光コヒーレンストモグラフィ用高速・広帯域波長可変光ファイバレーザの研究

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本研究では光コヒーレンストモグラフィ(OCT)応用に向けた波長可変ファイバレーザの研究開発を行った。OCTは高分解能のリアルタイム撮影ができるイメージング技術であり、高速・広帯域・狭瞬時スペクトル幅で波長掃引ができるレーザが求められてる。本研究で扱った分散チューニングレーザでは、波長分散と能動モード同期を組み合わせることで電気的な波長制御を可能としている。このレーザでは速度や帯域が機械的な波長選択フィルタで制限されないため、OCT応用に非常に適している。分散チューニングレーザを用い、これまで250kHzの高速掃引時にOCT画像の撮影に成功しているが、イメージング深度が1mmに満たないという欠点があった。この問題を解決するためにはレーザの瞬時スペクトル幅を0.1nm以下にする必要がある。そこで分散チューニングの掃引時のシミュレーションを行い、パラメータを様々に変化させつつ特性を調べた。結果、スペクトル幅を狭くするためにはモード同期の変調周波数を高くする必要があることがわかった。しかし分散チューニングにおいては変調周波数を高くすると、波長可変帯域が狭まってしまう。この問題を解決するために、パルス変調を用いて分散チューニングを行った。シミュレーションと実験の双方から特性の確認を行い、変調周波数を低く保ったままスペクトル幅を狭くすることに成功した。実際にOCT画像の撮影を行い、イメージング深度が1.3mmまで向上したことが確認できた。また分散チューニングレーザは非線形な波長掃引を行うことで、掃引スペクトルの形状を制御することができる。適切な掃引波形を計算によって求めることにより、掃引スペクトルの平坦化に成功した。またこれを広帯域光源を用いるOCTに応用することにより、画像のノイズが低減することが確認できた。