JP6824605B2 - 増幅素子、光源装置及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、増幅素子、光源装置及び撮像装置に関する。

近年、発振波長を変えることのできる波長可変レーザは、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（以下ＯＣＴという）への応用が期待できることから、近年盛んに研究開発が行われている。波長可変レーザとしては、Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ（以下、ＭＥＭＳという）技術により垂直共振器型面発光レーザ（以下、ＶＣＳＥＬという）の発振波長を制御する、いわゆるＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬが知られている。ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬでは、具体的には、一対の反射鏡の一方を機械的に動かすことで共振器長を変動させ、レーザ発振波長を変化させている。

ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬは出力が小さいため、光源装置として用いるには、増幅素子によってＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬの出力を増幅する構成が用いられる。非特許文献１では、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬとＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ（以下ＳＯＡという）を用いた光源装置を用いて、ＯＣＴ撮像を行っている。このＳＯＡは、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬから射出された光を増幅している。

米国特許第８０５９６９０号明細書 米国特許第８１８９６４３号明細書

Ｖ．Ｊａｙａｒａｍａｎ，ｅｔ ａｌ，「ＯＣＴ Ｉｍａｇｉｎｇ ｕｐ ｔｏ ７６０ ｋＨＺ Ａｘｉａｌ Ｓｃａｎ Ｒａｔｅ Ｕｓｉｎｇ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｍｏｄｅ １３１０ｎｍ ＭＥＭＳ−Ｔｕｎａｂｌｅ ＶＣＳＥＬｓ ｗｉｔｈ ＞１００ｎｍ Ｔｕｎｉｎｇ Ｒａｎｇｅ」，ＯＳＡ／ＣＬＥＯ ２０１１， ＰＤＰＢ２．ｐｄｆ

非特許文献１のようなＳＯＡを用いてレーザ光の強度を増幅すると、増幅されたレーザ光とは別に、Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ（以下ＡＳＥ）と呼ばれる光も出力される。ＡＳＥはＳＯＡ内部で自然放出により発生した光が誘導増幅で増幅された光である。そのため、ＳＯＡで増幅するレーザ光とはコヒーレンシー（可干渉性）はない。

信号雑音比（以下ＳＮ比という）を上げるためにレーザ光の強度は大きい方が好ましいが、眼底の断層像を取得するための眼科ＯＣＴでは、照射するレーザ光の強度に制限がある。ＡＳＥはレーザ光とともに、測定対象物へ照射する光に含まれるため、光出力の制限を考えるためにはＡＳＥの強度も含めて制限値以下に抑える必要がある。一方、ＯＣＴはレーザ光の干渉を利用しているため、レーザ光と干渉しないＡＳＥはＯＣＴで断層像を得るための信号にはならない。つまり、ＡＳＥが存在すると、ＡＳＥが存在しない場合に比べて、干渉信号を生むレーザ光の強度を低くする必要があり、ＳＮ比が低下してしまう。

本発明の目的は、ＡＳＥを低減する増幅素子を提供することである。

本発明は、増幅素子であって、共振器を構成する一対の反射鏡と、前記一対の反射鏡の間に配置された活性層と、前記活性層を励起するための励起手段と、を有し、前記共振器と前記励起手段によって励起された前記活性層によって、前記増幅素子に入射されるレーザ光の強度を増幅し、前記共振器は、前記レーザ光の波長に合わせて、共振器長が変化するように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、ＡＳＥを低減する増幅素子を提供することができる。

本発明の増幅素子を備えた光源装置の一例を示す模式図 実施形態１に係る光源装置の一例を示す模式図 実施形態１に係る増幅素子の一例を示す模式図 実施形態１に係る波長可変レーザの一例を示す模式図 実施形態１に係る増幅素子の反射率を示す模式図 実施形態２に係る光源装置の一例を示す模式図 実施形態３に係る光源装置の一例を示す模式図 実施形態４に係る光源装置の一例を示す模式図 実施形態５に係る撮像装置の一例を示す模式図

図１は、本発明の光源装置の一例を示す模式図である。本発明の光源装置は、増幅素子１と、波長可変レーザ２と、波長可変レーザ２が射出する光を増幅素子１に入射させるための光学素子３と、を有している。

増幅素子１は、共振器を構成する一対の反射鏡１１，１２と、一対の反射鏡１１，１２の間に配置された活性層１３と、活性層１３を励起するための励起手段１４を有している。励起手段１４は、例えば、図１のように活性層１３に電流を注入する一対の電極でもよい。励起手段１４は、活性層１３に反転分布を形成するものであれば特に限定されず、活性層１３を光励起する外部光源であってもよい。

波長可変レーザ２から射出された光は光学素子３を通り、増幅素子１に入射される。そして、増幅素子１に入射した光は、励起手段１４によって励起された活性層１３と増幅素子１の共振器とによって、光強度が増幅され、増幅素子１から射出される。具体的には、波長可変レーザ２から射出された光は、増幅素子１に入射すると、共振器によって多重反射され、励起手段１４によって励起された活性層１３を複数回通る。励起された活性層１３では反転分布が形成されており、波長可変レーザ２から射出された光が、活性層１３を複数回通る間に、何度も誘導放出が生じ、波長可変レーザ２から射出された光と同じ波長の光の強度が増幅される。

このため、本発明の増幅素子１は、波長可変レーザ２が射出する光の波長に合わせて、共振器長を変える構成を採っている。具体的には、波長可変レーザ２が射出する発振波長の光が増幅素子１で共振するように、一対の反射鏡１１，１２と活性層１３との積層方向において反射鏡１１の位置が時間的に変えられる。この構成により、波長可変レーザ２の発振波長の掃引に合わせて、その発振波長の光を増幅素子１で増幅することができる。さらには、共振によって強められない波長での自然放出が抑制されて、活性層１３を励起するためのエネルギーが、波長可変レーザ２が射出する光の波長への増幅に効率的に使用されることになる。

さらに、増幅素子１内で自然放出光が発生しても、その光はほとんど共振器長と対応しない波長であるため、増幅素子１の共振器によって増幅されることはほとんどない。そのため、ＡＳＥの発生が抑制される。この結果、増幅素子１からは、波長可変レーザ２が射出する光の波長とほぼ同じ波長で、かつコヒーレンシーを有するレーザ光が射出される。そして、波長可変レーザ２の波長可変幅の全域において、上述したＡＳＥの抑制の作用が働くため、波長掃引の各時点において、ＡＳＥ光をほとんど含まない、コヒーレンシーを有する光が増幅素子１から射出される。また、本発明によれば、光源装置から射出される波長掃引範囲の総光量に占めるＡＳＥについても、従来よりも大きく低減させることができる。

また、本発明の増幅素子１を用いれば、スペクトル線幅についても、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬと同等の線幅を維持することができる。そのため、光源装置のコヒーレント長が無くなり、ＯＣＴにおいて、画角が広く、より深い断層像を得ることができる。

また、励起手段１４によって活性層１３は励起されるが、増幅素子１はレーザのように発振しない構成である。そのために、反射鏡１１，１２の反射率は、発振しないような反射率に設定されている。このため、反射鏡１１，１２の反射率は、波長可変レーザ２の波長可変幅において９９．０％以下であることが好ましく、９５．０％以下であることがより好ましい。また、反射鏡１１，１２の反射率は、増幅素子１の共振器によって、波長可変レーザ２の発振波長の光を複数回往復させて共振させる反射率を有している必要がある。このため、反射鏡１１，１２の反射率は、波長可変レーザ２の波長可変幅において６０．０％以上であることが好ましく、８０．０％以上であることがより好ましい。例えば、分布ブラッグ反射鏡のような多層膜で反射層を構成する場合は、その多層膜の層数を変えることで反射率を制御することができる。

また、増幅素子１の共振器長は、波長可変レーザ２が射出する光の波長と対応させるため、増幅素子１の反射鏡１１と波長可変レーザ２の波長可変機構とを同期させる必要がある。つまり、増幅素子１の反射鏡１１の振動の振幅、周波数、位相が、波長可変レーザ２が射出する光の波長変化の変化量、周波数、位相と同期させる必要がある。そのため、波長可変レーザ２としてＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬを用いる場合には、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬの可動鏡と増幅素子１の反射鏡１１と同様の構成にする。そして、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬの可動鏡と増幅素子１の反射鏡１１をそれぞれ駆動する電圧信号の振幅、周波数、位相を同じにすればよい。

なお、反射鏡１１の駆動方法は、静電気力を利用して駆動する方法、圧電効果を利用して駆動させる方法、熱による膨張・収縮を利用する方法などを用いることが可能である。

以下では、図面を用いて、本発明の好ましい形態についてより詳細に述べる。ただし、本発明は、実施形態に限定されない。なお、本明細書中では、ＶＣＳＥＬの基板側を下側、基板と反対側を上側として説明するが、この上側、下側は、必ずしも鉛直方向の上下方向と対応するものではない。

［実施形態１］
図２は、本実施形態の光源装置の一例を示す模式図である。本実施形態の光源装置は、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００、光学系３００、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００、制御部４００を備えている。

図３（ａ）は、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００の断面模式図である。図３（ｂ）は、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００の上面模式図であり、図３（ｂ）のＡ−Ａ’断面が図３（ａ）に相当する。ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００は、第１基板１０１上に、第１下部反射鏡１０２と、第１ｈａｌｆ−ＶＣＳＥＬ１０３と、第１梁１０６と、第１上部反射鏡１０５と、をこの順で有している。第１上部反射鏡１０５は、第１梁１０６によって支持されている。第１梁１０６は第１ｈａｌｆ−ＶＣＳＥＬ１０３の上に第１支持層１０４によって支持されている。ここで、図３（ａ）、（ｂ）で示すＺ方向は、第１下部反射鏡１０２、第１ｈａｌｆ−ＶＣＳＥＬ１０３と、第１梁１０６と、第１上部反射鏡１０５とが積層される方向であり、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００の光射出方向でもある。そして、ＸＹ面内方向は、Ｚ方向と交差する面内方向である。

第１間隙１０７が第１梁１０６と第１ｈａｌｆ−ＶＣＳＥＬ１０３との間に設けられている。そして、第１梁１０６の上には、第１上部電極１１１が形成されている。第１ｈａｌｆ−ＶＣＳＥＬ１０３の上に第１中間電極１１２が形成されている。なお、図３（ａ）は、図３（ｂ）のＡ−Ａ’断面であるため、第１中間電極１１２は図示されないはずであるが、理解を助けるために、第１中間電極１１２をＡ−Ａ’断面に投影した場合を図示している。

第１梁１０６は、導電性を有する部材で構成されている。そして、第１上部電極１１１と第１中間電極１１２との間に交流電圧を印加することによって、第１梁１０６がＺ方向に振動する。この結果、第１上部反射鏡１０５もＺ方向に振動し、第１上部反射鏡１０５と第１下部反射鏡１０２からなる一対の反射鏡の共振器長が変動する。

第１ｈａｌｆ−ＶＣＳＥＬ１０３は、第１下部スペーサ層１１３と、第１活性層１０９と、第１上部スペーサ層１１４を、第１基板１０１側からこの順で有している。また、第１電流狭窄層１０８が第１上部スペーサ層１１４内に形成されている。第１電流狭窄層１０８の第１低抵抗領域１１５が、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００の発光領域と対応する。

第１下部電極１１０は、第１基板１０１の下に配置されている。この第１下部電極１１０は、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００から射出された光がＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００に入射されるように、開口が設けられたリング状の電極で構成されている。第１下部電極１１０は、リング状の電極の代わりに、分割電極であってもよい。第１中間電極１１２と第１下部電極１１０とを介して、第１ｈａｌｆ−ＶＣＳＥＬ１０３に電流を注入して、第１活性層１０９に反転分布を形成する。この反転分布を利用して、第１活性層１０９内で誘導放出が生じ、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００からの光を増幅する。

図４（ａ）は、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００の断面模式図である。図４（ｂ）は、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００の上面模式図であり、図４（ｂ）のＢ−Ｂ’断面が図４（ａ）に相当する。ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００は、第２基板２０１上に、第２下部反射鏡２０２と、第２ｈａｌｆ−ＶＣＳＥＬ２０３と、第２梁２０６と、第２上部反射鏡２０５と、をこの順で有している。第２上部反射鏡２０５は、第２梁２０６によって支持されている。第２梁２０６は第２ｈａｌｆ−ＶＣＳＥＬ２０３の上に第２支持層２０４によって支持されている。ここで、図４（ａ）、（ｂ）で示すＺ方向は、第２下部反射鏡２０２と第２ｈａｌｆ−ＶＣＳＥＬ２０３と第２梁２０６と第２上部反射鏡２０５とが積層される方向であり、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００の光射出方向でもある。そして、ＸＹ面内方向は、Ｚ方向と交差する面内方向である。

第２間隙２０７が第２梁２０６と第２ｈａｌｆ−ＶＣＳＥＬ２０３との間に設けられている。そして、第２梁２０６の上には、第２上部電極２１１が形成されている。第２ｈａｌｆ−ＶＣＳＥＬ２０３の上に第２中間電極２１２が形成されている。なお、図４（ａ）は、図４（ｂ）のＢ−Ｂ’断面であるため、第２中間電極２１２は図示されないはずであるが、理解を助けるために、第２中間電極２１２をＡ−Ａ’断面に投影した場合を図示している。

第２ｈａｌｆ−ＶＣＳＥＬ２０３は、第２下部スペーサ層２１３と、第２活性層２０９と、第２上部スペーサ層２１４を、第２基板２０１側からこの順で有している。また、第２電流狭窄層２０８が第２上部スペーサ層２１４内に形成されている。第２電流狭窄層２０８の第２低抵抗領域２１５が、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００の発光領域と対応する。

第２下部電極２１０は、第１基板１０１の下に配置されている。第２中間電極２１２と第２下部電極２１０の間に電圧を印加することで、第２下部電極２１０から、第２基板２０１、第２下部反射鏡２０２、第２下部スペーサ層２１３を介して第２活性層２０９に電子が供給される。一方、第２中間電極２１２から、第２上部スペーサ層２１４、第２電流狭窄層２０８の第２低抵抗領域２１５を介して、第２活性層２０９にホールが供給される。その結果、第２活性層２０９にて、電子とホールが再結合して第２活性層２０９で発光が生じる。

第２梁２０６は、導電性を有する部材で構成されている。そして、第２上部電極２１１と第２中間電極２１２との間に交流電圧を印加することによって、第２梁２０６がＺ方向に振動する。この結果、第２上部反射鏡２０５もＺ方向に振動し、第２上部反射鏡２０５と第２下部反射鏡２０２からなる一対の反射鏡の共振器長が変動する。その結果、第２活性層２０９で発光した光のうち共振器長に応じた特定の波長の光が外部に射出される。このようにして、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００の発振波長が可変となる。

図２で示すように、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００の第１電流狭窄層１０８の第１低抵抗領域１１５は、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００の第２電流狭窄層２０８の第２低抵抗領域２１５より大きい。このため、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００の発光領域は、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００の発光領域よりも大きくなっている。この構成は以下の理由により、好ましい。面発光型レーザや面発光型の増幅素子は、端面発光型の増幅素子とは異なり、光が活性層を通る距離が短く、増幅率を高めるために、活性層１３における発光領域が大きい方が好ましい。具体的には、増幅素子１の発光領域は、１５μｍ以上３０μｍ以下が好ましい。一方で、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬの発光領域を大きくすると、横モードがマルチモードとなり、増幅素子１で増幅されて射出された光も横モードがマルチモードとなる。そうすると、後段の光ファイバ等の結合効率が悪くなってしまう。そのため、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬの横モードはシングルモードであることが望ましい。そのため、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬの発光領域は小さくする方が好ましく、２μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。

また、光学系３００は、凸レンズ３０１とＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００との間を所定の距離に保っている。この光学系３００により、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００から射出された光を空間伝搬させることでスポット径を必要倍率まで拡大し、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００へ入射させている。図２の点線は、伝搬するビームのスポット径の変化を模式的に表している。このように、凸レンズ３０１は、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００の第１活性層１０９において、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００から射出された直後のビーム径よりも大きいビーム径となるように集光する。つまり、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００とＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００は、ビームウエストの位置にくるように配置されている。例えば、凸レンズ３０１とＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００の距離を１．０ｍｍ、凸レンズ３０１とＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００との距離を５．０ｍｍとする。これにより光学系３００は５倍のビーム径の拡大を行っている。この構成により、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００の発光領域は、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００の発光領域よりも大きくすることができる。この構成により、横モードをシングルモードにしたまま、例えば、５ｍＷ程度のＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬの出力を、１０ｍＷを超えるような出力に増幅することができる。このために、第１下部電極１１０は、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００からの光をＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００に入射させるための開口を有している。この開口は、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００の第２電流狭窄層２０８の第２低抵抗領域２１５より大きい。

ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００は、図３（ａ）で示すように、第１下部反射鏡１０２と第１上部反射鏡１０５により、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００が射出した光を共振させて、第１活性層１０９内を往復する回数を増やす構成を有している。このため、光増幅率が向上する。さらに、第１上部反射鏡１０５をＺ方向に駆動することにより、共振器長を変えている。このため、特定の波長の光が共振によって増幅され、それ以外の波長の光は増幅されない。その結果、ＡＳＥが低減される。

このために、図２のように、制御部４００は、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００の第１上部反射鏡１０５の駆動とＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００の第２上部反射鏡２０５の駆動を制御している。ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００の発振波長は、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００の第２上部反射鏡２０５の駆動によって制御され、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００の共振器長は第１上部反射鏡１０５の駆動によって制御される。そのため、制御部４００は、第１上部反射鏡１０５，２０５を駆動するための電圧信号どうしを同期させている。この制御部４００は、いわゆるドライバで構成され、電気回路やＩＣなどを組み合わせて構成される。電圧信号は、正弦波で駆動してもよいし、鋸波で、矩形であってもよい。なお、図２に示すように、制御部４００は、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００の活性層やＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００の活性層への電流注入を制御し、レーザ発振および増幅をする構成であってもよい（配線は図示せず）。

上記で述べたように、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００の発振波長とＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００の共振波長は、理想的には正弦波で連続掃引している状態で一致させるのがよい。図５は、第１上部反射鏡１０５を駆動させない状態における、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００に入射した光の反射率スペクトルの波長依存性を示している。具体的には、第１上部反射鏡１０５を駆動させない状態において、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００の第１基板１０１側から光を入射させた時のＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００全体での反射率を表している。図５では、測定した波長帯域での反射率の最大値を１としている。

図５で示すように、第１上部反射鏡１０５を駆動させない状態では、波長が約１０６０ｎｍでディップと言われる反射率が他の波長帯域よりも低下した部分が表れている。ディップの半値全幅は１．８７ｎｍである。また、このディップの波長は、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００の共振器長に対応しているため、第１上部反射鏡１０５を駆動させることで、移動させることができる。また、言い換えると、ディップは、透過率が高い波長である。

このディップの半値全幅内に、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００から射出された光の波長があれば、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００で増幅され、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００から射出される。しかし、例えば、第１上部反射鏡１０５を駆動させない状態において、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００から射出された光の波長が１０４５ｎｍの場合、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００の反射率が大きいため、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００からほぼ射出されない。このため、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００のディップの波長とＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００の発振波長との波長差の絶対値は、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００の反射率スペクトルのディップの半値全幅の半分である０．９４ｎｍ以下にすることが好ましい。この構成により、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００の発振波長がＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００によって効率よく増幅され、そして、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００から効率よく射出される。なお、このディップ波長においては、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００から射出された光は、０．３２ｐｓの間共振器内に滞在し、その間に共振器を往復して、第１活性層１０９を複数回通ることで、誘導放出によって増幅される。０．３２ｐｓという数字は、以下の式１のτに相当する。τは共振器内の光子寿命である。また、式１において、Ｑは共振器のＱ値である。ω_０は共振器の共振周波数である。λ_０は共振器の共振波長であり、ディップの波長を表している。Δλはディップの半値全幅を表している。Δωは、ディップの半値全幅に対応する周波数領域での半値全幅である。
Ｑ＝ω_０τ＝λ０／Δλ≒ω_０／Δω ・・・式１
なお、ω_０がΔωに対して十分大きいため、λ０／Δλをω_０／Δωと近似することができる
この構成を達成するために、例えば、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００とＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００の共振器長、梁、上部反射鏡の構成を同じにして、制御部４００から各梁への駆動電圧信号を同じ位相、同じ振幅、同じ周波数とすればよい。その構成であれば、ディップの半値全幅内にＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００の発振波長が入るように、第１梁１０６、第２梁２０６を駆動することができる。

しかし、初期状態で、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００の発振波長の変動波形とＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００の共振波長の変動波形の位相を合わせたとしても、経時変化によりＭＥＭＳの物性の変化等によりその変動波形に位相差が生じることがある。位相差が生じると、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００の発振波長が上記のＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００の反射率スペクトルのディップから外れてしまう。そのため、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００の反射率が増大し、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００から光が射出されなくなる。

そこで、制御部４００は定期的に位相差を検知して補正をする機能を有する。具体的には、以下の方法で補正を実施する。まず、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００の活性層とＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００の活性層に、一定の電流を注入して駆動する。その状態で、それぞれの梁に正弦波の電圧信号を印加する。その状態でＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００から出力される光出力を測定しつつ、２つの梁に印加する正弦波の電圧信号の位相差を調整する。そして、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００からの光出力が最も大きくなる、２つの梁に印加する正弦波の電圧信号の位相差を取得する。光出力が最も大きくなる状態は、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００の反射率スペクトルのディップとＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００の共振波長が最も近い状態である。そのため、この位相差を最適位相差として記憶し、それ以降の２つの梁の駆動時に使用する。

また、位相差とともに、梁の振幅も経時変化することがある。そのため、制御部４００は定期的に以下の方法で振幅についても調整を行う。まず、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００が必要な波長帯域を掃引できていることをＯＣＴシステムの干渉光の時間波形より確認する。必要な波長帯域が掃引できていない場合、梁を駆動する電圧を上げ、必要な掃引帯域が得られるようにする。次に、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００が必要な掃引帯域を掃引している状態にしておき、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００の梁を掃引するための電圧を変化させる。そして、掃引帯域の短波長、長波長側の両方の端の付近の光出力が最大となるところの電圧を記憶する。この電圧が最適値であるため、この値を次回以降の駆動で使用する。

（上部反射鏡及び下部反射鏡）
上部反射鏡と下部反射鏡は、例えば、高屈折率の層と低屈折率の層とが光学厚さ１／４波長で交互に積層された分布ブラッグ反射鏡（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ：以下ＤＢＲという）で構成されている。反射鏡は、波長可変範囲を広くするためには、出来る限り広帯域において高反射率を有することが好ましい。上部反射鏡および下部反射鏡には、半導体で構成されたＤＢＲ、誘電体で構成されたＤＢＲのどちらを用いることもできる。一般的に、誘電体で構成されたＤＢＲの方が半導体で構成されたＤＢＲよりも、高屈折率の層と低屈折率の層の屈折率差を大きくしやすいため、少ない積層数で高い反射率を実現できる。一方、半導体で構成されたＤＢＲはペア数が多くなってしまうが、結晶成長中に同時に成膜でき、ドーピングにより電流を流すことができる等のプロセス上の利点がある。また、半導体で構成されたＤＢＲは、梁と兼用することができる。

エピタキシャル成長で一括形成するためには、下部反射鏡に半導体ＤＢＲ、上部反射鏡にも半導体ＤＢＲを用いることができるが、より広帯域で高反射率を得るために誘電体ＤＢＲを上部反射鏡に用いてもよい。なお、誘電体ＤＢＲを上部反射鏡として用いる際に、半導体層の上に誘電体ＤＢＲを形成する構成とすることができる。上記の上部反射鏡の材料の例として、半導体ＤＢＲではＡｌ_０．４Ｇａ_０．６ＡｓとＡｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓ、誘電体ＤＢＲでは酸化シリコンと酸化チタンを用いることができる。下部反射鏡としてはＧａＡｓとＡｌＡｓを用いることができる。

また、反射鏡として、高屈折率差サブ波長回折格子（Ｈｉｇｈ ＩｎｄｅｘＣｏｎｔｒａｓｔ Ｓｕｂｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｇｒａｔｉｎｇ：以下ＨＣＧという）を用いてもよい。ＨＣＧは高屈折率の材料と低屈折率の材料とが面内方向に交互に周期的に並んだ構成である。ＨＣＧの例として、ＡｌＧａＡｓ層のような半導体層を加工して周期的な間隙を設けた、高屈折率領域（ＡｌＧａＡｓ部）と低屈折領域（間隙部）の周期構造体が挙げられる。高速な波長可変を行う観点から、可動鏡である上部反射鏡を軽量な反射鏡とすることが求められており、ＨＣＧを用いることが好ましい。なお、ＨＣＧとして、特許文献１及び２に記載されているものを用いることができる。

また、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００の上部反射鏡と下部反射鏡は、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬの光射出側ではない下部反射鏡よりも反射率が小さいことが好ましい。

（梁）
梁は、２箇所の支持領域で支持されていてもよいし、３箇所以上の支持領域で支持されていてもよい。また、梁は、シリコンカンチレバーのような１箇所で支持する構成も構わない。また、梁には、結晶成長時の歪みや、動作環境温度に由来する応力などを緩和するための構造が形成されていてもよい。

梁は、共振器長を変化させることができるものであれば特に限定されない。例えば、本実施形態のように静電気力で駆動するものでもよいし、ピエゾ等の圧電材料を用いて機械的に駆動するものでもよい。

また、梁は、上部反射鏡を兼ねる構成であってもよいし、本実施形態のように上部反射鏡とは別に構成されていてもよい。後者の場合、梁の発光部領域と対応する位置、つまり発光領域と対応する位置に、上部反射鏡が配置されていればよく、上部反射鏡は梁の上でも下でもどちらにでも配置されていてもよい。また梁の発光領域と対応する位置に貫通孔が形成され、その貫通孔に上部反射鏡が配置されている構成でもよい。梁と上部反射鏡とが別体で構成される場合には、後述する製造方法において、梁前駆体層のパターニングの前に、上部反射鏡をパターニング形成すればよい。

（上部スペーサ層及び下部スペーサ層）
上部スペーサ層と下部スペーサ層は、同じ半導体材料で構成されていてもよいし、異なる半導体材料で構成されていてもよい。半導体材料は、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓなどを用いることができる。

また、上部スペーサ層と下部スペーサ層は、導電性を有している。例えば、ｐ型であれば、Ｍｇなどのアクセプターが適量ドープされている。一方、ｎ型であれば、Ｓｉなどのドナーが適量ドープされている。また、上部スペーサ層及び下部スペーサ層は、単層で構成されていてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。

（活性層）
活性層は電流を注入することで光を発生する材料であれば特に限定されない。８５０ｎｍ付近の波長帯域の光を出射させる場合、Ａｌ_ｎＧａ_１−ｎＡｓ（０≦ｎ≦１）からなる量子井戸構造を有する材料を用いることができる。また、１０６０ｎｍ付近の波長帯域の光を出射させる場合、Ｉｎ_ｎＧａ_１−ｎＡｓ（０≦ｎ≦１）からなる材料などを用いることができる。

また、活性層は十分に広い利得を有するものであることが好ましく、具体的には上部反射鏡および下部反射鏡の反射帯域より広い波長領域において利得を有することが好ましい。そのような活性層としては、例えば、少なくとも２つ以上の異なるエネルギー準位で発光が可能な量子井戸構造、いわゆる非対称量子井戸構造を有する活性層が挙げられる。また、量子井戸構造は、単量子井戸または多重量子井戸を有するように複数の層で構成されたものであってもよい。本実施形態における活性層の材料・構造は、発振波長させたい波長に応じて適宜選択できる。

（電流狭窄層）
電流狭窄層は、選択酸化プロセスにより、選択的に酸化される酸化領域を高抵抗部、酸化されない非酸化領域を低抵抗部として電流狭窄構造を形成している。選択酸化プロセスにより電流狭窄層となる被酸化層は、ＡｌＡｓ層またはＡｌ組成比の高い、例えばＡｌ_０．９８Ｇａ_０．０２Ａｓ層が好ましい。高温水蒸気雰囲気中で電流狭窄層を選択酸化することで、Ａｌ_ｘＯ_ｙが形成され、電流狭窄構造が形成される。非酸化領域の形状を制御することによって発光形状を制御できる。発光部内部に形成される非酸化領域、すなわち発光領域の大きさは５μｍ乃至１５μｍ程度である。また、発光部と支持領域の間の領域では、電流狭窄層は漏れ電流が生じないように選択酸化された酸化領域である。非酸化領域は酸化された酸化領域により囲まれている。

また、電流狭窄層の位置は、コンタクト層と下部反射鏡の間であれば、活性層の上側でもよいし、下側でもよい。また電流狭窄層は複数あってもよい。その場合には、複数の電流狭窄層は、活性層の上側、下側のいずれか一方にあってもよいし、両方にあってもよい。

（間隙）
間隙には、通常固体が存在しない。よって、その雰囲気により間隙は真空であってもよいし、空気、不活性ガス、水のような液体といった流体が存在してもよい。なお、間隙の構造体の厚さ方向の長さは、波長可変帯域幅や可動反射鏡のプルインを考慮して決定することができる。例えば、間隙を空気とした１０６０ｎｍを中心として波長可変帯域幅１００ｎｍで可変する際には、間隙の長さは２μｍ程度となる。

（上部電極、中間電極及び下部電極）
上部電極、中間電極及び下部電極は、チタンや金などの単体の金属や合金、または金属膜の積層体を用いることができる。例えば、Ｔｉ／Ａｕ、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕを電極材料として用いることができる。また、梁と中間電極との間に静電引力を働かせて梁を駆動する場合、上部電極は、梁の支持領域に配置されていなくても、可動部分に配置されていてもよい。下部電極は、キャリアが注入できれば、下部反射鏡の下側ではなく、下部反射鏡の上側であってもよい。

［実施形態２］
図６は、本実施形態の光源装置の一例の断面模式図である。本実施形態の光源装置は、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００とＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１５０を、１つのＣＡＮパッケージ（以下ＣＡＮｐｋｇという）の中に集積する構成例を示す。ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００は、実施形態１で説明した構成と同じである。ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１５０は、実施形態１で説明したＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００とは、以下の点で異なっている。すなわち、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１５０は、第１基板１５１のＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００からの光を受ける面に凸レンズ面３０２が形成されている。それ以外については、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１５０は、実施形態１で説明したＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００と同じである。この凸レンズ面３０２は、図２の凸レンズ３０１と同様の機能を有している。ＣＡＮｐｋｇは、例えばＶＣＳＥＬの光実装として一般的に用いられる。

本実施形態では、ＣＡＮｐｋｇの基台５００の上に、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００と円筒形のスペーサ５０１が配置されており、スペーサ５０１の上部にＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１５０が配置されている。そして、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００とＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１５０を覆うように、基台５００に固定されたキャップ５０２が配置されている。そして、キャップ５０２を覆うようにファイバ保持部材５０３が配置されている。光ファイバ５０５は、ファイバ保持部材５０３によって保持されている。ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１５０から射出された光は、キャップ５０２に保持されたレンズ５０４に入射して、ファイバ保持部材５０３に保持された光ファイバ５０５に集光される。

スペーサ５０１はＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００の光出射面とＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１５０との距離を一定に保つ役割を有しており、例えばＳｉで構成されている。また、スペーサ５０１は、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００の上面とＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１５０の下面を平行に保つ役割がある。スペーサ５０１がＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００の上面とＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１５０の下面との距離、および２つの面の相対傾きを決めている。そのため、本実施形態では、実装組み立て時に制御するパラメータが減り、実装時間の短縮や歩留まり向上ができる。

ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１５０の凸レンズ面３０２は、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００からの光の波面の曲率を大きくし、平行光に近い状態にする機能を持つ。そして、凸レンズ面３０２は、平行光をＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１５０のｈａｌｆ−ＶＣＳＥＬに入射させる。

本実施形態でも実施形態１と同じ制御部４００が使用されている（不図示）。ＣＡＮｐｋｇの基台５００には、基台５００を貫通している電極リード（不図示）がある。さらに、電極リードと、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１５０を電気的に接続しているワイヤー（不図示）がある。この電極リードとワイヤーと通じて、制御部４００の電気信号がＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００とＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１５０に入力され、実施形態１と同様に駆動する。駆動の詳細については実施形態１と同様であるため、省略する。また、ＣＡＮｐｋｇ内の電気配線についても、一般的なＣＡＮｐｋｇの配線と同様であるため、省略する。

本実施形態の光源装置は、実施形態１と比較して、凸レンズ３０１の代わりに凸レンズ面３０２が第１基板１５１の下側の面に形成された構成を採るため、小型化の効果を得ることができる。また、レーザ光源の全製作コストのうち、一般に実装のコストが大きく、半分以上を占める場合もある。本実施形態では一般的なＣＡＮｐｋｇ内にすべての部材をおさめ、ｐｋｇ個数も１つであるため、大幅な低コスト化が可能である。

ＣＡＮｐｋｇの基台５００上に直接、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００が固定されている。そして、ＣＡＮｐｋｇの基台５００に配置されたスペーサ５０１を介して、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１５０がＣＡＮｐｋｇの基台５００に固定されている。そのため、固定後のずれはほぼ生じない。さらに、凸レンズ面３０２はＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１５０の基板の下面に半導体プロセスのフォトリソグラフィーの精度で製作しているため、凸レンズ面３０２とＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１５０の位置合わせは必要としない。そのため、位置合わせ箇所はＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００とＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１５０の面内方向のみであり、位置合わせが容易になる。そのため、低コストでできることに加え、素子の機械的安定度にも優れている。

ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１５０で光が反射し、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００へ戻る光が存在する場合がある。ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００への戻り光が存在すると、光源としての特性が不安定になる恐れがある。それを低減するために、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１５０からの戻り光に対して凸レンズ面３０２を透過した後の波面を意図的に曲率を持たせてもよい。こうすることで、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１５０からの戻り光がＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００へ到達した時のビームのスポット径がＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００を出射時と異ならせることができる。スポット径が異なるということは戻り光の光パワーは同じであっても、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００の発振モードへ結合する効率は下がり、結果として戻り光の影響を抑えることができる。意図的に波面に曲率を持たせる構成の一つは、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１５０の下部反射鏡の位置をレンズを通ったビームのビームウエスト位置からずれた位置とすることで実現できる。

［実施形態３］
図７は本実施形態の光源装置の一例を示す断面模式図である。本実施形態の光源装置は、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２５０とＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ６００が同一の基板６０１上に、ＸＹ面内方向に配置されるようにモノリシックに形成された構成である。ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２５０とＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ６００は、共通の活性層を含むｈａｌｆ−ＶＣＳＥＬ６０３と、共通の下部反射鏡６０２、共通の下部電極６１０を有する。

ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２５０の第２上部反射鏡２５５の反射率は、共通の下部反射鏡６０２の反射率より高く、その反射率は９９．９％以上である。一方、共通の下部反射鏡６０２の反射率は９９．０％以下である。そのため、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２５０で発生した光は、下部反射鏡６０２から射出される。

また、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ６００の第１上部反射鏡６０５の反射率は、共通の下部反射鏡６０２の反射率と同じ、またはそれ以下とするのが好ましい。また、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ６００の第１上部反射鏡６０５の反射率は、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２５０の第２上部反射鏡２５５の反射率よりも低くなっている。この反射率の関係を満たすには、第１上部反射鏡６０５、第２上部反射鏡２５５をそれぞれＤＢＲで構成して、その総数を変えることで調整すればよい。

下部電極６１０は、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２５０から光が射出されるように、開口を有している。また、下部電極６１０は、実施形態１，２と同様に、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ６００に光が入射されるように開口を有している。下部電極６１０は、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２５０から光が射出され、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ６００に光が入射される構成であればよく、分割電極であってもよい。

基板６０１の下に、反射面３１２，３１３を有するチップ３１０が配置されている。反射面３１２，３１３は、表面が平坦な金属膜で形成されている。反射面３１２は、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２５０から−Ｚ方向に射出された光を、＋Ｘ方向に反射するように、Ｚ方向に対して傾けられてチップ３１０に配置されている。一方、反射面３１３は、反射面３１２で反射された＋Ｘ方向に進む光を＋Ｚ方向に反射するように、Ｚ方向に対して傾けて配置されている。

さらに、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２５０とＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ６００には、曲率を持った凸レンズ面３１１、３１４が形成されている。

この構成により、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２５０の凸レンズ面３１１から光が射出された光は、反射面３１２と３１３でそれぞれ９０°反射され、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ６００の凸レンズ面３１４からＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ６００に入射する。そして、その光は、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ６００で共振しながら増幅され、第１上部反射鏡６０５を通して、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ６００の上方へ射出される。

本実施形態によると、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２５０の凸レンズ面３１１、ＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ６００の凸レンズ面３１４、反射面３１２，３１３は、半導体プロセスのフォトリソグラフィーの精度で位置合わせを行うことができる。そのため、実施形態１に比べて実装工程が容易になる。さらに、実施形態１に比べて小型にすることが可能である。

パッケージに関しては、実施形態２のようなＣＡＮｐｋｇでもよいし、その他のパケージでもでもよい。

また、本実施形態において、反射面は２つでなくても３つ以上の反射面で構成されていてもよい。例えば、下部電極６１０の下にさらに反射面を有し、３つの反射面を経由して、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２５０から射出された光をＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡに入射される構成でもよい。この場合には、下部電極６１０が光を伝搬する反射面を兼ねる構成でもよい。また、反射面３１２，３１３は繋がっていてもよい。

［実施形態４］
図８は、本実施形態の光源装置の一例を示す模式図である。本実施形態は、増幅素子１から波長可変レーザ２への戻り光をさらに低減する構成である。本実施形態の光源装置は、波長可変レーザ２と増幅素子１の他に、サーキュレータ３０３を備えている。サーキュレータ３０３は、３つのポートを有している。サーキュレータ３０３は、第１ポート３０４に入射した光は第２ポート３０５から、第２ポートに入射した光は第３ポート３０６から射出する特性を有している。第２ポート３０５から第１ポート３０４に入射される光は、第２ポート３０５から第３ポート３０６に入射される光に対して−２０ｄＢ以下である。このため、第２ポート３０５からサーキュレータ３０３に入射した光は、第１ポート３０４にほとんど戻らない。

波長可変レーザ２は、光ファイバ３０７を介してサーキュレータ３０３の第１ポート３０４と光学的に接続されている。増幅素子１とは、光ファイバ３０８を介してサーキュレータ３０３の第２ポート３０５と光学的に接続されている。サーキュレータ３０３の第３ポート３０６には、光ファイバ７００が光学的に接続されている。

波長可変レーザ２から射出された光は、光ファイバ３０７を通り、サーキュレータ３０３の第１ポート３０４に入射される。サーキュレータ３０３の第１ポート３０４に入射された光は、第２ポート３０５に接続された光ファイバ３０８を通って増幅素子１に光を入射される。増幅素子１に入射された光は、増幅素子１で増幅され、再び光ファイバ３０８を通り、サーキュレータ３０３の第２ポート３０５に入射される。サーキュレータ３０３の第２ポート３０５に入射された光は、ほとんど第１ポート３０４に向かわず、第３ポート３０６に入射され、光ファイバ７００から射出される。このように、波長可変レーザ２から射出された光は、第１ポート３０４、第２ポート３０５、増幅素子１、第２ポート３０５、第３ポート３０６の順でサーキュレータ３０３から射出される。本実施形態では、サーキュレータ３０３を用いることにより、増幅素子１から波長可変レーザ２への戻り光を低減することができる。

波長可変レーザ２は、実施形態１，２で説明したＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ２００を用いることができる。また、増幅素子１は、実施形態１，２で説明したＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡとは一部異なり、入射面と射出面が同じ構成である。この構成は、例えば、実施形態１で説明したＭＥＭＳ−面発光型ＳＯＡ１００において、第１下部反射鏡１０２の反射率を９９．９％以上として、第１上部反射鏡１０５の反射率を９９．０％程度にすればよい。また、第１基板１０１の下に配置された第１下部電極１１０に、実施形態１のような開口を形成する必要はない。

本実施形態では、増幅素子１と波長可変レーザ２とを別のパッケージに入れてもよいし、一つのパッケージに内に入れてもよい。また、増幅素子１と波長可変レーザ２とサーキュレータ３０３を一つのパッケージに入れてもよい。

［実施形態５］
本実施形態では、実施形態１乃至４のいずれかの光源装置を用いた情報取得装置の例について説明する。波長可変型の光源装置は、光通信用光源や光計測用光源として利用することができる。さらに、波長可変型の光源装置は、非侵襲、非破壊で測定対象物の内部の情報を取得する情報取得装置の光源装置として利用することができる。以下では、本実施形態の光源装置を用いた情報取得装置の一例として、光干渉断層撮像装置（以下、ＯＣＴ装置という）について図９を用いて説明する。

図９は、本実施形態に係るＯＣＴ装置を示す模式図である。ＯＣＴ装置は、光源装置８０１、干渉光学系８０２、光検出部８０３、測定対象物の内部情報を取得する情報取得部８０４、を少なくとも有する。光源装置８０１として、実施形態１乃至３のいずれかのレーザ装置を用いることができる。また、図示していないが、情報取得部８０４はフーリエ変換器を有する。ここで、情報取得部８０４がフーリエ変換器を有するとは、情報取得部８０４が入力されたデータに対してフーリエ変換する機能を有していれば形態は特に限定されない。一例は、情報取得部８０４が演算部を有し、この演算部がフーリエ変換する機能を有する場合である。具体的には、演算部がＣＰＵを有するコンピュータであり、このコンピュータが、フーリエ変換機能を有するアプリケーションを実行する場合である。他の例は、情報取得部８０４がフーリエ変換機能を有するフーリエ変換回路を有する場合である。

光源装置８０１から出た光は干渉光学系８０２を経て測定対象の物体８１２の情報を有する干渉光となって出力される。干渉光は光検出部８０３において受光される。なお光検出部８０３は差動検出型でも良いし単純な強度モニタ型でも良い。受光された干渉光の強度の時間波形の情報は光検出部８０３から情報取得部８０４に送られる。情報取得部８０４では、受光された干渉光の強度の時間波形のピーク値を取得してフーリエ変換をし、物体８１２の情報（例えば断層像の情報）を取得する。なお、ここで挙げた光源装置８０１、干渉光学系８０２、光検出部８０３、情報取得部８０４を任意に設けることができる。

以下、光源装置８０１から光が照射されてから、測定対象の物体の内部の情報を得るまでについて詳細に説明する。光源装置８０１から出た光は、ファイバ８０５を通って、カップラ８０６に入り、照射光用のファイバ８０７を通る照射光と、参照光用のファイバ８０８を通る参照光とに分岐される。カップラ８０６は、光源の波長帯域でシングル状態動作のもので構成し、各種ファイバカップラは３ｄＢカップラで構成することができる。照射光はコリメーター８０９を通って平行光になり、ミラー８１０で反射される。ミラー８１０で反射された光はレンズ８１１を通って物体８１２に照射され、物体８１２の奥行き方向の各層から反射される。

一方、参照光はコリメーター８１３を通ってミラー８１４で反射される。カップラ８０６では、物体８１２からの反射光とミラー８１４からの反射光による干渉光が発生する。干渉した光はファイバ８１５を通り、コリメーター８１６を通って集光され、光検出部８０３で受光される。光検出部８０３で受光された干渉光の強度の情報は電圧などの電気的な情報に変換されて、情報取得部８０４に送られる。情報取得部８０４では、干渉光の強度のデータを処理、具体的にはフーリエ変換し断層像の情報を得る。このフーリエ変換する干渉光の強度のデータは通常、等波数間隔にサンプリングされたデータであるが、等波長間隔にサンプリングされたデータを用いることも可能である。

得られた断層像の情報は、情報取得部８０４から画像表示部８１７に送って画像として表示させてもよい。なお、ミラー８１０を照射光の入射する方向と垂直な平面内で走査することで、測定対象の物体８１２の３次元の断層像を得ることができる。また、光源装置８０１の制御は、情報取得部８０４が電気回路８１８を介して行ってもよい。また図示しないが、光源装置８０１から出る光の強度を逐次モニタリングし、そのデータを干渉光の強度の信号の振幅補正に用いてもよい。

ＯＣＴ装置は、眼科、歯科、皮膚科等の分野において、動物や人のような生体内の断層像を取得する際に有用である。生体の断層像に関する情報とは、生体の断層像のみならず、断層像を得るために必要な数値データをも含む。特に、測定対象を人体の眼底や歯、血管とし、それらの断層像に関する情報を取得することに用いられることが好適である

１ 増幅素子
２ 波長可変レーザ

Claims (16)

1. 波長可変レーザと、
   増幅素子と、
   前記波長可変レーザが射出する光を、前記増幅素子に入射させるための光学素子と、を有する光源装置であって、
   前記増幅素子は、共振器を構成する一対の反射鏡と、前記一対の反射鏡の間に配置された活性層と、前記活性層を励起するための励起手段と、を有し、
   前記共振器と前記励起手段によって励起された前記活性層によって、前記増幅素子に入射されるレーザ光の強度を増幅し、
   前記共振器は、前記レーザ光の波長に合わせて、共振器長が変化するように構成され、前記増幅素子の発光領域は、前記波長可変レーザの発光領域よりも大きく、
   前記光学素子はレンズであり、前記波長可変レーザの発光領域に比べて、前記増幅素子に入射する光の領域が大きくなるように構成されていることを特徴とする光源装置。
2. 波長可変レーザと、
   増幅素子と、
   前記波長可変レーザが射出する光を、前記増幅素子に入射させるための光学素子と、を有する光源装置であって、
   前記増幅素子は、共振器を構成する一対の反射鏡と、前記一対の反射鏡の間に配置された活性層と、前記活性層を励起するための励起手段と、を有し、
   前記共振器と前記励起手段によって励起された前記活性層によって、前記増幅素子に入射されるレーザ光の強度を増幅し、
   前記共振器は、前記レーザ光の波長に合わせて、共振器長が変化するように構成され、前記波長可変レーザは、一対の反射鏡と、前記一対の反射鏡の間に配置された活性層とを有し、
   前記波長可変レーザの前記一対の反射鏡の一方と、前記増幅素子の前記一対の反射鏡の一方と、は共通であり、
   前記波長可変レーザの前記活性層と、前記増幅素子の前記活性層と、は共通であることを特徴とする光源装置。
3. 波長可変レーザと、
   増幅素子と、
   前記波長可変レーザが射出する光を、前記増幅素子に入射させるための光学素子と、を有する光源装置であって、
   前記増幅素子は、共振器を構成する一対の反射鏡と、前記一対の反射鏡の間に配置された活性層と、前記活性層を励起するための励起手段と、を有し、
   前記共振器と前記励起手段によって励起された前記活性層によって、前記増幅素子に入射されるレーザ光の強度を増幅し、
   前記共振器は、前記レーザ光の波長に合わせて、共振器長が変化するように構成され、前記光学素子は、前記増幅素子の前記波長可変レーザから射出された光を受ける面に形成されたレンズであることを特徴とする光源装置。
4. 前記レーザ光の波長が短いほど、前記共振器の前記共振器長が短くなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光源装置。
5. 前記レーザ光の波長が、前記増幅素子の反射率スペクトルのディップの半値全幅内に含まれるように、前記共振器の前記共振器長が変化することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光源装置。
6. 前記増幅素子の一対の反射鏡のそれぞれの反射率は、ともに９９．０％以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光源装置。
7. 前記一対の反射鏡の少なくとも一方の反射鏡と前記活性層との間に間隙が形成されており、
   前記増幅素子は、前記少なくとも一方の反射鏡を動かす電極を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光源装置。
8. 前記励起手段は、前記活性層に電流を注入するための電極を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光源装置。
9. 前記増幅素子は、前記一対の反射鏡と前記活性層とが積層された方向に、光を射出することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光源装置。
10. 前記一対の反射鏡と前記活性層は、基板の上に、基板に垂直な方向に積層されていることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
11. 前記レーザ光は、前記増幅素子に、前記一対の反射鏡と前記活性層とが積層された方向から入射されることを特徴とする請求項９又は１０に記載の光源装置。
12. 前記一対の反射鏡の少なくとも一方の反射鏡と前記活性層との間に間隙が形成されており、
    前記増幅素子は、前記少なくとも一方の反射鏡を動かす制御部を有し、
    前記制御部は、前記波長可変レーザが射出する光の波長が、前記増幅素子の反射率スペクトルのディップの半値全幅内に含まれるように、前記少なくとも一方の反射鏡を動かすことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
13. 前記波長可変レーザの発光領域が２μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光源装置。
14. 前記波長可変レーザから射出する光の横モードがシングルモードであることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光源装置。
15. 前記増幅素子の発光領域が１５μｍ以上３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の光源装置。
16. 請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の光源装置と、
    前記光源装置からの光を測定対象物へ照射する照射光と参照光とに分岐させ、前記測定対象物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、
    前記干渉光を受光する検出部と、を有することを特徴とする撮像装置。

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