(57)【要約】【課題】本発明は、特に、短コヒーレンス干渉法用の光源として使用することができる、広帯域スペクトルを生成する機構に関する。【解決手段】機構は、レーザ、特に、波長λｐの短光パルスを生成するレーザ・ダイオード、波長λｐの付近での群速度のゼロ分散および異常分散を有する、非線形性の高い微細構造化した光ファイバ、ならびに、光パルスを微細構造化した光ファイバ内に導入する手段とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
広帯域スペクトルを有する光源であって、
波長λｐの短光パルスを生成するレーザと、
前記波長λｐの付近での群速度のゼロ分散および異常分散を有する微細構造化した光ファイバと、
前記光パルスを前記微細構造化した光ファイバ内に導入する手段とを備える光源。
【請求項２】
前記微細構造化した光ファイバは、放射強度依存性のある屈折率ｎを有し、前記波長λｐにおいてｎ（Ｉ）＝ｎ０＋ｎ２＊Ｉであり、ｎ２≧２＊１０−２０ｃｍ２／Ｗである請求項１に記載の光源。
【請求項３】
前記微細構造化した光ファイバは非線形光学材料を備える請求項１に記載の光源。
【請求項４】
前記非線形光学材料は、等方性の、かつ／または、異方性の特性を有する請求項３に記載の光源。
【請求項５】
前記非線形光学材料は、少なくとも１つの多成分ガラスを備える請求項３に記載の光源。
【請求項６】
前記非線形光学材料は、少なくとも１つの非酸化多成分ガラスを備える請求項３に記載の光源。
【請求項７】
前記非酸化多成分ガラスは、少なくともＡｓおよびＳｎを含有するカルコゲン・ガラスを備える請求項６に記載の光源。
【請求項８】
前記非線形光学材料は、少なくとも１つの酸化多成分ガラスを備える請求項３に記載の光源。
【請求項９】
前記酸化多成分ガラスは、アルカリ金属、すなわち、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏからなるグループから選択された少なくとも１つの元素を含むシリケート・ガラスを備える請求項８に記載の光源。
【請求項１０】
前記酸化多成分ガラスは、アルカリ土類（ａｌｋａｌｉｎｅ−ｅａｒｔｈ）金属、すなわち、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯからなるグループから選択された少なくとも１つの元素を含むシリケート・ガラスを備える請求項８に記載の光源。
【請求項１１】
前記酸化多成分ガラスは、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＰｂＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＴｈＯ２、ＺｒＯ２、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｐ２Ｏ５からなるグループから選択された少なくとも１つの元素を含むシリケート・ガラスを備える請求項８に記載の光源。
【請求項１２】
前記酸化多成分ガラスは、成分ＳｉＯ２およびＰｂＯ、ならびに、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＴｈＯ２、Ｌａ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏからなるグループから選択された少なくとも１つのさらなる成分を備える重いフリント・ガラスを備える請求項８に記載の光源。
【請求項１３】
前記酸化多成分ガラスは、
ＳｉＯ２の２４．５重量％、
ＰｂＯの７４．５重量％、
Ｎａ２Ｏの０．４重量％、および、
Ｋ２Ｏの０．６重量％を含む重いフリント・ガラスＳＦ５７からなる請求項８に記載の光源。
【請求項１４】
前記非線形光学材料は少なくとも１つの多成分ガラス−セラミックを備える請求項３に記載の光源。
【請求項１５】
前記非線形光学材料は少なくとも１つの酸化多成分ガラス−セラミックを備える請求項３に記載の光源。
【請求項１６】
前記多成分ガラス−セラミックは、ニオブ酸ストロンチウム、リン酸水素カリウム（ＫＴＰ）、ＢＢＯ、ＬＢＯ、ＬｉＩＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＫｎｂＯ３、ＡｇＧａＳ３、ＡｇＧａＳｅ２、ＰＰＬＮ、ＢａＴｉＯ３からなるグループから選択された、結晶相を有する少なくとも１つの成分を含む請求項１４に記載の光源。
【請求項１７】
前記微細構造化した光ファイバは、単結晶材料で作られた少なくとも１つの非線形光学材料を備える請求項３に記載の光源。
【請求項１８】
前記微細構造化した光ファイバ、特に、前記ファイバ・コアは、ニオブ酸ストロンチウム、リン酸水素カリウム（ＫＴＰ）、ＢＢＯ、ＬＢＯ、ＬｉＩＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＫｎｂＯ３、ＡｇＧａＳ３、ＡｇＧａＳｅ２、ＰＰＬＮ、ＢａＴｉＯ３からなるグループから選択された元素を含む、少なくとも１つの単結晶材料を備える請求項１７に記載の光源。
【請求項１９】
前記微細構造化した光ファイバは、多結晶材料から形成された少なくとも１つの非線形光学材料を備える請求項３に記載の光源。
【請求項２０】
前記微細構造化した光ファイバ、特に、前記ファイバ・コアは、ニオブ酸ストロンチウム、リン酸水素カリウム（ＫＴＰ）、ＢＢＯ、ＬＢＯ、ＬｉＩＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＫｎｂＯ３、ＡｇＧａＳ３、ＡｇＧａＳｅ２、ＰＰＬＮ、ＢａＴｉＯ３からなるグループから選択された複数の元素を含む、少なくとも１つの多結晶材料を備える請求項１９に記載の光源。
【請求項２１】
前記微細構造化した光ファイバは、プラスチック−マトリクス複合物から形成された少なくとも１つの非線形光学材料を備える請求項３に記載の光源。
【請求項２２】
前記プラスチック−マトリクス複合物は、酸化多成分ガラス、および、ＰＭＭＡ（ポリメチル・メタクリレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＥ（ポリエチレン）からなるグループから選択された元素に基づく少なくとも１つのプラスチックを備える請求項２１に記載の光源。
【請求項２３】
前記微細構造化した光ファイバは、液晶材料から形成された少なくとも１つの非線形光学材料を備える請求項３に記載の光源。
【請求項２４】
前記微細構造化した光ファイバ、特に、前記ファイバ・コアは、主ポリマー鎖内、または、前記主ポリマー鎖から分岐する側鎖内にメソゲン基を有する少なくとも１つのポリマーの一部分を含む液晶を備える請求項２３に記載の光源。
【請求項２５】
前記微細構造化した光ファイバは、前記ファイバの長さに沿って延びるファイバ・コア、および、前記ファイバ・コアの周囲に配置される構造化したファイバ・クラッドを有する請求項１に記載の光源。
【請求項２６】
前記ファイバ・コアは中実の本体を備え、前記ファイバ・クラッドは前記ファイバ・コアに平行に延びる中空構造を備える請求項２５に記載の光源。
【請求項２７】
前記ファイバ・コアは中実のロッドを備え、前記ファイバ・クラッドは前記中実のロッドの周囲に一様に配置されたチューブを備える請求項２５に記載の光源。
【請求項２８】
前記ファイバ・コアは１μｍ〜４μｍの直径を有し、前記チューブは２μｍ〜８μｍの直径を有する請求項２７に記載の光源。
【請求項２９】
前記微細構造化した光ファイバは、米国出願１０／８５８，４６１によるＩＲ引き抜きプロセスを使用して製造されることができる請求項２７に記載の光源。
【請求項３０】
前記レーザは、短光パルスを生成するレーザ・ダイオードを備える請求項１に記載の光源。
【請求項３１】
前記レーザ・ダイオードの前記光パルスは、１ピコ秒〜１０ナノ秒の、好ましくは、１０ピコ秒〜１００ピコ秒のパルス継続時間を有する請求項３０に記載の光源。
【請求項３２】
前記レーザ・ダイオードの前記光パルスは、５００ｎｍ≦λｐ≦１８００ｎｍの範囲の波長λｐを有する請求項３０に記載の光源。
【請求項３３】
前記レーザ・ダイオードの前記光パルスは、波長λｐ＝１０６５ｎｍを有する請求項３０に記載の光源。
【請求項３４】
前記広帯域スペクトルは、４００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲の波長を備える請求項１に記載の光源。
【請求項３５】
前記広帯域スペクトルは、７００ｎｍ〜１３００ｎｍの範囲の波長を備える請求項１に記載の光源。
【請求項３６】
前記光パルスを前記微細構造化した光ファイバ内に導入する前記手段は、位置決めユニット、および、ビーム収束用のイメージング光学系、好ましくは、顕微鏡対物レンズを備える、自由ビーム光学系を備える請求項１に記載の光源。
【請求項３７】
前記光パルスを前記微細構造化した光ファイバ内に導入する前記手段は、結合用光導波路およびプラグ接続部を備える請求項１に記載の光源。
【請求項３８】
前記プラグ接続部は、前記結合用光導波路と前記微細構造化した光ファイバを、互いに平行に向きを調節するガイドを有する請求項３７に記載の光源。
【請求項３９】
前記プラグ接続部は金属フェルールを含む請求項３８に記載の光源。
【請求項４０】
前記光パルスを前記微細構造化した光ファイバ内に導入する前記手段は、結合用光導波路およびスプライス接続部を備える請求項１に記載の光源。
【請求項４１】
短コヒーレンス干渉法用の光源としての使用を特徴とする請求項１に記載の光源。
【請求項４２】
ＯＣＴ用の光源としての使用を特徴とする請求項１に記載の光源。
【請求項４３】
請求項１乃至４０のいずれか１項に記載の光源を含む低コヒーレンス測定機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、短コヒーレンス干渉法用の光源として使用することができる、広帯域スペクトルを生成する機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
短コヒーレンス長および広帯域スペクトルを有する光源は、たとえば、３次元表面形状記録および光コヒーレンス・トモグラフィ（ＯＣＴ）において必要とされる。ＯＣＴは、散乱媒体における表面および構造のトポグラフィを見えるようにする無侵襲イメージング法を表す。近ＩＲの光は、組織への透過深さが大きいため、たとえば、生物学的組織の検査に使用される。
【０００３】
測定原理は、構造の散乱電力および深さ位置を高分解能で求める光干渉計に基づいている。ＯＣＴの分解能は、とりわけ、使用される光源によって決まる。ＯＣＴでは、組織内で散乱した光子は、その干渉特性に基づいてろ過して取り除かれる。これには、可能な最も短いコヒーレンス長（しかし、＞０）および広帯域スペクトルを有する、近ＩＲの光ビームが必要とされる。ビーム方向の３次元分解能は、使用される光のコヒーレンス長に対応する。コヒーレンス長が大きければ大きいほど、情報がそこから後方散乱する体積領域が大きくなる。最新のＯＣＴシステムでは、分解能は最高１０マイクロメートルである。たとえば、近ＩＲで放出する超光ダイオードを有する市販のＯＣＴ機器を使用して、約１０マイクロメートルの分解能を達成することができる。これらのダイオードは、同程度のレーザ・ダイオードより光効率が低いが、そのコヒーレンス長は短く、したがって、機器で良好な分解能を達成することが可能になる。
【０００４】
しかし、多くの適用形態について、たとえば、腫瘍治療において、細胞レベルでの改善された分解能が必要とされるが、市販の機器を使用して達成することはできない。
さらに、集中的な、超短光パルスを非線形光媒体内に導入することによって、スーパーコンティニュームとして知られるものを生成することが知られている。
【０００５】
この状況で、フォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）は、関心が高まっている。これらのファイバは、たとえば、ファイバ・コア、および、コアを囲み、ファイバの長さに沿って延びる、Ｊ．Ｃ．Ｋｎｉｇｈｔ等によるＯｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ．２１、Ｎｏ．１９、ｐ１５−４７（１９９６年１０月）で述べる周期的構造（フォトニック・バンド・ギャップ・ファイバ）か、または、米国特許５，８０２，２３６によって開示される非周期的構造を有する微細構造化したファイバ・クラッドから形成される、微細構造化したファイバを備える。ファイバ・クラッドの適した構造化および形成、ならびに、ファイバ・コアの寸法形成によって、ファイバ内での放射の屈折率による伝導を生ずる。ファイバ・コアとファイバ・クラッドの間で効果的な屈折率の差（５％〜２０％）を採用することによって、コア内で、放射が強い強度で集中する。これらのファイバは通常、微細構造化したシリコン酸化物ファイバを備える。
【０００６】
自己位相変調などのスーパーコンティニューム生成に不可欠である、３次非線形効果（χ（３））は、ピーク強度が高い短光パルスによって起こるだけである。Ｒａｎｋａ、Ｗｉｎｄｅｌｅｒ（Ｓｔｅｎｚ  ｉｎ  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ．２５、Ｎｏ．２５（２０００年））によって実行された調査が示したところでは、微細構造化したシリコン酸化物ファイバにおいてスーパーコンティニュームを生成するために非線形プロセスを始動するのに十分に高い電磁強度は、フェムト秒のレーザ・パルスを使用して達成することができるということである。
【０００７】
光パルスの強度が、ファイバの断面積に対するパルス電力の比に対応するため、また、パルス電力が、パルス継続時間に対するパルス・エネルギーの比によって決まるため、非線形効果を達成するには、技術的に可能であるという状況において、パルス継続時間を短くすること、および／または、たとえば、レーザの繰り返しレートを増加させることによって、パルス・エネルギーを増加させること、および／または、ファイバのファイバ・コアの断面積を減少させることが可能である。
【０００８】
可視領域および近ＩＲをカバーする出力スペクトルは、たとえば、米国特許６，０９７，８７０に記載される、異常分散を有する微細構造化したシリコン酸化物ファイバにおいて約２マイクロメートルのコア径、および、チタン−サファイア・レーザからの１００フェムト秒のレーザ・パルス（通常、パルス・エネルギー：１〜１２ｎＪ、パルス電力：約８ｋＷ）によって達成されることができる。ファイバを通るパルスの伝播のために、群速度のゼロ分散が、ほぼ、レーザ・パルスの波長であるように、ファイバの幾何形状（コア、クラッド構造）が、レーザ・パルスの波長に適応しなければならない。
【０００９】
したがって、短コヒーレンス干渉法に使用される測定機構の分解能は、Ｔｉ−サファイア・レーザによって増加すると思われるが、こうしたレーザは、大きく、扱いにくく、不安定で、費用がかかり、したがって、ＯＣＴ機器用の光源での使用、または、他の市販の短コヒーレンス測定機器には適していない。
【００１０】
【特許文献１】米国特許１０／８５８，４６１
【非特許文献１】Ｊ．Ｃ．Ｋｎｉｇｈｔ等によるＯｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ．２１、Ｎｏ．１９、ｐ１５−４７（１９９６年１０月）
【特許文献２】米国特許５，８０２，２３６
【非特許文献２】Ｒａｎｋａ、Ｗｉｎｄｅｌｅｒ（Ｓｔｅｎｚ  ｉｎ  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ．２５、Ｎｏ．２５（２０００年））
【特許文献３】米国特許６，０９７，８７０
【非特許文献３】「Ｈｏｔ  ｆｏｒｍｅｄ  ａｒｔｉｃｌｅｓ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ｈｏｔ−ｆｏｒｍｉｎｇ」（出願人の内部参照０３ＳＧＬ０３０８ＵＳＰ−出願番号は、後日提出されることになる）
【非特許文献４】Ｂａｒｋｏｕ、Ｂｒｏｅｎｇ、およびＢｊａｒｋｌｅｖによる「Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｂａｎｄｇａｐ  ｇｕｉｄｉｎｇ  ｆｉｂｅｒｓ」、Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、ｐａｐｅｒ  ＦＧ５、１９９９年
【非特許文献５】Ｒ．Ｄ．Ｍｅａｄｅ、Ａ．Ｍ．Ｒａｐｐｅ、  Ｋ．Ｄ．Ｂｒｏｍｍｅｒ、Ｊ．Ｄ．Ｊｏａｎｎｏｐｏｕｌｏｓ、およびＯ．Ｌ．Ａｌｅｒｈａｎｄによる「Ａｃｃｕｒａｔｅ  ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｂａｎｄｇａｐ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ」、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｖ  ４８、８４３４−８４３７（１９９３年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、短コヒーレンスを有する、簡単で、安定性がある広帯域光源を提供することが、本発明の目的である。
【００１２】
高いレベルの測定精度を可能にする、短コヒーレンス干渉測定機器用の、特に、ＯＣＴ用の、簡単で、安定性のある光源を提供することが、本発明の別の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
目的は、請求項１に記載される機構によって達成され、一方、有利な構成は、さらなる請求項に示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
広帯域スペクトルを生成する本発明による光源は、波長λｐの短光パルスを生成するレーザ、波長λｐの付近（すなわち、λｐから約±２０％の可能な偏差を有する）での群速度のゼロ分散および異常分散を有する微細構造化した光ファイバ、ならびに、光パルスを微細構造化した光ファイバ内に導入する手段とを備える。
【００１５】
好ましくは、著しい非線形光学特性を有する、すなわち、導入された光パルスの波長λｐにおいて、放射強度依存性のある屈折率ｎ（Ｉ）＝ｎ０＋ｎ２＊Ｉ（ここで、ファイバの非線形性因子は、好ましくは、ｎ２≧２＊１０−２０ｃｍ２／Ｗ）を有する、微細構造化した光ファイバの場合、ピコ秒範囲の光パルスを有するレーザ・ダイオードを使用しても、広帯域スペクトルを生成することが可能である。
【００１６】
これによって、広帯域スペクトルを生成するために、微細構造化したファイバ内への入力として、フェムト秒パルスを生成するのにこれまで必要とされてきた、たとえば、複雑で、費用のかかるサファイア・レーザがなくなる。
【００１７】
ファイバの光学的非線形性は、一方ではその構造、他方ではファイバの材料によって決まり、したがって、微細構造化した光ファイバは、好ましくは、高い材料非線形因子χ（３）を有する非線形光学材料からなる。ファイバの幾何形状と共に、この因子は、上述したファイバの非線形性因子ｎ２を決める。
【００１８】
高いχ（３）を有する微細構造化した光ファイバ用の適した材料は、好ましくは、多成分ガラス、多成分ガラス−セラミック、単結晶材料、多結晶材料、プラスチック−マトリクス複合物、および／または、液晶材料から形成される材料である。ファイバはまた、複数のこれらの材料で構成されてもよい。
【００１９】
さらに適した実施形態では、光学材料は、等方性の、かつ／または、異方性の特性を有してもよい。
【００２０】
さらに有利な実施形態では、微細構造化した光ファイバは、少なくとも１つの非酸化多成分ガラス、特に、少なくともＡｓおよびＳｎを含有するカルコゲン・ガラスを備える。
【００２１】
微細構造化した光ファイバ用のさらに適した材料は、少なくとも１つの酸化多成分ガラス、アルカリ金属（Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ）からなるグループから選択された少なくとも１つの元素、および／または、アルカリ土類金属（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ）からなるグループから選択された少なくとも１つの元素を含む、特に、シリケート・ガラスを備える材料である。
【００２２】
酸化多成分ガラスは、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＰｂＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＴｈＯ２、ＺｒＯ２、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、およびＰ２Ｏ５からなるグループから選択された少なくとも１つのさらなる成分を備えることも好ましい。
【００２３】
成分ＳｉＯ２およびＰｂＯ、ならびに、成分、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＴｈＯ２、Ｌａ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、またはＫ２Ｏのうちの少なくとも１つを含む重いフリント・ガラス、特に、ＳｉＯ２の２４．５重量％、ＰｂＯの７４．５重量％、Ｎａ２Ｏの０．４重量％、および、Ｋ２Ｏの０．６重量％を備えるＳＦ５７は、微細構造化したファイバ用の、高いχ（３）を有する、特に適した材料である。
【００２４】
さらに適した実施形態では、微細構造化した光ファイバは、ニオブ酸ストロンチウム、リン酸水素カリウム（ＫＴＰ）、ＢＢＯ、ＬＢＯ、ＬｉＩＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＫｎｂＯ３、ＡｇＧａＳ３、ＡｇＧａＳｅ２、ＰＰＬＮ、および／または、ＢａＴｉＯ３の結晶相を含む少なくとも１つの酸化多成分ガラス−セラミック、あるいは、酸化多成分ガラス、および、ＰＭＭＡ（ポリメチル・メタクリレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＡ（ポリアミド）、または、ＰＥ（ポリエチレン）に基づくプラスチックを備えるプラスチック−マトリクス複合物を備えてもよい。
【００２５】
さらに、特に、ファイバ・コアは、ニオブ酸ストロンチウム、リン酸水素カリウム（ＫＴＰ）、ＢＢＯ、ＬＢＯ、ＬｉＩＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＫｎｂＯ３、ＡｇＧａＳ３、ＡｇＧａＳｅ２、ＰＰＬＮ、または、ＢａＴｉＯ３から形成される少なくとも１つの単結晶材料、あるいは、ニオブ酸ストロンチウム、リン酸水素カリウム（ＫＴＰ）、ＢＢＯ、ＬＢＯ、ＬｉＩＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＫｎｂＯ３、ＡｇＧａＳ３、ＡｇＧａＳｅ２、ＰＰＬＮ、および／または、ＢａＴｉＯ３を備える多結晶材料、あるいは、主ポリマー鎖内、または、主ポリマー鎖から分岐する側鎖内にメソゲン基を有するポリマーの一部分を含む液晶を備えてもよい。
【００２６】
微細構造化したファイバの材料に関する要求に加えて、可能な最も低い光パルス強度を導入することによって、ファイバ内で非線形効果（たとえば、自己位相変調など）を達成することを考えると、広帯域スペクトルを生成するファイバの幾何形状に対して一定の要求も課される。ファイバ内に導入される光パルスの波長λｐ、および、フィルタの幾何形状は、ファイバを通る光パルスの伝播を決める。この結果、ファイバの、幾何形状、特に、断面は、微細構造化したファイバにおいて、光パルスの波長λｐの付近において群速度のゼロ分散、および、光パルスの異常分散を生じる設計を有する。
【００２７】
この結果、微細構造化した光ファイバは、好ましくは、ファイバの長さに沿って延びるファイバ・コア、および、ファイバ・コアの周囲に配置される構造化したファイバ・クラッドを有し、この場合、ファイバ・コアは、特に、中実の本体を備え、ファイバ・クラッドはファイバ・コアに平行に延びる中空構造を備える。
【００２８】
特に、微細構造化したファイバの製造（説明の後の部分でより詳細に扱われるが）を考えると、ファイバ・コアが中実のロッドを備え、ファイバ・クラッドが中実のロッドの周囲に一様に配置されたチューブを備えることが有利であり、それによって、好ましくは、六角形構造が形成される。
【００２９】
非線形効果を効果的にするために、ファイバ・コアの可能な最小断面が必要とされる。このために、本発明の好ましい実施形態では、ファイバ・コアは１μｍ〜４μｍの直径を有し、ファイバ・クラッドの取り囲むチューブは２μｍ〜８μｍの直径を有する。
【００３０】
特に、上述した材料を備える、かつ／または、上述した小さな直径を有する、微細構造化した光ファイバは、好ましくは、「Ｈｏｔ  ｆｏｒｍｅｄ  ａｒｔｉｃｌｅｓ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ｈｏｔ−ｆｏｒｍｉｎｇ」（出願人の内部参照０３ＳＧＬ０３０８ＵＳＰ−出願番号は、後日提出されることになる）という名称の、同一出願人の名による、同一日にＵＳＰＴＯに出願された出願書類による、ＩＲ引き抜きプロセスを使用して製造される、その出願の開示内容は、その全体が参照により組み込まれる。この方法は、「扱いにくい」材料で作られた対応する予備成形品から、高精度に微細構造化したファイバを引き抜くことを可能にし、引き抜き作業中に、温度分布はほぼ均一になり、ファイバの断面にわたって低い温度で（＜０．５Ｋ／ｍｍ）加熱され、効率的で、正確な製造を可能にする。
【００３１】
広帯域スペクトルの生成に必要とされる所望の非線形効果を生成するために、導入される光パルスは、適切に高い強度を有しなければならない。高い非線形性、特に、ｎ２≧２＊１０−２０ｃｍ２／Ｗ、および、特に、１μｍ〜４μｍの直径を有する、微細構造化したファイバのファイバ・コアの小さい断面が与えられたとすると、レーザ・ダイオードの強度は、これらの条件下ではすでに十分であるため、レーザ・ダイオードを使用して、ファイバ内に導入される短光パルスが生成されるのが好ましい。
【００３２】
１ピコ秒〜１０ナノ秒、好ましくは、１０ピコ秒〜１００ピコ秒のパルス継続時間を有し、５００ｎｍ≦λｐ≦１８００ｎｍの範囲の波長λｐ、好ましくは、波長λｐ＝１０６５ｎｍを有する光パルスを放出するレーザ・ダイオードの場合、これらの光パルスを微細構造化したファイバ内に導入することによって、４００ｎｍ〜２０００ｎｍ、特に、７００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長範囲有する広帯域スペクトルを生成することが可能である。これらの波長範囲内のスペクトルは、これらの波長を有する光が検査されるべき組織内に容易に透過することができるため、光学コヒーレンス・トモグラフィ（ＯＣＴ）に特に適する。
【００３３】
本発明の１つの適した実施形態では、光パルスを微細構造化した光ファイバ内に導入する手段は、位置決めユニット、および、ビーム収束用のイメージング光学系、好ましくは、顕微鏡対物レンズを備える、自由ビーム光学系を備える。
【００３４】
光パルスを微細構造化した光ファイバ内に導入する、さらに適した手段は、結合用光導波路、および、結合用光導波路を微細構造化したファイバに接続するプラグ接続部を備える。
【００３５】
光パルスを可能な最小の損失で導入するために、プラグ接続部は、好ましくは、結合用光導波路と微細構造化した光ファイバを、互いに平行に向きを調節するガイドを有する。
【００３６】
この性質のガイドは、好ましくは、フェルールとして設計される。フェルールは、プラグ接続部内の、小さく、精度の高いガイド・チューブであり、ガイド・チューブは、ファイバが、互いに正確に軸方向に位置合わせされ、同時に、ファイバを保護するように、接続されるファイバの端部を保持する。このリングは、種々の材料、たとえば、ガラス、セラミック、プラスチック、または、金属で作られてもよい。
【００３７】
さらに有利な実施形態では、光パルスを微細構造化した光ファイバ内に導入する手段は、結合用光導波路およびスプライス接続部を備え、それによって、結合用光導波路と微細構造化したファイバは、永続的に結合される。
【００３８】
本発明による光源は、短コヒーレンス干渉法用の光源として、特に、ＯＣＴ用の光源として使用される。
【００３９】
図２は、例として示す、本発明による光源（８）の図式構造を示す。この光源は、レーザ・ダイオード（２）、光パルスを導入する手段（３）、および、微細構造化した光ファイバ（１）を備える。
【００４０】
レーザ・ダイオード（２）は、光パルスを導入する手段（３）の方向に、波長λｐ＝１０６５ｎｍの光パルスを放出する。
【００４１】
図２によれば、光パルスを導入する手段（３）は、絞り（５）、光パルスを顕微鏡対物レンズ（６）上に送るミラー（５）を備え、顕微鏡対物レンズ（６）は、光パルスを収束させ、微細構造化した光ファイバ（１）内に導入する。
【００４２】
図１の部分に図式的に示す、微細構造化した光ファイバ（１）は、中実のロッドとして設計されるファイバ・コア（１．１）、および、ファイバ・コア（１．１）の周囲に一様に配置され、ファイバ・クラッドを形成するチューブ（１．２）を備える。チューブ（１．２）は、六角形構造を形成するように、ファイバ・コア（１．１）の周囲に複数の層で配置される。このタイプの構造機構によって、パルスが、微細構造化した光ファイバ（１）を通って伝播することが可能になる。
【００４３】
ファイバ材料は、ＳｉＯ２の２４．５重量％、ＰｂＯの７４．５重量％、Ｎａ２Ｏの０．４重量％、および、Ｋ２Ｏの０．６重量％を備えるＳＦ５７である。
【００４４】
微細構造の大きさは、微細構造化した光ファイバ（１）が、波長λｐの付近で群速度のゼロ分散および異常分散を有するように、レーザ・ダイオード（２）の光パルスの波長λｐ＝１０６５ｎｍ、および、ファイバ材料の材料非線形性因子χ（３）に整合すべきである。
【００４５】
ファイバ幾何形状の構成は、それ自体、当業者に知られており、たとえば、Ｂａｒｋｏｕ、Ｂｒｏｅｎｇ、およびＢｊａｒｋｌｅｖによる「Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｂａｎｄｇａｐ  ｇｕｉｄｉｎｇ  ｆｉｂｅｒｓ」、Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、ｐａｐｅｒ  ＦＧ５、１９９９年、ならびに、Ｒ．Ｄ．Ｍｅａｄｅ、Ａ．Ｍ．Ｒａｐｐｅ、  Ｋ．Ｄ．Ｂｒｏｍｍｅｒ、Ｊ．Ｄ．Ｊｏａｎｎｏｐｏｕｌｏｓ、およびＯ．Ｌ．Ａｌｅｒｈａｎｄによる「Ａｃｃｕｒａｔｅ  ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｂａｎｄｇａｐ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ」、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｖ  ４８、８４３４−８４３７（１９９３年）に記載されている。
【００４６】
ファイバ・コア（１．１）の直径は、２．８μｍであり、チューブ（１．２）の直径は２．９μｍであり、微細構造化した光ファイバ（１）の全体の径は１２５μｍである。
【００４７】
上述した、重いフリント・ガラスから、この微細構造化した光ファイバ（１）を精密に製造することが、米国特許出願０３ＳＧＬ０３０８ＵＳＰによるＩＲ引き抜きプロセスを使用して実行される。
【００４８】
導入された光パルスが微細構造化した光ファイバ（１）を通過すると、光パルスは、実質的に一様の強度を有する、７００ｎｍ〜１３００ｎｍの出力スペクトルを有する。出力スペクトルは、分光計（７）を使用して記録された。
【００４９】
この機構は、簡単な構造を有する、安定した、広帯域な光源（８）、および、たとえば、ＯＣＴ用途で使用することができる短コヒーレンスを提供する。この機構は、例として選択されており、その結果、本発明の範囲内で、さらなる実施形態が可能である。
【００５０】
図３は、ＯＣＴ機構における、本発明による光源（８）の使用を示す。ＯＣＴ機構は、７００ｎｍ〜１３００ｎｍの範囲のスペクトルを有する光を放出する光源（８）を備える。この光は、光導波路および２×２カプラ（９）を介し、コリメータ（１０）を介して、検査される生物学的試料（１５）上に送られ、その後、レンズ（１１）を介して基準ミラー（１６）上に送られる。試料（１５）から、散乱し、反射する光、および、基準ミラー（１６）から反射する光は、２×２カプラ（９）を介して検出器ユニット（１２）に、重ね合わせて供給される。検出器ユニット（１２）は、重ね合わせのスペクトルを求め、電子処理ユニット（１３）を使用して、それを、モニタ（１４）上の画像として表示する。
【００５１】
ＯＣＴについての適用領域は、特に、医療、たとえば、がんの早期診断または皮膚検査である。これらの場合、異なる屈折率を有する物質間の境界面（膜、細胞の層、器官の境界）での反射が測定され、こうして、３次元画像が再構成される。本発明による光源（８）の帯域幅が広いために、マイクロメートル以下の範囲の分解能が可能であり、その結果、細胞以下の構造を生成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】微細構造化した光ファイバを図式的に示す図である。
【図２】本発明による光源を示す図である。
【図３】ＯＣＴ機構の図式的構造を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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