表面发射激光器和光学相干断层扫描装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及表面发射激光器(垂直腔表面发射激光器)以及包括作为波长扫描光源(wavelength-swept light source)的该表面发射激光器的光学相干断层扫描装置。
【背景技术】
[0002]光学相干断层扫描(Optical Coherence Tomography, 0CT)装置是能够基于低相干的干涉测量法使用光以非侵入性的方式来获得测试对象的断层扫描图像的装置。虽然0CT装置被用在各种领域中，但是特别地由于可以以非侵入性的方式观察测试对象的断层扫描图像并且可以减轻患者的负担的原因，它在医疗领域中非常有用。
[0003]0CT装置的使用已经快速地变得普及，特别是在眼科保健中，在眼科保健中，从外部进行观察是主要的诊断方法。
[0004]0CT主要分为被称作时域0CT和傅立叶域OCT (FD-0CT)的两种方法。此外，作为FD-0CT，存在被称作频域OCT(SD-OCT)和扫描源OCT (SS-0CT)的两种方法。
[0005]在SS-0CT装置中，使用具有在宽带上可随时间改变的波长的光源，并且在每个波长处获得探测光和参照光之间的干涉光的强度。使关于波长的干涉条纹经受傅立叶变换，并且计算在光轴上反射面在深度方向上的位置，从而形成断层扫描图像。
[0006]在SS-0CT装置中需要用于监视从波长可变的光源输出的光的波长(光频率)的设备，以掌握在各时间处的干涉信号的强度和光频率之间的关系。这是因为，在FD-0CT装置中，深度轴的方向上的断层扫描图像是通过对关于光频率的光学干涉信号进行傅立叶变换而形成的。换句话说，如果不存在指示哪个光频率对应于所获得的干涉信号的信息，则不能用傅立叶变换来获得断层扫描图像。
[0007]特别地，在离散傅立叶变换的过程中需要以均匀的光频率间隔对干涉信号进行采样。为了创建用于以均匀的光频率间隔进行采样的触发信号，在SS-0CT装置中利用了 NPL1中所述的被称作k时钟的光频率监视器。
[0008]另外，在NPL 1中，通过驱动反射镜来改变谐振器长度(腔长)从而改变谐振频率的表面发射激光器被用作波长可变的光源。
[0009]【引用列表】
[0010]【非专利文献】
[0011]【NPL1】1.Grulkowsk1、J.J.Liu、B.Potsaid、V Jayaraman、C.D.Lu、J.Jiang、A.E.Cable、J.S.Duker 和 J.G.Fujimoto, “Retinal, anter1r segment and full eyeimaging using ultrahigh speed swept source OCT with vertical-cavity surfaceemitting lasers，，，Optics Express,第 3 期，2012 年，第 1213-1229 页。
[0012]【NPL 2】R.Magnusson、S.S.Wang 和 S.S.Wang, “New principle for opticalfilters，，，Applied Physics Letters,第 61 期，1992 年，第 1022 页。
[0013]【NPL 3】Y.Zhou、M.C.Huang 和 C.J.Chang-hasnain, “Tunable VCSEL withultra-thin high contrast grating for high-speed tuning，，，Optics Express,第 16期，2008年，第14221页。
【发明内容】
[0014]技术问题
[0015]然而，SS-0CT装置具有需要更多组件并且成本增加的问题。
[0016]更具体地说，在任何类型的SS-0CT装置中，用于获得信号的触发是由光频率监视器使用被称作k时钟的干涉仪产生的，以便以均匀的光频率间隔对干涉信号进行采样。
[0017]如NPL 1中所示，k时钟被构造为使得在使来自光源的光分支之后，通过光纤、透镜和倍增器使被分支的光彼此干涉，并且由光接收元件将干涉光的强度信号转换为电信号。
[0018]因此，k时钟需要许多组件以及以高精度组装这些组件的步骤。因此，SS-0CT装置的成本增加。
[0019]本发明提供需要更少组件并且可以降低成本的表面发射激光器和光学相干断层扫描装置。
[0020]问题的解决方案
[0021]根据本发明，提供一种表面发射激光器，该表面发射激光器包括由第一反射镜和第二反射镜构成的腔体，并且具有通过用第一反射镜在面对第二反射镜的方向上的移动改变腔长而改变的谐振波长，其中，表面发射激光器还包括被布置在腔体中的活性层、相对于第二反射镜被布置在活性层的相对侧的第三反射镜和被布置为接收经过第三反射镜的光的光接收元件。
[0022]根据本发明，还提供一种光学相干断层扫描装置，该光学相干断层扫描装置包括光源、测试对象光路、参照光光路、干涉单元、光学检测单元和算术处理单元，光源由上述波长可变的表面发射激光器构成，来自光源的光通过测试对象光路被施加于测试对象，并且来自测试对象的反射光被传送通过测试对象光路，来自光源的光被传送通过参照光光路，干涉单元被配置为使被传送通过测试对象光路的反射光和被传送通过参照光光路的光彼此干涉，光学检测单元被配置为检测来自干涉单元的干涉光，并且算术处理单元被配置为与从光源输出的触发信号同步地获得干涉信号并且提供测试对象的断层扫描图像。
[0023]参照附图阅读以下对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得清楚。
[0024]本发明的有益效果
[0025]利用本发明，实现了需要更少组件并且可以降低成本的表面发射激光器和光学相干断层扫描装置。
【附图说明】
[0026]图1是用于说明根据本发明实施例的波长可变的表面发射激光器的结构示例的截面图。
[0027]图2是用于说明本发明实施例中的Fabry-Perot标准具(etalon)结构的特性的曲线图。
[0028]图3是用于说明根据本发明的示例1的波长可变的表面发射激光器的结构示例的截面图。
[0029]图4是表示在本发明的示例1中取决于上反射镜和外反射镜之间的反射率比而改变的阈值增益系数的曲线图。
[0030]图5是用于说明根据本发明的示例1的SS-0CT装置的结构示例的框图。
[0031]图6是用于说明根据本发明的示例2的波长可变的表面发射激光器的结构示例的截面图。
【具体实施方式】
[0032]下面将参照图1来描述根据本发明实施例的波长可变的表面发射激光器的结构示例。
[0033]根据本发明实施例的波长可变的表面发射激光器包括腔体，在该腔体中，一对反射镜(即，第一反射镜和第二反射镜)被布置为彼此面对。第一反射镜在面对第二反射镜的方向上移动以改变谐振器长度(腔长)，从而改变谐振波长。
[0034]更详细地说，如图1中所示，发射光的活性层105和下反射镜(第二反射镜)102 (这两者都形成在基板107上)被布置在面对上反射镜(第一反射镜)101的位置处，上反射镜101能够在垂直于基板的方向上(即，在图纸的向上和向下方向上)移动，气隙106介于两个反射镜之间。基板107支撑下反射镜102，并且它在与活性层105对应的部分中被钻孔。
[0035]活性层105位于由上反射镜101和下反射镜102形成的腔体内，使得可以通过放大从活性层105产生的光来发展出激光振荡。用于高效地传输载流子(在电流注入的情况下)的分隔层108形成在活性层105上，并且电流局限结构109形成在保护层108中。载流子从位于活性层105两侧的一对电极(未示出)被注入。当载流子在活性层中重新结合时，活性层105发射光。
[0036]通过驱动上反射镜101来改变由上反射镜101和下反射镜102构成的腔体的长度。作为结果，可以改变激光器的谐振波长。
[0037]在本发明的实施例中，还设置有另一个反射镜与下反射镜102配对。
[0038]更具体地说，在根据该实施例的波长可变的表面发射激光器中，外反射镜(第三反射镜)103被布置在与活性层105相对的一侧，其中下反射镜102介于它们之间。此外，光接收元件104接收已经经过第三反射镜的光。
[0039]Fabry-Perot标准具由上述波长可变的表面发射激光器的下反射镜102和外反射镜103形成。
[0040]Fabry-Perot标准具具有这样的特性:如图2中所示，透射率按一定的光频率周期变化，该光频率周期被称作自由光谱范围(FSR)，其根据镜间隔而被确定。
[0041]FSR由c/2L表示，其中c是光速，L是构成Fabry-Perot标准具的反射镜之间的光路长度。光路长度L由L = nd表示，其中η是Fabry-Pe