Light Source
Superluminescent Diode


 
この節では、SLDのノイズに関して簡単に説明しようと思う

光源強度Pとした際に、信号は



である。ηはディテクタの量子効率、qeは素電荷、hバーはプランク定数を2πで割った値で、ω0は光源の中心波長である。

SLDのノイズを考えるときに以下の重要な3つのノイズを考える必要がある

@ショットノイズ(Shot Noise)
ARIN(Relative Intensity Noise)
B熱雑音(Thermal Noise)

である。@,A,BのノイズはLDやLED等の光源を用いる場合でも登場する。

 @のショットノイズは、ディテクタでの電流が平均値が一定であっても、

電子の流れを時間的に見るとランダム性があるので、そのランダム性をショットノイズという。

そのノイズ量は、



で記述される。 ここで、idcはディテクタで流れる電流(平均値)である。

 AのRINに関してであるが、これがSLDの特徴として現れる(光源によって異なるノイズ量)ノイズである。

このノイズは前節でも述べた、構成する光源スペクトル周波数の電場の重ね合わせによるビート信号である。

つまり、SLDやASEでは構成する光源スペクトル周波数が広帯域になるため、ある二つの周波数の電場の重ね合わせによって

ビート信号が生じノイズを発生させる。

ASEやSLDが無偏光状態だった場合、RINの大きさは

  (Derickson 1999)

となる

もし無偏光でなかった場合で、偏光度がΠであった場合、
  (Podoleanu and Jackson 1999 1999)

と表現される。

 Bの熱雑音(Thermal noise)は、別名Johnson noiseと呼ばれ、抵抗のある導体の中で光電流がなくても伝導電子が

絶えずいろいろな速度で動きまわっているので、抵抗の両端では絶えず電流量が変動する。

その電流量の変動は



と表現される。Reffは有効抵抗であり、kはボルツマン係数、Tは絶対温度、Bは帯域幅である。

もし、ディテクタの増幅器が理想状態であるならば、抵抗はディテクタのロード抵抗となる。

しかし理想状態ではないのでReffとして増幅器の効果を取り入れる。

それぞれのノイズは以下の二乗和の式で表現される。



である。

参考論文:Theory, developments and applications of optical coherence tomography