分散チューニングやCNTのSC光を利用 ─ 高速・高分解能OCTの実現へ

ファイバレーザの実用化から25年。通信分野での光増幅から始まった同レーザの開発は、出力の向上や効率のよさから次々と新しい用途への応用が進んでいる。そのうちの一つが、光コヒーレンストモグラフィへの応用だ。

ファイバレーザの特長は、小型軽量であること、高出力化が容易、媒質の表面積が大きいことから冷却が容易であること、開口率が小さいため集光しやすく高パワー密度で、高分解能の加工が可能などである。また全ファイバ型レーザは長期安定性を持ち、伝送用ファイバに高効率で結合することができる。
　1987年に通信信号の増幅用としてEr（エルビウム）添加ファイバ増幅器が開発され、光電変換を行わずに光信号をそのまま増幅できるようになったことから、増幅器としての研究開発が急速に進んだ。また高出力化が可能なことから光通信以外の用途での開発も進んだ。Nd（ネオジム）ファイバレーザのクラッド励起により高出力への可能性が見出されて以降、出力が加速度的に増加。1030～1100μmのYb（イッテルビウム）や2μmのTm（ツリウム）のファイバレーザなどにおいても高出力ならびに短パルス化が進んでいる。切断加工などの産業用途において従来のレーザを置き換えつつあるとともに、医療用などさまざまな分野でも応用が期待されている。

新しいモード同期を利用したOCT

東京大学大学院工学系研究科電気系工学専攻の山下真司教授の研究室では、光ファイバの応用研究に取り組んでいる。現在とくに注力しているのが、新規のモード同期法によって発生させた広帯域光を利用した光コヒーレンストモグラフィ（OCT：optical coherenceto mography）用光源の研究である。日本学術振興会の「最先端・次世代研究開発支援プログラム」の研究テーマにも選ばれている。
　カーボンナノチューブ（CNT）を利用したスーパーコンティニューム（SC）光を光源とするものと、分散チューニングにより波長の掃引を行う手法について実用化を目指している。
　OCTは近赤外線波長帯のインコヒーレント光源の干渉を利用して人体などをその場観察する手法である。その原理は、光源から出た光を検出光と信号光に分け、対象物から返ってきた光と参照光の干渉から対象物の深度方向の情報を得る。
　OCTには大きく3つの方法がある。第1の方法が参照光のミラーを前後方向にスキャンして参照光路長を変化させることにより、物体の深さ方向のスキャンを行うTD（time domain）法であり、最初に考案、実用化された。第2の方法がSS（swept source）法である。波長可変光源で波長を変化させることにより、波長ごとの干渉強度を時間軸に沿って取得し、深さ方向の反射分布を得る。

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出典元
https://ex-press.jp/wp-content/uploads/2012/08/201208_0018Introlabo.pdf