JP3006822B2 - Laser wavelength controller - Google Patents

Laser wavelength controller

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JP3006822B2
JP3006822B2 JP6171173A JP17117394A JP3006822B2 JP 3006822 B2 JP3006822 B2 JP 3006822B2 JP 6171173 A JP6171173 A JP 6171173A JP 17117394 A JP17117394 A JP 17117394A JP 3006822 B2 JP3006822 B2 JP 3006822B2
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Japan
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wavelength
laser light
laser
oscillation center
temperature
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洋 佐久山
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NEC Corp
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はレーザダイオードから出
力されるレーザ光の波長を制御するレーザ波長制御装置
に係わり、詳細にはその発振中心波長の温度変動を防止
するようにしたレーザ波長制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser wavelength control device for controlling the wavelength of a laser beam output from a laser diode, and more particularly to a laser wavelength control device for preventing temperature fluctuation of the oscillation center wavelength. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザダイオードの出力するレーザ光
は、そのレーザダイオードを収容したモジュール(以下
「LDモジュール」と略称する。)内の温度変化によっ
てその特性が変動する。このため、このような変動が好
ましくない機器にLDモジュールを使用する際には、モ
ジュール内に温度制御を行うための素子を組み込んで発
振中心波長の変動を防止するようになっている。
2. Description of the Related Art The characteristics of laser light output from a laser diode fluctuate due to a temperature change in a module (hereinafter abbreviated as "LD module") accommodating the laser diode. Therefore, when an LD module is used in a device in which such fluctuation is not preferable, an element for controlling the temperature is incorporated in the module to prevent fluctuation of the oscillation center wavelength.

【0003】特開昭58−96794号公報では、レー
ザダイオードの温度を感熱素子によって感知し、温度を
表わした信号を増幅した後に温度制御回路に入力してい
る。温度制御回路は、感知した温度に応じて電子冷却器
を制御し、レーザダイオードの出力を一定に保つように
している。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-96794, the temperature of a laser diode is sensed by a thermal element, and a signal representing the temperature is amplified and then input to a temperature control circuit. The temperature control circuit controls the electronic cooler according to the sensed temperature so as to keep the output of the laser diode constant.

【0004】また、特開平3−119776号公報では
レーザダイオードの歪特性をモニタするモニタ回路を設
けており、モニタ回路の出力信号に応じてレーザダイオ
ードの動作温度を変更するようにしている。これによ
り、長期間にわたって安定な光出力特性を維持すること
のできる装置を得ることができる。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-119776, a monitor circuit for monitoring the distortion characteristics of a laser diode is provided, and the operating temperature of the laser diode is changed according to the output signal of the monitor circuit. This makes it possible to obtain a device that can maintain stable light output characteristics for a long period of time.

【0005】図4は、このようなLDモジュールの温度
制御を行うための回路の一般的な構成を表わしたもので
ある。LDモジュール11内には、レーザダイオード1
2と、これに隣接した形でサーミスタ13と電子冷却器
としてのペルチェ効果素子14が配置されている。LD
モジュール11の外には比較器15が配置されている。
LDモジュール11内のレーザダイオード12の温度
は、サーミスタ13によって検知され、その検知出力1
6が比較器15の一端に入力する。比較器15の他端に
は指定の電位の基準信号が入力されるようになってい
る。比較器15から出力される比較結果18はペルチェ
効果素子14に入力され、レーザダイオード12を所望
の特性に保つための温度制御が行われる。
FIG. 4 shows a general configuration of a circuit for controlling the temperature of such an LD module. In the LD module 11, the laser diode 1
2, a thermistor 13 and a Peltier effect element 14 as an electronic cooler are arranged adjacent thereto. LD
A comparator 15 is arranged outside the module 11.
The temperature of the laser diode 12 in the LD module 11 is detected by the thermistor 13 and its detection output 1
6 is input to one end of the comparator 15. The other end of the comparator 15 receives a reference signal of a designated potential. The comparison result 18 output from the comparator 15 is input to the Peltier effect element 14 and temperature control for keeping the laser diode 12 at desired characteristics is performed.

【0006】以上は、レーザ光の出力を一定にしたり低
歪特性に保つための技術である。LDモジュール内の温
度が変動すると発振中心波長がシフトするという問題も
あり、この点については平成4年1月23日に出願され
た特願平4−032675号公報に開示がある。
The above is a technique for keeping the output of laser light constant or maintaining low distortion characteristics. There is also a problem that the oscillation center wavelength shifts when the temperature in the LD module fluctuates, and this point is disclosed in Japanese Patent Application No. 4-032675 filed on January 23, 1992.

【0007】図5は、この公報に示されたレーザ波長制
御装置の構成を示したものである。LDモジュール21
には、レーザダイオード(LD)22とペルチェ効果素
子23が配置されている。レーザダイオード22の出力
するレーザ光24は、光狭帯域フィルタ25に入射し、
その出力光26がフォトダイオード(PD)27で受光
される。フォトダイオード27の検出出力28は温度調
整回路29に入力され、ここからレーザダイオード22
の発振中心波長の温度変動を防止するための制御信号3
1が出力される。この制御信号31は、ペルチェ効果素
子23に供給され、LDモジュール21の温度制御が行
われる。
FIG. 5 shows the configuration of the laser wavelength control device disclosed in this publication. LD module 21
, A laser diode (LD) 22 and a Peltier effect element 23 are arranged. The laser beam 24 output from the laser diode 22 is incident on an optical narrow band filter 25,
The output light 26 is received by a photodiode (PD) 27. The detection output 28 of the photodiode 27 is input to a temperature adjustment circuit 29, from which the laser diode 22
Control signal 3 for preventing temperature fluctuation of oscillation center wavelength
1 is output. The control signal 31 is supplied to the Peltier effect element 23 to control the temperature of the LD module 21.

【0008】図6は、このレーザ波長制御装置の温度制
御の原理を示したものである。図で左側の曲線は発振中
心波長が所望の波長λのときのレーザ光24Lの波形
(光出力パワー)を示している。右側の曲線はこれより
も所定の温度だけ高温になったときのレーザ光26Hの
波形を示している。このときの発振中心波長はλよりも
長いλ′である。また、図で斜線で示した波長領域35
は、光狭帯域フィルタ25によって透過する波長の範囲
を示したものである。
FIG. 6 shows the principle of temperature control of the laser wavelength control device. In the drawing, the curve on the left side shows the waveform (optical output power) of the laser beam 24L when the oscillation center wavelength is the desired wavelength λ. The curve on the right shows the waveform of the laser beam 26H when the temperature is higher by a predetermined temperature than this. The oscillation center wavelength at this time is λ ′ longer than λ. Further, the wavelength region 35 indicated by oblique lines in FIG.
Shows the range of wavelengths transmitted by the optical narrow band filter 25.

【0009】図5に示した温度調整回路29は、波長領
域35におけるレーザ光24の受光出力が最大値になる
ようにLDモジュール21内の温度を制御させ、これに
よってレーザダイオード22の発振中心波長をλに保つ
ように制御するようにしている。
The temperature adjusting circuit 29 shown in FIG. 5 controls the temperature in the LD module 21 so that the light receiving output of the laser beam 24 in the wavelength region 35 becomes the maximum value, thereby controlling the oscillation center wavelength of the laser diode 22. Is kept at λ.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところが、図5に示し
た従来のレーザ波長制御装置では、光狭帯域フィルタ2
5を1つだけ使用したので、温度が急激に変化したとき
や装置の立ち上がり時にレーザ光24の発振中心波長が
大きくシフトしていると、フォトダイオード27の検出
出力そのものを得ることができず、ペルチェ効果素子2
3を冷却させる方向に制御していいか発熱させる方向に
制御していいかが分からず、制御に手間取ったり誤動作
するという問題があった。また、レーザ光24の発振中
心波長近傍の光出力パワーが平坦な特性を持っている
と、所望の波長λに正確に発振中心波長を設定すること
が困難であるという問題があった。
However, in the conventional laser wavelength control device shown in FIG.
Since only one was used, if the oscillation center wavelength of the laser beam 24 was greatly shifted when the temperature changed abruptly or when the apparatus was started, the detection output itself of the photodiode 27 could not be obtained. Peltier effect element 2
There is a problem that it is difficult to control whether to control the direction of cooling 3 or the direction of generating heat, and it takes time to control or malfunctions. Further, if the optical output power near the oscillation center wavelength of the laser beam 24 has a flat characteristic, there is a problem that it is difficult to accurately set the oscillation center wavelength to a desired wavelength λ.

【0011】また、図4に示したような一般的な回路装
置を使用してレーザ波長制御装置を構成すると、設定し
た波長を得るように比較器15から出力される比較結果
18を演算する必要があり、あるいは図示しないルック
アップテーブルを用いて実験結果に応じた制御手段でペ
ルチェ効果素子14の制御を行う必要があって、装置の
構成が煩雑になるという問題があった。また、サーミス
タ13を使用しているので、その出力特性を用いて制御
を高精度で行うことが困難であり、更に個々のレーザダ
イオードはこれらの発振波長が同一温度でも異なるた
め、個々のレーザ波長制御装置の細かな調整が必要であ
るという問題があった。
When the laser wavelength controller is constructed using a general circuit device as shown in FIG. 4, it is necessary to calculate the comparison result 18 outputted from the comparator 15 so as to obtain the set wavelength. Alternatively, there is a problem that the control of the Peltier effect element 14 needs to be controlled by a control unit according to the experiment result using a lookup table (not shown), and the configuration of the device becomes complicated. Further, since the thermistor 13 is used, it is difficult to perform control with high accuracy using its output characteristics. Further, since individual laser diodes have different oscillation wavelengths even at the same temperature, individual laser wavelengths are different. There is a problem that fine adjustment of the control device is required.

【0012】そこで本発明の目的は、特別な調整を行う
必要がなく、レーザ光の発振中心波長を所望の値に確実
に保つことのできるレーザ波長制御装置を提供すること
にある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a laser wavelength control device which does not require any special adjustment and can reliably maintain the oscillation center wavelength of laser light at a desired value.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明のレーザ波長制御
装置は、レーザ光を出力するレーザ光出力手段と、この
レーザ光出力手段から出力されるレーザ光を、予め定め
た発振中心波長を中心として長波長側と短波長側に同じ
波長だけわずかにずれた波長位置で透過させる長波長側
フィルタおよび短波長側フィルタと、これら長波長側フ
ィルタおよび短波長側フィルタを透過したレーザ光の強
度が等しくなるようにレーザ光出力手段の温度制御を行
う温度制御手段とを備えている。
According to the present invention, there is provided a laser wavelength control device for outputting a laser beam, a laser beam output from the laser beam output device, and a laser beam output from the laser beam output device. The long-wavelength filter and the short-wavelength filter that transmit light at wavelengths slightly shifted by the same wavelength on the long-wavelength side and the short-wavelength side, and the intensity of the laser light that has passed through these long-wavelength and short-wavelength filters increases. Temperature control means for controlling the temperature of the laser light output means so as to be equal.

【0014】すなわち、予め定めた発振中心波長を中心
として長波長側と短波長側に同じ波長だけわずかにずれ
た波長位置で透過させる長波長側フィルタおよび短波長
側フィルタを用意しておき、これらのフィルタを透過し
たレーザ光の強度が等しくなるようにレーザ光出力手段
の温度制御を行うことで、レーザ光の発振中心波長を予
め定めた発振中心波長に設定するというものである。
That is, a long-wavelength filter and a short-wavelength filter that transmit light at wavelength positions slightly shifted from the predetermined oscillation center wavelength by the same wavelength on the long wavelength side and the short wavelength side are prepared. By controlling the temperature of the laser light output means so that the intensities of the laser light transmitted through the filter become equal, the oscillation center wavelength of the laser light is set to a predetermined oscillation center wavelength.

【0015】また、本発明のレーザ波長制御装置は、レ
ーザ光を出力するレーザ光出力手段と、このレーザ光出
力手段から出力されるレーザ光を、予め定めた発振中心
波長を中心として長波長側と短波長側にそれぞれ任意の
波長だけわずかにずれた波長位置で透過させる長波長側
フィルタおよび短波長側フィルタと、これら長波長側フ
ィルタおよび短波長側フィルタを透過したレーザ光の強
度がレーザ光の出力波長特性と長波長側と短波長側に設
定されたフィルタとの関係で定まる所定の比となるよう
にレーザ光出力手段の温度制御を行う温度制御手段とを
備えている。
Further, the laser wavelength control device of the present invention comprises: a laser light output means for outputting a laser light; and a laser light output from the laser light output means. The long-wavelength filter and the short-wavelength filter, which transmit light at wavelengths slightly shifted by an arbitrary wavelength to the short-wavelength side and the short-wavelength side, respectively. And a temperature control means for controlling the temperature of the laser light output means so as to have a predetermined ratio determined by the relationship between the output wavelength characteristic and the filters set on the long wavelength side and the short wavelength side.

【0016】すなわち、上記構成では、予め定めた発振
中心波長を中心として長波長側と短波長側にそれぞれ任
意の波長だけわずかにずれた波長位置で透過させる長波
長側フィルタおよび短波長側フィルタを用意しておき、
これらのフィルタを透過したレーザ光の強度がレーザ光
の出力波長特性と長波長側と短波長側に設定されたフィ
ルタとの関係で定まる所定の比となるようにレーザ光出
力手段の温度制御を行うことで、レーザ光の発振中心波
長を予め定めた発振中心波長に設定する。
That is, in the above configuration, the long-wavelength filter and the short-wavelength filter that transmit light at wavelength positions slightly shifted by an arbitrary wavelength from the predetermined oscillation center wavelength to the long wavelength side and the short wavelength side, respectively, are provided. Have it ready
The temperature control of the laser light output means is performed so that the intensity of the laser light transmitted through these filters has a predetermined ratio determined by the relationship between the output wavelength characteristics of the laser light and the filters set on the long wavelength side and the short wavelength side. By doing so, the oscillation center wavelength of the laser beam is set to a predetermined oscillation center wavelength.

【0017】さらに、本発明のレーザ波長制御装置は、
レーザ光を出力するレーザ光出力手段と、このレーザ光
出力手段から出力されるレーザ光の発振中心波長を設定
する発振中心波長設定手段と、この発振中心波長設定手
段によって設定された発振中心波長を中心として長波長
側と短波長側にそれぞれ任意の波長だけわずかにずれた
波長位置で透過させる長波長側フィルタおよび短波長側
フィルタと、長波長側フィルタおよび短波長側フィルタ
を透過したレーザ光の強度がレーザ光の出力波長特性と
長波長側と短波長側に設定されたフィルタとの関係で定
まる所定の比となるようにレーザ光出力手段の温度制御
を行う温度制御手段とを備えていることを特徴としてい
る。
Further, the laser wavelength control device of the present invention
A laser light output unit that outputs laser light, an oscillation center wavelength setting unit that sets an oscillation center wavelength of the laser light output from the laser light output unit, and an oscillation center wavelength that is set by the oscillation center wavelength setting unit. A long-wavelength filter and a short-wavelength filter that transmit light at wavelengths slightly shifted by an arbitrary wavelength to the long-wavelength side and a short-wavelength side as the center, and a laser beam that has passed through the long-wavelength filter and the short-wavelength filter. Temperature control means for controlling the temperature of the laser light output means so that the intensity becomes a predetermined ratio determined by the relation between the output wavelength characteristic of the laser light and the filters set on the long wavelength side and the short wavelength side. It is characterized by:

【0018】すなわち、本発明のレーザ波長制御装置
は、レーザ光の発振中心波長を発振中心波長設定手段に
よって設定し、この発振中心波長設定手段によって設定
された発振中心波長を中心として長波長側と短波長側に
それぞれ任意の波長だけわずかにずれた波長位置で透過
させる長波長側フィルタおよび短波長側フィルタを用い
て、これらのフィルタを透過したレーザ光の強度がレー
ザ光の出力波長特性と長波長側と短波長側に設定された
フィルタとの関係で定まる所定の比となるようにレーザ
光出力手段の温度制御を行うことで、レーザ光の発振中
心波長を任意の発振中心波長に設定するというものであ
る。
That is, in the laser wavelength control apparatus of the present invention, the oscillation center wavelength of the laser beam is set by the oscillation center wavelength setting means, and the oscillation center wavelength set by the oscillation center wavelength setting means is centered on the long wavelength side. Using the long-wavelength filter and the short-wavelength filter that transmit light at wavelengths slightly shifted by an arbitrary wavelength to the short-wavelength side, the intensity of the laser light that has passed through these filters is determined by the output wavelength characteristics of the laser light and the length. By controlling the temperature of the laser light output means so as to have a predetermined ratio determined by the relationship between the filter set on the wavelength side and the filter set on the short wavelength side, the oscillation center wavelength of the laser light is set to an arbitrary oscillation center wavelength. That is.

【0019】ここで、上記温度制御手段は、レーザ光出
力手段の近傍に配置されたペルチェ効果素子を制御する
ことによって温度の制御を行うようにすることができ
る。
Here, the temperature control means can control the temperature by controlling a Peltier effect element arranged near the laser light output means.

【0020】また、上記レーザ光出力手段にはレーザダ
イオードを用いることとし、上記温度制御手段は、レー
ザ光出力手段の出力したレーザ光を光学的な狭帯域の長
波長側フィルタおよび短波長側フィルタを透過させた光
をフォトダイオードでそれぞれ光電変換して得られた電
気信号を用いて温度制御を行うようにすればよい。
The laser light output means uses a laser diode, and the temperature control means converts the laser light output from the laser light output means into an optical narrow band long wavelength filter and a short wavelength filter. The temperature may be controlled using electric signals obtained by photoelectrically converting the light transmitted through the photodiodes with the photodiodes.

【0021】[0021]

【実施例】以下に本発明のレーザ波長制御装置につい
て、図面を参照して詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a laser wavelength controller according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0022】図1は、本発明の一実施例におけるレーザ
波長制御装置の回路構成を原理的に表わしたものであ
る。本実施例のレーザ波長制御装置は、ペルチェ効果素
子41とレーザダイオード(LD)42を配置したLD
モジュール43を使用している。LDモジュール43内
にはサーミスタが配置されていない。レーザダイオード
42から出力されるレーザ光45は、2つに分岐されて
一方が光狭帯域ハイパスフィルタ46を通過し透過光4
7として第1のフォトダイオード48に入射するように
なっている。分岐された他方のレーザ光45は光狭帯域
ローパスフィルタ51を通過し透過光52として第2の
フォトダイオード53に入射する。第1のフォトダイオ
ード48によって光電変換されて出力された第1の検知
出力54と第2のフォトダイオード53によって光電変
換されて出力された第2の検知出力55とは、比較器5
6に入力され、両レベルの相違がアナログ的に比較され
る。比較結果57は温度調整回路58に入力され、ここ
から出力される制御信号59によって電子冷却器として
のペルチェ効果素子41の制御が行われる。
FIG. 1 shows in principle the circuit configuration of a laser wavelength control device in one embodiment of the present invention. The laser wavelength control device of this embodiment is an LD in which a Peltier effect element 41 and a laser diode (LD) 42 are arranged.
Module 43 is used. No thermistor is arranged in the LD module 43. The laser light 45 output from the laser diode 42 is split into two, one of which passes through the optical narrowband high-pass filter 46 and the transmitted light 4
The light 7 enters the first photodiode 48. The other split laser beam 45 passes through the optical narrow-band low-pass filter 51 and enters the second photodiode 53 as transmitted light 52. The first detection output 54 photoelectrically converted and output by the first photodiode 48 and the second detection output 55 photoelectrically converted and output by the second photodiode 53 are output from the comparator 5.
6 and the difference between the two levels is compared in an analog manner. The comparison result 57 is input to the temperature adjustment circuit 58, and the Peltier effect element 41 as an electronic cooler is controlled by the control signal 59 output from the temperature adjustment circuit 58.

【0023】図2は、レーザ波長制御装置の要部の回路
構成を具体的に表わしたものである。図1の光狭帯域ハ
イパスフィルタ46の透過光47を受光する第1のフォ
トダイオード48のカソードは、比較器56の一端を接
地した入力電圧調整用の抵抗61の他端に接続されてい
る。また、アノードは電流調整用の抵抗62を介して図
示しない電位−Vの負の電源ラインに接続されている。
同様に、光狭帯域ローパスフィルタ51の透過光52を
受光する第2のフォトダイオード53のカソードは、比
較器56の一端を接地した入力電圧調整用の抵抗63の
他端に接続されている。また、アノードは電流調整用の
抵抗64を介して前記した負の電源ラインに接続されて
いる。2つの抵抗61、63の抵抗値は互いに等しく、
他の2つの抵抗62、64の抵抗値も互いに等しくなっ
ている。
FIG. 2 specifically shows a circuit configuration of a main part of the laser wavelength control device. The cathode of the first photodiode 48 that receives the transmitted light 47 of the optical narrowband high-pass filter 46 of FIG. 1 is connected to the other end of the input voltage adjusting resistor 61 having one end of the comparator 56 grounded. The anode is connected to a negative power supply line (not shown) of a potential −V via a current adjusting resistor 62.
Similarly, the cathode of the second photodiode 53 that receives the transmitted light 52 of the optical narrowband low-pass filter 51 is connected to the other end of the input voltage adjusting resistor 63 having one end of the comparator 56 grounded. The anode is connected to the negative power supply line via a current adjusting resistor 64. The resistance values of the two resistors 61 and 63 are equal to each other,
The resistance values of the other two resistors 62 and 64 are also equal to each other.

【0024】比較器56は、エミッタを共通した定電流
源65に接続した2つのトランジスタ66、67を備え
ている。定電流源65の他端は、前記した負の電源ライ
ンに接続されている。第1のトランジスタ66のベース
は抵抗68を介して第1のフォトダイオード48のカソ
ード側に接続されている。また、コレクタは電圧レベル
調整用の抵抗69を介して接地される他、温度調整回路
58内の抵抗71を介してトランジスタ72のベースに
接続されている。第2のトランジスタ67のベースは抵
抗74を介して第2のフォトダイオード53のカソード
側に接続されている。また、そのコレクタは電圧レベル
調整用の抵抗75を介して接地されている。温度調整回
路58内のトランジスタ72のエミッタは電流調整用の
抵抗77を介して前記した負の電源ラインに接続されて
おり、コレクタは一端を接地したペルチェ効果素子41
の他端に接続されている。
The comparator 56 includes two transistors 66 and 67 whose emitters are connected to a common constant current source 65. The other end of the constant current source 65 is connected to the aforementioned negative power supply line. The base of the first transistor 66 is connected to the cathode of the first photodiode 48 via the resistor 68. The collector is grounded via a resistor 69 for adjusting the voltage level, and connected to the base of the transistor 72 via a resistor 71 in the temperature adjusting circuit 58. The base of the second transistor 67 is connected to the cathode side of the second photodiode 53 via the resistor 74. The collector is grounded via a voltage level adjusting resistor 75. The emitter of the transistor 72 in the temperature adjustment circuit 58 is connected to the above-mentioned negative power supply line via a current adjustment resistor 77, and the collector is a Peltier effect element 41 having one end grounded.
Is connected to the other end.

【0025】図3は、このような構成のレーザ波長制御
装置の動作原理を示したものである。この図で左側の曲
線は発振中心波長が所望の波長λのときのレーザ光45
Lの波形(光出力パワー)を示している。右側の曲線は
これよりも所定の温度だけ高温になったときのレーザ光
45H の波形を示している。このときの発振中心波長は
λよりも長いλ′である。また、図で斜線で示した左側
の波長領域81は、光狭帯域ハイパスフィルタ46(図
1)によって透過する波長の範囲を示したものであり、
右側の波長領域82は、光狭帯域ローパスフィルタ51
(図1)によって透過する波長の範囲を示したものであ
る。左側の波長領域81の中心波長は波長λよりもΔλ
だけ短波長となっており、右側の波長領域82の中心波
長は波長λよりもΔλだけ長波長となっている。ここで
Δλは、発振中心波長からわずかにずれた長さであり、
具体的には図3で示した光パワーを示す曲線の傾斜部分
に位置する程度の量となる。
FIG. 3 shows the operation principle of the laser wavelength control device having such a configuration. In the figure, the curve on the left side shows the laser light 45 when the oscillation center wavelength is a desired wavelength λ.
The waveform of L (light output power) is shown. The curve on the right shows the waveform of the laser beam 45H when the temperature rises by a predetermined temperature. The oscillation center wavelength at this time is λ ′ longer than λ. Further, a left wavelength region 81 indicated by oblique lines in the drawing indicates a range of wavelengths transmitted by the optical narrow band high-pass filter 46 (FIG. 1).
The wavelength region 82 on the right is a light narrow band low-pass filter 51.
FIG. 1 shows the range of wavelengths to be transmitted. The center wavelength of the left wavelength region 81 is Δλ more than the wavelength λ.
And the center wavelength of the right wavelength region 82 is longer than the wavelength λ by Δλ. Here, Δλ is a length slightly shifted from the oscillation center wavelength,
More specifically, the amount is such that it is positioned on an inclined portion of the curve indicating the optical power shown in FIG.

【0026】図1に示したレーザダイオード42が出力
するレーザ光45の中心波長が波長λに正しく設定され
ているとき、この図3でレーザ光45H が得られている
状態となっている。レーザ光45の光パワーが発振中心
波長を中心にして対称形で減衰しているものと仮定する
と、この状態で第1および第2のフォトダイオード4
8、53は同一量の光を受光する。このとき、第1およ
び第2のトランジスタ66、67は定電流源65に流れ
る電流を2分し、このとき抵抗69によって生じる電圧
降下分に相当する電圧が比較結果57として温度調整回
路58に入力される。温度調整回路58はこれに応じて
トランジスタ72を動作させ、そのコレクタ電流でペル
チェ効果素子41がその温度を保つように温度制御を行
うことになる。
When the center wavelength of the laser beam 45 output from the laser diode 42 shown in FIG. 1 is correctly set to the wavelength λ, the laser beam 45H is obtained in FIG. Assuming that the optical power of the laser light 45 is attenuated symmetrically with respect to the oscillation center wavelength, the first and second photodiodes 4 in this state.
8, 53 receive the same amount of light. At this time, the first and second transistors 66 and 67 divide the current flowing through the constant current source 65 into two, and a voltage corresponding to a voltage drop generated by the resistor 69 is input to the temperature adjustment circuit 58 as a comparison result 57 at this time. Is done. The temperature adjusting circuit 58 operates the transistor 72 in response to this, and controls the temperature so that the Peltier effect element 41 maintains the temperature with the collector current.

【0027】一方、何らかの状況の変化でLDモジュー
ル43内の温度が高温側に変化してレーザ光45の発振
中心波長がλ′になったとする。すると、図3に示した
ように光パワーが全体として図で右側にシフトし、その
特性曲線の左肩部分に2つの波長領域81、82が対応
することになる。この状態では、第1の波長領域81を
透過する光よりも第2の波長領域82を透過する光の方
が多くなる。したがって、第1のフォトダイオード48
の方が第2のフォトダイオード53よりも多くの光を受
光することになる。この状態では、図2に示した抵抗6
1の方が抵抗63よりも多くの電流が流れ、電位差が大
きくなる。この結果、第1のトランジスタ66のベース
電位は第2のトランジスタ67のそれよりも低くなり、
第1のトランジスタ66のコレクタ電流は第2のトラン
ジスタ67のそれよりも少なくなる。すなわち、レーザ
光45の中心波長が長波長側にシフトすると、比較結果
57としての電圧が次第に接地電位側に上昇していく。
温度調整回路58はこれに応じてトランジスタ72のコ
レクタ電流が増加し、ペルチェ効果素子41がより強く
冷却を行って、レーザ光45の中心波長をλ′からλに
移行させる。
On the other hand, it is assumed that the temperature inside the LD module 43 changes to a high temperature side due to a change in some situation, and the oscillation center wavelength of the laser beam 45 becomes λ ′. Then, as shown in FIG. 3, the optical power shifts to the right in the figure as a whole, and the two wavelength regions 81 and 82 correspond to the left shoulder portion of the characteristic curve. In this state, the amount of light transmitted through the second wavelength region 82 is larger than the amount of light transmitted through the first wavelength region 81. Therefore, the first photodiode 48
Will receive more light than the second photodiode 53. In this state, the resistance 6 shown in FIG.
1 flows more current than the resistor 63, and the potential difference becomes larger. As a result, the base potential of the first transistor 66 becomes lower than that of the second transistor 67,
The collector current of the first transistor 66 is smaller than that of the second transistor 67. That is, when the center wavelength of the laser beam 45 shifts to the longer wavelength side, the voltage as the comparison result 57 gradually increases to the ground potential side.
In response to this, the collector current of the transistor 72 increases, and the temperature adjustment circuit 58 cools the Peltier effect element 41 more strongly, and shifts the center wavelength of the laser beam 45 from λ ′ to λ.

【0028】これとは逆に、LDモジュール43内の温
度がより低温側に変化した場合には、ペルチェ効果素子
41の冷却が弱まる方向の温度制御が行われ、レーザ光
45の中心波長を所望の波長λに移行させることにな
る。
Conversely, when the temperature in the LD module 43 changes to a lower temperature, temperature control is performed in a direction in which the cooling of the Peltier effect element 41 is weakened, and the center wavelength of the laser beam 45 is set to a desired value. To the wavelength λ.

【0029】なお、以上説明した実施例ではペルチェ効
果素子を温度制御のための電子冷却器として使用した
が、これに限るものではない。また、必要に応じて加熱
制御を行うことも可能である。
In the embodiment described above, the Peltier effect element is used as the electronic cooler for controlling the temperature. However, the present invention is not limited to this. Moreover, it is also possible to perform heating control as needed.

【0030】さらに、実施例において、所望の波長λか
ら対称の波長位置に2つのフィルタを設けたが、必ずし
も対称位置の光を検出する必要はない。ただし、この場
合にはレーザ光の光パワーの特性曲線とそれぞれのフィ
ルタの配置位置との関係で定まる関係式を用いて温度制
御を行う必要がある。また、実施例ではレーザダイオー
ドをレーザ光出力手段として使用したが、他のレーザ光
出力手段に本発明を適用することは自由である。また、
実施例では2つのフィルタを固定した波長位置の光を透
過させるようにしたが、これらの透過する波長位置を任
意に設定できるようにして、レーザ光の発振中心波長を
自由に調整できるようにしてもよい。
Further, in the embodiment, two filters are provided at symmetric wavelength positions from the desired wavelength λ, but it is not always necessary to detect light at the symmetric position. However, in this case, it is necessary to perform temperature control using a relational expression determined by the relation between the characteristic curve of the optical power of the laser light and the arrangement position of each filter. In the embodiment, the laser diode is used as the laser light output means. However, the present invention can be freely applied to other laser light output means. Also,
In the embodiment, the light at the wavelength position where the two filters are fixed is transmitted. However, the wavelength position at which the light is transmitted can be arbitrarily set so that the oscillation center wavelength of the laser light can be freely adjusted. Is also good.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、予め定めた発振中
心波長を中心として長波長側と短波長側に同じ波長だけ
わずかにずれた波長位置で透過させる長波長側フィルタ
および短波長側フィルタを用意しておき、これらのフィ
ルタを透過したレーザ光の強度が等しくなるようにレー
ザ光出力手段の温度制御を行う。したがって、極めて単
純な回路構成でレーザ光の発振中心波長を一定に制御す
ることができる。
As described above, the long-wavelength filter and the short-wavelength filter that transmit light at the wavelength positions slightly shifted by the same wavelength on the long wavelength side and the short wavelength side around the predetermined oscillation center wavelength are used. In advance, the temperature of the laser light output means is controlled so that the intensities of the laser lights transmitted through these filters become equal. Therefore, the oscillation center wavelength of the laser light can be controlled to be constant with a very simple circuit configuration.

【0032】また、予め定めた発振中心波長を中心とし
て長波長側と短波長側にそれぞれ任意の波長だけわずか
にずれた波長位置で透過させる長波長側フィルタおよび
短波長側フィルタを用意しておき、これらのフィルタを
透過したレーザ光の強度がレーザ光の出力波長特性と長
波長側と短波長側に設定されたフィルタとの関係で定ま
る所定の比となるようにレーザ光出力手段の温度制御を
行うことにした。したがって、光パワーの特性が対称形
でないようなレーザ光出力手段を使用したような場合に
も、レーザ光の発振中心波長を一定に制御することがで
きる。
A long-wavelength filter and a short-wavelength filter that transmit light at wavelength positions slightly shifted by an arbitrary wavelength from the predetermined oscillation center wavelength to the long wavelength side and the short wavelength side, respectively, are prepared. Temperature control of the laser light output means so that the intensity of the laser light transmitted through these filters has a predetermined ratio determined by the relationship between the output wavelength characteristics of the laser light and the filters set on the long wavelength side and the short wavelength side. Decided to do. Therefore, even when a laser light output means whose optical power characteristics are not symmetrical is used, the oscillation center wavelength of the laser light can be controlled to be constant.

【0033】さらに、レーザ光の発振中心波長を発振中
心波長設定手段によって設定し、この発振中心波長設定
手段によって設定された発振中心波長を中心として長波
長側と短波長側にそれぞれ任意の波長だけわずかにずれ
た波長位置で透過させる長波長側フィルタおよび短波長
側フィルタを用いて、これらのフィルタを透過したレー
ザ光の強度がレーザ光の出力波長特性と長波長側と短波
長側に設定されたフィルタとの関係で定まる所定の比と
なるようにレーザ光出力手段の温度制御を行うことにし
た。したがって、レーザ光の発振中心波長自体を自由に
設定することができ、その設定された発振中心波長に保
持することができる。
Further, the oscillation center wavelength of the laser beam is set by the oscillation center wavelength setting means, and an arbitrary wavelength is respectively set on the long wavelength side and the short wavelength side around the oscillation center wavelength set by the oscillation center wavelength setting means. Using the long wavelength filter and the short wavelength filter that transmit light at slightly shifted wavelength positions, the intensity of the laser light transmitted through these filters is set to the output wavelength characteristics of the laser light and to the long wavelength side and the short wavelength side. The temperature of the laser light output means is controlled so as to have a predetermined ratio determined by the relationship with the filter. Therefore, the oscillation center wavelength itself of the laser beam can be freely set, and can be maintained at the set oscillation center wavelength.

【0034】また、上記本発明の構成において、ペルチ
ェ効果素子を温度制御手段に使用すれば、単に冷却を行
うだけでなく、加熱を行うこともでき、レーザ波長制御
装置の温度制御範囲を広範囲に設定することができる。
In the configuration of the present invention, if a Peltier effect element is used for the temperature control means, not only cooling but also heating can be performed, and the temperature control range of the laser wavelength control device can be widened. Can be set.

【0035】さらに、狭帯域フィルタを使用したので、
温度制御を安定かつ高精度に行うことができる。また、
サーミスタを使用しないで温度制御を行うことができる
ので、この点でも制御の高精度化を図ることができる。
Further, since a narrow band filter is used,
Temperature control can be performed stably and with high accuracy. Also,
Since temperature control can be performed without using a thermistor, control accuracy can be improved in this respect as well.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例におけるレーザ波長制御装置
の回路構成を原理的に表わした原理図である。
FIG. 1 is a principle diagram illustrating a circuit configuration of a laser wavelength controller according to an embodiment of the present invention.

【図2】本実施例のレーザ波長制御装置の要部の回路構
成を具体的に表わした回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram specifically showing a circuit configuration of a main part of the laser wavelength control device of the present embodiment.

【図3】本実施例のレーザ波長制御装置の動作原理を示
した説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an operation principle of the laser wavelength control device of the present embodiment.

【図4】従来の一般的なレーザダイオードを使用した温
度制御回路の構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a conventional temperature control circuit using a general laser diode.

【図5】先に提案されたレーザ波長制御装置の回路構成
の概要を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing an outline of a circuit configuration of the previously proposed laser wavelength control device.

【図6】この提案されたレーザ波長制御装置の動作原理
を示した原理図である。
FIG. 6 is a principle diagram showing an operation principle of the proposed laser wavelength control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

41 ペルチェ効果素子 42 レーザダイオード 43 LDモジュール 46 光狭帯域ハイパスフィルタ 48 第1のフォトダイオード 51 光狭帯域ローパスフィルタ 53 第2のフォトダイオード 56 比較器 58 温度調整回路 Reference Signs List 41 Peltier effect element 42 Laser diode 43 LD module 46 Optical narrow band high-pass filter 48 First photodiode 51 Optical narrow band low-pass filter 53 Second photodiode 56 Comparator 58 Temperature adjustment circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 3/133 H01S 3/096 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01S 3/133 H01S 3/096

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 レーザ光を出力するレーザ光出力手段
と、 このレーザ光出力手段から出力されるレーザ光の発振中
心波長を設定する発振中心波長設定手段と、 前記発振中心波長設定手段によって設定された発振中心
波長を中心として長波長側と短波長側にそれぞれ任意の
波長だけわずかにずれた波長位置で透過させる長波長側
フィルタおよび短波長側フィルタと、 前記長波長側フィルタおよび前記短波長側フィルタを透
過したレーザ光の強度がレーザ光の出力波長特性と前記
長波長側と前記短波長側に設定されたフィルタとの関係
で定まる所定の比となるように前記レーザ光出力手段の
温度制御を行う温度制御手段とを具備することを特徴と
するレーザ波長制御装置。
1. A laser light output means for outputting laser light, an oscillation center wavelength setting means for setting an oscillation center wavelength of laser light output from the laser light output means, and an oscillation center wavelength setting means for setting the oscillation center wavelength. A long-wavelength filter and a short-wavelength filter that transmit light at wavelength positions slightly shifted by an arbitrary wavelength to a long-wavelength side and a short-wavelength side with respect to the oscillation center wavelength, and the long-wavelength filter and the short-wavelength side Temperature control of the laser light output means so that the intensity of the laser light transmitted through the filter has a predetermined ratio determined by the relationship between the output wavelength characteristic of the laser light and the filters set on the long wavelength side and the short wavelength side. And a temperature control means for performing the temperature control.
【請求項2】 前記温度制御手段は、レーザ光出力手段
の近傍に配置されたペルチェ効果素子を制御することに
よって温度の制御を行うことを特徴とする請求項1記載
のレーザ波長制御装置。
2. The laser wavelength control device according to claim 1, wherein the temperature control means controls the temperature by controlling a Peltier effect element arranged near the laser light output means.
【請求項3】 前記レーザ光出力手段は、レーザダイオ
ードであり、 前記温度制御手段は、レーザ光出力手段の出力したレー
ザ光を光学的な狭帯域の長波長側フィルタおよび短波長
側フィルタを透過させた光をフォトダイオードでそれぞ
れ光電変換して得られた電気信号を用いて温度制御を行
うことを特徴とする請求項1記載のレーザ波長制御装
置。
3. The laser light output means is a laser diode, and the temperature control means transmits the laser light output from the laser light output means through an optical narrow band long wavelength filter and a short wavelength filter. 2. The laser wavelength control device according to claim 1, wherein temperature control is performed using an electric signal obtained by photoelectrically converting the light that has been made by the photodiode.
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