以下、本発明を実施するための最良の形態� ��ついて、図面を参照して詳細に説明する。
 本発明は、例えば、図3に示すような構成の 光コヒーレンストモグラフィー装置100に適用 される。
 この光コヒーレンストモグラフィー装置100� ��、波長走査型レーザ光源10と、この波長走� �型レーザ光源10に光ファイバ1を介して接続� �れた干渉光学系20と、この干渉光学系20に光� ��ァイバ2を介して接続された走査光学系30と� ��上記干渉光学系20に光ファイバ3を介して接� ��された参照光学系40と、上記干渉光学系20に 光ファイバ4を介して接続された信号処理部50 からなる。
 この光コヒーレンストモグラフィー装置100� ��おける波長走査型レーザ光源10は、2台のフ� ��ブリペロー共振器をバーニア効果により選� ��波長を可変することのできる狭帯域の波長� ��変フィルタとして機能させて、時間的に波� ��を走査したレーザ光を出力するものであっ� ��、その詳細については後述する。
 上記干渉光学系20は、上記波長走査型レー� �光源10から出力されたレーザ光を参照光と被 観測体60に照射する観測光とに分岐し、被観� ��体60に照射した観測光の反射光と上記参照� �との干渉光を発生するものであって、例え� �、上記波長走査型レーザ光源10から出力され たレーザ光が光ファイバ1を介して入射され� �ファイバカップラー21からなる。
 この干渉光学系20では、上記ファイバカッ� �ラー21において、上記波長走査型レーザ光源 10から光ファイバ1を介して入射されたレーザ 光を、光ファイバ2を介して走査光学系30に送 る観測光と、光ファイバ3を介して参照光学� �40に送る参照光とに分割し、光ファイバ2を� �して観測光を走査光学系30に送るとともに、 光ファイバ3を介して参照光を参照光学系40に 送り、上記走査光学系30から光ファイバ2を介 して戻ってくる被観測体60に照射した観測光� ��反射光と、上記参照光学系30から光ファイ� �3を介して戻ってくる参照光との干渉光を当� ��ファイバカップラー21において発生し、発� �した干渉光を光ファイバ4を介して信号処理� ��50に送る。
 上記走査光学系30は、上記干渉光学系20にお いて分岐された観測光を空間的に走査して被 観測体60に照射し、上記被観測体60による反� �光を上記干渉光学系20に戻すもので、レンズ 31、角度が可変可能な走査鏡32及びレンズ33か らなる。
 上記干渉光学系20においてファイバカップ� �ー21により分岐され光ファイバ2を介して上� �走査光学系30に送られてきた観測光は、レン ズ31、角度が可変可能な走査鏡32及びレンズ33 を介して被観測体60に照射され、上記被観測� ��60で反射された反射光が逆ルートで上記フ� �イバカップラー21に戻される。
 上記参照光学系40は、上記干渉光学系20にお いて分岐された参照光を固定参照鏡43により� ��射して上記干渉光学系20に戻すもので、レ� �ズ41、レンズ42及び固定参照鏡43からなる。
 上記干渉光学系20においてファイバカップ� �ー21により分岐され光ファイバ3を介して上� �参照光学系40に送られてきた参照光は、レン ズ41及びレンズ42を介して固定参照鏡43に照射 され、この固定参照鏡43で反射されて逆ルー� ��で上記ファイバカップラー21に戻される。
 そして、上記干渉光学系20のファイバカッ� �ラー21において上記被観測体60に照射した観� ��光の反射光と上記参照光との干渉光を発生� ��、発生した干渉光が光ファイバ4を介して信 号処理部50に伝送される。
 上記信号処理部50は、上記干渉光学系20によ り得られる干渉光を受光して電気信号に変換 し、上記被観測体60の光断層画像情報を算出� ��るものであって、光検知器51、演算処理部52 及び表示部53からなる。
 この信号処理部50では、上記干渉光学系20の ファイバカップラー21から光ファイバ4を介し て送られてくる干渉光を光検知器51による受� ��して電気信号に変換し、スペクトル干渉信� ��として検出する。そして、演算処理部52は� �この光検知器51により検出されたスペクトル 干渉信号を取り込み、スペクトル干渉信号を 等周波数間隔でフーリエ変換することにより 、上記被観測体60の奥行き方向と走査鏡32の� �査方向の光断面画像情報を算出して、表示� �53に光断層画像を表示する。
 ここで、この光コヒーレンストモグラフィ� ��装置100において、上記波長走査型レーザ光� ��10は、時間的に波長を変化させて走査する� �源、すなわち、波長が時間依存性を有する� �源であり、参照鏡43を走査することなく、被 観測体60の奥行き方向の反射率分布を得て奥� ��き方向の構造を取得することができ、1次方 向の走査をするだけで、二次元の断層画像を 形成することができる。
 この光コヒーレンストモグラフィー装置100� ��おいて、時間的に波長を変化させて走査す� ��波長走査型レーザ光源10は、レーザ発振光� �中に設けられた互いに近接したFSR(Free spectra l range)を有する2台のファブリペロー共振器� �内の少なくとも一方のファブリペロー共振� �の共振器長を一定範囲で周期的に変化させ� �ことにより、上記2台のファブリペロー共振� ��をバーニア効果により選択波長を可変する� ��とのできる狭帯域の波長可変フィルタとし� ��機能させて、時間的に波長を走査したレー� ��光を出力するものであって、その基本的な� ��成を図4に示すように、レーザ発振の光路と なる光ファイバループ11と、上記光ファイバ� ��ープ11内に設けられ、発振する波長に利得� �有する光増幅器12と、上記光ファイバループ 11内に設けられ、近接したFSR(Free spectral range )を有する2台のファブリペロー共振器13A,13Bと 、上記光ファイバループ11に接続され、当該� ��ファイバループ11を通過する光の一部を取� �出す光学素子例えば光学カップラ14と、上記 近接したFSRを有する2台のファブリペロー共� �器13A,13Bの内の一方、ここではファブリペロ� ��共振器13Aの共振器長を一定範囲で周期的に� ��化させる共振器長制御部15とを備えてなる� �
 この波長走査型レーザ光源10において、近� �したFSRを有する2台のファブリペロー共振器1 3A,13Bは、それぞれ波長選択フィルタとして機 能する。そして、上記2台のファブリペロー� �振器13A,13Bの内の少なくとも一方、ここでは� ��ァブリペロー共振器13Aは、共振器長を可変� ��ることにより選択波長を可変することので� ��るようになっている。
 そして、上記近接したFSRを有する2台のファ ブリペロー共振器13A,13Bは、一方のファブリ� �ロー共振器13Aの共振器長を可変することに� �り、そのバーニア効果により選択波長を可� �することのできる狭帯域の波長選択特性を� �するバンドパスフィルタとして機能する。
 この波長走査型レーザ光源10では、光ファ� �バループ11内に設けられた上記近接したFSRを 有する2台のファブリペロー共振器13A,13Bによ� ��バンドパスフィルタを通過した光が光増幅� ��12で増幅され、上記光ファイバループ11を介 して帰還されることによって発振する。そし て、この波長走査型レーザ光源10では、上記� ��ァブリペロー共振器13Aの共振器長を共振器� ��制御部15により一定範囲で周期的に変化さ� �ることによって、発振波長が周期的に変化� �、光学カップラ14を介して取り出されるレー ザ光の波長が周期的に変化するようになって いる。
 なお、上記光ファイバループ11からレーザ� �を取り出す光学カップラ14は、光増幅器12の� ��に設けられているが、光増幅器12の前、あ� �いは、2台のファブリペロー共振器13A,13Bの間 に設けられていてもよい。
 このような構成の波長走査型レーザ光源10� �は、光ファイバループ11の共振器長を長くす ることができ、光ファイバループ11の共振器� ��を例えば1000mとすることにより、レーザ全� �の縦モード間隔を例えば200kHz程度に狭くす� �ことができる。これにより、上記レーザ全� �の縦モード間隔は各ファブリペロー共振器13 A,13Bの一つ一つのモードの帯域幅(FSR/フィネ� �、例えば2.5GHz/50=50MHz)よりも十分狭くできる� ��で、そのため共振器長を変化させることな� ��、モードホップの影響をなくすることがで� ��る。したがって厳密には単一モード発振で� ��ないが、バンドパスフィルタの選択波長を� ��化させるだけで、擬似的に連続して波長可� ��を行うことができる。
 ここで、通常の光共振器の透過スペクトル� ��図5A,Bに示す。横軸は光の周波数であり、FSR =1として規格化して、100×FSRの範囲を示して� �る。FSR毎の100本のモードが見て取れる。な� �、図5Bは、図5Aの拡大図である。
 図6のA~Gは、FSRが1%異なる光共振器を2台縦列 接続した場合の透過スペクトルを示している 。それぞれの横軸は図5Aと同じであるが、2台 の光共振器のそれぞれのモード間隔が異なる ためにバーニア効果を起こして、FSRが小さな モードで構成させるスペクトルの包絡線はFSR が大きな光共振器と同等になる。1%のFSRの違� ��はモアレ縞の包絡線のFSRを100倍にする。ま� ��、共振器長を波長程度変えると、ピークが� ��アレ縞の包絡線のFSRだけ変化することがわ� ��る。なお、図6の一部の拡大図を図7に示す� �
 したがって、FSRの小さい光共振器を用いた� ��しても2台の光共振器のスペクトルのバーニ ア効果を利用すれば、モアレ縞の包絡線のFSR は、2台の光共振器のFSRの違いに反比例して� �大きくなる。
 すなわち、FSRの小さい光共振器を用いたと� ��ても2台の光共振器のスペクトルのバーニア 効果を利用することにより、波長可変レーザ 光源を構成することができる。
 この場合、2台の光共振器のFSRに相当する間 隔でレーザの波長はFSR(例えば2.5GHz)ごとのと� ��とびになるが、光CT等の応用の場合、深さ� �向の測定範囲がc/FSR(約10cm)よりも十分狭い範 囲であれば擬似的に連続して波長可変とみな すことができる。
 また、光共振器にLN(LiNbO ₃ )等の電気的に屈折率可変な材料で構築した� �ァブリペロー共振器に電極を付けた構造の� �ァブリペロー電気光学変調器(または光コム� ��生器)と呼ばれる変調器を用いることで電気 光学効果により波長可変が行える。電気的な 変調であるのでリニアリティーや再現性も優 れている。
 そこで、上記波長走査型レーザ光源10にお� �る共振器長が可変されるファブリペロー共� �器13Aには、ファブリペロー電気光学変調器� �用いられる。そして、ファブリペロー電気� �学変調器に上記共振器長制御部15により鋸歯 状波等の周期的な信号を与えて光変調するこ とで、上記波長走査型レーザ光源10の発振波� ��を高精度に且つ高速に走査することができ� ��。
 また、ファブリペロー電気光学変調器は、� ��磨によって長さ調整が行なえ、それぞれ温� ��制御を行なうことで正確に共振器長を制御� ��きるので、共振器長の絶対値を温度制御を� ��うことで希望する範囲に1ppmで制御が可能で ある。したがって、例えばFSR=2.5GHzのファブ� �ペロー電気光学変調器と、1/4000だけFSRの異� �るファブリペロー電気光学変調器を2台揃え� ��ことは容易である。これによりバーニア効� ��によって4000倍の10THzのFSRの波長選択素子が� ��易に実現できる。
 そこで、上記波長走査型レーザ光源10にお� �る近接したFSRを有する2台のファブリペロー� ��振器13A,13Bには、研磨によって長さが揃えら れたファブリペロー電気光学変調器が用いら れ、各共振器長の絶対値が温度制御により調 整される。
 なお、例えば正確に必要量だけ長さを変え� ��光共振器を製作できれば、2台の光共振器を 熱的に同じ温度になるように熱的に接触させ られることで、FSRの差は一定になるので、温 度制御を行なわなくてもよい。例えば導波路 プロセスの調整でFSRに差をつけることができ 、LNのTi拡散による導波路の場合であれば、� �えば1/4000だけ屈折率が変わるように、Tiのド ープ量を調整することによって、1/4000だけFSR の異なる導波路ファブリペロー電気光学変調 器を作製することができる。
 上記2台のファブリペロー共振器13A,13Bにフ� �ブリペロー電気光学変調器13A’,13B’を用い� ��波長走査型レーザ光源10の実際の構成例を� �8に示す。
 現在市販されているファブリペロー電気光� ��変調器は反射があるので、図8に示す波長走 査型レーザ光源10では、光アイソレータ17A,17B ,17C,17Dを挿入している。また、遅延線18を挿� �している。例えば遅延線は1kmのファイバで� �る。これにより光ファイバループ11を光が一 周する時間は5μsとなるので、200kHzの周期で� �モード間隔になる。この波長走査型レーザ� �源10全体の系は偏波保存で構築され、レーザ 発振の光路となる光ファイバループ11を通過� ��る光の偏光の状態を決定するために偏光子1 9が光増幅器12と光アイソレータ17Cと間に挿入 されている。なお、遅延にはファラデーミラ ーとSMファイバとPBSカップラを用いても可能� ��ある。走査周波数はこの200kHzの整数倍で可� ��になる。
 なお、偏光子19は、レーザ発振の光路とな� �光ファイバループ11を通過する光の偏光の状 態を決定するためのものであって、基本的に ループ内のどの位置に挿入してもよい。
 ここで、上記波長走査型レーザ光源10にお� �る光増幅器12、ファブリペロー共振器13A,13B� �光カップラ14として、波長1.5μm帯用の、光フ ァイバアンプEFDA、2台のコム発生器モジュー� ��OFCG1,OFCG2、光カップラPCを使用して、図9に� �すファイバリングレーザを構成し、コム発� �器モジュールOFCG1へのバイアス電圧による波 長可変特性を測定したところ、高速波長走査 可能な走査型レーザ光源として機能しており 、図10に示すような結果が得られた。
 温度差が大きいとFSRの差が大きいため、電� ��に対する波長変化は緩やかで波長可変帯域� ��狭くなる。温度差が小さくなると波長の変� ��はバイアス電圧に敏感になり、波長可変帯� ��も拡大する。波長可変帯域は、温度差15℃� �場合33nm程度、温度差25度の場合約15nmであっ� ��。
 なお、光増幅器12には、IPG Photonics社製の光 ファイバアンプ(PM EDFA)をPout=+22.6dBmで使用し� ��。また、ファブリペロー共振器13A,13Bとして 、室温でFSRが2.5GHzの導波路型ファブリペロー 電気光学変調器(株式会社光コム製の導波路� �FP-EO変調器 WR-250-03)を2台使用し、温度制御� �より第1の導波路型ファブリペロー電気光学� ��調器13A’と第2の導波路型ファブリペロー電 気光学変調器13B’の温度をずらしてFSRをずら し、波長可変フィルタを構成した。各導波路 型ファブリペロー電気光学変調器13A’,13B’� �FSRが1℃当たり約0.08MHz変化するものを使用し 、ペルチェ素子などを用いた温度制御により 、第1の導波路型ファブリペロー電気光学変� �器13A’の温度は20℃(固定)とし、第2の導波路 型ファブリペロー電気光学変調器13B’の温度 は33℃~45℃(可変)とした。
 光カップラ14には、10:90すなわち10%が出力の ものを使用した。
 光アイソレータ17A,17B,17Cは、導波路型ファ� �リペロー電気光学変調器13A’,13B’の入出力� ��各1箇所使用した。
 ここで、導波路型ファブリペロー電気光学� ��調器13A’,13B’はロスがおよそ7dBあり、2台� �導波路型ファブリペロー電気光学変調器13A� �,13B’を併せて14dBのロスとなり、このロスは レーザ光の自然放出光(ASE)を増加させるので� ��図11のように2台の光増幅器12A,12Bをそれぞれ 導波路型ファブリペロー電気光学変調器13A’ ,13B’の後段に配置し、それぞれの導波路型� �ァブリペロー電気光学変調器13A’,13B’の後� ��で光増幅を行うことにより、導波路型ファ� ��リペロー電気光学変調器13A’,13B’における ロスによる自然放出光(ASE)の増加を少なくす� ��ことができる。
 また、例えば図12や図13に示すように、光フ ァイバループ11を通過する光の偏光方向を90° 回転させる偏光変換素子19A,19BとPBSカップラ20 A,20Bにより偏光成分を分離することで光の経� ��を決定し、1台の光増幅器12を2台の光増幅器 12A,12Bとして用い、それぞれ導波路型ファブ� �ペロー電気光学変調器13A’,13B’の後段で光� ��幅するようにしても、導波路型ファブリペ� ��ー電気光学変調器13A’,13B’におけるロスに よる自然放出光(ASE)の増加を少なくすること� ��できる。
 例えばSOA等の光増幅器はどちらの偏光に対� ��ても、どちらの方向に対しても増幅できる� ��で、これを用いると光が一周する間に2度光 増幅を行うことができ、図12に示す波長走査� ��レーザ光源10では、方向と偏光で光を分離� �、SOAを用いた1台の光増幅器12で光増幅を行� �ようにしている。なお、PBSカップラ20A,20Bの� ��わりにサーキュレータを用いるようにして� ��良い。また、図13に示す波長走査型レーザ� �源10では、光増幅器12を通過する方向は同じ� ��あるが、偏光で分離するようにしている。
 ここで、図14に示すような測定系200を構築� �て、バーニア効果による波長走査型レーザ� �源10から出力されるレーザ光の波長を干渉計 210にて測定して、上記バンドパスフィルタを 構成する2台のファブリペロー共振器13A,13Bの� ��の一方のファブリペロー共振器13Aの共振器� ��を変化させる共振器長制御部15により与え� �走査信号電圧とレーザ周波数との関係を求� �た結果を図15Aに示し、また、その測定値の� �線近似値からのずれ量をプロットした結果� �図15Bに示す。図15A、Bの各横軸は走査信号電� ��であり、図15Aの縦軸は測定結果として得ら� ��た波長に対応するレーザ周波数であり、図1 5Bの縦軸はそのレーザ周波数測定値の直線近� ��値からのずれ量である。
 また、上記共振器長制御部15がファブリペ� �ー共振器13Aに与える走査信号の波形と干渉� �210にて得られる干渉信号の波形を観測した� �ころ、図16A、B,Cのように、走査信号の波形(� ��角波、正弦波、鋸歯状波)に追従した干渉信 号の波形が得られた。
 ここで、上記図14に示した測定系200では、� �長走査型ファイバレーザ光源10の光増幅器12� ��はSOA(半導体光アンプ)を用い、また、遅延� �18として1kmのSMファイバとファラデーミラー� ��PBSカップラを用いた遅延線を挿入した。さ� ��に、同期したファンクションジェネレータ� ��2チャンネルを共振器長制御部15として用い� ��、それぞれのファブリペロー共振器13A,13Bに 対して任意の波形で変調ができるようにした 。
 この測定系200では、光増幅器12にSOAを用い� �ことで波長可変範囲が大きくなっている。� �なわち、図15Aは一方のファブリペロー共振� �13Aのバイアスに電圧を加えてレーザの周波� �(波長)変化を測定した結果を示しているが、 データをみると波長可変が10THzに達したこと� ��わかる。10THzはおよそ80nmであり、これは図9 の系で得た図10の実験データ33nmよりも大きい 。ここでは、温度の条件として2台のファブ� �ペロー共振器13A,13Bの温度差が8度に設定され ている。
 また、この測定系200では、波長走査型レー� ��光源10に遅延線18を入れることにより100kHzの 整数倍で変調が可能になっている。1kmのSMフ� ��イバとファラデーミラーとPBSカップラを用� ��た遅延線の場合、光がファイバを往復する� ��で、2kmの遅延線と等価になる。図16のデー� �は走査周波数200kHzでのデータであり、温度� �条件も同じ8度とした。走査範囲は10THzであ� �。
 さらにこのとき、同期した2チャンネルのフ ァンクションジェネレーターを共振器長制御 部15として用いて、それぞれのファブリペロ� ��共振器13A,13Bに対して反転した走査信号を加 えることにより、波長の変化の方向にかかわ らず図16のように良好な変調が得られた。一� ��のファブリペロー共振器13Aだけに100kHzを超� ��る走査信号を加えた場合、波長の変化の方� ��によって光強度が異なったり、レーザ発振� ��なくなるなど不具合が生じたりしましたが� ��それぞれのファブリペロー共振器13A,13Bに対 して反転した走査信号を加えることで、それ らの不具合の程度は格段に減少した。これに より走査周波数は少なくとも1MHzまでは確認� �きた。
 なお、それぞれのファブリペロー共振器13A, 13Bに対して反転した走査信号を加える場合、 特に高速走査周波数(1MHzぐらい)では、2台の� �ァブリペロー共振器13A,13Bの間の距離を無視� ��きないので、それぞれのファブリペロー共� ��器13A,13Bに対して加える反転した走査信号の 間の位相差を調整する必要がある。
 上記測定結果から明らかなように、バーニ� ��効果による波長走査型レーザ光源10におけ� �レーザ周波数は、共振器長制御部15による走 査信号電圧にほぼ比例する。
 すなわち、バーニア効果による波長走査型� ��ーザ光源10は、その光の波長が入力電圧信� �に比例する。したがって、例えば入力電気� �号として直線的な鋸歯状波などで変調すれ� �、鋸歯状の波長の変調が可能である。特に� �気的なEO効果によって波長を操作することが できるので、機械的な変調で起こるヒステリ シスなどもない。
 ここで、光コヒーレンストモグラフィー装� ��に波長走査型レーザ光源10を用いる場合、� �要なコヒーレント長をδLとし、光の速度をc� ��すると、ファブリペロー電気光学変調器の� ��大FSR(FSRmax)は、サンプリング定理から、
  FSRmax=c/δL   (1)式
なる(1)式にて与えられる。
 そして、2つのファブリペロー電気光学変調 器がそれぞれ7dBの損失を持っているために、 総合損失は14dB以上あり、出力パワーは、飽� �限界に届いておらず、各ファブリペロー電� �光学変調器の光学的応答特性に敏感な状態� �ある。
 したがって、周波数走査速度(Srate)、すなわ ち、単位時間当たりにレーザ光が走査する周 波数のカットオフ(Srate-cut)は、最大走査レン� ��(FSRv)の関数として、
 Srate-cut=FSRv/Fδt   (2)式
なる(2)式にて与えられるものと推定される。 ここで、δt(=F/FSR)は、ファブリペロー電気光� ��変調器における光子の寿命である。
 実験の結果として得られた周波数走査速度( Srate)のカットオフ(Srate-cut)は、12THz/μsであっ� ��。
 また、コヒーレント長(δL)の限界(δLlimit)は� ��
 δLlimit=c/Srateδt (3)式
なる(3)式にて与えられるものと推定された。
 この結果から、コヒーレント長(δL)と周波� �走査速度(Srate)はトレードオフの関係にある� ��予測することができ、周波数走査速度(Srate) のカットオフ(Srate-cut)におけるコヒーレント� ��(δL)の限界(δLlimit-cutoff)は、
  δLlimit-cutoff=cF/FSRv  (4)式
なる(4)式にて与えられる。
 したがって、コヒーレント長(δL)、周波数� �査速度(Srate)、最大走査レンジ(FSRv)がシステ� ��の要求で与えられたとすると、共振器の条� ��、すなわち、フィネス(F)及び自由スペクト� ��領域(FSR)の条件を次のようにして決定する� �とができる。
 すなわち、フィネス(F)の取り得る範囲は、� ��記(3)式から一般的に求めると
  cFSR/SrateδL>F
となり、自由スペクトル領域(FSR)の取り得る� ��囲は、
  c/δL>FSR
となる。
 ここで、実際の装置では、上記フィネス(F)� ��取り得る範囲が、
  c/δL>FSR>SrateF2/FSRv/2
すなわち、周波数走査速度(Srate)がカットオ� �(Srate-cut)の1/2から2倍の範囲で良好な動作を� �認することができた。
 なお、この波長走査型光源10では、走査速� �が遅い場合、特に周波数走査速度(Srate)がカ� ��トオフ(Srate-cut)/2よりも遅い場合に、強度雑 音が発生した。この現象は、モード競合雑音 (mode competition noise)と考えられ、SOAに高周波� ��畳(high frequency superposition)を行うことによ� �、モード競合雑音(mode competition noise)を減ら すことができ、走査速度が遅い場合の特性を 改善することができる。周波数走査速度(Srate )がカットオフ(Srate-cut)/2よりも速い場合には� ��上述の図10、図11、図12等に示した方法によ� ��ループ利得を大きくすることで改善できる� ��
 また、このバーニア効果による波長走査型� ��源10では、原理的に、レーザ波長が走査信� �電圧に比例するので、レーザ周波数が走査� �号電圧に完全には比例していない。したが� �て、直線的な走査信号では波数(レーザ周波� ��×2πí光速)について時間的に等間隔な走査� �できないが、走査信号の波形を調整するこ� �により、波数について時間的に等間隔な走� �を行うことができる。
 すなわち、バーニア効果による波長走査型� ��ーザ光源10は、電気的信号を調整し非線形� �鋸歯状波にすることで、波数について時間� �に等間隔であるような、鋸歯状の変調が可� �である。
 すなわち、αを定数とすると、電圧Vに対す� ��波長は、
 λ=α・V+λ0
である。一方、光の波数Kは、
 K=2π/λ=2π/(α・V+λ0)
であるので、任意の時間に対する関数K(t)で� �る波数を実現するには電圧の時間に対する� �数V(t)を
 V(t)=(2π/K(t)-λ0)/α
とすればよい。
 そこで、上記波長走査型レーザ光源10では� �上記バンドパスフィルタを構成する2台のフ� ��ブリペロー共振器13A,13Bの内の少なくとも一 方のファブリペロー共振器13Aの共振器長を共 振器長制御部15により一定範囲で周期的に変� ��させることによって、光学カップラ14を介� �て取り出されるレーザ光の波長を周期的に� �査するにあたり、予め、上記共振器長制御� �が上記ファブリペロー共振器に与える走査� �号の波形を調整し、光カップラ14を介して取 り出されるレーザ光の波数が時間に対して線 形になるように校正することによって、波数 が時間に対して線形なレーザ光を光カップラ 14を介して得ることができる。
 そして、例えば、図17に示す波長走査型レ� �ザ光源10のように、波数が時間に対して線形 なレーザ光を得るための校正データを共振器 長制御部15がROM15Aから読み出して走査信号の� ��形を生成する構成とすることにより、波数� ��時間に対して線形なレーザ光を光カップラ1 4を介して得ることができる。
 ここで、上記波長走査型レーザ光源10を改� �した波長走査型レーザ光源210を図18に示す。
 この波長走査型レーザ光源210は、近接したF SR(Free spectral range)を有する2台のファブリペ� ��ー共振器130A,130Bと、発振波長に利得を有す� ��光増幅器12と、この光増幅器12に偏光子19と� ��アイソレータ17を介して光ファイバ接続さ� �た光学カップラ14と、上記2台のファブリペ� �ー共振器130A,130Bの内の少なくとも一方、こ� �ではファブリペロー共振器130Aの共振器長を� ��定範囲で周期的に変化させる共振器長制御� ��15とを備え、上記光学カップラ14が光共振器 の共振モードにマッチングするように設計さ れたコリメータと凸レンズからなる入射側光 学系18Aを介して一方のファブリペロー共振器 130Aにファイバ接続され、一方のファブリペ� �ー共振器130Aが光共振器の共振モードにマッ� ��ングするように設計された凸レンズとコリ� ��ータからなる出射側光学系18Bと光共振器の� ��振モードにマッチングするように設計され� ��コリメータと凸レンズからなる入射側光学� ��18Cを介して他方のファブリペロー共振器130B にファイバ接続され、さらに、他方のファブ リペロー共振器130Bがコリメータの機能を有� �る出射側光学系18Dを介して上記光増幅器12に ファイバ接続されたレーザ発振の光路となる 光ファイバループを有するファイバリングレ ーザを構成したものである。
 ここで、偏光子19は、レーザ発振の光路と� �る光ファイバループを通過する光の偏光の� �態を決定するためのものであって、基本的� �ループ内のどの位置に挿入してもよい。
 そして、この波長走査型レーザ光源210では� ��上記2台のファブリペロー共振器130A,130Bには 、例えば、図19に示すように、電気光学結晶1 10を内在するファブリペロー共振器を共焦点� ��なるように各凹面鏡111,112の曲率を設定する ことでリング型の共振を得るようにしたリン グ型共振ファブリペロー電気光学変調器130が それぞれ用いられている。
 このように各凹面鏡111,112の曲率を共焦点と なるように設定したリング型共振ファブリペ ロー電気光学変調器130では、入射光Linに対す る直接の反射光Lrは入射側に戻らないので、� ��アイソレータを必要としない。
 そこで、この波長走査型レーザ光源210では� ��入射光Linに対する直接の反射光Lrが入射側� �戻らない共焦点のリング型共振ファブリペ� �ー電気光学変調器130を上記近接したFSRを有� �る2台のファブリペロー共振器130A,130Bを用い� ��ことにより、各ファブリペロー共振器130A,13 0Bの入出力部分の光アイソレータを省略する� ��とができ、光増幅器12の入力側のみに光ア� �ソレータ17が設けられている。
 すなわち、この波長走査型レーザ光源210で� ��、上述の如く近接したFSRを有する2台のファ ブリペロー共振器130A,130Bとして入射光Linに対 する直接の反射光Lrが入射側に戻らない共焦� ��のリング型共振ファブリペロー電気光学変� ��器130を用いているので、反射の影響は低い� ��であるが、リング型レーザの右回りか左回� ��かの発振方向を決めるために上記光増幅器1 2の入力側のみに光アイソレータ17を挿入して いる。この光アイソレータ17は、従来反射の� ��るファブリペロー電気光学変調器からの反� ��の影響を低減するためのものと目的が異な� ��、右回りか左回りかの利得の差を与えられ� ��ばいいだけの性能しか要求されない。また� ��この光アイソレータ17は、基本的にはルー� �内のどの位置に挿入してもよい。
 この波長走査型レーザ光源210において、近� ��したFSRを有する2台のファブリペロー共振器 130A,130Bは、それぞれ波長選択フィルタとして 機能する。そして、上記2台のファブリペロ� �共振器130A,130Bの内の少なくとも一方、ここ� �はファブリペロー共振器130Aは、共振器長制� ��部15により共振器長を可変することで選択� �長を可変することのできるようになってい� �。
 そして、上記近接したFSRを有する2台のファ ブリペロー共振器130A,130Bは、一方のファブリ ペロー共振器130Aの共振器長を可変すること� �より、そのバーニア効果により選択波長を� �変することのできる狭帯域の波長選択特性� �有するバンドパスフィルタとして機能する� �
 この波長走査型レーザ光源210では、光ファ� ��バループ11内に設けられた上記近接したFSR� �有する2台のファブリペロー共振器130A,130Bに� ��るバンドパスフィルタを通過した光が光増� ��器12で増幅され、上記光ファイバループ11を 介して帰還されることによって発振する。そ して、この波長走査型レーザ光源210では、上 記ファブリペロー共振器130Aの共振器長を共� �器長制御部15により一定範囲で周期的に変化 させることによって、発振波長が周期的に変 化し、光学カップラ14を介して取り出される� ��ーザ光の波長が周期的に変化するようにな� ��ている。
 なお、上記光ファイバループ11からレーザ� �を取り出す光学カップラ14は、光増幅器12の� ��に設けられているが、光増幅器12の前、あ� �いは、2台のファブリペロー共振器130A,130Bの� ��に設けられていてもよい。
 このような構成の波長走査型レーザ光源210� ��は、光ファイバループ11の共振器長を長く� �ることができ、光ファイバループ11の共振器 長を例えば1000mとすることにより、レーザ全� ��の縦モード間隔を例えば200kHz程度に狭くす� ��ことができる。これにより、上記レーザ全� ��の縦モード間隔は各ファブリペロー共振器1 30A,130Bの一つ一つのモードの帯域幅(FSR/フィ� �ス、例えば2.5GHz/50=50MHz)よりも十分狭くでき� ��ので、そのため共振器長を変化させること� ��く、モードホップの影響をなくすることが� ��きる。したがって厳密には単一モード発振� ��はないが、バンドパスフィルタの選択波長� ��変化させるだけで、擬似的に連続して波長� ��変を行うことができる。
 この波長走査型レーザ光源210では、狭帯域� ��スペクトルを持つ光源の波長を広い帯域で� ��速、且つ連続的に走査でき、しかも、入射� ��Linに対する直接の反射光Lrが入射側に戻ら� �い共焦点のリング型共振ファブリペロー電� �光学変調器130を上記2台のファブリペロー共� ��器130A,130Bを用いているので、各ファブリペ� ��ー共振器130A,130Bの入出力部分の光アイソレ� ��タを省略することができ、光アイソレータ� ��おける光損失によるノイズの上昇を小さく� ��ることができる。
 ここで、導波路型のファブリペロー電気光� ��変調器は、研磨によって長さ調整が行なえ� ��それぞれ温度制御を行なうことで正確に共� ��器長を制御できるので、共振器長の絶対値� ��温度制御を行うことで希望する範囲に1ppmで 制御が可能である。したがって、例えばFSR=2. 5GHzのファブリペロー電気光学変調器と、1/400 0だけFSRの異なるファブリペロー電気光学変� �器を用いて、バーニア効果によって4000倍の1 0THzのFSRの波長選択素子が容易に実現できる� �しかし、凹面鏡を用いる空間型のファブリ� �ロー電気光学変調器では、研磨によって長� �調整を高精度に行なうことは難しいので、� �面鏡の位置を数ミクロンの精度で調整して� �2台の光共振器を高精度に温度調整する必要� ��ある。
 また、共焦点のリング型共振ファブリペロ� ��電気光学変調器130のFSR(Free spectral range)は� �通常媒質の群屈折率をngとすると、
 FSR=c/(4ng・L)
となる。ここで、cは真空中の光速、Lは共振� ��長である。
 そして、電気光学変調によく用いられるニ� ��ブ酸リチウム(LN:LiNbO ₃ )では常光の群屈折率をnogと異常光の群屈折� �をnegは両方とも2程度の値であるが、差が4%� �る。
 したがって、電気光学結晶(LN)110により常光 を変調するようにした共焦点のリング型共振 ファブリペロー電気光学変調器130のFSRは、
 FSR1=c/(4nog・L)
となり、また、電気光学結晶(LN)110により異� �光を変調するようにした共焦点のリング型� �振ファブリペロー電気光学変調器130のFSRは� �
 FSR2=c/(4neg・L)
となる。
 また、図20に示すように、共焦点のリング� �共振ファブリペロー電気光学変調器130中に� �長さL1の電気光学結晶(LN)110Aと長さL2の電気� �学結晶(LN)110Bを挿入して、C軸が直交するよ� �に配置することにより、長さL1の電気光学結 晶(LN)110Aにより常光を変調し、長さL2の電気� �学結晶(LN)110Bにより異常光を変調するように した共焦点のリング型共振ファブリペロー電 気光学変調器130のFSRは、
 FSR1=c/(4nog・L1+4neg・L2)
となり、長さL1の電気光学結晶(LN)110Aにより� �常光を変調し、長さL2の電気光学結晶(LN)110B� ��より常光を変調するようにした共焦点のリ� ��グ型共振ファブリペロー電気光学変調器130� ��FSRは、
 FSR2=c/(4neg・L1+4nog・L2)
となる。
 この場合、L1=L2であれば、FSR1=FSR2であり、� �気光学結晶(LN)110A,110Bの長さL1,L2の差でFSR1,FSR 2の差を細かく設定することができる。
 なお、ここでは、リング型共振ファブリペ� ��ー電気光学変調器130のFSRについて、原理説� ��のために空間部分を無視して、結晶長と共� ��器長さが同じものとして計算式を示した。
 このように1台のファブリペロー共振器に2� �の結晶を挿入すると、全体の共振器長さを� �有している。本来、バーニア効果で重要な� �は2つのFSRの差とFSRとの比が重要になるので� ��長さの絶対値は本質的には重要ではなく、2 個の結晶の長さの差が重要になる。2個の結� �の長さの差は、研磨により調整できる。外� �けのミラーの位置の多少のズレは無視する� �とができる。
 ここで、上記波長走査型レーザ光源210では� ��上記バンドパスフィルタを構成する2台のフ ァブリペロー共振器130A,130Bの内の一方のファ ブリペロー共振器130Aの共振器長を共振器長� �御部15により一定範囲で周期的に変化させる ことによって、光学カップラ14を介して取り� ��されるレーザ光の波長を周期的に走査する� ��うにしたが、例えば図21に示す波長走査型� �ーザ光源210における共振器長制御部15のよう に、周期的な走査信号として鋸歯状波信号発 生器150により発生された鋸歯状波信号をファ ブリペロー共振器130Bには直接供給し、ファ� �リペロー共振器11Aには反転増幅器151を介し� �直接供給する構成とし、2台のファブリペロ� ��共振器130A,130B内の電気光学変調器の両方に� ��して、反転した走査信号を与えて、上記各� ��ァブリペロー共振器の共振器長を相反的に� ��化させることで変調電圧を半分にでき、反� ��した走査信号を加えることで変調電圧を半� ��にでき、また、ファブリペロー共振器内の� ��気光学変調器に電圧を加えたときに生じる� ��相の変化は相殺されるので、波長の走査を� ��り高精度且つ安定に行うことができる。
 また、波長走査型レーザ光源210において、� ��心波長はそれぞれのファブリペロー電気光� ��変調器の温度差に極めて敏感であるので、� ��21に示す波長走査型レーザ光源210における� �振器長制御部15では、光学カップラ14を介し� ��取り出されるレーザ光、すなわち、中心波� ��を透過するバンドフィルタを通過した光の� ��部を光学カップラ14’からバンドパスフィ� �タ16を介して光検出器152に導いて該光検出器 152により検出し、そのタイミングと周期的な 走査信号の位相差をロックインアンプ153で検 出して、その位相差が一定値になるように制 御信号を周期的な信号に重畳させてフィード バックすることによって、中心波長を制御す るようになっている。これにより、常に一定 な波長で変調が可能になる。
 また、図20に示すように、共焦点のリング� �共振ファブリペロー電気光学変調器120中に� �長さL1の電気光学結晶(LN)110Aと長さL2の電気� �学結晶(LN)110Bを挿入して、C軸が直交するよ� �に配置する場合、図22に示すように、2つの� �気光学結晶(LN)110A,110Bの電極125A,125Bを並列に� ��続して変調信号を与えて変調するようにす� ��と、それぞれ電圧が結晶のC軸に対して反対 になるようにすることで偏光方向に対し相対 的に光学距離が変化する。
 したがって、結晶を一回透過する間に生じ� ��光学距離の変化は、電気光学定数γ33、γ31� �結晶長さL1、L2、結晶厚さdとすると、FSR1側� �偏光に対しては(γ31・L1-γ33・L2)・V/dとなり� �また、FSR2側の偏光に対しては(γ33・L1-γ31・L 2)・V/dとなり、両者の差として(γ31-γ33)・(L1+L 2)・V/dだけの、光学距離の変調が行われる。
 すなわち、2台のファブリペロー電気光学変 調器を用いる場合であっても、電極を入れ替 えられるのであれば、反転増幅器151は必要な くなる。
 結晶の選択方法はγ33とγ31の差の大きな結� �を選ぶことで、例えばLNやLTなどの場合、一� ��溶融組成結晶よりも定比組成結晶の方が有� ��である。
 ここで、1台のファブリペロー共振器に2個� �電気光学結晶を挿入した共焦点のリング型� �振ファブリペロー電気光学変調器11は、例え ば、次のようにして図23に示すような構造の� ��ノリシック型のファブリペロー電気光学変� ��器として作製する。
 まず、図24Aに示すように、C軸が光線方向と 直交し互いに直交するようにした長尺な結晶 1101,1102とC軸が光線方向になるようにした薄� �の結晶1201,1202を作製し、光線方向と直交す� �各端面を研磨し、電気光学結晶(LN)1101の長さ をL1、電気光学結晶(LN)1102の長さをL2に調整す る。
 次に、図24Bに示すように、長さL1の電気光� �結晶(LN)1101と長さL2の電気光学結晶(LN)1102を� �C軸が直交する状態で屈折率のマッチした接� ��剤、あるいはオプティカルコンタクトで接� ��して、さらに、その両端に薄目のC軸が光線 方向になるようにした結晶1201,1201を接着し、 全体がLの長さの接合体1000を作製する。なお� ��両端の薄目のC軸が光線方向になるようにし た結晶1201,1202は光線に対して等方的な媒質で ある。
 そして、図24Cに示すように、上記接合体1000 をダイシングしてモノリシック型のファブリ ペロー電気光学変調器130の基体1001とする。
 次に、図24Dに示すように、このようにして� ��製した電気光学結晶(LN)110A,110B及び両端の結 晶120A,120Bからなる基体1001の上記両端の結晶12 0A,120Bを共焦点になるような曲率Rで凸面研磨� ��る。
 次に、図24Eに示すように、上記曲率Rで凸面 研磨した上記基体1001の両端面に蒸着により� �ーティングしてファブリペロー共振器を構� �する相対向する共焦点の凹面鏡111,112を形成� ��る。ここで、片側の結晶120Aの端面には100%� �満、反対側の結晶120Bの端面には100%でコーテ ィングして各凹面鏡111,112を形成する。全体� �長さをLとするとき曲率Rは、
 R=(no/ne-1)・(L1+L2)/2+L
である。
 そして、図24Fに示すように、上記凹面鏡111, 112が両端面に形成された基体1001の各電気光� �結晶(LN)110A,110Bの各C軸と直交する側面に蒸着 により電極125A,125Bを形成することにより、図 23に示すような構造のモノリシック型のファ� ��リペロー電気光学変調器130を作製する。
 なお、モノリシック型のファブリペロー電� ��光学変調器130の場合コリメータに比べ結晶� ��イズが小さくなるので、入出射光学系18A,18B として2個のコリメータを並べるのは難しい� �め、例えば、図25に示すように、プリズム型 ミラー18Cを入力面においた構造の入出射光学 系16A,16Bとしたり、あるいは、図26に示すよう に、2芯のフェルールにファイバを搭載して� �プリズム18Dで2芯のフェルールに搭載したフ� ��イバとリング型共振器を結合させる構造の� ��出射光学系18とする。
 ここで、上記共焦点のリング型共振ファブ� ��ペロー電気光学変調器130は、双方向の電気� ��学変調器として使用することができるので� ��例えば図27に示す波長走査型レーザ光源210� �のように、図18に示した波長走査型レーザ光 源210における光増幅器12として、どちらの偏� ��に対しても、どちらの方向に対しても増幅� ��きるSOA等の方向光増幅器12’を用い、上記� �学カップラ14に替えて全反射ミラー14Aとハー フミラー14Bを設け、上述の近接したFSRを有す る2台のファブリペロー共振器130A,130Bをそれ� �れ双方向の電気光学変調器として機能する� �記共焦点のリング型共振ファブリペロー電� �光学変調器130にて構成とすることによって� �光ファイバループを1周する間に2度光増幅を 行うようにすることができる。
 この波長走査型レーザ光源210’では、一方� ��ファブリペロー共振器130Aから入出射光学系 18A’を介して出射される光が全反射ミラー14A で全反射されて上記入出射光学系18A’を介し て当該ファブリペロー共振器130Aに入射され� �このファブリペロー共振器130Aから入出射光� ��系18B’を介して出射された光が入出射光学� ��18C’を介して他方のファブリペロー共振器1 30Bに入射され、このファブリペロー共振器130 Bから入出射光学系18D’を介して出射された� �が双方向光増幅器12’により増幅される。そ して、この双方向光増幅器12’により増幅さ� ��た光から偏光子19を介して取り出される所� �の偏光成分の光がハーフミラー14Bで反射さ� �て上記偏光子19を介して当該双方向光増幅器 12’に入射され、上記偏光子19を通過する所� �の偏光成分の光が上記双方向光増幅器12’に より増幅されて、上記入出射光学系17B’を介 して当該ファブリペロー共振器130Bに入射さ� �、このファブリペロー共振器130Bから入出射� ��学系を介して出射された光が入出射光学系� ��介して上記ファブリペロー共振器130Aに入射 され、上記ハーフミラー14Bを介してレーザ光 が取り出される。
 このような構成の波長走査型レーザ光源210� ��では、光がファイバループを一周する間に� ��それぞれ共焦点のリング型共振ファブリペ� ��ー電気光学変調器130からなるFSR1のファブリ ペロー共振器130AとFSR2のファブリペロー共振� ��130Bを2回ずつ通過するので、バーニア効果� �しての光フィルタの分解能を向上させるこ� �ができ、波長の選択がより強まり、線幅の� �い、コヒーレントレングスの長くすること� �できる。なお、双方向光増幅器12はループ中 のどの位置に挿入してもよい。
 また、上記共焦点のリング型共振ファブリ� ��ロー電気光学変調器130は、偏光方向によっ� ��FSRが異なり、また、c軸方向の偏光に対して 電気光学変調が強くかかるので、図28に示す� ��長走査型レーザ光源220のように、偏光成分� ��分離して合成する光学系180を設けることに� ��り、1台の共焦点のリング型共振ファブリペ ロー電気光学変調器130を上記近接したFSRを有 する2台のファブリペロー共振器130A,130Bとし� �機能させることができる。
 すなわち、図28に示す波長走査型レーザ光� �220は、図18に示した波長走査型レーザ光源210 を改良したものであって、光ファイバループ 内に設けられた1台の共焦点のリング型共振� �ァブリペロー電気光学変調器130、発振波長� �利得を有する光増幅器12、この光増幅器12に� ��アイソレータ17を介して光ファイバ接続さ� �た光学カップラ14、上記共焦点のリング型共 振ファブリペロー電気光学変調器130のP偏光� �びS偏光の相対的共振器長を一定範囲で周期� ��に変化させる共振器長制御部15、上記光増� �器12及び光学カップラ14と入射側光学系18A及� ��出射側光学系18Bの間に設けられた偏光成分� ��分離して合成する光学系180などからなる。
 上記光学系180は、上記共焦点のリング型共� ��ファブリペロー電気光学変調器130からの出� ��光が出射側光学系18Bを介して入射される第1 のPBSカップラ181、このPBSカップラ181により上 記出射光から分離されたP偏光成分の光が入� �される第1の偏光変換器182、上記PBSカップラ1 81により上記出射光から分離されたS偏光成分 の光が入射される第2の偏光変換器183、上記� �学カップラ14を介してS偏光成分の光が入射� �れる第2のPBSカップラ184からなる。
 この光学系180において、第1のPBSカップラ181 は、上記出射側光学系16Bを介して入射される 上記リング型共振ファブリペロー電気光学変 調器130からのP偏光成分の光とS偏光成分の光� ��分離する。この第1のPBSカップラ181により上 記出射光から分離されたP偏光成分の光は第1� ��偏光変換器182に入射され、また、S偏光成分 の光は第2の偏光変換器183に入射される。
 第1の偏光変換器182は、上記第1のPBSカップ� �181により上記出射光から分離されたP偏光成� ��の光の偏光方向を90°回転させてS偏光成分� �光に変換する。この第1の偏光変換器182によ� ��変換されたS偏光成分の光は、上記光増幅器 12に入射される。
 そして、この波長走査型レーザ光源220では� ��第1の偏光変換器182を介して入射されるS偏� �成分の光が発振波長に利得を有する上記光� �幅器12により増幅され、光アイソレータ17及� ��光学カップラ14を介して第2のPBSカップラ184� ��入射される。
 また、第2の偏光変換器183は、上記第1のPBS� �ップラ181により上記出射光から分離されたS� ��光成分の光の偏光方向を90°回転させてP偏� �成分の光に変換する。この第2の偏光変換器1 83により変換されたP偏光成分の光は、上記第 2のPBSカップラ184に入射される。
 ここで、上記第1及び第2の偏光変換器182,183� ��、ファラデー素子、波長板などが使えるほ� ��、PMファイバを光学素子につなげるところ� �、PMの軸を適時選択することで偏光方向を90� ��回転させる構造とすることもできる。
 第2のPBSカップラ184は、上記光学カップラ14� ��介して入射されるS偏光成分の光と上記第2� �偏光変換器183を介して入射されるP偏光成分� ��光を合成する。
 そして、この第2のPBSカップラ184による合成 光は、入射側光学系18Aを介して入射光として 上記共焦点のリング型共振ファブリペロー電 気光学変調器130に入射される。
 なお、上記第1及び第2のPBSカップラ181,184の� ��わりにサーキュレータを用いるようにして� ��良い。
 この波長走査型レーザ光源220において、上� ��共焦点のリング型共振ファブリペロー電気� ��学変調器130は、偏光方向によってFSRが異な� ��、また、c軸方向の偏光に対して電気光学変 調が強くかかるので、入射光すなわち上記合 成光を構成しているP偏光成分の光とS偏光成� ��の光に対して、近接したFSRp、FSRsで変調度� �異なる2台のファブリペロー共振器として機� ��する。
 この波長走査型レーザ光源220において、近� ��したFSRp、FSRsで変調度の異なる2台のファブ� ��ペロー共振器として機能する1台の共焦点の リング型共振ファブリペロー電気光学変調器 130は、波長選択フィルタとして機能し、P偏� �及びS偏光の相対的共振器長を可変すること� ��より、そのバーニア効果により選択波長を� ��変することのできる狭帯域の波長選択特性� ��有するバンドパスフィルタとして機能する� ��
 そして、この波長走査型レーザ光源220では� ��光ファイバループ内に設けられた上記近接� ��たFSRp,FSRsを有する1台の共焦点のリング型共 振ファブリペロー電気光学変調器11によるバ� ��ドパスフィルタを通過した光、すなわち、� ��記リング型共振ファブリペロー電気光学変� ��器130の出射光が上記第1のPBSカップラ181によ りP偏光成分の光とS偏光成分の光に分離され� ��上記第1のPBSカップラ181により上記出射光か ら分離されたP偏光成分の光が第1の偏光変換� ��182によりS偏光成分の光に変換されて光増幅 器12で増幅され、上記光ファイバループを介� ��て帰還されるとともに、上記第1のPBSカップ ラ181により上記出射光から分離されたS偏光� �分の光が第2の偏光変換器183によりP偏光成分 の光に変換されて帰還されることによって発 振する。そして、この波長走査型レーザ光源 220では、上記1台の共焦点のリング型共振フ� �ブリペロー電気光学変調器130のP偏光及びS偏 光の相対的共振器長を共振器長制御部15によ� ��一定範囲で周期的に変化させることによっ� ��、発振波長が周期的に変化し、光学カップ� ��14を介して取り出されるレーザ光の波長が� �期的に変化する。
 この波長走査型レーザ光源220では、入射光L inに対する直接の反射光Lrが入射側に戻らな� �1台の共焦点のリング型共振ファブリペロー� ��気光学変調器11を用いて、極めてノイズの� �さい単光性の光を発生する狭帯域のスペク� �ルを持つ光源の波長を広い帯域で高速、且� �連続的に走査できる。
 ここで、上述の如く、2台のファブリペロー 共振器の場合
 FSR1=c/(4ng・L1)
 FSR2=c/(4ng・L2)
であるので近似的に
 (FSR1-FSR2)/FSR = (L2-L1)/L
であり、例えば1/1000の差をつけようとすると 、L1とL2の差は1000分の1の差にするために、研 磨で長さをLの1/1000以下の精度でそろえ、温� �差でFSRの差を維持することを行なう必要が� �るが、1台のファブリペロー共振器の場合
 FSR1=c/(4nog・L1+4neg・L2)
 FSR2=c/(4neg・L1+4nog・L2)
であるので近似的に
 (FSR1-FSR2)/FSR =(L2-L1)/L (nog-neg)/ng
であり、(nog-neg)/ngは約0.04であるので同じ研� �精度であったとしても、長さの差をLの1/40に すれば良いことになる。研磨精度が1/1000程度 なので、研磨だけでFSRの差を1/1000±1/40000以下 の精度で実現できる。この際、2台の結晶を� �的に結合しておくことは近接しているから� �能であり、研磨で得られたFSRの差の精度は� �度制御していなくても保つことができ、導� �路型で用いたようなFSRの差を一定にするた� �の温度制御が必要が無くなる。したがって� �温度コントローラー2台分不要になり、コス� ��メリットがある。
 また、上述の如く共焦点のリング型共振フ� ��ブリペロー電気光学変調器130は、双方向の� ��気光学変調器として使用することができる� ��で、例えば図29に示す波長走査型レーザ光� �220’のように、図28に示した波長走査型レー ザ光源220における光増幅器12として、どちら� ��偏光に対しても、どちらの方向に対しても� ��幅できるSOA等の双方向光増幅器12’を用い� �上記光学カップラ14に替えて全反射ミラー14A とハーフミラー14Bを設け、上述の近接したFSR p、FSRsで変調度の異なる2台のファブリペロー 共振器として機能する1台の共焦点のリング� �共振ファブリペロー電気光学変調器11を双方 向で使用する構成とすることもできる。
 この波長走査型レーザ光源220’では、共焦� ��のリング型共振ファブリペロー電気光学変� ��器130から入出射側光学系18A’を介して取り� ��される光が第2のPBSカップラ184を通過して全 反射ミラー14Aに入射され、この全反射ミラー 14Aにより反射された光が上記第2のPBSカップ� �184を通過して上記入出射側光学系18A’を介� �て上記共焦点のリング型共振ファブリペロ� �電気光学変調器11に入射され、また、上記共 焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学 変調器11から入出射側光学系18B’を介して取� ��出される光が第1のPBSカップラ181及び第1及� �偏光変換器182を通過して双方向光増幅器12’ に入射され、この双方向光増幅器12’により� ��幅された光がハーフミラー14Bに入射され、� ��のハーフミラー14Bで反射された光が上記双� ��向光増幅器12’に入射され、この双方向光� �幅器12’により増幅された光が上記第1及び� �光変換器182及び第1のPBSカップラ181を介して� ��記入出射側光学系16B’から上記共焦点のリ� ��グ型共振ファブリペロー電気光学変調器130� ��入射されることにより発振し、上記ハーフ� ��ラー14Bを介してレーザ光が取り出される。
 このような構成の波長走査型レーザ光源220� ��では、上述の近接したFSRp、FSRsで変調度の� �なる2台のファブリペロー共振器として機能� ��る1台の共焦点のリング型共振ファブリペロ ー電気光学変調器130を双方向で使用すること により、光がファイバループを一周する間に 、共焦点のリング型共振ファブリペロー電気 光学変調器130からなるFSR1のファブリペロー� �振器とFSR2のファブリペロー共振器を2回ずつ 通過することになり、バーニア効果としての 光フィルタの分解能を向上させることができ 、波長の選択がより強まり、線幅の狭い、コ ヒーレントレングスの長くすることができる 。なお、双方向光増幅器12はループ中のどの� ��置に挿入してもよく、例えば、第2の偏光変 換器183の前段又は後段に挿入すれば、光がフ ァイバループを一周する間、すなわち、共焦 点のリング型共振ファブリペロー電気光学変 調器130からなるFSR1のファブリペロー共振器� �FSR2のファブリペロー共振器を2回ずつ通過す る間に2回光増幅できるので、SN的に有利にな る。
 また、上記共焦点のリング型共振ファブリ� ��ロー電気光学変調器130は、双方向の電気光� ��変調器として使用することができるので、� ��えば図30に示す波長走査型レーザ光源230の� �うに、近接したFSRp,FSRsを有する1台の共焦点� ��リング型共振ファブリペロー電気光学変調� ��130に対して入出射側光学系18A’及び入出射� ��光学系36Bを介して光を入出射するようにし� ��、入出射側光学系18A’を介して出射された� ��は第1の光ファイバループ331を介して上記入 出射側光学系18A’に入射し、入出射側光学系 18B’を介して出射された光は第2の光ファイ� �ループ332を介して上記入出射側光学系18B’� �入射する構成とすることもできる。
 この波長走査型レーザ光源230では、上記共� ��点のリング型共振ファブリペロー電気光学� ��調器11から入出射側光学系18A’を介して出� �された光が、第1のPBSカップラ311によりP偏光 成分の光とS偏光成分の光に分離され、分離� �れたP偏光成分の光が第1の偏光変換器312によ り偏光方向を90°回転されS偏光成分の光に変� ��されて光増幅器12に入射され、この光増幅� �12により増幅されたS偏光成分の光が光アイ� �レータ17及び光学カップラ14を介して上記第1 のPBSカップラ311に戻されるように上記第1の� �ファイバループ331が構成されており、上記� �1のPBSカップラ311から上記入出射側光学系18A� ��を介して上記共焦点のリング型共振ファブ� ��ペロー電気光学変調器130に入射される。ま� ��、上記共焦点のリング型共振ファブリペロ� ��電気光学変調器130から入出射側光学系18B’� ��介して出射された光が、第2のPBSカップラ321 によりP偏光成分の光とS偏光成分の光に分離� ��れ、分離されたP偏光成分の光とS偏光成分� �光を第2の偏光変換器322により偏光方向を90° 回転させて、上記第2のPBSカップラ321により� �成するように第2の光ファイバループ332が構� ��されており、上記第2のPBSカップラ321による 合成光が上記入出射側光学系18B’を介して上 記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気 光学変調器130に入射される。
 すなわち、この波長走査型レーザ光源230で� ��、上記共焦点のリング型共振ファブリペロ� ��電気光学変調器130の入出射側光学系18A’を� ��して出射された光が、上記第1の光ファイバ ループ331において光増幅器12により増幅され� ��上記入出射側光学系18A’を介して上記共焦� ��のリング型共振ファブリペロー電気光学変� ��器130に入射され、上記共焦点のリング型共� ��ファブリペロー電気光学変調器130から入出� ��側光学系18B’を介して出射された光が上記� ��2の光ファイバループ332において偏光方向が 90°回転されて上記入出射側光学系18B’を介� �て上記共焦点のリング型共振ファブリペロ� �電気光学変調器130に入射されるように光フ� �イバループが構成されている。
 この波長走査型レーザ光源230では、入射光L inに対する直接の反射光Lrが入射側に戻らな� �1台の共焦点のリング型共振ファブリペロー� ��気光学変調器130を双方向の電気光学変調器� ��して用いて、極めてノイズの小さい単光性� ��光を発生する狭帯域のスペクトルを持つ光� ��の波長を広い帯域で高速、且つ連続的に走� ��できる。
 なお、上記共焦点のリング型共振ファブリ� ��ロー電気光学変調器130から入出射側光学系1 8B’を介して出射された光の偏光方向を90°回 転させて上記入出射側光学系18B’を介して上 記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気 光学変調器130に戻す上記第1の光ファイバル� �プに替えて、図31に示す波長走査型レーザ光 源230’のように、ファラデーローテータ323と 全反射ミラー324を用いることもできる。
 この波長走査型レーザ光源230’は、図30に� �した波長走査型レーザ光源230を改良したも� �であって、第2の光ファイバループ332をファ� ��デーローテータ323と全反射ミラー324に置き� ��えた以外は、上記波長走査型レーザ光源230� ��同様であるので、同一の構成要素に同一符� ��を付して、その詳細な説明を省略する。
 この波長走査型レーザ光源230’では、上記� ��焦点のリング型共振ファブリペロー電気光� ��変調器130から入出射側光学系18B’を介して� ��射された光がファラデーローテータ323によ� ��偏光方向が45°回転されて全反射ミラー324に 入射され、この全反射ミラー324で全反射され た光が上記ファラデーローテータ323によりさ らに偏光方向が45°回転されて上記入出射側� �学系18B’から上記共焦点のリング型共振フ� �ブリペロー電気光学変調器130に入射される� �
 この波長走査型レーザ光源230’においても� ��入射光Linに対する直接の反射光Lrが入射側� �戻らない1台の共焦点のリング型共振ファブ� ��ペロー電気光学変調器130を双方向の電気光� ��変調器として用いて、極めてノイズの小さ� ��単光性の光を発生する狭帯域のスペクトル� ��持つ光源の波長を広い帯域で高速、且つ連� ��的に走査できる。
 さらに、例えばSOA等の光増幅器はどちらの� ��光に対しても、どちらの方向に対しても増� ��できるので、例えば、図32に示す波長走査� �レーザ光源240のように、SOA等の双方向光増� �器41を備えることにより、光ファイバループ を1周する間に2度光増幅を行うことができる� ��
 この図32に示す波長走査型レーザ光源240は� �図31に示した波長走査型レーザ光源230’を改 良したものであって、第1の光ファイバルー� �331を双方向光増幅器41とファラデーローテー タ42とハーフミラー43に置き換えた以外は、� �記波長走査型レーザ光源230’と同様である� �で、同一の構成要素に同一符号を付して、� �の詳細な説明を省略する。
 この波長走査型レーザ光源240では、上記共� ��点のリング型共振ファブリペロー電気光学� ��調器130から入出射側光学系18A’を介して出� ��された光が双方向光増幅器41により増幅さ� �、ファラデーローテータ42により偏光方向が 45°回転されてハーフミラー43に入射され、こ のハーフミラー43により反射された光がファ� ��デーローテータ42により偏光方向がさらに45 °回転されて双方向光増幅器41に入射され、� �の双方向光増幅器41により増幅された光が上 記入出射側光学系18A’から上記共焦点のリン グ型共振ファブリペロー電気光学変調器130に 入射されることより発振し、上記ハーフミラ ー43を介してレーザ光が取り出される。
 また、共焦点の共振ファブリペロー電気光� ��変調器では、入射光の入射方向を調整する� ��とにより、V字共振を得ることができ、例え ば図33に示す共焦点のV型共振ファブリペロー 電気光学変調器251のように、電気光学結晶510 を内在するファブリペロー共振器を共焦点と なるように各凹面鏡511,512の曲率を設定する� �ともに、入射光Linの入射方向を調整するこ� �で、入射光Linの直接反射光Lrが入射方向に戻 ることなく、出射光Loutが入射方向に戻るよ� �にしたV字共振を得ることができる。
 そこで、入射光の直接反射光が入射方向に� ��ることなく、出射光が入射方向に戻るよう� ��したV字共振を得ることができる共焦点のV� �共振ファブリペロー電気光学変調器251を用� �ることにより、例えば図34に示すようなリニ ヤ共振型の波長走査型レーザ光源250を構成す ることができる。
 この波長走査型レーザ光源250は、2台の共焦 点のV型共振ファブリペロー電気光学変調器25 1A,251Bと、一方のV型共振ファブリペロー電気� ��学変調器251Aに入出射側光学系252Aを介して� �ファイバ接続された双方向光増幅器253と、� �方のV型共振ファブリペロー電気光学変調器2 51Bに入出射側光学系252Bを介して光ファイバ� �続された光カップラ254と、上記2台のV型共振 ファブリペロー電気光学変調器251A,251Bの内の 一方、ここではV型共振ファブリペロー電気� �学変調器251Aの共振器長を一定範囲で周期的� ��変化させる共振器長制御部255とを備え、上� ��双方向光増幅器253と光カップラ254とが光フ� ��イバ接続されている。
 上記2台の共焦点のV型共振ファブリペロー� �気光学変調器251A,251Bは、近接したFSR(Free spec tral range)を有するもので、それぞれ波長選択 フィルタとして機能する。そして、上記2台� �共焦点のV型ファブリペロー共振器251A,251Bの� ��の少なくとも一方、ここではファブリペロ� ��共振器251Aは、共振器長を可変することによ り選択波長を可変することのできるようにな っている。
 そして、上記近接したFSRを有する2台のV型� �振ファブリペロー電気光学変調器251A,251Bは� �一方のV型共振ファブリペロー電気光学変調� ��251Aの共振器長を可変することにより、その バーニア効果により選択波長を可変すること のできる狭帯域の波長選択特性を有するバン ドパスフィルタとして機能する。
 この波長走査型レーザ光源250では、上記近� ��したFSRを有する2台のV型ファブリペロー共� �器251A,251Bによるバンドパスフィルタを通過� �た光が、上記V型ファブリペロー共振器251A,25 1Bの間を往復する際に発振波長に利得を有す� ��双方向光増幅器253で増幅されることによっ� ��発振する。そして、この波長走査型レーザ� ��源250では、上記V型ファブリペロー共振器251 Aの共振器長を共振器長制御部255により一定� �囲で周期的に変化させることによって、発� �波長が周期的に変化し、光学カップラ254を� �して取り出されるレーザ光の波長が周期的� �変化するようになっている。
 このような構成の波長走査型レーザ光源250� ��は、光ファイバ接続された光路を長くする� ��とで共振長を長くすることができ、これに� ��りレーザ全体の縦モード間隔を狭くして、� ��振長を変化させることなく、モードホップ� ��影響をなくすることができ、厳密には単一� ��ード発振ではないが、バンドパスフィルタ� ��選択波長を変化させるだけで、擬似的に連� ��して波長可変を行うことができる。
 この波長走査型レーザ光源250では、狭帯域� ��スペクトルを持つ光源の波長を広い帯域で� ��速、且つ連続的に走査でき、しかも、入射� ��Linに対する直接の反射光Lrが入射側に戻ら� �い共焦点のV型共振ファブリペロー電気光学� ��調器ファブリペロー共振器251A,251Bを用いて� ��るので、光アイソレータを省略することが� ��き、光アイソレータにおける光損失による� ��イズの上昇を小さくすることができる。
 上記共焦点のV型共振ファブリペロー電気光 学変調器251においても、上記共焦点のリング 型共振ファブリペロー電気光学変調器251と同 様に、凹面鏡間にC軸が直交するように2つの� ��気光学結晶を配置することによって、長さ� ��差でFSRの差を細かく設定することができる� ��
 また、上記共焦点のV型共振ファブリペロー 電気光学変調器251は、偏光方向によってFSRが 異なり、また、c軸方向の偏光に対して電気� �学変調が強くかかるので、例えば、図35に示 すように、1台の共焦点のV型共振ファブリペ� ��ー電気光学変調器251でリニヤ共振型の波長� ��査型レーザ光源260を構成することができる� ��
 この波長走査型レーザ光源260は、図34に示� �た波長走査型レーザ光源250を改良したもの� �、1台の共焦点のV型共振ファブリペロー電気 光学変調器251と、このV型共振ファブリペロ� �電気光学変調器251に入出射側光学系252を介� �て光ファイバ接続された双方向光増幅器253� �、この双方向光増幅器253に光ファイバ接続� �れたファラデーローテータ264と、このファ� �デーローテータ264に光ファイバ接続された� �ーフミラー265を備える。
 この波長走査型レーザ光源260では、上記共� ��点のV型共振ファブリペロー電気光学変調器 251から入出射側光学系252を介して出射された 光が双方向光増幅器253により増幅され、ファ ラデーローテータ264により偏光方向が45°回� �されてとハーフミラー265に入射され、この� �ーフミラー265により反射された光がファラ� �ーローテータ265により偏光方向がさらに45°� ��転されて双方向光増幅器253に入射され、こ� ��双方向光増幅器253により増幅された光が上� ��入出射側光学系252から上記共焦点のV型共振 ファブリペロー電気光学変調器251に入射され る。
 この波長走査型レーザ光源250において、上� ��共焦点のV型共振ファブリペロー電気光学変 調器251は、偏光方向によってFSRが異なり、ま た、c軸方向の偏光に対して電気光学変調が� �くかかるので、入射光すなわち上記合成光� �構成しているP偏光成分の光とS偏光成分の光 に対して、近接したFSRp、FSRsで変調度の異な� ��2台のファブリペロー共振器として機能する 。
 上記近接したFSRp、FSRsで変調度の異なる2台� ��ファブリペロー共振器として機能する1台の 共焦点のV型共振ファブリペロー電気光学変� �器251は、波長選択フィルタとして機能し、P� ��光及びS偏光の相対的共振器長を可変するこ とにより、そのバーニア効果により選択波長 を可変することのできる狭帯域の波長選択特 性を有するバンドパスフィルタとして機能す る。
 この波長走査型レーザ光源260では、上記共� ��点のV型共振ファブリペロー電気光学変調器 251の出射光が、上記ハーフミラー265により反 射されて当該共焦点のV型共振ファブリペロ� �電気光学変調器251に戻され、発振波長に利� �を有する双方向光増幅器253で増幅されるこ� �によって発振する。そして、この波長走査� �レーザ光源260では、上記V型共振ファブリペ� ��ー電気光学変調器251のP偏光及びS偏光の相� �的共振器長を共振器長制御部55により一定範 囲で周期的に変化させることによって、発振 波長が周期的に変化し、上記ハーフミラーを 介して取り出されるレーザ光の波長が周期的 に変化するようになっている。
 このような構成の波長走査型レーザ光源260� ��は、光ファイバ続された光路を長くするこ� ��で共振長を長くすることができ、これによ� ��レーザ全体の縦モード間隔を狭くして、共� ��長を変化させることなく、モードホップの� ��響をなくすることができ、厳密には単一モ� ��ド発振ではないが、バンドパスフィルタの� ��択波長を変化させるだけで、擬似的に連続� ��て波長可変を行うことができる。
 したがって、この波長走査型レーザ光源260� ��は、入射光Linに対する直接の反射光Lrが入� �側に戻らない1台の共焦点のV型共振ファブリ ペロー電気光学変調器51を用いて、極めてノ� ��ズの小さい単光性の光を発生する狭帯域の� ��ペクトルを持つ光源の波長を広い帯域で高� ��、且つ連続的に走査できる。
 ここで、以上説明した発明の実施の形態で� ��、共焦点のリング型共振ファブリペロー電� ��光学変調器130(130A,130B)、あるいは、共焦点� �V型共振ファブリペロー電気光学変調器251(251 A,251B)を用いて構成した波長走査型レーザ光� �について説明したが、リング型共振ファブ� �ペロー電気光学変調器130(130A,130B)やV型共振� �ァブリペロー電気光学変調器251(251A,251B)では 、単一横モードに光をカップルさせることが できれば原理的には共焦点でなくてもよい。
 すなわち、上記リング型共振ファブリペロ� ��電気光学変調器130(130A,130B)やV型共振ファブ� ��ペロー電気光学変調器251(251A,251B)として、� �間のファブリペロー電気光学変調器を用い� �こともできる。
 空間のファブリペロー電気光学変調器を用� ��るとロスが減り、フィネスが大きくなる利� ��がある。光導路ではロスは1台あたり7dB程度 あり、フィネスは50程度が最大であるが、空� ��型でロスは1dB程度、フィネスは400程度が可� ��となる。この場合、ロスの低減によるSN比� �向上がはかられ、フィネスの向上は波長フ� �ルタとしての分解能を高めるので、波長可� �レーザのコヒーレントレングスを大きくす� �ことができる。
 そして、上記空間のファブリペロー電気光� ��変調器を「リング型」あるいは「V字型」と することで直接反射を防ぐことができ、これ により光アイソレータの数を減らすことがで きる。
 「リング型」あるいは「V字型」のファブリ ペロー電気光学変調器は、単一横モードに光 をカップルさせることができれば原理的には 共焦点でなくても可能であるが、共焦点でな い場合、わずかな調整の不備で単一横モード に光をカップルさせることができないと、不 要な横モードが現れ、それが希望するモード の周波数と異なるので、バーニア効果を乱す ことになる。共焦点の「リング型」あるいは 「V字型」のファブリペロー電気光学変調器� �は、横モードの共振周波数が縮退するので� �調整の不備があったとしても不要なモード� �現れることなく使用することができる。
 また、共焦点の「リング型」あるいは「V字 型」のファブリペロー電気光学変調器を用い た波長走査型レーザ光源においても、上述の 図17に示した波長走査型レーザ光源10と同様� �、波数が時間に対して線形なレーザ光を得� �ための校正データを共振器長制御部がROMか� �読み出して走査信号の波形を生成する構成� �することにより、波数が時間に対して線形� �レーザ光を得ることができる。
 したがって、上述の如く、2台のファブリペ ロー共振器をバーニア効果により選択波長を 可変することのできる狭帯域の波長可変フィ ルタとして機能させて、時間的に波長を走査 したレーザ光を出力する波長走査型レーザ光 源を用いた光コヒーレンストモグラフィー装 置100では、高速なOCT信号取得が可能で、また 、上記ファブリペロー共振器に与える上記周 期的な走査信号の波形を調整して、上記光学 素子を介して取り出されるレーザ光の波数(2� �/波長)が時間に対して線形になるように校正 することにより、得られた干渉信号を、光の 波数(2π/波長)について等間隔になるように再 配列し、信号処理を加える必要がないので、 OCT信号に対して校正のための信号処理を行う ことなく、狭帯域のスペクトルを持つ光源の 波長を広い帯域で高速、且つ連続的に走査で きる。
 以上、光アイソレータの数を減らすことが� ��きる実施の形態として、空間のファブリペ� ��ー電気光学変調器を「リング型」あるいは� ��V字型」とすることで直接反射を防ぐことが できようにした空間のファブリペロー共振器 に電気光学結晶を内在させてなるファブリペ ロー電気光学変調器を用いる場合について説 明したが、導波路型のファブリペロー電気光 学変調器すなわち空間のファブリペロー共振 器以外の例えばバルク型のファブリペロー共 振器に電気光学結晶を内在させてなるファブ リペロー電気光学変調器を用いて波長走査型 レーザ光源を構成するようにしてもよい。
 また、リング型のファブリペロー電気光学� ��調器では、共振器の特性が共振器内をレー� ��光が回る方向に依存しないので、例えば図3 6や図37に示す波長走査型レーザ光源270、280よ うに、2台のリング型のファブリペロー電気� �学変調器を偏波無依存とし、発振波長に利� �を有する偏波無依存型光増幅器をレーザ発� �光路中に備える構成とすることもできる。
 偏波依存型の光増幅器は高価で消光比など� ��特性があまり良くないが、偏波無依存の光� ��幅器を用いることにより、この問題を解消� ��ることができる。
 図36に示す波長走査型レーザ光源270は、上� �の図27に示した波長走査型レーザ光源210’を 改良して偏波無依存の構成としたもので、近 接したFSRp,FSRsを有する2台のリング型のファ� �リペロー電気光学変調器130A、130B、偏光変換 素子271、PBSカップラ272、SMファイバー273、偏� ��無依存型双方向光増幅器274、ハーフミラー2 75が設けられた発振光路を備える。
 偏波無依存型双方向光増幅器274は、どちら� ��偏光に対しても、どちらの方向に対しても� ��幅できるSOA等の偏波無依存の双方向光増幅� ��であって、PBSカップラ272からSMファイバ273� �介して入射される光を増幅して、その出射� �の一部をハーフミラー275を介して外部に出� �するとともに、上記ハーフミラー275により� �射されて戻ってくる光を増幅して、上記SMフ ァイバ273を介してPBSカップラ272に入射する。
 PBSカップラ272は、入射光のP偏光成分を透過 し、S偏光成分を反射することにより、入射� �をその偏光成分により分離させ、また、入� �されるP偏光成分の光とS偏光成分の光を合成 するものである。
 ここでは、上記PBSカップラ272は、上記SMフ� �イバ273を介して入射される入射光をP偏光成� ��とS偏光成分に分離する。
 上記SMファイバ273を介して上記PBSカップラ27 2に入射された入射光は、当該PBSカップラ272� �透過したP偏光成分が、入出射光学系を介し� ��リング型のファブリペロー電気光学変調器1 30Bに入射される。
 上記リング型のファブリペロー電気光学変� ��器130Bに入射された入射光のP偏光成分は、� �該リング型のファブリペロー電気光学変調� �130Bから入出射光学系を介して取り出され、� ��出射光学系を介してリング型のファブリペ� ��ー電気光学変調器130Aに入射され、上記リン グ型のファブリペロー電気光学変調器130Aに� �射された入射光のP偏光成分は、このリング� ��のファブリペロー電気光学変調器130Aから入 出射光学系を介して取り出される。
 上記リング型のファブリペロー電気光学変� ��器130Aから入出射光学系を介して取り出され た入射光のP偏光成分は、偏光変換素子271に� �り偏光方向が90°回転され、S偏光成分に変換 されて上記PBSカップラ272に入射される。
 そして、上記PBSカップラ272は、上記偏光変� ��素子271により偏光方向が90°回転されてS偏� �成分に変換された光を反射して、上記SMファ イバ273を介して偏波無依存型双方向光増幅器 274に入射する。
 また、上記SMファイバ273を介して上記PBSカ� �プラ272に入射された入射光のうち、上記PBS� �ップラ272により反射されたS偏光成分は、偏� ��変換素子271により偏光方向が90°回転され、 P偏光成分に変換されて入出射光学系を介し� �リング型のファブリペロー電気光学変調器13 0Aに入射される。
 上記入出射光学系を介してリング型のファ� ��リペロー電気光学変調器130Aに入射されたP� �光成分、すなわち、上記偏光換素子271によ� �入射光のS偏光成分を変換したP偏光成分は、 当該リング型のファブリペロー電気光学変調 器130Aから入出射光学系を介して取り出され� �入出射光学系を介してリング型のファブリ� �ロー電気光学変調器130Bに入射され、上記リ� ��グ型のファブリペロー電気光学変調器130Bに 入射された入射光のP偏光成分は、このリン� �型のファブリペロー電気光学変調器130Aから� ��出射光学系を介して取り出されて、上記PBS� ��ップラ272に入射される。
 そして、上記PBSカップラ272は、上記リング� ��のファブリペロー電気光学変調器130Aから入 出射光学系を介して取り出されたP偏光成分� �光を透過して、上記SMファイバ273を介して偏 波無依存型双方向光増幅器274に入射する。
 この波長走査型レーザ光源270では、ハーフ� ��ラーにより反射された光が偏波無依存型双� ��向光増幅器274により増幅され、SMファイバ27 3を介してPBSカップラ272に入射されてP偏光成� ��とS偏光成分に分離され、P偏光成分とS偏光� ��分に分離された光が近接したFSRp,FSRsを有す� ��2つのリング型のファブリペロー電気光学変 調器130A,130Bを介して上記PBSカップラ272に戻さ れて合成され、上記SMファイバ273を介して偏� ��無依存型双方向光増幅器274に入射されて増� ��され、この偏波無依存型双方向光増幅器274� ��より増幅された光がハーフミラー14Bに入射� ��れ、このハーフミラー14Bで反射された光が� ��記偏波無依存型双方向光増幅器274に入射さ� ��ることにより発振し、上記ハーフミラー14B� ��介してレーザ光が取り出される。
 図37に示す波長走査型レーザ光源280は、上� �の図36に示した波長走査型レーザ光源270を改 良して、1台のリング型のファブリペロー電� �光学変調器130を双方向の電気光学変調器と� �て使用することにより、近接したFSRp,FSRsを� �する2つのリング型のファブリペロー電気光� ��変調器130A,130Bとして機能させるようにした� ��のである。
 この波長走査型レーザ光源270は、1台のリン グ型のファブリペロー電気光学変調器130、偏 光変換素子271A,271B、PBSカップラ272A,271B,272C、S Mファイバ273、偏波無依存型双方向光増幅器27 4、ハーフミラー275が設けられた発振光路を� �える。
 偏波無依存型双方向光増幅器274は、どちら� ��偏光に対しても、どちらの方向に対しても� ��幅できるSOA等の偏波無依存の双方向光増幅� ��であって、PBSカップラ272からSMファイバ273� �介して入射される光を増幅して、その出射� �の一部をハーフミラー275を介して外部に出� �するとともに、上記ハーフミラー275により� �射されて戻ってくる光を増幅して、上記SMフ ァイバ273を介してPBSカップラ272Aに入射する� �
 上記PBSカップラ272Aは、上記SMファイバ273を� ��して入射される入射光をP偏光成分とS偏光� �分に分離する。
 上記SMファイバ273を介して上記PBSカップラ27 2Aに入射された入射光は、当該PBSカップラ272A を透過したP偏光成分が、PBSカップラ272Bに入� ��され、当該PBSカップラ272Bを透過したP偏光� �分が、入出射光学系を介してリング型のフ� �ブリペロー電気光学変調器130に入射される� �
 また、上記SMファイバ273を介して上記PBSカ� �プラ272Aに入射された入射光のうち、当該PBS� ��ップラ272Aにより反射されたS偏光成分は、� �光変換素子271Aにより偏光方向が90°回転され 、P偏光成分に変換されてPBSカップラ272Cに入� ��され、当該PBSカップラ272Cを透過するP偏光� �分が偏光変換素子271Bにより偏光方向が90°回 転され、S偏光成分に変換されて入出射光学� �を介してリング型のファブリペロー電気光� �変調器130に入射される。
 上記入出射光学系を介してリング型のファ� ��リペロー電気光学変調器130に入射された入� ��光のP偏光成分は、当該リング型のファブリ ペロー電気光学変調器130から入出射光学系を 介して取り出され、偏光変換素子271Bにより� �光方向が90°回転され、S偏光成分に変換され て上記PBSカップラ272Cに入射され、当該PBSカ� �プラ272Cで反射されて上記PBSカップラ272Bに入 射され、当該PBSカップラ272Cで反射されて入� �射光学系を介してリング型のファブリペロ� �電気光学変調器130に入射される。
 そして、このリング型のファブリペロー電� ��光学変調器130から入出射光学系を介して取� ��出されるS偏光成分の光は、偏光変換素子271 Bにより偏光方向が90°回転され、P偏光成分に 変換されて上記PBSカップラ272Cに入射され、� �該PBSカップラ272Cを透過するP偏光成分の光が 偏光変換素子271Aにより偏光方向が90°回転さ� ��、S偏光成分に変換されて上記PBSカップラ272 Aに入射される。
 そして、上記PBSカップラ272は、上記偏光変� ��素子271により偏光方向が90°回転されてS偏� �成分に変換された光を反射して、上記SMファ イバ273を介して偏波無依存型双方向光増幅器 274に入射する。
 また、上記入出射光学系を介してリング型� ��ファブリペロー電気光学変調器130に入射さ� ��た入射光のS偏光成分は、当該リング型のフ ァブリペロー電気光学変調器130から入出射光 学系を介して取り出され、上記PBSカップラ272 Bに入射され、当該PBSカップラ272Bで反射され� ��上記PBSカップラ272Cに入射され、当該PBSカッ プラ272Cで反射されて、偏光変換素子271Bによ� ��偏光方向が90°回転され、P偏光成分に変換� �れて、入出射光学系を介してリング型のフ� �ブリペロー電気光学変調器130に入射される� �
 そして、このリング型のファブリペロー電� ��光学変調器130から入出射光学系を介して取� ��出されるP偏光成分の光は、上記PBSカップラ 272Bに入射され、当該PBSカップラ272Cを透過し� ��上記PBSカップラ272Aに入射される。
 そして、上記PBSカップラ272Aは、P偏光成分� �光を透過して、上記SMファイバ273を介して偏 波無依存型双方向光増幅器274に入射する。
 この波長走査型レーザ光源270では、ハーフ� ��ラーにより反射された光が偏波無依存型双� ��向光増幅器274により増幅され、SMファイバ27 3を介してPBSカップラ272Aに入射されてP偏光成 分とS偏光成分に分離され、P偏光成分とS偏光 成分に分離された光がリング型のファブリペ ロー電気光学変調器130を介して上記PBSカップ ラ272Aに戻されて合成され、上記SMファイバ273 を介して偏波無依存型双方向光増幅器274に入 射されて増幅され、この偏波無依存型双方向 光増幅器274により増幅された光がハーフミラ ー14Bに入射され、このハーフミラー14Bで反射 された光が上記偏波無依存型双方向光増幅器 274に入射されることにより発振し、上記ハー フミラー14Bを介してレーザ光が取り出される 。
 ここで、以上説明した実施の形態では、2台 のファブリペロー共振器をバーニア効果によ り選択波長を可変することのできる狭帯域の 波長可変フィルタとして機能させて、時間的 に波長を走査した光を出力する波長可変フィ ルタ手段とを備える波長走査型レーザ光源を 用いる光コヒーレンストモグラフィー装置に ついて説明したが、光コヒーレンストモグラ フィー装置用の光源は必ずしもレーザ光源で ある必要はなく、図38に示すような構成の非� ��ーザ波長走査型光源300を用いるようにして� ��良い。
 この図38に示す非レーザ波長走査型光源300� �、光コヒーレンストモグラフィー装置で必� �とする波長走査範囲をカバーする広帯域の� �を出射する広帯域光源310と、上記広帯域光� �310から出射される広帯域光から所望の波長� �域の光を取り出す波長可変フィルタ部320か� �なる。
 上記非レーザ波長走査型光源300は、光コヒ� ��レンストモグラフィー装置で必要とする波� ��走査範囲をカバーする広帯域の光を出射す� ��広帯域光源310と、上記広帯域光源310から出� ��される広帯域光から所望の波長帯域の光を� ��り出す波長可変フィルタ部320からなる。
 波長可変フィルタ部320は、上記広帯域光源3 10から出射される広帯域光の出射光路中に設� ��られた互いに近接したFSR(Free spectral range)� �有する2台のファブリペロー共振器321A,321Bと� ��各ファブリペロー共振器322A,322Bの出力光を� ��幅する光増幅器323A,323Bと、上記近接したFSR� ��有する2台のファブリペロー共振器323A,323Bの 内の一方、ここではファブリペロー共振器323 Aの共振器長を一定範囲で周期的に変化させ� �共振器長制御部324とを備えてなる。
 この非レーザ波長走査型光源300において、� ��接したFSRを有する2台のファブリペロー共振 器321A,321Bは、それぞれ波長選択フィルタとし て機能する。そして、上記2台のファブリペ� �ー共振器321A,321Bの内の少なくとも一方、こ� �ではファブリペロー共振器321Aは、共振器長� ��可変することにより選択波長を可変するこ� ��のできるようになっている。
 そして、上記近接したFSRを有する2台のファ ブリペロー共振器321A,321Bは、一方のファブリ ペロー共振器321Aの共振器長を可変すること� �より、そのバーニア効果により選択波長を� �変することのできる狭帯域の波長選択特性� �有するバンドパスフィルタとして機能する� �
 この非レーザ波長走査型光源300では、上記� ��接したFSRを有する2台のファブリペロー共振 器321A,321Bによるバンドパスフィルタを通過し た光がSOAやファイバアンプ等の光増幅器323A,3 23Bで増幅されて出力される。
 光共振器にLN(LiNbO ₃ )等の電気的に屈折率可変な材料で構築した� �ァブリペロー光共振器に電極を付けた構造� �ファブリペロー電気光学変調器(または、光� ��ム発生器)と呼ばれる変調器を用いることで 電気光学効果により波長可変が行える。しか も、電気的な変調であるのでリニアリティー や再現性も優れている。
 そこで、この非レーザ波長走査型光源300に� ��ける共振器長が可変されるファブリペロー� ��振器321Aには、ファブリペロー電気光学変調 器が用いられる。そして、ファブリペロー電 気光学変調器に上記共振器長制御部324により 鋸歯状波等の周期的な信号を与えて光変調す ることで、上記近接したFSRを有する2台のフ� �ブリペロー共振器321A,321Bをバーニア効果に� �り選択波長を可変することのできる狭帯域� �波長選択特性を有するバンドパスフィルタ� �して機能させ、その中心周波数を所定の範� �で高精度に且つ高速に走査することができ� �。したがって、上記ファブリペロー共振器32 1Aの共振器長を共振器長制御部324により一定� ��囲で周期的に変化させることによって、取� ��出される光の波長を周期的に変化させ、高� ��に走査することができる。
 すなわち、この非レーザ波長走査型光源300� ��は、図39Aに示すように、上記近接したFSRを� ��する2台のファブリペロー共振器321A,321Bをバ ーニア効果により選択波長を可変することの できる狭帯域の波長選択特性を有するバンド パスフィルタとして機能させ、上記広帯域光 源310から出射された広帯域光から上記バンド パスフィルタの波長選択特性に応じた狭帯域 光を抽出し、上記バンドパスフィルタの中心 周波数を所定の範囲で走査することにより、 図39Bに示すように、所定の走査範囲で波長を 連続的に走査した狭帯域光を得ることができ る。
 ここで、2台のファブリペロー共振器321A,321B としてリニア型(導波路型)のファブリペロー� ��気光学変調器を用いる場合、ファブリペロ� ��電気光学変調器からの反射光によりレーザ� ��振してしまうのを防止するために、光増幅� ��323A,323Bには光アイソレータを内臓しておく� ��要がある。
 また、上記2台のファブリペロー共振器321A,3 21Bとして、例えば、上述の図19に示した電気� ��学結晶110を内在するファブリペロー共振器� ��共焦点となるように各凹面鏡111,112の曲率を 設定することでリング型の共振を得るように したリング型共振ファブリペロー電気光学変 調器130を用いる場合、このように各凹面鏡111 ,112の曲率を共焦点となるように設定したリ� �グ型共振ファブリペロー電気光学変調器130� �は、入射光Linに対する直接の反射光Lrは入射 側に戻らないので、光アイソレータを必要と しないので、各ファブリペロー共振器321A,321B の入出力部分の光アイソレータを省略するこ とができ、光増幅器323Bの出力側に光アイソ� �ータを設けるだけでよい。
 さらに、ファブリペロー電気光学変調器が� ��ング型の場合には、光増幅器323A,323Bから発� ��する自然放出光(ASE)を広帯域光源とみなす� �とができ、例えば、図40に示す波長走査型レ ーザ光源350のように、上記広帯域光源310の代 わりに上記光増幅器323A323Bから出射される自� ��放出光(ASE)を反射して上記波長可変フィル� �部320に入射する反射鏡351を備えることによ� �、上記自然放出光(ASE)を出射する上記光増幅 器323A,323Bを上記広帯域光源310として用いるこ とができる。
 この図40に示す波長走査型レーザ光源350で� �、光増幅器323Aが発生した自然放出光(ASE)が� �ァブリペロー共振器321B,光増幅器323A,ファブ� ��ペロー共振器321A,反射鏡351に向って逆方向� �通過し、反射鏡351で反射され、ファブリペ� �ー共振器321A,光増幅器323A,ファブリペロー共� ��器321Bを戻って出力される。この場合、光ア イソレータ、広帯域光源310等の数を減らすこ とができるので、コストメリットがある。ま た、フィルタを2度通過することになるので� �のSN比を向上させることができる。
 ここで、光コヒーレンストモグラフィー装� ��に波長走査型レーザ光源10を用いる場合、� �要なコヒーレント長をδLとし、光の速度をc� ��すると、ファブリペロー電気光学変調器の� ��大FSR(FSRmax)は、サンプリング定理から、
  FSRmax=c/δL   (1)式
なる(1)式にて与えられる。
 そして、2つのファブリペロー電気光学変調 器がそれぞれ7dBの損失持っているために、総 合損失は14dB以上あり、出力パワーは、飽和� �界に届いておらず、各ファブリペロー電気� �学変調器の光学的応答特性に敏感な状態に� �る。
 したがって、周波数走査速度(Srate)、すなわ ち、単位時間当たりにレーザ光が走査する周 波数のカットオフ(Srate-cut)は、最大走査レン� ��(FSRv)の関数として、
  Srate-cut=FSRv/Fδt   (2)式
なる(2)式にて与えられるものと推定される。 ここで、δt(=F/FSR)は、ファブリペロー電気光� ��変調器における光子の寿命である。
 実験の結果として得られた周波数走査速度( Srate)のカットオフ(Srate-cut)は、12THz/μsであっ� ��。
 また、コヒーレント長(δL)の限界(δLlimit)は� ��
  δLlimit=c/Srateδt  (3)式
なる(3)式にて与えられるものと推定された。
 この結果から、コヒーレント長(δL)と周波� �走査速度(Srate)はトレードオフの関係にある� ��予測することができ、周波数走査速度(Srate) のカットオフ(Srate-cut)におけるコヒーレント� ��(δL)の限界(δLlimit-cutoff)は、
  δLlimit-cutoff=cF/FSRv  (4)式
なる(4)式にて与えられる。
 したがって、コヒーレント長(δL)、周波数� �査速度(Srate)、最大走査レンジ(FSRv)がシステ� ��の要求で与えられたとすると、共振器の条� ��、すなわち、フィネス(F)及び自由スペクト� ��領域(FSR)の条件を次のようにして決定する� �とができる。
 すなわち、フィネス(F)の取り得る範囲は、� ��記(3)式から一般的に求めると
  cFSR/SrateδL>F
となり、自由スペクトル領域(FSR)の取り得る� ��囲は、
  c/δL>FSR
となる。
 ここで、実際の装置では、上記フィネス(F)� ��取り得る範囲が、
  c/δL>FSR>SrateF ² /FSRv/2
すなわち、周波数走査速度(Srate)がカットオ� �(Srate-cut)の1/2から2倍の範囲で良好な動作を� �認することができた。
 なお、この波長走査型レーザ光源10では、� �査速度が遅い場合、特に周波数走査速度(Srat e)がカットオフ(Srate-cut)/2よりも遅い場合に、 強度雑音が発生した。この現象は、モード競 合雑音(mode competition noise)と考えられ、SOAに� ��周波重畳(high frequency superposition)を行うこ� �により、モード競合雑音(mode competition noise) を減らすことができ、走査速度が遅い場合の 特性を改善することができる。周波数走査速 度(Srate)がカットオフ(Srate-cut)/2よりも速い場� ��には、上述の図11、図12、図13等に示した方� ��によりループ利得を大きくすることで改善� ��きる。