(57)【要約】【課題】  共振器長によって決定されるＦＳＲに律則される波長範囲を超える広帯域な波長掃引を可能とする波長可変ＶＣＳＥＬの提供【解決手段】  第１のレーザーと第２のレーザーそれぞれの前記半導体層は共通であり、第１のレーザーはｎ＋１次（ｎは１以上の整数）の縦モードで夫々発振する共振器長を有し、第２のレーザーは、ｎ次の縦モードで夫々発振する共振器長を有し、第１のレーザーと前記第２のレーザーがそれぞれ発振する光の発振波長帯域は異なる。【選択図】  図１
2014060384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のレーザーと第２のレーザーを有する面発光レーザーであって、
前記第１のレーザーと前記第２のレーザーはそれぞれ、対をなす反射鏡で構成された光共振器と、該光共振器の内側に配された、光を放出する半導体層と、を備え、前記反射鏡の位置を前記半導体層の層厚方向に変位させて光の発振波長が可変であり、
前記第１のレーザーと前記第２のレーザーそれぞれの前記半導体層は共通であり、
前記第１のレーザーはｎ＋１次（ｎは１以上の整数）の縦モードで夫々発振する共振器長を有し、
前記第２のレーザーは、ｎ次の縦モードで夫々発振する共振器長を有し、
前記第１のレーザーと前記第２のレーザーがそれぞれ発振する光の発振波長帯域は異なることを特徴とする面発光レーザー。
【請求項２】
前記第１のレーザーの発振波長帯域の下限と上限をそれぞれλ１ｍｉｎ、λ１ｍａｘ、前記第２のレーザーの発振波長帯域の下限と上限をそれぞれλ２ｍｉｎ、λ２ｍａｘとすると、下記式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザー。
λ１ｍｉｎ＜λ２ｍｉｎ≦λ１ｍａｘ＜λ２ｍａｘ
【請求項３】
前記第１のレーザーと前記第２のレーザーそれぞれの発振波長帯域は一部重複することを特徴とする請求項１又は２に記載の面発光レーザー。
【請求項４】
前記第１のレーザーの発振波長帯域の下限と上限をそれぞれλ１ｍｉｎ、λ１ｍａｘ、前記第２のレーザーの発振波長帯域の下限と上限をそれぞれλ２ｍｉｎ、λ２ｍａｘとすると、下記式を満たすことを特徴とする請求項３に記載の面発光レーザー。
λ１ｍｉｎ＜λ２ｍｉｎ＜λ１ｍａｘ＜λ２ｍａｘ
【請求項５】
前記第１のレーザーにおける自由スペクトル領域をＦＳＲ１、前記第２のレーザーにおける自由スペクトル領域をＦＳＲ２、前記第１のレーザーの発振波長帯域の幅をΔλ１、前記第２のレーザーの発振波長帯域の幅をΔλ２、前記Δλ１と前記Δλ２とが重複する波長範囲幅をΔλ３として、以下の２式
Δλ１＜ＦＳＲ１＜Δλ１＋Δλ２−Δλ３      ・・・（式５）
Δλ２＜ＦＳＲ２＜Δλ１＋Δλ２−Δλ３      ・・・（式６）
を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の面発光レーザー。
【請求項６】
前記第１のレーザーと前記第２のレーザーそれぞれの発振波長帯域は一部重複し、前記重複する波長帯域の幅をΔλ３とし、前記重複する波長帯域の中心波長をλｃとして、前記第１のレーザーで発振する前記波長λ１が、以下の（式３）を満足し、
【数１】
2014060384.tif 000009
前記第２のレーザーで発振する前記波長λ２が、以下の（式４）
【数２】
2014060384.tif 000010
を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の面発光レーザー。
【請求項７】
前記対をなす反射鏡は、上部反射鏡と下部反射鏡とで構成され、前記上部反射鏡が変位可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の面発光レーザー。
【請求項８】
前記下部反射鏡が、前記第１のレーザーと前記第２のレーザーとで共通であることを特徴とする請求項７に記載の面発光レーザー。
【請求項９】
前記第１のレーザー及び前記第２のレーザーの前記上部反射鏡の反射率それぞれが、前記第１のレーザー及び前記第２のレーザーの前記発振波長帯域の範囲内で９９％以上であることを特徴とする請求項７または８に記載の面発光レーザー。
【請求項１０】
前記第１のレーザー及び前記第２のレーザーの前記下部反射鏡の反射率それぞれが、前記第１のレーザー及び前記第２のレーザーの前記発振波長帯域の範囲内で９９％以上であることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の面発光レーザー。
【請求項１１】
前記上部反射鏡の変位に応じて変化する前記第１のレーザーの共振器長及び前記第２のレーザーの共振器長の変化に応じて、前記第１のレーザーと、前記第２のレーザーへの電流注入のタイミングを制御する制御部を有することを請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の面発光レーザー。
【請求項１２】
前記上部反射鏡の変位が、静電引力により生じることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の面発光レーザー。
【請求項１３】
前記対をなす反射鏡の少なくとも一方がＨＣＧで構成される反射鏡であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の面発光レーザー。
【請求項１４】
前記対をなす反射鏡の少なくとも一方が多層膜反射鏡であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の面発光レーザー。
【請求項１５】
前記ｎは、５乃至３０の範囲内にあることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の面発光レーザー。
【請求項１６】
前記第１のレーザーと前記第２のレーザーそれぞれの発振波長帯域は一部重複し、前記重複する波長帯域の幅Δλ３は、０ｎｍ乃至７０ｎｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の面発光レーザー。
【請求項１７】
前記重複する波長帯域の幅Δλ３は、５ｎｍ乃至４０ｎｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１６に記載の面発光レーザー。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の面発光レーザーと、該面発光レーザーの前記第１のレーザー及び第２のレーザーより夫々射出されるレーザー光を合波させるための光結合器と、を備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の光源装置の駆動方法であって、
前記２つのレーザーの一方のレーザーの前記片側の反射鏡を一定の周期で駆動する第１の駆動工程と、
他方のレーザーの前記片側の反射鏡を前記周期と１８０°位相が異なる同一周期で駆動する第２の駆動工程と、
第１の駆動工程中に前記重複する波長範囲の中の特定の波長で電流注入を停止する第１の電流注入工程と、
第２の駆動工程中に前記特定の波長で電流注入を開始する第２の電流注入工程と、を有し、
第１及び第２の電流注入工程が前記２つのレーザーの発振波長の変化が同じ向きの変化時に行われることを特徴とする光源装置の駆動方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光を検体に照射し、検体からの反射光を伝達させる検体測定部と、
前記光源装置からの光を参照ミラーに照射し、該参照ミラーからの反射光を伝達させる参照部と、
前記検体測定部からの反射光と前記参照部からの反射光とを干渉させる干渉部と、
前記干渉部からの干渉光を検出する光検出部と、
前記光検出部で検出された光に基づいて、前記検体の断層像を得る画像処理部と、
を有することを特徴とする光干渉断層撮像装置。
【請求項２１】
第１のレーザーと第２のレーザーを有する面発光レーザーであって、
前記第１のレーザーと前記第２のレーザーはそれぞれ、対をなす反射鏡で構成された光共振器と、該光共振器の内側に配された、光を放出する半導体層と、を備え、前記反射鏡の位置を前記半導体層の層厚方向に変位させて光の発振波長が可変であり、
前記第１のレーザーと前記第２のレーザーそれぞれの前記半導体層は共通であり、
前記第１のレーザーと前記第２のレーザーがそれぞれ発振する光の発振波長帯域は異なることを特徴とする面発光レーザー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光の発振波長を可変とする面発光レーザーに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザー光源については、発振波長を可変とするものが通信ネットワーク分野や検査装置の分野で種々利用されてきている。
【０００３】
通信ネットワーク分野では、高速な波長切替、また、検査装置の分野では高速で広範な波長掃引等が、要望されている。
【０００４】
検査装置における波長可変（掃引）光源の用途としては、レーザー分光器、分散測定器、膜厚測定器、波長掃引型光干渉トモグラフィー（Ｓｗｅｐｔ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＳＳ−ＯＣＴ）装置等がある。
【０００５】
光干渉トモグラフィーは、光干渉を用いて検体の断層像を撮像するもので、ミクロンオーダーの空間分解能が得られることや無侵襲性等の理由から医用分野における研究が近年、盛んになってきている撮像技術である。
【０００６】
波長掃引型光干渉トモグラフィーでは、深さ情報を得るのにスペクトル干渉を用い、分光器を用いないことから光量のロスが少なく高ＳＮ比の像取得も期待されている。
【０００７】
また、このＳＳ−ＯＣＴ装置での断層方向の分解能は、波長掃引範囲によって決まることが知られており、波長掃引範囲が広いほど分解能は向上する。そのため広帯域の波長掃引光源の実現が望まれている。
【０００８】
ＳＳ−ＯＣＴ装置に適用可能な波長掃引光源の一つに、非特許文献１に開示されたＭＥＭｓ技術により反射鏡が可動し共振器長を変化させて発振波長を可変とする垂直共振器型面発光レーザー（Ｖｅｒｔｉｃａｌ−Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）がある。
【０００９】
また、面発光レーザーとしては、２個の発光領域を１チップに形成したもので、活性層を挟んで上部反射層と下部反射層を設けて光共振器を構成し、上下の方向に間隔が異なるエアギャップを設けることが特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−１８３８７１号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】“Ｓｕｒｆａｃｅ  ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ  ｔｕｎａｂｌｅ１．５５μｍ−ＶＣＳＥＬ  ｗｉｔｈ  １０２ｎｍ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ  ｔｕｎｉｎｇ”Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ，ｖｏｌ．１９，２０１１，ｐｐ．１７３３６−１７３４３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
非特許文献１では、波長可変な面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）の波長掃引範囲を制限する一つの要素として自由スペクトル領域（Ｆｒｅｅ  Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｒａｎｇｅ：ＦＳＲ）があるとしている。
【００１３】
そして、ＦＳＲは波長可変ＶＣＳＥＬの共振器長Ｌと波長λによって決定され、以下の（式１）で表され、共振器長Ｌは、共振波長の縦モードの次数をｑとして、（式２）で表されるとしている。
【００１４】
【数１】
2014060384.tif 000003
【００１５】
【数２】
2014060384.tif 000004
【００１６】
即ち、この縦モード次数ｑと発振させたい波長λを決定すると、共振器長Ｌが決定され、ＦＳＲも決まることとなる。
【００１７】
そして、このＦＳＲよりも広い波長範囲で発振できる共振器となっている場合には、複数の縦モードでの同時発振や、縦モード間で不安定な発振状態が生ずることとなる。
【００１８】
例えば、図１０に示すように一対の反射鏡で挟まれたある固定の共振器長Ｌ１は、λ１の波長ではｑ＝４、λ２の波長ではｑ＝５の共振器として振る舞うことができる。このような共振器では、活性層の利得帯域が両方の波長にある場合、λ１、λ２での同時発振や、不安定な発振状態が生ずる。
【００１９】
ところで、共振器長Ｌを小さな値とすることで、このＦＳＲは大きくでき複数の縦モードの同時発振や縦モード間で不安定な発振状態を抑制する事ができる。しかしながら、波長可変ＶＣＳＥＬの励起方法として電流注入方式を用いようとすると、電流注入のために必要なコンタクト層や電流拡散層等の層構成が必要となり、共振器長が長くなる傾向にある。共振器長が長くなるとＦＳＲは狭くなり、これにより波長掃引範囲も小さくなる。
【００２０】
特許文献１では、異なる複数のエアギャップを設けることでエアギャップごとに異なる発振波長を実現する面発光レーザーが開示されているが、これは製造歩留りを向上させるためであり、波長掃引範囲の拡大については、何ら着目がなされていない。
【００２１】
そこで、本発明は、広範囲な波長掃引を可能とする面発光レーザー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】
【００２２】
本発明の面発光レーザーは、第１のレーザーと第２のレーザーを有する面発光レーザーであって、
前記第１のレーザーと前記第２のレーザーはそれぞれ、対をなす反射鏡で構成された光共振器と、該光共振器の内側に配された、光を放出する半導体層と、を備え、前記反射鏡の位置を前記半導体層の層厚方向に変位させて光の発振波長が可変であり、
前記第１のレーザーと前記第２のレーザーそれぞれの前記半導体層は共通であり、
前記第１のレーザーはｎ＋１次（ｎは１以上の整数）の縦モードで夫々発振する共振器長を有し、
前記第２のレーザーは、ｎ次の縦モードで夫々発振する共振器長を有し、
前記第１のレーザーと前記第２のレーザーがそれぞれ発振する光の発振波長帯域は異なることを特徴とする面発光レーザー。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、広範囲な波長掃引を可能とする面発光レーザーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の面発光レーザーの一例を示す模式図
【図２】本発明のレーザーの縦モード次数と、共振器長と、発振波長と、の関係を示す模式図
【図３】実施例１の面発光レーザーを示す模式図
【図４】実施例１及び実施例２のレーザーの発振波長範囲及び反射鏡の反射帯域を表す模式図
【図５】実施例３における面発光レーザーの駆動タイミングを表す模式図
【図６】実施例１〜４のレーザーに用いる活性層の利得スペクトルを示すグラフ
【図７】実施例５のＳＳ−ＯＣＴ装置の模式図
【図８】実施例５に用いる面発光レーザーの駆動タイミングを示す模式図
【図９】本発明の面発光レーザーより射出される光を結合する結合器の一例を示す模式図
【図１０】一対の反射鏡で構成された光共振器内で生ずる縦モードの状態を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図１、図２等を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
【００２６】
図１は、本発明の面発光レーザーの一例を示す模式図である。
【００２７】
図１の面発光レーザーは、対をなす反射鏡である上部反射鏡１１０−１，１１０−２と下部反射鏡１０２とで構成された光共振器を備え、この光共振器の内側に光を放出する半導体層である活性層１０４等を配して構成されている。この面発光レーザーでは反射鏡の位置を半導体層の層厚方向に変位させることで共振器長を変化させ、光の発振波長を可変とする。
【００２８】
この面発光レーザーでは、光を放出する半導体層である活性層１０４を共通として対をなす反射鏡を複数対備え、第１のレーザーと第２のレーザーが構成されている。
【００２９】
対をなす反射鏡は、上部反射鏡１１０−１と下部反射鏡１０２とで一対、上部反射鏡１１０−２と下部反射鏡１０２とで一対、の複数対である。
【００３０】
そして第１のレーザーと第２のレーザーは、一方がｎ次（ｎは１以上の整数）の縦モード次数、他方がｎ＋１次の縦モード次数で夫々発振する共振器長を有すると共に、第１のレーザーの発振波長帯域と、第２のレーザーの発振波長帯域と、が異なっている。また、第１のレーザーの発振波長帯域と、第２のレーザーの発振波長帯域とが、全部ではなく一部重複していることが好ましい。なお、本発明において、レーザーの発振波長帯域、あるいは発振する光の波長帯域とは、そのレーザーが発振しうる波長帯域である。よって、実際にレーザーを駆動して発振させる波長帯域は、発振しうる波長帯域と同じでもよいし、発振しうる波長帯域よりも狭くてもよい。
【００３１】
この点については、後述するが、先に図１の面発光レーザーの構成部位について簡単に説明する。図１において、１０１は第２の導電型のＧａＡｓ等の基板であり、１０２は誘電体多層膜等で形成される複数の面発光レーザーに共通の下部反射鏡である。１０３は第１の導電型のＡｌＧａＡｓ等で形成される下部スペーサ層、１０４はＩｎＧａＡｓの量子井戸等で形成される活性層であり、１０５は第２の導電型のＡｌＧａＡｓ等で形成される上部スペーサ層である。１０６は選択酸化等によって形成される電流狭窄部、１０７はＧａＡｓ等で形成されるコンタクト層であり、１０８、１０９は電流注入のための電極である。１１０−１及び１１０−２は、それぞれ誘電体多層膜等で形成される上部反射鏡であり、１１１は上部反射鏡１１０を支持するＧａＡｓやＳｉ等で形成される支持部材である。
【００３２】
コンタクト層１０７の上方には、コンタクト層１０７に接しない状態（離間して）で支持部材１１１に支持された上部反射鏡１１０が形成されている。そして、上部反射鏡１１０とコンタクト層１０７との間にエアギャップ１２５が形成され、上部反射鏡１１０が上下（活性層１０４の層厚方向）に変位可能となっている。
【００３３】
下部反射鏡１０２は、基板１０１が図示の通り除去された部分に形成され、二つの面発光レーザーの下部反射鏡として作用する様に、二つの面発光レーザーが存在する領域にまたがって形成されている。
【００３４】
下部スペーサ層１０３、活性層１０４、上部スペーサ層１０５、コンタクト層１０７を構成するそれぞれの半導体層は、基板１０１上に一括に形成されており、二つの面発光レーザーにおいて同一の構成となっている。
【００３５】
第２の導電型のＧａＡｓ基板１０１に接して形成された電極１０９と第１の導電型のコンタクト層１０７に接して形成された電極１０８との間に通電し、電流狭窄構部１０６を通って活性層で発光再結合を生起させて、発光を得るべく電流注入を行う。
【００３６】
ここで、上述したように下部反射鏡、及び、活性層等の半導体層を共通の部材で構成した二つの面発光レーザーを用意するだけでは、共振器長によって決定されるＦＳＲに律則される波長範囲を超える広帯域化は実現しない。
【００３７】
本発明では、共振器長によって決定されるＦＳＲに律則される波長範囲を超える広帯域化を一つのデバイスで実現するため、以下の構成を採っている。すなわち、第１のレーザーと第２のレーザーは、一方がｎ次（ｎは１以上の整数）の縦モード次数、他方がｎ＋１次の縦モード次数で夫々発振する共振器長を有している。さらに、第１のレーザーの発振波長帯域と、第２のレーザーの発振波長帯域と、が異なっている。
【００３８】
共振器長を変化させることによって発振する波長を変化させる形態の面発光レーザーは、複数の縦モードが共振条件を満たす場合、発振波長が不安定になる、若しくは、同時に複数の波長で発振することになる。
【００３９】
そのため一つの面発光レーザーでは、縦モードが一つであることが望ましい。特にＳＳ−ＯＣＴ装置に用いる波長可変レーザーでは、ＳＳ−ＯＣＴ装置が分光器等の波長の弁別機構を有さず、支持部材１１１の移動に同期して、信号を取得するタイミングを決定し波長を推定する。そのため、同時に複数の波長が光源から出射されると、検出器にて複数の波長の干渉信号が入射するため不都合が生ずる。
【００４０】
本発明で規定する面発光レーザーの発振する波長範囲及び共振器長、二つの面発光レーザーの発振する波長帯域において、二つの面発光レーザーの発振する波長帯域が重なる帯域の具体的な決め方の例について以下に説明する。
【００４１】
ＳＳ−ＯＣＴ装置では等波数間隔で干渉信号を取得するため、複数の面発光レーザー間でレーザー光として出力されない波長帯域が生じると、干渉信号の測定データが連続的にならず、データ抜けが発生し問題となる。そのため、複数の面発光レーザー間で同じ波長を発振させることを可能とすることで、各面発光レーザー間における発振波長の間隙をなくすことが大事になる。以下、図２を参照して第１のレーザーと第２のレーザーの発振波長帯域を決定する方法について説明する。
【００４２】
図２は、各縦モード次数において共振器長とその共振器長の時に共振条件を満たす波長についてのグラフである。二つの面発光レーザー（第１及び第２のレーザー）の発振波長が重複する波長帯域の幅をΔλ３とし、重複する波長帯域の中心波長λｃを決定する。重なる範囲をある程度広げることで、面発光レーザーの作製時や駆動時の誤差により生じる可能性のある、各レーザー間の波長の間隙を抑えることができる。
【００４３】
二つの面発光レーザーのうち、発振波長が短波長側の面発光レーザー（第１のレーザー）の発振する波長、発振波長が長波長側の面発光レーザー（第２のレーザー）の発振する波長を各々、λ１、λ２とする。また、第１のレーザーの発振波長帯域の下限と上限をそれぞれλ１ｍｉｎ、λ１ｍａｘ、第２のレーザーの発振波長帯域の下限と上限をそれぞれλ２ｍｉｎ、λ２ｍａｘとする。λ１ｍｉｎ＜λ２ｍｉｎ≦λ１ｍａｘ＜λ２ｍａｘの関係を満たすことで、第１のレーザーの発振波長帯域と第２のレーザーの発振波長帯域とが異なっている。また、図２では、λ１ｍｉｎ＜λ２ｍｉｎ＜λ１ｍａｘ＜λ２ｍａｘの関係を満たしており、第１のレーザーの発振波長帯域と第２のレーザーの発振波長帯域とが一部重複している。
【００４４】
二つの面発光レーザーが各々異なった隣り合う縦モード次数（ｎ次、ｎ＋１次）で且つ、単一縦モードで発振する場合、発振波長が短波長側の面発光レーザー（第１のレーザー）の発振する波長λ１の範囲は、以下の（式３）を満足する。このλ１の範囲を第１のレーザーの波長帯域といい、その幅をΔλ１（＝λ１ｍａｘ−λ１ｍｉｎ）とする。なお、式３の最左辺がλ１ｍｉｎであり、最右辺がλ１ｍａｘに対応する。
【００４５】
【数３】
2014060384.tif 000005
【００４６】
また、発振波長が長波長側の面発光レーザー（第２のレーザー）の発振する波長λ２の範囲（波長帯域）は、以下の（式４）を満足する。このλ２の範囲を第２のレーザーの波長帯域といい、その幅をΔλ２（＝λ２ｍａｘ−λ２ｍｉｎ）とする。なお、式４の最左辺がλ２ｍｉｎであり、最右辺がλ２ｍａｘに対応する。
【００４７】
【数４】
2014060384.tif 000006
【００４８】
この範囲で各面発光レーザーが発振する場合、各々の面発光レーザーでは単一縦モードで発振する。
【００４９】
上記の式は、ｎ次の縦モードで発振する場合、λ２の波長帯域で異なる縦モードが存在しない領域を示している。
つまり、長波長側と短波長側でｎ＋１次、ｎ−１次の縦モードが存在しない範囲となる。
【００５０】
λ２の波長帯域の下限はすでに設定しているため、上限を設定すれば良い。この上限は、ｎ次の縦モードを挟んだｎ−１次とｎ＋１次に対するｎ次との波長差（ＦＳＲに相当）に応じて決定される。
【００５１】
λ２の下限値に対応する共振器長と同じ共振器長を有するｎ−１次の縦モードにおける発振波長とλ２の下限値との波長差と、λ２の下限値と同じ発振波長のｎ＋１次の縦モードの共振器長に対応するｎ次の縦モードにおける発振波長とλ２の下限値との波長差のうち、波長差の狭い方を基にλ２の上限値が決まる。具体的には、λ２の下限値に対応する共振器長と同じ共振器長を有するｎ−１次の縦モードにおける発振波長とλ２の下限値との波長差が狭い場合には、λ２の上限値は、λ２の下限値に対応する共振器長と同じ共振器長を有するｎ−１次の縦モードにおける発振波長と同じ値となる。一方、λ２の下限値と同じ発振波長のｎ＋１次の縦モードの共振器長に対応するｎ次の縦モードにおける発振波長とλ２の下限値との波長差が狭い場合には、λ２の上限値は、λ２の下限値と同じ発振波長のｎ＋１次の縦モードの共振器長に対応するｎ次の縦モードにおける発振波長の値となる。λ１の上限、下限においても、同様の思想で波長範囲が制限される。つまり、波長帯域幅Δλ１及びΔλ２は、単一縦モードで発振させるために、ＦＳＲよりも小さい値となる。
【００５２】
また、本発明の目的とする共振器長によって決定されるＦＳＲに律則される波長範囲を超える広帯域の波長掃引を確実に達成するためには、以下の要件を満たすのが好ましい。つまり、λ１の波長範囲の下限とλ２の波長範囲の上限で規定される範囲（Δλ１＋Δλ２−Δλ３）が、ＦＳＲよりも広く設定されることが好適である。
【００５３】
具体的には、以下の２式を満足することが好適である。
Δλ１＜ＦＳＲ１＜Δλ１＋Δλ２−Δλ３      ・・・（式５）
Δλ２＜ＦＳＲ２＜Δλ１＋Δλ２−Δλ３      ・・・（式６）
【００５４】
ここで、第１のレーザーにおける自由スペクトル領域をＦＳＲ１、第２のレーザーにおける自由スペクトル領域をＦＳＲ２としている。また、第１のレーザーの発振する光の波長帯域幅はΔλ１、第２のレーザーの発振する光の波長帯域幅はΔλ２、Δλ１とΔλ２とが重複する波長範囲幅はΔλ３である。
なお、λ１ｍａｘ、λ１ｍｉｎ、λ２ｍａｘ、λ２ｍｉｎを用いると、式５，６はそれぞれ式５’、６’と書き換えられる。
λ１ｍａｘ−λ１ｍｉｎ＜ＦＳＲ１＜λ２ｍａｘ−λ１ｍｉｎ      ・・・（式５’）
λ２ｍａｘ−λ２ｍｉｎ＜ＦＳＲ２＜λ２ｍａｘ−λ１ｍｉｎ      ・・・（式６’）
【００５５】
これらの上限、下限の波長で面発光レーザーを発振させなくするためには、幾つかの手法があげられる。一つは、面発光レーザーの共振器を構成する一対の反射鏡の反射帯域を制限する手法である。面発光レーザーは、活性層体積が小さいため端面発光レーザーと異なり利得を大きくすることが困難であり、反射鏡は９９％以上の反射率を必要とすることが一般的である。
【００５６】
この高い反射率を有する波長範囲を制限することで、発振可能な範囲を決定することができる。例えば、上限、下限の間の波長帯域で９９％以上の反射率を、その他の波長帯域で９９％未満とすることで、発振可能な波長範囲を制限することができる。
【００５７】
本発明では、下部反射鏡を複数の面発光レーザーで共通のものを使用することが好適で、これにより低コスト化が図れる。一方、発振可能な波長が重なる波長帯域では、制限を加えるために可動する反射鏡で反射帯域を制限する必要がある。例えば、上限・下限共に可動する反射鏡の反射帯域を制限しても良い。
【００５８】
また、波長帯域が重なる領域は可動する反射鏡で発振可能な波長帯域を制限しながら、他の制限（重なる波長帯域が、各面発光レーザーでの下限であれば上限。各面発光レーザーの上限であれば下限。）については、下部反射鏡で発振可能範囲を制限しても良い。つまり、上部反射鏡及び下部反射鏡の両者ともに、９９％以上の反射率を有する波長範囲が、発振可能な波長帯域となる。
【００５９】
例えば、上部反射鏡の反射率が、各レーザーの波長帯域内で９９％以上であることが好適であり、また、下部反射鏡の反射率が、各レーザーの波長帯域内で９９％以上であることが好適である。
【００６０】
別の手法として、可動反射鏡が変位し、共振器長が発振させる波長帯域に対応した際に、各面発光レーザーへの電流注入のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるなどで、各面発光レーザーが発振する波長範囲に制限を加える手法を採用しても良い。
【００６１】
上記の発振する波長に制限を加えた面発光レーザーを複数並べることで、共振器が有するＦＳＲに律則されない広い波長範囲で波長掃引が可能な面発光レーザーを形成することができる。複数の面発光レーザーにおいて同一の活性層と下部反射鏡が使用できる構成となるため、低コストで波長掃引範囲の広い面発光レーザーを形成することができる。
【００６２】
以下、具体的な実施例を挙げて本発明をより詳しく説明する。
【実施例】
【００６３】
（実施例１）
図３を参照して本実施例の面発光レーザーについて説明する。
【００６４】
本実施例は、面発光レーザーの発振可能範囲を、可動する反射鏡の反射帯域によって制限するものであり、発振可能範囲が異なる２つの面発光レーザーを備えて構成されている例である。
【００６５】
図３の面発光レーザーは、活性層１０４、スペーサ層１０３及び１０５、コンタクト層１０７を形成した第１の基板１０１を有して構成されている。
【００６６】
第１の基板１０１の裏面に面発光レーザーを形成する箇所の基板部を取り除いた箇所に、下部反射鏡１０２となる誘電体多層膜を形成する。第１の基板１０１のコンタクト層１０７上に空気の間隙を介して、２つの上部反射鏡１１０−１及び１１０−２が形成されている。
【００６７】
この上部反射鏡１１０−１及び１１０−２は、弾性体の梁（支持部材１１１）によって支持されており、半導体層である活性層１０４の層厚方向（基板の法線方向）に変位可能となっている。この上部反射鏡１１０は、例えば誘電体多層膜反射鏡で構成される。上部反射鏡１１０−１と下部反射鏡１０２とで第１の光共振器が構成され、第１の光共振器の内側に位置する活性層１０４等を含んで第１のレーザーが構成されている。また、上部反射鏡１１０−２と下部反射鏡１０２とで第２の光共振器が構成され、第２の光共振器の内側に位置する活性層１０４等を含んで第２のレーザーが構成されている。
【００６８】
ここで、２つの面発光レーザーの発振波長帯域の中心波長λｃを例えば８５０ｎｍとし、重複する発振波長帯域幅Δλ３を２０ｎｍとし、縦モード次数ｎを１２とする。すると、実施の形態で記述したように短波長側の第１のレーザーと、長波長側の第２のレーザーの発振可能範囲を決定することができる。
【００６９】
第１のレーザーの発振波長λ１の波長帯域は、
７９８．５ｎｍ＜λ１＜８６０ｎｍ
となる。また、第２のレーザーの発振波長λ２の波長帯域は、
８４０ｎｍ＜λ２＜９１０ｎｍ
となる。
【００７０】
この発振波長帯域を実現するために、第１のレーザー及び第２のレーザーの上部反射鏡が反射率９９％以上となる反射帯域を有する様設計を行う。
【００７１】
例えば、上述の波長範囲において吸収を持たない材料である、ＳｉＯ２とＳｉＯＮによって形成される多層膜反射鏡を用いれば良い。例えば、ＳｉＯ２の屈折率を１．４５、ＳｉＯＮの屈折率を１．７７とし、８２８ｎｍの１／４波長の厚さで１７ペア形成することで、第１のレーザーの波長帯域において９９％以上の反射帯域を得ることができる。
【００７２】
また、第２の面発光レーザーの波長帯域を実現する上部反射鏡としては、ＳｉＯ２の屈折率を１．４５、ＳｉＯＮの屈折率を１．７７とし、８７４ｎｍの１／４波長の厚さで１７ペア形成する。これにより、第１のレーザー及び第２のレーザーの上部反射鏡によって発振可能範囲を決定することができる。
【００７３】
また、下部反射鏡に用いる誘電体多層膜１０２は、ＳｉＯ２の屈折率を１．４５、ＳｉＮの屈折率を２．００とし、８５０ｎｍの１／４波長の厚さで２５ペア形成する。この構成により、第１のレーザーと第２のレーザーそれぞれの波長帯域幅の全域において、上部反射鏡の反射率よりも高い反射率を得ることができる。こうすることで、上部反射鏡と比較して下部反射鏡の反射率を高くすることにより、上部反射鏡側から大きな光出力を得ることができる。
【００７４】
縦モード次数ｎを１２とした事により、共振器長は以下の（式７）に従って決定される。式７で、ｑは次数を意味し、λｑはその次数における共振波長を意味する。
【００７５】
【数５】
2014060384.tif 000007
【００７６】
１２次の縦モードを用いる第２の面発光レーザーの場合、λ２の波長帯域から共振器長Ｌ２は、
５０４０ｎｍ＜Ｌ２＜５４６０ｎｍ
となる。
【００７７】
ｎ＋１次の縦モード、即ち１３次の縦モードを用いる第１のレーザーの場合、λ１の波長範囲から共振器長Ｌ１は、
５１９０．２５ｎｍ＜Ｌ１＜５５９０ｎｍ
となる。
【００７８】
可動変位する上部反射鏡１１０−１及び１１０−２を上述の範囲の共振器長を実現するべく駆動することによって、第１のレーザー及び第２のレーザーから当初決定した波長範囲の光が射出されることとなる。
【００７９】
仮にこの共振器長以上の幅で変位可動する上部反射鏡を動かしたとしても、上部反射鏡の反射帯域を制限することによって、発振可能な波長範囲は決定されるため縦モードが変化することなく連続的な波長掃引が可能となっている。
【００８０】
例えば、駆動電極３０１と電極１０８の間に電圧を印加することによって、支持部材１１１とコンタクト層１０７との間に静電引力を発生させ、上部反射鏡１１０を基板側に変位させることが可能となる。
【００８１】
この場合、最も共振器長が長い５５９０ｎｍに初期状態でなるように上部反射鏡１１０を配置し、上部反射鏡１１０を基板側に移動させることで、短い共振器長を実現することが可能となる。
【００８２】
本発明において、縦モードの次数ｎは、得ようとする発振波長と共振器長とを考慮して一般的には５乃至３０の範囲内とすることが好適である。
【００８３】
また、重複する発振波長帯域幅Δλ３は、一般的には０ｎｍ乃至７０ｎｍの範囲内、更には、５ｎｍ乃至４０ｎｍの範囲内とすることが、広範囲の波長掃引を行うという観点から好適である。
【００８４】
上述した共振器長は、共振器を形成する４つの箇所の光路長の合計長さによって決定される。
【００８５】
一つ目は、エアギャップの長さである。これは、上部反射鏡とコンタクト層等からなる半導体層との間に形成する空隙の間隔であり、上部反射鏡を駆動することによって変化する間隔となっている。
【００８６】
二つ目は、上部反射鏡を構成する誘電体多層膜への光の侵入長がある。この侵入長Ｌｐｅｎは、誘電体多層膜を構成する材料の屈折率（ｎ１，ｎ２）とその厚さ（Ｌ１，Ｌ２）によって、以下の（式８）でおおよその値が決定される。
【００８７】
【数６】
2014060384.tif 000008
【００８８】
上記の式８は、ＬＡＲＲＹ．ＣＯＬＤＲＥＮ等によって編纂された、“Ｖｅｒｔｉｃａｌ−Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒｓ”（ＣＡＭＢＲＩＤＧＥ  ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ  ＰＲＥＳＳ）に記載されている。
【００８９】
この式では、誘電体多層膜の反射帯域の中心波長における侵入長のおおよその値を導出するが、本実施例では中心波長以外での波長においても誘電体多層膜を反射鏡として使用するため、各々の波長において侵入長は変化する。
【００９０】
三つ目は、コンタクト層や活性層の半導体層の厚さ、及びその材料が有する屈折率で決定される。
【００９１】
四つ目は、下部反射鏡を構成する誘電体多層膜への光の侵入長である。これは、二つ目の上部反射鏡への侵入長と同様である。
【００９２】
本実施例では、上部・下部反射鏡の侵入長、及び、半導体層の光路長、エアギャップの空隙が合計して５５９０ｎｍの光路長となる様に共振器を構成する。
【００９３】
ここで半導体層としては、例えば、基板上面から、コンタクト層、電流拡散層、電流狭窄層、活性層、電流拡散層の順で積層される。
【００９４】
この中の活性層は、例えば、障壁層にＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓを、量子井戸層として８ｎｍのＩｎ０．０８Ｇａ０．９２Ａｓを用いることで７８０ｎｍ〜９１０ｎｍの波長範囲に利得を有するものとすることができる。
【００９５】
この他、量子井戸層として、ＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓＰ系、ＩｎＧａＡｓ系などの既知の化合物半導体を用いることにより、６８０ｎｍ帯、７００ｎｍ帯、１３００ｎｍ帯、１５００ｎｍ帯などの波長帯での面発光レーザーを実現することができる。この時、上部・下部反射鏡には、その波長帯域に対応して高い反射率を有する反射鏡を用意する事が必要となる。このような共振器長で形成した第１及び第２の面発光レーザー上部反射鏡１１０−１及び１１０−２を、基板の法線方向に基板側に向けて変位移動させて共振器長を短くすることで、各々の発振波長を短くすることができる。
【００９６】
この上部反射鏡１１０−１及び１１０−２を、５５０ｎｍ基板側に変位移動させることで上述の発振可能波長範囲を実現できる。
【００９７】
本実施例では、上部反射鏡を変位移動させる手段として、上部反射鏡を支持する梁に電極を形成し、コンタクト層との間に電圧を印加することにより生じる静電引力を採用した。上部反射鏡の変位移動手段としては、この他にも、上部反射鏡を支持する梁に高抵抗な電流経路を形成し、電流を流すことで発熱させ、熱膨張による梁の長さに変化を与えても良い。また、この他、圧電部材を用いたり、電磁駆動を起こす部材を加える等して上部反射鏡を変位移動させることが可能である。
【００９８】
また、本実施例では上部反射鏡及び下部反射鏡に誘電体多層膜反射鏡を用いたが、反射鏡を構成する手法として他の手法を用いても良い。
【００９９】
例えば、Ｍ．Ｃ．Ｈｕａｎｇ，Ｙ．Ｚｈｏｕ，ａｎｄ  Ｃ．Ｊ．Ｃｈａｎｇ−Ｈａｓｎａｉｎ，“Ｓｉｎｇｌｅ  ｍｏｄｅ  ｈｉｇｈ−ｃｏｎｔｒａｓｔ  ｓｕｂｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｇｒａｔｉｎｇ  ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｃａｖｉｔｙ  ｓｕｒｆａｃｅ，”ＡＰＰＬＩＥＤ  ＰＨＹＳＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ  ９２，１７１１０８に記載の、ＨＣＧ（Ｈｉｇｈ−Ｃｏｎｔｒａｓｔ  Ｇｒａｔｉｎｇ）を、本実施例の波長帯域に合わせて設計して、上部反射鏡及び下部反射鏡の一方、若しくは両者に用いても良い。
【０１００】
このＨＣＧを反射鏡に用いることで、反射鏡の薄膜化、軽量化が行える。軽量化によって可動する上部反射鏡の駆動速度が向上するなど利点が挙げられる。
【０１０１】
本実施例では、第１及び第２の面発光レーザーの発振可能波長帯域としてモードホップの起こらない最大の波長範囲を示したが、用途に応じて必要な波長範囲を選択して発振可能波長範囲を設定しても良い。
【０１０２】
例えば、発振波長帯域幅が１００ｎｍあれば良い用途に本発明の光源を用いる場合、λ１及びλ２を近い値で規定することもできる。
【０１０３】
（実施例２）
実施例１では、レーザーの発振可能帯域を上部反射鏡１１０の９９％以上の高い反射率の帯域で制限していた。本実施例は、この発振可能範囲を上部反射鏡１１０、及び、下部反射鏡１０２の両者を用いて制限することに特徴がある。実施例１と本実施例２の反射鏡について、９９％以上の反射帯域を有する波長範囲と、発振が可能な波長範囲を比較した図を、図４に示す。
【０１０４】
本実施例は、上部反射鏡と下部反射鏡の高い反射率の帯域が異なる他は、実施例１の面発光レーザーと同一の構成となっている。
【０１０５】
２つのレーザー１及び２に共通な下部反射鏡１０２は、屈折率１．４５のＳｉＯ２と屈折率１．７７のＳｉＯＮの誘電体多層膜で構成される。各々の厚さは、８５０ｎｍの１／４波長の厚さとし３１ペア積層する。これにより、９９％以上の反射率を有する波長範囲が、７９９．２ｎｍ乃至９０７．７ｎｍとなる。
【０１０６】
また、第１のレーザー１の上部反射鏡１１０−１としては、屈折率１．４５のＳｉＯ２と屈折率１．７８のＳｉＯＮの誘電体多層膜で構成される。各々の厚さは、８１５ｎｍの１／４波長の厚さとし２０ペア積層する。これにより、９９％以上の反射率を有する波長範囲が、８６０ｎｍ以下となる。
【０１０７】
同様に、第２のレーザー２の上部反射鏡１１０−２としては、屈折率１．４５のＳｉＯ２と屈折率１．７８のＳｉＯＮの誘電体多層膜で構成される。各々の厚さは、８８５ｎｍの１／４波長の厚さとし２０ペア積層する。これにより、９９％以上の反射率を有する波長範囲が、８４０ｎｍ以上となる。
【０１０８】
このように、面発光レーザー１及び２の発振波長帯域が重なる波長域の波長制限は、上部反射鏡を用いて行い、発振波長帯域の外側の波長制限には下部反射鏡を用いて行うことも可能である。本実施例では、発振波長帯域の外側を下部反射鏡を用いて制限している。この共通の下部反射鏡は、上部反射鏡から光を取り出すために多数のＳｉＯ２／ＳｉＯＮのペアを積層して反射率を大きくしている。このような誘電体多層膜反射鏡は、反射帯域から外れると急激に反射率が低下する。そのため、面発光レーザー１及び２の波長制限をより明確にすることが可能となる。
【０１０９】
（実施例３）
実施例１では、レーザーの発振可能帯域幅を上部反射鏡の９９％以上の高い反射率の帯域で制限していた。本実施例は、この発振可能帯域を上部反射鏡と電流注入を行うタイミングで制御する。そのために、上部反射鏡の変位に応じて変化する第１のレーザーの共振器長及び第２のレーザーの共振器長の変化に応じて、第１のレーザーと第２のレーザーへの電流注入を行うタイミングを制御する制御部を有している。具体的には、実施例１におけるλ１の上限、及び、λ２の下限に関しては実施例１と同様に上部反射鏡の反射帯域によって制限する。
【０１１０】
実施例１におけるλ１の下限、及びλ２の上限に関しては、電流注入を行うタイミングを制御することで発振する波長範囲を制限する。
【０１１１】
第１のレーザー１の上部反射鏡を変位移動させ、共振器長を５０４０ｎｍ乃至５５９０ｎｍの間で変化させる。この間、例えば、図５に示した様に、共振器長が５０４０ｎｍ以上５１９１ｎｍ未満の時には電流注入を行わない。そして、共振器長が５１９１ｎｍ（発振波長では７９８．６ｎｍ）となったタイミングで電流注入を開始し、共振器長が５５９０ｎｍ（発振波長では８６０ｎｍ）となった時点で電流注入を停止する。
【０１１２】
第２のレーザー２の上部反射鏡も第１のレーザー１と同様に、共振器長が５０４０ｎｍ乃至５５９０ｎｍの間を変動させる。この間、共振器長が５０４０ｎｍ以上５４６０ｎｍ未満（発振波長では８４０ｎｍ以上９１０ｎｍ未満に対応）の間は電流注入を行い、共振器長が５４６０ｎｍとなったタイミングで電流注入を停止する。
【０１１３】
このように、２つのレーザー１及び２の発振波長帯域が重なる波長域の波長制限は、上部反射鏡を用いて行い、発振波長帯域の外側の波長制限には電流注入を行うタイミングの制御によって行うことも可能である。
【０１１４】
本実施例では、上部反射鏡と電流注入のタイミング制御によって発振する波長帯域に制限を加えていたが、発振する波長へ制限を加える方法として、全て電流注入を行うタイミングによって制限を加えても良い。
【０１１５】
つまり、上部反射鏡が移動してλ１の上限、及びλ２の下限の波長となる共振器長となった時に電流注入のＯＮ／ＯＦＦを行っても良い。
【０１１６】
実施例１及び２では、高い反射率の波長帯域によって発振する波長帯域を制限していた。この手法では、発振波長帯域の端となる波長の反射率がなだらかに変化する場合には、発振するレーザー光の出力が徐々に小さくなる傾向があり、そのため波長帯域が明確になり難い。
【０１１７】
これに対して電流注入のＯＮ／ＯＦＦによって発振波長帯域を制限する本実施例は、発振する波長域において反射率を変化させる必要が無いため、電流注入のＯＮ／ＯＦＦで明確に波長帯域を規定することが可能となる。
【０１１８】
（実施例４）
本実施例は、実施例１の面発光レーザーの上部反射鏡の反射率を変化させることで、閾電流値のバラツキを抑える例である。
【０１１９】
実施例１の面発光レーザーで採用した活性層の利得スペクトルを図６に示す。
【０１２０】
図６より、波長８７０ｎｍのピークを境に短波長側の利得が小さくなっている事が理解される。このような活性層に対して、全ての発振可能な波長帯域にて同じ反射率の反射鏡で共振器を構成すると、利得の大小に応じて閾電流値が異なる。
【０１２１】
利得が大きな波長では閾電流値が小さく、利得が小さな波長では閾電流値が大きくなり、ひいては、光出力に差が生じることとなる。
【０１２２】
実施例１の短波長側の波長帯域で発振する第１のレーザー１では、発振可能な波長帯域を７９８．５ｎｍ＜λ１＜８６０ｎｍ
とした。また、長波長側の波長帯域で発振する第２のレーザー２では、発振可能な波長帯域を
８４０ｎｍ＜λ２＜９１０ｎｍ
とした。
【０１２３】
例えば、上述したように実施例１で用いている活性層では、短波長側の利得が長波長側の利得よりも小さくなっており、両者共上部反射鏡が同じ反射率を有していると、短波長側の第１のレーザー１の閾電流値が大きくなる。
【０１２４】
そこで、本実施例では第１のレーザー１と第２のレーザー２の上部反射鏡の反射率を異ならせる。例えば、第２のレーザー２の上部反射鏡を構成する誘電体多層膜のペア数を２２ペアと少なくする。
【０１２５】
このように、レーザー１及び２の間で活性層が有する利得の波長依存性に着目し、利得の大小によって反射率に大小をつけることによって、２つのレーザー間での閾電流値の差を小さくでき、駆動回路への負荷も小さくすることが可能となる。
【０１２６】
（実施例５）
本発明の面発光レーザーをＳＳ−ＯＣＴ装置に用いる例について説明する。
【０１２７】
本実施例は、本発明の面発光レーザーを光干渉断層撮像装置の光源として用いた例である。
【０１２８】
図７は本例のＯＣＴ装置を示す模式図である。
【０１２９】
図７のＯＣＴ装置は、基本的には光源部（１５０１等）、光源部からの光を検体に照射し、検体部からの反射光を伝達させる検体測定部（１５０７等）、光を参照ミラーに照射し、参照ミラーからの反射光を伝達させる参照部（１５０２等）を有する。さらに、ＯＣＴ装置は、２つの反射光を干渉させる干渉部（１５０３）、干渉部により得られた干渉光を検出する光検出部（１５０９等）、光検出部で検出された光に基づいて画像処理を行う（断層像を得る）画像処理部（１５１１）を有する。
【０１３０】
以下、各構成要素を説明する。
【０１３１】
光源部は、波長可変光源１５０１と該波長可変光源を制御する光源制御部１５１２を有して構成され、波長可変光源１５０１は光照射用の光ファイバ１５１０を介して干渉部を構成するファイバカップラ１５０３に接続されている。
【０１３２】
干渉部のファイバカップラ１５０３は、光源の波長帯域でシングルモードのもので構成し、各種ファイバカップラは３ｄＢカップラで構成した。
【０１３３】
反射ミラー１５０４は、参照光光路用ファイバ１５０２に接続されて参照部を構成し、ファイバ１５０２は、ファイバカップラ１５０３に接続されている。
【０１３４】
検査光光路用１５０５ファイバ、照射集光光学系１５０６、照射位置走査用ミラー１５０７により測定部が構成され、検査光光路用１５０５ファイバは、ファイバカップラ１５０３に接続されている。ファイバカップラ１５０３では、検査物体１５１４の内部及び表面から発生した後方散乱光と、参照部からの戻り光とが干渉して干渉光となる。
【０１３５】
光検出部は、受光用ファイバ１５０８とフォトディテクタ１５０９で構成され、ファイバカップラ１５０３で生ずる干渉光をフォトディテクタ１５０９に導く。
【０１３６】
フォトディテクタ１５０９で受光された光は信号処理装置１５１１にてスペクトル信号に変換され、さらにフーリエ変換を施すことで検体（被験物体）の奥行き情報を取得する。
【０１３７】
取得された奥行き情報は画像出力モニター１５１３に断層画像として表示される。
【０１３８】
ここで、信号処理装置１５１１は、パーソナルコンピュータ等で構成することができ、画像出力モニター１５１３は、パーソナルコンピュータの表示画面等で構成できる。
【０１３９】
本実施例で特徴的なのは光源部であり、波長可変光源１５０１は光源制御装置１５１２によりその発振波長や強度及びその時間変化が制御される。
【０１４０】
光源制御装置１５１２は、照射位置走査用ミラー１５０７の駆動信号等をも制御する信号処理装置１５１１に接続され、走査用ミラー１５０７の駆動と同期して波長可変光源１５０１が制御される。
【０１４１】
例えば、実施例１で説明した面発光レーザーを本例の波長可変光源１５０１として用いる際には、以下の様に波長可変光源１５０１を制御する。
【０１４２】
実施例１の面発光レーザーは第１のレーザー１と第２のレーザー２の二つのレーザーから構成されている。各々発振する波長帯域が異なっているため、二つのレーザーの駆動タイミングを調整する必要がある。
【０１４３】
図８を用いて、その駆動タイミングについて説明する。この図は、横軸に時間を、縦軸に電流注入のＯＮ／ＯＦＦ、若しくは、発振波長を、レーザー１、２の各々について示している。
【０１４４】
上部反射鏡の駆動については、第１のレーザー１の片側の反射鏡である上部反射鏡１１０−１を一定の周期で駆動し、この駆動周期と１８０°位相の異なる同一周期で第２のレーザー２の上部反射鏡１１０−２を駆動する。これは一方のレーザーの片側の反射鏡を一定の周期で駆動する第１の駆動工程と、他方のレーザーの片側の反射鏡を前記周期と１８０°位相が異なる同一周期で駆動する第２の駆動工程に相当する。
【０１４５】
波長可変光源１５０１からの光出力を波長の短波から長波へ変化させる場合、第１のレーザー１の可動反射鏡を駆動して共振器長を変化させ、短波長から長波長へ発振波長を変化させる。
【０１４６】
まず、共振器長が、λ１の最も短い波長である７９８．５ｎｍ（図中λｂと記載）に対応する５１９０．２５ｎｍとなるタイミングで電流注入を開始する。その後、上部反射鏡を移動して共振器長が５５２５ｎｍとなり、実施例１で決定したλｃ＝８５０ｎｍとなった時点で電流注入を停止する。これは第１の駆動工程中に重複する波長範囲Δλ３中の特定の波長λｚで電流注入を停止する第１の電流注入工程に相当する。次に、第２のレーザー２の発振波長が短波から長波へと変化するタイミングにおいて、上部反射鏡が移動して共振器長が５１００ｎｍとなり、実施例１で決定したλｃ＝８５０ｎｍとなった時点で電流注入を開始する。これは第２の駆動工程中に特定の波長λｚで電流注入を開始する第２の電流注入工程に相当する。結局のところ、第１及び第２の電流注入工程が２つのレーザーの発振波長の変化が同じ向きの変化時に行われていることになる。
【０１４７】
次に、λ２の最も長い波長である９１０ｎｍ（図中λａと記載）となる共振器長５４６０ｎｍとなったタイミングで電流注入を停止する。
【０１４８】
このような駆動方法にて、１１１ｎｍの波長掃引を連続的に実現することができる。この一連の波長掃引駆動を１セットとし、この１セットを上述した走査用ミラー１５０７の駆動と同期して、波長可変光源１５０１として使用することができる。
【０１４９】
このように実施例１で説明した光源装置を本例の波長可変光源１５０１として用いると、この光源装置は広帯域で波長掃引が可能であるため、奥行き分解能が高解像な断層画像情報を取得可能である。このＯＣＴ装置は、眼科、歯科、皮膚科等における断層画像撮影に有用である。また、実施例１の面発光レーザーを本実施例の光源１５０１として使用する場合、２つのレーザー１、２から射出される光を合波させる光結合器が必要となる。
【０１５０】
そして、光結合器を用いて合波した光を光照射用の光ファイバ１５１０に結合させる。即ち、２つのレーザーと、これらのレーザーより夫々射出されるレーザー光を合波させるための光結合器と、を備えたものを光源装置として捉えることもできる。
【０１５１】
光結合器の例としては、図９（Ａ）に示したファイバ結合用レンズ１５２０と、光ファイバ１５２０、１５２１と、ファイバカプラ１５２３と、を組み合わせたものが挙げられる。
【０１５２】
また、２つのレーザー１、及び２は同一基板上に形成することができ、非常に近接した形成が可能なことから図９（Ｂ）に示すように、２つのレーザー１及び２からの射出光を一つの結合用レンズ１５２５を用いて光照射用の光ファイバ１５１０へ結合しても良い。
【符号の説明】
【０１５３】
１１０−１、１１０−２、１０２  反射鏡
１０４  半導体層
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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