JP2018064099A - レーザ装置及び半導体レーザ素子の制御方法 - Google Patents
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Description
図1は、実施形態1に係るレーザ装置の構成を示す模式図である。図1に示すように、レーザ装置100は、筐体1と、温度調節素子である熱電冷却素子2と、サブマウント3と、半導体レーザ素子4と、第1温度センサであるサーミスタ5と、コリメータレンズ6と、集光レンズ7と、光ファイバ8と、を備える半導体レーザモジュールと、第2温度センサである温度センサ9と、制御部10と、を備えている。制御部10は、TEC(Thermo-Electric Cooler)電流制御部11と、LD(Laser Diode)電流制御部12とを備えている。
実施例1として、実施形態1に係るレーザ装置100と同様の構成のレーザ装置を作製し、半導体レーザ素子を立ち上げる際にLD電流値をゼロから多段ステップ状に変化させて目標電流値に変更する制御を行った。一方、比較例として、レーザ装置100と同様の構成のレーザ装置を作製し、半導体レーザ素子を立ち上げる際にLD電流値をゼロから直接目標電流値に変更する制御を行った。実施例1、比較例のいずれにおいても、サーミスタが検知した半導体レーザ素子の周囲温度が、レーザ発振波長の設定値を実現する目標温度になるように熱電冷却素子を制御した。そして、半導体レーザ素子から出力されるレーザ光の波長を測定した。
図5は、実施形態2に係るレーザ装置の構成を示す模式図である。図5に示すように、レーザ装置100Aは、図1に示すレーザ装置100において、制御部10を制御部10Aに置き換えた構成を備えている。制御部10Aは、制御部10においてLD電流制御部12をLD電流制御部12Aに置き換え、かつ、サーミスタ5からの電気信号S1がLD電流制御部12Aにも入力されるようにした構成を備えている。
実施例2として、実施形態2に係るレーザ装置100Aと同様の構成のレーザ装置を作製し、半導体レーザ素子を立ち上げる際にまずLD電流値をゼロから初期値に変更し、その後PIDフィードバック制御により変化させて目標電流値に変更する制御を行った。なお、初期値は、半導体レーザ素子のジャンクション温度が急激に上昇しない程度の値とした。実施例2において、サーミスタが検知した半導体レーザ素子の周囲温度が、レーザ発振波長の設定値を実現する目標温度になるように熱電冷却素子を制御した。そして、半導体レーザ素子から出力されるレーザ光の波長を測定した。
2 熱電冷却素子
3 サブマウント
4 半導体レーザ素子
5 サーミスタ
6 コリメータレンズ
7 集光レンズ
8 光ファイバ
9 温度センサ
10、10A 制御部
11 TEC電流制御部
12、12A LD電流制御部
100、100A レーザ装置
C1 TEC電流
C2 LD電流
L レーザ光
S1、S2 電気信号
Claims (12)
- レーザ光を出力する半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子の温度を調節する温度調節素子と、
前記半導体レーザ素子の近傍に配置された第1温度センサと、
前記半導体レーザ素子に駆動電流を供給して前記半導体レーザ素子の駆動状態を制御し、前記半導体レーザ素子に駆動電流が供給されている間、前記第1温度センサが検知した温度が目標温度になるように前記温度調節素子の駆動状態を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記駆動電流の値を、ゼロから目標電流値に変更する際に、前記レーザ光の波長が所定の範囲内に収まるように前記駆動電流の値を変化させながら前記目標電流値に近づける
ことを特徴とするレーザ装置。 - 前記制御部は、前記駆動電流の値を多段ステップ状、直線状、又は曲線状に変化させる
ことを特徴とする請求項1に記載のレーザ装置。 - 前記第1温度センサよりも前記半導体レーザ素子から離間した位置に配置され、前記半導体レーザ素子の環境温度を検知する第2温度センサをさらに備え、
前記制御部は、前記第2温度センサが検知した温度に基づいて、前記駆動電流の値の変化の形状を変更する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のレーザ装置。 - 前記制御部は、前記第1温度センサが検知した温度に基づいて、フィードバック制御によって前記駆動電流の値を変更する
ことを特徴とする請求項1に記載のレーザ装置。 - 前記目標温度は、前記レーザ光に対する波長の設定値を実現する温度である
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載のレーザ装置。 - 前記制御部は、前記駆動電流の値がゼロのときに、前記第1温度センサが検知した温度が前記目標温度よりも低くなるように前記温度調節素子の駆動状態を制御し、
前記駆動電流の値がゼロより大きくなったら、前記第1温度センサが検知した温度が目標温度になるように前記温度調節素子の駆動状態を制御する
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載のレーザ装置。 - レーザ光を出力する半導体レーザ素子に供給する駆動電流を、ゼロから目標電流値に変更する際に、前記レーザ光の波長が所定の範囲内に収まるように前記駆動電流の値を変化させながら前記目標電流値に近づけるステップと、
前記半導体レーザ素子に駆動電流が供給されている間、前記半導体レーザ素子の周囲温度が目標温度になるように、前記半導体レーザ素子の温度を調節するステップと、
を含む
ことを特徴とする半導体レーザ素子の制御方法。 - 前記駆動電流の値を多段ステップ状、直線状、又は曲線状に変化させる
ことを特徴とする請求項7に記載の半導体レーザ素子の制御方法。 - 前記半導体レーザ素子の環境温度に基づいて、前記駆動電流の値の変化の形状を変更する
ことを特徴とする請求項7又は8に記載の半導体レーザ素子の制御方法。 - 前記半導体レーザ素子の周囲温度に基づいて、前記駆動電流の値をフィードバック制御する
ことを特徴とする請求項7に記載の半導体レーザ素子の制御方法。 - 前記目標温度は、前記レーザ光に対する波長の設定値を実現する温度である
ことを特徴とする請求項7〜10のいずれか一つに記載の半導体レーザ素子の制御方法。 - 前記駆動電流の値がゼロのときに、前記半導体レーザ素子の周囲温度が前記目標温度よりも低くなるように前記半導体レーザ素子の温度を制御するステップをさらに含む
ことを特徴とする請求項7〜11のいずれか一つに記載の半導体レーザ素子の制御方法。
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CN110600989A (zh) * | 2019-09-12 | 2019-12-20 | 西安炬光科技股份有限公司 | 一种半导体激光器的温控方法、结构以及固体激光器 |
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