(57)【要約】【課題】波長走査型レーザ光源において波長走査範囲を拡大すること。【解決手段】ゲイン媒体１２を含む光ファイバループ１１、光サーキュレータ１３、光ビーム偏向部及び回折格子２７によって波長走査型レーザ光源を構成する。レーザを発振させ、１走査周期毎にトリガ信号を検出する。トリガ信号を電流コントローラ３４に入力し、電流コントローラ３４よりゲイン媒体１２への注入電流を制御する。このとき波長走査毎に発振レベルに応じて注入電流のレベルを低下させるように制御すれば、ゲイン媒体１２がＣＯＤによって破壊することなく、波長を広い範囲にわたって走査することができる。【選択図】図１
2010062426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振する波長に対する利得を有するゲイン媒体と、
前記ゲイン媒体を含む光共振器と、
前記光共振器に接続され選択波長を周期的に変化させる波長可変光フィルタと、
前記ゲイン媒体に電流を注入し、各波長走査の周期において注入する電流レベルを変化させるように制御する電流コントローラと、を具備する波長走査型レーザ光源。
【請求項２】
前記光共振器は、
前記光ファイバループと、
前記光ファイバループの光の方向を規制して光を抽出する光サーキュレータとを有するものであり、
前記波長可変光フィルタは、
前記光サーキュレータから得られた光ビームを一定の角度範囲で偏向する光偏向部と、
前記光偏向部からの光の波長を入射角度に応じて回折して選択すると共に、選択した波長の光を同一行路で前記光ファイバループの側に戻す回折格子と、を有する請求項１記載の波長走査型レーザ光源。
【請求項３】
前記ゲイン媒体は、半導体光増幅器である請求項１又は２記載の波長走査型レーザ光源。
【請求項４】
前記電流コントローラは、１波長走査の間に前記ゲイン媒体が損傷しない光出力レベルとなるように注入電流を制御する請求項１〜３のいずれか１項に記載の波長走査型レーザ光源。
【請求項５】
前記電流コントローラは、波長変化に対して１波長走査の間に光出力のレベルがガウス分布形状となるように注入電流を制御する請求項１〜３のいずれか１項に記載の波長走査型レーザ光源。
【請求項６】
振動板上に設けられ光を反射する上部ＤＢＲ層と、
基板上に形成された下部ＤＢＲ層と、
前記下部ＤＢＲ層の上部に設けられ、前記上部基板の上部ＤＢＲ層にギャップを介して対向する位置に形成された活性層と、
前記下部ＤＢＲ層と前記上部ＤＢＲ層との間に形成されるキャビティのキャビティ長を変化させ、波長を制御する波長制御部と、
前記活性層に電流を注入し、波長走査の範囲内において注入する電流レベルを制御する電流コントローラと、を具備する波長走査型レーザ光源。
【請求項７】
前記キャビティは平行平板型であり、前記波長制御部は静電引力によって前記振動板を駆動する請求項６記載の波長走査型レーザ光源。
【請求項８】
前記波長制御部は、
のこぎり波状の電圧波形を発生する電圧波形発生部と、
前記電圧波形発生部によって所定ののこぎり波状電圧を印加する電圧源と、を有するものであり、
前記電流コントローラは、
前記波長制御部ののこぎり波と同期して各走査周期の電流波形を変化させる電流波形発生部と、
前記電流波形発生部より得られるレベルの電流を前記活性層に注入する電流源と、を有する請求項７記載の波長走査型レーザ光源。
【請求項９】
前記電流コントローラは、１波長走査の間に前記活性層が損傷しない光出力レベルとなるように注入電流を制御する請求項６〜８のいずれか１項に記載の波長走査型レーザ光源。
【請求項１０】
前記電流コントローラは、波長変化に対して１波長走査の間に光出力のレベルがガウス分布形状となるように注入電流を制御する請求項６〜８のいずれか１項に記載の波長走査型レーザ光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は単色光を発生してその発光波長を走査する波長走査型レーザ光源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光コヒーレントトモグラフィ（ＯＣＴ）や光ファイバセンシングの分野では、検出対象を高速且つ感度よく検出する要求が高まっている。例えば、２次元の生体診断画像などを表示するＯＣＴなどのイメージングの用途では、イメージングの画像表示レートを上げるために、ｋＨｚオーダーの高速の波長走査が必要となる。さらにこのＯＣＴ以外にも高速に波長を掃引し、ガスや物質の分光特性やセンサの波長依存性を動的に解析することが必要とされる分野は数多い。
【０００３】
分光分析装置や波長走査型光源タイプのＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ）の光源として、広帯域の走査ができる波長走査型レーザ光源が必要となる。狭スペクトルで広帯域の波長可変光源としては、複雑な可変機構を用いた外部共振器型が一般的である。しかし、高精度のモータなどによる機械的制御と、出力を安定にかつ連続的に波長を可変するための複雑な制御を同時に必要とするため、従来、可変速度を上げるという点では限界があった。
【０００４】
特許文献１には光ファイバのループを用いた多モード型レーザ光源が示されている。光ファイバループによるレーザ光源では、光ファイバループが半導体光増幅器を含んで形成される。このループの一部には光サーキュレータを介して波長を選択する波長可変光フィルタが設けられ、光カップラより出力が取り出される。又光ファイバ型多モードレーザの発振では、フィルタ内に含まれる複数の外部共振器縦モードが同時に共振する。そしてロスが一番少ないフィルタの中心近くのモードが共振増幅され、光カップラより取り出される出力の線幅は光フィルタの特性よりも狭くなる。
【特許文献１】特開２００５−３４７６６８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の光ファイバループによるレーザ光源の波長走査範囲を広帯域にするためには、光フィルタを広帯域で変化させることに加えて、ゲイン媒体として用いられている半導体光増幅器のゲインを有する波長を広帯域とすることが必要である。ゲイン媒体の帯域を広くするためには、注入電流を増加することが必要であるが、注入電流を上げすぎればＣＯＤ（catastrophic optical damage）によりゲイン媒体が破壊してしまう。従ってＣＯＤが生じないレベルに電流値をとどめておく必要があり、これが広帯域化の制約になっているという問題点があった。
【０００６】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもので、波長を広い帯域に渡って高速で走査することができる波長走査型レーザ光源を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題を解決するために、本発明の波長走査型レーザ光源は、発振する波長に対する利得を有するゲイン媒体と、前記ゲイン媒体を含む光共振器と、前記光共振器に接続され選択波長を周期的に変化させる波長可変光フィルタと、前記ゲイン媒体に電流を注入し、各波長走査の周期において注入する電流レベルを変化させるように制御する電流コントローラと、を具備するものである。
【０００８】
ここで前記光共振器は、前記光ファイバループと、前記光ファイバループの光の方向を規制して光を抽出する光サーキュレータとを有するものであり、前記波長可変光フィルタは、前記光サーキュレータから得られた光ビームを一定の角度範囲で偏向する光偏向部と、前記光偏向部からの光の波長を入射角度に応じて回折して選択すると共に、選択した波長の光を同一行路で前記光ファイバループの側に戻す回折格子と、を有するようにしてもよい。
【０００９】
ここで前記ゲイン媒体は、半導体光増幅器としてもよい。
【００１０】
ここで前記電流コントローラは、１波長走査の間に前記ゲイン媒体が損傷しない光出力レベルとなるように注入電流を制御するようにしてもよい。
【００１１】
ここで前記電流コントローラは、波長変化に対して１波長走査の間に光出力のレベルがガウス分布形状となるように注入電流を制御するようにしてもよい。
【００１２】
この課題を解決するために、本発明の波長走査型レーザ光源は、振動板上に設けられ光を反射する上部ＤＢＲ層と、基板上に形成された下部ＤＢＲ層と、前記下部ＤＢＲ層の上部に設けられ、前記上部基板の上部ＤＢＲ層にギャップを介して対向する位置に形成された活性層と、前記下部ＤＢＲ層と前記上部ＤＢＲ層との間に形成されるキャビティのキャビティ長を変化させ、波長を制御する波長制御部と、前記活性層に電流を注入し、波長走査の範囲内において注入する電流レベルを制御する電流コントローラと、を具備するものである。
【００１３】
ここで前記キャビティは平行平板型であり、前記波長制御部は静電引力によって前記振動板を駆動するようにしてもよい。
【００１４】
ここで前記波長制御部は、のこぎり波状の電圧波形を発生する電圧波形発生部と、前記電圧波形発生部によって所定ののこぎり波状電圧を印加する電圧源と、を有するものであり、前記電流コントローラは、前記波長制御部ののこぎり波と同期して各走査周期の電流波形を変化させる電流波形発生部と、前記電流波形発生部より得られるレベルの電流を前記活性層に注入する電流源と、を有するようにしてもよい。
【００１５】
ここで前記電流コントローラは、１波長走査の間に前記活性層が損傷しない光出力レベルとなるように注入電流を制御するようにしてもよい。
【００１６】
ここで前記電流コントローラは、波長変化に対して１波長走査の間に光出力のレベルがガウス分布形状となるように注入電流を制御するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
このような特徴を有する本発明によれば、各波長走査においてゲイン媒体や活性層に注入する電流を制御することによって、光出力レベルを制御することができる。これによって、素子の破壊が生じないレベルの電流を注入して波長を広範囲に走査することができる。又この波長走査型レーザ光源により、走査範囲を広くすることができ、ＳＳ−ＯＣＴ等の光源として用いた場合に深さ方向に高分解能の画像を表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態による波長走査型レーザ光源の構成を示す図である。本実施の形態の波長走査型レーザ光源１０は光ファイバ１１によってループによる共振器を形成している。このループの一部に、ゲイン媒体として半導体光増幅器（ＳＯＡ）１２、光サーキュレータ１３、光カップラ１４及び偏波コントローラ１５を設ける。光サーキュレータ１３は、光ファイバ１１を透過する光の方向を図示のように矢印方向に規制するものである。即ち光サーキュレータ１３の入力端子１３ａ，１３ｂが光ファイバループに接続されており、入力端子１３ａから入射した光は光サーキュレータの端子１３ｃより出射される。又光サーキュレータの入力端子１３ｃより入射した光は端子１３ｂより出射される。端子１３ｂより入射した光は端子１３ａより出射される。又光カップラ１４は光ファイバループの光の一部を取り出すものであり、偏波コントローラ１５は、光ファイバループを透過する光の偏波方向を一定方向に規定するものである。
【００１９】
光サーキュレータ１３の端子１３ｃは、光ファイバ２１を介して図示のようにコリメートレンズ２２に接続される。コリメートレンズ２２は光ファイバ２１からの光を平行光とするもので、その光軸上にはビーム幅拡大用のプリズム２３を介してポリゴンミラー２４が設けられる。ポリゴンミラー２４には駆動部２５が接続される。駆動部２５はポリゴンミラー２４を図示のように紙面に垂直な軸に沿って回転させることによって、平行光を一定範囲で一定の角速度で反射するものである。
【００２０】
ポリゴンミラー２４の近傍には、ビーム幅拡大用のプリズム２６を介して回折格子２７が設けられる。回折格子２７は連続してのこぎり波形状の断面が形成された波長選択素子であり、この実施の形態では、リトロー配置によって入射方向が変わっても、入射光は同じ光路を通って投射方向に戻るように構成されている。選択波長は回折格子２７の入射角度によって変化する。ここでポリゴンミラー２４と駆動部２５とは、光ビームの反射角度を一定範囲で等角速度で周期的に変化させる光ビーム偏向部を構成している。この光ビーム偏向部と回折格子２７によって波長可変光フィルタを構成している。
【００２１】
光ファイバループの長さは回折格子によるバンドパスフィルタの半値全幅中に複数本の縦モードが含まれるような長さを選択することが好ましい。この縦モードの本数は好ましくは１０本以上とし、更に好ましくは１００本以上とし、多いほど好ましい。但し縦モードを多くするためには光ファイバを長くする必要があり、実用的には数十ｃｍ〜数十ｍの長さの光ファイバが用いられる。
【００２２】
さて本実施の形態において、光カップラ１４の出力側に光フィルタ３１，レンズ３２を介してフォトディテクタ３３を配置する。フォトディテクタ３３はレーザ発振出力のレベルを検出する素子であり、この出力は電流コントローラ３４に与えられる。電流コントローラ３４は半導体光増幅器１２の電流制御をするものであり、各波長走査の間に光の出力レベルが高くなる時間では駆動電流を減少させるように制御することによって、発振波長範囲を拡大するものである。
【００２３】
次に電流コントローラ３４の詳細について図２を用いて説明する。電流コントローラ３４の入力部分には、フォトディテクタ３３の入力を増幅する増幅部４１及び波形整形部４２が設けられる。波形整形部４２は増幅された入力信号が一定レベルを超えたときに入力をトリガパルスとして整形するものであり、パルス信号はマイクロプロセッサ（以下、ＭＰＵという）４３に入力される。ＭＰＵ４３は内部にＲＯＭを有している。ＲＯＭはあらかじめ各波長走査の周期毎に電流値の変化分の波形をデジタル化したデータを保持しており、ＭＰＵ４３はトリガ信号に応じてこれを読み出すものである。本実施の形態では、１波長走査の間に光出力レベルが均一となるように１波長走査の中間部分のレベルを低下させるデータを保持している。ＭＰＵ４３から出力されるデータはＤ／Ａ変換部４４を介して加算部４５に与えられる。設定部４６は半導体光増幅器を駆動するための基本電流値を保持しており、加算部４５はこの基本電流値とＤ／Ａ変換出力とを加算してドライブ回路４７に出力する。ドライブ回路４７は加算された電流レベルで半導体光増幅器１２を駆動するものである。
【００２４】
次にこの実施の形態の動作について説明する。この実施の形態において半導体光増幅器１２を駆動する。このとき駆動電流は設定部４６の基本電流値によって決まり、電流値を十分大きいレベルとしておく。こうすれば光サーキュレータ１３の作用によって端子１３ａから加わった光が端子１３ｃより光ファイバ２１に入り、コリメートレンズ２２によって平行光となってポリゴンミラー２４に加わる。そしてその回転角度によって決まる角度で反射された光が回折格子２７に加わる。そして回折格子２７によって選択された反射光がそのまま同一方向に反射され、ポリゴンミラー２４を介してコリメートレンズ２２に加わる。更に光ファイバ２１を介して光サーキュレータ１３より光ファイバループに加わる。又偏波コントローラ１５は光ファイバループを透過する光の偏波を一定方向に調整する。このためレーザ光源は回折格子２７によって選択された波長で複数の縦モードを含んで多モード発振する。こうして発振したレーザ光の一部、例えばレーザ光の５０％のレベルの光を光カップラ１４を介して取り出す。
【００２５】
そして駆動部２５によってポリゴンミラー２４を回動させる。こうすればのこぎり波状に回折格子２７への入射角度が変化し、これによって選択波長が変化する。従ってポリゴンミラー２４を回動させることによって、レーザ光の発光波長を変化させることができる。
【００２６】
このとき光ビームの偏向角により波長が周期的に変化するが、図３（ａ）に示すように各周期の開始の時点ではレーザ光のピーク値のレベルは低く、徐々にレベルが大きくなり、終了の時点では再び低下する。そして立上り直後に光カップラ１４から得られる光の一部はフィルタ３１、レンズ３２を介してフォトディテクタ３３に加えられる。フォトディテクタ３３で検出された光信号は電流コントローラ３４に加わり、増幅部４１を介して波形整形部４２で波形整形される。これによって図３（ｂ）に示すようにパルス状のトリガ信号を得ることができる。この波形はトリガ信号としてＭＰＵ４３に与えられる。ＭＰＵ４３ではトリガ信号が加わったときに内部のＲＯＭに保持されている波形データが読み出される。この波形データはＤ／Ａ変換部４４を介して加算部４５に与えられる。これにより基本電流値とＤ／Ａ変換値とを加算した出力が半導体光増幅器１２に加わる。図３（ｃ）は１周期の駆動電流を示しており、本実施の形態では中央部分での駆動電流を低下させるようにしたものである。ここで最初から光駆動電流を大きくしておけば早く立上り、しかも１波長走査のレーザ出力レベルが高い部分での駆動電流を低下させることでピーク値を低くすることができ、波長の可変範囲を大きくすることができる。
【００２７】
図３（ａ），（ｂ），（ｃ）の横軸は時間軸としているが、１走査の時間に対応してほぼ直線的に波長が変化するため、図３（ｄ）では横軸を波長とし、１走査での波長の変化を示してしている。図３（ｄ）は光ファイバループの長さと光ファイバの屈折率で定まる光学長に応じて定まる外部共振縦モードであり、破線は各波長でのピーク値を示している。こうすれば、図３（ａ）に一点鎖線に示すＣＯＤが生じる光ピークレベルよりも所定値低いレベルとなる光出力の波長範囲を大きくすることができる。即ち半導体光増幅器の駆動電流の制御によって、広い波長範囲でレーザの発光が可能となり、図３（ａ）に矢印で示すように、ＯＣＴで用いられる波長範囲を広くすることができる。又この光学長を例えば３ｍとすると、約７０ＭＨｚの間隔の縦モードが存在する。この実施の形態による発振の場合には、図３（ｄ）に示すように多モードの状態の発振となる。図示のように縦モードの間隔が極めて狭く、波長走査時の発振モードの移動は包絡線状に連続であるので、モードホップとそれに伴う出力や波長の不安定な状態はなく、波長を実質的に連続して変化させることができる。
【００２８】
次に電流制御をしない場合を比較例として示す。図４（ａ）は１波長走査での光出力のピーク値と時間の関係を示すグラフ、図４（ｂ）はその駆動電流を示すグラフである。比較例では、半導体光増幅器の駆動電流は図４（ｂ）に示すように１走査で一定である。ここで発振波長は１走査周期でほぼ直線的に変化しているので、図４（ａ）及び（ｂ）に示す時間軸は波長と同等と考えることもできる。図４（ａ）に示すように一点鎖線に示すＣＯＤが生じる光ピークレベルよりも所定値低いレベルとなる光出力の波長範囲は、図３（ａ）の場合に比べて狭くなる。又比較例では図４（ｃ）に示すように１波長走査の光出力の変動が大きくなる。
【００２９】
図５は本実施の形態の具体例を示しており、１．０μｍ帯の光出力の変化を示す。本図では、横軸は波長で示しており、曲線Ａは本実施の形態により電流制御を行った場合、曲線Ｂは電流制御を行わない比較例を示している。図５の曲線Ａに示すように波長走査の中央部分の電流を低下させることによって、ピーク値から一定レベル低下する波長可変範囲は曲線Ａでは８５ｎｍであるのに対し、曲線Ｂは５４ｎｍとなる。従って本実施の形態では、ＯＣＴとしての信号処理に用いられる波長範囲を広帯域化することができる。
【００３０】
又図６は光の駆動電流の変化分を保持しているＲＯＭのデータの他の例を示す。ここで曲線Ａは電流制御をする場合、曲線Ｂは電流制御をしない場合である。又図６（ｂ）は図６（ａ）と走査時間を一致させて波長の変化を示している。図６（ｂ）に示すように１周期では光の波長は１２１０〜１４１０ｎｍへとほぼ直線的に変化している。従って図６（ａ）に示す時間軸は波長と考えることもできる。そしてＲＯＭのデータを変化させることによって１周期での光出力のレベルをガウス分布状に変化させることができる。このようなガウス分布状とすれば波長範囲も広くなり、且つＯＣＴでの出力処理に有利となる。
【００３１】
尚、第１の実施の形態による波長走査型レーザ光源では、ゲイン媒体として半導体光増幅器（ＳＯＡ）を用いたが、ゲイン媒体としては、光ファイバ増幅器を用いてもよい。又光ファイバ１１を偏波面保存型の光ファイバとすることによって偏波コントローラ１５を省略することができる。
【００３２】
又この実施の形態では、光カップラから光の一部を取り出してトリガ信号を得るようにしているが、１周期の開始を示すトリガ信号は他の方法で得ることができる。例えばポリゴンミラー２４の回転によって光が回折格子２７の面上を走査するが、回折格子２７の一端に光が入射したときに、その一次回折光からトリガ信号を得るようにしてもよい。この場合には、図７に示すように一次回折光を受光する位置に光フィルタ５１、レンズ５２及びフォトディテクタ５３を設けておき、フォトディテクタ５３の出力を電流コントローラ３４に出力する。
【００３３】
又この実施の形態では、光ビーム偏向部としてポリゴンミラーと駆動部とを用いているが、ガルバノメータやＭＥＭＳによるミラーを用いてもよい。光ビーム偏向部は反射角度を一定の角速度で変化させるものであればよい。
【００３４】
又この実施の形態では、ゲイン媒体を含めた光ファイバループに波長可変フィルタを接続して波長走査型レーザ光源を構成しているが、光ファイバループを用いたレーザ光源に限らず外部共振器を用いた種々のレーザ光源に適用することができる。例えば一対のミラーによる外部共振器の中間にゲイン媒体を設けたり、ゲイン媒体の端部の面と外部のミラーとで共振器を構成する外部共振器型レーザ光源であってもよい。そして外部共振器を構成する空間に波長可変フィルタを接続して発振波長を走査すると共に、電流コントローラによってゲイン媒体に注入する電流値を同様にして変化させる。この場合に波長可変フィルタは回折格子を用い、回折格子をガルバノメータ等で回転させて波長走査することができる。外部共振器型レーザ光源の波長可変フィルタとしては、回折格子に限らず、ファイバーファブリペローフィルタ等の種々の波長可変フィルタを用いることができる。
【００３５】
（第２の実施の形態）
次にシングルモードの面発光レーザを用いた本発明の第２の実施の形態について説明する。図８Ａは本発明の第２の実施の形態による波長走査型レーザ光源１０Ｂの面発光レーザの垂直可動ミラー部を示す上面図、図８ＢはそのＡ−Ａ線端面図である。図９は波長走査型レーザ光源の全体構成を示す図である。図示のように波長走査型光源の面発光レーザ６１は、上部のミラー部６２と下部基板６３から構成される。この面発光レーザは、ミラー部６２を独立して製造し、下部の基板に貼り合わせて面発光レーザとするものである。ミラー部６２はＳｉ層から成る薄い長方形の振動板６４を有している。この振動板６４は円形の振動部６４ａが４つのヒンジ６５を介して振動自在に保持されている。この振動板６４の振動部６４ａには高い反射率を持つ分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）層６６が円形に形成される。ＤＢＲ層６６は発振波長をλとすると、光学距離λ／４の多層構造で構成される高反射率の層であり、その裏面にはＡＲコート層６７が設けられる。又振動板６４の周囲にはＳｉＯ2からなる絶縁層６８を介してＳｉ層から成るハンドル基板６９が設けられる。ハンドル基板６９はＤＢＲ層６６に対応する中央部に開口が形成され、絶縁層６８の厚さに相当するギャップを介して振動板６４と対向している。
【００３６】
一方、下部基板６３は図９に示すようにＩｎＰ又はＧａＡｓの基板７１上に円形のｎドープされた下部ＤＢＲ層７２が設けられ、その上面には量子井戸構造の活性層７３が設けられる。又活性層７３の上部にはｐドープされたＤＢＲ層７４が設けられる。そしてこの活性層７３等を中心として円形の開口が形成されたスペーサ７５が下部ＤＢＲ層７２の上部に配置される。更に前述したミラー部６２がスペーサ７５上に上部ＤＢＲ層６６を下面としてＤＢＲ層７４とギャップを介して平行に対向するように配置される。ここで上部ＤＢＲ層６６と下部ＤＢＲ層７２は平行平板型のキャビティを構成する。
【００３７】
そして図９に示すようにＤＢＲ層７４と基板７１との間に電流注入用の電流源８１を接続する。又ミラー部６２の振動板６４とハンドル基板６９との間に電圧源８２を接続する。電圧源８２は波長走査を実現するための可変型の電源とする。電流源８１及び電圧源８２はコントローラ９１によって制御される。
【００３８】
図１０はコントローラ９１の構成を示すブロック図である。このブロック図においてコントローラ９１は発振部９２を有している。発振部９２は一定の周期のパルス波形を発生するものであって、これをトリガ信号として用いる。電圧波形発生部９３はこの発振部からのパルス信号に応じて一定周期ののこぎり波形を発生させるものであり、この出力は電圧源８２に加えられる。電圧源８２はこののこぎり波形状の電圧Ｖtuneによって振動板６４を静電引力によって上下に変化させ、キャビティ部のキャビティ長を変化させるものである。ここで発振部９２，電圧波形発生部９３及び電圧源８２はキャビティ長を変化させることにより発光波長を制御する波長制御部を構成している。
【００３９】
又発振部９２からのトリガ信号は電流波形発生部９４にも伝えられる。電流波形発生部９４はトリガ信号に応じて１波長走査毎に注入電流レベルに応じた電流波形を発生させるものである。この電流波形は１周期の中間部分ではレベルが連続して低下する信号とし、この出力は電流源８１に与えられる。電流源８１はこのコントローラ９１からの出力に基づいて電流値を変化させるものとする。ここで発振部９２，電流波形発生部９４及び電流源８１は活性層に電流を注入し、注入電流を制御する電流コントローラを構成している。本実施の形態では、この電流コントローラは１波長走査の範囲内において発振出力が上昇する間に発振のレベルに応じて注入電流レベルを低下させるように制御する。
【００４０】
そして活性層７３に電流源８１より電流を注入することによって、上部ＤＢＲ層６６と下部ＤＢＲ層７２との間のキャビティで、ファブリーペローモードと一致した波長でレーザ発振する。このレーザ光がハンドル基板６９の中央部より上方に向けて出力される。ここで図１１（ａ）に示されるように、ハンドル基板６９と振動板６４との間に電圧源８２より電圧Ｖtuneを印加し、その電圧をのこぎり波形状に変化させることによって、静電引力により振動部６４ａの位置は上下方向に変化する。従ってキャビティ長が変化し、図１１（ｂ）に示されるようにレーザ発振波長を変化させることができる。ここで図１１（ｃ）に示すように各波長の走査周期毎にそのサイクルの中央部分では駆動電流値を減少させ、両端では電流値を増加させる。従来では電流値が一定であるため、キャビティ長自体により規定される波長可変範囲よりもＣＯＤが生じないレベルに駆動電流値をとどめておく必要があって、波長可変範囲が制限されていた。一方本実施の形態では、駆動電流を低いレベルにとどめておく必要がなく、キャビティ長によって波長可変範囲を決定させることができ、広帯域化を実現することができる。
【００４１】
この実施の形態の面発光レーザでは、平行平板型のＤＢＲ層を用いてキャビティを形成し、そのキャビティ層を静電引力によって変化させることによって波長を変化させている。これに代えて特開２００７−２７８８６８号に示されるように、基板上に下部ＤＢＲ層及び活性層を設け、この活性層の上部にギャップを介して形成された片持ち構造の可動型ＤＢＲ層を設けて活性層を電流駆動し、キャビティ長を電圧によって変化させる波長可変型の面発光レーザを用いてもよい。又静電引力に代えていずれか一方のＤＢＲ層に相異なる熱膨張係数を持つ複数の熱応力層を設け、温度を変化させることによってＤＢＲ層を変位させてもよい。こうすればバイモルフ効果によってキャビティのキャビティ長が変化し、波長を変化させることができる。又垂直櫛歯型のアクチュエータを用いてキャビティ長を変化させるようにした面発光レーザを用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明はゲイン媒体や活性層の電流制御により広帯域で波長が変化する波長走査型レーザ光源を得ることができる。従ってＯＣＴなどの種々の分析機器、例えば医療用途では表皮下層の高分解能医用画像診断装置に適用することが可能となる。又ファイバグレーティングセンサを用いて歪みの計測をする場合に、本発明の波長走査型レーザ光源を光源として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施の形態による波長走査型レーザ光源の構成を示す図である。
【図２】本実施の形態の電流コントローラを示すブロック図である。
【図３】１走査時間に対する光出力レベル、トリガ信号、駆動電流、光出力の変化を示すグラフである。
【図４】比較例による波長走査型レーザ光源の１走査時間の出力ピーク値、駆動電流及び光出力を示すグラフである。
【図５】本実施の形態と比較例の波長に対する出力変化を示すグラフである。
【図６】本実施の形態の電流波形の出力を変化させたときの時間と光出力及び波長との関係を示す図である。
【図７】第１の本実施の形態の変形例による波長走査型レーザ光源を示す図である。
【図８Ａ】本発明の第２の実施の形態による波長走査型レーザ光源の面発光レーザの上部基板の上面図である。
【図８Ｂ】この実施の形態の上部基板のＡ−Ａ線端面図である。
【図９】この実施の形態の波長走査型レーザ光源の全体構成を示す端面図である。
【図１０】この実施の形態の波長走査型レーザ光源のコントローラのブロック図である。
【図１１】この実施の形態の波長走査型レーザ光源の１走査時間の電圧波形、波長及び駆動電流の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４４】
１０  波長走査型レーザ光源
１１  光ファイバ
１２  ゲイン媒体
１３  光サーキュレータ
１４  光カップラ
１５  偏波コントローラ
２２  コリメートレンズ
２３，２６  プリズム
２４  ポリゴンミラー
２５  駆動部
２７  回折格子
３３，５３  フォトディテクタ
３４  電流コントローラ
６１  面発光レーザ
６２  ミラー部
６３  下部基板
６４  振動板
６４ａ  振動部
６６  上部ＤＢＲ層
６７  ＡＲコート層
６８  絶縁層
６９  ハンドル基板
７１  基板
７２  下部ＤＢＲ層
７３  活性層
７４  ＤＢＲ層
８１  電流源
８２  電圧源
９１  コントローラ
９２  発振部
９３  電圧波形発生部
９４  電流波形発生部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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