JP2017092070A - Wavelength sweeping light source - Google Patents

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豊田 誠治
Seiji Toyoda
誠治 豊田
純 宮津
Jun Miyatsu
純 宮津
小林 潤也
Junya Kobayashi
潤也 小林
雅人 近江
Masahito Omi
雅人 近江
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日本電信電話株式会社
Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt>
国立大学法人大阪大学
Osaka Univ
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wavelength sweeping light source capable of performing high-speed wavelength sweeping without shortening a coherence length of a light source.SOLUTION: A wavelength sweeping light source 10 includes: a light source 101 provided with a first light deflector that temporally changes transition of an oscillation wavelength; a demultiplexer 102 which demultiplexes a light emitted from the light source; a retarder 103 which retards output of the demultiplexer; and an optical switch part 104 switching the output of the demultiplexer or output of the retarder in predetermined timing in such a manner that a fluctuation cycle of the oscillation wavelength becomes faster than the fluctuation cycle, and consisting of a second light deflector using KTN (KTaNBO: 0≤x≤1) crystal or KLTN (KLiTaNbO: 0≤x≤1, 0<y<1) crystal.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、発振波長の遷移を時間的に変化させる電気光学結晶を用いた光偏向器を備える波長掃引光源に関する。 The present invention relates to a wavelength-swept light source comprising an optical deflector using an electro-optic crystal to temporally vary the transition of the oscillation wavelength.

波長掃引光源は、生体や電子デバイス等の断面を非破壊に観測する光コヒーレンストモグラフィー(OCT)や光掃引測距などの光源として用いられる。 Wavelength-swept light source is used the cross-section, such as biological and electronic devices as a light source, such as a non-destructive to the observation optical coherence tomography (OCT) and optical sweep ranging. その波長掃引速度の高速化によって観測時間が短縮する。 The observation time is shortened by speeding up of the wavelength sweep speed.

従来、波長掃引光源をOCTに適用した場合、深さ方向の解像度を損なわずに被検物の面内の観測範囲を拡大したり、あるいは、生体内の高速な現象を観測したりすることが可能となると期待されている(非特許文献1)。 Conventionally, when the wavelength-swept light source is applied to OCT, or to expand the observation area in the plane of the object without impairing the depth resolution, or, or to observe fast phenomena in vivo It can become as being expected (non-patent Document 1).

また、従来の波長掃引光源は、半導体光増幅器(SOA)からの出力光をKTN光偏向器により光の方向を変化させ、回折格子に入射される角度を変化させることにより波長選択を行っている。 Further, conventional wavelength-swept light source is subjected to wavelength selection by the output light from the semiconductor optical amplifier (SOA) to change the direction of light by KTN optical deflector to vary the angle to be incident on the diffraction grating . この場合、KTN光偏向器の動作速度が高速であることから、高速な波長掃引が実現される(非特許文献2)。 In this case, since the operation speed of the KTN optical deflector is fast, fast wavelength sweeping is achieved (Non-Patent Document 2).

上記従来の波長掃引光源では、KTN光偏向器に正弦波状の駆動電圧を印加した場合、発振波長の時間変化がおおむね正弦波状の光を出力する。 In the conventional wavelength-swept light source, the case of applying a sinusoidal drive voltage to KTN optical deflector, the time change of the oscillation wavelength is generally outputs a sine wave of light. このような、時間の経過に伴い発振波長が周期的に増減を繰り返す波長掃引光源をOCTに適用した場合、従来は、時間の経過に対して発振波長が増加する時間帯(あるいはその逆で、発振波長が減少する時間帯)の出力光のみを、被検物の観測に用いていた。 Such, when the oscillation wavelength with the lapse of time is applied a wavelength swept light source repeating cyclically increase and decrease in OCT, conventionally, the time zone in which the oscillation wavelength is increased with respect to the elapsed time (or vice versa, only the output light of the time zone) in which the oscillation wavelength decreases, has been used to observe the specimen. そのために、従来のOCTでは、波長掃引光源の発光時間中の半分の時間しか観測を行うことができず、結果として、OCTにて被検物の観測を高速に行うためには、波長掃引光源を高速に波長掃引する必要があった。 Therefore, in the conventional OCT, can not be performed half observation only time during the emission time of a wavelength swept light source, as a result, in order to perform the observation of the object at a high speed in OCT is swept light source the it was necessary to wavelength sweep at high speed.

従来の波長掃引光源では、波長掃引速度はKTN光偏向器の動作速度で決まるが、KTN光偏向器の動作速度を高速化すると、KTNチップの発熱により偏向角が減少してしまい、掃引波長域も狭まってしまうという問題があった。 In a conventional wavelength-swept light source, the wavelength sweep rate is determined by the operating speed of the KTN optical deflector, when the operation speed of a KTN optical deflector, will be the deflection angle is reduced by the heat generation of the KTN chip, sweep wavelength range there is a problem that also would be narrowed. さらに、KTN光偏向器の動作速度を高速化することで、特定の波長の光が光源の共振器内で周回する回数が減少し、その結果、光源特性の重要なパラメータであるコヒーレンス長が短くなるという問題があった。 Further, by the operation speed of a KTN optical deflector, the number of times the light of a specific wavelength to circulate in the resonator of the light source decreases, as a result, the coherence length is short is an important parameter of the light source characteristics there is a problem that becomes.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、光源のコヒーレンス長を短くすることなく、高速な波長掃引を可能とする波長掃引光源を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, without shortening the coherence length of the light source, and an object thereof is to provide a wavelength-swept light source to enable high-speed wavelength sweeping.

上記の課題を解決するため、本発明は、発振波長の遷移を時間的に変化させる第1の光偏向器を備える光源と、前記光源から出射された光を分波させる分波器と、前記分波器の出力を遅延させる遅延器と、前記発振波長の変動周期が当該変動周期よりも高速になるよう、前記分波器の出力または前記遅延器の出力を所定のタイミングで切り替え、KTN(KTa 1-x Nb x O 3 :0≦x≦1)結晶またはKLTN(K 1-y Li y Ta 1-x Nb x O 3 :0≦x≦1、0<y<1)結晶を用いた第2の光偏向器から構成される光スイッチ部とを含む。 To solve the above problems, the present invention includes a light source comprising a first optical deflector for the transition of the oscillation wavelength is time varying, a demultiplexer which demultiplexes the light emitted from the light source, the a delay device for delaying the output of the demultiplexer, so that the fluctuation period of the oscillation wavelength is faster than the fluctuation period, switches the output of the output or the delay device of the demultiplexer at a predetermined timing, KTN ( KTa 1-x Nb x O 3 : 0 ≦ x ≦ 1) crystal or KLTN (K 1-y Li y Ta 1-x Nb x O 3: 0 ≦ x ≦ 1,0 <y <1) using crystalline and a composed optical switching unit from the second optical deflector.

前記第1の光偏向器において高速偏向のための電圧の駆動波形は、正弦波または三角波であるようにしてもよい。 Driving waveforms of the voltage for the high-speed deflection in the first optical deflector may be to be a sine wave or a triangular wave.

前記第1の光偏向器には、出射光の波数の時間変化が三角波になるよう高速偏向のための電圧が印加されるようにしてもよい。 Wherein the first optical deflector, the voltage for the high-speed deflection so that the time variation of the wave number of the emitted light becomes triangular wave may be applied.

前記遅延器は、光ファイバスプールとしてもよい。 The delay unit may be an optical fiber spool.

本発明によれば、光源のコヒーレンス長を維持したまま高速な波長掃引ができる。 According to the present invention, while maintaining the coherence length of the light source can be a high-speed wavelength sweeping it is.

本発明の実施形態における波長掃引光源の構成例を示す模式図である。 Is a schematic diagram showing a configuration example of a wavelength swept light source in the embodiment of the present invention. 光源の構成例を示す図である。 It is a diagram illustrating a configuration example of a light source. 光スイッチにおけるスイッチング動作の原理を説明するための図である。 It is a diagram for explaining the principle of the switching operation in the optical switch. 実施形態の波長掃引光源によって実現されるスイッチングの様子を説明するための図である。 It is a diagram for explaining a state of switching realized by the wavelength-swept light source embodiment. スイッチング動作時における光スイッチのKTN光偏向器に印加される電圧の様子を説明するための図である。 It is a diagram for explaining a state of the voltage applied to KTN optical deflector of the optical switch during the switching operation.

以下、本発明の一実施形態における波長掃引光源10について説明する。 The following describes the wavelength-swept light source 10 in an embodiment of the present invention. この波長掃引光源10は、発振波長の遷移を正弦波状に時間的に変化させるものである。 The wavelength swept light source 10 is a transition of the oscillation wavelength intended for time varying sinusoidally.

[波長掃引光源の全体構成] [Overall Configuration of a wavelength swept light source]
図1は、波長掃引装置10の構成例を示す模式図である。 Figure 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a wavelength sweep apparatus 10.

図1に示すように、波長掃引光源10は、光源101と、光学装置201とを備える。 As shown in FIG. 1, the wavelength-swept light source 10 includes a light source 101, an optical device 201. 光学装置201は、光カプラ(分波器)102と、遅延器103と、1×2光スイッチ(光スイッチ部)104とを備える。 The optical device 201 includes an optical coupler (demultiplexer) 102, a delay unit 103, a 1 × 2 optical switch (optical switch unit) 104. この実施形態では、光源101は、電気光学結晶としての例えばKTN(KTa 1-x Nb x O 3 :0≦x≦1)光偏向器またはKLTN(K 1-y Li y Ta 1-x Nb x O 3 :0≦x≦1、0<y<1)光偏向器を用いたものである。 In this embodiment, the light source 101, for example KTN as an electro-optical crystal (KTa 1-x Nb x O 3: 0 ≦ x ≦ 1) optical deflector or KLTN (K 1-y Li y Ta 1-x Nb x O 3: 0 ≦ x ≦ 1,0 <y <1) is obtained using an optical deflector. この光源101の構成は、後述する図2で詳細に説明する。 The configuration of the light source 101 is described in detail in FIG. 2 to be described later.

光カプラ102は、光源101から出射された光を分波させる。 The optical coupler 102 causes demultiplexes the light emitted from the light source 101. 遅延器103は、光源101から出射された光を遅延させる。 Delayer 103 delays the light emitted from the light source 101. 遅延器103は、例えば、光ファイバスプールである。 Delayer 103 is, for example, an optical fiber spools. 後述するように、この実施形態の波長掃引光源10では、光の波長掃引周期(発振波長)をTとすると、遅延器103は、その半分のT/2だけ遅延させる。 As described later, the wavelength-swept light source 10 of this embodiment, the wavelength sweep cycle of light (oscillation wavelength) is T, the delay 103 delays only half of the T / 2.

光スイッチ104は、後述する光偏向器31から構成され、光カプラ102から上部アーム40を介して出射される光と、遅延器103によって遅延され遅延器103から下部アーム50を介して出射される光とを切り替える。 The optical switch 104 is composed of an optical deflector 31 to be described later, the light emitted from the optical coupler 102 through the upper arm 40, and is emitted through the lower arm 50 from by the delay unit 103 delayed by the delay 103 switch between the light. そして、切り替えられた光は、光導波路または光ファイバとしての伝送媒体105を伝搬する。 The light was switched propagates a transmission medium 105 as an optical waveguide or an optical fiber. 上記切り替えの処理は、後に詳細に説明する。 Processing of the switching will be described in detail later.

[光源の構成] [Configuration of Light Source
図2は、光源101の構成例を示す図である。 Figure 2 is a diagram showing a configuration example of the light source 101.

図2に示すように、光源101は、半導体光増幅器11と、コリメートレンズ12と、KTNまたはKLTNを用いた光偏向器13と、制御電圧源14とを備える。 2, the light source 101 includes a semiconductor optical amplifier 11, a collimator lens 12, an optical deflector 13 using KTN or KLTN, and a control voltage source 14. さらに、この光源101は、回折格子15と、端面鏡16と、集光レンズ17と、出力結合鏡18とを備える。 Further, the light source 101 includes a diffraction grating 15, an end surface mirror 16, a condenser lens 17, and an output coupling mirror 18.

光源101では、半導体光増幅器11からの出力光を光の方向を変化させ、回折格子15で光が入射する角度を変化させる。 In the light source 101 changes the direction of light output light from the semiconductor optical amplifier 11, the light changes the angle of incident at the diffraction grating 15. そして、その入射角度に応じた特定の波長の光のみが端面鏡16で反射され、その光が、半導体光増幅器11で再結合され、レーザー発振して出力光1として、光学装置201に与えることができる。 Then, the only light of a specific wavelength corresponding to the incident angle is reflected at the end face mirror 16, the light is recombined in the semiconductor optical amplifier 11, as output light 1 by laser oscillation, to give the optical device 201 can. この場合、光偏向器13によって、回折格子15へ高速に入射される角度を変化させることで、レーザー発振する波長を高速に変化させることができる。 In this case, the light deflector 13, by changing the angle to be incident on a high speed onto the diffraction grating 15, it is possible to change the wavelength of laser oscillation at a high speed.

[光源のコヒーレンス長] [Coherence length of the light source]
次に、光源101のコヒーレンス長について説明する。 Next, a description will be given coherence length of the light source 101.

一般に、コヒーレンス長lcは、下記式(1)で表されることが知られている(例えば、非特許文献2を参照)。 Generally, the coherence length lc is known to be represented by the following formula (1) (for example, see Non-Patent Document 2).

なお、式(1)において、λ:波長、L:共振器長、W T :波長掃引幅、F:波長掃引周波数、W C :回折格子の帯域幅、を示す。 In the equation (1), lambda: shows the band width of the diffraction grating, a: wavelength, L: the resonator length, W T: wavelength sweep width, F: wavelength scanning frequency, W C.

また、回折格子の帯域幅W Cは、式(1)から下記式(2)で表される。 Also, the bandwidth W C of the diffraction grating is expressed from equation (1) by the following formula (2).

なお、式(2)において、Λ:回折格子の周期、w:ビーム半径、を示す。 In the equation (2), lambda: the period of the diffraction grating, w: shows the beam radius, the.

光源101において、波長掃引周波数が大きくなると、上記式(1)に従ってコヒーレンス長lcが短くなることがわかる。 In the light source 101, the wavelength sweeping frequency is increased, it can be seen that the coherence length lc is reduced according to the above formula (1).

本実施形態の波長掃引光源10では、光源101における波長掃引周波数を固定したまま(変えることなく)、光学装置201によってその波長掃引周波数を大きくすることが可能となる。 In the wavelength swept light source 10 of the present embodiment, (without altering) while fixing the wavelength sweep frequency of the light source 101, it is possible to increase the wavelength sweep frequency by the optical device 201. すなわち、コヒーレンス長は短くならず、波長掃引周波数だけを大きくすることができる。 In other words, the coherence length is not shortened, it is possible to increase only the wavelength sweep frequency.

光干渉断層撮影(Optical Coherence Tomography, OCT)の光源として、波長掃引光源を用いる場合、この方式はSS-OCT(Swept-Source OCT)と呼ばれるが、このSS-OCTは、コヒーレンス長によって断層の深さが決定される。 Optical coherence tomography (Optical Coherence Tomography, OCT) as a light source for the case of using a wavelength-swept light source, this method is referred to as SS-OCT (Swept-Source OCT), the SS-OCT, the depth of the tomographic by the coherence length is is determined.

このため、本実施形態の波長掃引光源10では、波長掃引速度の高速化に伴うコヒーレンス長の短縮が生じないため、上記SS-OCT方式のOCT光源として好適である。 Therefore, the wavelength-swept light source 10 of the present embodiment, since the reduction of the coherence length associated with the speeding up of wavelength sweep speed does not occur, it is suitable as OCT light source of the SS-OCT system.

[光源におけるジッター] [Jitter in source]
光源101において、出力波長の時間揺らぎが生じることになるが、以下の説明ではこれをジッターと称する。 In the light source 101, but so that the time fluctuations of the output wavelength occurs, it referred to as jitter this in the following description.

本実施形態の波長掃引光源10において、特に、付加光学系の数Nが大きいと、ジッターの影響で掃引波長域の端の部分が選択され、時間的な波長の変化量が小さくなることが考えられる。 In the wavelength-swept light source 10 of the present embodiment, in particular, the number N of additional optical system is large, is selected end portion of the sweep wavelength range due to the influence of jitter, considered that the amount of change in temporal wavelength decreases It is. そのためジッターが小さい光源101が好ましいが、光源101において、ジッターは100psec以下と非常に小さいため、付加光学系による波長掃引速度の高速化にKTN光偏向器またはKLTN光偏向器を用いた光源を用いるのはより好ましい。 Therefore although the jitter is small light source 101 is preferred, in the light source 101, jitter very small and below 100 psec, using a light source with a KTN optical deflector or KLTN optical deflector speed wavelength sweeping speed by additional optics the more preferred.

[光偏向器の構成] [Configuration of the optical deflector]
次に、光偏向器13の構成例について説明する。 Next, a configuration example of the optical deflector 13.

光偏向器13は、直方体の電気化学結晶(KTNまたはKLTN)と、その対向する2面に形成された電極とから構成され、電極に電圧を印加することで電気化学結晶に入射された光は偏向する。 Optical deflector 13, rectangular electrochemical crystals (KTN or KLTN), its is composed of a facing 2 formed on surface electrodes, light incident on the electrochemical crystals by applying a voltage to the electrodes to deflect. その偏向角θは、下記式(3)で表される(ただし、印加電圧が交流で高速(主に数十kHz以上)の場合)。 Its deflection angle theta, represented by the following formula (3) (however, if the applied voltage is an AC high-speed (mostly several tens kHz or higher)).

なお、式(3)において、n:屈折率、g 11 :2次の電気光学係数、e:電気素量、N:電気化学結晶内にあらかじめ蓄積された電子密度、ε:誘電率、L:入射光が進行方向に進む結晶内の長さ、V:印加電圧、d:電極間の距離、を示す。 In the equation (3), n: refractive index, g 11: 2-order electrooptic coefficient, e: elementary charge, N: previously stored electron density in the electrochemical crystals, epsilon: permittivity, L: the length of the crystal that incident light propagating in a propagating direction, V: applied voltage, d: show the distance between the electrodes.

光偏向器13に十分に低周波(1kHz以下)の電圧を印加した場合、結晶内に電子が注入され、結晶内の電子トラップに捕獲される。 When a voltage is applied sufficiently low frequency (1kHz or less) to the optical deflector 13, the electron in the crystal is injected, it is trapped in the electron trap in the crystal. これにより、あらかじめ電子が蓄積された状態となる。 In this manner, a state previously electrons are accumulated.

電子トラップの密度は、10 20 〜10 21 m -3程度で、上記低周波の電圧が印加されて結晶内に一様に電子が捕獲されると考えられる。 The density of electronic traps at 10 20 to 10 21 m about -3 is believed that the low-frequency voltage is applied to uniformly electrons in the crystal are captured.

相転移温度付近では、非常に大きな誘電率(比誘電率数万)をもつため、偏向角(全角)はおよそ10°にも達する。 The phase transition temperature near, since it has a very large dielectric (relative permittivity several tens of thousand), the deflection angle (full-width) is as high as approximately 10 °.

[KTNまたはKLTN結晶] [KTN or KLTN crystal]
KTNまたはKLTN結晶の結晶相は、高温相から立方晶、正方晶、斜方晶、菱面体晶の順に相転移する。 Crystal phase of KTN or KLTN crystal, cubic from the high temperature phase, tetragonal, orthorhombic, a phase transition in the order of rhombohedral. 立方晶においては常誘電性を示し、それ以外では強誘電性を示す。 In cubic indicates paraelectric shows ferroelectricity otherwise.

Ta/Nb比と、Li添加量(KLTN結晶の場合のみ)とによって、上記立方晶から正方晶へ相転移する温度を変化させることができるが、立方晶で常誘電相においてKTNまたはKLTN結晶を用いることを想定している。 And ta / Nb ratio, by the Li amount (for KLTN crystal only), it is possible to change the temperature to the phase transition from the cubic to tetragonal, the KTN or KLTN crystal in paraelectric phase cubic It is assumed to be used.

常誘電相における最低次の電気光学効果は2次の電気光学効果(カー効果)であるため、電界Eの印加に伴う、電界Eと平行な偏波の光の屈折率変化量Δn 1は、下記式(4)で表される。 For the lowest order electrooptic effect in paraelectric phase is a quadratic electro-optic effect (Kerr effect), caused by the application of an electric field E, the refractive index change amount [Delta] n 1 of the electric field E parallel to the polarization of light, represented by the following formula (4).

なお、式(4)において、g 11は電界Eと平行な偏波の光に対する2次の電気光学係数である。 In the equation (4), g 11 is the secondary electro-optic coefficient for the electric field E parallel to the polarization of light.

一方、電界Eと垂直な偏波の光の屈折率変化量Δn 2は、下記式(5)で表される。 On the other hand, the refractive index change amount [Delta] n 2 of the electric field E and perpendicular polarized light is expressed by the following equation (5).

なお、式(5)において、g 12は電界Eと垂直な偏波の光に対する2次の電気光学係数である。 In the equation (5), g 12 is the secondary electro-optic coefficient for the electric field E perpendicular polarized light.

KTNまたはKLTN結晶においては、g 12の絶対値は、g 11の絶対値の1/3程度である。 In KTN or KLTN crystal, an absolute value of g 12 is about 1/3 of the absolute value of g 11. このため、光偏向器13としてKTNまたはKLTN結晶を用いる場合、より大きな屈折率により効率的な光偏向を実現するために、入射する光の偏波は電界に平行である方が良い。 Therefore, when using the KTN or KLTN crystal as an optical deflector 13, in order to achieve efficient light deflected by a greater refractive index, polarization of the incident light is better is parallel to the electric field.

[光スイッチの動作] [Operation of the optical switch]
次に、光スイッチ104の動作について、図1、図3、図4および図5を参照して説明する。 Operation of the optical switch 104, FIG. 1, FIG. 3 will be described with reference to FIGS.

図3は、光スイッチ104におけるスイッチング動作の原理を説明するための図である。 Figure 3 is a diagram for explaining the principle of the switching operation in the optical switch 104. 図4は、光スイッチ104によって実現されるスイッチングの様子を説明するための図である。 Figure 4 is a diagram for explaining a state of switching to be implemented by the optical switch 104. 図5は、光スイッチ104のKTN光偏向器31に印加される電圧の様子を説明するための図である。 Figure 5 is a diagram for explaining a state of the voltage applied to KTN optical deflector 31 of the optical switch 104. なお、KTN光偏向器31に代えて、KLTN光偏向器を適用することもできる。 Instead of the KTN optical deflector 31, it is also possible to apply the KLTN optical deflector.

図3に示すように、光スイッチ104は、KTN光偏向器31と、2つの凸レンズ32,33とを備える。 As shown in FIG. 3, the optical switch 104 includes a KTN optical deflector 31, and two convex lenses 32 and 33. KTN光偏向器31は、上部アーム40からの光と、下部アーム50からの光とを凸レンズ32を介して入射するとともに、上記2つの光R1,R2のうちの一方に切り替えて凸レンズ32を介して光導波路または光ファイバの伝送媒体60へ出射する。 KTN optical deflector 31, via a light from the upper arm 40, and light from the lower arm 50 make incidence through the convex lens 32, a convex lens 32 is switched to one of the two optical R1, R2 Te emitted to the transmission medium 60 of the optical waveguide or optical fiber.

なお、上部アーム40からの光は光カプラ102で分波された光を意味し、下部アーム50からの光は遅延器103でT/2遅延された光を意味する。 The light from the upper arm 40 means the light demultiplexed by the optical coupler 102, the light from the lower arm 50 means light is T / 2 delayed by the delay unit 103.

伝送媒体60へ出射される光R1,R2(図3を参照)は、図4(c)に一例を示すように、T/2ごとに切り替えられる。 Light R1, R2 emitted to the transmission medium 60 (see FIG. 3), as an example in FIG. 4 (c), it is switched every T / 2. 図4(a)に示すように、光カプラ102で分波された光R1が伝送媒体60へ出射されるのは、T/2期間a1,a2の場合である。 As shown in FIG. 4 (a), the light R1 at the optical coupler 102 is demultiplexed is emitted to the transmission medium 60 is a case of T / 2 periods a1, a2. この場合、KTN光偏向器31に印加される電圧は、+V(例えば200v)である。 In this case, the voltage applied to KTN optical deflector 31 is + V (e.g., 200 v). T/2は、例えば、2.5μsecである。 T / 2 is, for example, 2.5Myusec.

一方、図4(b)に示すように、遅延器103でT/2遅延された光R2が出射されるのは、T/2期間b1,b2の場合である。 On the other hand, as shown in FIG. 4 (b), the is T / 2 delayed light R2 in the delay 103 is emitted is the case of T / 2 periods b1, b2. この場合、KTN光偏向器31に印加される電圧は、−V(例えば−200v)である。 In this case, the voltage applied to KTN optical deflector 31 is -V (e.g., -200 V).

本実施形態の光スイッチ104では、光カプラ102の出力光のうちのいずれか一方の出力光において、最大の発振波長を得るタイミング、および、最小の発振波長を得るタイミングで、光カプラ102または遅延器103からの光路を切り替える。 In the optical switch 104 of the present embodiment, in either of the output light of the output light of the optical coupler 102, the timing to obtain the maximum oscillation wavelength, and at the timing of obtaining the minimum oscillation wavelength, an optical coupler 102 or delay switching the optical path from the vessel 103. これにより、発振波長の周期がT/2、すなわち波長掃引周波数が2倍となり、高速な波長掃引が実現できる。 Thus, the period of the oscillation wavelength T / 2, i.e. the wavelength sweeping frequency is doubled, fast wavelength sweeping can be realized.

[光スイッチの種類] [Types of optical switch]
光スイッチは、KTN(KTa 1-x Nb x O 3 :0≦x≦1)結晶またはKLTN(K 1-y Li y Ta 1-x Nb x O 3 :0≦x≦1、0<y<1)結晶を用いた光偏向器への電圧印加により、光路を空間的に切り替えることにより実現される(例えば、特許第475138号参照)。 Optical switches, KTN (KTa 1-x Nb x O 3: 0 ≦ x ≦ 1) crystal or KLTN (K 1-y Li y Ta 1-x Nb x O 3: 0 ≦ x ≦ 1,0 <y < by applying a voltage to the optical deflector using the 1) crystals, it is realized by switching the optical path spatially (e.g., see Japanese Patent No. 475138).

以上説明したように、本実施形態の波長掃引光源10によれば、光源101のコヒーレント長を変えることなく、光カプラ102の出力または遅延器103の出力を所定のタイミングで切り替える。 As described above, according to the wavelength-swept light source 10 of the present embodiment, without changing the coherence length of the light source 101, it switches the output of the output or the delay 103 of the optical coupler 102 at a predetermined timing. そして、発振波長の変動周期が当該変動周期よりも高速になるように、所定のタイミングが設定される。 As fluctuation period of the oscillation wavelength is faster than the fluctuation period, the predetermined timing is set. したがって、光源101のコヒーレンス長を短くすることなく、高速な波長掃引が実現できる。 Therefore, without shortening the coherence length of the light source 101, a high-speed wavelength sweeping can be realized.

次に、上記実施形態の実施例1について、図1、図2および図5を参照して説明する。 Next, for Example 1 of the above embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 5.

(実施例1) (Example 1)
図1に示した波長掃引装置10において、光源101に用いられる光偏向器13として、KLTN光偏向器を用いた。 The wavelength sweep apparatus 10 shown in FIG. 1, as an optical deflector 13 used in the light source 101, using the KLTN optical deflector. KLTN光偏向器の結晶は、長さ方向(4.0mm)×幅方向(3.2mm)×厚さ方向(1.0mm)とし、4.0mm×3.2mmの2面に電極を形成した。 Crystals KLTN light deflector, and the longitudinal direction (4.0 mm) × width (3.2 mm) × thickness direction (1.0 mm), an electrode was formed on the two surfaces of 4.0 mm × 3.2 mm. そして、光入射する3.2mm×1.0mmの2面は、光学研磨を行った。 The two surfaces of 3.2 mm × 1.0 mm to light incident were optically polished.

結晶は常誘電相で、比誘電率が17500となる温度に保持した。 Crystals in paraelectric phase, the dielectric constant is maintained at a temperature comprised between 17500. 結晶内に電子を蓄えるために、+400VのDC電圧を10秒、-400VのDC電圧を10秒、それぞれ印加した。 In order to store electrons in the crystal, + 10 seconds DC voltage of 400V, 10 seconds DC voltage of -400 V, it was applied, respectively. その後、±400Vの交流電圧(周波数が200kHzの正弦波)を印加し、光偏向を行った。 Then, by applying an AC voltage of ± 400V (sine wave frequencies 200kHz), it was light deflection. 印加する交流電圧は三角波でもよい。 AC voltage applied may be a triangular wave. 半導体光増幅器11は、1.3um帯のものを用い、波長掃引は中心波長1.32μm、掃引幅100nmを実現した。 The semiconductor optical amplifier 11, used as a 1.3um band, wavelength scanning is realized central wavelength 1.32 .mu.m, a sweep width 100 nm.

遅延器103として、光ファイバスプールを用いた。 As delayer 103, using an optical fiber spool. 光ファイバの屈折率は1.467であるため、光ファイバの長さを511mとすることで、遅延器103では、交流電圧の周期5μsecの半分の2.5μsec遅延させた。 Since the refractive index of the optical fiber is 1.467, the length of the optical fiber by a 511m, the delay unit 103, and allowed to 2.5μsec delayed half cycle 5μsec of the AC voltage.

光スイッチ104は、図5に示したT/2(=2.5μsec)ごとに、KTN(KTa 1-x Nb x O 3 :0≦x≦1)結晶またはKLTN(K 1-y Li y Ta 1-x Nb x O 3 :0≦x≦1、0<y<1)結晶を用いた光偏向器への電圧印加により光路を切り替えることで、波長掃引周波数が400kHzの光を出力させることができた。 The optical switch 104, every T / 2 (= 2.5μsec) shown in FIG. 5, KTN (KTa 1-x Nb x O 3: 0 ≦ x ≦ 1) crystal or KLTN (K 1-y Li y Ta 1 -x Nb x O 3: 0 ≦ x ≦ 1,0 <y <1) by switching the optical path by applying a voltage to the optical deflector using the crystal, can be wavelength sweep frequency to output light of 400kHz It was. 出力光の波長掃引幅は100nmであった。 Wavelength sweep width of the output light was 100 nm.

10 波長掃引光源 31 光偏向器 101 光源 102 光カプラ 103 遅延器 104 光スイッチ 201 光学装置 10 the wavelength-swept light source 31 optical deflector 101 light source 102 light coupler 103 delayer 104 optical switch 201 optical device

Claims (4)

  1. 発振波長の遷移を時間的に変化させる第1の光偏向器を備える光源と、 A light source comprising a first optical deflector for the transition of the oscillation wavelength is time-varying,
    前記光源から出射された光を分波させる分波器と、 Demultiplexer which demultiplexes the light emitted from the light source,
    前記分波器の出力を遅延させる遅延器と、 A delay device for delaying the output of said demultiplexer,
    前記発振波長の変動周期が当該変動周期よりも高速になるよう、前記分波器の出力または前記遅延器の出力を所定のタイミングで切り替え、KTN(KTa 1-x Nb x O 3 :0≦x≦1)結晶またはKLTN(K 1-y Li y Ta 1-x Nb x O 3 :0≦x≦1、0<y<1)結晶を用いた第2の光偏向器から構成される光スイッチ部と を含むことを特徴とする波長掃引光源。 So that the fluctuation cycle of the oscillation wavelength is faster than the fluctuation period, the output of the output or the delay device of the demultiplexer switching at a predetermined timing, KTN (KTa 1-x Nb x O 3: 0 ≦ x ≦ 1) crystal or KLTN (K 1-y Li y Ta 1-x Nb x O 3: 0 ≦ x ≦ 1,0 <y <1) light and a second light deflector using a crystalline switch wavelength-swept light source, characterized in that it comprises a part.
  2. 前記第1の光偏向器において高速偏向のための電圧の駆動波形は、正弦波または三角波であることを特徴とする請求項1に記載の波長掃引光源。 Said first drive waveform of voltage for high-speed deflection in the optical deflector, a wavelength swept light source according to claim 1, characterized in that a sine wave or a triangular wave.
  3. 前記第1の光偏向器には、出射光の波数の時間変化が三角波になるよう高速偏向のための電圧が印加されることを特徴とする請求項1に記載の波長掃引光源。 Wherein the first optical deflector, a wavelength swept light source according to claim 1, the time change of the wave number of the emitted light, characterized in that the voltage for the high-speed deflection so that the triangular wave is applied.
  4. 前記遅延器は、光ファイバスプールであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の波長掃引光源。 The delay unit is wavelength-swept light source according to any one of claims 1 to 3, characterized in that an optical fiber spools.
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