(57)【要約】【課題】【解決手段】  分光分析カテーテル・システム用のレーザ・システムはオーバーモード・キャビティを利用して、波長走査中におけるモード・ホッピングより発生する出力変動を低減する。好ましい実施形態においては、半導体利得媒体を使用してコストを低減する。ファイバ・ピグテールを用いて、１５ＧＨｚ未満の密なキャビティ・モード間隔を有するレーザ・キャビティを形成する。回折格子はチューニング素子として用いられる。円柱レンズを用いて位置合わせ公差を低減し、生産性を向上させる。
2006509210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査帯域全体にわたり通過帯域を走査する波長セレクタと、
前記通過帯域により与えられる利得帯域幅内のレーザ・キャビティの縦モードに利得を提供するレーザ利得チップとを有するレーザ・キャビティを備え、
レーザ走査の間において安定出力を有するチューナブル・レーザ光源において、
前記レーザ・キャビティが前記利得帯域幅の１／２よりも小さいキャビティ縦モード間隔を持つことを特徴とするレーザ光源。
【請求項２】
請求項１において、前記波長セレクタは回折格子を備えているチューナブル・レーザ光源。
【請求項３】
請求項１において、前記波長セレクタはバルク回折格子を備えているチューナブル・レーザ光源。
【請求項４】
請求項１において、前記波長セレクタはブラッグ格子を備えているチューナブル・レーザ光源。
【請求項５】
請求項１において、前記レーザ・キャビティはさらに、前記レーザ利得チップおよび波長セレクタに結合された光ファイバ・ピグテールを備えているチューナブル・レーザ光源。
【請求項６】
請求項１において、さらに、前記レーザ・キャビティからのレーザ光を結合する出力カプラを備えているチューナブル・レーザ光源。
【請求項７】
請求項６において、前記出力カプラは患者に挿入するカテーテルにレーザ光を供給するチューナブル・レーザ光源。
【請求項８】
請求項１において、前記レーザ利得チップは半導体光増幅器を備えているチューナブル・レーザ光源。
【請求項９】
請求項１において、前記レーザ利得チップは反射型半導体光増幅器を備えているチューナブル・レーザ光源。
【請求項１０】
請求項１において、前記レーザ・キャビティの光学長さは１０センチメートルより長いチューナブル・レーザ光源。
【請求項１１】
請求項１において、前記レーザ・キャビティの光学長さは５０センチメートルより長いチューナブル・レーザ光源。
【請求項１２】
請求項１において、前記レーザ・キャビティの光学長さは１メートルより長いチューナブル・レーザ光源。
【請求項１３】
請求項１において、前記キャビティ・モード間隔は１５ＧＨｚより小さいチューナブル・レーザ光源。
【請求項１４】
請求項１において、前記キャビティ・モード間隔は１．５ＧＨｚより小さいチューナブル・レーザ光源。
【請求項１５】
請求項１において、前記利得帯域幅は１０ＧＨｚより大きいチューナブル・レーザ光源。
【請求項１６】
請求項１において、前記利得帯域幅は５０ＧＨｚより大きいチューナブル・レーザ光源。
【請求項１７】
請求項１において、前記利得帯域幅は１００ＧＨｚより大きいチューナブル・レーザ光源。
【請求項１８】
請求項１において、さらに、少なくとも２つのレーザ利得チップを備えているチューナブル・レーザ光源。
【請求項１９】
請求項１において、前記レーザ利得チップはピグテールの密封パッケージに収納されているチューナブル・レーザ光源。
【請求項２０】
分光分析カテーテル・システムにおいて、
患者の体内に挿入して光を患者に伝送するカテーテルと、
レーザ・キャビティを有するチューナブル・レーザ光源システムと、を備え、
前記レーザ・キャビティが、
走査帯域全体にわたり通過帯域を走査する波長セレクタと、
前記通過帯域により与えられる利得帯域幅内のレーザ・キャビティの各モードに利得を提供するレーザ利得チップと、を有し、
前記レーザ・キャビティが前記利得帯域幅の１／２よりも小さいキャビティ縦モード間隔を持つことを特徴としており、
さらに、レーザ・キャビティからカテーテルに入れるレーザ光を結合する出力カプラと、
患者から戻る光を検出して、分光分析を実行する少なくとも１つの検出器とを備えている、
分光分析カテーテル・システム。
【請求項２１】
請求項２０において、前記カテーテルは患者の管腔内に挿入されるカテーテル・システム。
【請求項２２】
請求項２０において、前記カテーテルは患者の血管内に挿入されるカテーテル・システム。
【請求項２３】
請求項２０において、前記カテーテルは患者の血管内に心臓の方向に挿入されるカテーテル・システム。
【請求項２４】
請求項２０において、前記波長セレクタは回折格子を備えているカテーテル・システム。
【請求項２５】
請求項２０において、前記波長セレクタはバルク回折格子を備えているカテーテル・システム。
【請求項２６】
請求項２０において、前記波長セレクタはブラッグ格子を備えているカテーテル・システム。
【請求項２７】
請求項２０において、前記レーザ・キャビティはさらに、前記レーザ利得チップおよび波長セレクタに結合する光ファイバ・ピグテールを備えているカテーテル・システム。
【請求項２８】
請求項２０において、さらに、前記レーザ・キャビティからのレーザ光を結合する出力カプラを備えているカテーテル・システム。
【請求項２９】
請求項２８において、前記出力カプラは患者に挿入するカテーテルにレーザ光を供給するカテーテル・システム。
【請求項３０】
請求項２０において、前記レーザ利得チップは半導体光増幅器を備えているカテーテル・システム。
【請求項３１】
請求項２０において、前記レーザ利得チップは反射型半導体光増幅器を備えているカテーテル・システム。
【請求項３２】
請求項２０において、前記レーザ・キャビティの光学長さは１０センチメートルより長いカテーテル・システム。
【請求項３３】
請求項２０において、前記レーザ・キャビティの光学長さは５０センチメートルより長いカテーテル・システム。
【請求項３４】
請求項２０において、前記レーザ・キャビティの光学長さは１メートルより長いカテーテル・システム。
【請求項３５】
請求項２０において、前記キャビティ・モード間隔は１５ＧＨｚ未満であるカテーテル・システム。
【請求項３６】
請求項２０において、前記キャビティ・モード間隔は１．５ＧＨｚ未満であるカテーテル・システム。
【請求項３７】
請求項２０において、前記利得帯域幅は１０ＧＨｚより大きいカテーテル・システム。
【請求項３８】
請求項２０において、前記利得帯域幅は５０ＧＨｚより大きいカテーテル・システム。
【請求項３９】
請求項２０において、前記利得帯域幅は１００ＧＨｚより大きいカテーテル・システム。
【請求項４０】
請求項２０において、さらに、少なくとも２つのレーザ利得チップを備えているカテーテル・システム。
【請求項４１】
請求項２０において、前記レーザ利得チップはピグテールの密封パッケージ内に収納されているカテーテル・システム。
【請求項４２】
患者に周波数可変光を供給する方法であって、
患者にカテーテルを挿入し
チューナブル・レーザ光を発生し、
走査帯域全体にわたり光の周波数をチューニングし、
チューナブル・レーザのレーザ・キャビティの長さを選択することにより、走査帯域全体にわたり光の周波数をチューニングする前記ステップの間に、前記レーザ・キャビティの２つまたはそれ以上の縦モードが常時レーザ発光するようにし、
患者から戻ってくる光を検出して、前記走査帯域全体にわたる患者体内組織のスペクトル応答を決定する方法。
【請求項４３】
請求項４２において、レーザ・キャビティの長さを選択する前記ステップは、走査帯域全体にわたり光の周波数をチューニングする前記ステップの間に、前記レーザ・キャビティの１０またはそれ以上の縦モードが常時レーザ発光するように長さを選択する方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
チューナブル・レーザ光源は各種の診断および治療医学用途に利用可能である。光干渉トモグラフィを利用して、体内組織体の画像化を可能にする空間分解能を実現する。分光分析法を用いて組織体の成分を特徴付けして、癌性、異形成、および正常細胞組織体との差を識別することにより、医学的状態の診断を可能にする。蛍光性および外因性発色胞子（chromospores）を用いてこれら処理における信号対雑音比を向上でき、これにより、さらに正確な診断を実現する。
【０００２】
例としては、分光分析法の１つの構成においては、チューナブル・レーザ光源を用いて近赤外または８５０ナノメートル（ｎｍ）から１〜２マイクロメートル（μｍ）の走査帯域のような、対象とするスペクトル帯域が走査される。発生光を用いて、目的領域の組織が照射される。次に、照射から得られる散乱反射光が集光され、検出器に伝送される。チューナブル・レーザ光源の走査と検出器の時間変化応答の相関を取り、目的領域の組織のスペクトル応答を解明できる。さらに、統計的手法を用いて、一様な低分解能のスペクトル・データから有用な情報を導き出すことができる。例えば、ケモメトリクスは、分光分析法と数学を結合して、明瞭な定性的ならびに定量的情報を提供できる。
【０００３】
分光分析法の用途の１つの特定例は、アテローム性動脈硬化症の診断に関する。これは、媒体の脈管内膜――または大動脈、頸動脈、冠状動脈、脳動脈などの太い動脈を含む動脈性疾患である。アテローム性動脈硬化症病変またはプラーク（plaque）は、コラーゲン、エラスチン、プロテオグリカンと、泡沫状マクロファージおよび平滑筋細胞を有する細胞外脂質および細胞内脂質とを含む複雑な組織基質を内包する。さらに、炎症細胞成分（例えば、Ｔリンパ球、マクロファージ、および特定の好塩基球）もまたこれらプラーク内に見出すことができる。赤外波長を利用して生体内の血管を分光分析し、アテローム性動脈硬化症病変の構成物を同定し、評価する努力がなされている。
【０００４】
これらの用途に必要とされるチューナブル光源は、それら用途を他の用途において使用される機能的に類似の装置と区別する特定の動作パラメータ・セットを有する。例えば、大部分の半導体レーザは通常、短い光キャビティを有する。レーザ・チップ自体は一般に、1ミリメートル未満の長さである。有利には、大部分の用途については、短いキャビティは、作動のどの時点においても単一縦モードで発振するため、狭帯域のスペクトル的に純度の高いレーザ信号を発生することになる。これに反して、例えばアテローム性動脈硬化症病変の検出のような分光分析用途においては、対象とするスペクトル形状は比較的広い。したがって、狭いスペクトル線幅は必要としない。さらに、特に生体内測定については、走査速度は比較的高速として、アーチファクト（人工物）により引き起こされる作用の発生を低減する必要がある。
【０００５】
分光分析用のチューナブル光源に対する他の必要条件は走査中の出力安定性である。検出器は反射光の大きさを記録して、スペクトルを解明する。反射光の大きさ、部分的には、入射光の大きさに依存する。ただし、縦モード・ホッピングはレーザの特性、特にチューナブル・レーザの特性であり、走査中のレーザの発光する瞬時光量に影響を与える。
【０００６】
レーザは光キャビティ内に定在波を生成することにより作動する。固定長キャビティにおいては、分離した一連の定在波だけを生成できる。この現象は、ｃ／（２Ｌ）のキャビティ・モード間間隔により特徴付けされる。ここでｃは真空中の光の速度であり、Ｌは屈折率を考慮に入れたキャビティの光経路長である。１つのキャビティ・モードから次のキャビティ・モードへのホッピングにより、出力変動が発生する。この理由は、各モードはキャビティ内でわずかに異なる利得を与えられ、この利得がレーザの瞬時出力に影響を与えるためである。
【発明の開示】
【０００７】
本発明は波長走査の間において安定出力を有するチューナブル・レーザ光源、詳細には分光分析カテーテル・システム用に設計されたチューナブル光源に関する。他の用途のチューナブル光源と比較すると、本発明の光源はオーバーモード・レーザ・キャビティを有する。すなわち、縦モード間隔がきわめて接近し、複数モードが同時に共振できる。結果的に、光源が走査帯域全体にわたり同調するため、レージング・モード内での光出力の分布状態の変化が、光源出力の大きな変化を招くことはない。この理由は、キャビティの利得帯域幅内の多数のレージング・モードは、すべての個々のモードの出力変化の影響を最小化する傾向にあるためである。結果的に、レーザ走査の間のモード・ホッピングによる出力変動は抑制される。それでも、モード・ビートによる出力変動は残るが、これらは高周波数である。
【０００８】
１つの態様によれば、一般に、本発明は、波長走査の間において安定出力を有するチューナブル・レーザ光源を提供する。光源は走査帯域全体にわたり通過帯域を走査する波長セレクタと、レーザ・キャビティの縦モードに利得を提供するレーザ利得チップとを備えるレーザ・キャビティを有する。波長セレクタは、波長セレクタの通過帯域により決定される特定の利得帯域幅内で縦モードに正味利得を与える。本発明によれば、レーザ・キャビティは、キャビティ縦モード間隔が利得帯域幅の１／２よりも小さいという特徴を有する。結果的に、複数の縦モードのレーザ発光が同時に生じ、これにより、走査中の出力安定性が向上する。
【０００９】
アテローム性動脈硬化症病変の検出についての例示的な走査帯域には一般に、１１００〜１４５０ナノメートル（ｎｍ）、または１１００〜１３５０ｎｍ、１１５０〜１２５０ｎｍ、１１７５〜１２８０ｎｍ、さらに詳細には１１９０〜１２５０ｎｍが挙げられる。
【００１０】
この実施形態においては、波長セレクタはバルク回折格子を含むが、別の構成においては、音響光学フィルタおよびブラッグ格子を用いることも可能である。
【００１１】
好ましい実施形態においては、レーザ・キャビティはさらに、レーザ利得チップおよび波長セレクタに結合する光ファイバ・ピグテールを含む。これにより、生産性が向上し、また高度によるなどの周囲空気圧力変化に起因する光源感度の変化が減少する。
【００１２】
レーザ・キャビティからのレーザ光を結合する出力カプラは、好ましくは、患者に挿入するカテーテルに光を供給する。
【００１３】
好ましくは、レーザ利得チップは反射型半導体光増幅器のような半導体光増幅器を含む。
【００１４】
複数の縦モードが走査全体にわたりレーザ発光することを保証するために、レーザ・キャビティは長いのが望ましい。この実施形態においては、キャビティは１０センチメートルより長く、好ましくは、５０センチメートルより長い。これにより、モードが１５ＧＨｚ未満、好ましくは１．５ＧＨｚ未満の間隔を有するオーバーモード・キャビティが得られる。広い利得帯域幅と結合したこのキャビティは、複数モードが同時にレーザ発光するのを保証する。詳細には、利得帯域幅は１０ＧＨｚより大きく、好ましくは、５０ＧＨｚより大きい。
【００１５】
２つの利得チップを用いて、出力または走査帯域のスペクトル幅を増加できる。好ましくは、チップまたは複数チップは、製造を容易にするために、１つまたは複数のピグテールの密封パッケージ内に収納される。
【００１６】
別の実施形態によれば、一般に、本発明は患者に光を伝送するために患者に挿入するカテーテルと、チューナブル光源とを含む分光分析カテーテル・システムを提供する。本発明によれば、光源は走査帯域全体にわたり通過帯域を走査する波長セレクタを含むレーザ・キャビティを有する。レーザ利得チップは、通過帯域により与えられる利得帯域幅内でレーザ・キャビティのモードに利得を与える。出力カプラはレーザ・キャビティからのレーザ光をカテーテルに結合する。患者から戻ってくる光を検出するために、少なくとも１つの検出器が設けられる。レーザ・キャビティは、キャビティ・モード間隔が利得帯域幅より２倍以上小さいという特徴を有する。
【００１７】
この用途においては、カテーテルは血管などの患者の管腔内に挿入され、患者の心臓に向かって進められる。
【００１８】
別の態様によれば、一般に、本発明はまた、患者に周波数可変光を供給する方法として特徴付けされる。この方法はカテーテルを患者に挿入し、周波数可変レーザ光を発生し、走査帯域全体にわたり光周波数をチューニングし、患者から戻ってくる光を検出して走査帯域全体にわたる患者体内組織のスペクトル応答を決定することを含む。周波数可変レーザのレーザ・キャビティの長さを選択することにより、走査帯域全体にわたり光周波数をチューニングする工程の間に、レーザ・キャビティの３つ以上の縦モードが常時レーザ発光するようにする。
【００１９】
さまざまな新規の細部構造および部品の組合せを含む本発明の前述および他の特徴、ならびに他の利点は、添付の図面を参照して詳細に説明し、特許請求の範囲で定義される。本発明を具体化する特定の方法および装置は、説明により示されるが、これらは本発明を限定するものでないことは理解されるであろう。本発明の原理および特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく各種の、多数の実施形態において利用できる。
【００２０】
添付図面においては、参照符号は異なる図面においても同一部品を指す。図面は必ずしも縮尺通りでなく、本発明の原理を説明することに重点を置いている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１Ａは、本発明のチューナブル・レーザ光源１００を利用する分光分析カテーテル・システム５０を示す。
【００２２】
詳細には、カテーテル・システム５０は光ファイバまたは光ファイバ束を有するカテーテル５６を含む。カテーテル５６は一般に、大腿動脈１０などの末梢血管を通して患者２に挿入される。次に、カテーテル先端５８は、心臓１６の冠状動脈１８または頚動脈１４などの所望の目的領域に移動される。この例においては、これはカテーテル先端５８を、大動脈１２を通して上方に移動させることにより達成される。
【００２３】
所望に位置に達すると、レーザ光源１００により近赤外線（ＮＩＲ）が放射され、対象とするスペクトル帯域をカバーする走査帯域全体にわたり調整される。ＮＩＲはカテーテル５６光ファイバに結合され、カテーテル先端５８に伝送される。
【００２４】
さらに詳細には、図１Ｂを参照すると、カテーテル５６の光ファイバのチューナブル光信号１０２は、例えばフォールド・ミラー６２により方向変換され、カテーテル先端５８から出て、動脈壁２４の目的領域２２に照射される。次にカテーテル先端５８は、目的領域２２から反射光および散乱光を集光する。
【００２５】
図１Ａに戻ると、反射光はカテーテル５６の光ファイバ内で照射光と逆方向に伝送され、スプリッタまたはサーキュレータ５４あるいは別個の光ファイバ内に送られる。これにより、戻り放射光は、１つまたは複数の検出器を備えることができる検出システム５２に供給される。
【００２６】
コントローラ６０は検出器システム５２の応答を監視すると同時に、チューナブル・レーザ・システム１００を制御して、目的領域２２の近赤外スペクトル応答を検出する。出力および波長検出サブシステムを有するコントローラ６０はチューナブル・レーザ・システム１００を監視する。これにより、コントローラ６０はチューナブル・レーザ・システム１００の波長および出力の両方を追跡できる。
【００２７】
図２は、本発明の原理に従って構成されたチューナブル・レーザ・システム１００の全体構成を示す。
【００２８】
詳細には、このシステムは少なくとも１つの半導体光電子モジュール１１０を含む。広いチューニング範囲または高出力が必要な実施形態においては、対象とするスペクトル範囲または必要な全体出力に応じて、２〜８またはそれ以上の複数モジュールが使用される。
【００２９】
モジュール１１０は半導体チップ１１６を含む。好ましい実施形態においては、チップ１１６は半導体光増幅器（ＳＯＡ）チップであり、詳細には反射型ＳＯＡである。チップ背面は高い反射性（ＨＲ）コーティング１２２を有する。前面は反射防止（ＡＲ）コーティング１２０を有する。チップの利得導波路１１７は広帯域光エネルギー発生源として作用する。
【００３０】
チップ１１７の前面１２０から出る光はピグテール１１４に結合される。好ましくは、ピグテール１１４はモジュール１１０の密封パッケージのファイバ貫通部を通り延びる単一モード・ファイバである。このパッケージは、具体化に応じてデュアル・インライン（ＤＩＰ）またはバタフライ・パッケージにできる。いずれにせよ、従来の密封パッケージされたチップは光源１００の全体コストを低減する。
【００３１】
さらに別の実施形態においては、標準のダブル・ピグテールＳＯＡモジュールを使用できる。この場合においては、好ましくは、後方反射器フィードバック系に、一方のピグテール内に形成するか、またはピグテールを平面状に切開した後にファイバ面をＨＲコーティングすることにより、ファイバ・ブラッグ格子が設けられる。
【００３２】
ファイバ・ピグテール１１４は長いのが望ましく、これにより長いレーザ・キャビティを形成する。好ましい実施形態においては、レーザ・キャビティの光学長さは１０センチメートルより長く、好ましくは、５０センチメートルより長い。特定の例においては、１メートルを超える光学長さを有する。
【００３３】
これにより、この長いキャビティは、モードが約１５ＧＨｚ未満、さらには１．５ＧＨｚ未満の小さいキャビティ・モード間隔を生成する効果を有する。結果的に、レーザ・キャビティは縦モード間を区別する能力が大幅に低下する。
【００３４】
光ファイバがキャビティを形成する導波路として使用される場合、ファイバ１１４の屈折率が空気より大きいために、キャビティの実際の物理的長さは光学長さより短い。例えば、典型的な単一モード・ファイバは約１．４の屈折率を有する。したがって、光学長さが１メートルのとき、ファイバ長さは７０センチメートルあればよい。
【００３５】
出力カプラ１３０は半導体モジュール１１０からのピグテール１１４の遠位端を受け入れる。この出力カプラ１３０はレーザ・キャビティの出力ポート、詳細には、カテーテル５６に結合される出力光信号１０２の出力ポートを備える。図の例においては、出力の一部は出力および波長検出器１０５で使用され、コントローラ６０によるチューナブル・レーザ・システム１００のフィードバック制御に提供される。１つの具体化においては、出力カプラ１３０は３ポート・タップのデバイスである。
【００３６】
出力信号１０２として提供されない光エネルギーはコリメータ１４２を用いる自由空間伝達を介して周波数選択調整素子１４０に結合される。１つの例では、コリメータ１４２はグレーデッド・インデックス・レンズまたは他の種類のレンズである。好ましい実施形態においては、コリメータ１４２は円柱レンズであり、コリメーティング焦点レンズ１４１と組み合わせて、製造公差の向上を実現する。
【００３７】
周波数選択調整素子１４０は半導体モジュール１１０のＳＯＡチップ１１６に調整可能フィードバックを提供する。本発明の具体化においては、周波数選択調整素子１４０は回折格子である。この素子はコントローラ６０の制御により角度調整されることにより、モジュール１１０へのフィードバックを調節または変更して、出力信号１０２の波長を制御する。
【００３８】
この具体化においては、格子１４０の角度は共振ガルバノメータを用いて制御される。この角度は比較的高速、好ましくは５０ミリ秒（ｍｓｅｃ）未満でスペクトルを走査するように調整し、心臓の拍動へのアーチファクト作用を除去する。本発明では、スペクトルは１０ｍｓｅｃ未満、または好ましくは５ｍｓｅｃ以下で走査される。
【００３９】
別の実施形態においては、別の種類の周波数選択調整素子１４０が使用される。例えば、回折格子の代わりに音響光学フィルタおよびブラッグ格子を用いることができる。
【００４０】
本発明で提案される構成は、１２×１２×６ｍｍの大きさの６００ライン／ミリメートル（ｍｍ）回折格子（Ｏｐｔｏｍｅｔｒｉｃｓ、ＬＬＣ、部品番号３−４６６９）を組み込んでいる。
【００４１】
図３は、走査帯域３２０全体にわたる波長関数としての利得のグラフである。詳細には、格子１４０を調整する角度は走査帯域全体にわたる通過帯域３１０を調整する効果を有する。通過帯域の形状、さらに正確には通過帯域のスペクトル幅は、格子１４０の分解能、ならびにコリメータ１４２の開口数およびファイバ１１４と格子１４０間の他の開口の特性の関数である。通過帯域はコリメータ／回折格子システムの有効波長選択性を特徴付ける。
【００４２】
本実施形態においては、コリメータ／回折格子システムは比較的広い帯域幅を有するように選択される。詳細には、レージングしきい値の上方にある通過帯域の幅、したがって利得帯域幅３１４を定義する通過帯域の幅は、１０ＧＨｚより大きい。好ましくは、利得帯域幅は５０ＧＨｚより大きく、１００〜２００ＧＨｚまたはそれ以上にもできる。
【００４３】
この広帯域利得領域により、比較的広帯域のレーザ出力信号１０２が得られる。用途によっては、この広帯域、スペクトル的に純度のよくない信号は問題を発生することがある。本発明の用途においては、スペクトル形状も比較的広く、拡がっている。したがって、上記システムはこの用途に必要なスペクトル分解能を有する。
【００４４】
広い利得帯域幅は複数のキャビティ・モード３３０をカバーするように広がる。利得媒体が純粋に非同質的に広がっている場合、各モードは同時にレーザ発光する。したがって、キャビティ・モード間隔３３２が利得帯域幅３１４より小さいため、複数のキャビティ・モードが共振する。詳細には、レーザ・キャビティが利得帯域幅の１／２よりも小さいキャビティ・縦モード間隔を持っている。好ましい実施形態においては、キャビティ・モード間隔、すなわちレーザ・キャビティ長さと、利得帯域幅との組み合わせによって、１０以上の縦モードが同時にレーザ発光する。
【００４５】
図４は、走査帯域３２０全体にわたる波長の関数としての出力のグラフである。データ・セット１（４１０）は従来の短いキャビティのチューナブル・レーザからのデータである。出力の発振はモード・ホッピングに起因する。このように、利得帯域幅はキャビティ・モード間隔と同等であるため、利得帯域幅はキャビティ・モード全体にわたりスペクトル調整され、レーザ・キャビティ内でさまざまなモードがレーザ発光し、かなり異なる有効利得が得られる。データ・セット２（４１２）は長いキャビティのチューナブル・レーザから得られたデータであり、この場合、キャビティが十分長いため、２〜３モード以上のモードが走査帯域全体にわたり連続的にレーザ発光する。モード・ホッピングによる出力変動は大幅に減少する。最後のデータ・セット３（４１４）はさらに長いキャビティのレーザから得たデータである。ここでは、利得帯域幅は１０以上のモードを含んでいる。モード・ホッピングによる出力変動はほぼ完全に除去されている。
【００４６】
本発明を好ましい実施形態により図示し、説明してきたが、当業者には、添付の請求項に包含される本発明の範囲から逸脱することなく、形態または細部にさまざまな変更を加えるのが可能であることは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１Ａ】本発明のチューナブル・レーザ光源についての分光分析カテーテル・システムを示す概略ブロック図である。
【図１Ｂ】血管の目的領域上で分光分析を実行するために配置されたカテーテル先端の断面図である。
【図２】本発明による、チューナブル・レーザ光源の概略ブロック図である。
【図３】本発明のレーザ光源についての走査帯域全体にわたる波長（ナノメートル）の関数としての利得（任意単位）のグラフである。
【図４】従来の光源と本発明の光源についての走査帯域全体にわたる波長の関数としての出力（任意単位）のグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
２     患者
５０    分光分析カテーテル・システム
５２    検出器
５６    カテーテル
６０    コントローラ
１００  チューナブル・レーザ・システム
１０５  出力波長検出器
１１０  モジュール
１１４  光ファイバ・ピグテール
１１６  レーザ利得チップ
１３０  出力カプラ
１４０  波長セレクタ
３１０  通過帯域
３１４  利得帯域幅
３２０  走査帯域
３３０  キャビティ・モード
３３２  キャビティ・モード間隔
【図１Ａ】
2006509210.tif 000003
【図１Ｂ】
2006509210.tif 000004
【図２】
2006509210.tif 000005
【図３】
2006509210.tif 000006
【図４】
2006509210.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成17年10月21日(2005.10.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査帯域全体にわたり通過帯域を走査する波長セレクタと、
前記通過帯域により与えられる利得帯域幅内のレーザ・キャビティの縦モードに利得を提供するレーザ利得チップとを有するレーザ・キャビティを備え、
レーザ走査の間において安定出力を有するチューナブル・レーザ光源システムにおいて、
前記レーザ・キャビティが前記利得帯域幅の１／２よりも小さいキャビティ縦モード間隔を持つことを特徴とする、レーザ光源システム。
【請求項２】
分光分析カテーテル・システムにおいて、
患者の体内に挿入して光を患者に伝送するように構成されるカテーテルと、
レーザ・キャビティを有するチューナブル・レーザ光源システムと、を備え、
前記レーザ・キャビティが、
走査帯域全体にわたり通過帯域を走査する波長セレクタと、
前記通過帯域により与えられる利得帯域幅内のレーザ・キャビティの各モードに利得を提供するレーザ利得チップと、を有し、
前記レーザ・キャビティが前記利得帯域幅の１／２よりも小さいキャビティ縦モード間隔を持つことを特徴としており、
さらに、レーザ・キャビティからカテーテルに入れるレーザ光を結合する出力カプラと、
患者から戻る光を検出して、分光分析を実行するように構成した少なくとも１つの検出器とを備えている、
分光分析カテーテル・システム。
【請求項３】
請求項１〜２のいずれか一項において、前記波長セレクタは回折格子を備えているシステム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において、前記波長セレクタはバルク回折格子を備えているシステム。
【請求項５】
請求項１〜２のいずれか一項において、前記波長セレクタはブラッグ格子を備えているシステム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項において、前記レーザ・キャビティはさらに、前記レーザ利得チップ（１１６）および波長セレクタ（１４０）に結合された光ファイバ・ピグテール（１１４）を備えているシステム。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項において、さらに、前記レーザ・キャビティからのレーザ光を結合する出力カプラ（１３０）を備えているシステム。
【請求項８】
請求項7において、前記出力カプラ（１３０）は患者に挿入するように構成されたカテーテルにレーザ光を供給するシステム。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項において、前記レーザ利得チップは半導体光増幅器を備えているシステム。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項において、前記レーザ利得チップは反射型半導体光増幅器を備えているシステム。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項において、前記レーザ・キャビティの光学長さは１０センチメートルより長いシステム。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項において、前記レーザ・キャビティの光学長さは５０センチメートルより長いシステム。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項において、前記レーザ・キャビティの光学長さは１メートルより長いシステム。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項において、前記キャビティ・モード間隔は１５ＧＨｚより小さいシステム。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項において、前記キャビティ・モード間隔は１．５ＧＨｚより小さいシステム。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか一項において、前記利得帯域幅は１０ＧＨｚより大きいシステム。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか一項において、前記利得帯域幅は５０ＧＨｚより大きいシステム。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか一項において、前記利得帯域幅は１００ＧＨｚより大きいシステム。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか一項において、さらに、少なくとも２つのレーザ利得チップを備えているシステム。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか一項において、前記レーザ利得チップはピグテールの密封パッケージ（１１０）に収納されているシステム。
【請求項２１】
請求項１〜２０のいずれか一項において、前記カテーテルは患者の管腔内に挿入されるように構成されているシステム。
【請求項２２】
請求項１〜２１のいずれか一項において、前記カテーテルは患者の血管内に挿入されるように構成されているシステム
【国際調査報告】
2006509210.tif 000008
2006509210.tif 000009
2006509210.tif 000010
2006509210.tif 000011