分散広帯域光の高速波長スキャンのための回転ディスク反射
電磁放射をフィルタする装置および発生源の構成が提供され、これらは、電磁放射の周波数に基づいて電磁放射の１つ以上の成分（３２０，３４０）を物理的に分離するように構成された少なくとも１つのスペクトル分離構成（２００）を有しうる。装置および発生源の構成は、回転リフレクタディスクスキャナ（５００）など、１つ以上の成分（３２０，３４０）に関連する少なくとも１つの信号を受け取るように構成された少なくとも１つの連続回転光学構成を有しうる。更に、装置および発生源の構成は、信号を受け取るように構成された少なくとも１つのビーム選択構成も有しうる。回転ディスク（５００）は、ディスク（５００）の回転の周波数に応じて、波長スキャンを生成するための反射パターン（５２０）を有しうる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本願は、２００７年１月１９日出願の米国特許出願第６０／８８５，６６０号に基づき、同出願に対する優先権の利益を要求し、その全開示が、参照によりここに援用される。
【０００２】
本発明は、一般に、光学系に関し、より詳細には、波長チューニングのための光波長フィルタシステム、ならびにこの光波長フィルタシステムを使用した波長掃引レーザに関する。
【背景技術】
【０００３】
光リフレクトメトリ測定、生物医学画像法、センサインタロゲーション、ならびに試験および測定用の、高速かつ広範にチューニング可能な波長レーザソースを開発するために、かなりの労力が払われてきた。狭線幅、ワイドレンジおよび高速のチューニングは、キャビティ内狭帯域波長スキャンフィルタを使用して得られている。回折格子フィルタ設計を使用することにより、拡張キャビティ半導体レーザにおいてモードホッピングのない単一周波数動作が得られている。しかし、単一周波数レーザ動作を得て、モードホップのないチューニングを保証することは、複雑な機械装置を使用し、最大チューニング速度を制限する可能性がある。これまでに得られている最高のチューニング速度の１つは１００ｎｍ／秒未満にとどまっている。生物医学画像法などの特定の代表的な用途では、１０ＧＨｚ以上の瞬時線幅に対応する複数の長手方向モード動作で十分である。このような線幅により、光コヒーレンストモグラフィ法において組織の数ミリメートルの範囲深さ（ranging depth）と、スペクトル符号化共焦点顕微鏡検査においてマイクロメートルレベルの横分解能を得ることができる。
【０００４】
１０ＧＨｚのオーダーの線幅は、キャビティ内チューニング素子（例えば音響光フィルタ、ファブリペローフィルタおよびガルバノメーター駆動回折格子フィルタ）を使用して実現することができる。しかし、従来の掃引周波数は、フィルタの有限のチューニング速度によって１ｋＨｚ未満に限られていた。生物医学的用途におけるビデオ速度（＞３０フレーム／秒）の高解像度光学画像法では、１５ｋＨｚを越える反復速度を有する高速チューニングが必要となりうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ポリゴンスキャンフィルタを使用する波長掃引レーザの最近の実装は、最大１０，０００ｎｍ／マイクロ秒の高速波長チューニングを提供している。高速ポリゴンベースの波長掃引光源は、２００フレーム／秒もの高速撮像が可能であるが、瞬時線幅を０．１５ｎｍより狭い値に保った１０，０００ｎｍ／マイクロ秒もの高い波長チューニング速度は、ポリゴンベースの波長掃引レーザの限界に既に達している。
【０００６】
したがって、特に広い波長チューニング範囲および高速チューニング速度での狭瞬時線幅のための、新しい波長スキャンフィルタと、より高速なチューニングのためのレーザ方式が求められている。
【０００７】
本発明の目的の１つは、上記の不備を解消することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の代表的な実施形態は、広スペクトルチューニング範囲および狭瞬時線幅において高速波長掃引光を供給する光波フィルタリングのための装置および発生源の構成を有しうる。本発明の代表的な実施形態の代表的な変形例では、前記光フィルタは、回折格子、集束レンズおよび回転ディスクを備えうる。前記回転ディスクは、リフレクタパターンおよび／または透過ウィンドウパターンを有しうる。ディスクの特定の光学部品と構成および適切な設計により、狭瞬時線幅で、広いチューニング範囲にわたる高速波長掃引が可能となる。
【０００９】
本発明の別の代表的な実施形態では、前記波長掃引フィルタは、波長チューニング可能な光源を実施する適切な利得媒質と結合される。前記フィルタおよび利得媒質は、更にレーザキャビティに組み込まれうる。例えば、レーザは狭帯域スペクトルを発し、その中心波長が広い波長範囲にわたって高速で掃引されうる。この代表的なレーザ共振器は、前記レーザの前記キャビティ長を最小限に抑える特別に設計された半導体光利得媒質を有する単方向光ファイバリングおよび／または完全自由空間線形キャビティを有しうる。
【００１０】
本発明の代表的な一実施形態によれば、装置は、第１電磁放射を入射するように構成された少なくとも１つの区画を有する構成を有しうる。前記区画は、前記第１電磁放射に関連する第２電磁放射の透過および／または反射を行うように構成されうる。前記区画は、（ｉ）特定の波数が時間と共に直線的に変化し、かつ（ｉｉ）平均周波数が時間と共に、１ミリ秒につき１００テラヘルツより高速で変化する、ように前記第２電磁放射を変化させるように構成されうる。前記平均周波数は、５キロヘルツを越える反復速度で繰り返し変化しうる。前記スペクトルは、１００ギガヘルツ未満の瞬時線幅を有しうる。
【００１１】
本発明の更に別の代表的な実施形態によれば、前記構成は、前記第２電磁放射を、少なくとも１つの特定の位置に、前記区画の反射および／または透過をさせる連続回転ディスクを有する。前記回転ディスクは、前記第２電磁放射の反射および／または透過を行う、曲線形状を有する少なくとも１つの部分を有しうる。前記構成は、レーザキャビティに設けられうる。また、処理構成および／またはユーザによる前記平均周波数の制御を可能にする制御構成も設けられうる。
【００１２】
本発明の更に別の代表的な実施形態によれば、装置は、電磁放射を供給することができ、第１電磁放射を入射するように構成された少なくとも１つの区画を有する連続回転する第１構成を有しうる。前記区画は、前記第１電磁放射に関連する第２電磁放射の透過および／または反射を行うように構成されうる。前記第２電磁放射の波長は、特性的反復時間でスキャンされうる。前記第２電磁放射を入射するように構成された少なくとも１つのレーザキャビティを有する第２構成が設けられうる。前記レーザキャビティにおける前記第２電磁放射の往復伝搬時間は、前記特性的反復時間の整数倍と実質的に等しくてもよい。
【００１３】
本発明の更に別の代表的な実施形態によれば、前記往復伝搬時間および／または前記特性的反復時間を制御するように構成された第３構成が設けられうる。前記往復伝搬時間と前記特性的反復時間との関係を求め、前記関係に基づいて前記第３構成を制御するように構成された第４構成が設けられうる。また、前記往復伝搬時間および／または前記特性的反復時間を制御し、前記往復伝搬時間と前記特性的反復時間との関係を求めるように構成された別の構成が設けられうる。前記別の構成は前記関係に基づいて制御されうる。本発明の代表的な実施形態によれば、前記第２構成に対して内部または外部に提供され、少なくとも１つのラマン増幅特性に基づいて前記第１電磁放射または前記第２電磁放射のうちの少なくとも一方を増幅するように構成された更に別の構成が設けられうる。
【００１４】
本発明の上記ならびに他の目的、特徴および利点は、下記に記載する本発明の詳細な説明を読めば、更に明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】本発明に係る回転ディスクに基づく波長チューニングフィルタの第１の代表的な実施形態である。
【図１Ｂ】本発明に係る回転ディスクに基づく波長チューニングフィルタの第２の代表的な実施形態である。
【図２】本発明に係るディスクリフレクタに基づく波長チューニングフィルタを使用した、短い線形キャビティレーザの第３の代表的な実施形態である。
【図３】本発明に係るディスクリフレクタに基づく波長チューニングフィルタを使用した、ファイバリングレーザの代表的な実施形態である。
【図４】本発明に係るディスクリフレクタに基づく波長チューニングフィルタを使用した、共振キャビティファイバリングレーザの代表的な実施形態である。
【図５】本発明に係るディスクリフレクタに基づく波長チューニングフィルタを使用した、共振キャビティファイバラマンリングレーザの代表的な実施形態である。
【図６Ａ】本発明に係るディスクリフレクタの第１の代表的な実施形態である。
【図６Ｂ】本発明に係るディスクリフレクタの第２の代表的な実施形態である。
【図６Ｃ】本発明に係るディスクリフレクタの第３の代表的な実施形態である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の更に別の目的、特徴および利点は、本発明の例示的な実施形態を示す図面を参照して、以下の発明の詳細な説明から明らとなるであろう。
【００１７】
全図面にわたって、同じ参照番号および参照符号は、特段の断りのない限り、同様の特徴、要素、部品または図に示した実施形態の一部を指すために用いられる。また、対象の発明を、図を参照して詳細に説明するが、説明は例示的な実施形態に関連して行う。対象の発明の真の範囲および趣旨を逸脱しない範囲で、記載の実施形態に変更および変形を行うことができることが意図される。
【００１８】
図１Ａは、本発明に係るディスクリフレクタに基づく波長チューニングフィルタの第１の代表的な実施形態の模式図を示す。例えば、光波長フィルタは、平行（collimated）入出力ビーム１００、回折格子２００、集束レンズ４００、および回転反射ディスク５００を備える。光波長フィルタへの光入力が、平行入力ビーム１００として提供される。波長フィルタされた出力が、平行光出力１００として逆反射される。回折格子２００は、波長分散素子として使用され、反射格子、透過格子、プリズム、回折格子、音響光学回折セルまたはこれらの素子の１つ以上の組み合わせ（これらに限定されない）を備えうる。
【００１９】
回折格子２００が、焦点距離を有する凹形曲率を有してもよく、この場合、集束レンズ４００が不要となる。集束レンズ４００は、ほぼその焦点距離Ｆ１だけ回折格子から離れた距離に設けられている。集束レンズ４００は、格子２００から回析された平行波長成分を受け取り、これを像平面ＩＰに集束させる。像平面ＩＰには、反射パターン５２０を有するディスク５００が設けられている。反射ディスク５００がその中心５４０を中心に回転５６０すると、各波長成分が、リフレクタパターン５２０の１つによって１つずつ選択的に反射され、時間と共に連続波長掃引が与えられる。あるリフレクタストリップが波長３４０〜３２０の所望のスペクトルを処理した（passes through）後は、次のリフレクタがスキャンを繰り返していく。ディスク５００の作製にさまざまな種類の材料を使用することができ、これには、軽量金属、軽量プラスチック、およびガラス基板またはシリコン基板などの異なる材料の基板などが挙げられる。また、集束レンズ４００も、用途に応じて異なる材料から形成することができ、低コストの用途ではプラスチック製の成型非球面レンズを使用することができる。
【００２０】
波長チューニングの方向を決定するために、光軸２１０に対する入射ビーム１００の代表的な向きおよびディスクリフレクタ５００の回転方向５６０を使用することができ、例えば、波長アップ（正）スキャンまたは波長ダウン（負）スキャンがある。フィードバックループ回路を使用して、ディスク５００の回転速度が監視および制御されうる。フィードバックを提供するために、モニタ用ビーム１１０が使用されうる。図１Ａに示す代表的な構成は、正の波長掃引を行ないうる。図１Ａには、ディスクリフレクタ構成５００が、例えば２０のリフレクタパターン５２０を有するように示されているが、リフレクタストリップの個数が２０より多いか少ないリフレクタパターン構成５２０が使用されてもよいことを理解すべきである。実際の機械的制約を一般に考慮しないが、従来の製造法に基づけば、任意の用途に使用するためのディスクリフレクタ構成５００のリフレクタストリップ５２０の特定の個数は、特定の用途のための所望のスキャン速度およびスキャン範囲に応じて決まりうる。
【００２１】
更に、ディスク５００のサイズは、特定の用途の選択（preference）に基づいて選択され、好ましくはディスク５００の製造のしやすさおよび重量などの特定の要因が考慮されるが、これらに限定されない。
【００２２】
本発明に係る代表的な一実施形態では、幅広い光スペクトルを有し、格子に入射されるガウスビーム１００が使用される。従来の回折格子式（grating equation）は、
λ＝ｐ・（ｓｉｎα＋ｓｉｎβ）
のように表すことができ、上記式において、λは光波長、ｐは格子間隔、αおよびβは格子の垂直軸に対するビームの入射角および回析角である。フィルタのチューニング範囲の中心波長は、
λ０＝ｐ・（ｓｉｎα＋ｓｉｎβ０）
によって定義され、上記式において、β０は、光軸２１０と格子の垂直軸間の角度である。回折格子構成のスペクトル分解能のＦＷＨＭ帯域幅は、
（δλ）ＦＷＨＭ／λ０＝Ａ・（ｐ／ｍ）ｃｏｓα／Ｗ
によって定義され、上記式において、二重光路（double pass）に対し、
【数１】
であり、ｍは回折次数、Ｗはファイバコリメータにおけるガウスビームの１／ｅ２幅である。
【００２３】
フィルタのチューニング範囲は、
Δλ＝ｐｃｏｓβｏ（Ｌ／Ｆ１）
によって与えられ、上記式において、Ｌ＝２Ｆ１ｔａｎ（Δβ／２）は、ストライプ間の距離を表す。像平面におけるビームスポット経（１／ｅ２強度点で測定される）は、ｗｓ＝４λＦ１／πＷ’（左記式において、Ｗ’＝Ｗ（ｃｏｓβ／ｃｏｓα）は集束レンズ４００における各波長成分の平行ビームの１／ｅ２幅である）で表されるため、フィルタの（チューニング範囲）／（線幅）で定義することができるフィルタの有効フィネッス（effective
finesse）は、
【数２】
によって決定することができる。
【００２４】
この関係から求められるように、格子のスペクトル分解能が十分に高いと仮定した場合には、フィルタのフィネッスを上げるには、格子の溝の密度を大きくし、ビーム入射角を大きくする必要がある。例えば、Ｗ＝０．５ｍｍ、λ＝１．３μｍ、Δλ＝１２０ｎｍ、およびｐ＝１／１２００ｍｍのときに８００のフィネッス（Δλ＝１２０ｎｍ、および（δλ）ｆｉｌｔｅｒ＝０．１５ｎｍ）を実現するためには、入射角は８６．９°でなければならない（Ｗ＝０．５ｍｍおよび（ＳＸ）ＦＷＨＭ＝０．０６２ｎｍ）。焦点距離が短い（ＮＡが大きい）場合、リフレクタストリップ間の間隔が小さく（スポット経が小さく）なるため、同じサイズのディスクでリフレクタストリップを増やし、このため、おそらく波長掃引反復速度を上げるためには、レンズ４００の有効径（clear aperture）が、ビームクリッピングを防ぐのに十分大きい限り、短焦点距離レンズ４００の使用が好適である。例えば、Ｆ１＝１０ｍｍおよびＤ＝１０ｍｍ（ＮＡ≒０．５）の場合、Ｄはレンズ４００の有効径、Ｌ＝１．７４ｍｍおよびｗｓ＝２．１６マイクロメートルである。
【００２５】
ストリップの幅ｗは、好ましくは、ディスク表面におけるビームスポット経ｗｓと実質的に等しくてもよい。ｗ＞ｗｓの場合、フィルタ帯域幅が広がり、ｗ＜ｗｓの場合、フィルタ帯域幅が狭くなるものの、ビームクリッピングによってフィルタの効率（反射率）が低下しうる。
【００２６】
光波長フィルタの第２の代表的な実施形態が図１Ｂに示される。この代表的なフィルタ構成では、回転ディスクに透過ウィンドウのストリップが配置されうる。透過ウィンドウを通る波長成分のみが、テレスコープ構成４２０，４４０を介して反射鏡６００に中継され、その後入射ポート１００に逆反射される。
【００２７】
図２は、回転リフレクタディスクを使用した波長掃引レーザの代表的な実施形態を示す。半導体光学アンプ（ＳＯＡ）７００からの平行光出力１００が、回転ディスク波長フィルタに直接結合される。ＳＯＡ７１０の反射ファセット側から光の一部分がシングルモードファイバ７２０に結合され、レーザ７４０の出力が提供される。
【００２８】
光がＳＯＡ利得媒質を通過すると、バンド内４波混合現象の結果、キャビティ内レーザ光の光スペクトルの周波数シフトダウンが発生する。周波数シフトダウンが発生した場合、波長スキャンフィルタを正の波長掃引方向に作動させることによって大きな出力パワーを生み出すことができる。自己周波数シフトと正のチューニングを組み合わせた動作により、より大きな出力を得ることができ、レーザがより高いチューニング速度で動作することが可能となるため、正の波長スキャンは好ましい動作でありうる。チューニング速度が上がることで、出力パワーを下げることができ、瞬時線幅を広げることができる。チューニング速度に対する出力パワーおよび瞬時線幅の感受性を下げるために、短いキャビティ長が望ましいとも考えられる。
【００２９】
ディスクリフレクタおよび利得媒質と光波長フィルタ間の直接自由空間結合に基づく、長さの短い波長スキャンフィルタでは、キャビティ全体の往復長さは、２０ｃｍよりも短くてもよく、このことは、チューニング速度に対する出力パワーおよび瞬時線幅の感受性を下げるために有利である。透過型の回転ディスクフィルタを使用することもできるが、キャビティ長が短い反射型が好適でありうる。
【００３０】
図３は、回転リフレクタディスクを使用した波長掃引レーザの別の代表的な実施形態を示す。ファイバリングキャビティ７０２が、コリメーティングレンズ７５０を介してディスクスキャンフィルタに結合されうる。比較的長いキャビティ長が許容されるような高速チューニングが必須ではない用途では、従来のデュアルポートＳＯＡ７１２を有するファイバリングキャビティが、任意選択の代表的な構成であってもよい。
【００３１】
図４は、キャビティ長の長いディスクに基づくファイバリング波長掃引レーザの代表的な実施形態を示す。レーザ光が、キャビティの往復後に共振するようにキャビティ長を長くすることは、チューニング速度に対する出力パワーおよび瞬時線幅の感受性を下げる別の方法である。リングキャビティ７０２内に設けらた、その長さがチューニング反復速度に応じて決まる追加のファイバ７６０により、共振チューニングが可能となる。ディスクスキャナを有するレーザキャビティのキャビティ長の変動は、ポリゴンスキャナベースのレーザのものよりも小さく、このため、より良好な共振を得ることができる。キャビティミラー位置が固定されており、ディスクが回転しても、各波長のキャビティ長が変化しないため、透過型ディスクスキャンフィルタを使用することにより、更に好適なキャビティ共振を得ることができる。ディスク５００の回転速度は、回転速度を測定するために（おそらくモニタリングビーム１１０を用いる）フィードバックループを使用することにより、一定に保つことができる。ディスクの厚さおよび平坦度のばらつきによる位相変動を除去するために、電気光学位相変調器または圧電変調器による能動位相チューニングが使用されてもよい。また、キャビティ長の変動のフィードバックを位相変調器に提供するために、監視ビーム１１０も使用されてもよい。
【００３２】
図５は、ディスクスキャンフィルタを使用した共振キャビティファイバラマンリングレーザの代表的な実施形態を示す。共振波長チューニングに長い光ファイバ７６０が使用されるため、ＷＤＭカプラ７８０を介して適切な励起光７７０を供給することで、長いファイバ７６０においてラマン利得を発生させることができる。ラマン利得効率を改善するキャビティ内の長いファイバ７６０として、特殊なタイプのファイバが使用されうる。ラマン利得波長帯域は、励起光の波長帯域によって決定されるため、適切な波長帯域の励起光が利用可能である限り、任意の波長チューニング帯域を有する波長掃引レーザを得ることができる。また、励起光のパワーおよびファイバにおけるラマン利得効率によっては、高パワーの波長掃引レーザを実施することができる。ラマン利得のための励起光をレーザ光の後方で供給しても、より高い利得を得るために、前方と後方の両方の励起を同時に使用してもよい。励起光は、単一波長成分の光に限定されない。広帯域幅のラマン利得を得るために、好ましくは複数波長の励起光が使用されうる。この代表的な構成は、フィルタの自由スペクトル範囲を越えるレーザチューニング範囲を実現するために、波長を少しずつずらし、利得帯域幅が、フィルタの自由スペクトル範囲よりも広く、漸進的にオン／オフが循環される複数のラマン励起光を使用することにより、更に拡張することができる。
【００３３】
図６Ａは、スキャンディスクリフレクタ（または透過ウィンドウ）パターン５２０の構成の代表的な実施形態を示す。例えば、回転ディスク５００に、１００を越えるリフレクタストリップ５２０が書き込まれうる。波長成分の空間的に離散された線５８０が、好ましくはリフレクタストリップに対して９０°の向きでディスクに入射される。厚さとリフレクタストリップ間の間隔は、上で説明した考慮事項に基づいて決定されうる。リフレクタ（または透過ウィンドウ）のない領域には、反射防止コーティングが施されうる。多くのリフレクタストリップをディスクに書き込むことができ、同じ回転速度で高いチューニング反復速度を与えることができるため、回転速度が小さなディスクの回転速度よりも大幅に遅くない限り、大口径の（直径の大きな）ディスク好適でありうる。１００を越えるリフレクタストリップを有するディスク５６０を１０００回転／秒で回転させると、１００ｋＨｚを越えるチューニング反復速度を得ることができる。
【００３４】
図６Ｂは、スキャンディスクリフレクタ（または透過ウィンドウ）パターン５２０の構成の別の代表的な実施形態を示す。この代表的な実施形態では、リフレクタストリップは、直線でなく曲線である。リフレクタストリップの曲率は、ディスクスキャナが一定速度で回転しているときに、任意の所望の波長チューニングのスロープを得ることができるように慎重に設計される。所望の波長チューニングスロープを得るために、リフレクタストリップ素子と波長成分の線間５８０の角度ｆを、予め設計された値に正確に合わせる必要がある。ＯＦＤＩ（光学周波数領域画像法）に好適な１つの代表的なチューニングスロープは、ディスクが一定速度で回転すると、フィルタされた光の波数が時間と共に直線的に掃引されうる。
【００３５】
図６Ｃは、スキャンディスクリフレクタ（または透過ウィンドウ）パターン５２０の構成の別の代表的な実施形態を示す。この代表的な構成では、リフレクタストリップ５２２の複数のリングが、ディスク上に書き込まれうる。各リフレクタストリップリングは、特定の波長フィルタリング条件（チューニング範囲、線幅など）に対応しており、複数のリングにより、異なる波長掃引要件に対するさまざまな選択肢を与えることができる。
【００３６】
上記の説明は、本発明の原則を示すに過ぎない。記載した実施形態をさまざまに変更および変形することは、ここに記載した教示を鑑みれば、当業者にとって明らかであろう。実際、本発明の代表的な実施形態に係る構成、システムおよび方法は、どのようなＯＣＴシステム、ＯＦＤＩシステム、スペクトルドメインＯＣＴ（ＳＤ−ＯＣＴ）システムまたは他の画像システムと共に使用することができる。この例としては、例えば、２００４年９月８日出願の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２９１４８号、２００５年１１月２日出願の米国特許出願第１１／２６６，７７９号、および２００４年７月９日出願の米国特許出願第１０／５０１，２７６号に記載されているものが挙げられ、これらの開示の全体が参照により本明細書に援用される。このため、当業者が数多くのシステム、構成および方法を考察することができることが認められよう。このようなシステム、構成および方法は、ここに明確に図示または記載されていないが、本発明の原理を具体化しており、このため本発明の趣旨および範囲に含まれる。また、先行技術情報が本明細書に参照により明示的に援用されていない範囲において、その全体が本明細書に明示的に援用される。本明細書において上記で参照した刊行物の全ては、その全体が参照により本明細書に援用される。
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本願は、２００７年１月１９日出願の米国特許出願第６０／８８５，６６０号に基づき、同出願に対する優先権の利益を要求し、その全開示が、参照によりここに援用される。
【０００２】
本発明は、一般に、光学系に関し、より詳細には、波長チューニングのための光波長フィルタシステム、ならびにこの光波長フィルタシステムを使用した波長掃引レーザに関する。
【背景技術】
【０００３】
光リフレクトメトリ測定、生物医学画像法、センサインタロゲーション、ならびに試験および測定用の、高速かつ広範にチューニング可能な波長レーザソースを開発するために、かなりの労力が払われてきた。狭線幅、ワイドレンジおよび高速のチューニングは、キャビティ内狭帯域波長スキャンフィルタを使用して得られている。回折格子フィルタ設計を使用することにより、拡張キャビティ半導体レーザにおいてモードホッピングのない単一周波数動作が得られている。しかし、単一周波数レーザ動作を得て、モードホップのないチューニングを保証することは、複雑な機械装置を使用し、最大チューニング速度を制限する可能性がある。これまでに得られている最高のチューニング速度の１つは１００ｎｍ／秒未満にとどまっている。生物医学画像法などの特定の代表的な用途では、１０ＧＨｚ以上の瞬時線幅に対応する複数の長手方向モード動作で十分である。このような線幅により、光コヒーレンストモグラフィ法において組織の数ミリメートルの範囲深さ（ranging depth）と、スペクトル符号化共焦点顕微鏡検査においてマイクロメートルレベルの横分解能を得ることができる。
【０００４】
１０ＧＨｚのオーダーの線幅は、キャビティ内チューニング素子（例えば音響光フィルタ、ファブリペローフィルタおよびガルバノメーター駆動回折格子フィルタ）を使用して実現することができる。しかし、従来の掃引周波数は、フィルタの有限のチューニング速度によって１ｋＨｚ未満に限られていた。生物医学的用途におけるビデオ速度（＞３０フレーム／秒）の高解像度光学画像法では、１５ｋＨｚを越える反復速度を有する高速チューニングが必要となりうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ポリゴンスキャンフィルタを使用する波長掃引レーザの最近の実装は、最大１０，０００ｎｍ／マイクロ秒の高速波長チューニングを提供している。高速ポリゴンベースの波長掃引光源は、２００フレーム／秒もの高速撮像が可能であるが、瞬時線幅を０．１５ｎｍより狭い値に保った１０，０００ｎｍ／マイクロ秒もの高い波長チューニング速度は、ポリゴンベースの波長掃引レーザの限界に既に達している。
【０００６】
したがって、特に広い波長チューニング範囲および高速チューニング速度での狭瞬時線幅のための、新しい波長スキャンフィルタと、より高速なチューニングのためのレーザ方式が求められている。
【０００７】
本発明の目的の１つは、上記の不備を解消することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の代表的な実施形態は、広スペクトルチューニング範囲および狭瞬時線幅において高速波長掃引光を供給する光波フィルタリングのための装置および発生源の構成を有しうる。本発明の代表的な実施形態の代表的な変形例では、前記光フィルタは、回折格子、集束レンズおよび回転ディスクを備えうる。前記回転ディスクは、リフレクタパターンおよび／または透過ウィンドウパターンを有しうる。ディスクの特定の光学部品と構成および適切な設計により、狭瞬時線幅で、広いチューニング範囲にわたる高速波長掃引が可能となる。
【０００９】
本発明の別の代表的な実施形態では、前記波長掃引フィルタは、波長チューニング可能な光源を実施する適切な利得媒質と結合される。前記フィルタおよび利得媒質は、更にレーザキャビティに組み込まれうる。例えば、レーザは狭帯域スペクトルを発し、その中心波長が広い波長範囲にわたって高速で掃引されうる。この代表的なレーザ共振器は、前記レーザの前記キャビティ長を最小限に抑える特別に設計された半導体光利得媒質を有する単方向光ファイバリングおよび／または完全自由空間線形キャビティを有しうる。
【００１０】
本発明の代表的な一実施形態によれば、装置は、第１電磁放射を入射するように構成された少なくとも１つの区画を有する構成を有しうる。前記区画は、前記第１電磁放射に関連する第２電磁放射の透過および／または反射を行うように構成されうる。前記区画は、（ｉ）特定の波数が時間と共に直線的に変化し、かつ（ｉｉ）平均周波数が時間と共に、１ミリ秒につき１００テラヘルツより高速で変化する、ように前記第２電磁放射を変化させるように構成されうる。前記平均周波数は、５キロヘルツを越える反復速度で繰り返し変化しうる。前記スペクトルは、１００ギガヘルツ未満の瞬時線幅を有しうる。
【００１１】
本発明の更に別の代表的な実施形態によれば、前記構成は、前記第２電磁放射を、少なくとも１つの特定の位置に、前記区画の反射および／または透過をさせる連続回転ディスクを有する。前記回転ディスクは、前記第２電磁放射の反射および／または透過を行う、曲線形状を有する少なくとも１つの部分を有しうる。前記構成は、レーザキャビティに設けられうる。また、処理構成および／またはユーザによる前記平均周波数の制御を可能にする制御構成も設けられうる。
【００１２】
本発明の更に別の代表的な実施形態によれば、装置は、電磁放射を供給することができ、第１電磁放射を入射するように構成された少なくとも１つの区画を有する連続回転する第１構成を有しうる。前記区画は、前記第１電磁放射に関連する第２電磁放射の透過および／または反射を行うように構成されうる。前記第２電磁放射の波長は、特性的反復時間でスキャンされうる。前記第２電磁放射を入射するように構成された少なくとも１つのレーザキャビティを有する第２構成が設けられうる。前記レーザキャビティにおける前記第２電磁放射の往復伝搬時間は、前記特性的反復時間の整数倍と実質的に等しくてもよい。
【００１３】
本発明の更に別の代表的な実施形態によれば、前記往復伝搬時間および／または前記特性的反復時間を制御するように構成された第３構成が設けられうる。前記往復伝搬時間と前記特性的反復時間との関係を求め、前記関係に基づいて前記第３構成を制御するように構成された第４構成が設けられうる。また、前記往復伝搬時間および／または前記特性的反復時間を制御し、前記往復伝搬時間と前記特性的反復時間との関係を求めるように構成された別の構成が設けられうる。前記別の構成は前記関係に基づいて制御されうる。本発明の代表的な実施形態によれば、前記第２構成に対して内部または外部に提供され、少なくとも１つのラマン増幅特性に基づいて前記第１電磁放射または前記第２電磁放射のうちの少なくとも一方を増幅するように構成された更に別の構成が設けられうる。
【００１４】
本発明の上記ならびに他の目的、特徴および利点は、下記に記載する本発明の詳細な説明を読めば、更に明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】本発明に係る回転ディスクに基づく波長チューニングフィルタの第１の代表的な実施形態である。
【図１Ｂ】本発明に係る回転ディスクに基づく波長チューニングフィルタの第２の代表的な実施形態である。
【図２】本発明に係るディスクリフレクタに基づく波長チューニングフィルタを使用した、短い線形キャビティレーザの第３の代表的な実施形態である。
【図３】本発明に係るディスクリフレクタに基づく波長チューニングフィルタを使用した、ファイバリングレーザの代表的な実施形態である。
【図４】本発明に係るディスクリフレクタに基づく波長チューニングフィルタを使用した、共振キャビティファイバリングレーザの代表的な実施形態である。
【図５】本発明に係るディスクリフレクタに基づく波長チューニングフィルタを使用した、共振キャビティファイバラマンリングレーザの代表的な実施形態である。
【図６Ａ】本発明に係るディスクリフレクタの第１の代表的な実施形態である。
【図６Ｂ】本発明に係るディスクリフレクタの第２の代表的な実施形態である。
【図６Ｃ】本発明に係るディスクリフレクタの第３の代表的な実施形態である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の更に別の目的、特徴および利点は、本発明の例示的な実施形態を示す図面を参照して、以下の発明の詳細な説明から明らとなるであろう。
【００１７】
全図面にわたって、同じ参照番号および参照符号は、特段の断りのない限り、同様の特徴、要素、部品または図に示した実施形態の一部を指すために用いられる。また、対象の発明を、図を参照して詳細に説明するが、説明は例示的な実施形態に関連して行う。対象の発明の真の範囲および趣旨を逸脱しない範囲で、記載の実施形態に変更および変形を行うことができることが意図される。
【００１８】
図１Ａは、本発明に係るディスクリフレクタに基づく波長チューニングフィルタの第１の代表的な実施形態の模式図を示す。例えば、光波長フィルタは、平行（collimated）入出力ビーム１００、回折格子２００、集束レンズ４００、および回転反射ディスク５００を備える。光波長フィルタへの光入力が、平行入力ビーム１００として提供される。波長フィルタされた出力が、平行光出力１００として逆反射される。回折格子２００は、波長分散素子として使用され、反射格子、透過格子、プリズム、回折格子、音響光学回折セルまたはこれらの素子の１つ以上の組み合わせ（これらに限定されない）を備えうる。
【００１９】
回折格子２００が、焦点距離を有する凹形曲率を有してもよく、この場合、集束レンズ４００が不要となる。集束レンズ４００は、ほぼその焦点距離Ｆ１だけ回折格子から離れた距離に設けられている。集束レンズ４００は、格子２００から回析された平行波長成分を受け取り、これを像平面ＩＰに集束させる。像平面ＩＰには、反射パターン５２０を有するディスク５００が設けられている。反射ディスク５００がその中心５４０を中心に回転５６０すると、各波長成分が、リフレクタパターン５２０の１つによって１つずつ選択的に反射され、時間と共に連続波長掃引が与えられる。あるリフレクタストリップが波長３４０〜３２０の所望のスペクトルを処理した（passes through）後は、次のリフレクタがスキャンを繰り返していく。ディスク５００の作製にさまざまな種類の材料を使用することができ、これには、軽量金属、軽量プラスチック、およびガラス基板またはシリコン基板などの異なる材料の基板などが挙げられる。また、集束レンズ４００も、用途に応じて異なる材料から形成することができ、低コストの用途ではプラスチック製の成型非球面レンズを使用することができる。
【００２０】
波長チューニングの方向を決定するために、光軸２１０に対する入射ビーム１００の代表的な向きおよびディスクリフレクタ５００の回転方向５６０を使用することができ、例えば、波長アップ（正）スキャンまたは波長ダウン（負）スキャンがある。フィードバックループ回路を使用して、ディスク５００の回転速度が監視および制御されうる。フィードバックを提供するために、モニタ用ビーム１１０が使用されうる。図１Ａに示す代表的な構成は、正の波長掃引を行ないうる。図１Ａには、ディスクリフレクタ構成５００が、例えば２０のリフレクタパターン５２０を有するように示されているが、リフレクタストリップの個数が２０より多いか少ないリフレクタパターン構成５２０が使用されてもよいことを理解すべきである。実際の機械的制約を一般に考慮しないが、従来の製造法に基づけば、任意の用途に使用するためのディスクリフレクタ構成５００のリフレクタストリップ５２０の特定の個数は、特定の用途のための所望のスキャン速度およびスキャン範囲に応じて決まりうる。
【００２１】
更に、ディスク５００のサイズは、特定の用途の選択（preference）に基づいて選択され、好ましくはディスク５００の製造のしやすさおよび重量などの特定の要因が考慮されるが、これらに限定されない。
【００２２】
本発明に係る代表的な一実施形態では、幅広い光スペクトルを有し、格子に入射されるガウスビーム１００が使用される。従来の回折格子式（grating equation）は、
λ＝ｐ・（ｓｉｎα＋ｓｉｎβ）
のように表すことができ、上記式において、λは光波長、ｐは格子間隔、αおよびβは格子の垂直軸に対するビームの入射角および回析角である。フィルタのチューニング範囲の中心波長は、
λ０＝ｐ・（ｓｉｎα＋ｓｉｎβ０）
によって定義され、上記式において、β０は、光軸２１０と格子の垂直軸間の角度である。回折格子構成のスペクトル分解能のＦＷＨＭ帯域幅は、
（δλ）ＦＷＨＭ／λ０＝Ａ・（ｐ／ｍ）ｃｏｓα／Ｗ
によって定義され、上記式において、二重光路（double pass）に対し、
【数１】
であり、ｍは回折次数、Ｗはファイバコリメータにおけるガウスビームの１／ｅ２幅である。
【００２３】
フィルタのチューニング範囲は、
Δλ＝ｐｃｏｓβｏ（Ｌ／Ｆ１）
によって与えられ、上記式において、Ｌ＝２Ｆ１ｔａｎ（Δβ／２）は、ストライプ間の距離を表す。像平面におけるビームスポット経（１／ｅ２強度点で測定される）は、ｗｓ＝４λＦ１／πＷ’（左記式において、Ｗ’＝Ｗ（ｃｏｓβ／ｃｏｓα）は集束レンズ４００における各波長成分の平行ビームの１／ｅ２幅である）で表されるため、フィルタの（チューニング範囲）／（線幅）で定義することができるフィルタの有効フィネッス（effective
finesse）は、
【数２】
によって決定することができる。
【００２４】
この関係から求められるように、格子のスペクトル分解能が十分に高いと仮定した場合には、フィルタのフィネッスを上げるには、格子の溝の密度を大きくし、ビーム入射角を大きくする必要がある。例えば、Ｗ＝０．５ｍｍ、λ＝１．３μｍ、Δλ＝１２０ｎｍ、およびｐ＝１／１２００ｍｍのときに８００のフィネッス（Δλ＝１２０ｎｍ、および（δλ）ｆｉｌｔｅｒ＝０．１５ｎｍ）を実現するためには、入射角は８６．９°でなければならない（Ｗ＝０．５ｍｍおよび（ＳＸ）ＦＷＨＭ＝０．０６２ｎｍ）。焦点距離が短い（ＮＡが大きい）場合、リフレクタストリップ間の間隔が小さく（スポット経が小さく）なるため、同じサイズのディスクでリフレクタストリップを増やし、このため、おそらく波長掃引反復速度を上げるためには、レンズ４００の有効径（clear aperture）が、ビームクリッピングを防ぐのに十分大きい限り、短焦点距離レンズ４００の使用が好適である。例えば、Ｆ１＝１０ｍｍおよびＤ＝１０ｍｍ（ＮＡ≒０．５）の場合、Ｄはレンズ４００の有効径、Ｌ＝１．７４ｍｍおよびｗｓ＝２．１６マイクロメートルである。
【００２５】
ストリップの幅ｗは、好ましくは、ディスク表面におけるビームスポット経ｗｓと実質的に等しくてもよい。ｗ＞ｗｓの場合、フィルタ帯域幅が広がり、ｗ＜ｗｓの場合、フィルタ帯域幅が狭くなるものの、ビームクリッピングによってフィルタの効率（反射率）が低下しうる。
【００２６】
光波長フィルタの第２の代表的な実施形態が図１Ｂに示される。この代表的なフィルタ構成では、回転ディスクに透過ウィンドウのストリップが配置されうる。透過ウィンドウを通る波長成分のみが、テレスコープ構成４２０，４４０を介して反射鏡６００に中継され、その後入射ポート１００に逆反射される。
【００２７】
図２は、回転リフレクタディスクを使用した波長掃引レーザの代表的な実施形態を示す。半導体光学アンプ（ＳＯＡ）７００からの平行光出力１００が、回転ディスク波長フィルタに直接結合される。ＳＯＡ７１０の反射ファセット側から光の一部分がシングルモードファイバ７２０に結合され、レーザ７４０の出力が提供される。
【００２８】
光がＳＯＡ利得媒質を通過すると、バンド内４波混合現象の結果、キャビティ内レーザ光の光スペクトルの周波数シフトダウンが発生する。周波数シフトダウンが発生した場合、波長スキャンフィルタを正の波長掃引方向に作動させることによって大きな出力パワーを生み出すことができる。自己周波数シフトと正のチューニングを組み合わせた動作により、より大きな出力を得ることができ、レーザがより高いチューニング速度で動作することが可能となるため、正の波長スキャンは好ましい動作でありうる。チューニング速度が上がることで、出力パワーを下げることができ、瞬時線幅を広げることができる。チューニング速度に対する出力パワーおよび瞬時線幅の感受性を下げるために、短いキャビティ長が望ましいとも考えられる。
【００２９】
ディスクリフレクタおよび利得媒質と光波長フィルタ間の直接自由空間結合に基づく、長さの短い波長スキャンフィルタでは、キャビティ全体の往復長さは、２０ｃｍよりも短くてもよく、このことは、チューニング速度に対する出力パワーおよび瞬時線幅の感受性を下げるために有利である。透過型の回転ディスクフィルタを使用することもできるが、キャビティ長が短い反射型が好適でありうる。
【００３０】
図３は、回転リフレクタディスクを使用した波長掃引レーザの別の代表的な実施形態を示す。ファイバリングキャビティ７０２が、コリメーティングレンズ７５０を介してディスクスキャンフィルタに結合されうる。比較的長いキャビティ長が許容されるような高速チューニングが必須ではない用途では、従来のデュアルポートＳＯＡ７１２を有するファイバリングキャビティが、任意選択の代表的な構成であってもよい。
【００３１】
図４は、キャビティ長の長いディスクに基づくファイバリング波長掃引レーザの代表的な実施形態を示す。レーザ光が、キャビティの往復後に共振するようにキャビティ長を長くすることは、チューニング速度に対する出力パワーおよび瞬時線幅の感受性を下げる別の方法である。リングキャビティ７０２内に設けらた、その長さがチューニング反復速度に応じて決まる追加のファイバ７６０により、共振チューニングが可能となる。ディスクスキャナを有するレーザキャビティのキャビティ長の変動は、ポリゴンスキャナベースのレーザのものよりも小さく、このため、より良好な共振を得ることができる。キャビティミラー位置が固定されており、ディスクが回転しても、各波長のキャビティ長が変化しないため、透過型ディスクスキャンフィルタを使用することにより、更に好適なキャビティ共振を得ることができる。ディスク５００の回転速度は、回転速度を測定するために（おそらくモニタリングビーム１１０を用いる）フィードバックループを使用することにより、一定に保つことができる。ディスクの厚さおよび平坦度のばらつきによる位相変動を除去するために、電気光学位相変調器または圧電変調器による能動位相チューニングが使用されてもよい。また、キャビティ長の変動のフィードバックを位相変調器に提供するために、監視ビーム１１０も使用されてもよい。
【００３２】
図５は、ディスクスキャンフィルタを使用した共振キャビティファイバラマンリングレーザの代表的な実施形態を示す。共振波長チューニングに長い光ファイバ７６０が使用されるため、ＷＤＭカプラ７８０を介して適切な励起光７７０を供給することで、長いファイバ７６０においてラマン利得を発生させることができる。ラマン利得効率を改善するキャビティ内の長いファイバ７６０として、特殊なタイプのファイバが使用されうる。ラマン利得波長帯域は、励起光の波長帯域によって決定されるため、適切な波長帯域の励起光が利用可能である限り、任意の波長チューニング帯域を有する波長掃引レーザを得ることができる。また、励起光のパワーおよびファイバにおけるラマン利得効率によっては、高パワーの波長掃引レーザを実施することができる。ラマン利得のための励起光をレーザ光の後方で供給しても、より高い利得を得るために、前方と後方の両方の励起を同時に使用してもよい。励起光は、単一波長成分の光に限定されない。広帯域幅のラマン利得を得るために、好ましくは複数波長の励起光が使用されうる。この代表的な構成は、フィルタの自由スペクトル範囲を越えるレーザチューニング範囲を実現するために、波長を少しずつずらし、利得帯域幅が、フィルタの自由スペクトル範囲よりも広く、漸進的にオン／オフが循環される複数のラマン励起光を使用することにより、更に拡張することができる。
【００３３】
図６Ａは、スキャンディスクリフレクタ（または透過ウィンドウ）パターン５２０の構成の代表的な実施形態を示す。例えば、回転ディスク５００に、１００を越えるリフレクタストリップ５２０が書き込まれうる。波長成分の空間的に離散された線５８０が、好ましくはリフレクタストリップに対して９０°の向きでディスクに入射される。厚さとリフレクタストリップ間の間隔は、上で説明した考慮事項に基づいて決定されうる。リフレクタ（または透過ウィンドウ）のない領域には、反射防止コーティングが施されうる。多くのリフレクタストリップをディスクに書き込むことができ、同じ回転速度で高いチューニング反復速度を与えることができるため、回転速度が小さなディスクの回転速度よりも大幅に遅くない限り、大口径の（直径の大きな）ディスク好適でありうる。１００を越えるリフレクタストリップを有するディスク５６０を１０００回転／秒で回転させると、１００ｋＨｚを越えるチューニング反復速度を得ることができる。
【００３４】
図６Ｂは、スキャンディスクリフレクタ（または透過ウィンドウ）パターン５２０の構成の別の代表的な実施形態を示す。この代表的な実施形態では、リフレクタストリップは、直線でなく曲線である。リフレクタストリップの曲率は、ディスクスキャナが一定速度で回転しているときに、任意の所望の波長チューニングのスロープを得ることができるように慎重に設計される。所望の波長チューニングスロープを得るために、リフレクタストリップ素子と波長成分の線間５８０の角度ｆを、予め設計された値に正確に合わせる必要がある。ＯＦＤＩ（光学周波数領域画像法）に好適な１つの代表的なチューニングスロープは、ディスクが一定速度で回転すると、フィルタされた光の波数が時間と共に直線的に掃引されうる。
【００３５】
図６Ｃは、スキャンディスクリフレクタ（または透過ウィンドウ）パターン５２０の構成の別の代表的な実施形態を示す。この代表的な構成では、リフレクタストリップ５２２の複数のリングが、ディスク上に書き込まれうる。各リフレクタストリップリングは、特定の波長フィルタリング条件（チューニング範囲、線幅など）に対応しており、複数のリングにより、異なる波長掃引要件に対するさまざまな選択肢を与えることができる。
【００３６】
上記の説明は、本発明の原則を示すに過ぎない。記載した実施形態をさまざまに変更および変形することは、ここに記載した教示を鑑みれば、当業者にとって明らかであろう。実際、本発明の代表的な実施形態に係る構成、システムおよび方法は、どのようなＯＣＴシステム、ＯＦＤＩシステム、スペクトルドメインＯＣＴ（ＳＤ−ＯＣＴ）システムまたは他の画像システムと共に使用することができる。この例としては、例えば、２００４年９月８日出願の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２９１４８号、２００５年１１月２日出願の米国特許出願第１１／２６６，７７９号、および２００４年７月９日出願の米国特許出願第１０／５０１，２７６号に記載されているものが挙げられ、これらの開示の全体が参照により本明細書に援用される。このため、当業者が数多くのシステム、構成および方法を考察することができることが認められよう。このようなシステム、構成および方法は、ここに明確に図示または記載されていないが、本発明の原理を具体化しており、このため本発明の趣旨および範囲に含まれる。また、先行技術情報が本明細書に参照により明示的に援用されていない範囲において、その全体が本明細書に明示的に援用される。本明細書において上記で参照した刊行物の全ては、その全体が参照により本明細書に援用される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
第１電磁放射を入射するように構成された少なくとも１つの区画を有する構成を有し、
前記少なくとも１つの区画は、前記第１電磁放射に関連する第２電磁放射の透過または反射の少なくとも一方を行うように構成されており、
前記少なくとも１つの区画は、
ａ．特定の波数が時間と共に直線的に変化し、かつ
ｂ．平均周波数が時間と共に、１ミリ秒につき１００テラヘルツより高速で変化する、ように前記第２電磁放射を変化させるように構成されている装置。
【請求項２】
前記平均周波数は、５キロヘルツを越える反復速度で繰り返し変化する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記スペクトルは、１００ギガヘルツ未満の瞬時線幅を有する請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記構成は、前記第２電磁放射を、少なくとも１つの特定の位置に、前記少なくとも１つの区画の反射または透過の少なくとも一方をさせる連続回転ディスクを有する請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記回転ディスクは、前記第２電磁放射の反射または透過の少なくとも一方を行う、曲線形状を有する少なくとも１つの部分を有する請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの区画は曲線形状を有する請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記構成はレーザキャビティに設けられる請求項１に記載の装置。
【請求項８】
処理構成またはユーザの少なくとも一方による前記平均周波数の制御を可能にする制御構成を更に有する請求項１に記載の装置。
【請求項９】
電磁放射を供給する装置であって、
第１電磁放射を入射するように構成された少なくとも１つの区画を有する連続回転する第１構成と、前記少なくとも１つの区画は、前記第１電磁放射に関連する第２電磁放射の透過または反射の少なくとも一方を行うように構成されており、前記第２電磁放射の波長は、特性的反復時間でスキャンされ、
前記第２電磁放射を入射するように構成された少なくとも１つのレーザキャビティを有する第２構成と、を有し、前記レーザキャビティにおける前記第２電磁放射の往復伝搬時間は、前記特性的反復時間の整数倍と実質的に等しい装置。
【請求項１０】
前記往復伝搬時間または前記特性的反復時間のうちの少なくとも１つを制御するように構成された第３構成を更に有する請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記往復伝搬時間と前記特性的反復時間との関係を求め、前記関係に基づいて前記第３構成を制御するように構成された第４構成を更に有する請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記往復伝搬時間または前記特性的反復時間の少なくとも１つを制御し、前記往復伝搬時間と前記特性的反復時間との関係を求めるように構成された別の構成を有し、前記別の構成は前記関係に基づいて制御される請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
電磁放射を供給する装置であって、
第１電磁放射を入射するように構成された少なくとも１つの区画を有する第１構成と、前記少なくとも１つの区画は、前記第１電磁放射に関連する第２電磁放射の透過または反射の少なくとも一方を行うように構成されており、前記第２電磁放射の波長は、特性的反復時間でスキャンされ、
前記第２電磁放射を入射するように構成された少なくとも１つのレーザキャビティを有する第２構成と、前記レーザキャビティにおける前記第２電磁放射の往復伝搬時間は、前記特性的反復時間の整数倍と実質的に等しく、
前記第２構成に対して内部または外部に提供され、少なくとも１つのラマン増幅特性に基づいて前記第１電磁放射または前記第２電磁放射のうちの少なくとも一方を増幅するように構成された第３構成と、を有する装置。
【請求項１４】
前記往復伝搬時間または前記特性的反復時間のうちの少なくとも１つを制御するように構成された第４構成を更に有する請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記往復伝搬時間と前記特性的反復時間との関係を求め、前記関係に基づいて前記第４構成を制御するように構成された第５構成を更に有する請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記往復伝搬時間または前記特性的反復時間の少なくとも１つを制御し、前記往復伝搬時間と前記特性的反復時間との関係を求めるように構成された別の構成を有し、前記別の構成は前記関係に基づいて制御される請求項１３に記載の装置。
【請求項１】
装置であって、
第１電磁放射を入射するように構成された少なくとも１つの区画を有する構成を有し、
前記少なくとも１つの区画は、前記第１電磁放射に関連する第２電磁放射の透過または反射の少なくとも一方を行うように構成されており、
前記少なくとも１つの区画は、
ａ．特定の波数が時間と共に直線的に変化し、かつ
ｂ．平均周波数が時間と共に、１ミリ秒につき１００テラヘルツより高速で変化する、ように前記第２電磁放射を変化させるように構成されている装置。
【請求項２】
前記平均周波数は、５キロヘルツを越える反復速度で繰り返し変化する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記スペクトルは、１００ギガヘルツ未満の瞬時線幅を有する請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記構成は、前記第２電磁放射を、少なくとも１つの特定の位置に、前記少なくとも１つの区画の反射または透過の少なくとも一方をさせる連続回転ディスクを有する請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記回転ディスクは、前記第２電磁放射の反射または透過の少なくとも一方を行う、曲線形状を有する少なくとも１つの部分を有する請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの区画は曲線形状を有する請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記構成はレーザキャビティに設けられる請求項１に記載の装置。
【請求項８】
処理構成またはユーザの少なくとも一方による前記平均周波数の制御を可能にする制御構成を更に有する請求項１に記載の装置。
【請求項９】
電磁放射を供給する装置であって、
第１電磁放射を入射するように構成された少なくとも１つの区画を有する連続回転する第１構成と、前記少なくとも１つの区画は、前記第１電磁放射に関連する第２電磁放射の透過または反射の少なくとも一方を行うように構成されており、前記第２電磁放射の波長は、特性的反復時間でスキャンされ、
前記第２電磁放射を入射するように構成された少なくとも１つのレーザキャビティを有する第２構成と、を有し、前記レーザキャビティにおける前記第２電磁放射の往復伝搬時間は、前記特性的反復時間の整数倍と実質的に等しい装置。
【請求項１０】
前記往復伝搬時間または前記特性的反復時間のうちの少なくとも１つを制御するように構成された第３構成を更に有する請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記往復伝搬時間と前記特性的反復時間との関係を求め、前記関係に基づいて前記第３構成を制御するように構成された第４構成を更に有する請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記往復伝搬時間または前記特性的反復時間の少なくとも１つを制御し、前記往復伝搬時間と前記特性的反復時間との関係を求めるように構成された別の構成を有し、前記別の構成は前記関係に基づいて制御される請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
電磁放射を供給する装置であって、
第１電磁放射を入射するように構成された少なくとも１つの区画を有する第１構成と、前記少なくとも１つの区画は、前記第１電磁放射に関連する第２電磁放射の透過または反射の少なくとも一方を行うように構成されており、前記第２電磁放射の波長は、特性的反復時間でスキャンされ、
前記第２電磁放射を入射するように構成された少なくとも１つのレーザキャビティを有する第２構成と、前記レーザキャビティにおける前記第２電磁放射の往復伝搬時間は、前記特性的反復時間の整数倍と実質的に等しく、
前記第２構成に対して内部または外部に提供され、少なくとも１つのラマン増幅特性に基づいて前記第１電磁放射または前記第２電磁放射のうちの少なくとも一方を増幅するように構成された第３構成と、を有する装置。
【請求項１４】
前記往復伝搬時間または前記特性的反復時間のうちの少なくとも１つを制御するように構成された第４構成を更に有する請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記往復伝搬時間と前記特性的反復時間との関係を求め、前記関係に基づいて前記第４構成を制御するように構成された第５構成を更に有する請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記往復伝搬時間または前記特性的反復時間の少なくとも１つを制御し、前記往復伝搬時間と前記特性的反復時間との関係を求めるように構成された別の構成を有し、前記別の構成は前記関係に基づいて制御される請求項１３に記載の装置。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【公表番号】特表２０１０−５１７０８０（Ｐ２０１０−５１７０８０Ａ）
【公表日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５４６５０９（Ｐ２００９−５４６５０９）
【出願日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０５１３３５
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０８９３４２
【国際公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【出願人】（５９２０１７６３３）ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション (177)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０５１３３５
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０８９３４２
【国際公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【出願人】（５９２０１７６３３）ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション (177)
【Ｆターム（参考）】
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