JP2006114774A - Wavelength stabilizing semiconductor laser equipment - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、経時変化に関わらず半導体レーザの光出力波長を安定化する波長安定化半導体レーザ装置に関するものである。 The present invention relates to a wavelength-stabilized semiconductor laser device that stabilizes the optical output wavelength of a semiconductor laser regardless of changes over time.
従来の波長安定化半導体レーザ装置としては、半導体レーザの光出力パワーが一定になるように駆動電流を制御する第1の制御装置と、半導体レーザを搭載したヒートシンクの温度を検出する温度検出器と、半導体レーザの活性層および温度検出器間の温度誤差を補正するために、半導体レーザの駆動電流および端子電圧から消費電力を求め、設定温度を求められた消費電力に応じて温度補正する第2の制御装置と、温度検出器により検出される温度が第2の制御装置により補正された設定温度になるように、半導体レーザの加熱および冷却が可能なぺルチェ素子を制御する第3の制御装置とを備えたものがある(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional wavelength-stabilized semiconductor laser device, a first control device that controls the drive current so that the optical output power of the semiconductor laser is constant, a temperature detector that detects the temperature of the heat sink on which the semiconductor laser is mounted, In order to correct the temperature error between the active layer of the semiconductor laser and the temperature detector, power consumption is obtained from the drive current and terminal voltage of the semiconductor laser, and the set temperature is corrected according to the obtained power consumption. And a third control device for controlling the Peltier element capable of heating and cooling the semiconductor laser so that the temperature detected by the temperature detector becomes the set temperature corrected by the second control device. (For example, refer to Patent Document 1).
次に動作について説明する。
半導体レーザは、第1の制御装置により光出力パワーが一定になるように駆動電流が制御される。また、半導体レーザが搭載されたヒートシンクの温度は、そのヒートシンク上に実装された温度検出器により検出された温度を用いて第3の制御装置によりフィードバック制御される。温度検出器の温度と半導体レーザの活性層の温度との温度誤差は、半導体レーザの活性層からヒートシンクまでの熱抵抗が一定であり外部からの熱流入が無ければ、半導体レーザの消費電力に比例すると考えられる。第2の制御装置では、半導体レーザの駆動電流および端子電圧から消費電力を求め、設定温度をその消費電力により温度補正して、第3の制御装置に温度の目標値として出力することで、結果的に半導体レーザの活性層の温度が一定に保たれ、光出力波長が安定化される。
Next, the operation will be described.
The driving current of the semiconductor laser is controlled by the first controller so that the optical output power becomes constant. The temperature of the heat sink on which the semiconductor laser is mounted is feedback controlled by the third control device using the temperature detected by the temperature detector mounted on the heat sink. The temperature error between the temperature of the temperature detector and the temperature of the active layer of the semiconductor laser is proportional to the power consumption of the semiconductor laser if the thermal resistance from the active layer of the semiconductor laser to the heat sink is constant and there is no heat flow from the outside. I think that. In the second control device, the power consumption is obtained from the drive current and the terminal voltage of the semiconductor laser, the set temperature is corrected by the power consumption, and the result is output to the third control device as the target temperature value. In particular, the temperature of the active layer of the semiconductor laser is kept constant, and the light output wavelength is stabilized.
従来の波長安定化半導体レーザ装置は以上のように構成されているので、半導体レーザの活性層の温度が一定に保たれることで、光出力波長が安定化されるが、半導体レーザが劣化して駆動電流が変化しても、温度の目標値は、温度検出器の温度と半導体レーザの活性層の温度との温度誤差が補正されるだけで、基本的にはその駆動電流の変化を加味せずに温度一定制御されるので、駆動電流の変化に応じたキャリア密度変化により光出力波長が僅かにずれ、波長安定化の上で制御性能が低下する課題があった。
また、温度検出器を用いることにより、構成が煩雑になる課題があった。
さらに、半導体レーザからある程度離れたヒートシンク上の温度を測定して温度安定化を行うために、半導体レーザとヒートシンクとの間に温度差が生じる。半導体レーザと温度検出器との温度差は、外部からペルチェ素子上面への熱流入が無い場合には半導体レーザの消費電力に比例近似させることができるが、ケースからの輻射熱や構造物を介した熱流入がある場合はこの熱量に応じたペルチェ素子面上の温度分布変化が生じ、比例近似からずれが生じ、波長変動が発生する課題があった。
Since the conventional wavelength-stabilized semiconductor laser device is configured as described above, the optical output wavelength is stabilized by keeping the temperature of the active layer of the semiconductor laser constant, but the semiconductor laser deteriorates. Even if the drive current changes, the target temperature value is basically only corrected for the temperature error between the temperature of the temperature detector and the temperature of the active layer of the semiconductor laser. Therefore, there is a problem that the light output wavelength slightly shifts due to a change in carrier density according to a change in driving current, and the control performance is lowered in stabilizing the wavelength.
Further, there is a problem that the configuration becomes complicated by using the temperature detector.
Furthermore, a temperature difference is generated between the semiconductor laser and the heat sink in order to perform temperature stabilization by measuring the temperature on the heat sink that is some distance away from the semiconductor laser. The temperature difference between the semiconductor laser and the temperature detector can be approximated in proportion to the power consumption of the semiconductor laser when there is no heat flow from the outside to the top surface of the Peltier element. When there is a heat inflow, a temperature distribution change on the Peltier element surface according to the amount of heat occurs, and there is a problem that wavelength deviation occurs due to deviation from proportional approximation.
さらに、上記特許文献1には、半導体レーザ装置として一般的に使用されているセラミックパッケージ内に、加熱および冷却を行う数ミリ角のペルチェ素子を搭載し、そのペルチェ素子上にレーザチップとサーミスタとを搭載したものが示されている。この半導体レーザ装置では、ペルチェ素子上の温度を一定に制御した上、外部とペルチェ素子上面の間は空気で断熱されてある種の恒温槽となっており、ペルチェ素子上の温度が一定に保たれて熱流入量がある程度安定化されるため、サーミスタの温度とレーザチップの活性層の温度との温度誤差をレーザチップの消費電力で比例近似することが可能となる。
Further, in
しかしながら、ペルチェ素子と温度検出器とを搭載したモジュールは、一般に部材が高価であり、低コスト化が困難となる課題があった。
また、ペルチェ素子を用いた温度安定化制御は、ペルチェ素子の効率が低いために大きな消費電力が必要となり、低消費電力化が困難となる課題があった。
さらに、ペルチェ素子の応答は通常遅く、秒単位の制御時間が必要となる課題があった。
さらに、ペルチェ素子を用いない一般的なペルチェレス光モジュールの場合、CAN型(CAN PACKAGE)の低価格パッケージが使用されるが、ピン数が限定されるために温度検出器の搭載は困難である。仮に、ペルチェレス光モジュールの内部のヒートシンク上に温度検出器を搭載した場合には、環境温度が大きく変動した時に、外部からの熱流入量が変化すると、温度検出器と半導体レーザの活性層との温度差は、半導体レーザ消費電力との比例関係からずれ、波長変動が発生する課題があった。
However, a module in which a Peltier element and a temperature detector are mounted generally has an expensive member, and there is a problem that cost reduction is difficult.
Further, the temperature stabilization control using the Peltier element has a problem that it is difficult to reduce the power consumption because a large power consumption is required because the efficiency of the Peltier element is low.
Furthermore, the response of the Peltier element is usually slow, and there is a problem that a control time in seconds is required.
Furthermore, in the case of a general Peltier-less optical module that does not use a Peltier element, a CAN type (CAN PACKAGE) low-priced package is used, but it is difficult to mount a temperature detector because the number of pins is limited. . If the temperature detector is mounted on the heat sink inside the Peltier-less optical module, the temperature detector, the active layer of the semiconductor laser, This temperature difference deviates from the proportional relationship with the power consumption of the semiconductor laser, and there is a problem that wavelength fluctuation occurs.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、半導体レーザが劣化して駆動電流が変化しても、光出力波長を一定にする上で駆動電流の変化を加味した最適な駆動電圧に制御し、波長安定化の制御性能を向上する波長安定化半導体レーザ装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when the driving current changes due to deterioration of the semiconductor laser, the optimum optical output wavelength is taken into consideration in order to keep the optical output wavelength constant. An object of the present invention is to obtain a wavelength-stabilized semiconductor laser device that controls the drive voltage and improves the control performance of wavelength stabilization.
この発明に係る波長安定化半導体レーザ装置は、駆動電流および駆動電圧の基準とする関係に基づいて、半導体レーザへの駆動電流に応じた駆動電圧の目標値を決定し、半導体レーザへの駆動電圧がその目標値となるように半導体レーザの温度を制御するようにしたものである。 The wavelength-stabilized semiconductor laser device according to the present invention determines a drive voltage target value corresponding to the drive current to the semiconductor laser based on the relationship used as a reference for the drive current and the drive voltage, and drives the drive voltage to the semiconductor laser. The temperature of the semiconductor laser is controlled so that becomes the target value.
この発明によれば、半導体レーザの光共振器の発振波長は、駆動電流に依存したキャリア密度変化による屈折率変化、および温度に依存した温度光学効果による屈折率変化により変化するが、半導体レーザが劣化して駆動電流が変化した場合に、光出力波長を一定に制御する上でその駆動電流の変化を加味した最適な駆動電圧(温度)に制御することができ、すなわち、キャリア密度変化および温度光学効果の両者を最適に制御することができ、波長安定化の制御性能を向上させることができる。
また、温度検出器を用いることなく、構成を簡単にすることができる。
さらに、光出力波長を一定に制御する上で温度を検出しないので、温度分布変化等を考慮する必要が無く、波長安定化の上で制御性能の低下を防ぐことができる効果がある。
According to the present invention, the oscillation wavelength of the optical resonator of the semiconductor laser changes due to the refractive index change due to the carrier density change depending on the drive current and the refractive index change due to the temperature optical effect depending on the temperature. When the drive current changes due to deterioration, it can be controlled to the optimum drive voltage (temperature) taking into account the change of the drive current in order to control the optical output wavelength constant, that is, carrier density change and temperature Both optical effects can be optimally controlled, and the control performance of wavelength stabilization can be improved.
Further, the configuration can be simplified without using a temperature detector.
Furthermore, since temperature is not detected when the optical output wavelength is controlled to be constant, there is no need to consider temperature distribution changes and the like, and there is an effect that deterioration of control performance can be prevented in stabilizing the wavelength.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による波長安定化半導体レーザ装置を示すブロック図であり、図において、半導体レーザ装置1は、駆動電流を流すことで光出力し、活性層の温度変化で光出力波長が変化する半導体レーザ2と、その半導体レーザ2の近傍に設けられ、供給電流量に応じて発熱量を変化させ、半導体レーザ2の活性層の温度を制御する発熱体3と、フォトダイオード等により構成され、半導体レーザ2からの光出力の一部を受光して電流信号に変換する受光器(光出力パワー検出部)4とからなるものである。
図2は半導体レーザ装置の外観を示す斜視図であり、図において、半導体レーザ2のチップ上には、駆動電流が入力される半導体レーザ駆動電流電極2aが薄膜状に集積化され、その内部には駆動電流の入力に応じて光出力する活性層2bが集積化されている。また、半導体レーザ2のチップ上で活性層2bの近傍には、発熱体3としての抵抗からなる薄膜ヒータが集積化され、さらに、発熱体供給電流電極3aが薄膜状に集積化されている。
FIG. 1 is a block diagram showing a wavelength-stabilized semiconductor laser device according to
FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the semiconductor laser device. In FIG. 2, a semiconductor laser driving
図1において、パワーモニタ(光出力パワー検出部)5は、受光器4からの電流信号を扱いやすい光出力パワー信号に変換するものである。例えば、受光器4から入力される電流信号を光出力パワーを示す電圧信号に変換するインピーダンス変換回路等により構成されたものであり、電流信号を線形に電圧信号に変換するリニア変換を用いても良いし、微弱な電流信号に重み付けをするログ変換を用いても良い。
パワー制御部(駆動電流制御部)6は、パワーモニタ5から入力される光出力パワー信号が一定になるように半導体レーザ2への駆動電流を制御するものである。電流モニタ(駆動電流検出部)7は、半導体レーザ2に供給される駆動電流を検出し、電圧モニタ(駆動電圧検出部)8は、半導体レーザ2に供給される駆動電圧を検出するものである。
発熱制御部(温度制御部)9は、予め保持された半導体レーザ2の光出力波長の一定条件での駆動電流対駆動電圧特性に基づいて、電流モニタ7により検出される駆動電流に応じた駆動電圧の目標値を決定し、電圧モニタ8により検出される駆動電圧がその目標値となるように発熱体3への供給電流を制御し、半導体レーザ2の活性層2bの温度を制御するものである。
In FIG. 1, a power monitor (light output power detector) 5 converts a current signal from the
The power control unit (drive current control unit) 6 controls the drive current to the
The heat generation control unit (temperature control unit) 9 is driven according to the drive current detected by the
次に動作について説明する。
図1において、半導体レーザ2は、パワー制御部6から供給される駆動電流が流れることにより光出力する。受光器4は、その光出力の一部を受光し、電流信号に変換する。すなわち、半導体レーザ2から発生される光出力パワーを電流信号に変換する。パワーモニタ5は、その電流信号を光出力パワー信号に変換し、パワー制御部6に出力する。パワー制御部6は、入力される光出力パワー信号が一定になるように、すなわち、半導体レーザ2から発生される光出力パワーが一定になるように駆動電流を制御し、半導体レーザ2に供給する。例えば、経時変化等により半導体レーザ2が劣化した場合や、環境温度が変化した場合には、駆動電流を変化させることにより光出力パワーが一定になるように制御する。
Next, the operation will be described.
In FIG. 1, the
電流モニタ7は、その駆動電流を検出し、電圧モニタ8は、その時の半導体レーザ2への駆動電圧を検出し、発熱制御部9に出力する。
発熱制御部9は、電流モニタ8で検出された駆動電流に応じた半導体レーザ2の駆動電圧の目標値を決め、電圧モニタ9で検出される駆動電圧がその目標値になるように発熱体3に出力する供給電流を制御し、半導体レーザ2の活性層2bの温度を制御する。
発熱体3は、例えば、図2に示したように、半導体レーザ2のチップ上で活性層2bの近傍に、抵抗からなる薄膜ヒータとして集積化されたものを用いる。この薄膜ヒータでは、供給電流の大小で発熱量が変化し、半導体レーザ2の活性層2bの温度を制御することができる。このような半導体レーザ2のチップ上の薄膜ヒータは、低コストで、熱効率が高く消費電力を低減でき、波長制御の動作速度を速くすることができる。
The
The heat generation control unit 9 determines a target value of the driving voltage of the
As the
図3および図4は駆動電流対光出力パワー特性および駆動電流対駆動電圧特性を示す特性図である。
発熱制御部9における駆動電流に応じた駆動電圧の目標値を決定は、図3に示すように、半導体レーザ2の光出力波長の一定条件での駆動電流対駆動電圧特性を用いて行う。すなわち、図3において、光出力パワーがPc一定で、光出力波長がλc一定で制御されている場合に、電流モニタ7で検出される駆動電流がIcであった場合に、その時に光出力波長がλc一定で安定化させるための駆動電圧の目標値を、駆動電流対駆動電圧特性を用いてVcと決定する。
また、例えば、経時変化等により半導体レーザ2が劣化した場合や、環境温度が変化した場合には、図4に示すように、光出力パワーがPc一定で、光出力波長がλc一定で制御されるための電流モニタ7で検出される駆動電流が、IcからIc+αに変化するが、その時に光出力波長がλc一定で安定化させるための駆動電圧の目標値を、駆動電流対駆動電圧特性を用いてVc+βと決定する。
なお、図3および図4における2本線の特性は、光出力パワーPcの一定条件での駆動電流対駆動電圧特性である。
3 and 4 are characteristic diagrams showing drive current versus optical output power characteristics and drive current versus drive voltage characteristics.
The target value of the drive voltage corresponding to the drive current in the heat generation control unit 9 is determined using drive current versus drive voltage characteristics under a constant condition of the light output wavelength of the
Further, for example, when the
The characteristics of the two lines in FIGS. 3 and 4 are drive current versus drive voltage characteristics under a constant condition of the optical output power Pc.
一般に、半導体レーザの光共振器の発振波長は、駆動電流に依存したキャリア密度変化による屈折率変化、および温度に依存した温度光学効果による屈折率変化により変化する。この実施の形態1では、温度変化やキャリア密度変化を包含した状態で、光出力波長の一定条件での駆動電流対駆動電圧特性を発熱制御部9が保持し、その時の駆動電流に応じた駆動電圧の目標値になるように半導体レーザ2の温度を制御することで、半導体レーザ2が劣化して駆動電流が変化した場合に、光出力波長を一定に制御する上でその駆動電流の変化を加味した最適な駆動電圧(温度)に制御することができ、すなわち、キャリア密度変化および温度光学効果の両者を最適に制御することができ、波長安定化の制御性能を向上させることができる。
図3および図4に示したような駆動電流対駆動電圧特性は、予め半導体レーザ2毎にデータを取得し、データテーブルとして発熱制御部9が保持して参照するようにしても良いし、一般的に成立する関係式を発熱制御部9が保持して求めるようにしても良い。なお、データの取得法として最も単純には、温度をパラメータとして変化させて駆動電流対駆動電圧特性を取得するようにすれば良い。
In general, the oscillation wavelength of an optical resonator of a semiconductor laser changes due to a refractive index change due to a carrier density change depending on a drive current and a refractive index change due to a temperature optical effect depending on temperature. In the first embodiment, the heat generation control unit 9 holds the drive current versus drive voltage characteristic under a constant condition of the light output wavelength in a state including temperature change and carrier density change, and drive according to the drive current at that time By controlling the temperature of the
The drive current vs. drive voltage characteristics as shown in FIG. 3 and FIG. 4 may be acquired in advance for each
なお、上記実施の形態1では、図2に示したように、半導体レーザ2のチップ上で活性層2bの近傍に、発熱体3として抵抗からなる薄膜ヒータが集積化されたものを用いたが、発熱体3として抵抗ではなく、ダイオードを集積化しても良く、この場合、半導体レーザ2自体は半導体で構成されているので、その活性層2bの極近傍にダイオードを形成することは容易であり、チップ上に集積化することにより、低コストで、また、半導体レーザ2の活性層2bの極近傍に発熱体3を形成できることから、熱効率が高く消費電力を低減でき、波長制御の動作速度を速くすることができる。さらに、小型に形成できるため、半導体レーザ装置1を小型化することができる。
また、上記実施の形態1では、半導体レーザ装置1に発熱体3を用いたが、仮にペルチェ素子等の冷却機能を持った温度コントローラが小型および低コストで実現可能であれば、発熱体3の代わりに用いても良い。
In the first embodiment, as shown in FIG. 2, a thin film heater composed of a resistor is integrated as a
In the first embodiment, the
以上のように、この実施の形態1によれば、光出力波長の一定条件での駆動電流対駆動電圧特性に基づいて、半導体レーザ2への駆動電流に応じた駆動電圧の目標値を決定し、半導体レーザ2への駆動電圧がその目標値となるように半導体レーザ2の温度を制御するようにしたので、半導体レーザ2が劣化して駆動電流が変化した場合に、光出力波長を一定に制御する上でその駆動電流の変化を加味した最適な駆動電圧(温度)に制御することができ、すなわち、キャリア密度変化および温度光学効果の両者を最適に制御することができ、波長安定化の制御性能を向上させることができる。
また、温度検出器を用いることなく、構成を簡単にすることができる。
さらに、光出力波長を一定に制御する上で温度を検出しないので、温度分布変化等を考慮する必要が無く、波長安定化の上で制御性能の低下を防ぐことができる。
さらに、発熱体3を用いるようにしたので、ペルチェ素子等を用いるよりも、低コスト化、低消費電力化および応答性を高速化することができ、さらに、発熱体は小型に形成できるため、半導体レーザ2を小型化することができる。
さらに、温度検出器を用いることなく、発熱体3を用いるようにしたので、安価なCAN型等のモジュールパッケージを適用することができ、さらに低コスト化することができる。
さらに、半導体レーザ2のチップ上に抵抗からなる薄膜ヒータを形成することで発熱体3を構成したので、チップ上の薄膜ヒータは、低コストで、熱効率が高く消費電力を低減でき、波長制御の動作速度を速くすることができる。さらに、小型に形成できるため、半導体レーザ装置1を小型化することができる。
As described above, according to the first embodiment, the target value of the drive voltage corresponding to the drive current to the
Further, the configuration can be simplified without using a temperature detector.
Further, since the temperature is not detected when the optical output wavelength is controlled to be constant, it is not necessary to consider the temperature distribution change and the like, and it is possible to prevent the control performance from degrading upon stabilizing the wavelength.
Furthermore, since the
Furthermore, since the
Furthermore, since the
実施の形態2.
図5はこの発明の実施の形態2による半導体レーザ装置の外観を示す斜視図であり、図において、ヒートシンク11上に半導体レーザ2を搭載すると共に、発熱体12および発熱体供給電流電極12aを配置したものである。その他の構成については、図2と同等である。
FIG. 5 is a perspective view showing the appearance of the semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the
次に動作について説明する。
上記実施の形態1では、半導体レーザ2のチップ上に、発熱体3および発熱体供給電流電極3aが薄膜状に集積化されたものを示したが、この実施の形態2では、半導体レーザ2を搭載するヒートシンク11上に、発熱体12および発熱体供給電流電極12aを配置したものである。
このように、ヒートシンク11上に発熱体12を配置しても、半導体レーザ2の活性層2bの近くに発熱体12を配置すれば、制御性能を維持することができる。
Next, the operation will be described.
In the first embodiment, the
As described above, even if the
以上のように、この実施の形態2によれば、半導体レーザ装置1のヒートシンク11上に発熱体12を配置したので、半導体レーザ2のチップ上に、発熱体3および発熱体供給電流電極3aを集積化することなく、半導体レーザ2の構成を簡単にすることができる。また、発熱体12を抵抗からなる薄膜ヒータで形成すれば、低コストで、熱効率が高く消費電力を低減でき、波長制御の動作速度を速くすることができる。さらに、小型に形成できるため、半導体レーザ装置を小型化することができる。
As described above, according to the second embodiment, since the
実施の形態3.
図6はこの発明の実施の形態3による波長安定化半導体レーザ装置を示すブロック図であり、図において、冷却器21は、半導体レーザ2の活性層の温度を冷却により制御するものである。冷却制御部(温度制御部)22は、発熱制御部9からの供給電流に応じて冷却器21に制御電流を供給し、冷却器21の冷却量を制御するものである。
図7は半導体レーザ装置の外観を示す斜視図であり、図において、冷却器21は、図2に示した半導体レーザ2を搭載したヒートシンク11の下部に配置され、斜線部分を含む3枚の板から構成されるペルチェ素子21aと、そのペルチェ素子21aの最下部の板上に配置されたペルチェ素子供給電流電極21bとから構成されたものである。その他の構成については、図2と同等である。
6 is a block diagram showing a wavelength-stabilized semiconductor laser device according to
FIG. 7 is a perspective view showing the appearance of the semiconductor laser device. In the figure, the cooler 21 is disposed under the
次に動作について説明する。
上記実施の形態1および上記実施の形態2では、半導体レーザ2の活性層2bの温度制御を、発熱体3の制御だけで行ったが、この実施の形態3では、半導体レーザ2の活性層2bの温度制御を、発熱体3と冷却器21との制御で行い、半導体レーザ2全体の温度を低領域で制御するものである。
図6において、冷却制御部22は、発熱制御部9からの供給電流に応じて冷却器21に制御電流を供給し、冷却器21の冷却量を制御する。
図7に示したように、冷却器21としてペルチェ素子21aを用いた場合には、冷却装置22の制御によりペルチェ素子供給電流電極21bに供給される電流に応じて半導体レーザ2を冷却する。
一般に、半導体レーザは、動作温度が低いほど故障率が低いことが知られており、制御目標温度を低領域することは信頼性確保のために効果的である。近年高温で動作可能な半導体レーザが実用化されてきているが、冷却器21との組合せによって信頼性を向上することができる。
なお、ペルチェ素子21aを制御電流に応じて動作させるようにしたが、発熱体3への供給電流が一定値以下になった時のみにオンするように制御しても良い。
また、冷却器21としてペルチェ素子21aではなく、放熱フィンを用いても良い。
Next, the operation will be described.
In the first embodiment and the second embodiment, the temperature control of the
In FIG. 6, the cooling
As shown in FIG. 7, when the
In general, it is known that a semiconductor laser has a lower failure rate as the operating temperature is lower, and lowering the control target temperature is effective for ensuring reliability. In recent years, semiconductor lasers capable of operating at high temperatures have been put into practical use, but reliability can be improved by combination with the cooler 21.
The
Moreover, you may use a radiation fin instead of the
以上のように、この実施の形態3によれば、発熱体3の他、冷却器21を用いるようにしたので、制御される目標温度を低く設定することができ、半導体レーザ装置1の故障率を低くすることができる。
As described above, according to the third embodiment, since the cooler 21 is used in addition to the
1 半導体レーザ装置、2 半導体レーザ、2a 半導体レーザ駆動電流電極、2b 活性層、3,12 発熱体、3a,12a 発熱体供給電流電極、4 受光器(光出力パワー検出部)、5 パワーモニタ(光出力パワー検出部)、6 パワー制御部(駆動電流制御部)、7 電流モニタ(駆動電流検出部)、8 電圧モニタ(駆動電圧検出部)、9 発熱制御部(温度制御部)、11 ヒートシンク、21 冷却器、21a ペルチェ素子、21b ペルチェ素子供給電流電極、22 冷却制御部(温度制御部)。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上記半導体レーザの光出力パワーを検出する光出力パワー検出部と、
上記光出力パワー検出部により検出される光出力パワーが一定になるように上記半導体レーザの駆動電流を制御する駆動電流制御部と、
上記駆動電流制御部から上記半導体レーザに供給される駆動電流を検出する駆動電流検出部と、
上記駆動電流制御部から上記半導体レーザに供給される駆動電圧を検出する駆動電圧検出部と、
上記駆動電流および駆動電圧の基準とする関係に基づいて、上記駆動電流検出部により検出される駆動電流に応じた駆動電圧の目標値を決定し、上記駆動電圧検出部により検出される駆動電圧がその目標値となるように上記半導体レーザの温度を制御する温度制御部とを備えた波長安定化半導体レーザ装置。 A semiconductor laser whose relationship between the drive current and the drive voltage is known, and
An optical output power detector for detecting the optical output power of the semiconductor laser;
A drive current control unit for controlling the drive current of the semiconductor laser so that the light output power detected by the light output power detection unit is constant;
A drive current detector for detecting a drive current supplied from the drive current controller to the semiconductor laser;
A drive voltage detector for detecting a drive voltage supplied from the drive current controller to the semiconductor laser;
Based on the relationship between the drive current and the drive voltage as a reference, a target value of the drive voltage corresponding to the drive current detected by the drive current detector is determined, and the drive voltage detected by the drive voltage detector is A wavelength-stabilized semiconductor laser device comprising: a temperature control unit that controls the temperature of the semiconductor laser so as to achieve the target value.
半導体レーザの温度の制御を、発熱体の発熱量を変化させることで行うことを特徴とする請求項1記載の波長安定化半導体レーザ装置。 The temperature controller
2. The wavelength-stabilized semiconductor laser device according to claim 1, wherein the temperature of the semiconductor laser is controlled by changing the amount of heat generated by the heating element.
半導体レーザのチップ上に集積化された抵抗であることを特徴とする請求項2記載の波長安定化半導体レーザ装置。 The heating element
3. The wavelength-stabilized semiconductor laser device according to claim 2, wherein the resistor is a resistor integrated on a semiconductor laser chip.
半導体レーザのチップ上に集積化されたダイオードであることを特徴とする請求項2記載の波長安定化半導体レーザ装置。 The heating element
3. A wavelength-stabilized semiconductor laser device according to claim 2, wherein the wavelength-stabilized semiconductor laser device is a diode integrated on a semiconductor laser chip.
半導体レーザを搭載するヒートシンク上に配置されたことを特徴とする請求項2記載の波長安定化半導体レーザ装置。 The heating element
3. The wavelength-stabilized semiconductor laser device according to claim 2, wherein the wavelength-stabilized semiconductor laser device is disposed on a heat sink on which the semiconductor laser is mounted.
半導体レーザの温度の制御を、発熱体による発熱量の変化および冷却器による冷却量の変化で行うことを特徴とする請求項1記載の波長安定化半導体レーザ装置。 The temperature controller
2. The wavelength-stabilized semiconductor laser device according to claim 1, wherein the temperature of the semiconductor laser is controlled by a change in the amount of heat generated by the heating element and a change in the amount of cooling by the cooler.
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