JP4435137B2

JP4435137B2 - 高速波長掃引光源

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Publication number: JP4435137B2
Application number: JP2006287558A
Authority: JP
Inventors: 崇記斉藤
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2006-10-23
Filing date: 2006-10-23
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2026-10-23
Also published as: JP2008107096A

Description

本発明は、半導体レーザを用いた高速波長掃引光源に関し、特に所定の波長範囲の光でなる光パルスを発生させ、その光パルスをファイバループで周回させつつその一部を順次出力光として出射させるようにした高速波長掃引光源に関する。

本発明の高速波長掃引光源は、ＯＣＴ（光コヒーレンストモグラフィ）技術を用いて生体の断面断層画像等の測定を行うためのＯＣＴ用光源、ＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）を用いて歪測定や温度測定等を行うためのＦＢＧ用光源等として利用できる。

近年、本出願人は、ＭＥＭＳスキャナを利用した高速波長掃引の可能な波長可変光源を提案した（特許文献1参照）。なお、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スキャナとは、マイクロ電気機械式構造体（電気信号の制御を受けて機械的に動作する構造体）によって形成されたスキャナである。

この従来の高速波長掃引の可能な波長可変光源の概略構成を図８に示す。波長可変光源１０において、半導体レーザ（ＬＤ）１のＡＲコートされている端面から出射された光をコリメートレンズ２によってコリメート光に変換して回折格子３へ入射し、その入射光に対して回折格子３が出射する回折光をＭＥＭＳスキャナ６０に入射する。ＭＥＭＳスキャナ６０は、反射体３５と反射体駆動手段５０で構成され、回折格子３から入射されるコリメート光に対する回折光が、反射体３５の反射面で回折格子３へ反射されて、再び回折格子３で回折され、それによって得られた回折光がコリメートレンズ２を介してＬＤ１に入射されるとき、ＬＤ１に入射される回折光が所望の波長の光となるようにするとともに、この所望の波長が所定の波長範囲を含んで往復掃引されるように反射体３５の反射面の角度を反射体駆動手段５０により所定の掃引周期で往復回転させている。なお、反射体駆動手段５０は、反射体３５の反射面の角度を往復回転させるための駆動信号（波長範囲、掃引周期を決めている）を自身で発生している。

このような構成によって、波長掃引された光が発振されて、ＬＤ１のＡＲコートされていない端面から出射されて出力光となる。すなわち、例えば、ＦＢＧ用光源の測定光として、１５２０〜１５８０ｎｍの波長範囲（測定波長範囲）を出力するような場合、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、この測定波長範囲を含んだ１５００〜１６００ｎｍの波長範囲（掃引波長範囲）の光が、掃引周期０．２ｍｓ（掃引周波数５ｋＨｚ）の駆動信号（掃引信号）によって正弦波状に波長掃引されて出力される。なお、掃引波長範囲は、図７（ｂ）から分かるように、測定波長範囲が正弦波状に変化する波形の直線に近い部分に来るように、測定波長範囲に対して充分広く設定されている。
特開２００６−４９７８５号公報

しかしながら、このような従来の高速波長掃引の可能な波長可変光源の場合、波長掃引の掃引周期（掃引周波数）の上限は、主に反射体３５の機械的な固有振動数に依存しており、温度等の環境条件を考慮すると１０ｋＨｚ未満が限界となっている。したがって、高画質化のために２０ｋＨｚ〜３０ｋＨｚの掃引周波数が要求されるＯＣＴ用光源として利用できないという問題を生じる。

本発明は、所定の波長範囲の光でなる光パルスを発生させ、その光パルスをファイバループで周回させつつその一部を順次出力光として出射させることによって、この課題を解決し、掃引周波数として数１０ｋＨｚが要求されるＯＣＴ用光源にも利用できる高速波長掃引光源を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１の高速波長掃引光源では、所定の波長範囲の光を含んで所定の掃引周期で波長掃引された光を半導体レーザ（１）で発振させることを可能にした光源であって、入力されるパルスで前記半導体レーザの駆動電流をオン／オフさせることによって、前記所定の波長範囲の光でなる光パルスを発生させる波長可変光源（１０）と、該波長可変光源から出力される前記波長掃引を行うための掃引信号を受け、該掃引信号に基づいて、前記所定の掃引周期と同一の周期の前記光パルスを発生させるための前記パルスを出力するパルス発生器（１５）と、ファイバ（１４ａ）及び光増幅器（１４ｂ）を含んで構成され、前記光パルスの周期Ｔ及びパルス幅τに対して、その周回周期ｔがｔ＝Ｔ／Ｎ（ただし、ｔ＞τ、Ｎ＝２以上の整数）で表されるループ長Ｌ（ただし、Ｌ＝ｔＣ／ｎ、ｎ＝ファイバの屈折率、Ｃ＝真空中の光速）を有するファイバループ（１４）と、該ファイバループの一部に設けられており、前記波長可変光源から出射される前記光パルスを２つに分波して一方を出力端（１６）に出射し他方を前記ファイバループに入射させるとともに、該ファイバループ内を周回して戻ってきた前記他方の光パルスを２つに分波して一方をさらに周回させ他方を前記出力端に出射する光カプラ（１３）とを備え、前記波長可変光源から出射される周期Ｔの前記光パルスが前記ファイバループによって周期Ｔ／Ｎの光パルスに変換されて前記出力端から出力されるようにした。

また、本発明の請求項２の高速波長掃引光源では、所定の波長範囲の光を含んで所定の掃引周期で波長掃引された光を半導体レーザ（１）で発振させる波長可変光源（１０）と、該波長可変光源から出射される光を受け、該光の透過を入力されるパルス信号でオン／オフさせることによって、前記所定の波長範囲の光でなる光パルスを発生させる光スイッチ（１１）と、前記波長可変光源から出力される前記波長掃引を行うための掃引信号を受け、該掃引信号に基づいて、前記所定の掃引周期と同一の周期の前記光パルスを発生させるための前記パルスを出力するパルス発生器（１５）と、ファイバ（１４ａ）及び光増幅器（１４ｂ）を含んで構成され、前記光パルスの周期Ｔ及びパルス幅τに対して、その周回周期ｔがｔ＝Ｔ／Ｎ（ただし、ｔ＞τ、Ｎ＝２以上の整数）で表されるループ長Ｌ（ただし、Ｌ＝ｔＣ／ｎ、ｎ＝ファイバの屈折率、Ｃ＝真空中の光速）を有するファイバループ（１４）と、該ファイバループの一部に設けられており、前記光スイッチから出射される前記光パルスを２つに分波して一方を出力端（１６）に出射し他方を前記ファイバループに入射させるとともに、該ファイバループ内を周回して戻ってきた前記他方の光パルスを２つに分波して一方をさらに周回させ他方を前記出力端に出射する光カプラ（１３）とを備え、前記光スイッチから出射される周期Ｔの光パルスが前記ファイバループによって周期Ｔ／Ｎの光パルスに変換されて前記出力端から出力されるようにした。

また、本発明の請求項３の高速波長掃引光源では、所定の波長範囲の光を含んで所定の掃引周期で波長掃引された光を半導体レーザ（１）で発振させる波長可変光源（１０）と、該波長可変光源から出射され光を受け、該光の増幅を入力されるパルス信号でオン／オフさせることによって、前記所定の波長範囲の光でなる光パルスを発生させる第１の光増幅器（１２）と、前記波長可変光源から出力される前記波長掃引を行うための掃引信号を受け、該掃引信号に基づいて、前記所定の掃引周期と同一の周期の前記光パルスを発生させるための前記パルスを出力するパルス発生器（１５）と、ファイバ（１４ａ）及び第２の光増幅器（１４ｂ）を含んで構成され、前記光パルスの周期Ｔ及びパルス幅τに対して、その周回周期ｔがｔ＝Ｔ／Ｎ（ただし、ｔ＞τ、Ｎ＝２以上の整数）で表されるループ長Ｌ（ただし、Ｌ＝ｔＣ／ｎ、ｎ＝ファイバの屈折率、Ｃ＝真空中の光速）を有するファイバループ（１４）と、該ファイバループの一部に設けられており、前記第１の光増幅器から出射される前記光パルスを２つに分波して一方を出力端（１６）に出射し他方を前記ファイバループに入射させるとともに、該ファイバループ内を周回して戻ってきた前記他方の光パルスを２つに分波して一方をさらに周回させ他方を前記出力端に出射する光カプラ（１３）とを備え、前記第１の光増幅器から出射される周期Ｔの光パルスが前記ファイバループによって周期Ｔ／Ｎの光パルスに変換されて前記出力端から出力されるようにした。

また、本発明の請求項４の高速波長掃引光源では、上述した請求項１〜３のいずれかの高速波長掃引光源において、前記ファイバループは、前記ループ長Ｌを調整するためのループ長調整手段（１４ｃ）を備えた。

また、本発明の請求項５の高速波長掃引光源では、上述した請求項１〜４のいずれかの高速波長掃引光源において、前記波長可変光源は、一方のレーザ光出射端面がＡＲコートされている前記半導体レーザ（１）と、該半導体レーザのＡＲコートされている端面から出射された光をコリメートするコリメートレンズ（２）と、該コリメートレンズから出射されたコリメート光を受けて波長に応じた角度で回折させる回折格子（３）と、反射体（３５）と反射体駆動手段（５０）とを含んで構成され、前記回折格子から入射される前記コリメート光に対する回折光が、前記反射体の反射面で該回折格子へ反射されて、再び該回折格子で回折され、それによって得られた回折光が前記コリメートレンズを介して前記半導体レーザに入射されるとき、該半導体レーザに入射される回折光が所望の波長の光となるようにするとともに、該所望の波長が前記所定の波長範囲を含んで往復掃引されるように前記反射体の反射面の角度を前記反射体駆動手段により前記所定の掃引周期で繰り返し変化させるＭＥＭＳスキャナ（６０）とを備えた。

また、本発明の請求項６の高速波長掃引光源では、上述した請求項５の高速波長掃引光源において、前記ＭＥＭＳスキャナの反射体は、固定基板（３６、３７）と、該固定基板の縁部から所定幅で所定長さ延設され、その長さ方向に沿って捩じれ変形可能な軸部（３８、３９）と、該軸部の先端に自身の縁部で連結されて形成され、一面側に前記回折格子からの回折光を反射させるための前記反射面が設けられた反射板（４０）とを有しており、かつ、前記ＭＥＭＳスキャナの反射体駆動手段は、前記反射体の軸部と反射板とからなる部分の固有振動数に対応した周波数の駆動信号によって前記反射板に力を与えて、該反射板を前記固有振動数又はそれに近い振動数の前記所定の掃引周期で往復回転させるように構成した。

本発明の請求項１〜４の高速波長掃引光源では、所定の掃引周期で波長掃引された所定の波長範囲の光でなる光パルスを上記所定の掃引周期と同一の周期で発生させ、その光パルスをファイバループで周回させつつその一部を順次出力光として出射させるようにしたので、上記所定の波長範囲の光を上記所定の掃引周期よりも数倍速い周期で出力できる。

本発明の請求項５及び６の高速波長掃引光源では、波長可変光源の往復掃引をＭＥＭＳスキャナで行うようにしたので、高速波長掃引ができる。その結果、波長掃引の掃引周期（掃引周波数）として数１０ｋＨｚが要求されるＯＣＴ用光源としても利用できる。

以下に本発明の実施形態を記載する。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態の高速波長掃引光源の構成を図１に示す。従来の高速波長掃引の可能な波長可変光源と同一要素には同一符号を付す。波長可変光源１０において、半導体レーザ（ＬＤ）１のＡＲコートされている端面から出射された光をコリメートレンズ２によってコリメート光に変換して回折格子３へ入射し、その入射光に対して回折格子３が出射する回折光をＭＥＭＳスキャナ６０に入射する。ＭＥＭＳスキャナ６０は、反射体３５と反射体駆動手段５０で構成され、回折格子３から入射されるコリメート光に対する回折光が、反射体３５の反射面で回折格子３へ反射されて、再び回折格子３で回折され、それによって得られた回折光がコリメートレンズ２を介してＬＤ１に入射されるとき、ＬＤ１に入射される回折光が所望の波長の光となるようにするとともに、この所望の波長が所定の波長範囲を含んで往復掃引されるように反射体３５の反射面の角度を反射体駆動手段５０により所定の掃引周期で往復回転させている。

なお、上記の波長可変光源１０の動作は、パルス発生器１５からのパルスｂ（詳細は後述する）がＬＤ１の駆動電流をオンにしてＬＤ１が発振状態にされている場合である。また、ＭＥＭＳスキャナ６０を構成する反射体３５及び反射体駆動手段５０については、後に図４及び図５を用いて詳述する。

このような構成によって、パルスｂでＬＤ１の駆動電流をオンにしているときには、波長掃引された光が発振されて、ＬＤ１のＡＲコートされていない端面から出射されて出力となる。なお、反射体駆動手段５０は、反射体３５の反射面の角度を往復回転させるために自身で発生している駆動信号（波長範囲、掃引周期を決めている）を、掃引信号ａとしてパルス発生器１５へ出力する。

なお、図１において、波長可変光源１０は、ＬＤ１のＡＲコートされている端面から出射された光をコリメートレンズ２によってコリメート光に変換して回折格子３へ入射するようにしたが、ＬＤ１とコリメートレンズ２との間に集光レンズとファイバを設け、ＬＤ１のＡＲコートされている端面から出射された光を集光レンズで集光してファイバに入射し、ファイバを通った光をコリメートレンズ２によってコリメート光に変換して回折格子３へ入射するようにしてもよい。また、図１において、波長可変光源１０は、ＬＤ１のＡＲコートされていない端面から出射された光を出力としたが、回折格子３の０次光を出力としてもよい。

次に、パルス発生器１５は、波長可変光源１０からの掃引信号ａに基づいて、波長可変光源１０で発振される所定の波長範囲の光でなる光パルスを発生させるための、上記所定の掃引周期と同一の周期のパルスｂを発生させる。すなわち、上述の図７に関係づけて、測定波長範囲（上記所定の波長範囲）を１５２０〜１５８０ｎｍ、掃引波長範囲を１５００〜１６００ｎｍ、掃引周期を０．２ｍｓ（掃引周波数５ｋＨｚ）とすると、図６（ｂ）に示す太線部分を光パルスとするための、幅０．０４ｍｓ、周期０．２ｍｓのパルスｂ（図６（ｃ））が掃引信号ａ（図６（ａ））に同期して発生される。そして、このパルスｂでＬＤ１の駆動電流がオン／オフされて、図６（ｄ）に示すような、０．２ｍｓ周期（掃引周波数５ｋＨｚ）で０．０４ｍｓ間だけ１５２０から１５８０ｎｍまで波長掃引されてなる光（すなわち光パルス）が出力として波長可変光源１０から出射される。

光カプラ１３は、ファイバループ１４の一部に設けられており、波長可変光源１０から出射される光パルスを２つに分波して一方を出力端１６に出射し他方をファイバループ１４に入射させるとともに、ファイバループ１４内を周回して戻ってきた上記他方の光パルスを２つに分波して一方をさらに周回させ、他方を出力端１６に出射する。

ファイバループ１４は、光カプラ１３、ファイバ１４ａ、光増幅器１４ｂ、ループ長調整手段１４ｃを直列にループ状に接続して構成されており、波長可変光源１０から出射された光パルスの、光カプラ１３で分波された上記他方の光パルスを周回させる。光増幅器１４ｂは、例えばＥＤＦＡ（エルビウムドープ光ファイバ増幅器）で構成され、光カプラ１３、ファイバ１４ａ等での損失を補う。ループ長調整手段１４ｃは、長さの異なる複数のファイバあるいは可変遅延器で構成され、ファイバループ１４のループ長Ｌの調整を行う。なお、このループ長Ｌの調整は、等価的に、波長可変光源１０の掃引信号ａの掃引周期を変えることによっても行うことができる。

ファイバループ１４の動作とループ長Ｌの設定について説明する。波長可変光源１０から出射された、図６（ｄ）に示す周期Ｔ、パルス幅τの光パルスＳ_１がファイバループ１４に入射されて周回されると、周回される毎に図６（ｅ）に示すように、光パルスＰ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、Ｐ_４が周期ｔで順次出力端１６に出射される。そして、次の光パルスＳ_２に対しても同様に光パルスＰ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、Ｐ_４が周期ｔで順次出力端１６に出射される。これによって、波長可変光源１０から出射される周期Ｔの光パルス（図６（ｄ））が、ファイバループ１４によって周期ｔ＝Ｔ／Ｎ（ただし、この場合Ｐ_１〜Ｐ_４であるためにＮ＝４となる）の光パルス（図６（ｅ））に変換されて出力端１６から出力される。すなわち、出力端１６からは、図６（ｆ）に示すような波長の出力光が出射される。

したがって、ループ長Ｌは、このようなファイバループ１４の動作に基づいて、（１）式で表される周回周期ｔ（上記周期ｔと同一）によって（２）式から求められる。

ｔ＝Ｔ／Ｎ（１）
Ｌ＝ｔＣ／ｎ（２）

ただし、ｔ＞τ（上記パルス幅）、Ｎ＝２以上の整数、ｎ＝ファイバの屈折率、Ｃ＝真空中の光速である。

ここで、図６（ｄ）に示す周期Ｔ＝０．２ｍｓ（掃引周波数５ｋＨｚ）、パルス幅τ＝０．０４ｍｓの光パルスを、図６（ｅ）に示す周期ｔ＝Ｔ／Ｎ＝０．２ｍｓ／４（掃引周波数２０ｋＨｚ）の光パルスに変換する場合のループ長Ｌについて説明する。上記（１）式から周回周期ｔはｔ＝Ｔ／Ｎ＝０．２ｍｓ／４＝０．０５ｍｓとなる。このｔ＝０．０５ｍｓはｔ＞τ（＝０．０４ｍｓ）の条件を満たす。そして、上記（２）式からループ長ＬはＬ＝ｔＣ／ｎ＝（０．０５×１０^−３ｓ）×（３×１０^５ｋｍ／ｓ）／１．５＝１０ｋｍと求まる。

次に、図１に示した波長可変光源１０の一部を構成するＭＥＭＳスキャナ６０の反射体３５及び反射体駆動手段５０について詳述する。反射体３５は、図４に示すように、横長矩形で互いに平行に配置された一対の固定基板３６、３７と、この一対の固定基板３６、３７の長辺側縁部の中央からこの固定基板３６、３７と直交する方向に所定幅、所定長さで延設され、その長さ方向に沿って捩じれ変形可能な一対の軸部３８、３９と、横長矩形で一方の長辺側縁部の中央部で軸部３８の先端に連結され、他方の長辺側縁部の中央部で軸部３９の先端に連結された反射板４０とを有している。この反射板４０は、捩じれ変形可能な軸部３８、３９に中心部が支持されているので、この軸部３８、３９を結ぶ線を中心軸として固定基板３６、３７に対して回転することができる。また、軸部３８、３９と反射板４０とからなる部分の固有振動数ｆ_０は、反射板４０自体の形状や質量及び軸部３８、３９のバネ定数によって決まる。

また、反射板４０の一面側には、光を反射するための反射面４１が形成されている。この反射面４１は、反射板４０自体を鏡面仕上げして形成したり、反射率の高い膜（図示しない）を蒸着あるいは接着して形成したりしたものであってもよい。なお、この反射体３５は、薄い半導体基板からエッチング処理等により一体的に切り出されたもので、金属膜の蒸着加工により高導電性を有している。

支持基板４５は絶縁性を有する材料からなり、その一面側の上部と下部には、前方へ突出する支持台４５ａ、４５ｂが形成されており、反射体３５の固定基板３６、３７は、この上下の支持台４５ａ、４５ｂに接した状態で固定されている。また、支持基板４５の一面側中央部の両端には、反射体３５の反射板４０の両端にそれぞれ対向する電極板４６、４７がパターン形成されている。この電極板４６、４７は、後述する駆動信号発生器５５とともに反射体駆動手段５０（図１参照）を構成するものであり、反射板４０の両端部に静電力を交互にかつ周期的に印加して、反射板４０を、軸部３８、３９を結ぶ線を中心に往復回転運動させる。なお、反射板４０の回転軸は回折格子３（図１参照）の回折溝と平行となるように設定されている。このように構成された反射体３５は、回折格子３からの回折光を反射板４０の反射面４１で受けて、その反射光を回折格子３へ入射させて、再度回折させる。

一方、反射体駆動手段５０（図１参照）の一部を構成する駆動信号発生器５５は、例えば図５（ａ）、（ｂ）に示すように、反射体３５の電位を基準として電極板４６、４７に対して、固有振動数ｆ_０に対応した周波数（あるいは固有振動数ｆ_０の近傍の振動数に対応した周波数）を有し、位相が１８０°ずれた駆動信号Ｄａ、Ｄｂを印加して、電極板４６と反射板４０の一端側との間及び電極板４７と反射板４０の他端側との間に、交互にかつ周期的に静電力(引力）を与え、反射板４０を固有振動数ｆ_０あるいはその近傍の振動数で所定角度範囲を往復回転させる。また、この駆動信号発生器５５は、２つの駆動信号Ｄａ、Ｄｂのいずれか一方を掃引信号ａとしてパルス発生器１５（図１参照）に出力する。なお、図５では、２つの駆動信号Ｄａ、Ｄｂがデューティ比５０％の矩形波の場合を示しているが、両信号のデューティ比は５０％以下であってもよく、また、波形も矩形波に限らず、正弦波、三角波等であってもよい。

このような反射体３５及び反射体駆動手段５０によって構成されたＭＥＭＳスキャナ６０（図１参照）では、反射体３５を、一対の固定基板３６、３７と、その縁部から所定幅で所定長さ延設され、その長さ方向に沿って捩じれ変形可能な軸部３８、３９と、軸部３８、３９の先端に自身の縁部で連結され、軸部３８、３９に対して対称な形状に形成され、一面側に反射面４１が形成された反射板４０とによって構成するとともに、反射体３５の軸部３８、３９と反射板４０とからなる部分の固有振動数ｆ_０に対応した周波数の駆動信号によって反射板４０に力を与えて、反射板４０を固有振動数ｆ_０又はその近傍の振動数で往復回転させている。

このため、僅かな電気エネルギーで反射板４０を高速に往復回転させることができ、しかも、その回転中心が反射板４０の内部（この場合、中央部）にあるので、反射板４０の反射面４１への入射光の反射角の変化量を大きくすることができる。なお、軸部３８、３９のバネ定数は、軸部３８、３９の長さ、幅、厚み、材質によって決まり、このバネ定数と、反射板４０の形状、厚み、材質等で固有振動数ｆ_０が決定され、これらのパラメータを選ぶことにより、固有振動数ｆ_０を数１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚ未満の範囲内で設定することができる。

したがって、本発明の高速波長掃引光源の波長可変光源１０（図１参照）は、上記のような反射体３５及び反射体駆動手段５０を用いてＭＥＭＳスキャナ６０を構成するようにしたので、掃引速度の高速化（最大数１０ｋＨｚ未満）ができる。

なお、上述の図４の説明では、反射体３５を導電性の高い材料で構成していたが、反射体３５を導電性の低い材料で構成する場合には、反射板４０の反射面４１と反対面の両側（全面でもよい）に電極板４６、４７と対向する電極板をそれぞれ設け、更に固定基板３６、３７の背面側にも電極板を設け、それらの電極板の間をパターン等によって接続する。そして、支持基板４５の支持台４５ａ、４５ｂの表面に、固定基板３６、３７の背面側の電極板と接触する電極板をパターン形成して、その少なくとも一方を基準電位ラインとして上述した駆動信号発生器５５に接続すればよい。

また、固定基板３６、３７の一端側同士の間あるいは両端の間を連結して、固定基板をコの字枠あるいは矩形枠状に形成してもよい。また、反射板４０の形状も任意であり、上述の横長矩形の他に、円形、楕円形、長円形、菱形、正方形、多角形等であってもよい。また、高速往復回転時の空気抵抗を減らすために、反射板４０の内側に大きな穴あるいは多数の小さな穴を設けてもよい。

また、上述の図４の説明では、反射体３５の反射板４０の両端にそれぞれ対向する２つの電極板４６、４７を設けていたが、一方側の電極板（例えば電極板４６）だけによって静電力を印加してもよい。また、駆動方式についても、上述の静電力の他に、電磁力によって反射板４０を往復回転させてもよい。この場合、例えば、上述の電極板４６、４７の代わりにコイルを用い、反射板４０の両端部に磁性体あるいはコイルを設け、コイル間あるいはコイルと磁性体との間に発生する磁界による吸引力及び反発力によって、反射板４０を往復回転させる。

また、上述の静電力や電磁力を反射板４０に直接与える方法の他に、超音波振動子等によって上述の固有振動数ｆ_０又はその近傍の振動を反射体３５全体に加えて、その振動を反射板４０に伝達させて往復回転させることも可能である。この場合、振動子を支持基板４５の背面側や支持台４５ａ、４５ｂの部分に設けることで、その振動を反射板４０に効率的に伝達することができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態の高速波長掃引光源の構成を図２に示す。図１に示した第１実施形態では、パルス発生器１５から出力されるパルスｂで波長可変光源１０のＬＤ１の駆動電流をオン／オフすることによって光パルスを発生して光カプラ１３に出射するようにしたが、第２実施形態では、波長可変光源１０と光カプラ１３との間に光スイッチ（光ＳＷ）１１を備え、この光スイッチ１１をパルス発生器１５から出力されるパルスｂでオン／オフすることによって、波長可変光源１０の波長掃引された出力から光パルスを発生して光カプラ１３に出射するようにした。第１実施形態とは、この点のみ異なり他は同一である。したがって詳細説明は省略する。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態の高速波長掃引光源の構成を図３に示す。図１に示した第１実施形態では、パルス発生器１５から出力されるパルスｂで波長可変光源１０のＬＤ１の駆動電流をオン／オフすることによって光パルスを発生して光カプラ１３に出射するようにしたが、第３実施形態では、波長可変光源１０と光カプラ１３との間に光増幅器１２を備え、この光増幅器１２を通る光の増幅をパルス発生器１５から出力されるパルスｂでオン／オフすることによって、波長可変光源１０の波長掃引された出力から光パルスを発生して光カプラ１３に出射するようにした。第１実施形態とは、この点のみ異なり他は同一である。したがって詳細説明は省略する。

なお、上述の第１〜３実施形態では、波長可変光源１０として、ＬＤ１、回折格子３、ＭＥＭＳスキャナ６０を組み合わせた外部共振器型の光源について説明したが、これに限定されるわけではなく、例えば、ＬＤ、単一キャビティ型波長可変バンドパスフィルタ、反射ミラーを組み合わせた外部共振器型の光源における、その単一キャビティ型波長可変バンドパスフィルタの透過波長を可変するための印加電圧を高速掃引することによって波長掃引を行うようにした光源であってもよい（例えば特開２００５−３７７６２号公報参照）。

本発明の第１実施形態の構成を示す図本発明の第２実施形態の構成を示す図本発明の第３実施形態の構成を示す図ＭＥＭＳスキャナを説明するための分解斜視図駆動信号を説明するための図本発明の波長掃引を説明するための図従来例の波長掃引を説明するための図従来例の概略構成を示す図

符号の説明

１・・・半導体レーザ（ＬＤ）、２・・・コリメートレンズ、３・・・回折格子、１０・・・波長可変光源、１１・・・光スイッチ（光ＳＷ）、１２，１４ｂ・・・光増幅器、１３・・・光カプラ、１４・・・ファイバループ、１４ａ・・・ファイバ、１４ｃ・・・ループ長調整手段、１５・・・パルス発生器、１６・・・出力端、３５・・・反射体、３６，３７・・・固定基板、３８，３９・・・軸部、４０・・・反射板、４１・・・反射面、４５・・・支持基板、４５ａ，４５ｂ・・・支持台、４６，４７・・・電極板、５０・・・反射体駆動手段、５５・・・駆動信号発生器、６０・・・ＭＥＭＳスキャナ。

Claims

所定の波長範囲の光を含んで所定の掃引周期で波長掃引された光を半導体レーザ（１）で発振させることを可能にした光源であって、入力されるパルスで前記半導体レーザの駆動電流をオン／オフさせることによって、前記所定の波長範囲の光でなる光パルスを発生させる波長可変光源（１０）と、
該波長可変光源から出力される前記波長掃引を行うための掃引信号を受け、該掃引信号に基づいて、前記所定の掃引周期と同一の周期の前記光パルスを発生させるための前記パルスを出力するパルス発生器（１５）と、
ファイバ（１４ａ）及び光増幅器（１４ｂ）を含んで構成され、前記光パルスの周期Ｔ及びパルス幅τに対して、その周回周期ｔがｔ＝Ｔ／Ｎ（ただし、ｔ＞τ、Ｎ＝２以上の整数）で表されるループ長Ｌ（ただし、Ｌ＝ｔＣ／ｎ、ｎ＝ファイバの屈折率、Ｃ＝真空中の光速）を有するファイバループ（１４）と、
該ファイバループの一部に設けられており、前記波長可変光源から出射される前記光パルスを２つに分波して一方を出力端（１６）に出射し他方を前記ファイバループに入射させるとともに、該ファイバループ内を周回して戻ってきた前記他方の光パルスを２つに分波して一方をさらに周回させ他方を前記出力端に出射する光カプラ（１３）とを備え、
前記波長可変光源から出射される周期Ｔの前記光パルスが前記ファイバループによって周期Ｔ／Ｎの光パルスに変換されて前記出力端から出力されることを特徴とする高速波長掃引光源。
所定の波長範囲の光を含んで所定の掃引周期で波長掃引された光を半導体レーザ（１）で発振させる波長可変光源（１０）と、
該波長可変光源から出射される光を受け、該光の透過を入力されるパルス信号でオン／オフさせることによって、前記所定の波長範囲の光でなる光パルスを発生させる光スイッチ（１１）と、
前記波長可変光源から出力される前記波長掃引を行うための掃引信号を受け、該掃引信号に基づいて、前記所定の掃引周期と同一の周期の前記光パルスを発生させるための前記パルスを出力するパルス発生器（１５）と、
ファイバ（１４ａ）及び光増幅器（１４ｂ）を含んで構成され、前記光パルスの周期Ｔ及びパルス幅τに対して、その周回周期ｔがｔ＝Ｔ／Ｎ（ただし、ｔ＞τ、Ｎ＝２以上の整数）で表されるループ長Ｌ（ただし、Ｌ＝ｔＣ／ｎ、ｎ＝ファイバの屈折率、Ｃ＝真空中の光速）を有するファイバループ（１４）と、
該ファイバループの一部に設けられており、前記光スイッチから出射される前記光パルスを２つに分波して一方を出力端（１６）に出射し他方を前記ファイバループに入射させるとともに、該ファイバループ内を周回して戻ってきた前記他方の光パルスを２つに分波して一方をさらに周回させ他方を前記出力端に出射する光カプラ（１３）とを備え、
前記光スイッチから出射される周期Ｔの光パルスが前記ファイバループによって周期Ｔ／Ｎの光パルスに変換されて前記出力端から出力されることを特徴とする高速波長掃引光源。
所定の波長範囲の光を含んで所定の掃引周期で波長掃引された光を半導体レーザ（１）で発振させる波長可変光源（１０）と、
該波長可変光源から出射され光を受け、該光の増幅を入力されるパルス信号でオン／オフさせることによって、前記所定の波長範囲の光でなる光パルスを発生させる第１の光増幅器（１２）と、
前記波長可変光源から出力される前記波長掃引を行うための掃引信号を受け、該掃引信号に基づいて、前記所定の掃引周期と同一の周期の前記光パルスを発生させるための前記パルスを出力するパルス発生器（１５）と、
ファイバ（１４ａ）及び第２の光増幅器（１４ｂ）を含んで構成され、前記光パルスの周期Ｔ及びパルス幅τに対して、その周回周期ｔがｔ＝Ｔ／Ｎ（ただし、ｔ＞τ、Ｎ＝２以上の整数）で表されるループ長Ｌ（ただし、Ｌ＝ｔＣ／ｎ、ｎ＝ファイバの屈折率、Ｃ＝真空中の光速）を有するファイバループ（１４）と、
該ファイバループの一部に設けられており、前記第１の光増幅器から出射される前記光パルスを２つに分波して一方を出力端（１６）に出射し他方を前記ファイバループに入射させるとともに、該ファイバループ内を周回して戻ってきた前記他方の光パルスを２つに分波して一方をさらに周回させ他方を前記出力端に出射する光カプラ（１３）とを備え、
前記第１の光増幅器から出射される周期Ｔの光パルスが前記ファイバループによって周期Ｔ／Ｎの光パルスに変換されて前記出力端から出力されることを特徴とする高速波長掃引光源。
前記ファイバループは、前記ループ長Ｌを調整するためのループ長調整手段（１４ｃ）を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の高速波長掃引光源。
前記波長可変光源は、
一方のレーザ光出射端面がＡＲコートされている前記半導体レーザ（１）と、
該半導体レーザのＡＲコートされている端面から出射された光をコリメートするコリメートレンズ（２）と、
該コリメートレンズから出射されたコリメート光を受けて波長に応じた角度で回折させる回折格子（３）と、
反射体（３５）と反射体駆動手段（５０）とを含んで構成され、前記回折格子から入射される前記コリメート光に対する回折光が、前記反射体の反射面で該回折格子へ反射されて、再び該回折格子で回折され、それによって得られた回折光が前記コリメートレンズを介して前記半導体レーザに入射されるとき、該半導体レーザに入射される回折光が所望の波長の光となるようにするとともに、該所望の波長が前記所定の波長範囲を含んで往復掃引されるように前記反射体の反射面の角度を前記反射体駆動手段により前記所定の掃引周期で繰り返し変化させるＭＥＭＳスキャナ（６０）とを備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の高速波長掃引光源。
前記ＭＥＭＳスキャナの反射体は、
固定基板（３６、３７）と、
該固定基板の縁部から所定幅で所定長さ延設され、その長さ方向に沿って捩じれ変形可能な軸部（３８、３９）と、
該軸部の先端に自身の縁部で連結されて形成され、一面側に前記回折格子からの回折光を反射させるための前記反射面が設けられた反射板（４０）とを有しており、かつ、
前記ＭＥＭＳスキャナの反射体駆動手段は、
前記反射体の軸部と反射板とからなる部分の固有振動数に対応した周波数の駆動信号によって前記反射板に力を与えて、該反射板を前記固有振動数又はそれに近い振動数の前記所定の掃引周期で往復回転させるように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の高速波長掃引光源。