(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板（２３）の上方に、活性層（２５）を含む活性領域（５１）と、前記活性層と連続して形成された受動導波路層（２４）および前記受動導波路層の近傍で前記受動導波路層の導波方向に規則的に複数個配置された電流ブロック（３１）を含む分布反射領域（５０）とが、前記受動導波路層の導波方向に形成されており、
また、前記半導体基板の下方に電極（４０）、前記活性領域の上方に励起用電極（７１）、前記分布反射領域の上方に複数の反射用電極（４１）が形成された分布反射型半導体レーザ（６０、７０）を含む波長走査型光源であって、
前記電流ブロックは、前記電極と前記反射用電極との間に電流が注入されていない状態で周囲部分とほぼ等しい屈折率を示し、該周囲部分より電流が流れにくくなる材質で形成され、且つ前記受動導波路層の導波方向に沿って前記活性領域に向かってその間隔が徐々に広がる又は狭まるように形成されており、
前記電極と前記反射用電極との間に電流が注入された状態で、前記電流ブロックは、当該電流ブロックの電流規制作用により前記受動導波路層を横切る電流の密度を空間的に規則的に変化させて前記受動導波路層に屈折率が空間的に規則的に変化する領域を生じさせ、前記活性領域から入射された光が当該空間的規則性に従った波長でレーザ発振し、
制御部（１２）によって前記複数の反射用電極に変調信号が重畳されたバイアス電流が各々に位相差を持って注入されることで当該バイアス電流が注入されている部分が空間的に連続的に移動し、前記発振波長が走査されることを特徴とする波長走査型光源。
【請求項２】
半導体基板（２３）の上方に、活性層（２５）を含む活性領域（５１）と、前記活性層と連続して形成された受動導波路層（２４）および前記受動導波路層の近傍で前記受動導波路層の導波方向に規則的に複数個配置された電流ブロック（３１）を含む分布反射領域（５０）とが、前記受動導波路層の導波方向に形成されており、また、前記半導体基板の下方に電極（４０）、前記活性領域の上方に励起用電極（７１）、前記分布反射領域の上方に複数の反射用電極（４１）が形成されている分布反射型半導体レーザにして、
前記電流ブロックは、前記電極と前記反射用電極との間に電流が注入されていない状態で周囲部分とほぼ等しい屈折率を示し、該周囲部分より電流が流れにくくなる材質で形成され、且つ前記受動導波路層の導波方向に沿って前記活性領域に向かってその間隔が徐々に広がる又は狭まるように形成されている前記分布反射型半導体レーザ（６０、７０）と、
前記複数の反射用電極にバイアス電流を注入する、前記複数の反射用電極毎に設けられた複数の電流駆動部（１０）と、
前記バイアス電流を変調するための変調信号を生成し、当該変調信号を前記バイアス電流に重畳する変調信号印加部（１１）と、
前記複数の反射用電極に注入する電流を変調してそれらの間に所定の位相差が生じるよう、前記複数の電流駆動部及び前記変調信号印加部を制御する制御部（１２）とを備え、
前記電極と前記反射用電極との間に電流が注入された状態で、前記電流ブロックは、当該電流ブロックの電流規制作用により前記受動導波路層を横切る電流の密度を空間的に規則的に変化させて前記受動導波路層に屈折率が空間的に規則的に変化する領域を生じさせ、前記活性領域から入射された光が当該空間的規則性に従った波長でレーザ発振し、
前記制御部によって前記複数の反射用電極に変調信号が印加されたバイアス電流が各々に位相差を持って注入されることで当該バイアス電流が注入されている部分が空間的に連続的に移動し、前記発振波長が走査されることを特徴とする波長走査型光源。
【請求項３】
前記電流ブロックは、前記受動導波路層の上下に設けられたｎ型クラッド層（２３）またはｐ型クラッド層（２２）の少なくともいずれか一方の内部に形成されていることを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載の波長走査型光源。
【請求項４】
前記電流ブロックは、周囲のクラッド層の導電型と反対の導電型を有していることを特徴とする請求項３に記載の波長走査型光源。
【請求項５】
前記電流ブロックは、高抵抗材料からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の波長走査型光源。
【請求項６】
前記受動導波路層の幅が前記受動導波路層の導波方向に沿って変化するように形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の波長走査型光源。
【請求項７】
波長走査型光源と、前記波長走査型光源からの出力光をファイバカップラーを経由して各々受ける固定参照鏡および走査鏡と、前記固定参照鏡および前記走査鏡からの各々の戻り光を前記ファイバカップラーを経由して受ける光検知器と、前記光検知器からの信号を受けて処理する処理手段とを含む波長走査型光コヒーレンストモグラフィ装置において、
前記波長走査型光源が請求項１〜６のいずれか１項に記載の波長走査型光源であることを特徴とする波長走査型光コヒーレンストモグラフィ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高速に波長を走査する波長走査型光源に関するものであり、またそれを用いた波長走査型光コヒーレンストモグラフィ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療分野等で用いられる非破壊断層計測技術の１つとして、時間的に低コヒーレンスな光をプローブ（探針）として用いる光断層画像化法「光コヒーレンストモグラフィ」（ＯＣＴ；Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）がある。光コヒーレンストモグラフィには、波長走査型光コヒーレンストモグラフィ、フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィ、偏光感受型光コヒーレンストモグラフィ等の種類があるが、図８はこのうちの波長走査型光コヒーレンストモグラフィ装置の一例を示すものである（例えば、特許文献１、図１参照）。
【０００３】
この図８に示す波長走査型光コヒーレンストモグラフィ装置８０では、波長走査型光源２００から出射された出力光を、第１ファイバ８１を通してファイバカップラー８２に送る。この出力光を、ファイバカップラー８２において、第２ファイバ８３を通して被計測物体８４への照射する物体光と、第３ファイバ８５を通して固定参照鏡８６に照射する参照光に分割する。
【０００４】
物体光は、第２ファイバ８３、レンズ８７、角度が可変な走査鏡８８及びレンズ８９を介して、被計測物体８４に照射、反射され、同じルートでファイバカップラー８２に戻る。参照光は、第３ファイバ８５、レンズ９０及びレンズ９１を介して固定参照鏡８６に照射、反射されて同じルートでファイバカップラー８２に戻る。
【０００５】
そして、これらの物体光と参照光はファイバカップラー８２で重ねられ、第４ファイバ９２を通して光検知器９３（フォトダイオード等）に送られ、スペクトル干渉信号として検出され、コンピュータ等の処理手段９４に取り込まれる。光検知器９３における検知出力に基づいて、被計測物体８４の奥行き方向（Ａ方向）と走査鏡８８の走査方向（Ｂ方向）の断面画像が形成される。尚、９５は処理手段９４に接続されたディスプレー等の表示手段である。 
【０００６】
波長走査型光源２００は、時間的に波長を変化させて走査する光源であり、即ち波長が時間依存性を有する光源である。これにより、固定参照鏡８６を走査（移動。Ａスキャン）することなく、 被計測物体８４の奥行き方向の反射率分布を得て奥行き方向の構造を取得することができ、１次方向の走査（Ｂスキャン）をするだけで、二次元の断層画像を形成することができる。
【０００７】
次に、このような波長走査型光コヒーレンストモグラフィ装置８０に用いられる波長走査型光源の構成の一例を図９に示す（例えば、特許文献２、図１参照）。
【０００８】
この波長走査型光源２００は、光ファイバ２０１を含んでループを形成している。このループの一部に、ゲイン媒体２０２、光サーキュレータ２０３、光カップラ２０４及び偏波コントローラ２０５を設けている。ゲイン媒体２０２は、エルビウムドープドファイバ２０６と、このエルビウムドープドファイバ２０６にポンプ光を入射するファイバ励起用の半導体レーザ２０７、及びＷＤＭカップラ２０８を有している。この励起用半導体レーザ２０７は、エルビウムドープドファイバ２０６を透過する光を増幅する。光サーキュレータ２０３は、光ファイバ２０１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。光カップラ２０４は光ファイバループの光の一部を抽出するものであり、偏波コントローラ２０５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。
【０００９】
光サーキュレータ２０３の端子２０３ｃは、光ファイバ２１１を介してコリメートレンズ２１２に接続される。コリメートレンズ２１２は光ファイバ２１１からの光を平行光とするもので、その光軸上には偏光子２１３、ポリゴンミラー２１４が配置される。ポリゴンミラー２１４は紙面に垂直な軸に沿って回転させることによって、平行光を図示の範囲で角度を変化させて反射する。この反射光の光軸にはシリンドリカルレンズ２１５、バンドパスフィルタ２１６及びミラー２１７が設けられている。シリンドリカルレンズ２１５は、ポリゴンミラー２１４の回転角度にかかわらずその反射光を常に一定方向となるように屈折する。ミラー２１７はシリンドリカルレンズ２１５より出射される光軸に対して反射面が垂直に配置されている。バンドパスフィルタ２１６は誘電体多層膜を多数積層した光干渉型の誘電体多層膜フィルタとし、図示の光の走査方向に対して多層膜の光学膜厚を変化させ、選択波長を連続的に変化させるように構成されている。駆動部２１８はポリゴンミラー２１４を一定速度で回転させる。偏光子２１３はコリメートレンズ２１２とポリゴンミラー２１４間を透過する光の偏光方向を所定方向に規定する。
【００１０】
このように構成された波長走査型光源２００は、次のように動作する。励起用の半導体レーザ２０７を駆動し、ＷＤＭカップラ２０８を介して光ファイバループをポンピングする。光サーキュレータ２０３の作用によって端子２０３ａから加わった光が端子２０３ｃより光ファイバ２１１に入り、コリメートレンズ２１２によって平行光となる。そしてポリゴンミラー２１４の回転位置によって例えば図９に実線で示すような位置に反射され、シリンドリカルレンズ２１５によってミラー２１７の反射面に垂直な光軸に変換される。そしてバンドパスフィルタ２１６を透過する波長の光はミラー２１７に入射し、ミラー２１７で反射されて再びバンドパスフィルタ２１６、シリンドリカルレンズ２１５、ポリゴンミラー２１４を介してコリメートレンズ２１２に加わる。更にコリメートレンズ２１２を介して光サーキュレータ２０３より光ファイバループに加わる。又偏波コントローラ２０５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。こうして光ファイバループで発振したレーザ光の一部を光カップラ２０４を介して取り出す。
【特許文献１】特開２００７−１０１３６５号公報
【特許文献２】特開２００６−２４８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このように構成された波長走査型光源では、ポリゴンミラー、レンズ等で波長走査を行う構成であるので、装置（波長走査光源）に衝撃や振動が加わった場合には、レンズや偏光子等の光学系部品が破損してしまったり、また走査する波長が変化してしまう恐れがあった。また、励起用光源、光ファイバ、ポリゴンミラー、レンズ等の多数の部品から構成されているので、装置自体が大型化するという問題も有していた。
【００１２】
さらに、波長を走査させる構成としてポリゴンミラーを用いているので、走査の最大速度は約２０ｋＨｚが限界であった（例えば、特許文献２の段落００３０参照）。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の波長走査型光源は、
半導体基板（２３）の上方に、活性層（２５）を含む活性領域（５１）と、前記活性層と連続して形成された受動導波路層（２４）および前記受動導波路層の近傍で前記受動導波路層の導波方向に規則的に複数個配置された電流ブロック（３１）を含む分布反射領域（５０）とが、前記受動導波路層の導波方向に形成されており、また、前記半導体基板の下方に電極（４０）、前記活性領域の上方に励起用電極（７１）、前記分布反射領域の上方に複数の反射用電極（４１）が形成された分布反射型半導体レーザ（６０、７０）を含む波長走査型光源であって、
前記電流ブロックは、前記電極と前記反射用電極との間に電流が注入されていない状態で周囲部分とほぼ等しい屈折率を示し、該周囲部分より電流が流れにくくなる材質で形成され、且つ前記受動導波路層の導波方向に沿って前記活性領域に向かってその間隔が徐々に広がる又は狭まるように形成されており、
前記電極と前記反射用電極との間に電流が注入された状態で、前記電流ブロックは、当該電流ブロックの電流規制作用により前記受動導波路層を横切る電流の密度を空間的に規則的に変化させて前記受動導波路層に屈折率が空間的に規則的に変化する領域を生じさせ、前記活性領域から入射された光が当該空間的規則性に従った波長でレーザ発振し、
制御部（１２）によって前記複数の反射用電極に変調信号が重畳されたバイアス電流が各々に位相差を持って注入されることで当該バイアス電流が注入されている部分が空間的に連続的に移動し、前記発振波長が走査されることを特徴としている。
【００１４】
前記目的を達成するために、本発明の請求項２の波長走査型光源は、
半導体基板（２３）の上方に、活性層（２５）を含む活性領域（５１）と、前記活性層と連続して形成された受動導波路層（２４）および前記受動導波路層の近傍で前記受動導波路層の導波方向に規則的に複数個配置された電流ブロック（３１）を含む分布反射領域（５０）とが、前記受動導波路層の導波方向に形成されており、また、前記半導体基板の下方に電極（４０）、前記活性領域の上方に励起用電極（７１）、前記分布反射領域の上方に複数の反射用電極（４１）が形成されている分布反射型半導体レーザにして、
前記電流ブロックは、前記電極と前記反射用電極との間に電流が注入されていない状態で周囲部分とほぼ等しい屈折率を示し、該周囲部分より電流が流れにくくなる材質で形成され、且つ前記受動導波路層の導波方向に沿って前記活性領域に向かってその間隔が徐々に広がる又は狭まるように形成されている前記分布反射型半導体レーザ（６０、７０）と、
前記複数の反射用電極にバイアス電流を注入する、前記複数の反射用電極毎に設けられた複数の電流駆動部（１０）と、
前記バイアス電流を変調するための変調信号を生成し、当該変調信号を前記バイアス電流に重畳する変調信号印加部（１１）と、
前記複数の反射用電極に注入する電流を変調してそれらの間に所定の位相差が生じるよう、前記複数の電流駆動部及び前記変調信号印加部を制御する制御部（１２）とを備え、
前記電極と前記反射用電極との間に電流が注入された状態で、前記電流ブロックは、当該電流ブロックの電流規制作用により前記受動導波路層を横切る電流の密度を空間的に規則的に変化させて前記受動導波路層に屈折率が空間的に規則的に変化する領域を生じさせ、前記活性領域から入射された光が当該空間的規則性に従った波長でレーザ発振し、
前記制御部によって前記複数の反射用電極に変調信号が印加されたバイアス電流が各々に位相差を持って注入されることで当該バイアス電流が注入されている部分が空間的に連続的に移動し、前記発振波長が走査されることを特徴としている。
【００１５】
前記目的を達成するために、本発明の請求項３の波長走査型光源は、請求項１〜２のいずれか１項に記載の波長走査型光源において、
前記電流ブロックは、前記受動導波路層の上下に設けられたｎ型クラッド層（２３）またはｐ型クラッド層（２２）の少なくともいずれか一方の内部に形成されていることを特徴としている。
【００１６】
前記目的を達成するために、本発明の請求項４の波長走査型光源は、請求項３に記載の波長走査型光源において、
前記電流ブロックは、周囲のクラッド層の導電型と反対の導電型を有していることを特徴としている。
【００１７】
前記目的を達成するために、本発明の請求項５の波長走査型光源は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の波長走査型光源において、
前記電流ブロックは、高抵抗材料からなることを特徴としている。
【００１８】
前記目的を達成するために、本発明の請求項６の波長走査型光源は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の波長走査型光源において、
前記受動導波路層の幅が前記受動導波路層の導波方向に沿って変化するように形成されていることを特徴としている。
【００１９】
前記目的を達成するために、本発明の請求項７の波長走査型光コヒーレンストモグラフィ装置は、
波長走査型光源と、前記波長走査型光源からの出力光をファイバカップラーを経由して各々受ける固定参照鏡および走査鏡と、前記固定参照鏡および前記走査鏡からの各々の戻り光を前記ファイバカップラーを経由して受ける光検知器と、前記光検知器からの信号を受けて処理する処理手段とを含む波長走査型光コヒーレンストモグラフィ装置において、
前記波長走査型光源が請求項１〜６のいずれか１項に記載の波長走査型光源であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
このように、本発明の波長走査型光源は、分布反射型半導体レーザ、電流駆動部、変調信号印加部、および制御部で構成しており、基本構成は半導体発光素子のみであるので、装置（波長走査光源）に衝撃や振動が加わった場合にも、光学系部品の破損や走査波長に変化を生じてしまうことがなく、また装置自体の小型化も可能である。また、波長の走査は制御された分布反射型半導体レーザ単体で行うので、波長の走査速度を飛躍的に向上させることができる。具体的には１０ＭＨｚ以上の走査速度が実現可能である。さらに、部品点数が少ないので部品コスト及び製造コストを抑えることができ、低コストで製造することが可能である。
【００２１】
さらに、本発明の波長走査型光コヒーレンストモグラフィ装置では、上記した１０ＭＨｚ以上の走査速度を持つ波長走査型光源を採用しているので、被計測物体の計測時間を大幅に短縮することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００２３】
［第１実施形態］
図１〜図３は、実施形態の波長走査型光源１の構造を示している。この波長走査型光源１は、分布反射型半導体レーザ６０と、分布反射型半導体レーザ６０の個々の電極４１にバイアス電流Ｉを注入する電流駆動部１０と、バイアス電流を変調する変調信号を生成し、その変調信号をバイアス電流に重畳する変調信号印加部１１と、電流駆動部１０と変調信号印加部１１とを制御する制御部１２とから構成されている。なお、図２は分布反射型半導体レーザ６０の平面図、図３は分布反射型半導体レーザ６０の正面図を示している。
【００２４】
分布反射型半導体レーザ６０は、分布反射領域５０と活性領域５１とから構成されている。分布反射領域５０は、ｎ型インジウム・リン（ｎ−ＩｎＰ）からなるｎ型基板２３を有し、その上方に、一定幅の受動導波路層２４、ｐ型インジウム・リン（ｐ−ＩｎＰ）からなるｐ型クラッド層２２が順次形成されている。ｎ型基板２３の上層部は、ｐ型クラッド層２２ともに光の外部への漏れを防止するためのｎ型クラッド層として作用する。なお、ｎ型基板２３と受動導波路層２４との間にｎ型インジウム・リン（ｎ−ＩｎＰ）からなるｎ型クラッド層を別途設けてもよい。
【００２５】
受動導波路層２４は、例えばインジウムガリウム砒素リン（ＩｎＧａＡｓＰ）により所定幅で連続するように形成され、光を伝搬する導波路をなすようにクラッド層よりもバンドギャップが小さく（屈折率が大きく）設定されている。
【００２６】
ｐ型クラッド層２２の内部で受動導波路層２４の近傍には、所定長さの電流ブロック３１が受動導波路層２４と交差する向きで受動導波路層２４に沿って規則的に並んでいる。具体的には、幅一定の受動導波路層２４に沿って並んだ電流ブロック３１のピッチΛｘが、活性領域５１に向かうにしたがって徐々に広がる構造、すなわちチャープトグレーティング構造を成している。
【００２７】
活性領域５１は、分布反射領域５０のｐ型クラッド層２２、ｎ型基板２３（ｎ型クラッド層を含む）を一端側に延長し、その延長したｐ型クラッド層２２とｎ型基板２３との間に、光を放出するためのバンドギャップを有する活性層２５を形成している。
【００２８】
電流ブロック３１は、電流非注入状態で周囲の部分（この場合ｐ型クラッド層２２）とほぼ等しい屈折率を示し、電流注入状態で周囲の部分（この場合ｐ型クラッド層２２）より電流が流れにくく形成されている。例えば、ｐ型クラッド層との間にｐｎ接合を形成して電流を流れにくくするｎ−ＩｎＰの材料や、あるいはＦｅドープのｉ−ＩｎＰでｐ型クラッド層２２より高い電気抵抗を示す材料により形成されている。
【００２９】
分布反射領域５０と活性領域５１の下面側（ｎ型基板２３側）には、共通電極４０（以下、単に電極と呼ぶ場合もある）がほぼ全面にわたって形成されている。なお、分布反射領域５０と活性領域５１とで別々の電極で構成してもよいことは言うまでもない。
【００３０】
分布反射領域５０の上方には、電流ブロック３１を共通電極４０との間で挟み、間隔が異なる領域にそれぞれ独立に電流を注入できるように複数Ｎの反射用電極４１１〜４１Ｎが一定間隔で配置されている。そして、活性領域５１の上方には、励起用電極７１が配置されている。
【００３１】
上記構成の分布反射型半導体レーザ６０で、共通電極４０と反射用電極４１１〜４１Ｎのいずれの間にも電流注入しない場合、受動導波路層２４は一端側６０ａから活性領域に接する端２４ａまで屈折率がほぼ一定の導波路となる。
【００３２】
電流駆動部１０１〜１０Ｎは、複数Ｎの反射用電極４１１〜４１Ｎ毎に構成され、それぞれの電極４１１〜４１Ｎにバイアス電流Ｉ１〜ＩＮを注入する。
【００３３】
変調信号印加部１１は、電流駆動部１０からのバイアス電流Ｉ１〜ＩＮを変調する変調信号を生成し、その変調信号をバイアス電流Ｉ１〜ＩＮに重畳する。変調周波数信号は、例えば正弦波信号とする。なお、変調周波数信号は正弦波信号に限定されるものではなく、三角波信号などの周期信号であってもよい。
【００３４】
制御部１２は、反射用電極４１１〜４１Ｎに流す電流を変調し、それらの間に適切な位相差を持たせて連続的な波長走査動作となるように、電流駆動部１０と変調信号印加部１１とを制御する。
【００３５】
ここで、図４、５を用いて上記構成の分布反射型半導体レーザ６０の動作原理を説明する。図４は、分布反射領域５０の一部を模式的に示したものであり、ここでは電流ブロック３１のピッチをΛ１で等間隔としている。図４のように電極４１Ｘ、４０の間に所定電流ＩＸを注入すると、その電流のうち、ｐ型クラッド層２２から受動導波路層２４へ向かう電流は、電流ブロック３１の隙間に集中して流れることになる。
【００３６】
したがって、受動導波路層２４の電流ブロック３１が設けられている部分では、図５のように、電流ブロック３１の間隔Λ１に対応した間隔で電流密度が粗の部分と密の部分が交互に発生し、プラズマ効果によって電流密度が密の領域の屈折率が粗の領域の屈折率より小さくなる。
【００３７】
つまり、受動導波路層２４内に屈折率が異なる領域が電流ブロック３１の間隔Λ１で周期的に生じることになり、屈折率が変化する境界部から反射する光同士が強調し合うブラッグ反射の条件、
λＢ１＝２ｎ１Λ１（ｎ１は導波路の等価屈折率）
を満たす波長λＢ１で反射が起こる。
【００３８】
そして、第１実施形態の分布反射型半導体レーザ６０では、電流ブロック３１はチャープトグレーティング構造を成しているので、分布反射領域５０の共通電極４０、反射用電極４１１〜４１Ｎ間に所定電流Ｉ１〜ＩＮを注入した場合には、受動導波路層２４は電流が注入されている部分のブラッグ波長でレーザ発振が生じる状態となる。
【００３９】
次に、このように構成された波長走査型光源１の動作を説明する。励起用電極７１と共通電極４０との間に所定電流Ｉｄを注入すると、活性層２５で光が放出され、その一部が受動導波路層の端２４ａから受動導波路層２４に入射する。
【００４０】
ここで、分布反射領域５０の電流ブロック３１の反射波長は、この放出光の帯域内にあるものとする。分布反射領域５０では、各電極４１１〜４１Ｎに変調信号が重畳されたバイアス電流Ｉ１´〜ＩＮ´が各々に位相差を持って注入される。そして、受動導波路層２４に入射された光は素子端面６０ａと電流ブロック３１との間で反射・増幅され、その一部が例えば素子端面６０ｂから連続的な波長を有する光として出射される。
【００４１】
つまり、共通電極４０と反射用電極４１との間に電流が注入された状態で、電流ブロック３１は、当該電流ブロック３１の電流規制作用により受動導波路層２４を横切る電流の密度を空間的に規則的に変化させて受動導波路層２４に屈折率が空間的に規則的に変化する領域を生じさせる。そして、活性領域５１から入射された光が当該空間的規則性に従ってブラッグ波長でレーザ発振する。複数の反射用電極４１１〜４１Ｎに変調信号が印加されたバイアス電流Ｉ１´〜ＩＮ´が各々に位相差を持って注入されることで当該バイアス電流Ｉ１´〜ＩＮ´が注入されている部分が空間的に連続的に移動し、ブラッグ波長が走査される。なお、走査速度は１０ＭＨｚ以上となる。
【００４２】
なお、上記の説明では、ｐ型クラッド層２２の内部にｎ型または高抵抗材の電流ブロック３１を並べていたが、ｎ型クラッド層（ｎ型基板２３のうちの受動導波路層２４寄りの部分）にｐ型あるいは高抵抗材の電流ブロック３１を並べて電流ブロック群３０を形成してもよく、また、両クラッド層に電流ブロック３１をピッチを合わせて並べてもよい。
【００４３】
また、受動導波路層２４の近傍でクラッド層との中間の屈折率を有する層を形成し、その内部に電流ブロック３１を形成することもできる。
【００４４】
次に、上記分布反射型半導体レーザ６０の基本構造の製造方法を図６に基づいて説明する。
【００４５】
先ず、図６の（ａ）に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１００上に、ＩｎＧａＡｓＰからなる下部光閉じ込め層１０１（以下、下部ＳＣＨ層１０１と記す）、ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層１０２、ＩｎＧａＡｓＰからなる上部光閉じ込め層１０３（以下、上部ＳＣＨ層１０３と記す）を、有機金属気相成長法により成長させる（以下、これを単に「成長する」と記す）。
【００４６】
なお、ＳＣＨ層１０１、１０３および活性層１０２は、さらに多層の内部構造を有することが一般的である。即ち、グレーデッドインデックスＳＣＨ構造や多重量子井戸活性層構造など、広く知られている構造が可能である。量子井戸層にはＩｎＧａＡｓＰだけでなく、ＩｎＧａＡｓを用いてもよいし、Ａｌを含む層が含まれていてもよい。各層の組成は目的とする発振波長帯に合わせて、適宜設計可能である。またＳＣＨ層は必須でない。
【００４７】
次いで、表面にＳｉＯ２膜１０４を形成した後、全面にフォトレジスト（以下、単にレジストと記す）を塗布し、活性領域となる部分にのみレジストが残るようにフォトリソグラフィ工程を行う。そして、反応性イオンエッチングなどのドライエッチング法あるいはフッ酸等によるウェットエッチング法を用いて露出したＳｉＯ２を除去し、引き続き残ったＳｉＯ２膜１０４をエッチングマスクとしてドライエッチング法あるいは硫酸などによるウェットエッチング法を用いて上部ＳＣＨ層１０１、活性層１０２、下部ＣＨ層１０３を部分的に除去する。図６の（ｂ）は、残留レジストまで除去した状態を示している。
【００４８】
この後、ＳｉＯ２膜１０４を成長阻害マスクとして、露出したＩｎＰ基板１００上にＩｎＧａＡｓＰからなる受動導波路層１０５を成長し、ＳｉＯ２膜１０４をフッ酸により除去したのが図６の（ｃ）の状態である。
【００４９】
受動導波路層１０５のＩｎＧａＡｓＰの組成は、活性層１０２の組成よりバンドギャップエネルギーを大きくする。例えば、波長１．５５μｍのレーザであれば、１．２〜１．４５μｍの範囲に設定する。
【００５０】
続けて、図６の（ｄ）に示しているように、全面にｐ型ＩｎＰスペーサ層１０６と、ｎ型ＩｎＰの電流ブロック層１０７を成長する。なお、スペーサ層１０６は、後にクラッド層を成長する際にクラッド層と一体化してその一部となる。
【００５１】
次に、全面にレジストを塗布した後、電子ビーム描画法あるいは干渉露光法によって分布反射領域（電流ブロック群）となる部分に回折格子状レジスト１０８を形成する。図６の（ｅ）は、活性領域のレジストを全面除去した状態を表しているが、活性領域全面にレジストが残っていてもよい。
【００５２】
そして、飽和臭素水等を用いたエッチャントによってウェットエッチングを行い、電流ブロック３１を回折格子状にエッチングする。ｎ型ＩｎＰとｐ型ＩｎＰのエッチングレートの差は僅かなので、図６の（ｆ）のようにエッチングがスペーサ層１０６の途中まで進んだところでエッチングを停止するように時間調整を行う。図６の（ｆ）は、エッチング後にレジストを除去した状態を描いてある。なお、活性領域全面がレジストで覆われていた場合には、活性領域のｐ型ＩｎＰ、スペーサ層１０６は全くエッチングされないのは言うまでもない。
【００５３】
次いで、これらの全面を覆うようにｐ型ＩｎＰクラッド層１０６′を成長する。前記スペーサ層１０６とクラッド層１０６′は同一組成のため、図６の（ｆ）でも一体化して描いている。
【００５４】
最後に、細かい工程は省略するが、フォトリソグラフィとエッチングによって全体をストライプ状のメサに成形し、メサの両側をｐ型ＩｎＰおよびｎ型ＩｎＰによるＢＨ層１１０、１１１で埋め込み、全体の上面にｐ型ＩｎＰ上部クラッド層１１２、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１１３を成長して、結晶成長工程は完了する。
【００５５】
引き続き、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１１３上にｐ側電極１１４を蒸着により形成するが、活性領域と分布反射領域とに別々の電流を流せるように電極は分離して形成する。
【００５６】
また、分離抵抗をより高めるために、分離部分のコンタクト層１１３をエッチングによって除去することが望ましい。ｎ型ＩｎＰ基板１００は、研磨によって１００μｍ程度の厚さに削った後、ｎ型電極１１５を形成する。こうして出来上がった構造の断面図と正面図とを、図６の（ｈ）、（ｉ）に示す。端面は劈開によって形成され、必要に応じて誘電体多層膜によるコーティングを施す。なお、分布反射領域の上方に形成するｐ側電極は実際には複数個で構成されるが、図６の（ｈ）では図示を省略して１個のみとしている。
【００５７】
なお、上記説明では、電流ブロック３１をｎ型としていたが、Ｆｅドープ等による絶縁性ＩｎＰ（高抵抗材）であってもよい。
【００５８】
［第２実施形態］
次に、本発明の別の波長走査型光源を図７に基づいて説明する。なお、図７は第２実施形態の波長走査型光源の分布反射型半導体レーザ７０のみを示している。制御部１２、電流駆動部１０、および変調信号印加部１１の構成は第１実施形態と同様であり、図示を省略している。
【００５９】
この第２実施形態の波長走査型光源における分布反射型半導体レーザ７０では、電流ブロック３１の間隔Λｘを一方端７０ａに向かうにしたがって徐々に広がるようにした、チャープトグレーティング構造としている。さらに、受動導波路層２４の幅が一方端７０ａに向かうにしたがって徐々に拡大するとともに、一方端７０ａに対して受動導波路層２４が曲がって接する曲がり導波路構造としている。この受動導波路層幅を徐々に拡大する構造と曲がり導波路構造とによって、実効的なチャープトグレーティングを実現している。したがって、上記した電流ブロック３１のチャープトグレーティング構造と合わさることで、より大きな波長走査幅を実現できる。また、受動導波路層２４に対して素子端面６０ａが斜めになることで、不要光に対する端面反射率を低く抑え、より良好なスペクトラム特性を得ることができる。
【００６０】
なお、電流ブロック３１の間隔Λｘが等間隔である場合において、受動導波路層２４を、幅が徐々に拡大する直線導波路構造、あるいは幅が一定の曲がり導波路構造、としても、実効的なチャープトグレーティングを作り出すことができる。走査できる波長幅は上記実施形態に比べて小さくなるものの、本発明の波長可変型光源に適用が可能である。
【００６１】
［第３実施形態］
次に、本発明の波長走査型光コヒーレンストモグラフィ装置について説明する。本発明の波長走査型光コヒーレンストモグラフィ装置の基本構成は、図８に示した従来の波長走査型光コヒーレンストモグラフィ装置と同一である。図８における波長走査型光源２００に、第１及び第２実施形態で説明した本発明の波長走査型光源を適用したものである。
【００６２】
第１及び第２実施形態の波長走査型光源では、１０ＭＨｚ以上の走査速度を実現しているので、これを適用した本発明の波長走査型光コヒーレンストモグラフィ装置においては、被計測物体の計測時間を従来に比べて大幅に短縮することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１実施形態の波長走査光源
【図２】本発明の第１実施形態の波長走査光源の分布反射型半導体レーザの平面図
【図３】本発明の第１実施形態の波長走査光源の分布反射型半導体レーザの正面図
【図４】実施形態の分布反射領域の動作説明図
【図５】実施形態の分布反射領域の動作説明図
【図６】実施形態の波長走査光源の分布反射型半導体レーザの製造方法を説明するための図
【図７】本発明の第２実施形態の波長走査光源の分布反射型半導体レーザの構造図
【図８】波長走査型光コヒーレンストモグラフィ装置の構成を示す図
【図９】従来の波長走査型光源の構成を示す図
【符号の説明】
【００６４】
１……波長走査型光源
１０……電流駆動部
１１……変調信号印加部
１２……制御部
２２……ｐ型クラッド層
２３……ｎ型基板
２４……受動導波路層
２５……活性層
３１……電流ブロック
４０……共通電極
４１１〜４１Ｎ……反射電極
５０……分布反射領域
５１……活性領域
６０，７０……分布反射型半導体レーザ
７１……励起用電極
８０……波長走査型光コヒーレンストモグラフィ装置
８１，８３，８５，９２……光ファイバ
８２……ファイバカップラー、
８４……被計測物
８６……固定参照鏡
８７……レンズ
８８……走査鏡
８９，９０，９１……レンズ
９３……光検知器
９４……処理手段
９５……表示手段
２００……波長走査型光源
【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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