KR101296745B1 - Dual wavelength band optical coherence tomography using wide band splitter - Google Patents

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엄주범
이병하
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이병일
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Abstract

PURPOSE: A dual band optical coherence tomography system using a broadband optical splitter is provided to obtain an image of a sample about two wavelengths selected in a broad wavelength area at the same time. CONSTITUTION: A dual band optical coherence tomography system using a broadband optical splitter comprises a broadband optical coupler (300), a broadband optical splitter (100), a reference terminal (220), a sample terminal (230), and a detector terminal (240). The broadband optical coupler comprises a first terminal and a second input terminal (310, 320) in which a first light source and a second light source is respective inputted. The broadband optical splitter divides a first coupled light coming into a source terminal (210) into a first divided light and a second divided light. The reference terminal provides a path in which the first divided light passes by combining with one side of the broadband optical splitter, and reflects the first divided light by a reflection mirror (221). The sample terminal provides a path in which the second divided light passes by combining with the other side of the broadband optical splitter, and reflects the second divided light by a sample (231). The detector terminal obtains an image by using a dark fringe of each wavelength divided by a dichroic mirror (241). [Reference numerals] (100) Broadband optical splitter; (300) Broadband optical coupler

Description

광대역 광스플리터를 이용한 듀얼밴드 광학 단층 영상기기{Dual Wavelength Band Optical Coherence Tomography using Wide Band Splitter}Dual Wavelength Band Optical Coherence Tomography using Wide Band Splitter

본 발명은 광대역 광스플리터를 이용한 듀얼밴드 광학 단층 영상기기에 관한 것으로, 특히 광대역 파장영역에서 단일모드로 동작하며 일정한 분배비율을 갖는 광대역 광스플리터를 이용하여 넓은 파장 영역에서 선택된 두 개의 파장에 대한 샘플의 이미지를 동시에 획득할 수 있도록 한 광학 단층 영상기기에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dual band optical tomography imaging apparatus using a wideband optical splitter. In particular, the present invention relates to a single-band optical tomographic imaging apparatus using a wideband optical splitter. An optical tomography imaging device capable of acquiring images of the same at the same time.

광학 단층 영상기기(Optical Coherence Tomography: OCT)는 비침습성의 이미지를 구현할 수 있기 때문에 널리 연구되어 지고 있다. 광학 단층 영상기기는 낮은 결맞음 간섭계를 기반으로 하여 바이오 샘플의 정교한 단층 이미지를 제공할 수 있다. 일반적으로 광원이 광대역화될수록 고분해능을 가진 광학 단층 영상기기를 구현할 수 있다. 최근에는 광대역 광원으로 Superluminescent Diode, White light sourse, Short pulse laser, Supercontinuum 광원이 널리 사용되고 있다.Optical coherence tomography (OCT) has been widely studied because it can realize non-invasive images. Optical tomography imaging devices can provide sophisticated tomographic images of biosamples based on low coherence interferometers. In general, as the light source becomes wider, an optical tomography imaging apparatus having high resolution may be realized. Recently, a superluminescent diode, a white light sourse, a short pulse laser, and a supercontinuum light source are widely used as broadband light sources.

그러나, 이러한 광대역 광원들에 불구하고, 광섬유를 기반으로 하는 광학 단층 영상기기는 밴드폭에 제한을 가진다. OCT 시스템은 간섭계이기 때문에 광섬유 기반의 OCT에서 핵심부품은 광분배기이며, 일반적으로 광분배기는 1200nm 근처에서 단일모드(single-mode)와 멀티모드(multi-mode)의 경계인 차단파장을 가지고 낮은 밴드폭을 가진다. However, in spite of these broadband light sources, optical tomographic imaging apparatus based on optical fibers has a limitation in bandwidth. Since OCT systems are interferometers, a key component in fiber-based OCTs is the optical splitter, which typically has a low bandwidth with blocking wavelengths around single-mode and multi-mode around 1200 nm. Has

이를 극복하기 위하여 광자결정 광섬유(Photonic crystal fiber: PCF)의 전 영역의 단일모드 특성을 이용하여 PCF 광분배기가 사용되어 왔다. PCF 광분배기는 광섬유를 기반으로 하는 OCT 시스템에서 넓은 영역을 가진 광원을 수용할 수 있으므로 고분해능 시스템에서 많은 적용이 이루어진다. 상기 PCF 광분배기는 용융-융착 방법에 의해서 제조되는데, 이러한 과정에서 공기구멍 구조의 파과와 오염에 의한 3~6 dB의 높은 초과손실(excess loss)을 가진다. 뿐만 아니라 비대칭적인 공기구멍의 배열은 많은 편광상태에 야기하여 광파워의 큰 변화의 원인이 된다. In order to overcome this problem, PCF optical splitters have been used by utilizing the single-mode characteristics of the entire photonic crystal fiber (PCF). PCF optical splitters can accommodate a wide range of light sources in OCT systems based on fiber optics, making many applications in high resolution systems. The PCF optical splitter is manufactured by a melt-fusion method, which has a high excess loss of 3 to 6 dB due to breakage and contamination of the air hole structure. In addition, the asymmetrical arrangement of air holes causes many polarization states and causes large changes in optical power.

이를 해결하고자 PCF를 이용해 블록 어레이(Block array)를 제작하고, 상용 스플리터 칩과 블록 어레이를 패키징하여, 높은 초과손실을 줄이고 높은 편광의존 손실을 줄이려고 하였다. 그러나, 이러한 상용 스플리터 칩은 1200nm 이상의 단일모드를 가지는 것을 특정하고 있어 1000nm 이하에서 동작되는 Spectral Domain OCT(SD-OCT)의 파장에는 사용할 수 없다. 1000nm 이상의 SD-OCT의 경우 InGaAs line CCD를 이용해야 되는데 이는 1000nm 이하의 Si line CCD 보다 월등히 가격이 비싸다는 단점이 있다.To solve this problem, we made a block array using PCF and packaged a commercial splitter chip and block array to reduce high excess loss and high polarization dependency loss. However, such a commercial splitter chip specifies that it has a single mode of 1200 nm or more and cannot be used for a wavelength of Spectral Domain OCT (SD-OCT) operating below 1000 nm. In case of SD-OCT over 1000nm, InGaAs line CCD should be used, which is much more expensive than Si line CCD below 1000nm.

따라서, 보다 비용이 저렴하고 다파장 대역의 SD-OCT 시스템을 구현하기 위해서는 1000nm 이하의 넓은 대역에서 동작하고, 낮은 초과손실을 가져야 하며, 대량생산이 가능한 광대역 광분배기가 필요하다.Therefore, in order to implement a lower cost and multi-wavelength SD-OCT system, a broadband optical splitter that operates in a wide band of 1000 nm or less, has a low excess loss, and is capable of mass production is required.

또한, 기존의 광섬유 기반의 SD-OCT 시스템은 그 목적에 따라 단일 파장 대역에서 이미지를 구현할 수 있었으나, 다중 파장 밴드의 영상을 획득하기 위해서는 파장 밴드만큼의 시스템을 구비해야 하므로 비용이 상승하는 문제점이 있었다. 따라서 넓은 파장 영역의 광원을 수용하여 다중 파장에 대하여 이미지를 동시에 획득 가능하도록 한 광학 단층 영상기기에 대한 요구가 있다.In addition, the conventional optical fiber-based SD-OCT system was able to implement an image in a single wavelength band according to the purpose, but in order to obtain an image of a multi-wavelength band, it is necessary to have as many systems as the wavelength band, the cost increases there was. Therefore, there is a need for an optical tomography imaging apparatus that accommodates a light source in a wide wavelength range and simultaneously acquires images for multiple wavelengths.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 광대역 파장영역에서 단일모드로 동작하며 일정한 분배비율을 갖는 광대역 광스플리터를 이용하여 넓은 파장 영역에서 선택된 두 개의 파장에 대한 샘플의 이미지를 동시에 획득할 수 있도록 한 광대역 광스플리터를 이용한 듀얼밴드 광학 단층 영상기기를 제공함을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and simultaneously acquires an image of a sample of two selected wavelengths in a wide wavelength region by using a broadband optical splitter having a constant distribution ratio and operating in a single mode in the wideband wavelength region. An object of the present invention is to provide a dual band optical tomography apparatus using a broadband optical splitter.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 광대역 광스플리터를 이용한 듀얼밴드 광학 단층 영상기기는, 제1 광원이 입력되는 제1 입력단과, 제2 광원이 입력되는 제2 입력단을 구비하고, 상기 제1,2 입력단으로 입력된 상기 제1,2 광원이 서로 결합된 제1 결합광을 출력하는 광대역 광커플러; 상기 제1 결합광이 입력되는 소스단을 구비하고, 상기 제1 결합광을 제1 분배광 및 제2 분배광으로 분할하는 광대역 광스플리터; 상기 광대역 광스플리터의 일측에 결합되어 상기 제1 분배광이 지나는 경로를 제공하며, 상기 제1 분배광이 반사되는 반사거울을 구비하는 기준단; 상기 광대역 광스플리터의 타측에 결합되어 상기 제2 분배광이 지나는 경로를 제공하며, 상기 제2 분배광이 샘플에 의해 반사되는 샘플단; 및 상기 기준단 및 샘플단에서 반사된 상기 제1,2 분배광이 다시 광대역 광스플리터를 거치면서 결합되어 제2 결합광이 출력될 때, 상기 제2 결합광을 상기 제1,2 광원의 파장별로 분할하는 다이크로익 미러(dichroic mirror)를 구비하고, 상기 분할된 각 파장별의 간섭무늬를 이용하여 이미지를 획득하는 디텍터단을 포함하되, 상기 광대역 광커플러 및 상기 광대역 스플리터는, 제1,2 도파로를 제공하는 코어와 상기 코어를 감싸는 클래드를 포함하며, 상기 코어의 굴절율을 n1, 상기 클래드의 굴절율을 n2, 코어 폭의 1/2을 ρ라 할 때, A dual band optical tomography imaging apparatus using a broadband optical splitter according to the present invention for solving the above problems includes a first input terminal to which a first light source is input and a second input terminal to which a second light source is input. A wideband optocoupler configured to output first combined light in which the first and second light sources input to the first and second input terminals are coupled to each other; A broadband optical splitter having a source terminal to which the first combined light is input, and dividing the first combined light into a first split light and a second split light; A reference stage coupled to one side of the broadband optical splitter to provide a path through which the first distribution light passes, and having a reflection mirror on which the first distribution light is reflected; A sample stage coupled to the other side of the broadband optical splitter to provide a path through which the second split light passes, the second split light being reflected by a sample; And when the first and second split light reflected by the reference stage and the sample stage are combined again through a broadband optical splitter to output a second combined light, the second combined light is converted into a wavelength of the first and second light sources. And a detector stage for dividing the image into a dichroic mirror and acquiring an image using the divided fringes of the respective wavelengths, wherein the wideband optocoupler and the wideband splitter include: first, A core providing 2 waveguides and a cladding surrounding the core, wherein the refractive index of the core is n 1 , the refractive index of the clad is n 2 , and half of the core width is ρ,

kρ(n1 2- n2 2)1/2 < π/2 (여기서, k=2π/λ(λ는 광의 파장))kρ (n 1 2 -n 2 2 ) 1/2 <π / 2 (where k = 2π / λ (λ is the wavelength of light))

인 관계를 만족하고, Satisfied relationships,

상기 제1 도파로와 상기 제2 도파로가 제1 구간 및 제2 구간에서 커플링될 때, 상기 제1 구간의 길이를 L1, 상기 제2 구간의 길이를 L2, 상기 제1 구간으로부터 상기 제2 구간까지의 광 경로차를 ΔL라 할 때,When the first waveguide and the second waveguide are coupled in a first section and a second section, the length of the first section is L1, the length of the second section is L2, and the second section from the first section. When the optical path difference to ΔL is

420㎛≤L1≤480㎛,420 µm ≤ L1 ≤ 480 µm,

750㎛≤L2≤850㎛,750 µm ≤ L2 ≤ 850 µm,

0.6㎛≤ΔL≤0.9㎛,0.6 μm ≦ ΔL ≦ 0.9 μm,

인 관계를 만족하는 것을 특징으로 한다.Is satisfied.

또한, 상기 제1,2 도파로는 가시광선 대역 내지 근적외선 대역의 파장 범위에서 단일모드로 동작하는 것이 바람직하다.In addition, the first and second waveguides preferably operate in a single mode in the wavelength range of the visible light band to the near infrared band.

본 발명에 따른 광대역 광스플리터를 이용한 듀얼밴드 광학 단층 영상기기는, 광대역 파장영역에서 단일모드로 동작하며 일정한 분배비율을 갖는 광대역 광스플리터를 이용하여 넓은 파장 영역에서 선택된 서로 다른 파장에 대하여 동시에 샘플의 이미지를 획득할 수 있는 효과를 제공한다.The dual band optical tomography imaging apparatus using the wideband optical splitter according to the present invention operates in a single mode in the wideband wavelength region and uses a wideband optical splitter having a constant distribution ratio to simultaneously select samples for different wavelengths selected in a wide wavelength region. Provides the effect of obtaining an image.

도1은 일반적인 Spectral Domain OCT(SD-OCT)의 개략적인 구성도,
도2는 본 발명에 따른 광대역 광스플리터를 이용한 듀얼밴드 광학 단층 영상기기의 구성도,
도3은 도2에 채용된 광대역 광스플리터의 사시도,
도4는 도3의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도,
도5는 도3의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도,
도6는 도3의 좌측면도,
도7 내지 도9은 본 발명 실시예에 따른 광대역 광스플리터에 의한 광의 분배비율을 도시한 그래프,
도10 및 도11은 종래 광스플리터에 의한 광의 분배비율을 도시한 그래프,
도12는 본 발명에 따른 듀얼 밴드 광학 단층 영상기기를 사용하여 획득한 샘플의 이미지이다. 1 is a schematic configuration diagram of a general Spectral Domain OCT (SD-OCT),
2 is a block diagram of a dual band optical tomography imaging apparatus using a broadband optical splitter according to the present invention;
3 is a perspective view of the broadband optical splitter employed in FIG. 2;
4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of FIG. 3;
5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 3;
6 is a left side view of FIG. 3;
7 to 9 are graphs showing the distribution ratio of light by the broadband optical splitter according to the embodiment of the present invention;
10 and 11 are graphs showing a distribution ratio of light by a conventional optical splitter;
12 is an image of a sample obtained using a dual band optical tomography apparatus according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 일반적인 Spectral Domain OCT(SD-OCT)의 개략적인 구성도이고, 도2는 본 발명에 따른 광대역 광스플리터를 이용한 듀얼밴드 광학 단층 영상기기의 구성도이다. 도3은 도2에 채용된 광대역 광스플리터의 사시도이고, 도4는 도3의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도이다. 도5는 도3의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도이고, 도6는 도3의 좌측면도이다.1 is a schematic configuration diagram of a general Spectral Domain OCT (SD-OCT), and FIG. 2 is a configuration diagram of a dual band optical tomography imaging apparatus using a broadband optical splitter according to the present invention. FIG. 3 is a perspective view of the broadband optical splitter employed in FIG. 2, and FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 3, and FIG. 6 is a left side view of FIG.

먼저 도1을 참조하면, 간섭계를 이용한 일반적인 Spectral Domain Optical Coherence Tomography(SD-OCT)의 구성을 살펴보면 다음과 같다. 인가된 광원(4)은 광스플리터(5)에서 기준단(6)과 샘플단(7)으로 분리되어 나간다. First, referring to FIG. 1, a configuration of a general spectral domain optical coherence tomography (SD-OCT) using an interferometer is as follows. The applied light source 4 is separated from the light splitter 5 into the reference stage 6 and the sample stage 7.

기준단(6)과 샘플단(7)에서 각각 반사된 광은 다시 되돌아와 광스플리터(5)를 거치고, 광 경로차에 의해 간섭무늬가 형성된다. 간섭무늬는 스펙트로미터(8)에서 획득되고 간섭무늬 신호를 이용하여 이미지를 얻도록 구성된다.The light reflected from the reference stage 6 and the sample stage 7 respectively returns and passes through the optical splitter 5 to form an interference fringe by the optical path difference. The interference fringe is obtained at the spectrometer 8 and configured to obtain an image using the interference fringe signal.

도2를 참조하면, 본 발명에 따른 광대역 광스플리터를 이용한 듀얼 밴드 광학 단층 영상기기는, 광대역 광커플러(300), 광대역 광스플리터(100), 기준단(220), 샘플단(230), 및 디텍터단(240)을 포함한다. 2, a dual band optical tomography imaging apparatus using a wideband optical splitter according to the present invention includes a wideband optical coupler 300, a wideband optical splitter 100, a reference stage 220, a sample stage 230, and The detector stage 240 is included.

상기 광대역 광커플러(300) 및 광대역 광스플리터(100)는, 본 발명에 따른 광대역 광스플리터를 이용한 듀얼밴드 광학 단층 영상기기가 넓은 파장 영역에서 단일모드로 동작하고, 일정한 분배비율(coupling ratio)를 제공할 수 있도록 하기 위해서 구비되는 핵심적인 구성요소 중의 하나이다. The wideband optical coupler 300 and the wideband optical splitter 100 operate in a single mode in a wide wavelength region in which a dual band optical tomography imaging apparatus using the wideband optical splitter according to the present invention has a constant distribution ratio. It is one of the key components provided to be able to provide.

상기 광대역 광커플러(300)는 제1 입력단(310)과 제2 입력단(320)을 구비한다. 상기 제1 입력단(310)에는 제1 광원이 입력되고, 상기 제2 입력단(320)에는 제2 광원이 입력된다. 예컨대, 도2를 참조하면, 본 실시예에 따른 듀얼 밴드 광학 단층 영상기기는 제1 입력단(310)에 840nm, 제2 입력단(320)에 930nm의 광원이 입력되는 예를 도시하고 있다. 상기 제1,2 입력단(310,320)으로 입력된 상기 제1,2 광원은 상기 광대역 광커플러(300)를 거치면서 서로 결합되어 제1 결합광으로 출력된다. The broadband optical coupler 300 includes a first input terminal 310 and a second input terminal 320. A first light source is input to the first input terminal 310, and a second light source is input to the second input terminal 320. For example, referring to FIG. 2, the dual band optical tomography imaging apparatus according to the present exemplary embodiment shows an example in which a light source of 840 nm is input to the first input terminal 310 and 930 nm to the second input terminal 320. The first and second light sources input to the first and second input terminals 310 and 320 are coupled to each other while passing through the broadband optical coupler 300 and output as first combined light.

본 발명에 따른 듀얼 밴드 광학 단층 영상기기는 가시광선 대역 내지 근적외선 대역의 파장범위에서 단일모드로 동작하고, 일정한 분배비율을 제공하므로, 상기 840nm, 930nm는 제1,2 광원의 예시에 불과하며, 상기 가시광선 대역 내지 근적외선 대역에서 제1,2 광원은 임의로 선택될 수 있음은 물론이다. Since the dual band optical tomography imaging apparatus according to the present invention operates in a single mode in the visible light band to the near infrared band and provides a constant distribution ratio, the 840 nm and 930 nm are merely examples of the first and second light sources. Of course, the first and second light sources may be arbitrarily selected in the visible light band to the near infrared band.

상기 광대역 광스플리터(100)에는 소스단(210), 기준단(220), 샘플단(230), 및 디텍터단(240)이 각각 연결된다. 상기 제1 결합광은 상기 소스단(210)으로 입력된다. 상기 제1 결합광은 상기 광대역 광스플리터(100)를 거치면서 제1 분배광 및 제2 분배광으로 분할된다.A source end 210, a reference end 220, a sample end 230, and a detector end 240 are connected to the broadband optical splitter 100, respectively. The first combined light is input to the source terminal 210. The first combined light is split into a first split light and a second split light while passing through the broadband optical splitter 100.

상기 광대역 광커플러(300) 및 광대역 광스플리터(100)의 구조에 관하여는 아래에서 상세히 후술하며, 여기서 개략적으로 설명하면 다음과 같다. The structures of the wideband optical coupler 300 and the wideband optical splitter 100 will be described in detail below.

상기 광대역 광커플러(300) 및 광대역 광스플리터(100)의 구조는 구조적으로 동일하며, 다만, 광대역 광커플러(300)는 상기 광대역 광스플리터(100)와 비교하여 좌우측이 서로 바뀌어 배치되어 있는 것이 다르다.The structure of the wideband optical coupler 300 and the wideband optical splitter 100 is the same in structure, except that the wideband optical coupler 300 is different from the left and right sides in comparison with the wideband optical splitter 100. .

즉, 도2를 참조하면, 광대역 광스플리터(100)는 좌측으로 2개의 연결단이 구비되고, 우측으로 2개의 연결단이 구비된다(2×2 구조). 광대역 광스플리터(100)의 좌측의 상측으로는 소스단(210)이 연결되고, 좌측의 하측으로는 디텍터단(240)이 연결된다. 한편, 우측의 상측으로는 기준단(220)이 연결되고, 우측의 하측으로는 샘플단(230)이 연결된다. That is, referring to FIG. 2, the broadband optical splitter 100 is provided with two connection ends on the left side and two connection ends on the right side (2 × 2 structure). The source terminal 210 is connected to the upper side of the left side of the broadband optical splitter 100, and the detector terminal 240 is connected to the lower side of the wideband optical splitter 100. Meanwhile, the reference stage 220 is connected to the upper side of the right side, and the sample stage 230 is connected to the lower side of the right side.

반면에, 상기 광대역 광커플러(300)는 광대역 광스플리터(100)의 좌우측을 뒤집어서 배치한 것으로, 광대역 광스플리터(100)의 기준단(220) 및 샘플단(230)에 대응하는 연결단이 좌측에 배치되도록 한 것이다. On the other hand, the wideband optical coupler 300 is arranged by inverting the left and right sides of the wideband optical splitter 100, the connection end corresponding to the reference terminal 220 and the sample terminal 230 of the wideband optical splitter 100 is left To be placed in.

따라서, 상기 광대역 광스플리터(100)는 소스단(210)으로 들어온 제1 결합광이 제1,2 분배광으로 분할하는 스플리터의 기능을 수행하게 되고, 상기 광대역 광커플러(300)는 제1,2 입력단(310,320)으로 들어온 제1,2 광원이 제1 결합광으로 합쳐지는 커플러의 기능을 수행한다. Accordingly, the wideband optical splitter 100 performs a function of a splitter in which the first combined light entering the source terminal 210 is divided into first and second split light, and the wideband optical coupler 300 includes the first, The first and second light sources introduced into the second input terminals 310 and 320 may serve as a coupler in which the first and second light sources are combined.

이하, 상기 광대역 광스플리터(100)의 구조에 대하여 상세히 설명한다. 상술한 바와 같이 상기 광대역 광커플러(300)는 구조적으로 상기 광대역 광스플리터(100)와 동일하므로 그 구체적인 설명은 생략한다. Hereinafter, the structure of the broadband optical splitter 100 will be described in detail. As described above, since the wideband optical coupler 300 is structurally identical to the wideband optical splitter 100, a detailed description thereof will be omitted.

도3 내지 도6은 광대역 광스플리터(100)를 도시한 것이다. 상기 광대역 광스플리터(100)는 두 가닥의 도파로가 서로 커플링되어 일명 마흐젠더 구조로 이루어진다. 3 through 6 illustrate a wideband optical splitter 100. The broadband optical splitter 100 has two waveguides coupled to each other to form a so-called Mahgender structure.

도5를 참조하면, 상기 광대역 광스플리터(100)는 제1,2 도파로(10,20)를 제공하는 코어(1)와, 상기 코어(1)를 감싸는 클래드(2)를 포함한다. 광대역 광스플리터(100)는 Si 기판(4) 위에 클래드(2)가 놓이고 상기 클래드(20)의 내부에 제1,2 도파로(10,20)로서 제공되는 코어(1)가 배치된다. Referring to FIG. 5, the broadband optical splitter 100 includes a core 1 providing first and second waveguides 10 and 20, and a clad 2 surrounding the core 1. In the broadband optical splitter 100, a clad 2 is disposed on a Si substrate 4, and a core 1 provided as the first and second waveguides 10 and 20 is disposed inside the clad 20.

우선, 광대역 광스플리터(100)의 제1,2 도파로(10,20)가 단일모드로 동작하기 위하여, 상기 코어(1)의 굴절율을 n1, 상기 클래드(2)의 굴절율을 n2, 코어 폭(W)의 1/2을 ρ라 할 때, First, in order for the first and second waveguides 10 and 20 of the broadband optical splitter 100 to operate in a single mode, the refractive index of the core 1 is n 1 , the refractive index of the clad 2 is n 2 , and the core When 1/2 of the width W is ρ,

kρ(n1 2- n2 2)1/2 < π/2 (여기서, k=2π/λ(λ는 광의 파장))kρ (n 1 2 -n 2 2 ) 1/2 <π / 2 (where k = 2π / λ (λ is the wavelength of light))

인 관계를 만족한다. Satisfy the relationship.

즉, 코어(1)의 굴절율 n1, 클래드(2)의 굴절율 n2, 코어 폭(W)의 1/2 값을 적절하게 조절하여 광섬유를 단일모드로 동작하도록 구현한다. That is, the optical fiber operates in a single mode by appropriately adjusting the refractive index n 1 of the core 1, the refractive index n 2 of the clad 2 , and the half width of the core width W.

상기 kρ(n1 2- n2 2)1/2 값이 π/2보다 크게 주어지는 경우에 제1,2 도파로(10,20)는 멀티모드로 동작하게 된다. 광이 멀티모드로 동작하게 되면 샘플단(230) 또는 기준단(220)에서 되돌아오는 광이 수많은 간섭무늬를 야기하게 되고, 이러한 불필요한 간섭무늬는 이미지의 획득시 노이즈로 작용하게 되므로, 본 발명에 따른 광대역 광스플리터(100)는 제1,2 도파로(10,20)가 단일모드로 동작하도록 구현된다. When kρ (n 1 2 -n 2 2 ) 1/2 is greater than π / 2, the first and second waveguides 10 and 20 operate in a multi-mode. When the light operates in the multi-mode, the light returned from the sample stage 230 or the reference stage 220 causes a large number of interference fringes, and the unnecessary interference fringes act as noise when acquiring an image. The broadband optical splitter 100 is implemented such that the first and second waveguides 10 and 20 operate in a single mode.

도4를 참조하면, 광대역 광스플리터(100)는 두 가닥의 제1,2 도파로(10,20)가 제1 구간 및 제2 구간에서 커플링하여 이루어진다.Referring to FIG. 4, the broadband optical splitter 100 is formed by coupling two strands of the first and second waveguides 10 and 20 in a first section and a second section.

상기 제1 구간의 길이를 L1, 상기 제2 구간의 길이를 L2, 상기 제1 구간으로부터 상기 제2 구간까지의 광 경로차를 ΔL라 할 때, 420㎛≤L1≤480㎛, 750㎛≤L2≤850㎛, 그리고 0.6㎛≤ΔL≤0.9㎛ 인 관계를 만족한다. When the length of the first section is L1, the length of the second section is L2, and the optical path difference from the first section to the second section is ΔL, 420 μm ≦ L1 ≦ 480 μm and 750 μm ≦ L2 ≤ 850 µm, and 0.6 µm ≤ ΔL ≤ 0.9 µm.

상기 광대역 광스플리터(100)는 넓은 파장 영역, 특히 가시광선과 근적외선 파장 영역에서 일정한 분배비율을 갖는 광스플리터를 제공하고자 하며, 상기한 바와 같이, L1, L2, 및 ΔL의 값이 상기 범위에 있을 때 40% 내지 60%의 일정한 분배비율을 갖는 광대역 광스플리터(100)가 구현된다. The broadband optical splitter 100 is intended to provide an optical splitter having a constant distribution ratio in a wide wavelength range, particularly in the visible and near infrared wavelength range, and as described above, when the values of L1, L2, and ΔL are in the above range. A wideband optical splitter 100 is implemented having a constant distribution ratio of 40% to 60%.

따라서, 상기 광대역 광스플리터(100)와 이와 동일한 구조를 갖는 광대역 광커플러(300)를 채용한 본 발명에 따른 듀얼밴드 광학 단층 영상기기는 넓은 파장 영역에서 단일모드로 동작하고, 넓은 파장 영역에서 선택된 서로 다른 파장에 대한 이미지를 동시에 획득할 수 있게 된다. Accordingly, the dual band optical tomography imaging apparatus employing the broadband optical coupler 300 having the same structure as the broadband optical splitter 100 operates in a single mode in a wide wavelength region and is selected in a wide wavelength region. Images for different wavelengths can be acquired simultaneously.

도3을 참조하면, 상술한 마흐젠더 구조는 스플리터칩(30) 내부에 배치되고, 상기 스플리터칩(30)에는 블록 어레이가 결합된다. 상기 블록 어레이는 상기 스플리터칩(30)의 양단부에 각각 결합되는 제1 광섬유 어레이 블록(40)과 제2 광섬유 어레이 블록(50)을 포함한다. Referring to FIG. 3, the above-described Mahzender structure is disposed inside the splitter chip 30, and a block array is coupled to the splitter chip 30. The block array includes a first optical fiber array block 40 and a second optical fiber array block 50 which are respectively coupled to both ends of the splitter chip 30.

상기 제1 광섬유 어레이 블록(40)은, 상기 제1 도파로의 입력단(11) 및 상기 제2 도파로의 입력단(21)에 각각 연결되는 제1 광섬유(41) 및 제2 광섬유(42)가 배치되어 구성된다. 구체적으로, 도6을 참조하면, 상기 제1 광섬유(41) 및 제2 광섬유(42)를 V홈에 올리고 UV 경화용 수지를 이용하여 경화시킴으로써 제1 광섬유 어레이 블록(40)을 제작한다.The first optical fiber array block 40 includes a first optical fiber 41 and a second optical fiber 42 connected to an input terminal 11 of the first waveguide and an input terminal 21 of the second waveguide, respectively. It is composed. Specifically, referring to FIG. 6, the first optical fiber array block 40 is manufactured by placing the first optical fiber 41 and the second optical fiber 42 in a V groove and curing the resin using a UV curing resin.

상기 제2 광섬유 어레이 블록(50)은, 상기 제1 도파로의 출력단(12) 및 상기 제2 도파로의 출력단(22)에 각각 연결되는 제3 광섬유(51) 및 제4 광섬유(52)가 배치되어 구성된다. 구체적으로, 상기 제2 광섬유 어레이 블록(50)도 상기 제1 광섬유 어레이 블록(40)과 마찬가지로 V홈에 제3 광섬유(51) 및 제4 광섬유(52)를 올리고 UV 경화용 수지를 이용하여 경화시킴으로써 제2 광섬유 어레이 블록(50)을 제작한다. The second optical fiber array block 50 includes a third optical fiber 51 and a fourth optical fiber 52 connected to an output terminal 12 of the first waveguide and an output terminal 22 of the second waveguide, respectively. It is composed. In detail, the second optical fiber array block 50 also holds the third optical fiber 51 and the fourth optical fiber 52 in the V-groove similarly to the first optical fiber array block 40 and is cured using a UV curing resin. By doing so, the second optical fiber array block 50 is produced.

마흐젠더 구조로 커플링된 도파로가 내부에 배치되는 스플리터칩(30)과 상기 제1,2 광섬유 어레이 블록(40,50)을 패키징한 상태가 도3에 도시되어 있다. 3 illustrates a state in which the splitter chip 30 having the waveguide coupled to the Mahzender structure and the first and second optical fiber array blocks 40 and 50 are packaged.

본 실시예에 있어서, 제1,2 광원이 광대역 광커플러(300)에 제공되어 제1 결합광이 출력되면, 상기 제1 결합광은 상기 제1 광섬유(41)에 제공된다. 상기 제1 결합광은 광대역 광스플리터(100)를 거치면서 제1,2 분배광으로 분할된다. 제1 분배광은 제3 광섬유(51)를 경유하여 기준단(220)으로 나아가고, 제2 분배광은 제4 광섬유(52)를 경유하여 샘플단(230)으로 나아간다. 상기 제2 광섬유(42)에는 디텍터단(240)이 연결된다. In the present embodiment, when the first and second light sources are provided to the broadband optical coupler 300 and the first combined light is output, the first combined light is provided to the first optical fiber 41. The first combined light is split into first and second split light while passing through the broadband optical splitter 100. The first split light advances to the reference stage 220 via the third optical fiber 51, and the second split light advances to the sample stage 230 via the fourth optical fiber 52. The detector terminal 240 is connected to the second optical fiber 42.

한편, 광대역 광커플러(300)는 상술한 광대역 광스플리터(100)와 동일한 구성을 가지며, 다만 광대역 광커플러(300)는 광대역 광스플리터(100)와 비교하여 좌우 위치만이 바뀌어 배치된다. On the other hand, the wideband optical coupler 300 has the same configuration as the above-described wideband optical splitter 100, except that the wideband optical coupler 300 is disposed only in the left and right positions compared with the wideband optical splitter 100.

즉, 상기 광대역 광커플러(300)는 상기 광대역 광스플리터(100)를 구성하는 제2 광섬유 어레이 블록(50)이 좌측에 배치되며, 광대역 광스플리터(100)의 제3,4 광섬유(51,52)가 광대역 광커플러(300)에서는 광원이 입력되는 소스단(210)으로 작용한다. That is, in the broadband optical coupler 300, the second optical fiber array block 50 constituting the broadband optical splitter 100 is disposed on the left side, and the third and fourth optical fibers 51 and 52 of the broadband optical splitter 100 are disposed. In the broadband optocoupler 300, the light source acts as a source terminal 210.

따라서, 광대역 광커플러(300)는 광대역 광스플리터(100)의 제3,4 광섬유(51,52)가 실질적으로 제1,2 입력단(310,320)이 되고, 제1 광섬유(41)를 통하여 제1 결합광이 출력된다.Accordingly, in the broadband optical coupler 300, the third and fourth optical fibers 51 and 52 of the broadband optical splitter 100 substantially become the first and second input terminals 310 and 320, and the first through the first optical fiber 41. The combined light is output.

상기 구성에 따른 광대역 광스플리터(100)는 광대역의 파장범위에서 일정한 광 분배비율(coupling ratio)를 제공한다. 상기 광 분배비율은 상기 제1 도파로의 입력단(11)으로 들어온 제1 결합광이 광스플리터의 마흐젠더 구조를 거치면서 제1 도파로의 출력단(12)과 제2 도파로의 출력단(22)으로 분배되는 비율을 말하는 것이며, 분배된 광은 기준단(220)과 샘플단(230)으로 나뉘어서 진행된다는 것을 의미한다.The broadband optical splitter 100 according to the above configuration provides a constant optical splitting ratio in the wavelength range of the broadband. The optical splitting ratio is distributed to the output end 12 of the first waveguide and the output end 22 of the second waveguide while the first combined light entering the input terminal 11 of the first waveguide passes through the Mahzender structure of the optical splitter. It refers to the ratio, and means that the divided light proceeds by being divided into the reference stage 220 and the sample stage 230.

따라서, 본 발명 실시예에 채용된 광대역 광스플리터(100)가 넓은 파장범위에서 일정한 광 분배비율을 제공한다고 함은, 제1 도파로(10)에 인가되는 제1 결합광의 파장범위가 넓더라도 기준단(220)과 샘플단(230)으로 광이 일정하게 분배될 수 있는 광스플리터를 제공한다는 것을 의미한다. 따라서 다양한 대역의 파장을 동시에 이용할 수 있는 효과를 제공하게 된다.Accordingly, the fact that the broadband optical splitter 100 employed in the embodiment of the present invention provides a constant light distribution ratio in a wide wavelength range is achieved even if the wavelength range of the first combined light applied to the first waveguide 10 is wide. Means to provide a light splitter that can be uniformly distributed light to the 220 and the sample stage 230. Therefore, it provides an effect that can use the wavelength of various bands at the same time.

한편, 광대역 광커플러(300)는 광대역 광스플리터(100)와 구조적으로 동일하며, 다만 광대역 광스플리터(100)와는 역의 작용(커플러의 기능)을 수행하는 것이므로, 넓은 파장 대역의 서로 다른 파장이 입력되는 경우라도 상기 서로 다른 파장의 광이 일정한 비율의 범위 내에서 양호하게 결합되어 제1 결합광으로 출력되는 효과를 제공하게 된다.Meanwhile, the wideband optical coupler 300 is structurally identical to the wideband optical splitter 100, but performs a reverse function (the function of a coupler) with the wideband optical splitter 100, so that different wavelengths of a wide wavelength band Even when inputted, the light having different wavelengths may be well combined within a predetermined ratio to provide an effect of outputting the first combined light.

구체적으로, 도7 내지 도11을 참조하여 광대역 광스플리터(100)의 광 분배비율에 대하여 설명하면 다음과 같다. 도7 내지 도9는 본 발명 실시예에 채용된 광대역 광스플리터(100)에 의한 광의 분배비율을 도시한 그래프이고, 도10 및 도11은 종래 광스플리터에 의한 광의 분배비율을 도시한 그래프이다.Specifically, the light distribution ratio of the broadband optical splitter 100 will be described with reference to FIGS. 7 to 11 as follows. 7 to 9 are graphs showing the distribution ratio of light by the broadband optical splitter 100 employed in the embodiment of the present invention, and FIGS. 10 and 11 are graphs showing the distribution ratio of light by the conventional optical splitter.

도7 내지 도9을 참조하면, 광대역 광스플리터(100)는 640nm에서 1100nm까지 일정한 광 분배비율을 제공하고 있음을 알 수 있다. 반면에 도10 및 도11을 참조하면, 종래 광스플리터는 633nm를 중심파장으로 가지며, 약 20nm 범위에서 일정한 분배비율(약 40~60%)을 진다. 예컨대 840nm 대역에서는 커플링(분배)이 일어나지 않는 것을 확인할 수 있다. 7 to 9, it can be seen that the broadband optical splitter 100 provides a constant light distribution ratio from 640 nm to 1100 nm. On the other hand, referring to Figs. 10 and 11, the conventional optical splitter has 633 nm as the center wavelength and has a constant distribution ratio (about 40 to 60%) in the range of about 20 nm. For example, it can be seen that coupling (distribution) does not occur in the 840 nm band.

커플링이 일어나지 않는다는 것은 제1 도파로(10)로 들어온 광이 광스플리터를 거치면서 분배되지 않고, 기준단(220) 또는 샘플단(230) 측으로만 진행하게 되어 간섭무늬를 얻을 수 없으며, 종국적으로 스펙트로미터(242)에 의해 이미지를 획득할 수 없게 되는 것이다.The fact that the coupling does not occur is that the light entering the first waveguide 10 is not distributed through the optical splitter, but proceeds only to the reference end 220 or the sample end 230 so that an interference fringe cannot be obtained. The spectrometer 242 will not be able to acquire the image.

상기 기준단(220)은 상기 광대역 광스플리터(100)의 일측에 결합되어 상기 제1 분배광이 지나는 경로를 제공하며, 상기 제1 분배광이 반사되는 반사거울(221)을 구비한다. The reference stage 220 is coupled to one side of the broadband optical splitter 100 to provide a path through which the first distribution light passes, and includes a reflection mirror 221 on which the first distribution light is reflected.

상기 샘플단(230)은 샘플(231)이 놓이는 곳으로, 상기 광대역 광스플리터(100)의 타측에 결합되어 상기 제2 분배광이 지나는 경로를 제공하며, 상기 제2 분배광은 상기 샘플(231)에 의해 반사된다. 상기 기준단(220) 및 샘플단(230)의 구성은 일반적인 광학 단층 영상기기의 구성을 채용하는바 구체적인 설명은 생략한다.The sample stage 230 is where the sample 231 is placed and is coupled to the other side of the broadband optical splitter 100 to provide a path through which the second split light passes, and the second split light is the sample 231. ) Is reflected. The configuration of the reference stage 220 and the sample stage 230 employs a configuration of a general optical tomography imaging apparatus, and thus, detailed description thereof will be omitted.

상기 기준단(220) 및 샘플단(230)에서 반사된 상기 제1 분배광 및 제2 분배광은 다시 광대역 광스플리터(100)를 거치면서 결합되어 제2 결합광으로 출력된다.The first split light and the second split light reflected from the reference stage 220 and the sample stage 230 are again combined through the broadband optical splitter 100 and output as the second combined light.

즉, 상기 제1 결합광이 제1 도파로(10) 측으로 제공될 때 마흐젠더 구조를 거치면서 제1,2 분배광으로 분배되어 기준단(220) 및 샘플단(230)으로 진행하며, 기준단(220) 및 샘플단(230)에서 반사된 제1,2 분배광은 상기 광대역 광스플리터(100)의 마흐젠터 구조를 다시 거치면서 제2 결합광으로 서로 결합되고, 상기 제2 결합광은 디텍터단(240)으로 나아간다.That is, when the first combined light is provided to the first waveguide 10 side, the first combined light is distributed to the first and second split light through the Mahzander structure and proceeds to the reference stage 220 and the sample stage 230. The first and second split light reflected by the 220 and the sample stage 230 are coupled to each other by a second combined light while passing through the mahenter structure of the broadband optical splitter 100 again, and the second combined light is a detector. Go to stage 240.

상기 디텍터단(240)은 최초 광대역 광커플러(300)에 입력되는 서로 다른 파장에 대한 파장별 이미지를 얻기 위해서 구비된다. 상기 디텍터단(240)은 다이코로익 미러(241)(dichroic mirror)을 포함한다. The detector stage 240 is provided to obtain an image for each wavelength of different wavelengths input to the first broadband optical coupler 300. The detector stage 240 includes a dichroic mirror 241.

상기 다이코로익 미러(241)는 상기 제2 결합광을 상기 제1,2 광원의 파장별로 분할하기 위해서 구비된다. The dichroic mirror 241 is provided to divide the second combined light for each wavelength of the first and second light sources.

상기 다이코로익 미러(241)는 굴절률이 서로 다른 물질의 박층으로 이루어지는 반사경으로, 특정 빛은 반사하고, 다른 특정 빛은 투과하는 성질을 가진다. 통상 색필터에 비하여 흡수에 의한 손실이 매우 적고, 선택 반사하는 빛의 파장범위를 재료의 두께나 구조에 의해 가감할 수 있는 장점이 있다. 상기 다이크로익 미리에 관한 구성은 일반적으로 공지된 바에 의하므로 그 구체적인 설명은 생략한다. The dichroic mirror 241 is a reflector made of thin layers of materials having different refractive indices, and reflects specific light and transmits other specific light. Compared with the general color filter, the loss due to absorption is very small, and the wavelength range of the light selectively reflected can be added or subtracted by the thickness or structure of the material. Since the configuration related to the dichroic advance is generally known, a detailed description thereof will be omitted.

상기 디텍터단(240)은 상기 다이코로익 미러(241)에 의해 분할된 각 파장별의 간섭무늬를 이용하여 이지지를 획득하기 위해서, 스펙트로미터(242), 프레임 그레버(250), 및 컴퓨터(260)를 포함한다. 도2에 도시된 바와 같이, 상기 스펙트로미터(242), 프레임 그레버(250), 및 컴퓨터(260)는 상기 다이코로익 미러(241)에 의해 나뉘어진 2개의 파장에 대한 이미지를 획득하여야 하므로, 각 파장에 대응하여 두 세트가 마련된다. The detector stage 240 uses a spectrometer 242, a frame grabber 250, and a computer to acquire easy support using interference fringes for each wavelength divided by the dichroic mirror 241. 260. As shown in FIG. 2, the spectrometer 242, frame grabber 250, and computer 260 must acquire images for two wavelengths divided by the dichroic mirror 241. Therefore, two sets are provided corresponding to each wavelength.

상기 스펙트로미터(242)는 제2 결합광으로부터 분할된 어느 하나의 파장에 대한 간섭무늬 신호를 획득한다. 본 실시예에서, 상기 스펙트로미터(242)는 콜리메이터(243), 렌즈(244), 그레이팅(245), Line CCD(246) 카메라로 구성된다. 상기 스펙트로미터(242)의 각 구성은 이미 공지된 구성에 의하는 의하므로, 구체적인 설명은 생략한다. The spectrometer 242 obtains an interference fringe signal for any one wavelength divided from the second combined light. In the present embodiment, the spectrometer 242 includes a collimator 243, a lens 244, a grating 245, and a line CCD 246 camera. Since each configuration of the spectrometer 242 is based on a known configuration, a detailed description thereof will be omitted.

상기 스펙트로미터(242)에서 획득된 간섭무늬 신호는 프레임 그레버(250)(frame graber)에 의해 컴퓨터(260)로 전송된다. 상기 컴퓨터(260)는 간섭무늬 신호를 수신하여 역 빠른 푸리에 변환(Inverse fast Fourier Transform) 통해 샘플(231)의 깊이 정보를 얻고 이를 이용하여 2D 이미지를 얻을 수 있으며, 2D 스캐너를 이용하여 샘플(231)의 면적을 스캔하면 3D 이미지를 얻을 수 있다.The interference fringe signal obtained by the spectrometer 242 is transmitted to the computer 260 by the frame grabber 250. The computer 260 receives the interference fringe signal, obtains depth information of the sample 231 through an inverse fast Fourier transform, and obtains a 2D image using the sample. The sample 231 may be obtained using the 2D scanner. Scanning the area of) produces a 3D image.

도12는 본 발명에 따른 광학 단층 영상기기를 사용하여 획득한 샘플(231)들의 이미지이다. 구체적으로 상측의 2개 이미지는 사람의 손가락 지문에 대한 3D 이미지이고, 하측의 2개의 이미지는 새끼 손가락을 3D 이미지이다. 12 is an image of samples 231 obtained using an optical tomography imaging apparatus according to the present invention. Specifically, the upper two images are 3D images of a human finger fingerprint, and the lower two images are 3D images of the little finger.

제1,2 광원으로서 840nm, 930nm의 파장을 동시에 입력하였을 때, 각 파장에 대한 샘플(231)의 이미지를 동시에 획득할 수 있다. 각 파장에 따라 깊이별 분해능이 다르므로 각 파장별로 획득된 이미지가 차이가 남을 알 수 있다. When the wavelengths of 840 nm and 930 nm are simultaneously input as the first and second light sources, an image of the sample 231 for each wavelength may be simultaneously acquired. Since the resolution for each wavelength is different for each wavelength, it can be seen that the acquired image for each wavelength is different.

예컨대, 930nm의 경우, 새끼 손가락의 정맥(3)의 이미지까지 획득할 수 있음을 보여주고 있다. 사람의 지문 또는 새끼 손가락 등의 샘플(231)의 표면 하측방향으로 깊이별로 서로 다른 이미지 정보를 동시에 획득하여 여러 파장에 관한 샘플(231) 정보를 유용하게 동시에 획득할 수 있다. For example, in the case of 930 nm, the image of the vein 3 of the little finger can be obtained. By simultaneously acquiring different image information for each depth in the lower direction of the surface of the sample 231 such as a human fingerprint or a little finger, sample 231 information regarding various wavelengths may be usefully acquired at the same time.

이처럼, 본 발명에 따른 광대역 광스플리터를 이용한 듀얼 밴드 광학 단층 영상기기는 가시광선 대역 내지 근적외선 대역을 포하하는 넓은 파장 범위에서 단일모드로 동작하고, 비교적 일정한 광의 분배비율을 제공할 수 있으므로, 넓은 파장 영역에서 서로 다른 파장에 관한 샘플의 이미지를 신속하고 용이하게 획득할 수 있는 효과를 제공한다. As described above, the dual band optical tomography apparatus using the broadband optical splitter according to the present invention operates in a single mode in a wide wavelength range including the visible light band and the near infrared band, and can provide a relatively constant distribution ratio of light. Provides the effect of quickly and easily obtaining images of samples for different wavelengths in the wavelength region.

또한, 본 발명에 채용된 광대역 광스플리터 또는 광대역광커플러는 대량생산이 가능하여 광섬유를 기반으로 한 광단층촬영시스템에 광범위하게 적용될 수 있을 것으로 예상된다. 이와 같은 광대역 듀얼 밴드 광학 단층 영상기기는 아직까지 전 세계적으로 연구된 사례가 없다.In addition, it is expected that the broadband optical splitter or broadband optical coupler employed in the present invention can be mass-produced and widely applied to optical tomography systems based on optical fibers. Such broadband dual band optical tomography equipment has not been studied worldwide yet.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 많은 변형이 제공될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, and many modifications may be made without departing from the scope of the present invention.

1... 코어 2... 클래드
10... 제1 도파로 11... 제1 도파로 입력단
12... 제1 도파로 출력단 20... 제2 도파로
21... 제2 도파로 입력단 22... 제2 도파로 출력단
30... 스플리터칩 40... 제1 광섬유 어레이 블록
41... 제3 광섬유 42... 제4 광섬유
50... 제2 광섬유 어레이 블록 51... 제5 광섬유
52... 제6 광섬유 100... 광대역 광스플리터
210... 소스단 220... 기준단
221... 반사거울 230... 샘플단
231... 샘플 240... 디텍터단
241... 다이크로익 미러 242... 스펙트로미터
243... 콜리메이터 244... 렌즈
245... 그레이팅 246... Line CCD
250... 프레임 그레버 260... 컴퓨터
300... 광대역 광커플러 310... 제1 입력단
320... 제2 입력단1 ... core 2 ... clad
10 ... first waveguide 11 ... first waveguide input terminal
12 ... first waveguide output stage 20 ... second waveguide
21 ... second waveguide input stage 22 ... second waveguide output stage
30 ... splitter chip 40 ... first optical fiber array block
41 ... third optical fiber 42 ... fourth optical fiber
50 ... second optical fiber array block 51 ... fifth optical fiber
52 ... 6th Optical Fiber 100 ... Broadband Optical Splitter
210 ... source 220 ... reference
221 ... mirror mirror 230 ... sample stage
231 ... Sample 240 ... Detector stage
241 ... Dichroic Mirror 242 ... Spectrometer
243 ... collimator 244 ... lens
245 ... Grating 246 ... Line CCD
250 ... Frame Grabber 260 ... Computer
300 ... Broadband Optocoupler 310 ... First Input
320 ... second input terminal

Claims (2)

제1 광원이 입력되는 제1 입력단과, 제2 광원이 입력되는 제2 입력단을 구비하고, 상기 제1,2 입력단으로 입력된 상기 제1,2 광원이 서로 결합된 제1 결합광을 출력하는 광대역 광커플러;
상기 제1 결합광이 입력되는 소스단을 구비하고, 상기 제1 결합광을 제1 분배광 및 제2 분배광으로 분할하는 광대역 광스플리터;
상기 광대역 광스플리터의 일측에 결합되어 상기 제1 분배광이 지나는 경로를 제공하며, 상기 제1 분배광이 반사되는 반사거울을 구비하는 기준단;
상기 광대역 광스플리터의 타측에 결합되어 상기 제2 분배광이 지나는 경로를 제공하며, 상기 제2 분배광이 샘플에 의해 반사되는 샘플단; 및
상기 기준단 및 샘플단에서 반사된 상기 제1,2 분배광이 다시 광대역 광스플리터를 거치면서 결합되어 제2 결합광이 출력될 때, 상기 제2 결합광을 상기 제1,2 광원의 파장별로 분할하는 다이크로익 미러(dichroic mirror)를 구비하고, 상기 분할된 각 파장별의 간섭무늬를 이용하여 이미지를 획득하는 디텍터단을 포함하되,
상기 광대역 광커플러 및 상기 광대역 스플리터는,
제1,2 도파로를 제공하는 코어와 상기 코어를 감싸는 클래드를 포함하며,
상기 코어의 굴절율을 n1, 상기 클래드의 굴절율을 n2, 코어 폭의 1/2을 ρ라 할 때,
kρ(n1 2- n2 2)1/2 < π/2 (여기서, k=2π/λ(λ는 광의 파장))
인 관계를 만족하고,
상기 제1 도파로와 상기 제2 도파로가 제1 구간 및 제2 구간에서 커플링될 때, 상기 제1 구간의 길이를 L1, 상기 제2 구간의 길이를 L2, 상기 제1 구간으로부터 상기 제2 구간까지의 광 경로차를 ΔL라 할 때,
420㎛≤L1≤480㎛,
750㎛≤L2≤850㎛,
0.6㎛≤ΔL≤0.9㎛,
인 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 광대역 광스플리터를 이용한 듀얼밴드 광학 단층 영상기기.A first input terminal through which a first light source is input and a second input terminal through which a second light source is input, and outputting first combined light in which the first and second light sources input to the first and second input terminals are coupled to each other; Broadband optocouplers;
A broadband optical splitter having a source terminal to which the first combined light is input, and dividing the first combined light into a first split light and a second split light;
A reference stage coupled to one side of the broadband optical splitter to provide a path through which the first distribution light passes, and having a reflection mirror on which the first distribution light is reflected;
A sample stage coupled to the other side of the broadband optical splitter to provide a path through which the second split light passes, the second split light being reflected by a sample; And
When the first and second distribution light reflected from the reference stage and the sample stage are combined again through a broadband optical splitter to output a second combined light, the second combined light is divided into wavelengths of the first and second light sources. It includes a dichroic mirror for dividing, and includes a detector stage for acquiring an image by using the divided interference pattern for each wavelength,
The broadband optocoupler and the broadband splitter,
A core providing the first and second waveguides and a cladding surrounding the core,
When the refractive index of the core is n 1 , the refractive index of the clad is n 2 , and half of the core width is ρ,
kρ (n 1 2 -n 2 2 ) 1/2 <π / 2 (where k = 2π / λ (λ is the wavelength of light))
Satisfied relationships,
When the first waveguide and the second waveguide are coupled in a first section and a second section, the length of the first section is L1, the length of the second section is L2, and the second section from the first section. When the optical path difference to ΔL is
420 µm ≤ L1 ≤ 480 µm,
750 µm ≤ L2 ≤ 850 µm,
0.6 μm ≦ ΔL ≦ 0.9 μm,
Dual band optical tomography imaging apparatus using a wideband optical splitter, characterized in that satisfying the relationship. 제1항에 있어서,
상기 제1,2 도파로는 가시광선 대역 내지 근적외선 대역의 파장 범위에서 단일모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 광대역 광스플리터를 이용한 듀얼밴드 광학 단층 영상기기.The method of claim 1,
And the first and second waveguides operate in a single mode in the wavelength range of the visible light band to the near infrared band.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007212428A (en) 2006-01-11 2007-08-23 Fujifilm Corp Light source apparatus and optical tomography imaging apparatus
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