JP6253326B2 - 光源及び前記光源を用いた光干渉断層撮像装置 - Google Patents
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Description
前記1つ以上の発光領域のうちの1つの第一の発光領域から発せられる光であって、前記発光スペクトル変換領域を経由する光と、前記第一の発光領域から、または、前記1つ以上の発光領域のうち、前記第一の発光領域とは異なる第二の発光領域から発せられ、前記発光スペクトル変換領域を経由しない光とが合波されるように構成され、
前記制御部は、前記発光スペクトル変換領域の電流密度が、前記第一の発光領域の電流密度よりも小さくなるように前記発光スペクトル変換領域、および前記第一の発光領域に注入する電流を制御することを特徴とする。
本発明の実施形態において発光領域とは、波長幅を有する光を発する活性層を含む領域のことである。
本発明の実施形態において発光スペクトル変換領域とは、当該領域を導波した光の波長、強度が変わる領域のことである。具体的には、SLDにおいて発光領域の電流密度より小さくなるような電流密度が注入される領域、または、電流が注入されない活性層の領域である。
活性層に好適な量子井戸構造は、発光させる波長により異なる。そして量子井戸構造の発光波長は井戸層及び障壁層の材料および井戸層の厚さにより決まる。以下では、活性層の発光波長に好適な量子井戸の例として、量子井戸の基底準位の発光波長を軸に説明する。
実施形態1に係る光源について図2を用いて説明する。図2(a)は本実施形態に係る光源を模式的に示した斜視図であり、図2(b)は図2(a)を黒い矢印A1の方向から見た平面図である。
P2(λ1)・exp(−α(λ1)・L)=P2(λ2)・exp(−α(λ2)・L)
すなわち、L=ln{P2(λ1)/P2(λ2)}/{α(λ1)−α(λ2)}よりLが長いことが好ましい。
1/4・P1(λ1)<P2(λ2)・exp(−α(λ2)・L)
すなわち、L<ln{4・P2(λ2)/P1(λ1)}/α(λ2)
を満たすLであることが好ましい。
本発明の実施形態に係る光源の別の例について図4を用いて説明する。図4(a)は、本実施形態に係る光源を模式的に示した斜視図であり、図4(b)は図4(a)を黒い矢印の方向からみた平面図である。
本発明の実施形態2について図5を用いて説明する。図5(a)は、本実施形態に係る光源を模式的に示した斜視図であり、図5(b)は図5(a)を黒い矢印の方向からみた平面図である。
本発明の実施形態3について図6を用いて説明する。図6(a)は、本実施形態に係る光源を模式的に示した斜視図であり、図6(b)は図6(a)をX点からみた図であり、図6(c)はY点からみた図である。図6に示すように、600は半導体積層膜(基板含む)、602は活性層、604は絶縁膜、606は上部電極、608下部電極、610は第一の発光領域、612は第二の発光領域、614は発光スペクトル変換領域、616は、第一の端面である。
本発明の実施形態4について図7を用いて説明する。図7(a)は、本実施形態に係る光源を模式的に示した斜視図であり、図7(b)は図7(a)X点からみた図である。本実施形態においては、素子の二つの端面からの出射される光を信号とするスーパールミネッセントダイオード(SLD)の例である。第一の発光領域710、第二の発光領域712、及び発光スペクトル変換領域714の長さ、注入電流量を最適に設定すること(例えば、第一の発光領域710と第二の発光領域712の長さを等しくとり、発光スペクトル変換領域714の長さを二つの発光領域より長く設定する)により、第一の端面716及び第二の端面718のそれぞれから広帯域なスペクトルを有する出射光を得ることが可能となり、それぞれの出射光を、光ファイバー(不図示)を用いて合波することで、広帯域、かつ高出力のSLDを得ることが可能となる。また、両端面からの出射光のうち、一方はモニタ用の光として利用しても良い。なお、本実施形態の構成を説明する図7において、発光スペクトル変換領域714には、上部電極706を形成していないがこれに限られるものではなく、上部電極706を形成してもよい。上部電極706を形成する場合は、電流注入は行わない、あるいは逆バイアスを注入するなど、構成(各領域の長さ等)により適宜選択可能である。また、本実施形態では、合波手段として光ファイバによる合波を用いたが、これに限定されるものではなく、両端面からの出射光を合波できるのであれば、他の合波方法であってもよい。
本実施形態は電流注入を行う発光領域と、発光スペクトル変換領域と、一つの端面に反射部を有するSLDにおいて、発光領域で発生する光を発光スペクトル変換領域と発光領域を導波して利用することで、広帯域なスペクトル特性を得ることを可能としたものである。
本実施形態では、上記実施形態1乃至5に係る光源を用いた光干渉断層撮像(OCT)装置について図9を用いて説明する。本実施形態に係るOCT装置は、上記の光源と、前記光源からの光を物体へ照射する照射光と参照光とに分岐し、前記物体に照射された光の反射光と前記参照光による干渉光を発生させる干渉光学系と、前記干渉光を波長分散させる波長分散部と、波長分散された前記干渉光を受光する光検出部と、前記干渉光の強度に基づいて、前記物体の情報を取得する情報取得部と、を有することを特徴とする。
実施例1は、実施形態1(図1、2、3)において、
n型のGaAs基板310上に、n型クラッド層320としてn−Al0.5GaAs、活性層240として4つの量子井戸を用いて各量子井戸の井戸幅を変調したInGaAs非対称多重量子井戸、p型クラッド層340としてp−Al0.5GaAs、コンタクト層350として高ドープのp−GaAs、が積層された光源である。
本実施例では、実施形態3(図6)において第一の発光領域610の長さを0.2mm、第二の発光領域612の長さを0.25mm、及び発光スペクトル変換領域614の長さを0.25mmとした。このような構成を採ることにより、第一の発光領域610に170mAを注入し、同時に第二の発光領域612に30mAを注入することにより、第一の端面616より広帯域な発光スペクトルを有する出射光を得ることが可能となる。なお、本実施例では、発光スペクトル変換領域614には電流注入を行っていない。次に、本実施例のSLDの製造方法について説明する。
実施例3では実施形態5(図8)における光源の具体例を示す。
以下に本発明の実施例4について図18を用いて説明する。
本実施例では実施例1の構成で注入電流量を変えた例を示す(図19)。実施例1では発光スペクトル変換領域222に電流を注入しなかったが、本例では、電流を1、2、3、5、10mAと変化させたときの発光スペクトルを測定した。図19に示すように、注入する電流が大きくなるほど(発光スペクトル変換領域の電流密度が大きくなるほど)、長波長成分のピークが大きくなることがわかる。そのため、実施例1のような光源の構成である場合、発光スペクトル変換領域222への電流注入量が3mA程度までは半値全幅が大きくなる効果が得られ、5mA以上になると小さくなる。
Claims (8)
- 複数の発光領域と、発光スペクトル変換領域とを有するスーパールミネッセントダイオード、および前記複数の発光領域と前記発光スペクトル変換領域に注入する電流を制御する制御部とを有する光源であって、
前記発光スペクトル変換領域は、前記発光スペクトル変換領域に入射する光の波長成分のうち短波長成分の光を吸収して出射するように構成され、
前記複数の発光領域のうちの1つの第一の発光領域から発せられて出射される光と、前記複数の発光領域のうち、前記第一の発光領域とは異なる第二の発光領域から発せられ、前記発光スペクトル変換領域を経由し、さらに前記第一の発光領域を経由して出射される光と、が合波されて出射されるように構成され、
前記制御部は、前記第二の発光領域の電流密度が前記第一の発光領域の電流密度よりも小さくなるようにし、前記発光スペクトル変換領域に逆バイアスの電圧が印加されて電流が注入されるように、前記発光スペクトル変換領域、及び前記複数の発光領域に注入する電流を制御することを特徴とする光源。 - 前記発光スペクトル変換領域が、導波路構造を有することを特徴とする請求項1に記載の光源。
- 前記導波路構造がリッジ構造を有することを特徴とする請求項2に記載の光源。
- 前記リッジ構造が、前記光源の光の出射端面の垂線に対して傾斜するように形成されていることを特徴とする請求項3に記載の光源。
- 前記第一の発光領域と、前記光源の光の出射端面との間に電圧を印加しない吸収領域が設けられていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の光源。
- 前記第一の発光領域と、前記発光スペクトル変換領域と、前記第二の発光領域とが、共通の活性層を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の光源。
- 前記活性層が量子井戸構造を有し、前記量子井戸構造の発光波長が、800nmから900nmの範囲であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の光源。
- 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の光源と、
前記光源からの光を物体へ照射する照射光と参照光とに分岐し、前記物体に照射された光の反射光と前記参照光による干渉光を発生させる干渉光学系と、
前記干渉光を波長分散させる波長分散部と、
波長分散された前記干渉光を受光する光検出部と、
前記干渉光の強度に基づいて、前記物体の情報を取得する情報取得部と、
を有することを特徴とする光干渉断層撮像装置。
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