波長調節可能光源
波長調節可能な光源（１）の少なくとも１つの実施形態では、それは動作中に電磁放射線（Ｒ）を生成することができる出力源（２）を備える。さらに、光源（１）は、出力源（２）の下流に位置している波長選択的な第１のフィルタ要素（５）を有する。また、光源（１）は、第１のフィルタ要素（５）の下流に位置し、出力源（２）によって放出される放射線（Ｒ）を少なくとも部分的に増幅することができる第１の増幅媒体（３）を含有する。光源（１）は、第１の増幅媒体（３）の下流に位置している、少なくとも１つの波長選択的な第２のフィルタ要素（６）をさらに備え、第２のフィルタ要素（６）は、第１のフィルタ要素（５）に対する光学間隔（Ｌ）を有する。第１のフィルタ要素（５）および少なくとも１つの第２のフィルタ要素（６）は、光源（１）が有する制御ユニット（１１）を介して調節可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
波長の調節が可能である光源が開示される。
【背景技術】
【０００２】
例えば、医学、特に光コヒーレンストモグラフィにおいて、スペクトル的に狭帯域の波長調節可能な光源が使用される。例えば、ヒト組織の２次元または３次元画像は、光コヒーレンストモグラフィを介して生成され得る。そのような画像の重要な側面は、達成可能な解像度、すなわち、とりわけ画像をもたらすピクセルの数である。画像の品質およびその診断的有用性が、例えば、このように明白に影響を受ける。高い詳細な再現性に加えて、画像の生成に要する期間もまた、重要である。患者への負担を低減するために、例えば、画像を生成するのに要する期間は、可能な限り減少させられる。高い解像度と短い継続時間との組合せ要件は、高いデータ速度が可能になることを意味する。これは、特に、トモグラフィ法に使用することが可能な光源に高い要件を課す。
【０００３】
狭帯域の調節可能な光源を実現するための一つの可能性は、例えば、白熱ランプまたはアークランプによって放出される、スペクトル的に広帯域の放射線を連続してフィルタ処理することを含む。しかしながら、この方法によるフィルタの通過の後には、高い放射出力が達成されることが可能ではない。例えば、光源が１００ｎｍの帯域幅を有し、フィルタが０．１ｎｍの帯域幅を有する場合、フィルタによる損失は約９９．９％であって、１０００倍の減衰に対応する。
【０００４】
調節可能なレーザが、調節可能な光源を実現するためのさらなる可能性を形成する。レーザは、この目的のために、レーザ媒体と、共振器と、調節可能な光学フィルタとを有する。レーザ媒体は、広帯域のスペクトル増幅を実施することができる。調節可能フィルタは、共振器内に位置している。したがって、光学フィルタを通過し、増幅媒体に到達する光だけが、増幅媒体によって増幅される。レーザは、自然放出の増幅に基づくので、増幅媒体によって放出される放射線は、増幅媒体に到達する放射線に関してフィードバックされる。フィルタの調節速度は、他の係数に加えて、特に、共振器の長さの関数である。共振器がより長いと、達成可能な調節速度はより小さい。しかしながら、共振器長さの減少は、レーザの強度雑音の増加を引き起こし、レーザのモードのより大きな周波数間隔をもたらす可能性がある。最大の測定範囲は、ＯＣＴと略記される、光コヒーレンストモグラフィの適用において、このように制限され得る。
【０００５】
調節可能な光源を実現するための別の可能性は、ＦＤＭＬレーザと略記される、フーリエ領域モードロック型レーザを含む。そのようなレーザは、大きな長さを有する共振器内に、増幅媒体と、少なくとも１つの調節可能なフィルタとを有する。フィルタの調節速度は、この目的のために、共振器の長さに適合される。換言すれば、フィルタは、この波長の光が共振器を１回通過することに要する時間の後に、特定の波長で再び透過する。この機能上の原理および光の高速のために、典型的なＦＤＭＬレーザは、数百メートルから最大数キロメートルの範囲の長さの共振器を有する。コンパクトさおよび利用できる波長範囲に関する、そのようなＦＤＭＬレーザの制限は、このことから生じる。
【０００６】
掃引周波数光源を使用する、光コヒーレンストモグラフィのための方法および装置は、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０１６５３６６号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
達成されるべき一つの目的は、高い調節速度を有する波長調節可能な光源を開示することを含む。
【０００９】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、動作中に電磁放射線を生成することができる出力源を有する。出力源によって生成される放射線は、好ましくは、大きなスペクトル幅を有する。出力源は、スペクトル的に広帯域の自然放出を示す半導体構成要素であってもよい。希土類をドープしたファイバ、固体に基づくレーザ媒体、またはラマンエミッタもまた、出力源として使用することに好適である。
【００１０】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、波長選択的な第１のフィルタ要素を有する。第１のフィルタ要素は、特に、出力源から光学的に下流に位置している。「下流に位置している」とは、出力源によって放出される放射線が、フィルタ要素に到達することを意味する。フィルタ要素は、出力源によって放出される放射線に対するフィルタ処理効果を有する。すなわち、特定のスペクトル範囲の外側の、出力源によって放出される放射線の大部分は、第１のフィルタ要素を通過することができない。「大部分」とは、このスペクトル範囲の外側にある、８０％を超えるか、好ましくは９６％を超える放射線が、第１のフィルタ要素を通過することができないことを意味する。
【００１１】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、第１の増幅媒体を有する。第１の増幅媒体は、特に、第１の要素から光学的に下流に位置している。すなわち、第１のフィルタ要素を通過する放射線は、第１の増幅媒体に到達する。第１の増幅媒体は、動作中、第１のフィルタ要素を通過し、第１の増幅媒体に到達する放射線を少なくとも部分的に増幅することができる。第１の増幅媒体は、例えば、ＳＯＡと略記される半導体光増幅器である。
【００１２】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、少なくとも１つの波長選択的な第２のフィルタ要素を有する。第２のフィルタ要素は、特に、第１の増幅媒体から光学的に下流に位置している。したがって、第１の増幅媒体を通過した放射線は、第２のフィルタ要素に到達する。好ましくは、第１の増幅媒体によって増幅された放射線のみが、第２のフィルタ要素に到達する。この場合、増幅されたとは、特に、第１の増幅媒体を通過した後のスペクトル出力密度が、第１の増幅媒体を通過する前の媒体のスペクトル出力密度より高いことを意味する。
【００１３】
第１および／または少なくとも１つの第２のフィルタ要素の少なくとも１つの実施形態によると、第２のフィルタ要素の波長選択的フィルタ処理効果は、吸収、反射、または回析に基づいている。例えば、フィルタ要素は、特定の波長範囲の放射線を透過し、一方、他の波長を有する放射線は、反射、吸収、および／または回析される。
【００１４】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、第１の要素および第２のフィルタ要素は、相互に対して光学間隔Ｌを有する。光学間隔Ｌは、第１のフィルタ要素から第２のフィルタ要素に到達するために、放射線が光源内において通過しなければならない放射線の路長を意味する。この場合、第１のフィルタ要素から第２のフィルタ要素への経路上の放射線が通過する媒体の光学屈折率が考慮される。したがって、光学間隔Ｌは、特に、光路および屈折率についての積分である。
【００１５】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、制御ユニットを有する。第１および少なくとも１つの第２のフィルタ要素は、制御ユニットを介して調節可能である。すなわち、放射線が、第１および少なくとも１つの第２のフィルタ要素を通過することができる波長および／または波長範囲は、制御ユニットを介して設定または調節することができる。制御ユニットは、周波数発生器および／または周波数変調器を備えることができる。
【００１６】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、第１および少なくとも１つの第２のフィルタ要素は、出力源によって放出される放射線の部分放射線が通過可能である。第１および第２のフィルタ要素は、製造および測定精度の範囲内で、同一のスペクトル範囲内の部分放射線が通過可能である可能性がある。換言すれば、部分放射線は、したがって、出力源によって放出される波長範囲の少なくとも１つの特定の部分波長範囲を備える。好ましくは、少なくとも５０％を超えるか、特に少なくとも７５％を超える、出力源によって放出される波長範囲の部分放射線が、増幅および／または調節されることができる。
【００１７】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、第１および第２のフィルタ要素は、制御ユニットを介して調節可能であることにより、第１および第２のフィルタ要素は、相互に対して時間遅延Ｔした部分放射線に透過的である。この場合、時間遅延Ｔは、光学間隔Ｌとｃ＝２９９，７９２．４５８ｋｍ／ｓである真空中の光の速度ｃとの商に等しい。したがって、Ｔ＝Ｌ／ｃである。
【００１８】
換言すれば、制御ユニットは、第１の要素を通過し、走行時間の後に第２のフィルタ要素に到達する、特定の波長および／または特定の波長範囲内の部分放射線が、この第２のフィルタ要素によっても透過されるように、フィルタ要素を調節する。したがって、時間遅延Ｔは、第１のフィルタ要素から第２のフィルタ要素への光源内における光の走行時間に対応する。光源が２つ以上の第２のフィルタ要素を備える場合、好ましくは、全てのさらなるフィルタ要素は、制御ユニットによって、対応する方法で調節可能である。
【００１９】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、時間遅延Ｔの設定についての公差または偏差は、第１のフィルタ要素によって透過される波長範囲が、少なくとも１つの第２のフィルタ要素によって透過される波長範囲の少なくとも０．１％、好ましくは少なくとも５％、特に好ましくは少なくとも３０％に対応するのに十分に小さい。時間遅延Ｔを考慮すると、第１および少なくとも１つの第２のフィルタ要素によって透過される波長範囲は、少なくとも前述の値の量に対応する。
【００２０】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、時間遅延Ｔは、時間遅延ＴがＬ／ｃの商より小さいかまたはそれより大きいように、Ｌ／ｃの商に対して変化させられる。この場合、この偏差は、第２のフィルタ要素のフィルタ透過の中心波長が、第２のフィルタ要素のフィルタ帯域幅の最大でも１０倍、好ましくは最大でも１倍、特に好ましくは最大でも０．５倍だけ、部分放射線の中心波長から逸脱する程の十分な大きさである。フィルタ帯域幅は、例えば、ＦＷＨＭと略記される、最大透過の半分の高さにおける全体のスペクトル幅である。例えば、特定の時点において、第２のフィルタ要素に適用される部分放射線の中心波長は１３２０ｎｍであり、フィルタ帯域幅が１ｎｍである場合、第２のフィルタ要素のフィルタ透過の中心波長は、包括的には、１３１０ｎｍ乃至１３３０ｎｍ、好ましくは１３１９ｎｍ乃至１３２１ｎｍ、特に好ましくは１３１９．５ｎｍ乃至１３２０．５ｎｍである。この種の時間遅延Ｔの偏差によって、例えば、部分放射線の波長範囲を正確に設定することが可能である。
【００２１】
フィルタ要素のフィルタ特性を改善するために、例えば、２つの直接連続するフィルタは、１つのフィルタ要素に組み合わされてもよい。これは、例えば、バーニア調節についての場合である。
【００２２】
波長調節可能な光源の少なくとも１つの実施形態では、それは、動作中に電磁放射線を生成することができる出力源を備えている。さらに、光源は、出力源の下流に位置している波長選択的な第１のフィルタ要素を有する。加えて、光源は、第１のフィルタ要素の下流に位置し、出力源によって放出される放射線を少なくとも部分的に増幅することができる第１の増幅媒体を含有する。光源は、増幅媒体の下流に位置している少なくとも１つの波長選択的な第２のフィルタ要素をさらに備え、第２のフィルタ要素は、第１のフィルタ要素に対して光学間隔Ｌを有する。第１および少なくとも１つの第２のフィルタ要素は、光源が有する制御ユニットを介して調節可能である。この場合、フィルタ要素は、調節されることにより、第１および第２のフィルタ要素は、相互に対する時間遅延Ｔにおいて、出力源によって放出される放射線の部分放射線に対して透過的であり、遅延Ｔは、光学間隔Ｌと真空中の光の速度ｃとの商に等しい。
【００２３】
そのような波長調節可能な光源は、光源によって放出される部分放射線の波長に関して、高い調節速度を達成できるようにする。また、スペクトル的に狭帯域の部分放射線も、光源によって放出することができる。
【００２４】
そのような光源は、とりわけ、以下の所見に基づいている。すなわち、出力源は、光源の動作中、特定の周波数範囲を網羅する電磁放射線を生成する。周波数範囲内の放射線の一部分は、第１のフィルタ要素を通過し、第１の増幅媒体に到達する。第１のフィルタ要素によって放出されるスペクトル成分は、第１の増幅媒体内において増幅される。部分放射線とは異なる波長を有する放射線を抑制するために、増幅媒体によって放出される光は、続いて第２のフィルタ要素を通過する。すなわち、少なくとも２つのフィルタ要素は、縦列に、または直列に位置している。第１および第２のフィルタ要素は、相互に対する光学間隔Ｌを有する。この光学間隔Ｌのために、第１のフィルタ要素を通過する部分放射線の光は、特定の時間遅延の後にのみ、第２のフィルタ要素に到達する。第１および第２のフィルタ要素が相互に同調して調節される場合、すなわち、第１および第２のフィルタ要素が特定のスペクトル範囲を同時に透過する場合、例えば、第１のフィルタ要素を通過した部分放射線は、それがすでに別のスペクトル範囲に調節されているので、もはや第２のフィルタ要素を通過することができないということが起こり得る。したがって、この種のフィルタ要素の動作について、部分放射線の波長を調節することができる調節速度が制限される。第１および第２のフィルタ要素は、時間遅延を伴う特定のスペクトル範囲によって通過可能であるので、この制限は免除される。フィルタ要素がそれによって調節される時間遅延Ｔは、部分放射線が第１のフィルタ要素から第２のフィルタ要素への経路上で経験する走行時間差に対応している。
【００２５】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、増幅媒体を有する共振器を有しない。すなわち、送出される増幅媒体は、例えば、レーザ内のように、共振器の内部に位置する。この定義では、周波数フィルタ処理に使用され、ファブリペロー原理に基づく構成要素は、共振器ではない。例えば、レーザでは、共振器は、レーザの動作のモードを決定する要素である。
【００２６】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、少なくとも１つの第２の増幅媒体を備える。第２の増幅媒体は、好ましくは、半導体媒体に基づいている。第２の増幅媒体は、特に、ＳＯＡである。光源によって放出される放射線出力は、第２の増幅媒体を使用することによって増加させることができる。
【００２７】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、出力源は、増幅媒体として、特に第１の増幅媒体として使用可能である。これは、出力源によって放出される光が第１のフィルタ要素に到達し、フィルタ要素を通過し、続いて、出力源を再び通過することを意味する。以前にフィルタ処理された光は、出力源を再び通過するときに増幅される。
【００２８】
光源のそのような構成においては、第１の増幅媒体は、また、光の走行経路に関して、第１のフィルタ要素の下流に位置している。また、出力源を増幅媒体としても使用することによって、特に小型の光源を構成することができる。
【００２９】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、部分放射線は、少なくとも１つのフィルタ要素および／または少なくとも１つの増幅媒体を少なくとも２回通過することができる。換言すれば、例えば、第１のフィルタ要素を通過しており、出力源によって放出される放射線の部分波長範囲を備える部分放射線は、この部分放射線が、第１のフィルタ要素にもう１回到達するように、または第１および／または第２の増幅媒体を少なくとも２回通過するように、光源の中において誘導される。光源の中でのそのような放射線誘導によって、光源の構成要素の数が減少され得る。このようにして、光源のよりコンパクトで費用効率の高い構成が可能になる。
【００３０】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、部分放射線は、少なくとも１つのフィルタ要素および／または少なくとも１つの増幅媒体を少なくとも４回通過することができる。光源の内部における部分放射線のそのような誘導によって、特に大きな数の構成要素が節約されて、光源のコンパクト性が向上させられる。
【００３１】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、少なくとも２つの偏光選択的要素を備える。少なくとも１つの偏光選択的要素は、例えば、偏光子、ブルースター窓、または偏光依存型反射ビームスプリッタである。そのような要素を使用することによって、光源の構成要素を複数回、効率的に通過する部分放射線を有することが可能となる。
【００３２】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、偏光依存型として設計される、少なくとも１つの第１および／または第２の増幅媒体を備える。これは、特定の偏光方向の部分放射線のみが、増幅媒体によって効率的に増幅されることを意味する。そのような増幅媒体によって、光源によって放出される光の偏光特性は、意図的に設定可能であることが可能となる。
【００３３】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、少なくとも２つの偏光選択的要素を有し、第１および／または第２の増幅媒体は、偏光無依存型で増幅する。このように、異なる偏光方向の光は、偏光選択的要素を介して増幅媒体を通して偏向され、それにもかかわらず、増幅媒体内で増幅を経験することが可能となる。これは、光源の構成を単純化する。
【００３４】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、波長アジャイル（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−ａｇｉｌｅ）である。波長アジャイルまたはそれと同等に周波数アジャイルは、光源が、スペクトル的に狭帯域の放射線を提供し、部分放射線の種々の波長または波長範囲が、迅速かつ制御可能な態様で設定可能であることを意味する。このように、出力源によって生成される放射線スペクトル幅およびフィルタ要素の最大調節速度によってのみ制限される部分放射線の波長の任意波形および時間曲線が生成され得る。これらは、例えば、放出される放射線の波長時間曲線が、レーザの構成によって広範囲に事前設定される共振器を有するレーザから、またはＦＤＭＬレーザから、光源を差別化する。
【００３５】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは非周期的に調節可能である。このことは、フィルタ要素を通過可能な部分放射線の波長の時間曲線が、周期性を有しないことを意味する。このことは、光源を通る光の循環または通過時間よりも大幅に大きな特定の時間内において、部分放射線の波長の時間曲線が、繰り返さないか、または周期的に繰り返さないことを意味する。光源は、好ましくは少なくとも１００μｓ、特に少なくとも１０ｍｓ、または少なくとも１ｓの時間範囲内において非周期的である。光源が非周期的に調節可能であるので、光源の可能な用途が増加する。
【００３６】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、出力源、少なくとも１つの増幅媒体、およびフィルタ要素は、少なくとも部分的に、好ましくは全体的に、光ファイバを介して相互に光学的に接続される。光ファイバは、例えば、ガラスファイバとして実現されてもよい。特に周囲条件の影響に関する、光源の安定性は、光ファイバを使用することによって向上させられる。
【００３７】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、第１のフィルタ要素および／または少なくとも１つの第２のフィルタ要素は、ファイバファブリペローフィルタを使用して実現される。そのようなフィルタは、例えば、２つの正反対の光ファイバの端部、ファブリペロー要素を実現する端部を備える。端部は、反射型であり得る。端部間の間隔、したがって透過される波長範囲は、圧電アクチュエータを介して設定することができる。この種類のフィルタは、コンパクトな構成を有し、より高い調節速度で調節され得る。全てのフィルタ要素は、好ましくは、ファイバファブリペローフィルタとして実現される。
【００３８】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、第１のフィルタ要素および／または少なくとも１つの第２のフィルタ要素は、透過吸収性フィルタである。つまり、部分放射線は、透過され、残りの放射線は、本質的に吸収される。透過されない部分放射線の吸収は、好ましくは８０％を超えるか、特に９０％を超える。そのようなフィルタを使用することによって、部分放射線以外の波長を有する放射線を効率的に抑制することができる。
【００３９】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、第１のフィルタ要素および／または少なくとも１つの第２のフィルタ要素は、少なくとも１つの光学格子もしくは光学プリズムおよび／または多面鏡を備える。少なくとも１つのフィルタ要素へのそのような構成要素の使用は、光源の可能な設計を増加させ、光源の多種多様の可能な用途を可能にする。
【００４０】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、少なくとも１つの第１および／または第２の増幅媒体は、フィルタ要素として使用可能である。これは、例えば、増幅媒体が放射線の増幅を示すスペクトル範囲が、スペクトル的に狭いことを意味する。換言すれば、狭いスペクトル範囲内の放射線のみが、増幅媒体によって増幅される。また、特に、増幅媒体に適用され、増幅される部分放射線が、その波長に対して時間曲線を示す場合に、時間領域内での増幅媒体の送出を介して、スペクトル範囲に対するフィルタ処理効果が生み出されるようにすることも可能である。この場合、例えば、増幅媒体は、例えば、特定の時間範囲の間に電気的に送出される。放射線は、増幅媒体が送出されるこの時間範囲の間にのみ増幅されることができる。増幅媒体が、半導体構成要素を使用して形成される場合、増幅媒体が増幅を示すスペクトル範囲は、代替として、または追加的に、増幅媒体が供給される電流の強度によって設定されることができる。増幅媒体のそのような設計によって、コンパクトな光源を実現することができる。
【００４１】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、出力源によって放出される放射線のスペクトル幅は、少なくとも２０ｎｍである。換言すれば、出力源は、例えば、少なくとも２０ｎｍのスペクトル範囲内の自然放出を示す。放射線のスペクトル幅は、好ましくは、少なくとも７０ｎｍ、特に少なくとも１００ｎｍである。この種のスペクトル的に広帯域の出力源は、光源の可能な用途を増加させ、光コヒーレンストモグラフィの分野における高い解像度を可能にする。
【００４２】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、部分放射線のスペクトル幅は、０．００３ｎｍ〜５ｎｍ、特に０．０５ｎｍ〜１ｎｍの値の範囲内にある。したがって、例えば、フィルタ要素は、部分放射線のスペクトル幅に対応する透過範囲を有する。部分放射線の低いスペクトル幅は、光源を使用して、高いスペクトル解像度を達成できるようにする。
【００４３】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、部分放射線の光学コヒーレンス長は、少なくとも３ｍｍである。コヒーレンス長は、好ましくは、少なくとも５ｍｍである。このことは、部分放射線が、波列を実現し、波列の長さは少なくともコヒーレンス長に対応しており、部分放射線がこの長さ以内で干渉することができることを意味する。コヒーレンス長は、とりわけ、光トモグラフィに関連して、組織における記録が生成され得る最大深さを決定する。トモグラフィ用途に関連して、そのようなコヒーレンス長を介して、より高価な構造が研究され得る。
【００４４】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、部分放射線の中心波長は、時間遅延Ｔの間に、部分放射線のスペクトル幅の少なくとも１０分の１だけ調節可能である。中心波長は、好ましくは、少なくとも部分放射線のスペクトル幅だけ調節可能である。例えば、トモグラフィ用途に関連する高いデータ速度は、そのような光源によって達成可能である。
【００４５】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、フィルタ要素のうちの少なくとも１つの調節速度は、少なくとも一時的に、少なくとも０．５ｎｍ／μｓである。調節速度は、好ましくは、少なくとも３．０ｎｍ／μｓである。そのような調節速度は、好ましくは、全てのフィルタ要素によって達成可能である。例えば、トモグラフィ用途に関連して、この高い調節速度を有する光源を介して、高いデータ速度を実現することができる。
【００４６】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、部分放射線の波長を調節することに使用される少なくとも１つのフィルタ要素の調節周波数は、少なくとも一時的に、少なくとも４０ｋＨｚである。調節周波数は、好ましくは、少なくとも８０ｋＨｚ、特に好ましくは、少なくとも１５０ｋＨｚである。フィルタ要素は、特に、そのような周波数を使用して、例えば、サイン波または鋸歯の形態に周期的に調節することができる。そのような光源は、コヒーレンストモグラフィにおいて、多種多様に使用することができる。
【００４７】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、その光路長は、３００ｍ以下である。光路長は、好ましくは、３０ｍ以下である。光路長は、出力源の中における生成から光源を離れるまでに光が及ぶ光の路長と理解される。光が通過する媒体の特定の屈折率は、この目的のために考慮される。そのような光源は、コンパクトな構成を有し、多種多様なスペクトル範囲内での使用を可能にする。
【００４８】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、その光路長は１０ｃｍを超え、好ましくは５０ｃｍを超え、特に１ｍを超える。
【００４９】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、少なくとも第１および／または少なくとも１つの第２の増幅媒体は、少なくとも１つの光学半導体増幅器を含有する。好ましくは、全ての増幅媒体、特に全ての増幅媒体および出力源は、半導体増幅器を有して実現される。そのような増幅媒体によって、コンパクトかつ信頼性のある光源を実現することができる。
【００５０】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、少なくとも第１および／または少なくとも１つの第２の増幅媒体は、少なくとも１つの希土類でドープしたガラスファイバを含有するか、またはそのようなファイバによって形成される。全ての増幅媒体、特に出力源は、そのようなガラスファイバを備えることが可能である。
【００５１】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、少なくとも１つの第１および／または第２の増幅媒体は、調節可能に動力供給することができる。特に、増幅媒体は、フィルタ要素のスペクトル調節に同調して、動力供給することができる。増幅媒体の調節可能な動力供給によって、光源の部分放射線に関する一様な出力を確実なものにすることができる。
【００５２】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、出力源は、半導体光増幅器であり、第１および／または少なくとも１つの第２の増幅媒体は、希土類でドープしたガラスファイバである。光源によって放出される放射線の波長は、好ましくは、包括的に、１０００ｎｍ〜１２００ｎｍである。光源に種々の種類の放射線源を使用することによって、光源の高い光出力が達成されてもよい。また、出力源によって放出される放射線の出力における、特に小さな偏差も達成可能であり、望ましくない可能性があるパルス動作を抑制することができる。また、出力源の可変の動力供給によって、放射線のスペクトル形成も可能にすることができる。
【００５３】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、第１および／または第２の増幅媒体の飽和出力Ｐｓａｔに、以下の関係：
Ｐｓａｔ＞０．１ＧＰＡ（ＢＰ／ＢＡ）
が当てはまる。
【００５４】
この目的に対して、Ｇは、第１および／または第２の増幅媒体の小増幅係数であり、ＢＰは、部分放射線のスペクトル幅であり、ＢＡは、出力源によって放出される放射線のスペクトル幅を表す。ＰＡは、出力源の放射線の全出力である。上記の関係は、好ましくは、第１の増幅媒体と出力源とが同一の要素によって形成される場合に満たされる。第１の増幅媒体のそのような飽和出力Ｐｓａｔによって、出力源によって放出される放射線の広域のスペクトル範囲にわたって、部分放射線を調節可能にすることが可能となる。
【００５５】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、Ｐｓａｔは、小増幅係数Ｇと、放射線のスペクトル幅ＢＡで除算した部分放射線のスペクトル幅ＢＰと、出力源の放射線の全出力ＰＡとの積の少なくとも１倍、好ましくは少なくとも５倍程度である。
【００５６】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、少なくとも１つの検出器、好ましくは波長選択的検出器を備える。フォトダイオード等の検出器は、例えば、カラーフィルタまたは干渉フィルタを介して、特定のスペクトル範囲内においてのみ感知可能である。検出器は、好ましくは、小スペクトル範囲の出力源によって放出される放射線のみにアクセス可能である。光源によって放出される光は、そのような検出器によって特徴付けることができる。
【００５７】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、制御ユニットは、少なくとも１つの検出器に接続され、遅延Ｔは、検出器の信号によって設定可能である。すなわち、制御ユニットは、検出器の波長選択的信号を受信し、処理する。時間遅延Ｔは、特に、制御ユニットおよびそのような検出器を介して、自動で設定可能である。
【００５８】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、検出器は、第２のフィルタ要素によって反射された部分放射線の成分を検出する。時間遅延Ｔの設定は、自動化することができ、そのような検出器を介して、より容易に実施することができる。
【００５９】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、少なくとも１つのシャッターを備える。シャッターを介して、光源の光放出を一時的に防止することができる。したがって、シャッターを介して定められる時間間隔の間、光源から光が出ない。シャッターは、１つ以上のフィルタ要素を備えることができる。また、シャッターは、好ましくは、制御ユニットによって作動することができる。例えば、シャッターの作動をフィルタ要素の作動に同調して実施することが可能である。光源は、シャッターを採用することによって、その可能な用途が増加させられる。
【００６０】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、近赤外スペクトル範囲内の部分放射線を放出することができる。つまり、光源によって放出される部分放射線は、７８０ｎｍ乃至３０００ｎｍ、特に１０００ｎｍ乃至１７００ｎｍのスペクトル範囲内の波長を備える。また、部分放射線は全く近赤外光だけを備えることができる。
【００６１】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、９００ｎｍ以下、好ましくは８００ｎｍ以下の波長の部分放射線を放出することができる。そのような光源は、例えば、眼球の診断に使用することができる。例えば、ＦＤＭＬレーザは、数百メートルから最大数キロメートルのシステム関連の共振器長さを有する。したがって、非常に低い減衰を有するガラスファイバおよび／または光ファイバのみが使用され得る。このことは、１０５０ｎｍ、１３００ｎｍ、および１５５０ｎｍ前後の波長範囲においては、この範囲内で利用可能な光ファイバの減衰が１ｄＢ／ｋｍ未満であるので重大な制限を示さない。他のスペクトル範囲、例えば、８００ｎｍ前後では、減衰は３ｄＢ／ｋｍと大幅に大きい。より大きな減衰に加えて、さらに、例えば、８００ｎｍ前後のスペクトル範囲での色分散も、他の前述のスペクトル範囲より大幅に大きい。ＦＤＭＬレーザと比較して、通過される材料の路長が大幅に短いため、光源は、９００ｎｍおよび／またはそれ未満の放射線をも放出する。
【００６２】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、出力源と第１の増幅媒体との間の光学間隔は、可能な限り大きくなるように選択される。このことは、好ましくは、出力源が第１の増幅媒体として使用される場合、および／または出力源の放射線の全体増幅が少なくとも４０ｄＢである場合に該当する。この場合、全体増幅は、放射線の第１の増幅媒体として使用される出力源の２回通過に関係する。可能な限り大きいこととは、出力源と第１の増幅媒体との間の光学間隔が、真空中の光の速度ｃとフィルタ変更時間との商の少なくとも０．２倍、特にこの商の少なくとも０．３倍、好ましくは少なくとも０．５倍に対応することを意味し得る。フィルタ変更時間は、例えば、フィルタのフィルタ帯域幅が乗算され、光源によって放出される放射線のスペクトル幅で除算される、波長調節の周期である。
【００６３】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、少なくとも１つの遅延経路を備える。遅延経路は、遅延経路に並列に接続される迂回経路より長い光路長を有する。例えば、遅延経路および迂回経路は、分岐されるか、および／またはファイバ連結器を介して、もしくはビームスプリッタを介して相互に接続される。
【００６４】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、遅延経路は、放射線の走行方向から見て、最後のフィルタ要素の後ろ、好ましくは第２の増幅媒体の前に位置する。
【００６５】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、遅延経路は、放射線の走行方向から見て、２つの連続するフィルタ要素間に位置する。
【００６６】
記載される例示的実施形態のうちの１つ以上に係る光源を使用することができる、いくつかの適用領域は、例えば、眼科学、心臓学、または胃腸病学の分野における生物医学画像化、機械工学におけるナノメートル以下の解像度を有する形状測定、センサ、特にファイバブラッグ格子の読み出し、特に機械分野における分散温度測定、分散歪測定、ベクトルソナー、光通信回線の暗号化、または電気通信ネットワークの監視／管理である。
【００６７】
本明細書に記載される光源は、例示的実施形態に基づいて、以下により詳細に説明される。個々の図面において、同一の参照番号は同一の要素を明示する。しかしながら、参照は一定の縮尺ではなく、むしろ、個々の要素は、より良い理解のために誇張して示されている場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】図１は、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の概略図を示す。
【図２】図２は、従来技術に係る調節可能レーザの概略図を示す。
【図３】図３は、従来技術に係る調節可能レーザの循環スキームの概略図を示す。
【図４】図４は、出力源および第１の増幅媒体が、同一の要素によって形成される、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の概略図を示す。
【図５】図５は、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の時間平均放出スペクトルの図を示す。
【図６】図６〜図８は、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の出力、ならびに駆動信号および干渉信号の図を示す。
【図７】図６〜図８は、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の出力、ならびに駆動信号および干渉信号の図を示す。
【図８】図６〜図８は、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の出力、ならびに駆動信号および干渉信号の図を示す。
【図９】図９は、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の平均積分線幅の図を示す。
【図１０】図１０〜図１９は、部分放射線の光源の個々の構成要素の複数回通過を有する、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の概略図を示す。
【図１１】図１０〜図１９は、部分放射線の光源の個々の構成要素の複数回通過を有する、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の概略図を示す。
【図１２】図１０〜図１９は、部分放射線の光源の個々の構成要素の複数回通過を有する、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の概略図を示す。
【図１３】図１０〜図１９は、部分放射線の光源の個々の構成要素の複数回通過を有する、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の概略図を示す。
【図１４】図１０〜図１９は、部分放射線の光源の個々の構成要素の複数回通過を有する、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の概略図を示す。
【図１５】図１０〜図１９は、部分放射線の光源の個々の構成要素の複数回通過を有する、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の概略図を示す。
【図１６】図１０〜図１９は、部分放射線の光源の個々の構成要素の複数回通過を有する、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の概略図を示す。
【図１７】図１０〜図１９は、部分放射線の光源の個々の構成要素の複数回通過を有する、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の概略図を示す。
【図１８】図１０〜図１９は、部分放射線の光源の個々の構成要素の複数回通過を有する、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の概略図を示す。
【図１９】図１０〜図１９は、部分放射線の光源の個々の構成要素の複数回通過を有する、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の概略図を示す。
【図２０】図２０は、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の複数のフィルタ要素の同調の概略図を示す。
【図２１】図２１および図２２は、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の検出器の信号の概略図を示す。
【図２２】図２１および図２２は、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の検出器の信号の概略図を示す。
【図２３】図２３は、本明細書に記載される光源の例示的実施形態のフィルタ要素の構成の概略図を示す。
【図２４】図２４および図２５は、本明細書に記載される光源のさらなる例示的実施形態のモジュールの概略図を示す。
【図２５】図２４および図２５は、本明細書に記載される光源のさらなる例示的実施形態のモジュールの概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００６９】
本明細書に記載される波長調節可能な光源１の例示的実施形態が、図１に示されている。スペクトル的に広帯域の放射線Ｒが、出力源２によって放出される。次いで、放射線Ｒは、第１のフィルタ要素５を通過し、これは、放射線Ｒの一部分かつスペクトル詳細を表す部分放射線Ｐによって通過される。部分放射線Ｐは、第１の増幅媒体３内で増幅される。第１の増幅媒体３は、また、出力源の放射線Ｒが網羅する大部分または全体のスペクトル範囲も第１の増幅媒体３内において増幅されることができるように設計される。したがって、放射線Ｒの大部分または全体のスペクトル範囲にわたって部分放射線Ｐが調節可能である。
【００７０】
しかしながら、これにはまた、スペクトル的に広帯域のバックグラウンド放射線のより小さな成分もまた、部分放射線Ｐの増幅に伴って生成されるという状況も付随する。この干渉バックグラウンド放射線を抑制するために、増幅される部分放射線Ｐが通過する第２のフィルタ要素６が、第１の増幅媒体３の下流に位置している。
【００７１】
第１のフィルタ要素５と第２のフィルタ要素６とは、相互に対して光学間隔Ｌを有する。両方のフィルタ要素５、６は、波長調節が可能であり、調節は、制御ユニット１１を介して実施される。第１の要素５に適用される、２つの異なる二重線で表される駆動信号は、真空中の光の速度ｃで除算した光学間隔Ｌに対応する時間遅延Ｔを伴って、第２のフィルタ要素６に適用される。したがって、光ファイバを通る１ｍの走行路で約５ｎｓである、第１のフィルタ要素５から第２のフィルタ要素２への経路上の部分放射線Ｐの走行時間差は、制御ユニット１１によって補償される。これは、部分放射線Ｐが、縦列に位置しているフィルタ要素５、６の高い調節速度で連続するフィルタ要素５、６を通ることによって、大幅な強度減少を経験することを防止する。
【００７２】
部分放射線Ｐを再度増幅する第２の増幅媒体４は、任意に、第２のフィルタ要素６の下流に位置している。したがって、部分放射線Ｐの高出力が達成可能である。第２の増幅媒体４は、本質的に第１の増幅媒体３と同一のスペクトル増幅範囲を有する。第２のフィルタ要素６がないと、バックグラウンド放射線もまた、第２の増幅媒体４によって増幅され得、したがって、部分放射線Ｐは、制限的にスペクトル的に調節可能であるか、またはまったくペクトル的に調節可能ではない場合がある、および／または部分放射線Ｐは、スペクトル的に広いバックグラウンドを有するであろう。
【００７３】
従来技術に係る調節可能レーザが、図２に示されている。レーザは、同時に出力源２として使用される増幅媒体３を有する。増幅媒体３は、フィルタ５のように、環状構造体として概略的に示される共振器１９内に位置する。レーザによって生成される放射線Ｓは、矢印線で識別され、共振器１９内の放射線Ｓの光路Ｗは、矢印点線で図示されている。フィルタ５は、例えば、格子鏡として、またはファイバファブリペローフィルタとして実現される。
【００７４】
共振器１９内の光の循環時間ＴＵは、真空中の光の速度ｃで除算した共振器長さＬＵに対応し、共振器長さＬＵにおいて光が通過する媒体の屈折率が考慮される。
【００７５】
フィルタ５によって吸収されない波長のみが、レーザの共振器１９内を循環し得る。通常動作では、レーザは、フィルタ５の透過窓ＢＰの最小および／または最大損失にほぼ対応する波長を有する光を放出する。継続的に調節可能なレーザを得るために、フィルタ５の透過窓ＢＰの波長が変更される。この方法は、フィルタ５の透過窓ＢＰが別の波長に偏移される前に、光が共振器１９内の複数回の循環を完了することができる限り、実用的である。フィルタ５の調節速度は、この条件によって制限される。
【００７６】
図３には、図２に係る調節可能レーザの原理がさらなる図示で示されている。共振器１９を通る放射線Ｓの循環通路は、直線の連続で図示されている。放射線Ｓは、図２に角括弧で表される第１の循環Ｕ１において、フィルタ要素５を通過し、続いて増幅媒体３を通過する。続いて、第２の循環Ｕ２において、放射線Ｓは、フィルタ要素５を通過し、同様に、再び増幅媒体３を通過する。これは、第３の循環Ｕ３および見込まれるさらなる循環において、対応して起こる。
【００７７】
したがって、放射線は、増幅媒体３およびフィルタ要素５を交互に通過する。放射線Ｓが１回の循環に要する時間は、共振器１９の光路長ＬＵに対応し、真空中の光の速度ｃで除算した、フィルタ要素５を通る２つの連続する通過の間の光学経路に等しい。
【００７８】
図３には、記載されるように、放射線が、時間的に連続して、同一のフィルタ要素５および同一のフィルタ媒体３を繰り返し通過するように、図２に係る光路Ｗの概略図が示されている。したがって、常に同一のフィルタ要素であるので、分岐二重線で表される制御ユニット１１の同一の信号は常に、示されている全てのフィルタ要素５に適用される。したがって、全てのフィルタ要素５は、特定の時点で、等しいか、自由であるか、および／または通過可能な波長範囲を有する。
【００７９】
代替として、また、一連の種々のフィルタ要素５および種々の増幅要素３を交互した順序で提供することも可能であり、全てのフィルタ要素５は常に、特定の時点で、同一の波長範囲を通過可能である。
【００８０】
図４に係る、本明細書に記載される、光源の例示的実施形態では、波長調節可能光源１は、同時に、出力源２として、および第１の増幅媒体３として使用される要素２３を有する。放射線Ｒは、出力源２の動作中に生成される。この放射線は、少なくとも部分的に、光循環器１５に向かう方向に走行する。循環器１５は、３つの端子Ａ、Ｂ、Ｃを有する。端子Ａを通って循環器１５に入る光は、端子Ｂにおいて出力される。端子Ｂに入る光は、端子Ｃにおいて出力される。そして端子Ｃを介して循環器に入る光は、さらに中継されない。したがって、循環器１５は、端子Ｃの光に関する光アイソレータとして働く。
【００８１】
出力源２の放射線Ｒは、端子Ｂで循環器に入り、端子Ｃに中継される。全出力ＰＡが約１ｍＷである放射線Ｒは、続いて、第１のフィルタ要素５を通過する。放射線Ｒの部分放射線Ｐが、第１のフィルタ要素５によって透過される。この透過される部分放射線Ｐの出力は、約３μＷである。部分放射線Ｐの偏光を設定するために、それは、偏光コントローラ８ａを通って走行する。次いで、部分放射線Ｐは、端子Ａで循環器１５に入り、端子Ｂに中継される。次いで、部分放射線Ｐは、偏光依存型増幅を有する要素２３および／または第１の増幅媒体３を通過する。部分放射線Ｐの偏光は、増幅媒体３内で部分放射線Ｐの最大増幅が生じるように、偏光コントローラ８ａを介して設定される。
【００８２】
任意に、第１の増幅媒体３によって増幅される部分放射線Ｐは、さらなる偏光コントローラ８ｂを通過することができる。これもまた任意である、光アイソレータ９は、この第２の偏光コントローラ８ｂの下流に位置し、アイソレータ９の透過方向は、矢印で表されている。第２のフィルタ要素６は、アイソレータ９に続く。フィルタ要素５、６は、部分放射線Ｐの波長に対する高い調節速度が達成可能であるように、第１のフィルタ要素５から第２のフィルタ要素６への部分放射線Ｐの走行時間差が補償されるように、制御ユニット（図示せず）によって調節される。
【００８３】
第２のフィルタ要素６は、放射線Ｒを形成し、第２のフィルタ要素６に向かう方向に走行する、出力源２によって放出される広帯域放出を抑制する。したがって、部分放射線Ｐのスペクトル範囲内の放射線までのこの放射線Ｒは、第２の増幅媒体４に到達しない。部分放射線Ｐは、第２の増幅媒体４を介して再度増幅され、続いて、光源１を離れる。
【００８４】
光源１の個々の構成要素は、ガラスファイバを使用して実現される光ファイバを介して、光学的に接続される。
【００８５】
要素２３は、例えば、ファイバ連結の光学半導体増幅器として実現される。この要素２３の飽和出力Ｐｓａｔ、すなわち、それが放出することができる最大光出力は、数十ミリワットである。放射線Ｒの中心波長は、約１３１０ｎｍである。要素２３は、偏光依存型増幅を示し、偏光依存度は、約１６ｄＢである。要素２３の微小信号増幅係数Ｇは、約２５ｄＢであって、約３００倍に対応する。
【００８６】
第１のフィルタ要素５および第２のフィルタ要素６は、ＦＦＰ−ＴＦと略記される、ファイバ系の調節可能ファイバファブリペローフィルタであり、また、ファイバファブリペロー調節可能フィルタとも表される。フィルタ要素５、６は、約０．３ｎｍの帯域幅を有する。また、この帯域幅は、部分放射線Ｐのスペクトル幅にも対応する。フィルタ要素５、６の自由スペクトル範囲は、約１３０ｎｍである。フィルタ要素５、６は、自由スペクトル範囲内で調節されてもよい。フィルタ要素５、６は、各々、部分放射線Ｐの波長を有する放射線を透過する。他の波長は、フィルタ要素５、６によって要素２３に向かう方向に反射し戻され、循環器１５によって、および／またはアイソレータ９によって吸収される。フィルタ要素５、６は、部分放射線Ｐのスペクトル範囲の外において、約３０乃至４０ｄＢの抑制を示す。
【００８７】
０．３ｎｍの透過窓ＢＰのスペクトル幅、約１００ｎｍの要素２３によって放出される放射線Ｒのスペクトル幅、２５ｄＢの微小信号増幅係数Ｇ、および約１ｍＷの放射線Ｒの全出力ＰＡで、Ｇ、ＰＡ、および（ＢＰ／ＢＡ）の積は、約０．９ｍＷである。この値は、約５０ｍＷの要素２３の飽和出力Ｐｓａｔより大幅に小さい。換言すれば、要素２３を通過した後の部分放射線Ｐの出力は、飽和出力Ｐｓａｔより大幅に小さい。要素２３が飽和状態で動作していないため、要素２３の自然放出は、抑制されず、スペクトル的に広帯域の放射線Ｒを放出する出力源２として、および第１の増幅媒体３としての同時使用が可能となる。
【００８８】
図５は、図４に示される光源１によって放出される光の時間平均スペクトルを示す。つまり、調節可能光源１によって放出される全スペクトル範囲が示されるように、時間平均化は、種々の時点において放出される部分放射線Ｐのスペクトルにわたって実施される。部分放射線ＰのｄＢ単位の強度Ｉは、ｎｍ単位の波長λに関してプロットされる。約１２６５ｎｍ乃至１３６５ｎｍの約１００ｎｍの幅を有するスペクトル範囲にわたり、スペクトル強度Ｉは、約５ｄＢまでで一定であった。したがって、光源１は、スペクトル的に広帯域の光源１を表す。中心波長は、約１３１０ｎｍである。光源１によって放出される部分放射線Ｐの時間平均出力は、約５０ｍＷ乃至１００ｍＷである。
【００８９】
図６において、放出される部分放射線Ｐの強度Ｉが、時間ｔに対して線形プロットされている。フィルタ要素５、６の調節周波数は、約１８μｓの周期ＴＰに対応する約５６ｋＨｚである。一周期の間に、各波長は、ファイバファブリペローフィルタの二方向移動を介して、一周期の間に複数回、ファイバファブリペローフィルタを形成する光ファイバの端部の間隔の拡大のときに１回または複数回、間隔の減少のときに１回または複数回、設定される。したがって、部分放射線Ｐの有効調節周波数は、５６ｋＨｚの２倍に対応する、約１１２ｋＨｚである。フィルタ要素５、６の間隔が拡大または減少するときに、わずかな強度変動が見られる、すなわち、図６に示される曲線の最大値は、１つおきにのみ等しい強度を示す。
【００９０】
図６に示される曲線は、個々の最大値の領域においてほぼガウス形状を有する。釣鐘曲線に類似するこの形状は、例えば、医学の分野におけるトモグラフィ用途に関連して、例えば、続く強度のフーリエ変換に有利である。光源１によって放出される部分放射線Ｐの出力のより一様な時間曲線を達成するために、任意に、第１の増幅媒体３および／または第２の増幅媒体４の駆動電流を時間の関数として設定することができる。したがって、増幅媒体３、４の増幅もまた、時間の関数として変化し、部分放射線Ｐの出力の時間依存型設定が可能である。
【００９１】
フィルタ要素５、６に対する制御ユニット１１の駆動信号の強度Ｉおよび部分放射線Ｐのインターフェログラムが、各々、時間ｔに対して線形プロットされて、図７に示されている。例えば、周波数発生器は、５６ｋＨｚの周波数を有する高調波信号を生成し、これについては、Ｄで表される曲線を参照されたい。この信号は、増幅されて、ＤＣ信号と重ねられる。第１のフィルタ要素５の駆動信号である曲線Ｅは、それから生じる。第２のフィルタ要素６の駆動信号である曲線Ｆは、同様に、関数発生器の信号から生成される。第１のフィルタ要素５および第２のフィルタ要素６の駆動信号は、周期ＴＰの約２０分の１に対応する相互に対する位相シフトを有し、これについては、曲線ＥおよびＦを参照されたい。
【００９２】
さらに、インターフェログラムである曲線Ｇが示されている。このインターフェログラムは、差分検出器を使用して、アーム長さの差が約１ｍｍである、異なるアーム長さを有するＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ干渉計の出力で記録される。曲線Ｇは、大きな振動を示す。曲線Ｇのこの振動は、光源１によって放出される部分放射線Ｐの波長の時間曲線から生じる。
【００９３】
図８は、図７に対応する図を示す。しかしながら、駆動周波数は、１７０ｋＨｚであって、毎秒３４０，０００個の波長の通過に対応する。時間ｔに関する軸は、対応して適合される。部分放射線Ｐが掃引される波長調節範囲は、図７に係る約１００ｎｍと比較すると、約５０ｎｍである。時間平均した、光源１によって放出される光の出力は、約３０ｍＷである。図５と比較して、５０ｎｍのより小さい調節範囲、およびこのより狭い波長範囲内の強度曲線Ｉの線形曲線の結果として、インターフェログラムは、図７と比較して、より一様な強度分布を有し、これについては曲線Ｇを参照されたい。
【００９４】
図９は、単純化構造上で測定された、光コヒーレンストモグラフィへの適用と類似する、ＰＳＦと略記される点広がり関数を示す。信号振幅ＹまたはＹ’は、干渉計のアーム長差Ｄ（ｍｍ単位）に対して、図９Ａに線形的に、図９Ｂに対数的に任意の単位でプロットされる。信号の減衰は、約３ｍｍの値まで約２０ｄＢである。これは、例えば、光コヒーレンストモグラフィ用途に関連して、例えば、約３ｍｍの光学層厚さまで、干渉分光法によって信号を取得することができることを意味する。また、アーム長差は、部分放射線Ｐの平均積分線幅の尺度である。平均積分線幅は、フィルタ要素５、６によって規定される、０．３ｎｍの線幅に十分に対応する。したがって、光源１は、例えば、トモグラフィ用途に好適である。
【００９５】
放射線Ｒおよび／または部分放射線Ｐが、少なくとも１つの構成要素を少なくとも２回通過する、波長調節可能光源１の例示的実施形態が、図１０〜図２０に示されている。各場合において、制御ユニットは、示されていない。
【００９６】
図１０に係る光源１の例示的実施形態は本質的に、図４に示されるものに対応する。出力源２および第１の増幅媒体３は、偏光無依存型増幅を示す、同一の要素２３によって形成される。この方法では、偏光コントローラは、省略される。
【００９７】
図１１に係る例示的実施形態では、光源１は、３つの循環器１５ａ、１５ｂ、１５ｃを有する。循環器１５ｂ、１５ｃを介して、第１の増幅媒体３および第２の増幅媒体４を２回通過することが可能である。光路Ｗは、点線矢印線で図示されている。部分放射線Ｐの高出力は、第２の増幅媒体４を２回通過することによって確実なものとなる。これは、例えば、部分放射線Ｐのスペクトル幅を減少させることを可能にする。
【００９８】
図１２は、例えば、図４または図１０に係る第２の増幅媒体４の代わりに使用することができるモジュールＭを示す。好ましくは直線偏光された部分放射線Ｐは、偏光ビームスプリッタ１６として設計される偏光選択的構成要素１２によって透過され、第２の増幅媒体４を通過する。偏光は続いて、偏光コントローラ８を介して回転させられる。例えば、放射線は、金属鏡、誘電体鏡、またはファラデーミラーとして設計することができる鏡１０によって反射され、偏光コントローラ８を再度通過し、それによって偏光は、効率的に９０°回転させられる。部分放射線は続いて、偏光無依存型で再度増幅する第２の増幅媒体４を通過する。ここで、偏光コントローラ８を２回通過した結果として、部分放射線の偏光が９０°回転させられるため、増幅された部分放射線Ｐは、偏光ビームスプリッタ１６によって、光源１から切り離される。
【００９９】
図１２に示されるモジュールＭの変形物が図１３に図示される。第２のフィルタ要素６が、第２の増幅媒体４と鏡１０との間に取り付けられる。したがって、部分放射線Ｐもまた、第２のフィルタ要素６を２回通過する。この方法で、出力源２の放射線Ｒのスペクトル的に広帯域のバックグラウンドの高い抑制が確実なものとなる。
【０１００】
図１２および図１３に係る偏光選択的要素１２の代わりに、図１４および図１５では、循環器１５が使用される。第２の増幅媒体４（図１４を参照）は、偏光選択型として実現することができる。放射線が２回通過する第２の増幅媒体４の代わりに、代替として、または追加としても、第２のフィルタ要素６を使用することができる（図１５を参照）。鏡１０は、好ましくは、この構成では、偏光選択型ではない。第２のフィルタ要素６は、透過吸収効果を有する、すなわち、透過されない光は吸収されて、反射を介して第１の増幅媒体（図示せず）に向かう方向に戻るようには伝導されない。
【０１０１】
放射線が２回通過する、透過反射性の第２のフィルタ要素６の使用が、図１６に示されている。図１６に示されるモジュールＭは、例えば、図４または図１０に係る光源１において、図１５に示されるモジュールＭの代わりに使用することができる。図１６に係るモジュールＭでは、円形二方向矢印で表される図面の平面に対して平行に偏光された光が連結される。部分放射線Ｐが図面の平面に対して垂直な偏光を有する光を有する場合、それは、円内の点で表される。これは、偏光ビームスプリッタ１６ａおよびアイソレータ９を通過し、透過反射性の第２のフィルタ要素６に到達する。透過されず、かつ第２のフィルタ要素６によって反射される光は、アイソレータ９によって吸収される。部分放射線Ｐは、偏光ビームスプリッタ１６ｂを介して反射され、例えば、ファラデー回転子として実現される偏光コントローラ８を通過し、偏光ビームスプリッタ１６ａによって反射され、もう１回、第２のフィルタ要素６を通過し、偏光ビームスプリッタ１６ｂを介して切り離される。
【０１０２】
第２のフィルタ要素６の代替として、またはそれに追加して、第２の増幅媒体４もまた使用されている対応するモジュールＭが、図１７に示されている。光アイソレータ９は、任意であり、第２の増幅媒体４によって放出され得る、スペクトル的に広帯域のバックグラウンドを抑制するために使用される。
【０１０３】
透過吸収性の第２のフィルタ要素６の四重使用が、図１８に図示されている。複合モジュールＭＭは、モジュールＭを有する。モジュールＭは、例えば、図１６に示される構成に対応することができ、図１６に従って提供される光アイソレータ９は省略される。第２のフィルタ要素６はさらに、好ましくは、透過吸収性フィルタ要素として、図１８に従って設計される。
【０１０４】
代替として、または追加として、偏光無依存型の増幅媒体４の四重使用が、図１８に概略的に示されている。次いで、モジュールＭは、例えば、図１７に従って設計され、図１７に示される光アイソレータ９は、省略される。
【０１０５】
図１９によると、複合モジュールＭＭは、図１６に係るモジュールＭａ、および図１７に係るモジュールＭｂの両方を有し、第２の増幅媒体４は、偏光無依存型増幅媒体であり、第２のフィルタ要素６は、透過吸収性フィルタである。図１６および図１７に示される光アイソレータ９は、各々、省略される。偏光コントローラは、任意に、モジュール間に取り付けることができる。
【０１０６】
図１０〜図１９に示される光源１の例示的実施形態は、完全なリストを表すわけではなく、例えば、放射線が複数回通過する、より長い一連の増幅媒体３、４またはフィルタ要素６を達成するために、むしろ、複数のモジュールＭおよび／または複合モジュールＭＭもまた、ネスト化され、組み合わせられてもよい。光源１における具体的な要求によって、また、追加の増幅媒体３、４もしくはフィルタ要素５、６、ならびにシャッター、偏光コントローラ８、または偏光子１６等の追加の構成要素が、光源１に組み込まれてもよい。
【０１０７】
フィルタ要素５、６を作動するための調整信号を生成するための構成が、図２０に図示されている。例えば、増幅媒体３、４は、図の簡略化のために図示されていない。図２１は、２つのフィルタ要素５、６の作動を示し、さらなる第２のフィルタ要素６もまた、同様に作動されてもよい。
【０１０８】
第１のフィルタ要素５の後、例えば、ファイバ連結器を介して、部分放射線Ｐの小部分が切り離される。切り離された部分放射線Ｐは、図２０に従って、例えば、フォトダイオードとして実現される３つの別個の検出器１３ａに伝導される。波長選択的要素１４は、各検出器１３ａの前に位置する。波長選択的要素１４は、例えば、循環器または連結構成と組み合わせて、ファイバブラッグ格子を備え得る帯域通過フィルタとして実現される。波長選択的要素１４は、また、ＡＣ電圧連結検出器１３ａと組み合わせて、透過におけるファイバブラッグ格子で作成された帯域消去フィルタとしてのみ実現することも、また可能である。また、例えば、色ガラスに基づくエッジフィルタが使用されてもよい。
【０１０９】
部分放射線Ｐの波長の所定の時間的に周期的な調節の場合、第１のフィルタ要素５によって透過される部分放射線Ｐの波長時間曲線に関する振幅、ゼロ点偏移、および位相は、検出器１３ａを介して確認されてもよい。温度変化または第１のフィルタ要素５の応答関数の偏差による時間偏移は、補償されてもよい。
【０１１０】
第２のフィルタ要素６を第１のフィルタ要素５に同調させるために、第２のフィルタ要素６によって反射される放射線の一部分は、検出器１３ｂに偏向される。代替として、または追加で、第２のフィルタ要素６によって透過される光の一部分は、第２のフィルタ要素６の下流の検出器１３ｃに伝導される。図２０の図とは対照的に、波長選択的要素１４もまた、任意に、検出器１３ｂ、１３ｃの前に位置してもよい。
【０１１１】
波長λの時間曲線が、図２１において、時間ｔに対してプロットされている（図２１の最も上の曲線を参照）。部分放射線Ｐが特定の波長を有する場合、検出器１３ａのうちの１つが、強度Ｉを有する信号（図２１の３つの最も下の曲線）を受信する。信号が受信される波長は、波長選択的要素１４を介して設定されてもよい。検出器１３ａの信号は、制御ユニットを介して自動調整するために使用されてもよい。したがって、例えば、部分放射線Ｐが調節されるスペクトル範囲、および／または部分放射線Ｐの強度は、自動で調整される。調整され得るさらなるパラメータは、駆動信号の駆動電圧、ゼロ点偏移、位相シフトである。
【０１１２】
第１のフィルタ要素５および第２のフィルタ要素６が、時間遅延Ｔに関して相互に対して適合されていない場合の検出器１３ｂ、１３ｃの信号が、図２２において、時間ｔの関数として示されている。この場合、この時点では、第２のフィルタ要素６によって透過される波長（図２２の曲線Ｊを参照）よりも、第１の要素５によって透過される部分放射線Ｐの異なる波長（図２２の曲線Ｋ）が、第２のフィルタ要素６に適用される。すなわち、第２のフィルタ要素６に適用される波長は、第２のフィルタ要素６によって透過される波長に関して、スペクトル的に偏移される。波長の周期曲線であるので、２つの曲線Ｊ、Ｋは、周期毎に２つの点でのみ交差する。これらの交点は、細い垂線で示される。
【０１１３】
２つの曲線Ｊ、Ｋが交差する場合、これは、第２のフィルタ要素６に適用される部分放射線が、第２のフィルタ要素６によって透過されることを意味する。換言すれば、この時点で、第２のフィルタ要素６によって第１のフィルタ要素５の方向に戻るように反射される部分放射線は、より少ないか、またはまったくない。したがって、信号強度は、検出器１３ｂにおいて降下する。検出器１３ｃは、放射線が第２のフィルタ要素６によって透過されるときに信号を示す。
【０１１４】
両方の曲線Ｊ、Ｋが上下に位置する場合、検出器１３ｂは、いかなる時点でも信号を示さず、一方、検出器１３ｃは、常に信号を示す。したがって、例えば、検出器１３ｂの信号が最小化されるか、および／または検出器１３ｃの信号が最大化されるので、第１のフィルタ要素５および第２のフィルタ要素６は、制御ループを介して、相互に対して自動的に適合可能である。
【０１１５】
図４および図１０〜図２２に係る例示的実施形態では、各場合において、ファイバファブリペローフィルタは、透過吸収作用、または透過反射作用を有するフィルタ要素５、６として使用される。
【０１１６】
図２３に係る例示的実施形態では、フィルタ要素５、６のさらなる可能な実現が図示される。例えば、図２３には図示されていない、出力源２から生じる放射線Ｒは、第１のフィルタ要素５を形成する、光回析格子上に偏向される。放射線Ｒの種々の波長成分が、回析格子によって、種々の方向に反射される、図２３の細い矢印を参照。反射放射線Ｒは、第２のフィルタ要素６を形成する、回転軸１８を中心に角速度２０で回転する多面鏡に到達する。経時的に変化する多面鏡の位置が、点線で表される。放射線Ｒは、多面鏡の表面上に垂直に入射しない。放射線Ｒは、多面鏡によって、鏡１０に反射され、鏡１０は、放射線Ｒを多面鏡に反射し戻す。放射線Ｒは、多面鏡によって第１のフィルタ要素５に反射され戻される。
【０１１７】
多面鏡への放射線Ｒの２回の入射中、第２のフィルタ要素６および／または多面鏡が、それぞれ、正しい位置にある場合、第１のフィルタ要素５から出力源（図示せず）の方向に反射され戻された光は、今、入射放射線Ｒに対して平行にのみ走行する。そうでなければ、放射線Ｒまたは部分放射線Ｐは、除去されることなくフィルタ要素５、６を通過することはできない。したがって、特定の時間に、部分放射線Ｐの特定の波長のみが構成を通過することができるように、時間の関数として異なる角度で反射する、第１の要素５および第２のフィルタ要素６のスペクトル的分離の相互作用による、放射線Ｒのフィルタ処理が実施される。フィルタ要素５、６の調節速度および部分放射線Ｐの波長の時間曲線は、角速度２０の関数である。
【０１１８】
選択的に、複数のビームをフィルタ処理するために、多面鏡の複数の面が同時に使用されてもよく、すなわち、モジュールＭが形成されてもよい。多面鏡の種々の面が、相互に対して、固定された、時間的に一定の位相関係を有するので、それぞれが多面鏡の種々の面への入射を受けて発生する２つのフィルタ処理事象の同調は、単純化される。放射線が、多面鏡によって正しい角度で反射される部分放射線Ｐのみが増幅されるように定置され得る増幅媒体３、４を通過することもまた可能である。
【０１１９】
多面鏡の角速度は、非常に精密に設定可能であり、高精度に、そして鏡１０の反射角度の固定選択によって一定に保つこともできるので、放射線Ｒまたは部分放射線Ｐが前方または後方に通過する際に、格子として実現される第１のフィルタ要素５への入射を受けて、フィルタ要素を相互に対して同調調節することが、簡単な方法で達成可能である。
【０１２０】
多面鏡２１は、例えば、３乃至４ｃｍの直径、および約２０個の面を有する。他の例示的実施形態とは対照的に、放射線Ｒまたは部分放射線Ｐは、図２３に係るフィルタ構成内の光ファイバ内を伝導されない。出射部分放射線からの構成の入射放射線Ｒの分離をより容易にするために、例えば、それらは、図面の平面に対して、相互に対して垂直に補正されてもよい。
【０１２１】
光源の例示的実施形態のためのさらなるモジュールＭが、図２４に概略的に図示されている。モジュールＭは、ファイバ連結器２６を介して、迂回経路２５に光学的に並列に接続される２つの遅延経路２４を有する。遅延経路２４および迂回経路２５の両方は、また、光ファイバ７によって実現される。遅延経路２４および迂回経路２５は、好ましくは、光源（図２４に図示せず）の最後のフィルタ要素の下流に位置している。
【０１２２】
放射線は、また、ファイバ連結器２６によって、またはビームスプリッタによって、遅延経路２４および迂回経路２５に分離される。この目的のために、図２４および図２５に係る遅延経路２４は、例えば、包括的に、１００ｍ乃至５ｋｍの長さを有し、一方、対照的に、迂回経路２５は、大幅により短い光路長、例えば、５０ｍ未満、特に１ｍ未満を有する。２つの遅延経路２４は、同一の光路長、または相互とは異なる光路長もまた有してもよい。特に、遅延経路２４のうちの１つは、第２の遅延経路の２倍の光路長を有することができる。
【０１２３】
換言すれば、放射線Ｐは、少なくとも２つの部分に分離され、遅延経路２４のうちの１つまたは両方の遅延経路２５を通過する放射線Ｐの部分は、迂回経路２５を通過する放射線Ｐの部分より長い光路長のために、モジュールＭの出力２７ａ、２７ｂまたは光源により後に到達する。したがって、同一の波列は、遅延経路２４および迂回経路２５に強度に関して分割され、モジュールＭの出力２７ａ、２７ｂまたは光源から、時間遅延を伴って放出される。したがって、そのようなモジュールＭを使用して、光源の波列の調節速度または反復速度を向上させることができる。
【０１２４】
図２４に係るモジュールＭは、精密に２つの遅延経路２４を有する。したがって、図２４に係るそのようなモジュールＭを有する光源の調節速度は、４倍であってよい。図２４に係る図にもかかわらず、モジュールＭはまた、１つの遅延経路２５のみ、または３つ以上の遅延経路２４を有することもできる。図２４の図にもかかわらず、２つの出力２７ａ、２７ｂは、１つの単一出力に統合されてもよい。好ましくは、図２４には図示されていない第２の増幅媒体は、出力２７ａ、２７ｂのうちの少なくとも１つ、または統合された出力の下流に位置している。
【０１２５】
図２５に係るモジュールＭでは、迂回経路２４に光学的に並列に接続される遅延経路２５は、第１のフィルタ要素５と２つの第２のフィルタ要素６ａ、６ｂとの間に位置する。したがって、放射線Ｐの一部分は、遅延経路２４を通過し、放射線Ｐの異なる部分は、遅延経路２４より短い光路長を有する迂回経路２５を通過する。放射線Ｐの２つの部分は、遅延経路２４および迂回経路２５に続くファイバ連結器２６によって、２つの第２のフィルタ要素６ａ、６ｂおよび出力２７ａ、２７ｂに伝導されてもよい。
【０１２６】
第１の増幅媒体および／または第２の増幅媒体（図２５に図示せず）は、好ましくは、第１のフィルタ要素５と第２のフィルタ要素６ａ、６ｂのうちの少なくとも１つとの間に位置している。図２５の図とは対照的に、出力２７ａ、２７ｂは統合されてもよい。さらに、１つの光源が、複数のモジュールＭを有することが可能である。
【０１２７】
本明細書に記載される本発明は、例示的実施形態に基づく説明によって制限されない。むしろ、本発明は、特徴または組み合わせ自体が、特許請求の範囲または例示的実施形態に明確に開示されていない場合にさえ、あらゆる新規特長、および特に、特許請求の範囲の特徴のあらゆる組み合わせを含む、特徴のあらゆる組み合わせを備える。
【０１２８】
本願は、開示内容が参照することによって本明細書に組み込まれる、独国特許出願第１０ ２００８ ０４５ ６３４．９号の優先権を主張する。
【技術分野】
【０００１】
波長の調節が可能である光源が開示される。
【背景技術】
【０００２】
例えば、医学、特に光コヒーレンストモグラフィにおいて、スペクトル的に狭帯域の波長調節可能な光源が使用される。例えば、ヒト組織の２次元または３次元画像は、光コヒーレンストモグラフィを介して生成され得る。そのような画像の重要な側面は、達成可能な解像度、すなわち、とりわけ画像をもたらすピクセルの数である。画像の品質およびその診断的有用性が、例えば、このように明白に影響を受ける。高い詳細な再現性に加えて、画像の生成に要する期間もまた、重要である。患者への負担を低減するために、例えば、画像を生成するのに要する期間は、可能な限り減少させられる。高い解像度と短い継続時間との組合せ要件は、高いデータ速度が可能になることを意味する。これは、特に、トモグラフィ法に使用することが可能な光源に高い要件を課す。
【０００３】
狭帯域の調節可能な光源を実現するための一つの可能性は、例えば、白熱ランプまたはアークランプによって放出される、スペクトル的に広帯域の放射線を連続してフィルタ処理することを含む。しかしながら、この方法によるフィルタの通過の後には、高い放射出力が達成されることが可能ではない。例えば、光源が１００ｎｍの帯域幅を有し、フィルタが０．１ｎｍの帯域幅を有する場合、フィルタによる損失は約９９．９％であって、１０００倍の減衰に対応する。
【０００４】
調節可能なレーザが、調節可能な光源を実現するためのさらなる可能性を形成する。レーザは、この目的のために、レーザ媒体と、共振器と、調節可能な光学フィルタとを有する。レーザ媒体は、広帯域のスペクトル増幅を実施することができる。調節可能フィルタは、共振器内に位置している。したがって、光学フィルタを通過し、増幅媒体に到達する光だけが、増幅媒体によって増幅される。レーザは、自然放出の増幅に基づくので、増幅媒体によって放出される放射線は、増幅媒体に到達する放射線に関してフィードバックされる。フィルタの調節速度は、他の係数に加えて、特に、共振器の長さの関数である。共振器がより長いと、達成可能な調節速度はより小さい。しかしながら、共振器長さの減少は、レーザの強度雑音の増加を引き起こし、レーザのモードのより大きな周波数間隔をもたらす可能性がある。最大の測定範囲は、ＯＣＴと略記される、光コヒーレンストモグラフィの適用において、このように制限され得る。
【０００５】
調節可能な光源を実現するための別の可能性は、ＦＤＭＬレーザと略記される、フーリエ領域モードロック型レーザを含む。そのようなレーザは、大きな長さを有する共振器内に、増幅媒体と、少なくとも１つの調節可能なフィルタとを有する。フィルタの調節速度は、この目的のために、共振器の長さに適合される。換言すれば、フィルタは、この波長の光が共振器を１回通過することに要する時間の後に、特定の波長で再び透過する。この機能上の原理および光の高速のために、典型的なＦＤＭＬレーザは、数百メートルから最大数キロメートルの範囲の長さの共振器を有する。コンパクトさおよび利用できる波長範囲に関する、そのようなＦＤＭＬレーザの制限は、このことから生じる。
【０００６】
掃引周波数光源を使用する、光コヒーレンストモグラフィのための方法および装置は、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０１６５３６６号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
達成されるべき一つの目的は、高い調節速度を有する波長調節可能な光源を開示することを含む。
【０００９】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、動作中に電磁放射線を生成することができる出力源を有する。出力源によって生成される放射線は、好ましくは、大きなスペクトル幅を有する。出力源は、スペクトル的に広帯域の自然放出を示す半導体構成要素であってもよい。希土類をドープしたファイバ、固体に基づくレーザ媒体、またはラマンエミッタもまた、出力源として使用することに好適である。
【００１０】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、波長選択的な第１のフィルタ要素を有する。第１のフィルタ要素は、特に、出力源から光学的に下流に位置している。「下流に位置している」とは、出力源によって放出される放射線が、フィルタ要素に到達することを意味する。フィルタ要素は、出力源によって放出される放射線に対するフィルタ処理効果を有する。すなわち、特定のスペクトル範囲の外側の、出力源によって放出される放射線の大部分は、第１のフィルタ要素を通過することができない。「大部分」とは、このスペクトル範囲の外側にある、８０％を超えるか、好ましくは９６％を超える放射線が、第１のフィルタ要素を通過することができないことを意味する。
【００１１】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、第１の増幅媒体を有する。第１の増幅媒体は、特に、第１の要素から光学的に下流に位置している。すなわち、第１のフィルタ要素を通過する放射線は、第１の増幅媒体に到達する。第１の増幅媒体は、動作中、第１のフィルタ要素を通過し、第１の増幅媒体に到達する放射線を少なくとも部分的に増幅することができる。第１の増幅媒体は、例えば、ＳＯＡと略記される半導体光増幅器である。
【００１２】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、少なくとも１つの波長選択的な第２のフィルタ要素を有する。第２のフィルタ要素は、特に、第１の増幅媒体から光学的に下流に位置している。したがって、第１の増幅媒体を通過した放射線は、第２のフィルタ要素に到達する。好ましくは、第１の増幅媒体によって増幅された放射線のみが、第２のフィルタ要素に到達する。この場合、増幅されたとは、特に、第１の増幅媒体を通過した後のスペクトル出力密度が、第１の増幅媒体を通過する前の媒体のスペクトル出力密度より高いことを意味する。
【００１３】
第１および／または少なくとも１つの第２のフィルタ要素の少なくとも１つの実施形態によると、第２のフィルタ要素の波長選択的フィルタ処理効果は、吸収、反射、または回析に基づいている。例えば、フィルタ要素は、特定の波長範囲の放射線を透過し、一方、他の波長を有する放射線は、反射、吸収、および／または回析される。
【００１４】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、第１の要素および第２のフィルタ要素は、相互に対して光学間隔Ｌを有する。光学間隔Ｌは、第１のフィルタ要素から第２のフィルタ要素に到達するために、放射線が光源内において通過しなければならない放射線の路長を意味する。この場合、第１のフィルタ要素から第２のフィルタ要素への経路上の放射線が通過する媒体の光学屈折率が考慮される。したがって、光学間隔Ｌは、特に、光路および屈折率についての積分である。
【００１５】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、制御ユニットを有する。第１および少なくとも１つの第２のフィルタ要素は、制御ユニットを介して調節可能である。すなわち、放射線が、第１および少なくとも１つの第２のフィルタ要素を通過することができる波長および／または波長範囲は、制御ユニットを介して設定または調節することができる。制御ユニットは、周波数発生器および／または周波数変調器を備えることができる。
【００１６】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、第１および少なくとも１つの第２のフィルタ要素は、出力源によって放出される放射線の部分放射線が通過可能である。第１および第２のフィルタ要素は、製造および測定精度の範囲内で、同一のスペクトル範囲内の部分放射線が通過可能である可能性がある。換言すれば、部分放射線は、したがって、出力源によって放出される波長範囲の少なくとも１つの特定の部分波長範囲を備える。好ましくは、少なくとも５０％を超えるか、特に少なくとも７５％を超える、出力源によって放出される波長範囲の部分放射線が、増幅および／または調節されることができる。
【００１７】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、第１および第２のフィルタ要素は、制御ユニットを介して調節可能であることにより、第１および第２のフィルタ要素は、相互に対して時間遅延Ｔした部分放射線に透過的である。この場合、時間遅延Ｔは、光学間隔Ｌとｃ＝２９９，７９２．４５８ｋｍ／ｓである真空中の光の速度ｃとの商に等しい。したがって、Ｔ＝Ｌ／ｃである。
【００１８】
換言すれば、制御ユニットは、第１の要素を通過し、走行時間の後に第２のフィルタ要素に到達する、特定の波長および／または特定の波長範囲内の部分放射線が、この第２のフィルタ要素によっても透過されるように、フィルタ要素を調節する。したがって、時間遅延Ｔは、第１のフィルタ要素から第２のフィルタ要素への光源内における光の走行時間に対応する。光源が２つ以上の第２のフィルタ要素を備える場合、好ましくは、全てのさらなるフィルタ要素は、制御ユニットによって、対応する方法で調節可能である。
【００１９】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、時間遅延Ｔの設定についての公差または偏差は、第１のフィルタ要素によって透過される波長範囲が、少なくとも１つの第２のフィルタ要素によって透過される波長範囲の少なくとも０．１％、好ましくは少なくとも５％、特に好ましくは少なくとも３０％に対応するのに十分に小さい。時間遅延Ｔを考慮すると、第１および少なくとも１つの第２のフィルタ要素によって透過される波長範囲は、少なくとも前述の値の量に対応する。
【００２０】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、時間遅延Ｔは、時間遅延ＴがＬ／ｃの商より小さいかまたはそれより大きいように、Ｌ／ｃの商に対して変化させられる。この場合、この偏差は、第２のフィルタ要素のフィルタ透過の中心波長が、第２のフィルタ要素のフィルタ帯域幅の最大でも１０倍、好ましくは最大でも１倍、特に好ましくは最大でも０．５倍だけ、部分放射線の中心波長から逸脱する程の十分な大きさである。フィルタ帯域幅は、例えば、ＦＷＨＭと略記される、最大透過の半分の高さにおける全体のスペクトル幅である。例えば、特定の時点において、第２のフィルタ要素に適用される部分放射線の中心波長は１３２０ｎｍであり、フィルタ帯域幅が１ｎｍである場合、第２のフィルタ要素のフィルタ透過の中心波長は、包括的には、１３１０ｎｍ乃至１３３０ｎｍ、好ましくは１３１９ｎｍ乃至１３２１ｎｍ、特に好ましくは１３１９．５ｎｍ乃至１３２０．５ｎｍである。この種の時間遅延Ｔの偏差によって、例えば、部分放射線の波長範囲を正確に設定することが可能である。
【００２１】
フィルタ要素のフィルタ特性を改善するために、例えば、２つの直接連続するフィルタは、１つのフィルタ要素に組み合わされてもよい。これは、例えば、バーニア調節についての場合である。
【００２２】
波長調節可能な光源の少なくとも１つの実施形態では、それは、動作中に電磁放射線を生成することができる出力源を備えている。さらに、光源は、出力源の下流に位置している波長選択的な第１のフィルタ要素を有する。加えて、光源は、第１のフィルタ要素の下流に位置し、出力源によって放出される放射線を少なくとも部分的に増幅することができる第１の増幅媒体を含有する。光源は、増幅媒体の下流に位置している少なくとも１つの波長選択的な第２のフィルタ要素をさらに備え、第２のフィルタ要素は、第１のフィルタ要素に対して光学間隔Ｌを有する。第１および少なくとも１つの第２のフィルタ要素は、光源が有する制御ユニットを介して調節可能である。この場合、フィルタ要素は、調節されることにより、第１および第２のフィルタ要素は、相互に対する時間遅延Ｔにおいて、出力源によって放出される放射線の部分放射線に対して透過的であり、遅延Ｔは、光学間隔Ｌと真空中の光の速度ｃとの商に等しい。
【００２３】
そのような波長調節可能な光源は、光源によって放出される部分放射線の波長に関して、高い調節速度を達成できるようにする。また、スペクトル的に狭帯域の部分放射線も、光源によって放出することができる。
【００２４】
そのような光源は、とりわけ、以下の所見に基づいている。すなわち、出力源は、光源の動作中、特定の周波数範囲を網羅する電磁放射線を生成する。周波数範囲内の放射線の一部分は、第１のフィルタ要素を通過し、第１の増幅媒体に到達する。第１のフィルタ要素によって放出されるスペクトル成分は、第１の増幅媒体内において増幅される。部分放射線とは異なる波長を有する放射線を抑制するために、増幅媒体によって放出される光は、続いて第２のフィルタ要素を通過する。すなわち、少なくとも２つのフィルタ要素は、縦列に、または直列に位置している。第１および第２のフィルタ要素は、相互に対する光学間隔Ｌを有する。この光学間隔Ｌのために、第１のフィルタ要素を通過する部分放射線の光は、特定の時間遅延の後にのみ、第２のフィルタ要素に到達する。第１および第２のフィルタ要素が相互に同調して調節される場合、すなわち、第１および第２のフィルタ要素が特定のスペクトル範囲を同時に透過する場合、例えば、第１のフィルタ要素を通過した部分放射線は、それがすでに別のスペクトル範囲に調節されているので、もはや第２のフィルタ要素を通過することができないということが起こり得る。したがって、この種のフィルタ要素の動作について、部分放射線の波長を調節することができる調節速度が制限される。第１および第２のフィルタ要素は、時間遅延を伴う特定のスペクトル範囲によって通過可能であるので、この制限は免除される。フィルタ要素がそれによって調節される時間遅延Ｔは、部分放射線が第１のフィルタ要素から第２のフィルタ要素への経路上で経験する走行時間差に対応している。
【００２５】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、増幅媒体を有する共振器を有しない。すなわち、送出される増幅媒体は、例えば、レーザ内のように、共振器の内部に位置する。この定義では、周波数フィルタ処理に使用され、ファブリペロー原理に基づく構成要素は、共振器ではない。例えば、レーザでは、共振器は、レーザの動作のモードを決定する要素である。
【００２６】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、少なくとも１つの第２の増幅媒体を備える。第２の増幅媒体は、好ましくは、半導体媒体に基づいている。第２の増幅媒体は、特に、ＳＯＡである。光源によって放出される放射線出力は、第２の増幅媒体を使用することによって増加させることができる。
【００２７】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、出力源は、増幅媒体として、特に第１の増幅媒体として使用可能である。これは、出力源によって放出される光が第１のフィルタ要素に到達し、フィルタ要素を通過し、続いて、出力源を再び通過することを意味する。以前にフィルタ処理された光は、出力源を再び通過するときに増幅される。
【００２８】
光源のそのような構成においては、第１の増幅媒体は、また、光の走行経路に関して、第１のフィルタ要素の下流に位置している。また、出力源を増幅媒体としても使用することによって、特に小型の光源を構成することができる。
【００２９】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、部分放射線は、少なくとも１つのフィルタ要素および／または少なくとも１つの増幅媒体を少なくとも２回通過することができる。換言すれば、例えば、第１のフィルタ要素を通過しており、出力源によって放出される放射線の部分波長範囲を備える部分放射線は、この部分放射線が、第１のフィルタ要素にもう１回到達するように、または第１および／または第２の増幅媒体を少なくとも２回通過するように、光源の中において誘導される。光源の中でのそのような放射線誘導によって、光源の構成要素の数が減少され得る。このようにして、光源のよりコンパクトで費用効率の高い構成が可能になる。
【００３０】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、部分放射線は、少なくとも１つのフィルタ要素および／または少なくとも１つの増幅媒体を少なくとも４回通過することができる。光源の内部における部分放射線のそのような誘導によって、特に大きな数の構成要素が節約されて、光源のコンパクト性が向上させられる。
【００３１】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、少なくとも２つの偏光選択的要素を備える。少なくとも１つの偏光選択的要素は、例えば、偏光子、ブルースター窓、または偏光依存型反射ビームスプリッタである。そのような要素を使用することによって、光源の構成要素を複数回、効率的に通過する部分放射線を有することが可能となる。
【００３２】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、偏光依存型として設計される、少なくとも１つの第１および／または第２の増幅媒体を備える。これは、特定の偏光方向の部分放射線のみが、増幅媒体によって効率的に増幅されることを意味する。そのような増幅媒体によって、光源によって放出される光の偏光特性は、意図的に設定可能であることが可能となる。
【００３３】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、少なくとも２つの偏光選択的要素を有し、第１および／または第２の増幅媒体は、偏光無依存型で増幅する。このように、異なる偏光方向の光は、偏光選択的要素を介して増幅媒体を通して偏向され、それにもかかわらず、増幅媒体内で増幅を経験することが可能となる。これは、光源の構成を単純化する。
【００３４】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、波長アジャイル（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−ａｇｉｌｅ）である。波長アジャイルまたはそれと同等に周波数アジャイルは、光源が、スペクトル的に狭帯域の放射線を提供し、部分放射線の種々の波長または波長範囲が、迅速かつ制御可能な態様で設定可能であることを意味する。このように、出力源によって生成される放射線スペクトル幅およびフィルタ要素の最大調節速度によってのみ制限される部分放射線の波長の任意波形および時間曲線が生成され得る。これらは、例えば、放出される放射線の波長時間曲線が、レーザの構成によって広範囲に事前設定される共振器を有するレーザから、またはＦＤＭＬレーザから、光源を差別化する。
【００３５】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは非周期的に調節可能である。このことは、フィルタ要素を通過可能な部分放射線の波長の時間曲線が、周期性を有しないことを意味する。このことは、光源を通る光の循環または通過時間よりも大幅に大きな特定の時間内において、部分放射線の波長の時間曲線が、繰り返さないか、または周期的に繰り返さないことを意味する。光源は、好ましくは少なくとも１００μｓ、特に少なくとも１０ｍｓ、または少なくとも１ｓの時間範囲内において非周期的である。光源が非周期的に調節可能であるので、光源の可能な用途が増加する。
【００３６】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、出力源、少なくとも１つの増幅媒体、およびフィルタ要素は、少なくとも部分的に、好ましくは全体的に、光ファイバを介して相互に光学的に接続される。光ファイバは、例えば、ガラスファイバとして実現されてもよい。特に周囲条件の影響に関する、光源の安定性は、光ファイバを使用することによって向上させられる。
【００３７】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、第１のフィルタ要素および／または少なくとも１つの第２のフィルタ要素は、ファイバファブリペローフィルタを使用して実現される。そのようなフィルタは、例えば、２つの正反対の光ファイバの端部、ファブリペロー要素を実現する端部を備える。端部は、反射型であり得る。端部間の間隔、したがって透過される波長範囲は、圧電アクチュエータを介して設定することができる。この種類のフィルタは、コンパクトな構成を有し、より高い調節速度で調節され得る。全てのフィルタ要素は、好ましくは、ファイバファブリペローフィルタとして実現される。
【００３８】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、第１のフィルタ要素および／または少なくとも１つの第２のフィルタ要素は、透過吸収性フィルタである。つまり、部分放射線は、透過され、残りの放射線は、本質的に吸収される。透過されない部分放射線の吸収は、好ましくは８０％を超えるか、特に９０％を超える。そのようなフィルタを使用することによって、部分放射線以外の波長を有する放射線を効率的に抑制することができる。
【００３９】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、第１のフィルタ要素および／または少なくとも１つの第２のフィルタ要素は、少なくとも１つの光学格子もしくは光学プリズムおよび／または多面鏡を備える。少なくとも１つのフィルタ要素へのそのような構成要素の使用は、光源の可能な設計を増加させ、光源の多種多様の可能な用途を可能にする。
【００４０】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、少なくとも１つの第１および／または第２の増幅媒体は、フィルタ要素として使用可能である。これは、例えば、増幅媒体が放射線の増幅を示すスペクトル範囲が、スペクトル的に狭いことを意味する。換言すれば、狭いスペクトル範囲内の放射線のみが、増幅媒体によって増幅される。また、特に、増幅媒体に適用され、増幅される部分放射線が、その波長に対して時間曲線を示す場合に、時間領域内での増幅媒体の送出を介して、スペクトル範囲に対するフィルタ処理効果が生み出されるようにすることも可能である。この場合、例えば、増幅媒体は、例えば、特定の時間範囲の間に電気的に送出される。放射線は、増幅媒体が送出されるこの時間範囲の間にのみ増幅されることができる。増幅媒体が、半導体構成要素を使用して形成される場合、増幅媒体が増幅を示すスペクトル範囲は、代替として、または追加的に、増幅媒体が供給される電流の強度によって設定されることができる。増幅媒体のそのような設計によって、コンパクトな光源を実現することができる。
【００４１】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、出力源によって放出される放射線のスペクトル幅は、少なくとも２０ｎｍである。換言すれば、出力源は、例えば、少なくとも２０ｎｍのスペクトル範囲内の自然放出を示す。放射線のスペクトル幅は、好ましくは、少なくとも７０ｎｍ、特に少なくとも１００ｎｍである。この種のスペクトル的に広帯域の出力源は、光源の可能な用途を増加させ、光コヒーレンストモグラフィの分野における高い解像度を可能にする。
【００４２】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、部分放射線のスペクトル幅は、０．００３ｎｍ〜５ｎｍ、特に０．０５ｎｍ〜１ｎｍの値の範囲内にある。したがって、例えば、フィルタ要素は、部分放射線のスペクトル幅に対応する透過範囲を有する。部分放射線の低いスペクトル幅は、光源を使用して、高いスペクトル解像度を達成できるようにする。
【００４３】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、部分放射線の光学コヒーレンス長は、少なくとも３ｍｍである。コヒーレンス長は、好ましくは、少なくとも５ｍｍである。このことは、部分放射線が、波列を実現し、波列の長さは少なくともコヒーレンス長に対応しており、部分放射線がこの長さ以内で干渉することができることを意味する。コヒーレンス長は、とりわけ、光トモグラフィに関連して、組織における記録が生成され得る最大深さを決定する。トモグラフィ用途に関連して、そのようなコヒーレンス長を介して、より高価な構造が研究され得る。
【００４４】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、部分放射線の中心波長は、時間遅延Ｔの間に、部分放射線のスペクトル幅の少なくとも１０分の１だけ調節可能である。中心波長は、好ましくは、少なくとも部分放射線のスペクトル幅だけ調節可能である。例えば、トモグラフィ用途に関連する高いデータ速度は、そのような光源によって達成可能である。
【００４５】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、フィルタ要素のうちの少なくとも１つの調節速度は、少なくとも一時的に、少なくとも０．５ｎｍ／μｓである。調節速度は、好ましくは、少なくとも３．０ｎｍ／μｓである。そのような調節速度は、好ましくは、全てのフィルタ要素によって達成可能である。例えば、トモグラフィ用途に関連して、この高い調節速度を有する光源を介して、高いデータ速度を実現することができる。
【００４６】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、部分放射線の波長を調節することに使用される少なくとも１つのフィルタ要素の調節周波数は、少なくとも一時的に、少なくとも４０ｋＨｚである。調節周波数は、好ましくは、少なくとも８０ｋＨｚ、特に好ましくは、少なくとも１５０ｋＨｚである。フィルタ要素は、特に、そのような周波数を使用して、例えば、サイン波または鋸歯の形態に周期的に調節することができる。そのような光源は、コヒーレンストモグラフィにおいて、多種多様に使用することができる。
【００４７】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、その光路長は、３００ｍ以下である。光路長は、好ましくは、３０ｍ以下である。光路長は、出力源の中における生成から光源を離れるまでに光が及ぶ光の路長と理解される。光が通過する媒体の特定の屈折率は、この目的のために考慮される。そのような光源は、コンパクトな構成を有し、多種多様なスペクトル範囲内での使用を可能にする。
【００４８】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、その光路長は１０ｃｍを超え、好ましくは５０ｃｍを超え、特に１ｍを超える。
【００４９】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、少なくとも第１および／または少なくとも１つの第２の増幅媒体は、少なくとも１つの光学半導体増幅器を含有する。好ましくは、全ての増幅媒体、特に全ての増幅媒体および出力源は、半導体増幅器を有して実現される。そのような増幅媒体によって、コンパクトかつ信頼性のある光源を実現することができる。
【００５０】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、少なくとも第１および／または少なくとも１つの第２の増幅媒体は、少なくとも１つの希土類でドープしたガラスファイバを含有するか、またはそのようなファイバによって形成される。全ての増幅媒体、特に出力源は、そのようなガラスファイバを備えることが可能である。
【００５１】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、少なくとも１つの第１および／または第２の増幅媒体は、調節可能に動力供給することができる。特に、増幅媒体は、フィルタ要素のスペクトル調節に同調して、動力供給することができる。増幅媒体の調節可能な動力供給によって、光源の部分放射線に関する一様な出力を確実なものにすることができる。
【００５２】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、出力源は、半導体光増幅器であり、第１および／または少なくとも１つの第２の増幅媒体は、希土類でドープしたガラスファイバである。光源によって放出される放射線の波長は、好ましくは、包括的に、１０００ｎｍ〜１２００ｎｍである。光源に種々の種類の放射線源を使用することによって、光源の高い光出力が達成されてもよい。また、出力源によって放出される放射線の出力における、特に小さな偏差も達成可能であり、望ましくない可能性があるパルス動作を抑制することができる。また、出力源の可変の動力供給によって、放射線のスペクトル形成も可能にすることができる。
【００５３】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、第１および／または第２の増幅媒体の飽和出力Ｐｓａｔに、以下の関係：
Ｐｓａｔ＞０．１ＧＰＡ（ＢＰ／ＢＡ）
が当てはまる。
【００５４】
この目的に対して、Ｇは、第１および／または第２の増幅媒体の小増幅係数であり、ＢＰは、部分放射線のスペクトル幅であり、ＢＡは、出力源によって放出される放射線のスペクトル幅を表す。ＰＡは、出力源の放射線の全出力である。上記の関係は、好ましくは、第１の増幅媒体と出力源とが同一の要素によって形成される場合に満たされる。第１の増幅媒体のそのような飽和出力Ｐｓａｔによって、出力源によって放出される放射線の広域のスペクトル範囲にわたって、部分放射線を調節可能にすることが可能となる。
【００５５】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、Ｐｓａｔは、小増幅係数Ｇと、放射線のスペクトル幅ＢＡで除算した部分放射線のスペクトル幅ＢＰと、出力源の放射線の全出力ＰＡとの積の少なくとも１倍、好ましくは少なくとも５倍程度である。
【００５６】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、少なくとも１つの検出器、好ましくは波長選択的検出器を備える。フォトダイオード等の検出器は、例えば、カラーフィルタまたは干渉フィルタを介して、特定のスペクトル範囲内においてのみ感知可能である。検出器は、好ましくは、小スペクトル範囲の出力源によって放出される放射線のみにアクセス可能である。光源によって放出される光は、そのような検出器によって特徴付けることができる。
【００５７】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、制御ユニットは、少なくとも１つの検出器に接続され、遅延Ｔは、検出器の信号によって設定可能である。すなわち、制御ユニットは、検出器の波長選択的信号を受信し、処理する。時間遅延Ｔは、特に、制御ユニットおよびそのような検出器を介して、自動で設定可能である。
【００５８】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、検出器は、第２のフィルタ要素によって反射された部分放射線の成分を検出する。時間遅延Ｔの設定は、自動化することができ、そのような検出器を介して、より容易に実施することができる。
【００５９】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、少なくとも１つのシャッターを備える。シャッターを介して、光源の光放出を一時的に防止することができる。したがって、シャッターを介して定められる時間間隔の間、光源から光が出ない。シャッターは、１つ以上のフィルタ要素を備えることができる。また、シャッターは、好ましくは、制御ユニットによって作動することができる。例えば、シャッターの作動をフィルタ要素の作動に同調して実施することが可能である。光源は、シャッターを採用することによって、その可能な用途が増加させられる。
【００６０】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、近赤外スペクトル範囲内の部分放射線を放出することができる。つまり、光源によって放出される部分放射線は、７８０ｎｍ乃至３０００ｎｍ、特に１０００ｎｍ乃至１７００ｎｍのスペクトル範囲内の波長を備える。また、部分放射線は全く近赤外光だけを備えることができる。
【００６１】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、９００ｎｍ以下、好ましくは８００ｎｍ以下の波長の部分放射線を放出することができる。そのような光源は、例えば、眼球の診断に使用することができる。例えば、ＦＤＭＬレーザは、数百メートルから最大数キロメートルのシステム関連の共振器長さを有する。したがって、非常に低い減衰を有するガラスファイバおよび／または光ファイバのみが使用され得る。このことは、１０５０ｎｍ、１３００ｎｍ、および１５５０ｎｍ前後の波長範囲においては、この範囲内で利用可能な光ファイバの減衰が１ｄＢ／ｋｍ未満であるので重大な制限を示さない。他のスペクトル範囲、例えば、８００ｎｍ前後では、減衰は３ｄＢ／ｋｍと大幅に大きい。より大きな減衰に加えて、さらに、例えば、８００ｎｍ前後のスペクトル範囲での色分散も、他の前述のスペクトル範囲より大幅に大きい。ＦＤＭＬレーザと比較して、通過される材料の路長が大幅に短いため、光源は、９００ｎｍおよび／またはそれ未満の放射線をも放出する。
【００６２】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、出力源と第１の増幅媒体との間の光学間隔は、可能な限り大きくなるように選択される。このことは、好ましくは、出力源が第１の増幅媒体として使用される場合、および／または出力源の放射線の全体増幅が少なくとも４０ｄＢである場合に該当する。この場合、全体増幅は、放射線の第１の増幅媒体として使用される出力源の２回通過に関係する。可能な限り大きいこととは、出力源と第１の増幅媒体との間の光学間隔が、真空中の光の速度ｃとフィルタ変更時間との商の少なくとも０．２倍、特にこの商の少なくとも０．３倍、好ましくは少なくとも０．５倍に対応することを意味し得る。フィルタ変更時間は、例えば、フィルタのフィルタ帯域幅が乗算され、光源によって放出される放射線のスペクトル幅で除算される、波長調節の周期である。
【００６３】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、それは、少なくとも１つの遅延経路を備える。遅延経路は、遅延経路に並列に接続される迂回経路より長い光路長を有する。例えば、遅延経路および迂回経路は、分岐されるか、および／またはファイバ連結器を介して、もしくはビームスプリッタを介して相互に接続される。
【００６４】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、遅延経路は、放射線の走行方向から見て、最後のフィルタ要素の後ろ、好ましくは第２の増幅媒体の前に位置する。
【００６５】
光源の少なくとも１つの実施形態によると、遅延経路は、放射線の走行方向から見て、２つの連続するフィルタ要素間に位置する。
【００６６】
記載される例示的実施形態のうちの１つ以上に係る光源を使用することができる、いくつかの適用領域は、例えば、眼科学、心臓学、または胃腸病学の分野における生物医学画像化、機械工学におけるナノメートル以下の解像度を有する形状測定、センサ、特にファイバブラッグ格子の読み出し、特に機械分野における分散温度測定、分散歪測定、ベクトルソナー、光通信回線の暗号化、または電気通信ネットワークの監視／管理である。
【００６７】
本明細書に記載される光源は、例示的実施形態に基づいて、以下により詳細に説明される。個々の図面において、同一の参照番号は同一の要素を明示する。しかしながら、参照は一定の縮尺ではなく、むしろ、個々の要素は、より良い理解のために誇張して示されている場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】図１は、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の概略図を示す。
【図２】図２は、従来技術に係る調節可能レーザの概略図を示す。
【図３】図３は、従来技術に係る調節可能レーザの循環スキームの概略図を示す。
【図４】図４は、出力源および第１の増幅媒体が、同一の要素によって形成される、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の概略図を示す。
【図５】図５は、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の時間平均放出スペクトルの図を示す。
【図６】図６〜図８は、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の出力、ならびに駆動信号および干渉信号の図を示す。
【図７】図６〜図８は、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の出力、ならびに駆動信号および干渉信号の図を示す。
【図８】図６〜図８は、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の出力、ならびに駆動信号および干渉信号の図を示す。
【図９】図９は、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の平均積分線幅の図を示す。
【図１０】図１０〜図１９は、部分放射線の光源の個々の構成要素の複数回通過を有する、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の概略図を示す。
【図１１】図１０〜図１９は、部分放射線の光源の個々の構成要素の複数回通過を有する、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の概略図を示す。
【図１２】図１０〜図１９は、部分放射線の光源の個々の構成要素の複数回通過を有する、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の概略図を示す。
【図１３】図１０〜図１９は、部分放射線の光源の個々の構成要素の複数回通過を有する、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の概略図を示す。
【図１４】図１０〜図１９は、部分放射線の光源の個々の構成要素の複数回通過を有する、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の概略図を示す。
【図１５】図１０〜図１９は、部分放射線の光源の個々の構成要素の複数回通過を有する、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の概略図を示す。
【図１６】図１０〜図１９は、部分放射線の光源の個々の構成要素の複数回通過を有する、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の概略図を示す。
【図１７】図１０〜図１９は、部分放射線の光源の個々の構成要素の複数回通過を有する、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の概略図を示す。
【図１８】図１０〜図１９は、部分放射線の光源の個々の構成要素の複数回通過を有する、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の概略図を示す。
【図１９】図１０〜図１９は、部分放射線の光源の個々の構成要素の複数回通過を有する、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の概略図を示す。
【図２０】図２０は、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の複数のフィルタ要素の同調の概略図を示す。
【図２１】図２１および図２２は、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の検出器の信号の概略図を示す。
【図２２】図２１および図２２は、本明細書に記載される光源の例示的実施形態の検出器の信号の概略図を示す。
【図２３】図２３は、本明細書に記載される光源の例示的実施形態のフィルタ要素の構成の概略図を示す。
【図２４】図２４および図２５は、本明細書に記載される光源のさらなる例示的実施形態のモジュールの概略図を示す。
【図２５】図２４および図２５は、本明細書に記載される光源のさらなる例示的実施形態のモジュールの概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００６９】
本明細書に記載される波長調節可能な光源１の例示的実施形態が、図１に示されている。スペクトル的に広帯域の放射線Ｒが、出力源２によって放出される。次いで、放射線Ｒは、第１のフィルタ要素５を通過し、これは、放射線Ｒの一部分かつスペクトル詳細を表す部分放射線Ｐによって通過される。部分放射線Ｐは、第１の増幅媒体３内で増幅される。第１の増幅媒体３は、また、出力源の放射線Ｒが網羅する大部分または全体のスペクトル範囲も第１の増幅媒体３内において増幅されることができるように設計される。したがって、放射線Ｒの大部分または全体のスペクトル範囲にわたって部分放射線Ｐが調節可能である。
【００７０】
しかしながら、これにはまた、スペクトル的に広帯域のバックグラウンド放射線のより小さな成分もまた、部分放射線Ｐの増幅に伴って生成されるという状況も付随する。この干渉バックグラウンド放射線を抑制するために、増幅される部分放射線Ｐが通過する第２のフィルタ要素６が、第１の増幅媒体３の下流に位置している。
【００７１】
第１のフィルタ要素５と第２のフィルタ要素６とは、相互に対して光学間隔Ｌを有する。両方のフィルタ要素５、６は、波長調節が可能であり、調節は、制御ユニット１１を介して実施される。第１の要素５に適用される、２つの異なる二重線で表される駆動信号は、真空中の光の速度ｃで除算した光学間隔Ｌに対応する時間遅延Ｔを伴って、第２のフィルタ要素６に適用される。したがって、光ファイバを通る１ｍの走行路で約５ｎｓである、第１のフィルタ要素５から第２のフィルタ要素２への経路上の部分放射線Ｐの走行時間差は、制御ユニット１１によって補償される。これは、部分放射線Ｐが、縦列に位置しているフィルタ要素５、６の高い調節速度で連続するフィルタ要素５、６を通ることによって、大幅な強度減少を経験することを防止する。
【００７２】
部分放射線Ｐを再度増幅する第２の増幅媒体４は、任意に、第２のフィルタ要素６の下流に位置している。したがって、部分放射線Ｐの高出力が達成可能である。第２の増幅媒体４は、本質的に第１の増幅媒体３と同一のスペクトル増幅範囲を有する。第２のフィルタ要素６がないと、バックグラウンド放射線もまた、第２の増幅媒体４によって増幅され得、したがって、部分放射線Ｐは、制限的にスペクトル的に調節可能であるか、またはまったくペクトル的に調節可能ではない場合がある、および／または部分放射線Ｐは、スペクトル的に広いバックグラウンドを有するであろう。
【００７３】
従来技術に係る調節可能レーザが、図２に示されている。レーザは、同時に出力源２として使用される増幅媒体３を有する。増幅媒体３は、フィルタ５のように、環状構造体として概略的に示される共振器１９内に位置する。レーザによって生成される放射線Ｓは、矢印線で識別され、共振器１９内の放射線Ｓの光路Ｗは、矢印点線で図示されている。フィルタ５は、例えば、格子鏡として、またはファイバファブリペローフィルタとして実現される。
【００７４】
共振器１９内の光の循環時間ＴＵは、真空中の光の速度ｃで除算した共振器長さＬＵに対応し、共振器長さＬＵにおいて光が通過する媒体の屈折率が考慮される。
【００７５】
フィルタ５によって吸収されない波長のみが、レーザの共振器１９内を循環し得る。通常動作では、レーザは、フィルタ５の透過窓ＢＰの最小および／または最大損失にほぼ対応する波長を有する光を放出する。継続的に調節可能なレーザを得るために、フィルタ５の透過窓ＢＰの波長が変更される。この方法は、フィルタ５の透過窓ＢＰが別の波長に偏移される前に、光が共振器１９内の複数回の循環を完了することができる限り、実用的である。フィルタ５の調節速度は、この条件によって制限される。
【００７６】
図３には、図２に係る調節可能レーザの原理がさらなる図示で示されている。共振器１９を通る放射線Ｓの循環通路は、直線の連続で図示されている。放射線Ｓは、図２に角括弧で表される第１の循環Ｕ１において、フィルタ要素５を通過し、続いて増幅媒体３を通過する。続いて、第２の循環Ｕ２において、放射線Ｓは、フィルタ要素５を通過し、同様に、再び増幅媒体３を通過する。これは、第３の循環Ｕ３および見込まれるさらなる循環において、対応して起こる。
【００７７】
したがって、放射線は、増幅媒体３およびフィルタ要素５を交互に通過する。放射線Ｓが１回の循環に要する時間は、共振器１９の光路長ＬＵに対応し、真空中の光の速度ｃで除算した、フィルタ要素５を通る２つの連続する通過の間の光学経路に等しい。
【００７８】
図３には、記載されるように、放射線が、時間的に連続して、同一のフィルタ要素５および同一のフィルタ媒体３を繰り返し通過するように、図２に係る光路Ｗの概略図が示されている。したがって、常に同一のフィルタ要素であるので、分岐二重線で表される制御ユニット１１の同一の信号は常に、示されている全てのフィルタ要素５に適用される。したがって、全てのフィルタ要素５は、特定の時点で、等しいか、自由であるか、および／または通過可能な波長範囲を有する。
【００７９】
代替として、また、一連の種々のフィルタ要素５および種々の増幅要素３を交互した順序で提供することも可能であり、全てのフィルタ要素５は常に、特定の時点で、同一の波長範囲を通過可能である。
【００８０】
図４に係る、本明細書に記載される、光源の例示的実施形態では、波長調節可能光源１は、同時に、出力源２として、および第１の増幅媒体３として使用される要素２３を有する。放射線Ｒは、出力源２の動作中に生成される。この放射線は、少なくとも部分的に、光循環器１５に向かう方向に走行する。循環器１５は、３つの端子Ａ、Ｂ、Ｃを有する。端子Ａを通って循環器１５に入る光は、端子Ｂにおいて出力される。端子Ｂに入る光は、端子Ｃにおいて出力される。そして端子Ｃを介して循環器に入る光は、さらに中継されない。したがって、循環器１５は、端子Ｃの光に関する光アイソレータとして働く。
【００８１】
出力源２の放射線Ｒは、端子Ｂで循環器に入り、端子Ｃに中継される。全出力ＰＡが約１ｍＷである放射線Ｒは、続いて、第１のフィルタ要素５を通過する。放射線Ｒの部分放射線Ｐが、第１のフィルタ要素５によって透過される。この透過される部分放射線Ｐの出力は、約３μＷである。部分放射線Ｐの偏光を設定するために、それは、偏光コントローラ８ａを通って走行する。次いで、部分放射線Ｐは、端子Ａで循環器１５に入り、端子Ｂに中継される。次いで、部分放射線Ｐは、偏光依存型増幅を有する要素２３および／または第１の増幅媒体３を通過する。部分放射線Ｐの偏光は、増幅媒体３内で部分放射線Ｐの最大増幅が生じるように、偏光コントローラ８ａを介して設定される。
【００８２】
任意に、第１の増幅媒体３によって増幅される部分放射線Ｐは、さらなる偏光コントローラ８ｂを通過することができる。これもまた任意である、光アイソレータ９は、この第２の偏光コントローラ８ｂの下流に位置し、アイソレータ９の透過方向は、矢印で表されている。第２のフィルタ要素６は、アイソレータ９に続く。フィルタ要素５、６は、部分放射線Ｐの波長に対する高い調節速度が達成可能であるように、第１のフィルタ要素５から第２のフィルタ要素６への部分放射線Ｐの走行時間差が補償されるように、制御ユニット（図示せず）によって調節される。
【００８３】
第２のフィルタ要素６は、放射線Ｒを形成し、第２のフィルタ要素６に向かう方向に走行する、出力源２によって放出される広帯域放出を抑制する。したがって、部分放射線Ｐのスペクトル範囲内の放射線までのこの放射線Ｒは、第２の増幅媒体４に到達しない。部分放射線Ｐは、第２の増幅媒体４を介して再度増幅され、続いて、光源１を離れる。
【００８４】
光源１の個々の構成要素は、ガラスファイバを使用して実現される光ファイバを介して、光学的に接続される。
【００８５】
要素２３は、例えば、ファイバ連結の光学半導体増幅器として実現される。この要素２３の飽和出力Ｐｓａｔ、すなわち、それが放出することができる最大光出力は、数十ミリワットである。放射線Ｒの中心波長は、約１３１０ｎｍである。要素２３は、偏光依存型増幅を示し、偏光依存度は、約１６ｄＢである。要素２３の微小信号増幅係数Ｇは、約２５ｄＢであって、約３００倍に対応する。
【００８６】
第１のフィルタ要素５および第２のフィルタ要素６は、ＦＦＰ−ＴＦと略記される、ファイバ系の調節可能ファイバファブリペローフィルタであり、また、ファイバファブリペロー調節可能フィルタとも表される。フィルタ要素５、６は、約０．３ｎｍの帯域幅を有する。また、この帯域幅は、部分放射線Ｐのスペクトル幅にも対応する。フィルタ要素５、６の自由スペクトル範囲は、約１３０ｎｍである。フィルタ要素５、６は、自由スペクトル範囲内で調節されてもよい。フィルタ要素５、６は、各々、部分放射線Ｐの波長を有する放射線を透過する。他の波長は、フィルタ要素５、６によって要素２３に向かう方向に反射し戻され、循環器１５によって、および／またはアイソレータ９によって吸収される。フィルタ要素５、６は、部分放射線Ｐのスペクトル範囲の外において、約３０乃至４０ｄＢの抑制を示す。
【００８７】
０．３ｎｍの透過窓ＢＰのスペクトル幅、約１００ｎｍの要素２３によって放出される放射線Ｒのスペクトル幅、２５ｄＢの微小信号増幅係数Ｇ、および約１ｍＷの放射線Ｒの全出力ＰＡで、Ｇ、ＰＡ、および（ＢＰ／ＢＡ）の積は、約０．９ｍＷである。この値は、約５０ｍＷの要素２３の飽和出力Ｐｓａｔより大幅に小さい。換言すれば、要素２３を通過した後の部分放射線Ｐの出力は、飽和出力Ｐｓａｔより大幅に小さい。要素２３が飽和状態で動作していないため、要素２３の自然放出は、抑制されず、スペクトル的に広帯域の放射線Ｒを放出する出力源２として、および第１の増幅媒体３としての同時使用が可能となる。
【００８８】
図５は、図４に示される光源１によって放出される光の時間平均スペクトルを示す。つまり、調節可能光源１によって放出される全スペクトル範囲が示されるように、時間平均化は、種々の時点において放出される部分放射線Ｐのスペクトルにわたって実施される。部分放射線ＰのｄＢ単位の強度Ｉは、ｎｍ単位の波長λに関してプロットされる。約１２６５ｎｍ乃至１３６５ｎｍの約１００ｎｍの幅を有するスペクトル範囲にわたり、スペクトル強度Ｉは、約５ｄＢまでで一定であった。したがって、光源１は、スペクトル的に広帯域の光源１を表す。中心波長は、約１３１０ｎｍである。光源１によって放出される部分放射線Ｐの時間平均出力は、約５０ｍＷ乃至１００ｍＷである。
【００８９】
図６において、放出される部分放射線Ｐの強度Ｉが、時間ｔに対して線形プロットされている。フィルタ要素５、６の調節周波数は、約１８μｓの周期ＴＰに対応する約５６ｋＨｚである。一周期の間に、各波長は、ファイバファブリペローフィルタの二方向移動を介して、一周期の間に複数回、ファイバファブリペローフィルタを形成する光ファイバの端部の間隔の拡大のときに１回または複数回、間隔の減少のときに１回または複数回、設定される。したがって、部分放射線Ｐの有効調節周波数は、５６ｋＨｚの２倍に対応する、約１１２ｋＨｚである。フィルタ要素５、６の間隔が拡大または減少するときに、わずかな強度変動が見られる、すなわち、図６に示される曲線の最大値は、１つおきにのみ等しい強度を示す。
【００９０】
図６に示される曲線は、個々の最大値の領域においてほぼガウス形状を有する。釣鐘曲線に類似するこの形状は、例えば、医学の分野におけるトモグラフィ用途に関連して、例えば、続く強度のフーリエ変換に有利である。光源１によって放出される部分放射線Ｐの出力のより一様な時間曲線を達成するために、任意に、第１の増幅媒体３および／または第２の増幅媒体４の駆動電流を時間の関数として設定することができる。したがって、増幅媒体３、４の増幅もまた、時間の関数として変化し、部分放射線Ｐの出力の時間依存型設定が可能である。
【００９１】
フィルタ要素５、６に対する制御ユニット１１の駆動信号の強度Ｉおよび部分放射線Ｐのインターフェログラムが、各々、時間ｔに対して線形プロットされて、図７に示されている。例えば、周波数発生器は、５６ｋＨｚの周波数を有する高調波信号を生成し、これについては、Ｄで表される曲線を参照されたい。この信号は、増幅されて、ＤＣ信号と重ねられる。第１のフィルタ要素５の駆動信号である曲線Ｅは、それから生じる。第２のフィルタ要素６の駆動信号である曲線Ｆは、同様に、関数発生器の信号から生成される。第１のフィルタ要素５および第２のフィルタ要素６の駆動信号は、周期ＴＰの約２０分の１に対応する相互に対する位相シフトを有し、これについては、曲線ＥおよびＦを参照されたい。
【００９２】
さらに、インターフェログラムである曲線Ｇが示されている。このインターフェログラムは、差分検出器を使用して、アーム長さの差が約１ｍｍである、異なるアーム長さを有するＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ干渉計の出力で記録される。曲線Ｇは、大きな振動を示す。曲線Ｇのこの振動は、光源１によって放出される部分放射線Ｐの波長の時間曲線から生じる。
【００９３】
図８は、図７に対応する図を示す。しかしながら、駆動周波数は、１７０ｋＨｚであって、毎秒３４０，０００個の波長の通過に対応する。時間ｔに関する軸は、対応して適合される。部分放射線Ｐが掃引される波長調節範囲は、図７に係る約１００ｎｍと比較すると、約５０ｎｍである。時間平均した、光源１によって放出される光の出力は、約３０ｍＷである。図５と比較して、５０ｎｍのより小さい調節範囲、およびこのより狭い波長範囲内の強度曲線Ｉの線形曲線の結果として、インターフェログラムは、図７と比較して、より一様な強度分布を有し、これについては曲線Ｇを参照されたい。
【００９４】
図９は、単純化構造上で測定された、光コヒーレンストモグラフィへの適用と類似する、ＰＳＦと略記される点広がり関数を示す。信号振幅ＹまたはＹ’は、干渉計のアーム長差Ｄ（ｍｍ単位）に対して、図９Ａに線形的に、図９Ｂに対数的に任意の単位でプロットされる。信号の減衰は、約３ｍｍの値まで約２０ｄＢである。これは、例えば、光コヒーレンストモグラフィ用途に関連して、例えば、約３ｍｍの光学層厚さまで、干渉分光法によって信号を取得することができることを意味する。また、アーム長差は、部分放射線Ｐの平均積分線幅の尺度である。平均積分線幅は、フィルタ要素５、６によって規定される、０．３ｎｍの線幅に十分に対応する。したがって、光源１は、例えば、トモグラフィ用途に好適である。
【００９５】
放射線Ｒおよび／または部分放射線Ｐが、少なくとも１つの構成要素を少なくとも２回通過する、波長調節可能光源１の例示的実施形態が、図１０〜図２０に示されている。各場合において、制御ユニットは、示されていない。
【００９６】
図１０に係る光源１の例示的実施形態は本質的に、図４に示されるものに対応する。出力源２および第１の増幅媒体３は、偏光無依存型増幅を示す、同一の要素２３によって形成される。この方法では、偏光コントローラは、省略される。
【００９７】
図１１に係る例示的実施形態では、光源１は、３つの循環器１５ａ、１５ｂ、１５ｃを有する。循環器１５ｂ、１５ｃを介して、第１の増幅媒体３および第２の増幅媒体４を２回通過することが可能である。光路Ｗは、点線矢印線で図示されている。部分放射線Ｐの高出力は、第２の増幅媒体４を２回通過することによって確実なものとなる。これは、例えば、部分放射線Ｐのスペクトル幅を減少させることを可能にする。
【００９８】
図１２は、例えば、図４または図１０に係る第２の増幅媒体４の代わりに使用することができるモジュールＭを示す。好ましくは直線偏光された部分放射線Ｐは、偏光ビームスプリッタ１６として設計される偏光選択的構成要素１２によって透過され、第２の増幅媒体４を通過する。偏光は続いて、偏光コントローラ８を介して回転させられる。例えば、放射線は、金属鏡、誘電体鏡、またはファラデーミラーとして設計することができる鏡１０によって反射され、偏光コントローラ８を再度通過し、それによって偏光は、効率的に９０°回転させられる。部分放射線は続いて、偏光無依存型で再度増幅する第２の増幅媒体４を通過する。ここで、偏光コントローラ８を２回通過した結果として、部分放射線の偏光が９０°回転させられるため、増幅された部分放射線Ｐは、偏光ビームスプリッタ１６によって、光源１から切り離される。
【００９９】
図１２に示されるモジュールＭの変形物が図１３に図示される。第２のフィルタ要素６が、第２の増幅媒体４と鏡１０との間に取り付けられる。したがって、部分放射線Ｐもまた、第２のフィルタ要素６を２回通過する。この方法で、出力源２の放射線Ｒのスペクトル的に広帯域のバックグラウンドの高い抑制が確実なものとなる。
【０１００】
図１２および図１３に係る偏光選択的要素１２の代わりに、図１４および図１５では、循環器１５が使用される。第２の増幅媒体４（図１４を参照）は、偏光選択型として実現することができる。放射線が２回通過する第２の増幅媒体４の代わりに、代替として、または追加としても、第２のフィルタ要素６を使用することができる（図１５を参照）。鏡１０は、好ましくは、この構成では、偏光選択型ではない。第２のフィルタ要素６は、透過吸収効果を有する、すなわち、透過されない光は吸収されて、反射を介して第１の増幅媒体（図示せず）に向かう方向に戻るようには伝導されない。
【０１０１】
放射線が２回通過する、透過反射性の第２のフィルタ要素６の使用が、図１６に示されている。図１６に示されるモジュールＭは、例えば、図４または図１０に係る光源１において、図１５に示されるモジュールＭの代わりに使用することができる。図１６に係るモジュールＭでは、円形二方向矢印で表される図面の平面に対して平行に偏光された光が連結される。部分放射線Ｐが図面の平面に対して垂直な偏光を有する光を有する場合、それは、円内の点で表される。これは、偏光ビームスプリッタ１６ａおよびアイソレータ９を通過し、透過反射性の第２のフィルタ要素６に到達する。透過されず、かつ第２のフィルタ要素６によって反射される光は、アイソレータ９によって吸収される。部分放射線Ｐは、偏光ビームスプリッタ１６ｂを介して反射され、例えば、ファラデー回転子として実現される偏光コントローラ８を通過し、偏光ビームスプリッタ１６ａによって反射され、もう１回、第２のフィルタ要素６を通過し、偏光ビームスプリッタ１６ｂを介して切り離される。
【０１０２】
第２のフィルタ要素６の代替として、またはそれに追加して、第２の増幅媒体４もまた使用されている対応するモジュールＭが、図１７に示されている。光アイソレータ９は、任意であり、第２の増幅媒体４によって放出され得る、スペクトル的に広帯域のバックグラウンドを抑制するために使用される。
【０１０３】
透過吸収性の第２のフィルタ要素６の四重使用が、図１８に図示されている。複合モジュールＭＭは、モジュールＭを有する。モジュールＭは、例えば、図１６に示される構成に対応することができ、図１６に従って提供される光アイソレータ９は省略される。第２のフィルタ要素６はさらに、好ましくは、透過吸収性フィルタ要素として、図１８に従って設計される。
【０１０４】
代替として、または追加として、偏光無依存型の増幅媒体４の四重使用が、図１８に概略的に示されている。次いで、モジュールＭは、例えば、図１７に従って設計され、図１７に示される光アイソレータ９は、省略される。
【０１０５】
図１９によると、複合モジュールＭＭは、図１６に係るモジュールＭａ、および図１７に係るモジュールＭｂの両方を有し、第２の増幅媒体４は、偏光無依存型増幅媒体であり、第２のフィルタ要素６は、透過吸収性フィルタである。図１６および図１７に示される光アイソレータ９は、各々、省略される。偏光コントローラは、任意に、モジュール間に取り付けることができる。
【０１０６】
図１０〜図１９に示される光源１の例示的実施形態は、完全なリストを表すわけではなく、例えば、放射線が複数回通過する、より長い一連の増幅媒体３、４またはフィルタ要素６を達成するために、むしろ、複数のモジュールＭおよび／または複合モジュールＭＭもまた、ネスト化され、組み合わせられてもよい。光源１における具体的な要求によって、また、追加の増幅媒体３、４もしくはフィルタ要素５、６、ならびにシャッター、偏光コントローラ８、または偏光子１６等の追加の構成要素が、光源１に組み込まれてもよい。
【０１０７】
フィルタ要素５、６を作動するための調整信号を生成するための構成が、図２０に図示されている。例えば、増幅媒体３、４は、図の簡略化のために図示されていない。図２１は、２つのフィルタ要素５、６の作動を示し、さらなる第２のフィルタ要素６もまた、同様に作動されてもよい。
【０１０８】
第１のフィルタ要素５の後、例えば、ファイバ連結器を介して、部分放射線Ｐの小部分が切り離される。切り離された部分放射線Ｐは、図２０に従って、例えば、フォトダイオードとして実現される３つの別個の検出器１３ａに伝導される。波長選択的要素１４は、各検出器１３ａの前に位置する。波長選択的要素１４は、例えば、循環器または連結構成と組み合わせて、ファイバブラッグ格子を備え得る帯域通過フィルタとして実現される。波長選択的要素１４は、また、ＡＣ電圧連結検出器１３ａと組み合わせて、透過におけるファイバブラッグ格子で作成された帯域消去フィルタとしてのみ実現することも、また可能である。また、例えば、色ガラスに基づくエッジフィルタが使用されてもよい。
【０１０９】
部分放射線Ｐの波長の所定の時間的に周期的な調節の場合、第１のフィルタ要素５によって透過される部分放射線Ｐの波長時間曲線に関する振幅、ゼロ点偏移、および位相は、検出器１３ａを介して確認されてもよい。温度変化または第１のフィルタ要素５の応答関数の偏差による時間偏移は、補償されてもよい。
【０１１０】
第２のフィルタ要素６を第１のフィルタ要素５に同調させるために、第２のフィルタ要素６によって反射される放射線の一部分は、検出器１３ｂに偏向される。代替として、または追加で、第２のフィルタ要素６によって透過される光の一部分は、第２のフィルタ要素６の下流の検出器１３ｃに伝導される。図２０の図とは対照的に、波長選択的要素１４もまた、任意に、検出器１３ｂ、１３ｃの前に位置してもよい。
【０１１１】
波長λの時間曲線が、図２１において、時間ｔに対してプロットされている（図２１の最も上の曲線を参照）。部分放射線Ｐが特定の波長を有する場合、検出器１３ａのうちの１つが、強度Ｉを有する信号（図２１の３つの最も下の曲線）を受信する。信号が受信される波長は、波長選択的要素１４を介して設定されてもよい。検出器１３ａの信号は、制御ユニットを介して自動調整するために使用されてもよい。したがって、例えば、部分放射線Ｐが調節されるスペクトル範囲、および／または部分放射線Ｐの強度は、自動で調整される。調整され得るさらなるパラメータは、駆動信号の駆動電圧、ゼロ点偏移、位相シフトである。
【０１１２】
第１のフィルタ要素５および第２のフィルタ要素６が、時間遅延Ｔに関して相互に対して適合されていない場合の検出器１３ｂ、１３ｃの信号が、図２２において、時間ｔの関数として示されている。この場合、この時点では、第２のフィルタ要素６によって透過される波長（図２２の曲線Ｊを参照）よりも、第１の要素５によって透過される部分放射線Ｐの異なる波長（図２２の曲線Ｋ）が、第２のフィルタ要素６に適用される。すなわち、第２のフィルタ要素６に適用される波長は、第２のフィルタ要素６によって透過される波長に関して、スペクトル的に偏移される。波長の周期曲線であるので、２つの曲線Ｊ、Ｋは、周期毎に２つの点でのみ交差する。これらの交点は、細い垂線で示される。
【０１１３】
２つの曲線Ｊ、Ｋが交差する場合、これは、第２のフィルタ要素６に適用される部分放射線が、第２のフィルタ要素６によって透過されることを意味する。換言すれば、この時点で、第２のフィルタ要素６によって第１のフィルタ要素５の方向に戻るように反射される部分放射線は、より少ないか、またはまったくない。したがって、信号強度は、検出器１３ｂにおいて降下する。検出器１３ｃは、放射線が第２のフィルタ要素６によって透過されるときに信号を示す。
【０１１４】
両方の曲線Ｊ、Ｋが上下に位置する場合、検出器１３ｂは、いかなる時点でも信号を示さず、一方、検出器１３ｃは、常に信号を示す。したがって、例えば、検出器１３ｂの信号が最小化されるか、および／または検出器１３ｃの信号が最大化されるので、第１のフィルタ要素５および第２のフィルタ要素６は、制御ループを介して、相互に対して自動的に適合可能である。
【０１１５】
図４および図１０〜図２２に係る例示的実施形態では、各場合において、ファイバファブリペローフィルタは、透過吸収作用、または透過反射作用を有するフィルタ要素５、６として使用される。
【０１１６】
図２３に係る例示的実施形態では、フィルタ要素５、６のさらなる可能な実現が図示される。例えば、図２３には図示されていない、出力源２から生じる放射線Ｒは、第１のフィルタ要素５を形成する、光回析格子上に偏向される。放射線Ｒの種々の波長成分が、回析格子によって、種々の方向に反射される、図２３の細い矢印を参照。反射放射線Ｒは、第２のフィルタ要素６を形成する、回転軸１８を中心に角速度２０で回転する多面鏡に到達する。経時的に変化する多面鏡の位置が、点線で表される。放射線Ｒは、多面鏡の表面上に垂直に入射しない。放射線Ｒは、多面鏡によって、鏡１０に反射され、鏡１０は、放射線Ｒを多面鏡に反射し戻す。放射線Ｒは、多面鏡によって第１のフィルタ要素５に反射され戻される。
【０１１７】
多面鏡への放射線Ｒの２回の入射中、第２のフィルタ要素６および／または多面鏡が、それぞれ、正しい位置にある場合、第１のフィルタ要素５から出力源（図示せず）の方向に反射され戻された光は、今、入射放射線Ｒに対して平行にのみ走行する。そうでなければ、放射線Ｒまたは部分放射線Ｐは、除去されることなくフィルタ要素５、６を通過することはできない。したがって、特定の時間に、部分放射線Ｐの特定の波長のみが構成を通過することができるように、時間の関数として異なる角度で反射する、第１の要素５および第２のフィルタ要素６のスペクトル的分離の相互作用による、放射線Ｒのフィルタ処理が実施される。フィルタ要素５、６の調節速度および部分放射線Ｐの波長の時間曲線は、角速度２０の関数である。
【０１１８】
選択的に、複数のビームをフィルタ処理するために、多面鏡の複数の面が同時に使用されてもよく、すなわち、モジュールＭが形成されてもよい。多面鏡の種々の面が、相互に対して、固定された、時間的に一定の位相関係を有するので、それぞれが多面鏡の種々の面への入射を受けて発生する２つのフィルタ処理事象の同調は、単純化される。放射線が、多面鏡によって正しい角度で反射される部分放射線Ｐのみが増幅されるように定置され得る増幅媒体３、４を通過することもまた可能である。
【０１１９】
多面鏡の角速度は、非常に精密に設定可能であり、高精度に、そして鏡１０の反射角度の固定選択によって一定に保つこともできるので、放射線Ｒまたは部分放射線Ｐが前方または後方に通過する際に、格子として実現される第１のフィルタ要素５への入射を受けて、フィルタ要素を相互に対して同調調節することが、簡単な方法で達成可能である。
【０１２０】
多面鏡２１は、例えば、３乃至４ｃｍの直径、および約２０個の面を有する。他の例示的実施形態とは対照的に、放射線Ｒまたは部分放射線Ｐは、図２３に係るフィルタ構成内の光ファイバ内を伝導されない。出射部分放射線からの構成の入射放射線Ｒの分離をより容易にするために、例えば、それらは、図面の平面に対して、相互に対して垂直に補正されてもよい。
【０１２１】
光源の例示的実施形態のためのさらなるモジュールＭが、図２４に概略的に図示されている。モジュールＭは、ファイバ連結器２６を介して、迂回経路２５に光学的に並列に接続される２つの遅延経路２４を有する。遅延経路２４および迂回経路２５の両方は、また、光ファイバ７によって実現される。遅延経路２４および迂回経路２５は、好ましくは、光源（図２４に図示せず）の最後のフィルタ要素の下流に位置している。
【０１２２】
放射線は、また、ファイバ連結器２６によって、またはビームスプリッタによって、遅延経路２４および迂回経路２５に分離される。この目的のために、図２４および図２５に係る遅延経路２４は、例えば、包括的に、１００ｍ乃至５ｋｍの長さを有し、一方、対照的に、迂回経路２５は、大幅により短い光路長、例えば、５０ｍ未満、特に１ｍ未満を有する。２つの遅延経路２４は、同一の光路長、または相互とは異なる光路長もまた有してもよい。特に、遅延経路２４のうちの１つは、第２の遅延経路の２倍の光路長を有することができる。
【０１２３】
換言すれば、放射線Ｐは、少なくとも２つの部分に分離され、遅延経路２４のうちの１つまたは両方の遅延経路２５を通過する放射線Ｐの部分は、迂回経路２５を通過する放射線Ｐの部分より長い光路長のために、モジュールＭの出力２７ａ、２７ｂまたは光源により後に到達する。したがって、同一の波列は、遅延経路２４および迂回経路２５に強度に関して分割され、モジュールＭの出力２７ａ、２７ｂまたは光源から、時間遅延を伴って放出される。したがって、そのようなモジュールＭを使用して、光源の波列の調節速度または反復速度を向上させることができる。
【０１２４】
図２４に係るモジュールＭは、精密に２つの遅延経路２４を有する。したがって、図２４に係るそのようなモジュールＭを有する光源の調節速度は、４倍であってよい。図２４に係る図にもかかわらず、モジュールＭはまた、１つの遅延経路２５のみ、または３つ以上の遅延経路２４を有することもできる。図２４の図にもかかわらず、２つの出力２７ａ、２７ｂは、１つの単一出力に統合されてもよい。好ましくは、図２４には図示されていない第２の増幅媒体は、出力２７ａ、２７ｂのうちの少なくとも１つ、または統合された出力の下流に位置している。
【０１２５】
図２５に係るモジュールＭでは、迂回経路２４に光学的に並列に接続される遅延経路２５は、第１のフィルタ要素５と２つの第２のフィルタ要素６ａ、６ｂとの間に位置する。したがって、放射線Ｐの一部分は、遅延経路２４を通過し、放射線Ｐの異なる部分は、遅延経路２４より短い光路長を有する迂回経路２５を通過する。放射線Ｐの２つの部分は、遅延経路２４および迂回経路２５に続くファイバ連結器２６によって、２つの第２のフィルタ要素６ａ、６ｂおよび出力２７ａ、２７ｂに伝導されてもよい。
【０１２６】
第１の増幅媒体および／または第２の増幅媒体（図２５に図示せず）は、好ましくは、第１のフィルタ要素５と第２のフィルタ要素６ａ、６ｂのうちの少なくとも１つとの間に位置している。図２５の図とは対照的に、出力２７ａ、２７ｂは統合されてもよい。さらに、１つの光源が、複数のモジュールＭを有することが可能である。
【０１２７】
本明細書に記載される本発明は、例示的実施形態に基づく説明によって制限されない。むしろ、本発明は、特徴または組み合わせ自体が、特許請求の範囲または例示的実施形態に明確に開示されていない場合にさえ、あらゆる新規特長、および特に、特許請求の範囲の特徴のあらゆる組み合わせを含む、特徴のあらゆる組み合わせを備える。
【０１２８】
本願は、開示内容が参照することによって本明細書に組み込まれる、独国特許出願第１０ ２００８ ０４５ ６３４．９号の優先権を主張する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長調節可能な光源（１）であって、
−電磁放射線（Ｒ）を生成することができる出力源（２）と、
−該出力源（２）の下流に位置している波長選択的な第１のフィルタ要素（５）と、
−該第１のフィルタ要素（５）の下流に位置し、該放射線（Ｒ）を少なくとも部分的に増幅することができる第１の増幅媒体（３）と、
−該第１の増幅媒体（３）の下流に位置している少なくとも１つの波長選択的な第２のフィルタ要素（６）であって、該第１のフィルタ要素（５）までの光学間隔（Ｌ）を有する、第２のフィルタ要素（６）と、
−制御ユニット（１１）であって、該制御ユニット（１１）を介して該第１および第２のフィルタ要素（５、６）が調節可能であることにより、該第１および第２のフィルタ要素（５、６）は、相互に対する時間遅延（Ｔ）内において該放射線（Ｒ）の部分放射線（Ｐ）に透過的であり、該遅延（Ｔ）は、該光学間隔（Ｌ）と真空中の光の速度（ｃ）との商に等しい、制御ユニット（１１）と
を有する、波長調節可能な光源（１）。
【請求項２】
増幅媒体を有する共振器を含有しない、請求項１に記載の光源（１）。
【請求項３】
少なくとも１つの第２の増幅媒体（４）を備える、請求項１または２に記載の光源（１）。
【請求項４】
前記出力源は、前記第１の増幅媒体として使用可能である、請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項５】
前記部分放射線（Ｐ）は、前記少なくとも１つのフィルタ要素（５、６）および／または少なくとも１つの増幅媒体（３、４）を少なくとも２回通過することができる、請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項６】
前記部分放射線（Ｐ）は、前記少なくとも１つのフィルタ要素（５、６）および／または少なくとも１つの増幅媒体（３、４）を少なくとも４回通過することができる、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項７】
少なくとも２つの偏光選択的要素（１２）を備え、前記増幅媒体（３、４）は、偏光無依存型として実現される、請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項８】
波長アジャイルおよび／または非周期的態様で調節可能である、請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項９】
前記出力源（２）と、前記少なくとも１つの増幅媒体（３、４）と、前記フィルタ要素（５、６）とは、少なくとも１つの光ファイバを介して相互に光学的に接続される、請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項１０】
前記第１のフィルタ要素（５）および／または前記少なくとも１つの第２のフィルタ要素（６）は、ファイバファブリペローフィルタである、請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項１１】
前記第１のフィルタ要素（５）および／または前記少なくとも１つの第２のフィルタ要素（６）は、透過吸収性フィルタである、請求項１〜１０のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項１２】
前記第１のフィルタ要素（５）および／または前記少なくとも１つの第２のフィルタ要素（６）は、少なくとも１つの光学格子もしくは光学プリズムおよび／または多面鏡を備える、請求項１〜１１のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項１３】
少なくとも１つの増幅媒体（３、４）は、フィルタ要素（５、６）として使用可能である、請求項１〜１２のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項１４】
前記放射線（Ｒ）のスペクトル幅は、少なくとも２０ｎｍである、請求項１〜１３のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項１５】
前記部分放射線（Ｐ）のスペクトル幅は、０．００３ｎｍと５．０ｎｍとの間の値の範囲にある、請求項１〜１４のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項１６】
前記部分放射線（Ｐ）の光学コヒーレンス長は、少なくとも３ｍｍである、請求項１〜１５のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項１７】
前記部分放射線（Ｐ）の中心波長は、前記時間遅延（Ｔ）の間に、該部分放射線（Ｐ）の前記スペクトル幅の少なくとも１０分の１だけ調節可能である、請求項１〜１６のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項１８】
前記部分放射線（Ｐ）の中心波長は、前記時間遅延（Ｔ）の間に、少なくとも該部分放射線（Ｐ）の前記スペクトル幅だけ調節可能である、請求項１〜１７のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項１９】
前記フィルタ要素（５、６）のうちの少なくとも１つの調節速度は、少なくとも一時的に、少なくとも０．５ｎｍ／μｓである、請求項１〜１８のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項２０】
前記フィルタ要素（５、６）のうちの少なくとも１つの調節速度は、少なくとも一時的に、少なくとも３．０ｎｍ／μｓである、請求項１〜１９のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項２１】
前記フィルタ要素（５、６）の調節周波数は、少なくとも一時的に、少なくとも４０ｋＨｚである、請求項１〜２０のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項２２】
光路長は、０．５ｍ以上である、請求項１〜２１のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項２３】
少なくとも１つの増幅媒体（３、４）は、少なくとも１つの光学半導体増幅器を使用して実現される、請求項１〜２２のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項２４】
少なくとも１つの増幅媒体（３、４）は、特に、前記フィルタ要素（５、６）の前記調節に同調して、調節可能な態様で動力供給されることができる、請求項１〜２３のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項２５】
次の関係が、前記第１および／または前記第２の増幅媒体（３、４）の飽和出力Ｐｓａｔに適用され、
Ｐｓａｔ＞０．１ＧＰＡ（ＢＰ／ＢＡ）
ここで、Ｇは、該第１および／または該第２の増幅媒体（３、４）の小増幅係数であり、ＢＰは、前記部分放射線（Ｐ）の前記スペクトル幅であり、ＢＡは、前記出力源によって放出される前記放射線（Ｒ）の前記スペクトル幅であり、ＰＡは、該出力源（２）の該放射線の全出力である、請求項４〜２４のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項２６】
少なくとも１つの波長選択的検出器（１３）を備える、請求項１〜２５のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項２７】
前記制御ユニット（１１）は、少なくとも１つの検出器（１３）に接続され、前記遅延（Ｔ）は、該検出器（１３）の信号によって設定可能である、請求項１〜２６のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項２８】
前記第２のフィルタ要素（６）によって反射される前記部分放射線（Ｐ）の成分は、前記検出器（１３）によって検出可能である、請求項１〜２７のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項２９】
近赤外線スペクトル範囲内の部分放射線（Ｐ）を放出することができる、請求項１〜２８のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項３０】
９００ｎｍ以下の波長の部分放射線（Ｐ）を放出することができる、請求項１〜２９のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項３１】
前記出力源（２）は、半導体光増幅器であり、前記第１の増幅媒体（３）は、希土類でドープしたガラスファイバである、請求項１〜３０のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項３２】
前記第２の増幅媒体（４）は、希土類でドープしたガラスファイバである、請求項１〜３１および請求項３に記載の光源（１）。
【請求項３３】
迂回経路（２５）に光学的に並列に接続される少なくとも１つの遅延経路（２４）を備える、請求項１〜３２のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項３４】
前記遅延経路（２４）は、前記第２のフィルタ要素（６）、または複数の該第２のフィルタ要素（６）のうちの最後のものに続く、請求項１〜３３に記載の光源（１）。
【請求項３５】
前記遅延経路（２４）は、２つの連続するフィルタ要素（５、６）の間に配置される、請求項３３に記載の光源（１）。
【請求項３６】
前記出力源（２）と前記第１の増幅媒体（３）との間の光学間隔、および／または２つの連続する増幅媒体（３、４）の間の光学間隔は、真空中の光の速度とフィルタ変更時間との商の少なくとも０．２倍であり、
該フィルタ変更時間は、前記フィルタ要素（５、６）のフィルタ帯域幅が乗算され、前記光源によって放出される前記放射線の前記スペクトル幅（Ｓ）で除算される、前記波長調節の周期である、請求項１〜３５のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項１】
波長調節可能な光源（１）であって、
−電磁放射線（Ｒ）を生成することができる出力源（２）と、
−該出力源（２）の下流に位置している波長選択的な第１のフィルタ要素（５）と、
−該第１のフィルタ要素（５）の下流に位置し、該放射線（Ｒ）を少なくとも部分的に増幅することができる第１の増幅媒体（３）と、
−該第１の増幅媒体（３）の下流に位置している少なくとも１つの波長選択的な第２のフィルタ要素（６）であって、該第１のフィルタ要素（５）までの光学間隔（Ｌ）を有する、第２のフィルタ要素（６）と、
−制御ユニット（１１）であって、該制御ユニット（１１）を介して該第１および第２のフィルタ要素（５、６）が調節可能であることにより、該第１および第２のフィルタ要素（５、６）は、相互に対する時間遅延（Ｔ）内において該放射線（Ｒ）の部分放射線（Ｐ）に透過的であり、該遅延（Ｔ）は、該光学間隔（Ｌ）と真空中の光の速度（ｃ）との商に等しい、制御ユニット（１１）と
を有する、波長調節可能な光源（１）。
【請求項２】
増幅媒体を有する共振器を含有しない、請求項１に記載の光源（１）。
【請求項３】
少なくとも１つの第２の増幅媒体（４）を備える、請求項１または２に記載の光源（１）。
【請求項４】
前記出力源は、前記第１の増幅媒体として使用可能である、請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項５】
前記部分放射線（Ｐ）は、前記少なくとも１つのフィルタ要素（５、６）および／または少なくとも１つの増幅媒体（３、４）を少なくとも２回通過することができる、請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項６】
前記部分放射線（Ｐ）は、前記少なくとも１つのフィルタ要素（５、６）および／または少なくとも１つの増幅媒体（３、４）を少なくとも４回通過することができる、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項７】
少なくとも２つの偏光選択的要素（１２）を備え、前記増幅媒体（３、４）は、偏光無依存型として実現される、請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項８】
波長アジャイルおよび／または非周期的態様で調節可能である、請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項９】
前記出力源（２）と、前記少なくとも１つの増幅媒体（３、４）と、前記フィルタ要素（５、６）とは、少なくとも１つの光ファイバを介して相互に光学的に接続される、請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項１０】
前記第１のフィルタ要素（５）および／または前記少なくとも１つの第２のフィルタ要素（６）は、ファイバファブリペローフィルタである、請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項１１】
前記第１のフィルタ要素（５）および／または前記少なくとも１つの第２のフィルタ要素（６）は、透過吸収性フィルタである、請求項１〜１０のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項１２】
前記第１のフィルタ要素（５）および／または前記少なくとも１つの第２のフィルタ要素（６）は、少なくとも１つの光学格子もしくは光学プリズムおよび／または多面鏡を備える、請求項１〜１１のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項１３】
少なくとも１つの増幅媒体（３、４）は、フィルタ要素（５、６）として使用可能である、請求項１〜１２のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項１４】
前記放射線（Ｒ）のスペクトル幅は、少なくとも２０ｎｍである、請求項１〜１３のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項１５】
前記部分放射線（Ｐ）のスペクトル幅は、０．００３ｎｍと５．０ｎｍとの間の値の範囲にある、請求項１〜１４のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項１６】
前記部分放射線（Ｐ）の光学コヒーレンス長は、少なくとも３ｍｍである、請求項１〜１５のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項１７】
前記部分放射線（Ｐ）の中心波長は、前記時間遅延（Ｔ）の間に、該部分放射線（Ｐ）の前記スペクトル幅の少なくとも１０分の１だけ調節可能である、請求項１〜１６のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項１８】
前記部分放射線（Ｐ）の中心波長は、前記時間遅延（Ｔ）の間に、少なくとも該部分放射線（Ｐ）の前記スペクトル幅だけ調節可能である、請求項１〜１７のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項１９】
前記フィルタ要素（５、６）のうちの少なくとも１つの調節速度は、少なくとも一時的に、少なくとも０．５ｎｍ／μｓである、請求項１〜１８のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項２０】
前記フィルタ要素（５、６）のうちの少なくとも１つの調節速度は、少なくとも一時的に、少なくとも３．０ｎｍ／μｓである、請求項１〜１９のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項２１】
前記フィルタ要素（５、６）の調節周波数は、少なくとも一時的に、少なくとも４０ｋＨｚである、請求項１〜２０のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項２２】
光路長は、０．５ｍ以上である、請求項１〜２１のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項２３】
少なくとも１つの増幅媒体（３、４）は、少なくとも１つの光学半導体増幅器を使用して実現される、請求項１〜２２のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項２４】
少なくとも１つの増幅媒体（３、４）は、特に、前記フィルタ要素（５、６）の前記調節に同調して、調節可能な態様で動力供給されることができる、請求項１〜２３のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項２５】
次の関係が、前記第１および／または前記第２の増幅媒体（３、４）の飽和出力Ｐｓａｔに適用され、
Ｐｓａｔ＞０．１ＧＰＡ（ＢＰ／ＢＡ）
ここで、Ｇは、該第１および／または該第２の増幅媒体（３、４）の小増幅係数であり、ＢＰは、前記部分放射線（Ｐ）の前記スペクトル幅であり、ＢＡは、前記出力源によって放出される前記放射線（Ｒ）の前記スペクトル幅であり、ＰＡは、該出力源（２）の該放射線の全出力である、請求項４〜２４のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項２６】
少なくとも１つの波長選択的検出器（１３）を備える、請求項１〜２５のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項２７】
前記制御ユニット（１１）は、少なくとも１つの検出器（１３）に接続され、前記遅延（Ｔ）は、該検出器（１３）の信号によって設定可能である、請求項１〜２６のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項２８】
前記第２のフィルタ要素（６）によって反射される前記部分放射線（Ｐ）の成分は、前記検出器（１３）によって検出可能である、請求項１〜２７のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項２９】
近赤外線スペクトル範囲内の部分放射線（Ｐ）を放出することができる、請求項１〜２８のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項３０】
９００ｎｍ以下の波長の部分放射線（Ｐ）を放出することができる、請求項１〜２９のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項３１】
前記出力源（２）は、半導体光増幅器であり、前記第１の増幅媒体（３）は、希土類でドープしたガラスファイバである、請求項１〜３０のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項３２】
前記第２の増幅媒体（４）は、希土類でドープしたガラスファイバである、請求項１〜３１および請求項３に記載の光源（１）。
【請求項３３】
迂回経路（２５）に光学的に並列に接続される少なくとも１つの遅延経路（２４）を備える、請求項１〜３２のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【請求項３４】
前記遅延経路（２４）は、前記第２のフィルタ要素（６）、または複数の該第２のフィルタ要素（６）のうちの最後のものに続く、請求項１〜３３に記載の光源（１）。
【請求項３５】
前記遅延経路（２４）は、２つの連続するフィルタ要素（５、６）の間に配置される、請求項３３に記載の光源（１）。
【請求項３６】
前記出力源（２）と前記第１の増幅媒体（３）との間の光学間隔、および／または２つの連続する増幅媒体（３、４）の間の光学間隔は、真空中の光の速度とフィルタ変更時間との商の少なくとも０．２倍であり、
該フィルタ変更時間は、前記フィルタ要素（５、６）のフィルタ帯域幅が乗算され、前記光源によって放出される前記放射線の前記スペクトル幅（Ｓ）で除算される、前記波長調節の周期である、請求項１〜３５のうちのいずれか一項に記載の光源（１）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ）】
【図９Ｂ）】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ）】
【図９Ｂ）】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公表番号】特表２０１２−５０２４５６（Ｐ２０１２−５０２４５６Ａ）
【公表日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２５５５１（Ｐ２０１１−５２５５５１）
【出願日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０６１４１９
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０２６１９７
【国際公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【出願人】（５０９１２８６７２）ライトラブ イメージング， インコーポレイテッド (13)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０６１４１９
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０２６１９７
【国際公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【出願人】（５０９１２８６７２）ライトラブ イメージング， インコーポレイテッド (13)
【Ｆターム（参考）】
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