD (Super Luminescent Diode), an SOA (Semiconductor Optical Amplifier), or the like, in which resonance in the element is suppressed. The present invention also relates to a wavelength tunable light source and an optical tomographic image acquisition apparatus using this optical semiconductor element.

光半導体素子の中で、素子内における共振が抑制され、広い波長帯域の光を射出可能な光半導体素子として、SLD(Super Luminescent Diode)やSOA(Semiconductor Optical Amplifier:半導体光増幅器)が知られている。これらの光半導体素子は、半導体レーザに近い構造を有しているが、素子内において光が共振して、レーザ光が射出されることがないように、種々の工夫がなされている。例えば、光が射出する端面に無反射コーティングを施す、あるいは光導波路を素子端面の法線方向から数度(3〜12度程度)傾斜させること等により、素子内における共振が抑制されている。   Among optical semiconductor elements, SLD (Super Luminescent Diode) and SOA (Semiconductor Optical Amplifier) are known as optical semiconductor elements capable of suppressing light in the element and emitting light in a wide wavelength band. Yes. These optical semiconductor elements have a structure close to that of a semiconductor laser, but various measures are taken so that light does not resonate within the element and laser light is not emitted. For example, the resonance in the element is suppressed by applying a non-reflective coating to the end face from which light is emitted or by tilting the optical waveguide by several degrees (about 3 to 12 degrees) from the normal direction of the element end face.

SLDでは、半導体レーザ同様に注入キャリアの再結合により生じた自然放出光が、光出射端面方向に進む間に誘導放出による高い利得を受けて増幅され、光出射端面から放出される。SLDは、半導体レーザ同様に数十mW程度までの光出力を得ることが可能であり、また通常の発光ダイオード同様にインコヒーレントでかつ広い波長帯域を有する光を射出することのできる光半導体素子である。このため、SLDは、主にファイバジャイロやOCT(Optical Coherence Tomography)計測を利用した光断層画像取得装置等の光計測の分野でインコヒーレント光源として使用されている。   In the SLD, spontaneous emission light generated by recombination of injected carriers is amplified with a high gain due to stimulated emission while traveling in the direction of the light emission end face, and is emitted from the light emission end face as in the semiconductor laser. An SLD is an optical semiconductor element that can obtain an optical output of up to several tens of mW like a semiconductor laser, and can emit light having a wide wavelength band incoherent like a normal light emitting diode. is there. For this reason, the SLD is mainly used as an incoherent light source in the field of optical measurement such as an optical tomographic image acquisition apparatus using fiber gyroscope or OCT (Optical Coherence Tomography) measurement.

またSOA(Semiconductor Optical Amplifier:半導体光増幅器)は、SLDと非常に良く似たデバイスであり、光通信の分野において光信号を増幅するための光増幅器として研究されていたが、最近では波長可変光源の利得媒体としての応用検討が盛んである。波長可変光源の一例をあげると、SOAの一方の端面からの出射光をレンズにより平行光に変換し、この平行光を回折格子で波長分散した後、ミラーにより回折格子に戻すことにより波長選択してSOAに帰還させることでレーザ発振させている。回折格子とSOAの他方の端面の外部に設置された出力ミラーにより外部共振器が構成されている。出力ミラーから射出されたレーザ光はレンズにより平行光に変換され、光アイソレータを通過して、外部装置例えば光ファイバへ伝送される。なお、レーザ光の波長は、回折格子へ対するミラーの角度を変化させることにより変更へでき、またその波長可変幅はSOAが有する利得スペクトル幅によって制限される。   SOA (Semiconductor Optical Amplifier) is a device very similar to SLD, and has been studied as an optical amplifier for amplifying an optical signal in the field of optical communication. Application studies as a gain medium are actively conducted. As an example of a wavelength tunable light source, the light emitted from one end face of the SOA is converted into parallel light by a lens, the wavelength of this parallel light is dispersed by a diffraction grating, and then wavelength is selected by returning to the diffraction grating by a mirror. The laser is oscillated by feeding back to the SOA. An external resonator is configured by the output mirror installed outside the diffraction grating and the other end face of the SOA. Laser light emitted from the output mirror is converted into parallel light by a lens, passes through an optical isolator, and is transmitted to an external device such as an optical fiber. The wavelength of the laser beam can be changed by changing the angle of the mirror with respect to the diffraction grating, and the wavelength variable width is limited by the gain spectrum width of the SOA.

一方、上述のOCT計測を利用した光断層画像取得装置は、光源から射出された光を測定光と参照光とに分割した後、該測定光が測定対象に照射されたときの測定対象からの反射光と参照光とを合波し、該反射光と参照光との干渉光の強度に基づいて光断層画像を取得するものである。   On the other hand, the optical tomographic image acquisition apparatus using the above-described OCT measurement divides the light emitted from the light source into the measurement light and the reference light, and then from the measurement object when the measurement light is irradiated onto the measurement object. The reflected light and the reference light are combined, and an optical tomographic image is acquired based on the intensity of the interference light between the reflected light and the reference light.

このような光断層画像取得装置では、参照光の光路長を変更することにより、測定対象に対する深さ方向の位置(以下、深さ位置という)を変更し光断層画像を取得するTD−OCT(Time domain OCT)計測を利用した装置がある。   In such an optical tomographic image acquisition apparatus, by changing the optical path length of the reference light, the position in the depth direction with respect to the measurement target (hereinafter referred to as the depth position) is changed to obtain an optical tomographic image (TD-OCT). There is an apparatus that uses Time domain OCT) measurement.

また、近年では、上述した参照光の光路長を変更することなく高速に光断層画像を取得するSD−OCT(Spectral Domain OCT)計測を利用したSD−OCT装置が提案されている(特許文献1)。このSD−OCT装置は、マイケルソン型干渉計等を用いて、広帯域の低コヒーレント光を測定光と参照光とに分割した後、測定光を測定対象に照射させ、そのとき戻って来た反射光と参照光とを干渉させ、この干渉光を各周波数成分に分解したチャンネルドスペクトルをフーリエ変換することにより、深さ方向の走査を行わずに光断層画像を構成するようにしたものである。   In recent years, an SD-OCT apparatus using SD-OCT (Spectral Domain OCT) measurement that acquires an optical tomographic image at high speed without changing the optical path length of the reference light described above has been proposed (Patent Document 1). ). This SD-OCT apparatus uses a Michelson interferometer or the like to divide broadband low-coherent light into measurement light and reference light, and then irradiates the measurement light with the measurement light, and then returns the reflected light. An optical tomographic image is constructed without scanning in the depth direction by performing Fourier transform on the channeled spectrum obtained by interfering the light with the reference light and decomposing the interference light into frequency components. .

さらに、参照光の光路長の変更を行うことなく高速に光断層画像を取得する装置として、SS−OCT(Swept source OCT)計測による光断層画像化装置も提案されている。このSS−OCT装置は、光源から射出されるレーザ光の周波数を掃引させて、反射光と参照光とを各波長において干渉させ、一連の波長に対する干渉スペクトルをフーリエ変換することにより測定対象の深さ位置における反射光強度を検出し、これを用いて光断層画像を構成するようにしたものである。   Further, an optical tomographic imaging apparatus based on SS-OCT (Swept source OCT) measurement has been proposed as an apparatus for acquiring an optical tomographic image at high speed without changing the optical path length of the reference light. This SS-OCT apparatus sweeps the frequency of laser light emitted from a light source, causes reflected light and reference light to interfere at each wavelength, and Fourier transforms the interference spectrum for a series of wavelengths, thereby measuring the depth of the object to be measured. The reflected light intensity at the vertical position is detected, and this is used to construct an optical tomographic image.

このような光断層画像取得装置においては、スペクトル半値幅が広い低コヒーレンス光を用いることにより分解能が向上することが知られている。また中心波長0.9μm〜1.2μmの帯域の低コヒーレンス光は、生体における吸収損失および散乱損失が少なく、かつ生体の主な構成物質である水による分散の影響を受けにくいため、中心波長0.9μm〜1.2μmの帯域の低コヒーレンス光が有効であることが知られている。
特開平11−325849号公報
In such an optical tomographic image acquisition apparatus, it is known that the resolution is improved by using low-coherence light having a wide spectrum half width. In addition, the low coherence light in the band of the central wavelength of 0.9 μm to 1.2 μm has little absorption loss and scattering loss in the living body and is not easily affected by dispersion due to water, which is the main constituent material of the living body. It is known that low coherence light in a band of .9 μm to 1.2 μm is effective.
JP 11-325849 A

上述したOCT計測による光断層画像取得装置で用いられる光源として、化合物光半導体素子を用いたSLD(スーパールミネッセントダイオード)や、光半導体素子を光増幅器として用いる波長掃引レーザがあげられる。しかしながら、中心波長が、1.2μm付近の波長は、発光層にInGaAs系量子井戸層を使用したデバイスで作製できる波長の長波側限界に近く、結晶学的に良質な発光層を有するデバイスを作製することが困難である。ゆえにこの波長帯域では、OCT計測に必要とされる長時間安定して発光する半導体発光デバイスの作製は達成されていない。   Examples of the light source used in the optical tomographic image acquisition apparatus by OCT measurement described above include an SLD (super luminescent diode) using a compound optical semiconductor element and a wavelength sweep laser using the optical semiconductor element as an optical amplifier. However, wavelengths with a center wavelength of around 1.2 μm are close to the long-wave side limit of wavelengths that can be produced with devices that use InGaAs quantum well layers for the light-emitting layer, and devices with a crystallographically good light-emitting layer are produced. Difficult to do. Therefore, in this wavelength band, production of a semiconductor light emitting device that emits light stably for a long time required for OCT measurement has not been achieved.

またOCT計測による光断層画像取得装置における計測分解能を向上させるには光源の発光波長帯域(スペクトル幅)を広げる必要があることがわかっている。例えば特願2006−161045では、発光波長帯域の中心波長をλcとし、スペクトル半値全幅をΔλとした場合、λc2/Δλ≦15であることが望ましいことが開示されている。   It has also been found that the light emission wavelength band (spectral width) of the light source needs to be increased in order to improve the measurement resolution in the optical tomographic image acquisition apparatus using OCT measurement. For example, Japanese Patent Application No. 2006-161045 discloses that it is desirable that λc2 / Δλ ≦ 15, where λc is the center wavelength of the emission wavelength band and Δλ is the full width at half maximum of the spectrum.

量子井戸構造を有する光半導体素子において、発光層の発光波長帯域を広げる方法としては、発光層の量子井戸数を増やし組成を変化させることが挙げられるが、この方法では発光層の結晶にさらに負担がかかり、良質な結晶をもち、長時間安定して発光する光半導体素子を作製することは非常に困難であった。また、発光層が、積層された複数枚の量子井戸層から形成されている多重量子井戸層型の光半導体素子も知られているが、例えば組成を変えることにより発光波長が異なる量子井戸層を積層した場合、井戸層間に転位が発生するため、やはり長時間安定して発光する光半導体素子を製造することが難しいという問題がある。   In an optical semiconductor device having a quantum well structure, a method of expanding the emission wavelength band of the light emitting layer includes increasing the number of quantum wells in the light emitting layer and changing the composition, but this method further burdens the crystal of the light emitting layer. Therefore, it has been very difficult to produce an optical semiconductor element that has good quality crystals and emits light stably for a long time. In addition, a multi-quantum well layer type optical semiconductor element in which a light emitting layer is formed from a plurality of stacked quantum well layers is also known. For example, a quantum well layer having a different emission wavelength can be obtained by changing the composition. When stacked, dislocation occurs between the well layers, which makes it difficult to produce an optical semiconductor element that emits light stably for a long time.

本発明は上記の事情に鑑みて、中心波長0.9μm以上かつ1.2μm以下の範囲の波長で発光し、発光波長帯域が広く、かつ数十mW程度までの出力が出せ、長時間安定して発光する光半導体素子を実現することを目的とするものである。   In view of the above circumstances, the present invention emits light with a wavelength in the range of a central wavelength of 0.9 μm or more and 1.2 μm or less, has a wide emission wavelength band, and can output up to several tens of mW and is stable for a long time. It is an object to realize an optical semiconductor element that emits light.

本発明はまた、上記光半導体素子を用いた波長可変光源および光断層画像取得装置を提供することを目的とするものである。   It is another object of the present invention to provide a wavelength tunable light source and an optical tomographic image acquisition apparatus using the above optical semiconductor element.

本発明の光半導体素子は、素子内における共振が抑制され、GaAs基板上に0.9μm以上かつ1.2μm以下の中心波長λcで発光する発光層が積層されている光半導体素子において、
前記発光層が、第1の中心波長λで発光する第1のInXGa1-XAs量子ドット層(0≦x≦1)および第1の中心波長λとは異なる第2の中心波長λで発光する第2のInXGa1-XAs量子ドット層(0≦x≦1)とを備える多重量子ドット層であることを特徴とするものである。
The optical semiconductor element of the present invention is an optical semiconductor element in which resonance in the element is suppressed, and a light emitting layer emitting a central wavelength λc of 0.9 μm or more and 1.2 μm or less is laminated on a GaAs substrate.
The light-emitting layer, the first In X Ga 1-X As quantum dot layer (0 ≦ x ≦ 1) and the first second center different from the center wavelength lambda 1 that emits light at a first center wavelength lambda 1 it is characterized in that a multiple quantum dot layers comprising second in X Ga 1-X as quantum dot layer that emits light at a wavelength lambda 2 and (0 ≦ x ≦ 1).

前記第1の中心波長λと前記第2の中心波長λとは、30nm以上離れていてもよい。また、前記第1の中心波長λと前記第2の中心波長λとは、50nm以上離れているもよいし、あるいは100nm以上離れていてもよい。 The first center wavelength λ 1 and the second center wavelength λ 2 may be separated by 30 nm or more. Further, the first center wavelength λ 1 and the second center wavelength λ 2 may be separated by 50 nm or more, or may be separated by 100 nm or more.

前記発光層の発光中心波長λcは、1.1μm以上であってもよい。また1.15μm以上であってもよい。   The emission center wavelength λc of the light emitting layer may be 1.1 μm or more. Moreover, 1.15 micrometers or more may be sufficient.

前記発光層の発光スペクトル半値全幅をΔλとしたときに、
λc/Δλ≦15
であってもよい。
When the full width at half maximum of the emission spectrum of the light emitting layer is Δλ,
λc 2 / Δλ ≦ 15
It may be.

前記発光層において、第1のInXGa1-XAs量子ドット層の組成と前記第2のInXGa1-XAs量子ドット層の組成とが略同一であり、前記第1のInXGa1-XAs量子ドット層のドットの高さと、前記第2のInXGa1-XAs量子ドット層のドットの高さとが異なるものであってもよい。 In the light emitting layer, the composition of the first In X Ga 1-X As quantum dot layer and the composition of the second In X Ga 1-X As quantum dot layer are substantially the same, and the first In X the height of the dot of the Ga 1-X as quantum dot layer, and the height of the dot of the second in X Ga 1-X as quantum dot layer may be different.

また、前記第1のInXGa1-XAs量子ドット層の高さと前記第2のInXGa1-XAs量子ドット層の高さとが略同一であり、前記第1のInXGa1-XAs量子ドット層の組成と、前記第2のInXGa1-XAs量子ドット層の組成とが異なるものであってもよい。 The height of the first In X Ga 1-X As quantum dot layer and the height of the second In X Ga 1-X As quantum dot layer are substantially the same, and the first In X Ga 1 -X As quantum dot layer is substantially the same in height. the composition of -X as quantum dot layer, and the composition of the second in X Ga 1-X as quantum dot layer may be different.

本発明の波長可変光源は、共振器内に、光増幅器および該光増幅器により増幅される光の波長を選択する波長選択手段を備えた外部共振器型の波長可変光源において、
前記光増幅器が、素子内における共振が抑制され、GaAs基板上に0.9μm以上かつ1.2μm以下の中心波長λで発光する発光層が積層され、該発光層が、中心発光波長が異なる第1の中心波長λで発光する第1のInXGa1-XAs量子ドット層(0≦x≦1)および第1の中心波長λとは異なる第2の中心波長λで発光する第2のInXGa1-XAs量子ドット層(0≦x≦1)とを備える多重量子ドット層である光半導体素子を有していることを特徴とするものである。
The wavelength tunable light source of the present invention is an external resonator type tunable light source including an optical amplifier and wavelength selection means for selecting a wavelength of light amplified by the optical amplifier in the resonator.
Said optical amplifier, is resonance suppression in the element, the light emitting layer that emits light at more than 0.9μm on GaAs substrate and 1.2μm or less of the center wavelength lambda c is laminated, the light emitting layer is a central emission wavelength is different first in X Ga 1-X as quantum dot layer (0 ≦ x ≦ 1) and emit light at a different second center wavelength lambda 2 is first center wavelength lambda 1 that emits light at a first center wavelength lambda 1 And an optical semiconductor element that is a multiple quantum dot layer including a second In X Ga 1-X As quantum dot layer (0 ≦ x ≦ 1).

また、本発明の光断層画像取得装置は、低コヒーレンス光を射出する光源と、
前記光源から射出された光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、
前記測定光を測定対象に照射する照射手段と、
前記測定光が前記測定対象に照射されたときの該測定対象からの反射光と前記参照光とを重ね合わせる合波手段と、
該合波手段により合波された前記反射光と前記参照光との干渉光を検出する干渉光検出手段と、
該干渉光検出手段により検出された前記干渉光から前記測定対象の断層画像を取得する画像取得手段とを備えた光断層画像取得装置において、
前記光源が、素子内における共振が抑制され、GaAs基板上に0.9μm以上かつ1.2μm以下の中心波長λで発光する発光層が積層され、該発光層が、中心発光波長が異なる第1の中心波長λで発光する第1のInXGa1-XAs量子ドット層(0≦x≦1)および第1の中心波長λとは異なる第2の中心波長λで発光する第2のInXGa1-XAs量子ドット層(0≦x≦1)とを備える多重量子ドット層である光半導体素子を有していることを特徴とするものである。
The optical tomographic image acquisition apparatus of the present invention includes a light source that emits low-coherence light,
A light splitting means for splitting the light emitted from the light source into measurement light and reference light;
Irradiating means for irradiating the measuring object with the measurement light;
Multiplexing means for superimposing the reflected light from the measurement object and the reference light when the measurement light is irradiated on the measurement object;
Interference light detection means for detecting interference light between the reflected light and the reference light multiplexed by the multiplexing means;
In an optical tomographic image acquisition apparatus comprising image acquisition means for acquiring a tomographic image of the measurement object from the interference light detected by the interference light detection means,
Said light source, is resonance suppression in the element, the light emitting layer that emits light at more than 0.9μm on a GaAs substrate and 1.2μm or less of the center wavelength lambda c is laminated, the light emitting layer, the center emission wavelengths are different emitting at a different second center wavelength lambda 2 and the first in X Ga 1-X as quantum dot layer (0 ≦ x ≦ 1) and the first center wavelength lambda 1 that emits light in one of the central wavelength lambda 1 It has an optical semiconductor element which is a multiple quantum dot layer including a second In X Ga 1-X As quantum dot layer (0 ≦ x ≦ 1).

本発明の他の光断層画像取得装置は、波長を一定の周期で掃引させながらレーザ光を射出する波長掃引光源と、
該波長掃引光源から射出された前記レーザ光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、
前記測定光を測定対象に照射する照射手段と、
前記測定光の前記測定対象からの反射光と前記参照光とを重ね合わせる合波手段と、
該合波手段により重ねあわされた前記反射光と前記参照光との干渉光の周波数および強度に基づいて、前記測定対象の各深さ位置における前記反射光の強度を検出する干渉光検出手段と、
該干渉光検出手段により検出された前記各深さ位置における前記反射光の強度を用いて前記測定対象の断層画像を取得する画像取得手段とを有する光断層画像取得装置において、
前記波長掃引光源が、光増幅器および該光増幅器により増幅される光の波長を掃引する波長掃引手段を備え、
前記光増幅器が、素子内における共振が抑制され、GaAs基板上に0.9μm以上かつ1.2μm以下の中心波長λcで発光する発光層が積層され、該発光層が、中心発光波長が異なる第1の中心波長λで発光する第1のInXGa1-XAs量子ドット層(0≦x≦1)および第1の中心波長λとは異なる第2の中心波長λで発光する第2のInXGa1-XAs量子ドット層(0≦x≦1)とを備える多重量子ドット層である光半導体素子を有していることを特徴とするものである。
Another optical tomographic image acquisition apparatus of the present invention includes a wavelength swept light source that emits laser light while sweeping the wavelength at a constant period;
A light splitting means for splitting the laser light emitted from the wavelength swept light source into measurement light and reference light;
Irradiating means for irradiating the measuring object with the measurement light;
Multiplexing means for superimposing the reflected light of the measurement light from the measurement object and the reference light;
Interference light detection means for detecting the intensity of the reflected light at each depth position of the measurement object based on the frequency and intensity of the interference light between the reflected light and the reference light superimposed by the multiplexing means; ,
In an optical tomographic image acquisition apparatus comprising: an image acquisition unit that acquires a tomographic image of the measurement object using the intensity of the reflected light at each depth position detected by the interference light detection unit;
The wavelength swept light source comprises an optical amplifier and wavelength sweeping means for sweeping the wavelength of light amplified by the optical amplifier,
In the optical amplifier, resonance in the device is suppressed, and a light emitting layer that emits light with a central wavelength λc of 0.9 μm or more and 1.2 μm or less is laminated on a GaAs substrate, and the light emitting layer has different central emission wavelengths. emitting at a different second center wavelength lambda 2 and the first in X Ga 1-X as quantum dot layer (0 ≦ x ≦ 1) and the first center wavelength lambda 1 that emits light in one of the central wavelength lambda 1 It has an optical semiconductor element which is a multiple quantum dot layer including a second In X Ga 1-X As quantum dot layer (0 ≦ x ≦ 1).

本発明の光半導体素子は、素子内における共振が抑制され、GaAs基板上に0.9μm以上かつ1.2μm以下の中心波長λcで発光する発光層が積層され、前記発光層が、中心発光波長が異なる第1の中心波長λで発光する第1のInXGa1-XAs量子ドット層(0≦x≦1)および第1の中心波長λとは異なる第2の中心波長λで発光する第2のInXGa1-XAs量子ドット層(0≦x≦1)とを備える多重量子ドット層であるため、転位の発生を回避することができるので、中心波長0.9μm以上かつ1.2μm以下の範囲の波長で発光し、かつ数十mW程度までの出力が出せ、長時間安定して発光する光半導体素子を実現することができる。 In the optical semiconductor element of the present invention, resonance in the element is suppressed, and a light emitting layer emitting light having a center wavelength λc of 0.9 μm or more and 1.2 μm or less is laminated on a GaAs substrate, and the light emitting layer has a center emission wavelength. first in X Ga 1-X as quantum dot layer (0 ≦ x ≦ 1) and the first center wavelength lambda 1 second, different from the central wavelength lambda 2 which emits light with a different first center wavelength lambda 1 Since this is a multiple quantum dot layer comprising the second In X Ga 1-X As quantum dot layer (0 ≦ x ≦ 1) that emits light at the center, it is possible to avoid the occurrence of dislocations, so that the center wavelength is 0.9 μm. An optical semiconductor element that emits light at a wavelength in the range of 1.2 μm or less and can output up to several tens of mW and emits light stably for a long time can be realized.

また、共振器内に、光増幅器および該光増幅器により増幅される光の波長を選択する波長選択手段を備えた外部共振器型の波長可変光源において、光増幅器として本発明の光半導体素子を用いることにより容易に広帯域に渡り射出光の波長を変更することができ、かつ長時間安定して動作する波長可変光源を実現することができる。   Further, in the external resonator type tunable light source provided with an optical amplifier and a wavelength selection means for selecting the wavelength of light amplified by the optical amplifier in the resonator, the optical semiconductor element of the present invention is used as the optical amplifier. As a result, it is possible to realize a wavelength tunable light source that can easily change the wavelength of the emitted light over a wide band and operates stably for a long time.

また、低コヒーレンス光を射出する光源から射出された光を用いて光断層画像を取得する光断層画像取得装置において、光源として本発明の光半導体素子を有するものを用いることにより、容易に低コヒーレンス光の波長帯域を広帯域化することができるので、分解能の高い光断層画像を取得することができる。また長時間安定して動作する光断層画像取得装置を実現することができる。   Further, in an optical tomographic image acquisition apparatus that acquires an optical tomographic image using light emitted from a light source that emits low coherence light, it is possible to easily achieve low coherence by using the light source having the optical semiconductor element of the present invention. Since the wavelength band of light can be broadened, an optical tomographic image with high resolution can be acquired. In addition, an optical tomographic image acquisition apparatus that operates stably for a long time can be realized.

さらに、波長を一定の周期で掃引させながらレーザ光を射出する波長掃引光源から射出された光を用いて光断層画像を取得する光断層画像取得装置において、光源として本発明の光半導体素子を有するものを用いることにより、容易に掃引波長帯域を広帯域化することができ、分解能の高い光断層画像を取得することができる。また長時間安定して動作する光断層画像取得装置を実現することができる。   Furthermore, in an optical tomographic image acquisition apparatus for acquiring an optical tomographic image using light emitted from a wavelength swept light source that emits laser light while sweeping the wavelength at a constant period, the optical semiconductor element of the present invention is provided as a light source. By using one, the sweep wavelength band can be easily widened, and an optical tomographic image with high resolution can be acquired. In addition, an optical tomographic image acquisition apparatus that operates stably for a long time can be realized.

図面を参照して、本発明の第1の実施形態である光半導体素子10について説明する。図1は、光半導体素子10の全体斜視図である。光半導体素子10は、有機金属気相成長(MOCVD)法を用いて結晶成長を行って作成した埋め込み型リッジ構造を有する光半導体素子である。   An optical semiconductor element 10 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall perspective view of the optical semiconductor element 10. The optical semiconductor element 10 is an optical semiconductor element having a buried ridge structure formed by crystal growth using a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method.

有機金属気相成長(MOCVD)法の原料ガスとしては、TEG(トリエチルガリウム)、TMA(トリメチルアルミニウム)、TMI(トリメチルインジウム)、AsH3(アルシン)、PH3(ホスフィン)等を用いている。また、ドーパントとしては、SiH4(シラン)、DEZ(ジエチル亜鉛)を用いている。 As a raw material gas of metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), TEG (triethyl gallium), TMA (trimethyl aluminum), TMI (trimethyl indium), is used AsH 3 (arsine), PH 3 (phosphine), or the like. Further, SiH 4 (silane) and DEZ (diethyl zinc) are used as dopants.

まず、光半導体素子10の層構造について説明する。光半導体素子10は、n型GaAs基板11上に、n型GaAsバッファ層12、n型In0.49Ga0.51P下部クラッド層13、ノンドープGaAs下部光ガイド層14、InGa1-xAs/GaAs多重量子ドット発光層15、ノンドープGaAs上部光ガイド層16、p型In0.49Ga0.51P上部第1クラッド層17、p型 GaAsエッチングストップ層18が順に積層されている。 First, the layer structure of the optical semiconductor element 10 will be described. The optical semiconductor element 10 includes an n-type GaAs buffer layer 12, an n-type In 0.49 Ga 0.51 P lower clad layer 13, a non-doped GaAs lower light guide layer 14, an In x Ga 1-x As / GaAs on an n-type GaAs substrate 11. A multi-quantum dot light emitting layer 15, a non-doped GaAs upper light guide layer 16, a p-type In 0.49 Ga 0.51 P upper first cladding layer 17, and a p-type GaAs etching stop layer 18 are sequentially stacked.

p型 GaAsエッチングストップ層18上には、リッジ形状のp型In0.49Ga0.51P上部第2クラッド層19が形成されている。このリッジ(p型In0.49Ga0.51P上部第2クラッド層19)の側面にはn型InAlGaP電流ブロック層20が形成され、さらにリッジおよびn型InAlGaP電流ブロック層20の上面にはp型In0.49Ga0.51P上部第3クラッド層21およびp型GaAsコンタクト層22が形成されている。 A ridge-shaped p-type In 0.49 Ga 0.51 P upper second cladding layer 19 is formed on the p-type GaAs etching stop layer 18. This is the side of the ridge (p-type In 0.49 Ga 0.51 P upper second cladding layer 19) n-type InAlGaP current blocking layer 20 is formed, p-type In 0.49 yet the top surface of the ridge and the n-type InAlGaP current blocking layer 20 A Ga 0.51 P upper third cladding layer 21 and a p-type GaAs contact layer 22 are formed.

以下光半導体素子10の作成方法について説明する。まず、n型GaAs基板11上に、MOCVD法により成長温度600℃、成長温度10.3kPaの条件下にてn型GaAsバッファ層(0.05μm厚キャリア濃度7.0×1017cm-3)12、n型In0.49Ga0.51P下部クラッド層(2.0μm厚キャリア濃度7.0×1017cm-3)13、ノンドープGaAs下部光ガイド層(0.034μm厚)14 を積層し、さらにInXGa1-XAs/GaAs多重量子ドット層15を成長させる。この層は自己形成されたInGaAsドット層が3層構造になっていて、In組成を0.7〜0.8で変化させながら成長させている。このとき、多重量子ドット層の高さは統一されている。フォトルミネッセンス測定にて、層ごとに中心発光波長が1.06μm、1.09μm、1.12μmになり、また、本光半導体素子10から出射される光の半値幅が150nmになるように各層の組成が設計されている。 Hereinafter, a method for producing the optical semiconductor element 10 will be described. First, an n-type GaAs buffer layer (0.05 μm thick carrier concentration 7.0 × 10 17 cm −3 ) 12 is formed on an n-type GaAs substrate 11 under the conditions of a growth temperature of 600 ° C. and a growth temperature of 10.3 kPa by MOCVD. , N-type In 0.49 Ga 0.51 P lower cladding layer (2.0 μm thick carrier concentration 7.0 × 10 17 cm −3 ) 13, non-doped GaAs lower optical guide layer (0.034 μm thick) 14, and In X A Ga 1-X As / GaAs multiple quantum dot layer 15 is grown. This layer has a self-formed InGaAs dot layer with a three-layer structure, and is grown while changing the In composition from 0.7 to 0.8. At this time, the heights of the multiple quantum dot layers are unified. In the photoluminescence measurement, the center emission wavelength is 1.06 μm, 1.09 μm, 1.12 μm for each layer, and the half-value width of the light emitted from the optical semiconductor element 10 is 150 nm. The composition is designed.

その後、ノンドープGaAs上部光ガイド層(0.034μm厚)16、p型In0.49Ga0.51P上部第1クラッド層(0.2μm厚、キャリア濃度7.0×1017cm-3)17、p型 GaAsエッチングストップ層(100Å厚、キャリア濃度7.0×1017cm-3)18、In0.49Ga0.51P上部第2クラッド層(0.5μm厚、キャリア濃度7.0×1017cm-3)19およびp型GaAsキャップ層(0.1μm厚、キャリア濃度7.0×1017cm-3)をこの順で1回目の成長により積層配置する。 Then, non-doped GaAs upper optical guide layer (0.034 μm thickness) 16, p-type In 0.49 Ga 0.51 P upper first cladding layer (0.2 μm thickness, carrier concentration 7.0 × 10 17 cm −3 ) 17, p-type GaAs etching stop layer (100 mm thick, carrier concentration 7.0 × 10 17 cm −3 ) 18, In 0.49 Ga 0.51 P upper second cladding layer (0.5 μm thickness, carrier concentration 7.0 × 10 17 cm −3 ) 19 and a p-type GaAs cap layer (0.1 μm thick, carrier concentration 7.0 × 10 17 cm −3 ) are stacked in this order by the first growth.

次にストライプ上にSiO2などの誘電体膜を形成し、この誘電体膜をマスクとしてGaAsキャップ層、p型In0.49Ga0.51P上部第2クラッド層19をエッチングして、メサストライプ状のリッジ構造を下端の幅が3μm、かつ光出射端面に対し6度傾くように形成する。その後、選択成長法により、前記p-GaAsエッチングストップ層18の上でかつ前記ストライプの上を除く部分にn-In0.49(Al0.12Ga0.88)0.51P電流ブロック層(0.5μm厚、キャリア濃度1.0×1018cm-3)20を成長温度600℃で2回目の結晶成長により形成する。さらに、前記誘電体マスクとその下のGaAsキャップ層を除去した後に、前記ストライプ及び電流ブロック層の全面に対してp型In0.49(Al0.12Ga0.88)0.51P上部第3クラッド層(1.3μm厚、キャリア濃度7.0×1017cm-3)21、p-GaAsコンタクト層(0.5μm厚、キャリア濃度1.0×1019cm-3)22を成長温度600℃で3回目の結晶成長により形成する。その後全体の厚みが100μm程度になるまで基板の研磨を行い、n側電極24を基板裏面に、p側電極23をコンタクト層上に蒸着し、さらに熱処理により形成する。そして、共振器長0.7mmになるように光半導体素子バ−を劈開により切り出し、共振器面へAR膜(素子自体からの発光波長に対して0.5%以下の反射率)のコ−ティングを行う。チップは、放熱効果を高めるため発光部のあるpn接合部を下にしてヒートシンクに実装を行い、光半導体素子10が形成される。 Next, a dielectric film such as SiO 2 is formed on the stripe, and the GaAs cap layer and the p-type In 0.49 Ga 0.51 P upper second cladding layer 19 are etched using the dielectric film as a mask to form a mesa stripe ridge. The structure is formed so that the width of the lower end is 3 μm and the inclination is 6 degrees with respect to the light emitting end face. Thereafter, an n-In 0.49 (Al 0.12 Ga 0.88 ) 0.51 P current blocking layer (0.5 μm thickness, carrier concentration) is formed on the p-GaAs etching stop layer 18 and excluding the stripes by selective growth. 1.0 × 10 18 cm −3 ) 20 is formed by a second crystal growth at a growth temperature of 600 ° C. Further, after removing the dielectric mask and the underlying GaAs cap layer, a p-type In 0.49 (Al 0.12 Ga 0.88 ) 0.51 P upper third cladding layer (1.3 μm) is formed on the entire surface of the stripe and current blocking layer. Thickness, carrier concentration 7.0 × 10 17 cm −3 ) 21, p-GaAs contact layer (0.5 μm thickness, carrier concentration 1.0 × 10 19 cm −3 ) 22 at the growth temperature of 600 ° C. for the third time Form by growth. Thereafter, the substrate is polished until the total thickness becomes about 100 μm, the n-side electrode 24 is deposited on the back surface of the substrate, the p-side electrode 23 is deposited on the contact layer, and further formed by heat treatment. Then, the optical semiconductor element bar is cut out by cleavage so that the resonator length becomes 0.7 mm, and an AR film (reflectance of 0.5% or less with respect to the emission wavelength from the element itself) is coated on the resonator surface. Ting. The chip is mounted on a heat sink with a pn junction part having a light emitting part facing down to enhance the heat dissipation effect, and the optical semiconductor element 10 is formed.

なお、上述したように、光半導体素子10は、素子内における光の共振を抑制するために、図2に示すように、光Lが射出する端面25および26にARコーティングが施されている。また、導波路であるメサストライプ状のリッジ構造を端面25および26の法線方向から6度傾斜させることにより、素子内における光の共振を抑制している。このように、光半導体素子内における光の共振を抑制することにより、光半導体素子10がその素子内においてレーザ発振することを防止することができる。素子内における共振が抑制されているため、光半導体素子10は、自然放出光を射出するSLDあるいは光信号を増幅するSOAとして機能することができる。   As described above, the optical semiconductor element 10 has an AR coating on the end faces 25 and 26 from which the light L is emitted, as shown in FIG. Further, the mesa stripe-shaped ridge structure which is a waveguide is inclined 6 degrees from the normal direction of the end faces 25 and 26, thereby suppressing light resonance in the element. In this way, by suppressing the resonance of light in the optical semiconductor element, it is possible to prevent the optical semiconductor element 10 from lasing in the element. Since the resonance in the element is suppressed, the optical semiconductor element 10 can function as an SLD that emits spontaneous emission light or an SOA that amplifies an optical signal.

素子内における光の共振を抑制するためには、上記以外にも種々の方法が可能であり、例えば端面に凹凸を形成する、端面近傍で光導波路構造を消失させる、素子内部で光を吸収または拡散する領域を設ける等の手段によっても、光導波路内における共振を抑制することができる。   In order to suppress the resonance of light in the element, various methods other than the above are possible. For example, irregularities are formed on the end face, the optical waveguide structure is lost near the end face, light is absorbed inside the element, or Resonance in the optical waveguide can also be suppressed by means such as providing a diffusion region.

このように作製した光半導体素子10をSLDとして発光させたところ、30mWの出力で、発光中心波長1.102μm、発光スペクトル半値全幅150nmであった。素子寿命を評価するため室温で連続駆動したところ、出力が初期の90%になったのは約13000時間後であった。   When the optical semiconductor element 10 thus fabricated was made to emit light as an SLD, the output was 30 mW, the emission center wavelength was 1.102 μm, and the emission spectrum full width at half maximum was 150 nm. When the device was continuously driven at room temperature to evaluate the device life, the output reached 90% of the initial value after about 13,000 hours.

素子性能を比較するために、発光層以外の部分は上記のものと全く同一にして、発光層はInGaAs材料で出射光の中心波長1.1μmになるように井戸幅を調整した多重量子井戸発光層からなる光半導体素子を作製した。発光層の組成はIn0.2Ga0.8Asを用いた。この光半導体素子をSLDとして発光させたところ、発光スペクトル半値全幅は48nmであり、出力が初期の90%になったのは、で約7000時間後であった。 In order to compare device performance, multiple quantum well light emission in which the portion other than the light emitting layer is exactly the same as described above, and the light emitting layer is made of InGaAs material and the well width is adjusted so that the center wavelength of the emitted light becomes 1.1 μm. An optical semiconductor element composed of layers was produced. The composition of the light emitting layer was In 0.2 Ga 0.8 As. When this optical semiconductor element was made to emit light as SLD, the full width at half maximum of the emission spectrum was 48 nm, and the output became 90% of the initial value after about 7000 hours.

以上の説明から、発光層が、中心波長が異なる3層のInGaAsドット層から形成されている光半導体素子10は、各ドッド層間に転位が発生することが回避されているため、長時間安定して発光することがわかる。さらに、従来の発光層構造では、素子寿命が短くなる中心波長が1.1μm以上の場合においても、長時間安定して発光することがわかる。また、上記実施の形態の変形では、発光層を形成する各量子ドッド層のIn組成を変えることにより、各量子ドッド層から射出される光の中心波長を変えていたが、例えば各量子層において、組成は固定して、各量子ドット層のドットの高さを変えることにより各量子ドッド層から射出される光の中心波長を変えることもできる。   From the above description, the optical semiconductor element 10 in which the light emitting layer is formed of three InGaAs dot layers having different center wavelengths is prevented from generating dislocations between the respective dod layers, and thus stable for a long time. Can be seen to emit light. Further, it can be seen that the conventional light emitting layer structure emits light stably for a long time even when the center wavelength at which the device lifetime is shortened is 1.1 μm or more. In the modification of the above embodiment, the center wavelength of the light emitted from each quantum dod layer is changed by changing the In composition of each quantum dod layer forming the light emitting layer. The center wavelength of light emitted from each quantum dot layer can be changed by fixing the composition and changing the dot height of each quantum dot layer.

本発明者は、Ga1-XInXAs/GaAs多重量子ドット層15のIn組成を固定し、各層のドットの高さを2.8ML〜3.5MLに振って、層ごとに中心発光波長1.06μm、1.09μm、1.16μmになり、また、出射される光の半値幅が150nmになるように各層のドッド高さを設計して、光半導体素子10を作成した。。素子寿命を評価するため室温で連続駆動したところ、出力が初期の90%になったのは約9500時間であった。このことから、各量子ドット層のドットの高さを変えることにより各量子ドッド層から射出される光の中心波長を変えて発光層を形成した場合であっても、各ドッド層間に転位が発生することが回避されているため、長時間安定して発光することがわかる。なお、各量子ドット層の組成およびドット高さの両方を変更して、各量子ドッド層から射出される光の中心波長を変えてもよい。 The present inventor fixed the In composition of the Ga 1 -X In X As / GaAs multiple quantum dot layer 15 and changed the dot height of each layer from 2.8 ML to 3.5 ML. The optical semiconductor element 10 was produced by designing the height of the dod of each layer so that the half width of the emitted light was 150 nm, which was 06 μm, 1.09 μm, and 1.16 μm. . When the device was continuously driven at room temperature in order to evaluate the device life, it was about 9500 hours that the output became 90% of the initial value. Therefore, dislocation occurs between each dod layer even when the light emitting layer is formed by changing the center wavelength of the light emitted from each quantum dod layer by changing the dot height of each quantum dot layer. Therefore, it can be seen that light is emitted stably for a long time. Note that the center wavelength of the light emitted from each quantum dot layer may be changed by changing both the composition and the dot height of each quantum dot layer.

さらに、本発明者は、Ga1-XInXAs/GaAs多重量子ドット層15のIn組成を0.7〜0.82にし各ドット層の高さは統一し、出射される光の中心波長が1.15μmになるよう設計して、光半導体素子10を作成した。この光半導体素子10を発光させたところ、波高中心波長は1.153μmとなり、発光スペクトル半値全幅は160nmであった。素子寿命を評価するため室温で連続駆動したところ、出力が初期の90%になったのは約10000時間後であった。 Furthermore, the present inventor has made the In composition of the Ga 1-X In X As / GaAs multiple quantum dot layer 15 0.7 to 0.82 and uniformizes the height of each dot layer, and the center wavelength of the emitted light. Was designed to be 1.15 μm, and an optical semiconductor device 10 was produced. When this optical semiconductor element 10 was caused to emit light, the center wavelength was 1.153 μm, and the full width at half maximum of the emission spectrum was 160 nm. When the device was continuously driven at room temperature in order to evaluate the device lifetime, the output reached 90% of the initial value after about 10,000 hours.

素子性能を比較するために、発光層以外の部分は上記のものと全く同一にして、発光層はInGaAs材料で出射光の中心波長1.15μmになるように井戸幅を調整した多重量子井戸発光層からなる光半導体素子を作成した。発光層の組成はIn0.27Ga0.73Asであった。そして信頼性を評価したところ、出力が初期の90%になったのは、約3800時間後であった。 In order to compare device performance, multiple quantum well light emission in which the portion other than the light emitting layer is exactly the same as the above, and the light emitting layer is made of InGaAs material and the well width is adjusted so that the center wavelength of the emitted light is 1.15 μm. An optical semiconductor element composed of layers was prepared. The composition of the light emitting layer was In 0.27 Ga 0.73 As. When the reliability was evaluated, the output reached 90% of the initial stage after about 3800 hours.

これから、従来の発光層構造では、素子寿命が非常に短くなる中心波長が1.15μm以上の場合においても、長時間安定して発光することがわかる。  From this, it can be seen that the conventional light emitting layer structure emits light stably for a long time even when the center wavelength at which the device lifetime is very short is 1.15 μm or more.

なお、本実施の形態では、結晶成長方法にMOCVD法を用いたが、これに限定されるものではなく、分子線エピタキシー法など他の成長方法を用いることもできる。また、本実施の形態において、光ガイド層の材料組成および層厚、電流ブロック層の材料組成および層厚、クラッド層の材料組成および層厚は発光波長が単一モードで発光する条件の1例を示したものであり、本発明を前述の材料組成、層厚に限定したものではない。またここでは埋込型リッジストライプ構造による光半導体素子を実施の形態として挙げたが、内部ストライプ構造など他の構造であってもよい。  In this embodiment, the MOCVD method is used as the crystal growth method, but the present invention is not limited to this, and other growth methods such as a molecular beam epitaxy method can also be used. In this embodiment, the material composition and layer thickness of the light guide layer, the material composition and layer thickness of the current blocking layer, and the material composition and layer thickness of the cladding layer are examples of conditions in which the emission wavelength is emitted in a single mode. The present invention is not limited to the above-described material composition and layer thickness. Although the optical semiconductor element having the buried ridge stripe structure has been described as an embodiment here, other structures such as an internal stripe structure may be used.

次に、本発明における第2の実施例である波長可変レーザ装置30を示す。波長可変レーザ装置30は、第1の実施の形態に記載されている光半導体素子10を光増幅器として用い、回折格子32を波長選択手段として用いるリトロー配置型の外部共振器型波長可変レーザ装置であり、その概略構成図を図3に示す。   Next, a wavelength tunable laser device 30 that is a second embodiment of the present invention will be described. The wavelength tunable laser device 30 is a Littrow arrangement type external resonator type wavelength tunable laser device using the optical semiconductor element 10 described in the first embodiment as an optical amplifier and the diffraction grating 32 as wavelength selection means. FIG. 3 shows a schematic configuration diagram thereof.

波長可変レーザ装置30では、回折格子32および出力ミラー31(透過率50%)により共振器が構成されている。光半導体素子10から回折格子32側へ射出された自然放出光はレンズ33により集光されて平行光となり、回折格子32へ入射する。回折格子32により波長分散された光の中から、入射光軸方向へ分散された光が戻り光として光半導体素子10へ帰還する。この光が、回折格子32および出力ミラー31からなる共振器内で共振してレーザ光Lとして出力ミラー31から光アイソレータ35側へ射出される。光アイソレータ35は光ファイバFB1より遠端の反射光が光半導体素子10に結合しないようにする働きを持つ。光アイソレータ35を透過したレーザ光Lは、集光レンズ34により集光されて光ファイバFB1へ入射する。回折格子32を回転させることにより、戻り光の波長を変更し、共振光周波数(レーザ発振波長)を変えることができる。なお、レーザ光の波長可変範囲は、光増幅器である光半導体素子10の利得スペクトル幅と略一致するものである。   In the wavelength tunable laser device 30, a resonator is constituted by the diffraction grating 32 and the output mirror 31 (transmittance 50%). Spontaneously emitted light emitted from the optical semiconductor element 10 toward the diffraction grating 32 is collected by the lens 33 to become parallel light and enters the diffraction grating 32. Of the light wavelength-dispersed by the diffraction grating 32, the light dispersed in the direction of the incident optical axis returns to the optical semiconductor element 10 as return light. This light resonates in the resonator composed of the diffraction grating 32 and the output mirror 31 and is emitted as laser light L from the output mirror 31 to the optical isolator 35 side. The optical isolator 35 has a function of preventing the reflected light at the far end from the optical fiber FB1 from being coupled to the optical semiconductor element 10. The laser light L that has passed through the optical isolator 35 is condensed by the condenser lens 34 and enters the optical fiber FB1. By rotating the diffraction grating 32, the wavelength of the return light can be changed, and the resonant light frequency (laser oscillation wavelength) can be changed. The wavelength tunable range of the laser light substantially matches the gain spectrum width of the optical semiconductor element 10 that is an optical amplifier.

また、光半導体素子10の発光層であるInXGa1-XAs/GaAs多重量子ドット層15のIn組成は0.7〜0.82で、電流で駆動させたときの発光中心波長が1.15μm、発光スペクトル半値全幅が160nmになるように設計した。そして回折格子32を1.15μmの光が取り出せる角度に調整した。 The In composition of the In X Ga 1-X As / GaAs multiple quantum dot layer 15 which is the light emitting layer of the optical semiconductor element 10 is 0.7 to 0.82, and the emission center wavelength when driven by current is 1. .15 μm and the full width at half maximum of the emission spectrum was designed to be 160 nm. The diffraction grating 32 was adjusted to an angle at which 1.15 μm light could be extracted.

素子寿命を評価するため、室温で、10mWの出力で連続駆動したところ、出力が初期の90%になったのは約28000時間後であった。   In order to evaluate the lifetime of the device, when it was continuously driven at room temperature with an output of 10 mW, the output became 90% of the initial value after about 28000 hours.

素子性能を比較するために、発光層をIn0.27Ga0.73As(電流駆動での発光波長は1.15μm)で作製した光半導体素子を使用して同様の波長可変光源を用意し、室温で10mWの出力で、連続駆動したところ、出力が初期の90%になったのは約9000時間後であった。 In order to compare the device performance, a similar tunable light source was prepared using an optical semiconductor device in which the light emitting layer was made of In 0.27 Ga 0.73 As (the emission wavelength when driven by current was 1.15 μm), and 10 mW at room temperature. With continuous output, the output reached 90% of the initial level after about 9000 hours.

このことから、波長可変光源において、発光層をInXGa1-XAs/GaAs多重量子ドット層で作成した光半導体素子を増幅器として用いた場合には、信頼性が向上することがわかった。またこのような波長可変光源は、容易に広帯域に渡り射出光の波長を変更することができ、かつ長時間安定して動作することができる。 From this, it was found that in the wavelength tunable light source, the reliability is improved when an optical semiconductor element in which the light emitting layer is formed of an In X Ga 1-X As / GaAs multiple quantum dot layer is used as an amplifier. Such a wavelength tunable light source can easily change the wavelength of emitted light over a wide band and can operate stably for a long time.

また、図4に本実施の形態の変形例である波長掃引レーザ装置40を示す。波長掃引レーザ装置40では、回折格子32の角度を周期的に変更する波長掃引部41が設けられている。回折格子32の角度が周期的に変化することにより波長掃引レーザ装置40から射出されるレーザ光Laの発振波長が周期的に掃引される。   FIG. 4 shows a wavelength sweep laser apparatus 40 which is a modification of the present embodiment. In the wavelength sweep laser device 40, a wavelength sweep unit 41 that periodically changes the angle of the diffraction grating 32 is provided. As the angle of the diffraction grating 32 periodically changes, the oscillation wavelength of the laser light La emitted from the wavelength sweep laser device 40 is periodically swept.

さらに上記実施例では波長可変レーザの例としてリトロー配置型の波長可変レーザを説明したが、これに限定されるものではなくリットマン配置型の波長可変レーザであってもよい。   Furthermore, although the Littrow arrangement type wavelength variable laser has been described as an example of the wavelength variable laser in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and a Littman arrangement type wavelength variable laser may be used.

次に、本発明における第3の実施例である波長可変リングレーザ装置50について、図5を用いて説明する。波長可変リングレーザ装置50は、共振器の構成をリング状にしたレーザ装置であり、第1の実施の形態に記載されている光半導体素子10を光増幅器として用い、多層誘電体膜からなる光フィルタ51を波長選択手段として用いている。光フィルタ51は、光軸に対する多層誘電体膜の角度により透過する波長が定まるものであり、光フィルタ51の角度を変更することにより、透過する光の波長を変更することができる。   Next, a tunable ring laser apparatus 50 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The wavelength tunable ring laser device 50 is a laser device having a resonator configuration in a ring shape. The optical semiconductor element 10 described in the first embodiment is used as an optical amplifier, and light composed of a multilayer dielectric film is used. The filter 51 is used as wavelength selection means. In the optical filter 51, the wavelength to be transmitted is determined by the angle of the multilayer dielectric film with respect to the optical axis, and the wavelength of the transmitted light can be changed by changing the angle of the optical filter 51.

光半導体素子10からの自然放出光は、レンズ56により平行光化され、光フィルタ51に入射されて特定の波長(発振波長)のみが透過する。この光フィルタ51を透過した光はレンズ56により集光されて光ファイバ53入射し、さらに光カプラ54を透過して、レンズ58により平行光化され光アイソレータ52を透過し、レンズ59により集光されて、光半導体素子10へ戻る。光アイソレータ52は光の周回方向を決めるほか、リングレーザ装置50の安定な発振動作に寄与する。光半導体素子10のもつ光利得がリングレーザ共振器の全損失を上回る状態になるとレーザ発振が生じる。前述したように、発振波長は光フィルタ54の透過中心波長により決まることから、光軸に対する光フィルタ54の角度を変えることで発振波長を可変できる。また波長可変リングレーザ装置50内の光は光カプラ56により取り出すことができる。このような波長可変光源においても、容易に広帯域に渡り射出光の波長を変更することができ、かつ長時間安定して動作することができる。   The spontaneously emitted light from the optical semiconductor element 10 is collimated by the lens 56, is incident on the optical filter 51, and transmits only a specific wavelength (oscillation wavelength). The light that has passed through the optical filter 51 is collected by the lens 56 and enters the optical fiber 53, further passes through the optical coupler 54, is collimated by the lens 58, passes through the optical isolator 52, and is collected by the lens 59. Then, the process returns to the optical semiconductor element 10. The optical isolator 52 determines the light circulation direction and contributes to the stable oscillation operation of the ring laser device 50. When the optical gain of the optical semiconductor element 10 exceeds the total loss of the ring laser resonator, laser oscillation occurs. As described above, since the oscillation wavelength is determined by the transmission center wavelength of the optical filter 54, the oscillation wavelength can be varied by changing the angle of the optical filter 54 with respect to the optical axis. The light in the wavelength tunable ring laser device 50 can be extracted by the optical coupler 56. Even in such a wavelength tunable light source, the wavelength of the emitted light can be easily changed over a wide band and can operate stably for a long time.

また、図6に本実施の形態の変形例である波長掃引リングレーザ装置60を示す。この波長掃引リングレーザ60は、光フィルタ54に接続され、光軸に対する光フィルタ54の角度を周期的に変更する光フィルタ掃引部61を備えている。光フィルタの角度が周期的の変更されることにより、発振波長が周期的に掃引される。   FIG. 6 shows a wavelength swept ring laser device 60 which is a modification of the present embodiment. The wavelength sweep ring laser 60 includes an optical filter sweep unit 61 that is connected to the optical filter 54 and periodically changes the angle of the optical filter 54 with respect to the optical axis. The oscillation wavelength is periodically swept by changing the angle of the optical filter periodically.

以下、本発明による光半導体素子を有する光源を用いて光断層画像を取得する光断層画像取得装置について説明する。従来、生体組織の光断層画像を取得する際に、OCT計測を利用した光断層画像取得装置が用いられることがある。この光断層画像取得装置は、光源から射出された低コヒーレント光を測定光と参照光とに分割した後、該測定光が測定対象に照射されたときの測定対象からの反射光と参照光とを合波し、該反射光と参照光との干渉光の強度に基づいて光断層画像を取得するものである。   Hereinafter, an optical tomographic image acquisition apparatus for acquiring an optical tomographic image using a light source having an optical semiconductor element according to the present invention will be described. Conventionally, when an optical tomographic image of a living tissue is acquired, an optical tomographic image acquisition device using OCT measurement is sometimes used. This optical tomographic image acquisition apparatus divides low-coherent light emitted from a light source into measurement light and reference light, and then reflects reflected light and reference light from the measurement object when the measurement light is irradiated onto the measurement object. And an optical tomographic image is obtained based on the intensity of the interference light between the reflected light and the reference light.

上記のような光断層画像取得装置では、参照光の光路長を変更することにより、測定対象に対する深さ方向の位置(以下、深さ位置という)を変更し光断層画像を取得するTD−OCT(Time domain OCT)計測を利用した装置がある。   In the optical tomographic image acquisition apparatus as described above, by changing the optical path length of the reference light, the position in the depth direction with respect to the measurement target (hereinafter referred to as the depth position) is changed to acquire the optical tomographic image. There is an apparatus using (Time domain OCT) measurement.

また、近年では、上述した参照光の光路長を変更することなく高速に光断層画像を取得するSD−OCT(Spectral Domain OCT)計測を利用したSD−OCT装置が提案されている。このSD−OCT装置は、マイケルソン型干渉計等を用いて、広帯域の低コヒーレント光を測定光と参照光とに分割した後、測定光を測定対象に照射させ、そのとき戻って来た反射光と参照光とを干渉させ、この干渉光を各周波数成分に分解したチャンネルドスペクトルをフーリエ変換することにより、深さ方向の走査を行わずに光断層画像を構成するようにしたものである。   In recent years, an SD-OCT apparatus using SD-OCT (Spectral Domain OCT) measurement that acquires an optical tomographic image at high speed without changing the optical path length of the reference light described above has been proposed. This SD-OCT apparatus uses a Michelson interferometer or the like to divide broadband low-coherent light into measurement light and reference light, and then irradiates the measurement light with the measurement light, and then returns the reflected light. An optical tomographic image is constructed without scanning in the depth direction by performing Fourier transform on the channeled spectrum obtained by interfering the light with the reference light and decomposing the interference light into frequency components. .

さらに、参照光の光路長の変更を行うことなく高速に光断層画像を取得する装置として、SS−OCT(Swept source OCT)計測による光断層画像化装置も提案されている。このSS−OCT装置は、光源から射出されるレーザ光の周波数を掃引させて、反射光と参照光とを各波長において干渉させ、一連の波長に対する干渉スペクトルをフーリエ変換することにより測定対象の深さ位置における反射光強度を検出し、これを用いて光断層画像を構成するようにしたものである。   Further, an optical tomographic imaging apparatus based on SS-OCT (Swept source OCT) measurement has been proposed as an apparatus for acquiring an optical tomographic image at high speed without changing the optical path length of the reference light. This SS-OCT apparatus sweeps the frequency of laser light emitted from a light source, causes reflected light and reference light to interfere at each wavelength, and Fourier transforms the interference spectrum for a series of wavelengths, thereby measuring the depth of the object to be measured. The reflected light intensity at the vertical position is detected, and this is used to construct an optical tomographic image.

図7に示す光断層画像取得装置100は、上述のいわゆるSS−OCT(Swept source OCT)により断層画像を取得するものであって、1.0μmを中心波長とした80nmの波長範囲において一定周期で波長を掃引しながら測定光L1を、測定対象Sへ射出するものである。そして、光断層画像取得装置100は、測定光L1が照射対象に照射されたときの照射対象Sからの反射光(後方散乱光)Lrに基づいて断層画像を生成し、表示装置4に表示するようになっている。   An optical tomographic image acquisition apparatus 100 shown in FIG. 7 acquires a tomographic image by the so-called SS-OCT (Swept source OCT) described above, and has a constant period in a wavelength range of 80 nm with a central wavelength of 1.0 μm. The measurement light L1 is emitted to the measuring object S while sweeping the wavelength. Then, the optical tomographic image acquisition apparatus 100 generates a tomographic image based on the reflected light (backscattered light) Lr from the irradiation target S when the measurement light L1 is applied to the irradiation target, and displays the tomographic image on the display device 4. It is like that.

本装置における光源としては、図4に示す、第3の実施形態の変形例である波長掃引レーザ装置40が用いられている。波長掃引レーザ装置40からは、1.0μmを中心波長として、80nmの波長範囲において一定周期で波長が掃引されるレーザ光Lbが光ファイバFB1へ射出される。   As a light source in this apparatus, a wavelength sweep laser apparatus 40, which is a modification of the third embodiment, shown in FIG. 4 is used. From the wavelength sweep laser device 40, a laser beam Lb whose wavelength is swept at a constant period in a wavelength range of 80 nm with a center wavelength of 1.0 μm is emitted to the optical fiber FB1.

光分割手段3は、例えば2×2の光ファイバカプラから構成されており、波長掃引レーザ装置40から光ファイバFB1を介して導波した光Lbを測定光L1と参照光L2とに分割する。この光分割手段3は、2本の光ファイバFB2、FB3にそれぞれ光学的に接続されており、測定光L1は光ファイバFB2を導波し、参照光L2は光ファイバFB3を導波する。なお、本例におけるこの光分割手段3は、合波手段4としても機能するものである。   The light splitting means 3 is composed of, for example, a 2 × 2 optical fiber coupler, and splits the light Lb guided from the wavelength swept laser device 40 through the optical fiber FB1 into the measurement light L1 and the reference light L2. The light splitting means 3 is optically connected to the two optical fibers FB2 and FB3, respectively. The measurement light L1 is guided through the optical fiber FB2, and the reference light L2 is guided through the optical fiber FB3. The light splitting means 3 in this example also functions as the multiplexing means 4.

光ファイバFB2には、光プローブ130が光学的に接続されており、測定光L1は光ファイバFB2から光プローブ130へ導波する。光プローブ130は、例えば鉗子口から鉗子チャンネルを介して体腔内に挿入されるものであって、光学コネクタ136により光ファイバFB2に対して着脱可能に取り付けられている。   An optical probe 130 is optically connected to the optical fiber FB2, and the measurement light L1 is guided from the optical fiber FB2 to the optical probe 130. The optical probe 130 is inserted into a body cavity from a forceps port through a forceps channel, for example, and is detachably attached to the optical fiber FB2 by an optical connector 136.

光プローブ130は、先端が閉じられた円筒状のプローブ外筒131と、このプローブ外筒131の内部空間に、該外筒131の軸方向に延びる状態に配設された1本の光ファイバ132と、光ファイバ132の先端から出射した測定光L1をプローブ外筒131の周方向に偏向させるプリズムミラー133と、光ファイバ132の先端から出射した測定光L1を、プローブ外筒131の周外方に配された被走査体としての測定対象Sにおいて収束するように集光するロッドレンズ134と、光ファイバ132を該光ファイバ132の光軸を回転軸として回転させるモータ135とを備えている。なお、ロッドレンズ134およびプリズムミラー133は、光ファイバ132とともに回転するように配設されている。   The optical probe 130 has a cylindrical probe outer tube 131 with a closed end, and one optical fiber 132 disposed in the inner space of the probe outer tube 131 so as to extend in the axial direction of the outer tube 131. A prism mirror 133 that deflects the measurement light L1 emitted from the tip of the optical fiber 132 in the circumferential direction of the probe outer cylinder 131, and the measurement light L1 emitted from the tip of the optical fiber 132 is arranged outwardly of the probe outer cylinder 131. A rod lens 134 that condenses light so as to converge on the measurement target S as the scanned body and a motor 135 that rotates the optical fiber 132 about the optical axis of the optical fiber 132 as a rotation axis. The rod lens 134 and the prism mirror 133 are arranged so as to rotate together with the optical fiber 132.

一方、光ファイバFB3の参照光L2の射出側には光路長調整手段120が配置されている。光路長調整手段120は、断層画像の取得を開始する位置を調整するために、参照光L2の光路長を変更するものであって、光ファイバFB3から射出された参照光L2を反射させる反射ミラー122と、反射ミラー122と光ファイバFB3との間に配置された第1光学レンズ121aと、第1光学レンズ121aと反射ミラー122との間に配置された第2光学レンズ121bとを有している。   On the other hand, optical path length adjusting means 120 is arranged on the side of the optical fiber FB3 from which the reference light L2 is emitted. The optical path length adjusting unit 120 changes the optical path length of the reference light L2 in order to adjust the position at which tomographic image acquisition is started, and reflects the reference light L2 emitted from the optical fiber FB3. 122, a first optical lens 121a disposed between the reflection mirror 122 and the optical fiber FB3, and a second optical lens 121b disposed between the first optical lens 121a and the reflection mirror 122. Yes.

第1光学レンズ121aは、光ファイバFB3のコアから射出された参照光L2を平行光にするとともに、反射ミラー122により反射された参照光L2を光ファイバFB3のコアに集光する機能を有している。また、第2光学レンズ121bは、第1光学レンズ21aにより平行光にされた参照光L2を反射ミラー122上に集光するとともに、反射ミラー122により反射された参照光L2を平行光にする機能を有している。つまり、第1光学レンズ121aと第2光学レンズ121bとにより共焦点光学系が形成されている。   The first optical lens 121a has a function of converting the reference light L2 emitted from the core of the optical fiber FB3 into parallel light and condensing the reference light L2 reflected by the reflection mirror 122 onto the core of the optical fiber FB3. ing. Further, the second optical lens 121b condenses the reference light L2 converted into parallel light by the first optical lens 21a on the reflection mirror 122 and makes the reference light L2 reflected by the reflection mirror 122 into parallel light. have. That is, a confocal optical system is formed by the first optical lens 121a and the second optical lens 121b.

したがって、光ファイバFB3から射出した参照光L2は、第1光学レンズ121aにより平行光になり、第2光学レンズ121bにより反射ミラー122上に集光される。その後、反射ミラー122により反射された参照光L2は、第2光学レンズ121bにより平行光になり、第1光学レンズ121aにより光ファイバFB3のコアに集光される。   Therefore, the reference light L2 emitted from the optical fiber FB3 becomes parallel light by the first optical lens 121a, and is condensed on the reflection mirror 122 by the second optical lens 121b. Thereafter, the reference light L2 reflected by the reflection mirror 122 becomes parallel light by the second optical lens 121b, and is condensed on the core of the optical fiber FB3 by the first optical lens 121a.

さらに光路長調整手段120は、第2光学レンズ121bと反射ミラー122とを固定した基台123と、該基台123を第1光学レンズ121aの光軸方向に移動させるミラー移動手段124とを有している。そして基台123が矢印A方向に移動することにより、参照光L2の光路長が変えられるようになっている。   Further, the optical path length adjusting means 120 has a base 123 to which the second optical lens 121b and the reflecting mirror 122 are fixed, and a mirror moving means 124 for moving the base 123 in the optical axis direction of the first optical lens 121a. is doing. Then, when the base 123 moves in the direction of arrow A, the optical path length of the reference light L2 can be changed.

また合波手段4は、前述の通り2×2の光ファイバカプラからなり、光路長調整手段120により周波数シフトおよび光路長の変更が施された参照光L2と、照射対象Sからの反射光L3とを合波し、光ファイバFB4を介して干渉光検出手段140側に射出するように構成されている。   The multiplexing means 4 is composed of a 2 × 2 optical fiber coupler as described above, and the reference light L2 that has been subjected to frequency shift and change of the optical path length by the optical path length adjusting means 120 and the reflected light L3 from the irradiation target S. Are combined and emitted to the interference light detection means 140 side via the optical fiber FB4.

干渉光検出手段140は、合波手段4により合波された反射光L3と参照光L2との干渉光L4を検出する。そして、画像取得手段150は、干渉光検出手段140により検出された干渉光L4をフーリエ変換することにより、照射対象Sの各深さ位置における反射光L3の強度を検出し、照射対象Sの断層画像を取得する。そして、この取得された断層画像が表示装置160に表示される。なお本例の装置は、干渉光L4を光ファイバカプラ3で二分した光をそれぞれ光検出器142aと142bに導き、演算手段141においてバランス検波を行う機構を有している。以上の通り本例では、光検出器142a、142bおよび演算手段141により干渉光検出手段140が構成されている。   The interference light detection unit 140 detects the interference light L4 between the reflected light L3 combined by the multiplexing unit 4 and the reference light L2. And the image acquisition means 150 detects the intensity | strength of the reflected light L3 in each depth position of the irradiation object S by Fourier-transforming the interference light L4 detected by the interference light detection means 140, and the tomography of the irradiation object S Get an image. The acquired tomographic image is displayed on the display device 160. The apparatus of this example has a mechanism that guides the light obtained by dividing the interference light L4 into two by the optical fiber coupler 3 to the photodetectors 142a and 142b, and performs balance detection in the calculation means 141. As described above, in this example, the interference light detection unit 140 is configured by the photodetectors 142 a and 142 b and the calculation unit 141.

ここで、干渉光検出手段140および画像取得手段150における干渉光L4の検出および画像の生成について簡単に説明する。なお、この点の詳細については「武田 光夫、「光周波数走査スペクトル干渉顕微鏡」、光技術コンタクト、2003、Vol.41、No.7、p426−p432」に詳しい記載がなされている。   Here, the detection of the interference light L4 and the generation of the image in the interference light detection means 140 and the image acquisition means 150 will be briefly described. Details of this point are described in “Mitsuo Takeda,“ Optical Frequency Scanning Spectrum Interference Microscope ”, Optical Technology Contact, 2003, Vol. 41, No. 7, p426-p432”.

測定光L1は光プローブ130から体腔内に向けて射出され、測定対象Sに照射される。このとき、光プローブ130により、そこから出射した測定光L1が測定対象Sを1次元に走査する。そして、測定対象Sからの反射光L3が光路長調整手段120の反射ミラー122において反射した参照光L2と合波され、反射光L3と参照光L2との干渉光L4が干渉光検出手段140によって検出される。   The measurement light L1 is emitted from the optical probe 130 into the body cavity and irradiated to the measurement object S. At this time, the measurement light L1 emitted from the optical probe 130 scans the measurement object S one-dimensionally. Then, the reflected light L3 from the measuring object S is combined with the reference light L2 reflected by the reflecting mirror 122 of the optical path length adjusting unit 120, and the interference light L4 between the reflected light L3 and the reference light L2 is received by the interference light detecting unit 140. Detected.


測定光L1が照射対象Sに照射されたとき、照射対象Sの各深さからの反射光L3と参照光L2とがいろいろな光路長差をもって干渉しあう際の各光路長差lに対する干渉縞の光強度をS(l)とすると、干渉光検出手段140において検出される光強度I(k)は、
I(k)=∫ S(l)[1+cos(kl)]dl
で表される。ここで、kは波数、lは光路長差である。上式は波数k=ω/cを変数とする光周波数領域のインターフェログラムとして与えられていると考えることができる。このため、画像取得手段150において、干渉光検出手段140が検出したスペクトル干渉縞をフーリエ変換を行い、干渉光L4の光強度S(l)を決定することにより、照射対象Sの測定開始位置からの距離情報と反射強度情報とを取得し、断層画像を生成することができる。

Interference fringes with respect to each optical path length difference l when the reflected light L3 and the reference light L2 from the respective depths of the irradiation target S interfere with each other with various optical path length differences when the measurement light L1 is irradiated onto the irradiation target S. S (l) is the light intensity I (k) detected by the interference light detection means 140.
I (k) = ∫ 0 S (l) [1 + cos (kl)] dl
It is represented by Here, k is the wave number, and l is the optical path length difference. It can be considered that the above equation is given as an interferogram in the optical frequency domain with the wave number k = ω / c as a variable. For this reason, in the image acquisition means 150, the spectral interference fringes detected by the interference light detection means 140 are subjected to Fourier transform, and the light intensity S (l) of the interference light L4 is determined. Distance information and reflection intensity information can be acquired, and a tomographic image can be generated.

このように、波長を一定の周期で掃引させながらレーザ光を射出する波長掃引光源から射出された光を用いて光断層画像を取得する光断層画像取得装置100において、光源として本発明の光半導体素子を有する波長掃引レーザ装置40を用いることにより、容易に掃引波長帯域を広帯域化することができ、分解能の高い光断層画像を取得することができる。また長時間安定して動作する光断層画像取得装置を実現することができる。   Thus, in the optical tomographic image acquisition apparatus 100 that acquires an optical tomographic image using light emitted from a wavelength swept light source that emits laser light while sweeping the wavelength at a constant period, the optical semiconductor of the present invention is used as the light source. By using the wavelength swept laser device 40 having elements, the swept wavelength band can be easily widened, and an optical tomographic image with high resolution can be acquired. In addition, an optical tomographic image acquisition apparatus that operates stably for a long time can be realized.

なお、実施の形態においては、光源として波長掃引レーザ装置40を用いたが、図6に示す波長掃引リングレーザ60を用いることもできる。   In the embodiment, the wavelength swept laser device 40 is used as the light source, but the wavelength swept ring laser 60 shown in FIG. 6 can also be used.

次に、図8を用いて本発明による光半導体素子を光源として用いた光断層画像取得装置の別の例について説明する。図8に示す光断層画像取得装置200は、例えば体腔内の生体組織や細胞等の測定対象の断層画像を前述のSD−OCT(Spectral Domain OCT)計測により取得するものであって、具体的に図7の光断層画像取得装置1と異なる点は、光源ユニットおよび干渉光検出手段の構成である。   Next, another example of the optical tomographic image acquisition apparatus using the optical semiconductor element according to the present invention as a light source will be described with reference to FIG. An optical tomographic image acquisition apparatus 200 shown in FIG. 8 acquires a tomographic image of a measurement target such as a living tissue or a cell in a body cavity by the above-described SD-OCT (Spectral Domain OCT) measurement. The difference from the optical tomographic image acquisition apparatus 1 of FIG. 7 is the configuration of the light source unit and the interference light detection means.

光Lbを射出する光源ユニット210と、光源ユニット210から射出された光Lbを測定光L1と参照光L2とに分割する光分割手段3と、光分割手段3により分割された参照光L2の光路長を調整する光路長調整手段220と、光分割手段3により分割された測定光L1を照射対象Sに照射する光プローブ130と、こうして照射対象Sに測定光L1が照射されたとき照射対象Sで反射した反射光L3と参照光L2とを合波する合波手段4と、合波された反射光L3と参照光L2との間の干渉光L4を検出する干渉光検出手段240とを有している。   A light source unit 210 that emits light Lb, a light splitting unit 3 that splits the light Lb emitted from the light source unit 210 into measurement light L1 and reference light L2, and an optical path of the reference light L2 split by the light splitting unit 3 An optical path length adjusting means 220 for adjusting the length, an optical probe 130 for irradiating the irradiation target S with the measurement light L1 divided by the light splitting means 3, and an irradiation target S when the irradiation target S is irradiated with the measurement light L1. And a light combining means 4 for combining the reflected light L3 reflected by the reference light L2 and the reference light L2, and an interference light detecting means 240 for detecting the interference light L4 between the combined reflected light L3 and the reference light L2. is doing.

光源ユニット210は、図2に示した光半導体素子10と、この光半導体素子10からから射出された低コヒーレンス光Lbを光ファイバFB1内に入射させるための光学系212とを有している。なお、光半導体素子10はSLDとして機能するものであり、光半導体素子10からは中心波長1.0μm、スペクトル線幅80nmの低コヒーレンス光Lbが射出される。   The light source unit 210 includes the optical semiconductor element 10 shown in FIG. 2 and an optical system 212 for causing the low coherence light Lb emitted from the optical semiconductor element 10 to enter the optical fiber FB1. The optical semiconductor element 10 functions as an SLD, and low optical coherence light Lb having a center wavelength of 1.0 μm and a spectral line width of 80 nm is emitted from the optical semiconductor element 10.

一方、干渉光検出手段240は、合波手段4により合波された反射光L3と参照光L2との干渉光L4を検出するものであって、光ファイバFB4から出射した干渉光L4を平行光化するコリメータレンズ241と、複数の波長帯域を有する干渉光L4を各波長帯域毎に分光する分光手段242と、分光手段242により分光された各波長帯域の干渉光L4を検出する光検出手段244とを有している。   On the other hand, the interference light detection means 240 detects the interference light L4 between the reflected light L3 combined by the multiplexing means 4 and the reference light L2, and uses the interference light L4 emitted from the optical fiber FB4 as parallel light. The collimator lens 241 to be converted, the spectroscopic means 242 for dispersing the interference light L4 having a plurality of wavelength bands for each wavelength band, and the light detection means 244 for detecting the interference light L4 of each wavelength band split by the spectroscopic means 242. And have.

分光手段242は例えば回折格子素子等から構成されており、そこに入射した干渉光L4を分光して、光検出手段244に向けて射出する。また光検出手段244は、例えば1次元もしくは2次元に光センサが配列されてなるCCD等の素子から構成され、各光センサが、上述のように分光された干渉光L4を波長帯域毎にそれぞれ検出するようになっている。   The spectroscopic means 242 is composed of, for example, a diffraction grating element or the like. Further, the light detection means 244 is composed of, for example, an element such as a CCD in which photosensors are arranged one-dimensionally or two-dimensionally, and each photosensor is configured to separate the interference light L4 that has been dispersed as described above for each wavelength band. It comes to detect.

上記光検出手段244は例えばパーソナルコンピュータ等のコンピュータシステムからなる画像取得手段250に接続され、この画像取得手段250はCRTや液晶表示装置等からなる表示装置160に接続されている。   The light detection means 244 is connected to an image acquisition means 250 made up of a computer system such as a personal computer, for example, and the image acquisition means 250 is connected to a display device 160 made up of a CRT or a liquid crystal display device.

以下、上記構成を有する光断層画像取得装置200の作用について説明する。断層画像を取得する際には、まず基台123を矢印A方向に移動させることにより、測定可能領域内に照射対象Sが位置するように光路長の調整が行われる。その後、光源ユニット210から光Lbが射出され、この光Laは光分割手段3により測定光L1と参照光L2とに分割される。測定光L1は光プローブ130から体腔内に向けて射出され、照射対象Sに照射される。このとき、該光プローブ130により、そこから出射した測定光L1が照射対象Sを1次元に走査する。そして、照射対象Sからの反射光L3が反射ミラー22において反射した参照光L2と合波され、反射光L3と参照光L2との干渉光L4が干渉光検出手段240によって検出される。この検出された干渉光L4が画像取得手段250において適当な波形補償、ノイズ除去を施した上でフーリエ変換されることにより、照射対象Sの深さ方向の反射光強度分布情報が得られる。   Hereinafter, the operation of the optical tomographic image acquisition apparatus 200 having the above configuration will be described. When acquiring a tomographic image, the optical path length is adjusted so that the irradiation target S is positioned within the measurable region by first moving the base 123 in the direction of arrow A. Thereafter, the light Lb is emitted from the light source unit 210, and this light La is split into the measurement light L1 and the reference light L2 by the light splitting means 3. The measurement light L1 is emitted from the optical probe 130 toward the body cavity and irradiated on the irradiation target S. At this time, the measurement light L1 emitted from the optical probe 130 scans the irradiation target S in one dimension. Then, the reflected light L3 from the irradiation target S is combined with the reference light L2 reflected by the reflecting mirror 22, and the interference light L4 between the reflected light L3 and the reference light L2 is detected by the interference light detection means 240. The detected interference light L4 is subjected to appropriate waveform compensation and noise removal in the image acquisition means 250 and then subjected to Fourier transform, whereby reflected light intensity distribution information in the depth direction of the irradiation target S is obtained.

そして、光プローブ130により上述のように測定光L1を照射対象S上で走査させれば、この走査方向に沿った各部分において照射対象Sの深さ方向の情報が得られるので、この走査方向を含む断層面についての断層画像を取得することができる。このようにして取得された断層画像は、表示装置160に表示される。なお、例えば光プローブ130を図8の左右方向に移動させて、照射対象Sに対して測定光L1を、上記走査方向に対して直交する第2の方向に走査させることにより、この第2の方向を含む断層面についての断層画像をさらに取得することも可能である。   Then, if the measurement light L1 is scanned on the irradiation target S by the optical probe 130 as described above, information in the depth direction of the irradiation target S is obtained at each portion along the scanning direction. A tomographic image of a tomographic plane including The tomographic image acquired in this way is displayed on the display device 160. For example, by moving the optical probe 130 in the left-right direction in FIG. 8 and causing the measurement light L1 to scan the irradiation target S in a second direction orthogonal to the scanning direction, this second It is also possible to obtain a tomographic image of a tomographic plane including the direction.

このように、低コヒーレンス光を射出する光源から射出された光を用いて光断層画像を取得する光断層画像取得装置200において、光源として本発明の光半導体素子10を用いることにより、容易に低コヒーレンス光の波長帯域を広帯域化することができ、分解能の高い光断層画像を取得することができる。また長時間安定して動作する光断層画像取得装置を実現することができる。   As described above, in the optical tomographic image acquisition apparatus 200 that acquires the optical tomographic image using the light emitted from the light source that emits the low coherence light, the optical semiconductor element 10 of the present invention is used as the light source. The wavelength band of the coherence light can be widened, and an optical tomographic image with high resolution can be acquired. In addition, an optical tomographic image acquisition apparatus that operates stably for a long time can be realized.

次に、本発明による光半導体素子を光源として用いた光断層画像取得装置のさらに別の例について説明する。図9に示す光断層画像取得装置300は、測定対象の断層画像を前述のTD−OCT計測により取得するものであって、レーザ光Lbを射出する光半導体素子10および集光レンズ121からなる光源ユニット210と、光源ユニット210から射出されて光ファイバFB1を伝搬する低コヒーレンス光KLbを分割する光分割手段2と、ここを通過した低コヒーレンス光Lbを測定光L1と参照光L2とに分割する光分割手段3と、光分割手段3により分割されて光ファイバFB3を伝搬した参照光L2の光路長を調整する光路長調整手段320と、光分割手段3により分割されて光ファイバFB2を伝搬した測定光L1を照射対象Sに照射する光プローブ130と、光プローブ130から測定光L1が照射対象Sに照射されたときの測定対象からの反射光L3と参照光L2とを合波する合波手段4(光分割手段3が兼ねている)と、合波手段4により合波されて反射光L3と参照光L2との干渉光L4を検出する干渉光検出手段330とを備えている。   Next, still another example of the optical tomographic image acquisition apparatus using the optical semiconductor element according to the present invention as a light source will be described. An optical tomographic image acquisition apparatus 300 shown in FIG. 9 acquires a tomographic image to be measured by the above-described TD-OCT measurement, and is a light source including an optical semiconductor element 10 that emits laser light Lb and a condenser lens 121. The unit 210, the light splitting means 2 that splits the low-coherence light KLb that is emitted from the light source unit 210 and propagates through the optical fiber FB1, and the low-coherence light Lb that has passed therethrough is split into the measurement light L1 and the reference light L2. The light splitting means 3, the optical path length adjusting means 320 for adjusting the optical path length of the reference light L2 split by the light splitting means 3 and propagated through the optical fiber FB3, and the light splitting means 3 split and propagated through the optical fiber FB2 An optical probe 130 that irradiates the irradiation target S with the measurement light L1, and measurement when the measurement light L1 is irradiated from the optical probe 130 onto the irradiation target S. Interpolation between the reflected light L3 from the elephant and the reference light L2, and the interference between the reflected light L3 and the reference light L2 by the multiplexing means 4 (also serving as the light splitting means 3). Interference light detection means 330 for detecting the light L4.

上記光路長調整手段320は、光ファイバFB3から出射した参照光L2を平行光化するコリメータレンズ321と、このコリメータレンズ321との距離を変えるように図中矢印A方向に移動可能とされたミラー323と、このミラー323を移動させるミラー移動手段324とから構成されて、照射対象S内の測定位置を深さ方向に変化させるために、参照光L2の光路長を変える機能を有している。そして、光路長調整手段320により光路長の変更がなされた参照光L2が合波手段4に導波されるようになっている。   The optical path length adjusting means 320 is a mirror that is movable in the direction of arrow A in the figure so as to change the distance between the collimator lens 321 that collimates the reference light L2 emitted from the optical fiber FB3 and the collimator lens 321. 323 and mirror moving means 324 for moving the mirror 323, and has a function of changing the optical path length of the reference light L2 in order to change the measurement position in the irradiation target S in the depth direction. . Then, the reference light L 2 whose optical path length has been changed by the optical path length adjusting means 320 is guided to the multiplexing means 4.

干渉光検出手段330は、合波手段4から光ファイバFB2を伝搬して来た干渉光L4の光強度を検出する。具体的には、測定光L1の全光路長と照射対象Sのある点で反射、もしくは後方散乱された反射光L3の合計と、参照光L2の光路長差が光源のコヒーレンス長よりも短い場合にのみ、反射光量に比例した振幅の干渉信号が検出される。また、光路長調整手段320により光路長を走査することで、干渉信号が得られる照射対象Sの反射点位置(深さ)が変わって行き、それにより、干渉光検出手段330が照射対象Sの各測定位置における反射率信号を検出するようになっている。なお、測定位置の情報は光路長調整手段320から画像取得手段へ出力されるようになっている。そして、ミラー移動手段324における測定位置の情報と干渉光検出手段330により検出された信号とに基づいて、画像取得手段350により照射対象Sの深さ方向の反射光強度分布情報が得られる。   The interference light detection means 330 detects the light intensity of the interference light L4 that has propagated from the multiplexing means 4 through the optical fiber FB2. Specifically, when the difference between the total optical path length of the measuring light L1 and the reflected light L3 reflected or backscattered at a certain point of the irradiation target S and the optical path length of the reference light L2 is shorter than the coherence length of the light source Only an interference signal with an amplitude proportional to the amount of reflected light is detected. Further, by scanning the optical path length by the optical path length adjusting unit 320, the reflection point position (depth) of the irradiation target S from which the interference signal is obtained changes, and accordingly, the interference light detection unit 330 of the irradiation target S is changed. The reflectance signal at each measurement position is detected. The information on the measurement position is output from the optical path length adjustment unit 320 to the image acquisition unit. Then, based on the information on the measurement position in the mirror moving unit 324 and the signal detected by the interference light detection unit 330, the image acquisition unit 350 obtains the reflected light intensity distribution information in the depth direction of the irradiation target S.

そして、光プローブ130により上述のように測定光L1を照射対象S上で走査させれば、この走査方向に沿った各部分において照射対象Sの深さ方向の情報が得られるので、この走査方向を含む断層面についての断層画像を取得することができる。このようにして取得された断層画像は、表示装置160に表示される。なお、例えば光プローブ130を図9の左右方向に移動させて、照射対象Sに対して測定光L1を、上記走査方向と直交する第2の方向に走査させることにより、この第2の方向を含む断層面についての断層画像をさらに取得することも可能である。   Then, if the measurement light L1 is scanned on the irradiation target S by the optical probe 130 as described above, information in the depth direction of the irradiation target S is obtained at each portion along the scanning direction. A tomographic image of a tomographic plane including The tomographic image acquired in this way is displayed on the display device 160. For example, by moving the optical probe 130 in the left-right direction in FIG. 9 and causing the measurement light L1 to scan the irradiation target S in a second direction orthogonal to the scanning direction, the second direction is changed. It is also possible to further acquire a tomographic image of the tomographic plane including it.

このように、低コヒーレンス光を射出する光源から射出された光を用いて光断層画像を取得する光断層画像取得装置300において、光源として本発明の光半導体素子10を用いることにより、容易に低コヒーレンス光の波長帯域を広帯域化することができ、分解能の高い光断層画像を取得することができる。また長時間安定して動作する光断層画像取得装置を実現することができる。   Thus, in the optical tomographic image acquisition apparatus 300 that acquires an optical tomographic image using light emitted from a light source that emits low-coherence light, the optical semiconductor element 10 of the present invention is used as a light source. The wavelength band of the coherence light can be widened, and an optical tomographic image with high resolution can be acquired. In addition, an optical tomographic image acquisition apparatus that operates stably for a long time can be realized.

本発明の第1実施形態による光半導体素子の概略立断面図1 is a schematic sectional elevation view of an optical semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による光半導体素子の概略測断面図1 is a schematic cross-sectional view of an optical semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態による波長可変レーザ装置の概略構成図Schematic configuration diagram of a wavelength tunable laser device according to a second embodiment of the present invention. 波長掃引レーザ装置の概略構成図Schematic configuration diagram of wavelength swept laser device 本発明の第3実施形態による波長可変リングレーザ装置の概略構成図Schematic configuration diagram of a wavelength tunable ring laser device according to a third embodiment of the present invention. 波長掃引リングレーザ装置の概略構成図Schematic configuration diagram of wavelength swept ring laser device SS−OCT計測による光断層画像取得装置の一例を示す概略構成図Schematic configuration diagram showing an example of an optical tomographic image acquisition apparatus based on SS-OCT measurement SD−OCT計測による光断層画像取得装置の一例を示す概略構成図Schematic configuration diagram showing an example of an optical tomographic image acquisition apparatus by SD-OCT measurement TD−OCT計測による光断層画像取得装置の一例を示す概略構成図Schematic configuration diagram showing an example of an optical tomographic image acquisition apparatus based on TD-OCT measurement

符号の説明Explanation of symbols

10 光半導体素子
11 n型GaAs基板
12 n型GaAsバッファ層
13 n型In0.49Ga0.51P下部クラッド層
14 ノンドープGaAs下部光ガイド層
15 InXGa1-XAs/GaAs多重量子ドット発光層
16 ノンドープGaAs上部光ガイド層
17 p型In0.49Ga0.51P上部第一クラッド層
18 p型GaAsエッチングストップ層
19 p型In0.49Ga0.51P上部第二クラッド層
20 n型InAlGaP電流ブロック層
21 p型In0.49Ga0.51P上部第三クラッド層
22 p型GaAsコンタクト層
23 p側電極
24 n側電極
25、26 端面
30 波長可変レーザ装置
31 出力ミラー
32 回折格子
40 波長掃引レーザ装置
50 波長可変リングレーザ装置
51 光フィルタ
60 波長掃引リングレーザ装置
100、200、300 光断層画像取得装置
120、320 光路長調整手段
130 プローブ
140、240、330 干渉光検出手段
La レーザ光
Lb 低コヒーレンス光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Opto-semiconductor element 11 n-type GaAs substrate 12 n-type GaAs buffer layer 13 n-type In 0.49 Ga 0.51 P lower cladding layer 14 non-doped GaAs lower light guide layer 15 InXGa1-XAs / GaAs multiple quantum dot light emitting layer 16 non-doped GaAs upper light guide Layer 17 p-type In0.49Ga0.51P upper first cladding layer 18 p-type GaAs etching stop layer 19 p-type In0.49Ga0.51P upper second cladding layer 20 n-type InAlGaP current blocking layer 21 p-type In0.49Ga0.51P upper Third cladding layer 22 p-type GaAs contact layer 23 p-side electrode 24 n-side electrodes 25 and 26 End face 30 Wavelength variable laser device 31 Output mirror 32 Diffraction grating 40 Wavelength sweep laser device 50 Wavelength variable ring laser device 51 Optical filter 60 Wavelength sweep Ring laser apparatus 100, 200, 300 Optical tomographic image acquisition apparatus 120, 320 Optical path length adjusting means 130 Probe 140, 240, 330 Wataruhikari detection means
La Laser light Lb Low coherence light

Claims (10)

素子内における共振が抑制され、GaAs基板上に0.9μm以上かつ1.2μm以下の中心波長λcで発光する発光層が積層されている光半導体素子において、
前記発光層が、第1の中心波長λで発光する第1のInXGa1-XAs量子ドット層(0≦x≦1)および第1の中心波長λとは異なる第2の中心波長λで発光する第2のInXGa1-XAs量子ドット層(0≦x≦1)とを備える多重量子ドット層であることを特徴とする光半導体素子。
In an optical semiconductor element in which resonance in the element is suppressed and a light emitting layer emitting a central wavelength λc of 0.9 μm or more and 1.2 μm or less is laminated on a GaAs substrate,
The light-emitting layer, the first In X Ga 1-X As quantum dot layer (0 ≦ x ≦ 1) and the first second center different from the center wavelength lambda 1 that emits light at a first center wavelength lambda 1 An optical semiconductor element comprising a multiple quantum dot layer including a second In X Ga 1-X As quantum dot layer (0 ≦ x ≦ 1) that emits light at a wavelength λ 2 .
前記第1の中心波長λと前記第2の中心波長λとは、30nm以上離れていることを特徴とする請求項1記載の光半導体素子。 2. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the first center wavelength λ 1 and the second center wavelength λ 2 are separated by 30 nm or more. 前記発光層の発光中心波長λcが、1.1μm以上であることを特徴とする請求項1または2いずれか1項記載の光半導体素子。   3. The optical semiconductor element according to claim 1, wherein an emission center wavelength λc of the light emitting layer is 1.1 μm or more. 前記発光層の発光中心波長λcが、1.15μm以上であることを特徴とする請求項3記載の光半導体素子。   4. The optical semiconductor element according to claim 3, wherein an emission center wavelength [lambda] c of the light emitting layer is 1.15 [mu] m or more. 前記発光層の発光スペクトル半値全幅をΔλとしたときに、
λc/Δλ≦15
であることを特徴とする請求項1から4いずれか1項記載の光半導体素子。
When the full width at half maximum of the emission spectrum of the light emitting layer is Δλ,
λc 2 / Δλ ≦ 15
The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the optical semiconductor device is a semiconductor device.
前記第1のInXGa1-XAs量子ドット層の組成と前記第2のInXGa1-XAs量子ドット層の組成とが略同一であり、前記第1のInXGa1-XAs量子ドット層のドットの高さと、前記第2のInXGa1-XAs量子ドット層のドットの高さとが異なるものであることを特徴とする請求項1から5いずれか1項記載の光半導体素子。 The composition of the first In X Ga 1 -X As quantum dot layer and the composition of the second In X Ga 1 -X As quantum dot layer are substantially the same, and the first In X Ga 1 -X As quantum dot layer is substantially the same. 6. The dot height of the As quantum dot layer and a dot height of the second In X Ga 1-X As quantum dot layer are different from each other. Optical semiconductor element. 前記第1のInXGa1-XAs量子ドット層の高さと前記第2のInXGa1-XAs量子ドット層の高さとが略同一であり、前記第1のInXGa1-XAs量子ドット層の組成と、前記第2のInXGa1-XAs量子ドット層の組成とが異なるものであることを特徴とする請求項1から5いずれか1項記載の光半導体素子。 The height of the first In X Ga 1-X As the height of the quantum dot layer and the second In X Ga 1-X As quantum dot layer is substantially the same, the first In X Ga 1-X 6. The optical semiconductor element according to claim 1, wherein the composition of the As quantum dot layer is different from the composition of the second In X Ga 1-X As quantum dot layer. 共振器内に、光増幅器および該光増幅器により増幅される光の波長を選択する波長選択手段を備えた外部共振器型の波長可変光源において、
前記光増幅器が、素子内における共振が抑制され、GaAs基板上に0.9μm以上かつ1.2μm以下の中心波長λで発光する発光層が積層され、該発光層が、中心発光波長が異なる第1の中心波長λで発光する第1のInXGa1-XAs量子ドット層(0≦x≦1)および第1の中心波長λとは異なる第2の中心波長λで発光する第2のInXGa1-XAs量子ドット層(0≦x≦1)とを備える多重量子ドット層である光半導体素子を有していることを特徴とする波長可変光源。
In an external resonator type tunable light source including an optical amplifier and wavelength selection means for selecting a wavelength of light amplified by the optical amplifier in the resonator,
Said optical amplifier, is resonance suppression in the element, the light emitting layer that emits light at more than 0.9μm on a GaAs substrate and 1.2μm or less of the center wavelength lambda c is laminated, the light emitting layer is a central emission wavelength is different first in X Ga 1-X as quantum dot layer (0 ≦ x ≦ 1) and emit light at a different second center wavelength lambda 2 is first center wavelength lambda 1 that emits light at a first center wavelength lambda 1 A tunable light source comprising: an optical semiconductor element that is a multiple quantum dot layer including a second In X Ga 1-X As quantum dot layer (0 ≦ x ≦ 1).
低コヒーレンス光を射出する光源と、
前記光源から射出された光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、
前記測定光を測定対象に照射する照射手段と、
前記測定光が前記測定対象に照射されたときの該測定対象からの反射光と前記参照光とを重ね合わせる合波手段と、
該合波手段により合波された前記反射光と前記参照光との干渉光を検出する干渉光検出手段と、
該干渉光検出手段により検出された前記干渉光から前記測定対象の断層画像を取得する画像取得手段とを備えた光断層画像取得装置において、
前記光源が、素子内における共振が抑制され、GaAs基板上に0.9μm以上かつ1.2μm以下の中心波長λで発光する発光層が積層され、該発光層が、中心発光波長が異なる第1の中心波長λで発光する第1のInXGa1-XAs量子ドット層(0≦x≦1)および第1の中心波長λとは異なる第2の中心波長λで発光する第2のInXGa1-XAs量子ドット層(0≦x≦1)とを備える多重量子ドット層である光半導体素子を有していることを特徴とする光断層画像取得装置。
A light source that emits low coherence light;
A light splitting means for splitting the light emitted from the light source into measurement light and reference light;
Irradiating means for irradiating the measuring object with the measurement light;
Multiplexing means for superimposing the reflected light from the measurement object and the reference light when the measurement light is irradiated on the measurement object;
Interference light detection means for detecting interference light between the reflected light and the reference light multiplexed by the multiplexing means;
In an optical tomographic image acquisition apparatus comprising image acquisition means for acquiring a tomographic image of the measurement object from the interference light detected by the interference light detection means,
Said light source, is resonance suppression in the element, the light emitting layer that emits light at more than 0.9μm on a GaAs substrate and 1.2μm or less of the center wavelength lambda c is laminated, the light emitting layer, the center emission wavelengths are different emitting at a different second center wavelength lambda 2 and the first in X Ga 1-X as quantum dot layer (0 ≦ x ≦ 1) and the first center wavelength lambda 1 that emits light in one of the central wavelength lambda 1 An optical tomographic image acquisition apparatus comprising: an optical semiconductor element that is a multiple quantum dot layer including a second In X Ga 1-X As quantum dot layer (0 ≦ x ≦ 1).
波長を一定の周期で掃引させながらレーザ光を射出する波長掃引光源と、
該波長掃引光源から射出された前記レーザ光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、
前記測定光を測定対象に照射する照射手段と、
前記測定光の前記測定対象からの反射光と前記参照光とを重ね合わせる合波手段と、
該合波手段により重ねあわされた前記反射光と前記参照光との干渉光の周波数および強度に基づいて、前記測定対象の各深さ位置における前記反射光の強度を検出する干渉光検出手段と、
該干渉光検出手段により検出された前記各深さ位置における前記反射光の強度を用いて前記測定対象の断層画像を取得する画像取得手段とを有する光断層画像取得装置において、
前記波長掃引光源が、光増幅器および該光増幅器により増幅される光の波長を掃引する波長掃引手段を備え、
前記光増幅器が、素子内における共振が抑制され、GaAs基板上に0.9μm以上かつ1.2μm以下の中心波長λで発光する発光層が積層され、該発光層が、中心発光波長が異なる第1の中心波長λで発光する第1のInXGa1-XAs量子ドット層(0≦x≦1)および第1の中心波長λとは異なる第2の中心波長λで発光する第2のInXGa1-XAs量子ドット層(0≦x≦1)とを備える多重量子ドット層である光半導体素子を有していることを特徴とする光断層画像取得装置。
A wavelength swept light source that emits laser light while sweeping the wavelength at a constant period;
A light splitting means for splitting the laser light emitted from the wavelength swept light source into measurement light and reference light;
Irradiating means for irradiating the measuring object with the measurement light;
Multiplexing means for superimposing the reflected light of the measurement light from the measurement object and the reference light;
Interference light detection means for detecting the intensity of the reflected light at each depth position of the measurement object based on the frequency and intensity of the interference light between the reflected light and the reference light superimposed by the multiplexing means; ,
In an optical tomographic image acquisition apparatus comprising: an image acquisition unit that acquires a tomographic image of the measurement object using the intensity of the reflected light at each depth position detected by the interference light detection unit;
The wavelength swept light source comprises an optical amplifier and wavelength sweeping means for sweeping the wavelength of light amplified by the optical amplifier,
Said optical amplifier, is resonance suppression in the element, the light emitting layer that emits light at more than 0.9μm on a GaAs substrate and 1.2μm or less of the center wavelength lambda c is laminated, the light emitting layer is a central emission wavelength is different first in X Ga 1-X as quantum dot layer (0 ≦ x ≦ 1) and emit light at a different second center wavelength lambda 2 is first center wavelength lambda 1 that emits light at a first center wavelength lambda 1 An optical tomographic image acquisition apparatus comprising: an optical semiconductor element that is a multiple quantum dot layer including a second In X Ga 1-X As quantum dot layer (0 ≦ x ≦ 1).
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