JP6701259B2 - 光学測定システム及び方法 - Google Patents
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Description
本発明及びその実施形態が、以下の説明から当業者に明らかになるであろう多くの追加の利点を有することが分かった。
a.パルス周波数Fseedを備えたシードパルスを供給するように構成されたシードレーザと、
b.シードパルスを倍増するように、且つFseedをパルス周波数Fpumpを備えたポンプパルスに変換するように構成されたパルス周波数逓倍器(PFM:pulse frequency multiplier)であって、FpumpがFseedより大きいパルス周波数逓倍器(PFM)と、
c.前記ポンプパルスを受信するように、且つ前記非線形素子の出力として供給される、約λ1〜約λ2にわたるスーパーコンティニウムスペクトルを有するスーパーコンティニウム光に前記ポンプパルスを変換するように構成された非線形素子であって、λ2−λ1>約500nmである非線形素子と、を含む。
実施形態において、中間スーパーコンティニウム光源は、PBGファイバなどのパルス圧縮器を含み、前記パルス圧縮器は、前記パルス周波数逓倍器(PFM)からパルスを受信するように、且つ時間圧縮されたパルスを前記非線形素子に出力するように構成される。有利には、中間スーパーコンティニウム光源は、非干渉光源である。
実施形態において、システムは、対象を含み、対象は、哺乳動物の眼又はその任意の部分など、人間又は動物の体の一部である。これによって、人間又は動物の体における部分の生体内及び/又は生体外測定が可能になる。
スプリッタは、どんな種類のスプリッタでも良い。かかるスプリッタは、当該技術分野において周知である。
図8a〜8cのそれぞれにおいて、スーパーコンティニウム光源は、参照番号1000によって示され、一方で中間スーパーコンティニウム光源は、参照番号100によって示され、単一モード結合ユニットは、参照番号300によって示されている。
図8cは、単一モード結合ユニット300における減衰が、中間スーパーコンティニウム光源100と単一モード結合ユニット300の入力部との間の大きな損失86を備えた光学スプライスを有することによって得られる例を示す。
領域及び好ましい領域を含む本発明の全ての特徴は、かかる特徴を結合しない特定の理由がなければ、本発明の範囲内において様々な方法で結合することができる。
Claims (26)
- 対象の少なくとも1つのパラメータを測定するのに適した光学測定システムであって、前記光学測定システムは、スーパーコンティニウム光源と、前記対象からの光を検出する検出器とを備え、
前記スーパーコンティニウム光源は、
光源出力部を有し、且つ中間スーパーコンティニウム光源及び単一モード結合ユニットを含み、
前記中間スーパーコンティニウム光源が、
a.パルス周波数Fseedを備えたシードパルスを供給するように構成されたシードレーザと、
b.前記シードパルスを倍増するように、且つFseedを、パルス周波数Fpumpを備えたポンプパルスに変換するように構成されたパルス周波数逓倍器(PFM)であって、FpumpがFseedより大きく、F pump は、少なくとも約150MHzである、前記パルス周波数逓倍器(PFM)と、
c.前記ポンプパルスを受信し、前記ポンプパルスを、非線形素子の出力として供給され且つ少なくとも約λ1から約λ2にわたるスーパーコンティニウムスペクトルを有するスーパーコンティニウム光に変換するように構成された非線形素子であって、λ1−λ2>約500nmである、前記非線形素子と、を含み、
前記非線形素子からの出力が、前記単一モード結合ユニットからの出力を供給するために、前記単一モード結合ユニットに結合され、前記光源出力部が、前記単一モード結合ユニットからの前記出力を含み、
前記スーパーコンティニウム光源は、前記単一モード結合ユニットの出力の少なくとも一部分を用いて測定対象を照射するように構成され、
前記検出器は、測定対象から反射された光を受信するように構成され、
前記検出器は、1/パルス周波数Fpumpよりも長い積分時間を有する、光学測定システム。 - 前記単一モード結合ユニットが、前記非線形素子からの前記スーパーコンティニウムスペクトルの減衰及び成形のうちの少なくとも一方を実行するように構成される、請求項1に記載の光学測定システム。
- 前記単一モード結合ユニットが、前記単一モード結合ユニットからの出力スペクトルがλ3からλ4までにわたるように、前記スーパーコンティニウム光を受信し、且つスーパーコンティニウム光をスペクトル的に成形するように構成され、ここでλ3−λ4>0、λ1≧λ3、及びλ2≦λ4である、請求項1又は2に記載の光学測定システム。
- λ3 −λ4が、約100nmより大きい、請求項3に記載の光学測定システム。
- λ4が、約1000nmより小さい、請求項3又は4に記載の光学測定システム。
- λ3が、約1070nmより大きい、請求項3〜5のいずれか1項に記載の光学測定システム。
- 前記単一モード結合ユニットが、プリズム、ローパス光学フィルタ、ハイパス光学フィルタ、バンドパス光学フィルタ、及び単一モードファイバのうちの少なくとも1つを含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の光学測定システム。
- 前記単一モード結合ユニットが、前記中間スーパーコンティニウム光源からの前記スペクトルを、ガウススペクトル、二重ピークスペクトル、又はフラットトップスペクトルに成形するように構成される、請求項7に記載の光学測定システム。
- 前記単一モード結合ユニットにおける前記スーパーコンティニウムスペクトルの減衰が、光パワー減衰係数yによって与えられ、
前記光パワー減衰係数yが、波長領域λ4〜λ3内における前記光パワー減衰の尺度であり、
前記光パワー減衰係数yが、約2より大きい、請求項3または請求項3に従属する請求項4〜8のいずれか一項に記載の光学測定システム。 - 前記単一モード結合ユニットが、前記減衰を実行するために、
i)前記非線形素子から前記単一モード結合ユニットへの前記出力の不整合又は不一致、
ii)前記単一モード結合ユニットへの入力及び前記単一モード結合ユニットからの出力のうちの少なくとも一方におけるスプライス損失、又は
iii)ニュートラルデンシティフィルタなどの広帯域減衰フィルタ又は広帯域ビームスプリッタの少なくとも1つを含む、請求項2または請求項2に従属する請求項3〜9のいずれか一項に記載の光学測定システム。 - 前記単一モード結合ユニットが、
前記非線形素子に結合するための入力部と、
前記単一モード結合ユニットの入力部におけるダイクロイック素子であって、閾値波長λ5未満の波長を送信するように構成され、λ5>λ3である前記ダイクロイック素子と、
プリズム、ローパス光学フィルタ、ハイパス光学フィルタ、又はバンドパス光学フィルタの少なくとも1つと、
光ファイバであって、その出力が、前記単一モード結合ユニットからの出力である前記光ファイバと、を含む、請求項3または請求項3に従属する請求項4〜10のいずれか一項に記載の光学測定システム。 - 前記ダイクロイック素子が、光ファイバであり、
前記光ファイバが、ステップインデックスファイバ、又は空気若しくは低指数ガラス材料の形状を有する微細構造を含む微細構造ファイバである、請求項11に記載の光学測定システム。 - 前記単一モード結合ユニットからの出力における合計光パワーが、約100mW未満である、請求項1〜12のいずれか一項に記載の光学測定システム。
- 前記シードレーザが、パルス幅tseedを備えたシードパルスを供給するように構成され、
前記パルス幅tseedが、約0.1psより長い、請求項1〜13のいずれか一項に記載の光学測定システム。 - 前記シードレーザが、パルス幅tseedを備えたシードパルスを供給するように構成され、
前記パルス幅tseedが、約1μsより短い、請求項1〜14のいずれか一項に記載の光学測定システム。 - 前記非線形素子が、光ファイバである、請求項1〜15のいずれか一項に記載の光学測定システム。
- 前記中間スーパーコンティニウム光源が、パルス圧縮器を含み、
前記パルス圧縮器が、前記パルス周波数逓倍器(PFM)から前記パルスを受信し、時間圧縮されたパルスを前記非線形素子に出力するように構成される、請求項1〜16のいずれか一項に記載の光学測定システム。 - 前記中間スーパーコンティニウム光源が、非干渉光源である、請求項1〜17のいずれか一項に記載の光学測定システム。
- 前記単一モード結合ユニットの前記出力の全ての約90%で、前記測定対象を照明するように構成される、請求項1〜18のいずれか一項に記載の光学測定システム。
- 前記対象を更に備え、
前記対象が、人間又は動物の体の一部である、請求項19に記載の光学測定システム。 - 前記光学測定システムは、
白色光干渉計に基づく、前記対象から反射された光を測定するように構成された反射モード測定システムである、請求項19〜20のいずれか一項に記載の光学測定システム。 - 前記単一モード結合ユニットは、光ファイバを含み、
前記光ファイバは、単一モードファイバである、請求項1〜21のいずれか1項に記載の光学測定システム。 - 前記光学測定システムは、
時間領域、周波数領域、又はスイープ光源OCTから選択された光干渉断層撮影法(OCT)などの白色光干渉計に基づく、請求項22に記載の光学測定システム。 - 前記検出器は、50/パルス周波数F pump よりも長い積分時間を有する、請求項1〜23のいずれか1項に記載の光学測定システム。
- 測定対象に関する少なくとも1つのパラメータを測定する方法であって、
請求項1〜24のいずれか一項に記載のスーパーコンティニウム光源の前記単一モード結合ユニットの出力の少なくとも一部で、前記測定対象を照明すること、検出器によって前記対象からの光を検出すること、を備える方法。 - 前記単一モード結合ユニットが、前記単一モード結合ユニットからの出力スペクトルがλ 3 からλ 4 までにわたるように、前記スーパーコンティニウム光を受信し、且つスーパーコンティニウム光をスペクトル的に成形するように構成され、ここでλ 3 −λ 4 >0、λ 1 ≧λ 3 、及びλ 2 ≦λ 4 である、請求項25に記載の方法。
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