JP6025317B2 - モード同期レーザ光源装置及びこれを用いた光干渉断層撮影装置 - Google Patents
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Description
この光干渉断層撮影装置には、レーザ光源として波長掃引型のモード同期レーザ装置が用いられている。
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的は、発振波長が可変でかつ発振スペクトル分布が狭いレーザ光を実現可能なモード同期レーザ光源装置を提供するところにある。
前記キャリアの消費によりレーザ光のパルスを増幅すると共に前記キャリアの密度変化に
より前記レーザ光のパルス強度に依存する自己位相変調と等価な位相変調を生じる半導体
光増幅器と、
該半導体光増幅器から射出されるレーザ光のパルス強度の変調周波数を変化させる電気光学変調器からなる掃引用変調部と、
該掃引用変調部により変調された前記レーザ光のパルスを前記半導体光増幅器に帰還さ
せてレーザ発振させる共振器と、
異常分散領域で用いられかつ前記共振器を導波中の前記レーザ光のパルスの波長に依存
して該レーザ光のパルスの帰還時間を変化させる分散補償器とを有し、
前記共振器は、前記半導体光増幅器の射出端面から射出されたレーザ光のパルスを導光
する射出用導光ファイバと、該射出用導光ファイバを伝播するレーザ光のパルスを前記半
導体光増幅器の入射端面に導光する帰還用導光ファイバと、前記射出用導光ファイバと前
記帰還用導光ファイバとがそれぞれ接続される第1,第3ポートとこの第1,第3ポートの
間に前記分散補償器が接続される第2ポートとを有するサーキュレータとを有し、
前記分散補償器は、一端側が短波長のパルス成分を反射させ、他端が長波長のパルス成
分を反射させるリニアチャープファイバーブラッググレーティングであり、
前記リニアチャープファイバーブラッググレーティングの一端を前記サーキュレータの
第2ポートに接続して、その他端から前記レーザ光のパルスを出力させることを特徴とす
る。
以下に、本発明に係るモード同期レーザ光源装置の実施例を図面を参照しつつ説明する。
図1は本発明に係るモード同期レーザ光源装置を備えた光干渉断層撮影装置の要部構成を示す模式図である。
その導波路構造体1aに注入電流Iが注入されて、導波路構造体1aにキャリアが生成される。その導波路構造体1aの入射端面1bに入射する光パルスによる誘導放出現象により、そのキャリアが消費される。その結果、レーザ光のパルスが増幅され、そのレーザ光のパルスが射出端面1cから射出される。
ここでは、半導体光増幅器1には、利得3−dB、幅80.6nmのSOAモジュールが用いられている。
f(λ)=m・c/{n・(L+2Lf(λ))}
f(λ0)=(m・c)/(n・L)
このとき、波長λ1における共振周波数f(λ1)は、チャープレートをAとすると、
f(λ1)=m・c/{n・(L+2(λ1−λ0)/A)}
Δλ=(L・A)・Δf/2f(λ0)
ただし、Δλ=λ1−λ0
FSR=(c・A)/(2・n・f)
その図4から、パルス波形P2の立ち上がり部分P2’(図3参照)では、図4に示す基準値を「0」として周波数がマイナス「−」側に変化しているので、赤方にシフトし、パルス波形P2の立ち下がり部分P2"では基準値を「0」としてプラス側「+」に変化しているので、青方にシフトしていることが見てとれる。
また、SPMと等価な位相変調は、正常分散により発生する時間軸上での位相変調と同符号であるため、パルスの波長幅はSPMと等価な位相変調の影響により広がる。
すなわち、長波長側であるパルス波形P2の立ち上がり部分P2’が周回する時間は長くかかる。これに対して、短波長側であるパルス波形P2の立ち下がり部分P2”が周回する時間は短い。
ところで、スペクトル分布は、上記したように異常分散とSPMと等価な位相変調の量とを調整することにより変更が可能である。
その第3の要素は、半導体光増幅器1の種類である。量子ドットの半導体光増幅器と量子井戸の半導体光増幅器とでは後者の方がSPMと等価な位相変調を生じやすくなる。
一方、異常分散により発生する位相変調は、分散補償器5を変更することにより、その位相変調の大きさを変更できる。
図7はモード同期レーザ光源装置の実施例2を示し、この実施例2では、掃引用変調部3を半導体光増幅器1への注入電流Iをパルス制御する注入電流制御部11により構成したものであり、残余の構成要素は実施例1と同様であるので、同一構成要素に同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
図8は、モード同期レーザ光源装置の実施例3を示し、この実施例3では、リング共振器6が半導体光増幅器1の反射端面1dに対向する入・出射端面1eから射出されたレーザ光のパルスを導光・帰還する導光ファイバ12から構成されている。
図9は、モード同期レーザ光源装置の実施例4を示し、この実施例4では、実施例3の分散補償器5としてリニアチャープファイバーブラッググレーティングを用いる代わりにボリュームホログラムを用いることにしたものである。
3…掃引用変調部
4…サーキュレータ
5…分散補償器
6…リング共振器
Claims (5)
- 注入電流が注入されてキャリアが生成されかつ前記キャリアの消費によりレーザ光のパルスを増幅すると共に前記キャリアの密度変化により前記レーザ光のパルス強度に依存する自己位相変調と等価な位相変調を生じる半導体光増幅器と、
該半導体光増幅器から射出されるレーザ光のパルス強度の変調周波数を変化させる電気光学変調器からなる掃引用変調部と、
該掃引用変調部により変調された前記レーザ光のパルスを前記半導体光増幅器に帰還させてレーザ発振させる共振器と、
異常分散領域で用いられかつ前記共振器を導波中の前記レーザ光のパルスの波長に依存して該レーザ光のパルスの帰還時間を変化させる分散補償器とを有し、
前記共振器は、前記半導体光増幅器の射出端面から射出されたレーザ光のパルスを導光する射出用導光ファイバと、該射出用導光ファイバを伝播するレーザ光のパルスを前記半導体光増幅器の入射端面に導光する帰還用導光ファイバと、前記射出用導光ファイバと前記帰還用導光ファイバとがそれぞれ接続される第1,第3ポートとこの第1,第3ポートの間に前記分散補償器が接続される第2ポートとを有するサーキュレータとを有し、
前記分散補償器は、一端側が短波長のパルス成分を反射させ、他端が長波長のパルス成分を反射させるリニアチャープファイバーブラッググレーティングであり、
前記リニアチャープファイバーブラッググレーティングの一端を前記サーキュレータの第2ポートに接続して、その他端から前記レーザ光のパルスを出力させることを特徴とするモード同期レーザ光源装置。 - 注入電流が注入されてキャリアが生成されかつ前記キャリアの消費によりレーザ光のパルスを増幅すると共に前記キャリアの密度変化により前記レーザ光のパルス強度に依存する自己位相変調と等価な位相変調を生じる半導体光増幅器を備えたモード同期レーザ光源装置であって、
前記半導体光増幅器は、一端に反射端面と、この反射端面に対向する他端に入・出射端面を有し、
該半導体光増幅器から射出されるレーザ光のパルス強度の変調周波数を変化させる電気光学変調器からなる電気光学変調器からなる掃引用変調部と、
前記入・出射端面に一端が接続された導光ファイバで構成され、且つ、前記半導体光増幅器の入・出射端面から射出されるレーザ光のパルスを導光・帰還させる共振器と、
前記導光ファイバの他端に接続され、且つ、前記レーザ光のパルスの波長に依存して該レーザ光のパルスの帰還時間を変化させる分散補償器とを有し、
該分散補償器は、一端側が短波長のパルス成分を反射させ、他端が長波長のパルス成分を反射させるリニアチャープファイバーブラッググレーティングであり、
前記リニアチャープファイバーブラッググレーティングの一端が前記導光ファイバの他端に接続され、該リニアチャープファイバーブラッググレーティングの他端から前記レーザ光のパルスが出力されることを特徴とするモード同期レーザ光源装置。 - 前記掃引用変調部が前記半導体光増幅器への注入電流をパルス制御する注入電流制御部であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のモード同期レーザ光源装置。
- 前記リニアチャープファイバーブラッググレーティングをチャープミラーまたはボリュームホログラムに替えたことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のモード同期レーザ光源装置。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のモード同期レーザ光源装置を有する光干渉断層撮影装置。
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