JP2010016270A - 波長掃引光源 - Google Patents
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Abstract
【課題】狭いスペクトル線幅の光を掃引可能で、かつ安価に形成可能な波長掃引光源を得る。
【解決手段】半導体光増幅器10と、この半導体光増幅器10の一端面10aから発せられた光を他端面10bから該素子10に帰還させてレーザ発振させるリング状光帰還系11と、このリング状光帰還系11内を進行する光を波長選択して透過させ、かつ、その選択波長を連続的に変化させるファイバファブリペロエタロン12と、リング状光帰還系11内を進行する光の一部を外部に取り出すカプラ等の手段17とを備えてなる波長掃引光源において、半導体光増幅器10として、所定方向に直線偏光した光を発するものを用いる一方、偏波保持ファイバ20、21からリング状光帰還系11を構成する。そしてリング状光帰還系11内に、ファイバファブリペロエタロン12を間に挟んで配置された1対のλ/4板13、14と、さらにこれらのλ/4板13、14の外側に配置された1対の偏光子15、16とを設ける。
【選択図】図1
【解決手段】半導体光増幅器10と、この半導体光増幅器10の一端面10aから発せられた光を他端面10bから該素子10に帰還させてレーザ発振させるリング状光帰還系11と、このリング状光帰還系11内を進行する光を波長選択して透過させ、かつ、その選択波長を連続的に変化させるファイバファブリペロエタロン12と、リング状光帰還系11内を進行する光の一部を外部に取り出すカプラ等の手段17とを備えてなる波長掃引光源において、半導体光増幅器10として、所定方向に直線偏光した光を発するものを用いる一方、偏波保持ファイバ20、21からリング状光帰還系11を構成する。そしてリング状光帰還系11内に、ファイバファブリペロエタロン12を間に挟んで配置された1対のλ/4板13、14と、さらにこれらのλ/4板13、14の外側に配置された1対の偏光子15、16とを設ける。
【選択図】図1
Description
本発明は波長掃引光源、より詳しくは、ファイバファブリペロエタロンを利用して光波長を掃引する波長掃引光源に関するものである。
例えばOCT(Optical Coherence Tomography:光トモグラフィー計測)のような光計測技術においては、狭いスペクトル線幅の光を、数100nm程度の広い波長掃引幅に亘って連続に掃引できる光源が必要とされている。
従来、そのような波長掃引光源の一つとして、例えば特許文献1に示される光ファイバファブリペロリングレーザが知られている。この特許文献1に示されたレーザは、レーザダイオードの光をカプラでリング状光帰還系に導入し、該帰還系内に配置された光ファイバ増幅器で増幅し、ファイバファブリペロエタロンで狭線幅化した光をカプラで取り出す基本構成を備えたものである。そして、ファイバファブリペロエタロンのエアギャップ間隔を変えることで、エタロンのFSR(Free Spectral Range)を変え、そこを透過する光の波長を可変としている。この特許文献1には、上記構成により、60nmの帯域に亘って波長を連続的に変えられる旨の記載がある。このような構成のレーザによれば、例えば透過波長幅(FWHM:半値全幅)が0.26nmの光ファイバファブリロエタロンを用いたとき、0.1nm以下の狭スペクトル線幅のレーザ光を得ることもできる。
なお上記のような光ファイバファブリペロリングレーザにおいて、光ファイバ増幅器に代えて半導体光増幅器を組み込むことも考えられる。そのように構成した場合も、半導体光増幅器から発せられた光のエタロンにおける透過波長を変化させ、その光を半導体光増幅器に帰還させることにより、波長掃引されたレーザ光を得ることが可能となる。
ここで図4に、上述のように半導体光増幅器を用いる波長掃引光源の代表的なものを示す。同図において10は半導体光増幅器、11はこの半導体光増幅器10の一端と他端面とを連絡するリング状のファイバ光帰還系、42、43はこのファイバ光帰還系11内において半導体光増幅器10の前方側、後方側に介設されたアイソレータ、12はファイバファブリペロエタロン、17はファイバ光帰還系11から外部にレーザ光を取り出すカプラである。
特開平5−175577号公報
図3に示した従来の波長掃引光源においては、ファイバ光帰還系11内を一方向(本例では時計回り方向)のみに光を進行させるために、半導体光増幅器10の前方端面から出射してファイバファブリペロエタロン12やその他の要素において反射した光が半導体光増幅器10に戻るのを防止するためのアイソレータ42や、半導体光増幅器10の後方端面から出射した光をカットするためのアイソレータ43が設置される。
特に、ファイバファブリペロエタロン12を透過することなく(つまり波長選択されないで)そこで反射した波長がブロードな光が半導体光増幅器10に戻ると、その光と、ファイバファブリペロエタロン12を透過して帰還した光とが半導体光増幅器10の内部で混在し、結果として、半導体光増幅器10の最も利得の高い波長の光が発振するのみで、波長掃引は不可能となる。
このような事情が有るため、従来の波長掃引光源においては通常上述のようなアイソレータが必須とされていた。しかしこの種のアイソレータは現状かなり高価であるため、従来の波長掃引光源はコストが高くつくという問題を有している。
本発明は上記の事情に鑑み、狭いスペクトル線幅の光を掃引可能で、しかも安価に形成できる波長掃引光源を提供することを目的とする。
本発明による第1の波長掃引光源は、
半導体光増幅器と、
この半導体光増幅器の一端面から発せられた光を他端面から該素子に帰還させてレーザ発振させるリング状光帰還系と、
このリング状光帰還系内を進行する光を波長選択して透過させ、かつ、その選択波長を連続的に変化させるファイバファブリペロエタロンと、
前記リング状光帰還系内を進行する光の一部を外部に取り出すカプラ等の手段とを備えてなる波長掃引光源において、
前記半導体光増幅器として、所定方向に直線偏光した光を発するものが用いられ、
前記リング状光帰還系内において、前記ファイバファブリペロエタロンを間に挟んで配置された1対のλ/4板と、さらにこれらのλ/4板の外側に配置された1対の偏光子とが設けられ、
前記リング状光帰還系が、前記半導体光増幅器の一端面とそれに近い方の偏光子との間、並びに別の偏光子と半導体光増幅器の他端面との間においては、半導体光増幅器の前記所定方向および偏光子の透過軸に対して偏波保持軸の向きが一致するように配置された偏波保持ファイバから構成され、それ以外の部分においてはシングルモードファイバから構成されていることを特徴とするものである。
半導体光増幅器と、
この半導体光増幅器の一端面から発せられた光を他端面から該素子に帰還させてレーザ発振させるリング状光帰還系と、
このリング状光帰還系内を進行する光を波長選択して透過させ、かつ、その選択波長を連続的に変化させるファイバファブリペロエタロンと、
前記リング状光帰還系内を進行する光の一部を外部に取り出すカプラ等の手段とを備えてなる波長掃引光源において、
前記半導体光増幅器として、所定方向に直線偏光した光を発するものが用いられ、
前記リング状光帰還系内において、前記ファイバファブリペロエタロンを間に挟んで配置された1対のλ/4板と、さらにこれらのλ/4板の外側に配置された1対の偏光子とが設けられ、
前記リング状光帰還系が、前記半導体光増幅器の一端面とそれに近い方の偏光子との間、並びに別の偏光子と半導体光増幅器の他端面との間においては、半導体光増幅器の前記所定方向および偏光子の透過軸に対して偏波保持軸の向きが一致するように配置された偏波保持ファイバから構成され、それ以外の部分においてはシングルモードファイバから構成されていることを特徴とするものである。
なお、上記の「それ以外の部分」とは、ファイバファブリペロエタロンを構成してリング状光帰還系の一部となっているファイブを含むものである。
また、本発明による第2の波長掃引光源は、
半導体光増幅器と、
この半導体光増幅器の一端面から発せられた光を反射部材で反射させて、この一端面から該素子に帰還させてレーザ発振させる往復光帰還系と、
この往復光帰還系内を進行する光を波長選択して透過させ、かつ、その選択波長を連続的に変化させるファイバファブリペロエタロンと、
前記往復光帰還系内を進行する光の一部を外部に取り出す手段とを備えてなる波長掃引光源において、
前記半導体光増幅器として、所定方向に直線偏光した光を発するものが用いられ、
前記往復光帰還系内において、前記ファイバファブリペロエタロンを間に挟んで配置された1対のλ/4板と、さらにこれらのλ/4板の外側に配置された1対の偏光子とが設けられ、
前記往復光帰還系が、前記半導体光増幅器とそれに近い方の偏光子との間においては、半導体光増幅器の前記所定方向および偏光子の透過軸に対して偏波保持軸の向きが一致するように配置された偏波保持ファイバから構成され、別の偏光子と前記反射部材との間においては、偏光子の透過軸に対して偏波保持軸の向きが一致するように配置された偏波保持ファイバから構成され、それ以外の部分においてはシングルモードファイバから構成されていることを特徴とするものである。
半導体光増幅器と、
この半導体光増幅器の一端面から発せられた光を反射部材で反射させて、この一端面から該素子に帰還させてレーザ発振させる往復光帰還系と、
この往復光帰還系内を進行する光を波長選択して透過させ、かつ、その選択波長を連続的に変化させるファイバファブリペロエタロンと、
前記往復光帰還系内を進行する光の一部を外部に取り出す手段とを備えてなる波長掃引光源において、
前記半導体光増幅器として、所定方向に直線偏光した光を発するものが用いられ、
前記往復光帰還系内において、前記ファイバファブリペロエタロンを間に挟んで配置された1対のλ/4板と、さらにこれらのλ/4板の外側に配置された1対の偏光子とが設けられ、
前記往復光帰還系が、前記半導体光増幅器とそれに近い方の偏光子との間においては、半導体光増幅器の前記所定方向および偏光子の透過軸に対して偏波保持軸の向きが一致するように配置された偏波保持ファイバから構成され、別の偏光子と前記反射部材との間においては、偏光子の透過軸に対して偏波保持軸の向きが一致するように配置された偏波保持ファイバから構成され、それ以外の部分においてはシングルモードファイバから構成されていることを特徴とするものである。
上記の「それ以外の部分」とは、ファイバファブリペロエタロンを構成して往復光帰還系の一部となっているファイブを含むものである。また、上記反射部材を部分透過ミラー等の部分反射部材としておけば、往復光帰還系内を進行する光の一部がそこを透過するので、この部材を上記「往復光帰還系内を進行する光の一部を外部に取り出す手段」として兼用することができる。
また、本発明の波長掃引光源においては、前記λ/4板として、2枚以上の複屈折結晶が張り合わされてなるものが用いられることが望ましい。
上記構成を有する本発明の第1の波長掃引光源において、直線偏光状態で半導体光増幅器の一端面から出射した光は、偏光方向が保持された上で偏波保持ファイバを伝搬し、一方の偏光子を通過した後、一方のλ/4板を通過して円偏光に変換される。円偏光となったこの光はファイバファブリペロエタロンを通過して波長選択および波長掃引され、別のλ/4板を通過した後、別の偏光子を通過してそこで直線偏光に変換される。この光は、偏光方向が保持された上で偏波保持ファイバを伝搬して半導体光増幅器に帰還する。こうして何回も光帰還が繰り返されることによりレーザ発振が引き起こされ、狭いスペクトル線幅のレーザ光が得られる。このレーザ光は、上記カプラ等の手段から、リング状光帰還系外に取り出される。
ここで、上記一方の偏光子、一方のλ/4板を通過して円偏光となった光の一部は、ファイバファブリペロエタロンで反射する。この光は、反射した際に円偏光の向きが反対になるので、上記一方のλ/4板を逆向きに通過すると、直線偏光の向きが元の向きに対して90°回転する。この光は、上記一方の偏光子を通過できないので、半導体光増幅器の一端面に戻ることが無くなる。ファイバファブリペロエタロンで反射した光は、波長選択されていないブロードな波長のものであって、そのような光が半導体光増幅器に戻ると前述したように波長掃引が不可能になるという問題を招くが、この光が半導体光増幅器に戻らなければそのような問題も生じない。
そしてこの波長掃引光源は、従来装置では通常半導体光増幅器の両側に1対配置されている高価なアイソレータが不要となっているので、安価に形成可能となる。
また、こうしてアイソレータを省くことができれば、アイソレータにおける損失が抑えられるので、出力光の高出力化も実現される。
また、この半導体光増幅器の他端面から出射した光も一部がファイバファブリペロエタロンで反射するが、この反射光についても、上述と同様にして半導体光増幅器の他端面に戻ることが防止される。
他方、本発明の第2の波長掃引光源において、直線偏光状態で半導体光増幅器の一端面から出射した光は、偏光方向が保持された上で偏波保持ファイバを伝搬し、一方の偏光子を通過した後、一方のλ/4板を通過して円偏光に変換される。円偏光となったこの光はファイバファブリペロエタロンを通過して波長選択および波長掃引され、別のλ/4板を通過した後、別の偏光子を通過してそこで直線偏光に変換される。この光は、偏光方向が保持された上で偏波保持ファイバを伝搬し、反射部材で反射する。反射したこの光は上記と逆の光路を辿って半導体光増幅器に帰還する。
帰還した光は例えば半導体光増幅器の他端面等で反射するので、その他端面等と上記反射部材とを共振器としてレーザ発振が引き起こされ、狭いスペクトル線幅のレーザ光が得られる。このレーザ光は、例えば部分透過ミラーとされた上記反射部材から、往復光帰還系外に取り出される。
上記一方の偏光子、一方のλ/4板を通過して円偏光となった光の一部は、ファイバファブリペロエタロンで反射するが、この反射した光は、第1の波長掃引光源の場合と同様の理由により、半導体光増幅器の一端面に戻ることはない。したがって本装置においても、この反射した光のために波長掃引が不可能になるという問題が生じない。
そしてこの波長掃引光源も、高価なアイソレータが不要となっているので、安価に形成可能となる。
また、こうしてアイソレータを省くことができれば、アイソレータにおける損失が抑えられるので、出力光の高出力化も実現される。
なお、本発明の波長掃引光源において、特に前記λ/4板として、2枚以上の複屈折結晶が張り合わされてなるものが用いられた場合は、位相板として機能する上での波長依存性が緩和されるので、波長掃引の帯域を広く取れるようになる。
また、本発明による波長掃引光源が特にOCT装置の計測光源として用いられた場合は、分解能向上に寄与するものとなる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
《第1の実施形態》
図1は、本発明の第1の実施形態による波長掃引光源の基本構成を概略的に示すものである。この波長掃引光源は、例えば基本的にSLD(Super Luminescent Diode)の構成を備えた半導体光増幅器10と、この半導体光増幅器10の一端面10aと他端面10bとを連絡するリング状のファイバ光帰還系11と、このファイバ光帰還系11内に介設されたファイバファブリペロエタロン12と、同じくこのファイバ光帰還系11内においてファイバファブリペロエタロン12の両側に配置された第1、第2のλ/4板13、14と、これらのλ/4板13、14の外側に位置する状態にしてファイバ光帰還系11内に配置された第1、第2の偏光子15、16と、発振したレーザ光をファイバ光帰還系11から外部に取り出す3dBカプラ17とを備えている。
図1は、本発明の第1の実施形態による波長掃引光源の基本構成を概略的に示すものである。この波長掃引光源は、例えば基本的にSLD(Super Luminescent Diode)の構成を備えた半導体光増幅器10と、この半導体光増幅器10の一端面10aと他端面10bとを連絡するリング状のファイバ光帰還系11と、このファイバ光帰還系11内に介設されたファイバファブリペロエタロン12と、同じくこのファイバ光帰還系11内においてファイバファブリペロエタロン12の両側に配置された第1、第2のλ/4板13、14と、これらのλ/4板13、14の外側に位置する状態にしてファイバ光帰還系11内に配置された第1、第2の偏光子15、16と、発振したレーザ光をファイバ光帰還系11から外部に取り出す3dBカプラ17とを備えている。
上記カプラ17を構成するファイバ17a、17bのうち、一方のファイバ17aを通して使用光としてのレーザ光が取り出されるが、このファイバ17aには、それよりも下流側の何らかの部材で反射してファイバ光帰還系11側に向かうレーザ光をカットするアイソレータ18が設けられている。また別のファイバ17bには、同じくファイバ光帰還系11側にレーザ光が戻ることを防止するための終端器19が接続されている。なお、この終端器19に代えて、アイソレータ18と同様のアイソレータが用いられてもよい。
上記半導体光増幅器10としては、TE偏光比つまりTM波に対するTE波の強度比が例えば240倍程度と高く、実質的に半導体層と平行な方向(以下、これを「膜面方向」という)に直線偏光した光を射出するものが用いられている。
またファイバ光帰還系11の一部は、ファイバファブリペロエタロン12を構成するシングルモードファイバ12aで構成され、それ以外の部分つまり半導体光増幅器10の一端面10aと第1の偏光子15との間、および半導体光増幅器10の他端面10bと第2の偏光子16との間の部分は、それぞれ偏波保持ファイバ20、21から構成されている。偏波保持ファイバ20は、その偏波保持軸が半導体光増幅器10の膜面方向および、第1の偏光子15の透過軸と一致する向きに配設されている。また別の偏波保持ファイバ21も、その偏波保持軸が半導体光増幅器10の膜面方向および、第2の偏光子16の透過軸と一致する向きに配設されている。
第1のλ/4板13は、その進相軸(遅相軸でも同じ)が第1の偏光子15の透過軸に対して45°の角度をなす向きに配設されている。また第2のλ/4板14も、その進相軸が第2の偏光子16の透過軸に対して45°の角度をなす向きに配設されている。ただしそれら45°の角度は、互いに逆向きの角度とされる。
以下、上記構成の波長掃引光源の作用について説明する。直線偏光状態で半導体光増幅器の一端面10aから出射した光は、偏光方向が保持された上で偏波保持ファイバ20を伝搬し、第1の偏光子15を通過した後、第1のλ/4板13を通過して円偏光に変換される。円偏光となったこの光はファイバファブリペロエタロン12を通過して波長選択および波長掃引され、第2のλ/4板14を通過した後、第2の偏光子16を通過してそこで直線偏光に変換される。この光は、偏光方向が保持された上で偏波保持ファイバ21を伝搬して、半導体光増幅器10にその他端面10bから帰還する。
こうして何回も光帰還が繰り返されることによりレーザ発振が引き起こされ、波長掃引された狭いスペクトル線幅のレーザ光が得られる。このレーザ光は、カプラ17からリング状光帰還系11外に取り出される。なお、前述の通りのアイソレータ18および終端器19が設けられているので、カプラ17から取り出されたレーザ光がファイバ光帰還系11内に戻ってしまうことが防止される。
ここで、半導体光増幅器10の一端面10aから出射した後、第1の偏光子15、第1のλ/4板13を通過して円偏光となった光の一部は、ファイバファブリペロエタロン12で反射する。この光は、反射した際に円偏光の向きが反対になるので、上記第1のλ/4板13を逆向きに通過すると、直線偏光の向きが元の向きに対して90°回転する。したがってこの光は、第1の偏光子15には、その透過軸に対して偏光方向が直角になった状態で入射することになり、該第1の偏光子15を通過することができない。
また、半導体光増幅器10の他端面10bから出射した後、第2の偏光子16、第2のλ/4板14を通過して円偏光となった光の一部も、ファイバファブリペロエタロン12で反射する。この光は、反射した際に円偏光の向きが反対になるので、上記第2のλ/4板14を逆向きに通過すると、直線偏光の向きが元の向きに対して90°回転する。したがってこの光は、第2の偏光子16には、その透過軸に対して偏光方向が直角になった状態で入射することになり、該第2の偏光子16を通過することができない。
以上のようにして、ファイバファブリペロエタロン12で反射した光が半導体光増幅器10に戻ることが無くなる。この反射光は、波長選択されていないブロードな波長のものであって、そのような光が半導体光増幅器10に戻ると前述したように波長掃引が不可能になるという問題を招くが、この光が半導体光増幅器10に戻らなければそのような問題も生じない。
そしてこの波長掃引光源は、従来装置では通常半導体光増幅器の両側に1対配置されている高価なアイソレータが不要となっているので、安価に形成可能となる。
また、こうしてアイソレータを省くことができれば、アイソレータにおける損失が抑えられるので、出力光の高出力化も実現される。
また、特にλ/4板13として、2枚以上の複屈折結晶が張り合わされてなるものが用いられた場合は、位相板として機能する上での波長依存性が緩和されるので、波長掃引の帯域を広く取れるようになる。
ここで、シングルモードファイバ12aの全長は、光の位相ズレをより少なくする上では、一般により短い方が望ましい。この点について検討した結果を以下説明する。図1の構成において、シングルモードファイバ12aの全長をそれぞれ5cm、10cm、100cmとした実施例1、2および3を作製した。各実施例における光の位相ズレを求めるとともに、光の波形を評価したところ、以下の通りの結果となった。
なお、ここで使用したシングルモードファイバ12aの偏波モード分散は0.2ps/(km)0.5以下で、実効値は0.02ps/(km)0.5と推察される。位相ズレは、この偏波モード分散の実効値に(ファイバ全長)0.5を乗じ、それにさらに光速を乗じることで位相ズレ量(nm)を求め、その位相ズレ量から、例えば波長1.06μmに対する位相ズレを換算して求めた。この表1から分かるように、シングルモードファイバ12aの全長が10cm以下であれば、良好な結果が得られる。
《第2の実施形態》
図2は、本発明の第2の実施形態による波長掃引光源を示すものである。なおこの図2において、図1中の要素と同等の要素には同番号を付してあり、それらについての詳しい説明は特に必要の無い限り省略する(以下、同様)。
図2は、本発明の第2の実施形態による波長掃引光源を示すものである。なおこの図2において、図1中の要素と同等の要素には同番号を付してあり、それらについての詳しい説明は特に必要の無い限り省略する(以下、同様)。
この波長掃引光源は、半導体光増幅器10と、この半導体光増幅器10の一端面10aに接続された往復ファイバ光帰還系31と、この往復ファイバ光帰還系31内に介設されたファイバファブリペロエタロン12と、同じくこの往復ファイバ光帰還系31内においてファイバファブリペロエタロン12の両側に配置された第1、第2のλ/4板13、14と、これらのλ/4板13、14の外側に位置する状態にして往復ファイバ光帰還系31内に配置された第1、第2の偏光子15、16と、第2の偏光子16を通過した光を反射させるとともに、発振したレーザ光を往復ファイバ光帰還系31から外部に取り出す機能を備えた部分透過ミラー22とを備えている。
往復ファイバ光帰還系31の一部は、ファイバファブリペロエタロン12を構成するシングルモードファイバ12aで構成され、それ以外の部分つまり半導体光増幅器10と第1の偏光子15との間、および第2の偏光子16と部分透過ミラー22との間の部分は、それぞれ偏波保持ファイバ20、21から構成されている。偏波保持ファイバ20は、その偏波保持軸が半導体光増幅器10の膜面方向および、第1の偏光子15の透過軸と一致する向きに配設されている。また別の偏波保持ファイバ21は、その偏波保持軸が第2の偏光子16の透過軸と一致する向きに配設されている。
第1のλ/4板13は、その進相軸(遅相軸でも同じ)が第1の偏光子15の透過軸に対して45°の角度をなす向きに配設されている。また第2のλ/4板14も、その進相軸が第2の偏光子16の透過軸に対して45°の角度をなす向きに配設されている。この場合、それら45°の角度は互いに同じ向きでも、逆向きでもよい。
以下、上記構成の波長掃引光源の作用について説明する。直線偏光状態で半導体光増幅器の一端面10aから出射した光は、偏光方向が保持された上で偏波保持ファイバ20を伝搬し、第1の偏光子15を通過した後、第1のλ/4板13を通過して円偏光に変換される。円偏光となったこの光はファイバファブリペロエタロン12を通過して波長選択および波長掃引され、第2のλ/4板14を通過した後、第2の偏光子16を通過してそこで直線偏光に変換される。この光は、偏光方向が保持された上で偏波保持ファイバ21を伝搬し、部分透過ミラー22で反射する。この反射した光は上記と逆の光路を辿って半導体光増幅器10に帰還する。
帰還した光は例えば半導体光増幅器10の他端面10bで反射するので、該他端面10bと部分透過ミラー22とを共振器としてレーザ発振が引き起こされ、波長掃引された狭いスペクトル線幅のレーザ光が得られる。このレーザ光は、部分透過ミラー22から往復ファイバ光帰還系31の外に取り出される。
ここで、半導体光増幅器10の一端面10aから出射した後、第1の偏光子15、第1のλ/4板13を通過して円偏光となった光の一部は、ファイバファブリペロエタロン12で反射する。この光は、反射した際に円偏光の向きが反対になるので、上記第1のλ/4板13を逆向きに通過すると、直線偏光の向きが元の向きに対して90°回転する。したがってこの光は、第1の偏光子15には、その透過軸に対して偏光方向が直角になった状態で入射することになり、該第1の偏光子15を通過することができない。
上記のようにファイバファブリペロエタロン12で反射した光は、波長選択されていないブロードな波長のものであって、該反射光が半導体光増幅器10に戻ると前述したように波長掃引が不可能になるという問題を招くが、この光が半導体光増幅器10に戻らなければそのような問題も生じない。
そしてこの波長掃引光源も、従来装置で用いられていた高価なアイソレータが不要となっているので、安価に形成可能となる。
また、こうしてアイソレータを省くことができれば、アイソレータにおける損失が抑えられるので、出力光の高出力化も実現される。
次に、本発明による波長掃引光源が好適に使用される装置の例について、図3を参照して説明する。この図3に示す画像取得装置1は、測定対象の断層画像をSS-OCT(Swept source−OCT)によって取得するものであって、例えば1.3μmを中心波長とした100nmの波長範囲において波長掃引された測定光L1を用いて、断層画像を取得するように構成されている。
すなわち本装置では光源ユニット310に、例えば図1に示した基本構成を有する波長掃引光源が適用されている。この波長掃引光源のカプラ17からは、前述のようにして波長掃引されたパルス状のレーザ光Laが光ファイバFB1へ射出される。
光ファイバFB1を伝搬するレーザ光Laは、光分割手段2を経て光分割手段3に導かれる。この光分割手段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、光ファイバFB1を導波した光La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。
光ファイバFB2には光プローブ210が光学的に接続されており、測定光L1はこの光プローブ210に導かれる。光プローブ210は、その長軸に対して直角な方向に測定光L1を射出し、そしてその射出部分が長軸周りに回転駆動されて、測定光L1により照射対象Sを走査するものである。この光プローブ210は、光学コネクタ231により光ファイバFB2に対して着脱可能に取り付けられ、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。
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220が配置されている。光路長調整手段220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222と、反射ミラー222および光ファイバFB3との間に配置された第1光学レンズ221aと、第1光学レンズ221aと反射ミラー222との間に配置された第2光学レンズ221bとを有している。
上記第1光学レンズ221aは、光ファイバFB3のコアから射出された参照光L2を平行光化するとともに、反射ミラー222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221bは、第1光学レンズ221aにより平行光とされた参照光L2を反射ミラー222上に集光するとともに、反射ミラー222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221aと第2光学レンズ221bとにより共焦点光学系が形成されている。
さらに光路長調整手段220は、第2光学レンズ221bと反射ミラー222とを固定した基台223と、該基台223を第1光学レンズ221aの光軸方向に移動させるミラー駆動手段224とを有している。こうして基台223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。
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220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240側に射出するように構成されている。
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。また画像取得手段250は、干渉光検出手段240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260に表示される。なお本例の装置は、干渉光L4を合波手段4で二分した光をそれぞれ光検出器40aと40bに導き、演算手段241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40a、40bおよび演算手段241により干渉光検出手段240が構成されている。
ここで、干渉光検出手段240および画像取得手段250による干渉光L4の検出および画像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文献“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、pp426−432”に詳しい記載がなされている。
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240において検出される光強度I(k)は、
I(k)=∫0 ∞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。そこで、画像取得手段250において、干渉光検出手段240が検出したスペクトル干渉縞をフーリエ変換し、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、それらに基づいて断層画像を生成することができる。
I(k)=∫0 ∞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。そこで、画像取得手段250において、干渉光検出手段240が検出したスペクトル干渉縞をフーリエ変換し、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、それらに基づいて断層画像を生成することができる。
1 画像取得装置
10 半導体光増幅器
11 リング状ファイバ光帰還系
12 ファイバファブリペロエタロン
13、14 λ/4板
15、16 偏光子
17 カプラ
20、21 偏波保持ファイバ
22 部分透過ミラー
31 往復ファイバ光帰還系
10 半導体光増幅器
11 リング状ファイバ光帰還系
12 ファイバファブリペロエタロン
13、14 λ/4板
15、16 偏光子
17 カプラ
20、21 偏波保持ファイバ
22 部分透過ミラー
31 往復ファイバ光帰還系
Claims (4)
- 半導体光増幅器と、
この半導体光増幅器の一端面から発せられた光を他端面から該素子に帰還させてレーザ発振させるリング状光帰還系と、
このリング状光帰還系内を進行する光を波長選択して透過させ、かつ、その選択波長を連続的に変化させるファイバファブリペロエタロンと、
前記リング状光帰還系内を進行する光の一部を外部に取り出す手段とを備えてなる波長掃引光源において、
前記半導体光増幅器として、所定方向に直線偏光した光を発するものが用いられ、
前記リング状光帰還系内において、前記ファイバファブリペロエタロンを間に挟んで配置された1対のλ/4板と、さらにこれらのλ/4板の外側に配置された1対の偏光子とが設けられ、
前記リング状光帰還系が、前記半導体光増幅器の一端面とそれに近い方の偏光子との間、並びに別の偏光子と半導体光増幅器の他端面との間においては、半導体光増幅器の前記所定方向および偏光子の透過軸に対して偏波保持軸の向きが一致するように配置された偏波保持ファイバから構成され、それ以外の部分においてはシングルモードファイバから構成されていることを特徴とする波長掃引光源。 - 半導体光増幅器と、
この半導体光増幅器の一端面から発せられた光を反射部材で反射させて、この一端面から該素子に帰還させてレーザ発振させる往復光帰還系と、
この往復光帰還系内を進行する光を波長選択して透過させ、かつ、その選択波長を連続的に変化させるファイバファブリペロエタロンと、
前記往復光帰還系内を進行する光の一部を外部に取り出す手段とを備えてなる波長掃引光源において、
前記半導体光増幅器として、所定方向に直線偏光した光を発するものが用いられ、
前記往復光帰還系内において、前記ファイバファブリペロエタロンを間に挟んで配置された1対のλ/4板と、さらにこれらのλ/4板の外側に配置された1対の偏光子とが設けられ、
前記往復光帰還系が、前記半導体光増幅器とそれに近い方の偏光子との間においては、半導体光増幅器の前記所定方向および偏光子の透過軸に対して偏波保持軸の向きが一致するように配置された偏波保持ファイバから構成され、別の偏光子と前記反射部材との間においては、偏光子の透過軸に対して偏波保持軸の向きが一致するように配置された偏波保持ファイバから構成され、それ以外の部分においてはシングルモードファイバから構成されていることを特徴とする波長掃引光源。 - 前記λ/4板として、2枚以上の複屈折結晶が張り合わされてなるものが用いられていることを特徴とする請求項1または2記載の波長掃引光源。
- OCT(Optical Coherence Tomography:光トモグラフィー計測)装置の計測光を発する光源として用いられていることを特徴とする請求項1から3いずれか1項記載の波長掃引光源。
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JP2008176540A JP2010016270A (ja) | 2008-07-07 | 2008-07-07 | 波長掃引光源 |
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JP2008176540A Withdrawn JP2010016270A (ja) | 2008-07-07 | 2008-07-07 | 波長掃引光源 |
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-
2008
- 2008-07-07 JP JP2008176540A patent/JP2010016270A/ja not_active Withdrawn
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