JPH04316383A - 同調可能なダイオードレーザの周波数およびパワー出力を制御するシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は同調可能なダイオードレ
ーザ（ｔｕｎａｂｌｅｄｉｏｄｅ　ｌａｓｅｒ）に関す
る。さらに詳しくは、そのようなレーザの周波数および
パワー出力を制御する方法および手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】同調形ダイオードレーザ、たとえばレッ
ドソルトレーザ（ｌｅａｄ　ｓａｌｔ　ｌａｓｅｒ）　
の波長はダイオードの温度変化によって同調（ｔｕｎｅ
）される。そしてダイオードの温度変化はダイオード材
料の屈折率を変化させ、したがって発振波長を変化させ
る。普通、数ヘルツ以上の周波数で同調を行うばあい、
加熱はダイオードへの駆動電流（ｄｒｉｖｅ　ｃｕｒｒ
ｅｎｔ）　を変えることによりなされる。しかし、駆動
電流を変えることはまた、ダイオードのゲイン、それ故
パワー出力をも変化させる。多くの応用装置では、この
ことは好ましくない。たとえば、そのようなレーザがト
レースガス（ｔｒａｃｅ　ｇａｓ）　により光の吸収を
測定するための吸収分光学（ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｐ
ｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）　で用いられるばあい、前述し
たパワー出力の変化によってビーム変調は、トレースガ
スによる光の吸収には関係しないがまぎらわしくふるま
う（ｍｉｍｉｃ）第１および第２のハーモニック信号を
含むようになる。

【０００３】前述の問題を解決する一つの方法は、マイ
クロ波のスイープ発振器（ｍｉｃｒｏｗａｖｅｓｗｅｅ
ｐ　ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ）で行われているように、
レーザの波長およびパワー出力の両方を制御することで
ある。このようにレーザの電流を変えてレーザを同調し
、一方レーザダイオードおよびその取付構造（ｍｏｕｎ
ｔｉｎｇ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）全体の温度を変化させ
ることにより出力を制御することが、エス・ヤマグチお
よびエム・スズキ（Ｓ．Ｙａｍａｇｕｃｈｉ　ａｎｄ　
Ｍ．Ｓｕｚｕｋｉ）　著の論文「パワー　　レベル　　
コントロールド　　オプチカル　　スイープ　　オッシ
レータ　　ユージング　　ア　　ガリウムヒ素　　セミ
コンダクタ　　レーザ（Ｐｏｗｅｒ　Ｌｅｖｅｌ　Ｃｏ
ｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｓｗｅｅｐ　Ｏｓ
ｃｉｌｌａｔｏｒ　Ｕｓｉｎｇ　Ａ　ＧａＡｓ　Ｓｅｍ
ｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｌａｓｅｒ）」（アイ　　イー
　　イー　　イー　　トランザクションズオン　　イン
ストラメンテーション　　アンドメジャメント（ＩＥＥ
Ｅ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　Ｏｎ　Ｉｎｓｔｒｕｍ
ｅｎｔａｔｉｏｎ　Ａｎｄ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）
、ＩＭ−３６　巻、７８９−７９６　頁、１９７７年）
に開示されている。しかし、この方法は温度制御の遅さ
のため、その適用はサブヘルツ（ｓｕｂ−Ｈｅｒｔｚ）
の同調に限定される。

【０００４】また、ダイオードレーザを同調する目的で
ダイオードレーザの温度を変化させる手段として外部の
レーザを用いることが、シー・クリムカクおよびジェイ
・カムパロ（Ｃ．　Ｋｌｉｍｃａｋ　ａｎｄ　Ｊ．　Ｃ
ａｍｐａｒｏ　）著の「フォトサーマル　　ウェーブレ
ンクス　　モジュレーション　　オブ　　ア　　ダイオ
ード　　レーザ（Ｐｈｏｔｏｔｈｅｒｍａｌ　Ｗａｖｅ
ｌｅｎｇｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ａ　Ｄｉ
ｏｄｅ　Ｌａｓｅｒ）」（ジャーナル　　オブ　　オプ
チカル　　ソサイアティ　　オブ　　アメリカ　　ビー
，オプチカル　　フィジック（Ｊ．　Ｏｐｔ．　Ｓｏｃ
．　Ａｍ．Ｂ．，）第５巻、２１１−２１４　頁、１９
８８年）に開示されている。この論文では、パワー出力
の変化は、ダイオードレーザがその電流を変化させるこ
とにより同調されるばあいに生じるよりも、はるかに小
さな変化であることが示されている。 しかしながら、その論文にはダイオードレーザのパワー
の能動的な制御（ａｃｔｉｖｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ）の形
態については何ら教示がない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような状
況に鑑み、レーザのパワー出力の変化を最小にする、ダ
イオードレーザの波長を周期的に同調するためのシステ
ムを提供することにある。

【０００６】本発明の他の目的はレーザの周波数とパワ
ー出力を独立して制御できる、制御されたダイオードレ
ーザシステムを提供することである。

【０００７】本発明の更に他の目的はダイオードレーザ
がかなり広い同調範囲にわたって同調されうるシステム
を提供することである。

【０００８】本発明の他の目的は、吸収媒体の吸収特性
が波長に依存するときでさえも、吸収媒体を通ったレー
ザビームの伝送後に検出されたパワーが、変調周波数の
選ばれた倍数（ｓｅｌｅｃｔｅｄ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｓ
）で最小のハーモニックをもつようにレーザのパワー出
力を制御するこの種のシステムを提供することである。

【０００９】本発明の更に他の目的は、前述の１または
２以上の利点を生じるダイオードレーザの周波数および
パワー出力を制御する方法を提供することである。

【００１０】他の目的は部分的には明白であり、またそ
れ以外の部分も以下の説明で明らかになるであろう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、以下の詳細な
説明で例示される部品の配列、要素の組合せ、構造の特
徴および一連の工程からなり、また本発明の範囲は特許
請求の範囲において示されている。

【００１２】すなわち、本発明のシステムは、周波数お
よびパワーを制御できる同調可能なダイオードレーザシ
ステムであって、該システムが、レーザ光線を発する周
波数の可干渉光ビームを出す同調可能なダイオードレー
ザ、該ダイオードレーザに駆動電流を供給する駆動手段
、前記ダイオードレーザと離れて設けられており、前記
ダイオードレーザとのあいだのビーム経路に沿って送ら
れた光を検知し、該光に応じて、対応する出力信号を発
生する検知手段、前記ダイオードレーザを加熱してその
周波数を変えるために前記ダイオードレーザに放射を与
える手段、選ばれた同調周波数を有する同調信号を発生
する手段、前記同調信号に応じて、前記ダイオードレー
ザへの放射の振幅を、前記選ばれた同調周波数で周期的
に変え、それにより選ばれた同調範囲にわたって前記ダ
イオードレーザビームを周波数変調する同調手段、およ
び前記ダイオードレーザからの変調された光ビームの選
ばれた周波数成分を最小にするために、前記検知手段の
出力信号に応じて前記駆動手段を制御して前記ダイオー
ドレーザへの駆動電流を調節し、それにより前記ダイオ
ードレーザが前記選ばれた同調範囲で同調されたときに
ダイオードレーザのパワー出力の変化を最小にする手段
、からなることを特徴としている。

【００１３】また、本発明の方法は、選ばれたレーザ光
線を発する周波数を有する可干渉光ビームを出す、同調
可能なダイオードレーザの制御方法であって、前記ダイ
オードレーザに駆動電流を供給する工程、ビーム経路に
沿って送られた光を検知し、該光に応じて出力信号を発
生する行程、前記ダイオードレーザを加熱してその周波
数を変えるために前記ダイオードレーザに放射を与える
工程、選ばれた同調周波数を有する同調信号を発生する
工程、前記ダイオードレーザへの放射の振幅を、前記選
ばれた同調周波数で定期的に変え、選ばれた同調周囲に
わたってダイオードレーザビームを周波数変調する工程
、および前記ダイオードレーザからの変調された光ビー
ムの選ばれた周波数成分を最小にするために、前記ダイ
オードレーザへの駆動電流を制御し、それにより前記ダ
イオードレーザが前記選ばれた同調範囲で同調されたと
きにダイオードレーザのパワー出力の変化を最小にする
工程からなることを特徴としている。

【００１４】

【作用】簡単にいえば、本発明による制御されたダイオ
ードレーザシステムは可干渉光のビーム（ｂｅａｍ　ｏ
ｆ　ｃｏｈｅｒｅｎｔ　ｌｉｇｈｔ）を発する同調可能
なダイオードレーザからなっている。その光は１つの経
路に沿って検出器に進み、検出器は経路に沿って伝送さ
れた光を検出する。ダイオードレーザは選ばれた波長に
同調され、簡単で安価な加熱（赤外）レーザからの、よ
り短波長光を用いてダイオード接合を光学的に加熱する
ことにより周波数変調される。ダイオード接合に入射す
る光の量が増加すると、ダイオードレーザにより発せら
れる光の周波数も増加する。かくして周期的に加熱レー
ザへの駆動電流を変化させることにより、ダイオードレ
ーザは周波数においてスイープされうる。

【００１５】ダイオードレーザのそのような光学的加熱
はまた、当該レーザからのパワー出力に影響を及ぼす。 しかしその影響はダイオードレーザへの駆動電流を変化
させることにより生じる影響とは逆になる。換言すれば
、ダイオードレーザに入射する光が増加すると、一定電
流でレーザのパワー出力が減少する。本発明によるシス
テムは、検出器により検出されたパワーが変調された周
波数の選ばれた倍数で最小のハーモニックをもつように
ダイオードレーザのパワー出力を制御することにより、
検出器に到達する伝送光の振幅変化を修正しまたは補償
する。このことはパワーの一様化（ｐｏｗｅｒ　ｌｅｖ
ｅｌｉｎｇ）として以下で言及する。

【００１６】ダイオードレーザのパワー出力の制御はそ
のレーザへの駆動電流を調節することにより達成される
。その影響はほとんど過去の温度には依存しない。すな
わち、パワー出力はダイオードレーザのその瞬間の温度
にだけ依存する。しかしながら、ダイオードの温度とダ
イオードレーザを加熱する加熱レーザからの光の強さと
のあいだには位相ずれ（ｐｈａｓｅ　ｓｈｉｆｔ）があ
る。これはダイオードレーザおよびその取付部材（ｍｏ
ｕｎｔｉｎｇ）のゼロでない熱容量と熱抵抗による。こ
の位相ずれを考慮して、ダイオードレーザにフィードバ
ックされた駆動電流の修正の各々の周波数成分（ｆｒｅ
ｑｕｅｎｃｙ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）　は、加熱レーザ
を駆動する信号と同位相となるように修正される。

【００１７】一般にはダイオードレーザへの電流波形は
ダイオードレーザの変調またはスイープ周波数の全倍数
（ａｌｌ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｓ）　での成分を有するか
もしれない。しかし実際には、ダイオードレーザの出力
の選ばれた成分のみのパワーを一様にすることで充分で
あるかも知れない。ここに開示されたシステムは駆動信
号の第１および第２のハーモニック（すなわちｆおよび
２ｆ）を選択し、それより高次のハーモニックはパワー
の一様化に対し選ばれない。このことにより、ダイオー
ドレーザから検出器へのビームが、吸収特性が波長に依
存する吸収媒体を通過しても、システムがダイオードレ
ーザから実質的に一定なパワー出力を維持することを可
能にしている。

【００１８】ダイオードレーザの出力の選ばれたハーモ
ニックのパワーの一様化を達成するため、電流制御を用
いる振幅調整と、光学的加熱を用いる周波数変調とを組
み合わせることにより、ダイオードレーザの周波数と出
力パワーを独立して制御することができる。さらに本発
明によるシステムは４００Ｈｚ　という高いスキャニン
グ周波数（ｓｃａｎｎｉｎｇ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）で
達成できることを立証した。 この４００Ｈｚ　というスキャニング周波数は、トレー
スガスの測定装置において、第２次のハーモニックまた
は派生信号のプロセシング技術（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）の使用を可能にするのに充分
である。

【００１９】さらに好都合なことに、ダイオードレーザ
の電流調整は、同調と共にパワー出力を変化させないよ
うに働く一方において、ダイオードレーザが同調される
周波数範囲を増加するように同調と共に作用しようとす
る。このことは、たとえば、吸収分光学で、圧力によっ
て吸収ラインが拡大される圧力拡大吸収ライン（ｐｒｅ
ｓｓｕｒｅ−ｂｒｏａｄｅｎｅｄ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏ
ｎ　ｌｉｎｅｓ）を明らかにして、自由な大気でトレー
スガスにより光の吸収を測定するため、このシステムが
用いられることを可能にしている。

【００２０】

【実施例】本発明の本質および目的をよりよく理解する
ために、添付図面に関連する詳細な説明について言及す
る。

【００２１】図１は、本発明を具体化した制御されたダ
イオードレーザシステムのブロック図；図２は、ダイオ
ードレーザの電流を制御する図１に示されたシステムの
一部分をより詳細に説明する回路図；図３は図１に示さ
れたシステムの同調制御部の回路図；図４は図１のシス
テムのためのコンピュータ化された電流制御装置を示す
ブロック図；および図５〜７はそれぞれ図１のシステム
の効果を図解したグラフである。

【００２２】図１を参照すると、本発明のシステムは、
加熱レーザ２２からの光により加熱されるダイオードレ
ーザ２０を含む。このシステムが吸収分光学の分野にお
いて使用されるときは、前記ダイオードレーザは、たと
えば、波長が３〜３０マイクロメータである中間赤外ス
ペクトル領域の光を放射するレッドソルトレーザが好ま
しい。そこでは多くの大気トレースガス（ａｔｍｏｓｐ
ｈｅｒｉｃ　ｔｒａｃｅ　ｇａｓｅｓ）が吸収特性を有
している。前記加熱レーザ２２は可視領域またはそれに
近い領域、たとえば波長が８３０　ナノメータの光を放
射することが好ましい。同調制御部２４は加熱レーザ２
２のパワー出力を周期的に変化させる。 そして、加熱レーザ２２からの光がダイオードレーザ２
０により吸収されてダイオードレーザ２０の周波数を選
ばれた範囲の周波数に同調させる。

【００２３】ダイオードレーザ２０からの光は、前記経
路に沿って検出器２６に伝えられる。この経路には図１
において破線で囲まれたセル２８として図解された吸収
媒体が含まれていてもよい。

【００２４】一連のロックインアンプ対３２ａ　、　３
２ａ′；３２ｂ　、　３２ｂ′；３２ｃ　、　３２ｃ′
；…；３２ｎ　、　３２ｎ′（３２で表示されるグルー
プ）によって、検出器２６からの信号は同期的に復調さ
れる。たとえば、図に示されたシステムにおいては、各
アンプはスタンフォード研究所のモデルＳＲ５３０　、
２相ロックインアンプ（Ｓｔａｎｆｏｒｄ　Ｒｅｓｅａ
ｒｃｈＭｏｄｅｌ　ＳＲ５３０　ｔｗｏ−ｐｈａｓｅ　
ｌｏｃｋ−ｉｎ　ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）であってもよい
。そのようなアンプ３２のそれぞれは、検出器２６から
の信号を入力部Ｓにおいて、および基準信号を入力部Ｒ
において受信し、検出され、低域通過フィルタを通され
、さらに増幅された出力信号を出力部Ｏから発する。 ダイオードレーザの出力の各ハーモニック（たとえばｆ
、２ｆ、３ｆ…ｎｆ）を最小に抑えるために、１対の同
位相（ｃｏｓ）の基準信号および９０°だけ異なる位相
（ｓｉｎ）（直角位相）の基準信号が１対のアンプ３２
に送られる。

【００２５】これを説明するために、ダイオードレーザ
の出力の第１の成分と第２の成分のみを最小に抑えるシ
ステムを詳しく説明する。ｃｏｓ（ｆ）およびｓｉｎ（
ｆ）が基準信号としてそれぞれアンプ３２ａ　と　３２
ａ′の入力部Ｒに送られ、そして基準信号としてｃｏｓ
（２ｆ）およびｓｉｎ（２ｆ）がそれぞれ３２ｂ　と　
３２ｂ′の入力部Ｒに送られる。

【００２６】ロックインアンプ対３２からの出力信号は
対応する対の変調器３４ａ　、　３４ａ′；３４ｂ　；
　３４ｂ′；…；３４ｎ、　３４ｎ′（３４で表示され
るグループ）に送られる。該変調器は前述した基準信号
（ｃｏｓおよびｓｉｎ）も受けとる。その結果、変調器
３４において、アンプ出力信号が基準信号を振幅変調し
、これらの変調された信号が加算ジャンクション（ｓｕ
ｍｍｉｎｇ　　ｊｕｎｃｔｉｏｎ）３６において直流電
流Ｉｏと合成される。この合成された信号がダイオード
レーザ２０を駆動する電流制御装置３８に送られる。

【００２７】ロックインアンプ３２におけるゲインは閾
値電流およびダイオードレーザ２０のパワー出力特性に
応じて適切にプリセットされる。このような適用におい
て、各アンプ３２の周波数応答は比例項（ｐｒｏｐｏｒ
ｔｉｏｎａｌ　ｔｅｒｍ）および積分項（ｉｎｔｅｇｒ
ａｌ　ｔｅｒｍ）の両方を包含するであろう。

【００２８】ここで、図２を参照する。図２においては
、変調器３４、および該変調器３４とアンプ３２とに送
られる同位相の基準信号および９０°だけ異なる位相の
基準信号を発生するための回路がさらに詳細に示されて
いる。 そこに示されているように、周波数可変発振器８２とし
てシュミットトリガー論理インバーター（Ｓｃｈｍｉｄ
ｔ−ｔｒｉｇｇｅｒｌｏｇｉｃ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ）が
使用されている。該発振器の周波数はポテンシオメータ
（ｐｏｔｅｎｔｉｏ　ｍｅｔｅｒ）８２ａ　により約０
．４３〜１．３７ｍＨｚ　の範囲で調整可能である。別
のインバータ８４によってバッファリング（ｂｕｆｆｅ
ｒｉｎｇ）されたあと、前記出力は入力信号を分割する
１１ビットの同期カウンター（ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ
　ｃｏｕｎｔｅｒ）　８６に送られる。カウンター８６
からの１１ビットカウントはＥＰＲＯＭ　（ｅｒａｓａ
ｂｌｅ　ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ｒｅａｄ−ｏｎｌ
ｙ　ｍｅｍｏｒｙ）８８をアドレスするのに使用される
。該ＥＰＲＯＭはたとえば２７Ｃ１６　タイプのもので
あってもよい。 ここに述べた例においては、すべての論理素子はＣＭＯ
Ｓであり、よってそれらの出力電圧は正確に０であるか
、または供給電圧に等しい。したがって、それらはシス
テムのアナログ部分（ａｎａｌｏｇ　ｐｏｒｔｉｏｎｓ
）　への入力として使用可能である。他の論理タイプの
ものが使用されるばあいには、正確な２ステイト（２−
ｓｔａｔｅ）のアナログ信号をうるために前記論理信号
をバッファリングする必要があるだろう。

【００２９】メモリー８８は８つの表現を記憶する。該
８つの表現とは、サイン曲線信号のパルス幅を変調し、
それを２進法で表現したものである。メモリー位置は、
カウンター８６により連続的にアドレスされ、８ビット
の一連の出力が発せられる。１つのビットは各信号に対
応している。出力ビットは対にされる。各対は、サイン
曲線信号を表す一連の２１１ビット（２０４８ビット）
の１部である第１のビットと、該第１のビットの補数（
ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔ）である第２のビットとからなる
。第２のビットは、このように前記と同一のサイン曲線
信号の逆（ｉｎｖｅｒｓｅ）　を表す一連のビットの１
部である。前記出力ビットの各対は前記変調器対３４ａ
　、　３４ａ′および３４ｂ　、３４ｂ′に送られる。 これらの変調器はこの例においては単なるポテンシオメ
ータ９２である。該ポテンシオメータの出力はアンプ１
０２　によって加算され、ならされる（ｓｍｏｏｔｈｅ
ｄ）。該アンプ１０２　の逆変換入力（ｉｎｖｅｒｔｉ
ｎｇ　ｉｎｐｕｔ）　は加算ジャンクション３６を構成
している。

【００３０】カウンター８６およびメモリー８８により
発せられるサイン曲線信号はｃｏｓ（２πｆｔ）、ｓｉ
ｎ（２πｆｔ）、ｃｏｓ（４πｆｔ）、ｓｉｎ（４πｆ
ｔ）およびそれらの逆のものである。これらは位相が９
０°だけ異なる２つの成分を有する前記第１および第２
のハーモニックであり、発振器８２により発生した周波
数の２−１１　倍の周波数を有する。便宜上、ここでは
それらをｃｏｓ（ｆ）、ｓｉｎ（ｆ）、ｃｏｓ（２ｆ）
およびｓｉｎ（２ｆ）と略して書く。発振器８２のポテ
ンシオメータ８２ａ　を調整することにより、ｆは充分
広い範囲、つまり２１０　〜６７０Ｈｚにわたって調整
される。前記信号成分の振幅と位相はポテンシオメータ
９２を調整することにより変化させることができる。

【００３１】アンプ１０２　からの出力信号はこのよう
に位相と振幅が任意に調整可能なｆおよび２ｆの成分を
含んでいる。この信号は電流制御装置３８に送られて、
ダイオードレーザ２０の駆動電流を変調する。

【００３２】ここで同調制御部２４を詳細に示す図３を
参照する。この部分は調整可能な振幅と極性を有する加
熱レーザ２２の周期的な制御信号を発生する。このため
、メモリー８８（図２参照）からの２進法の信号の１つ
（たとえば信号ｃｏｓ（ｆ））が一対のカスケード式の
論理回路（ｃａｓｃａｄｅｄ　ｌｏｇｉｃ　ｉｎｖｅｒ
ｔｅｒｓ）　１０４と１０６　に送られる。 該信号はインバーター１０６　をまたがっているポテン
シオメータ１０８によりピックオフ（ｐｉｃｋ　ｏｆｆ
）され、その振幅と極性はポテンシオメータ１０８　の
調整により制御されている。

【００３３】ポテンシオメータ１０８　からのｃｏｓ（
ｆ）信号は積分回路１１２　を経由して電界効果トラン
ジスタ１１６　のゲートに至る。該電界効果トランジス
タ１１６　はソースが接地されていると共にドレインが
電圧レギュレータ１１４　のコントロール端子Ｃに接続
されている。電圧レギュレータ１１４　は抵抗１１８　
と協働して、限流器（ｃｕｒｒｅｎｔｌｉｍｉｔｅｒ）
として機能することがわかるであろう。レーザ２２は接
地と電界効果トランジスタのドレインとのあいだに接続
されている。

【００３４】加熱レーザ２２への最大電流は、このよう
に電圧レギュレータ１１４　によって調節されるが、レ
ーザへの実際の電流はトランジスタによる接地へ分流さ
れた量によって決定される。たとえば、もしレーザ２２
の定格最大電流が９２ｍＡであれば電圧レギュレータは
８５ｍＡのオーダーで固定した電流を供給することがで
きる。この電流の一部はレーザ２２と並列に接続されて
いるトランジスタ１１６　によって接地へ分流される。 この例においてレーザは順方向にバイアスされているの
で、トランジスタのドレイン電圧を約２Ｖに設定してい
る。モニタフォトダイオード（ｍｏｎｉｔｏｒ　ｐｈｏ
ｔｏｄｉｏｄｅ）１２０　はレーザ２２のパワー出力を
監視しており、カレントフォロワ（ｃｕｒｒｅｎｔ　ｆ
ｏｌｌｏｗｅｒ）１２２　を経て積分回路１１２　の入
力にフィードバックされる対応信号を発生する。前記積
分回路において、ｃｏｓ（２πｆｔ）信号から前記対応
信号が減じられて、積分回路１１２　によって積分され
るエラー信号を発生する。その結果、加熱レーザ２２の
パワー出力はＰ＝Ｐｏ（１＋Ａｃｏｓ（２πｆｔ））に
よりサイン波的に変化する。ここに、Ｐｏは平均パワー
でありＡはＡ＜１である。レーザ２２から変調されたビ
ームはダイオードレーザ２０（図１）を選ばれた範囲Δ
νの前後で同調する。

【００３５】さらに図３を参照しながら説明する。評価
のために、ダイオードレーザ２０の温度の関数として、
検出器２６（図１）によって検出される信号を表示する
ことを可能にするために、図示された同調制御部２４は
また調節可能な振幅と位相の周波数ｆでの信号を供給す
る。この表示値は後で図５〜図７との関連で述べる。メ
モリ８８からの２進の出力ｓｉｎ（ｆ）はインバータ１
２６　に至り、さらに第２のインバータ１２８　へと至
る。すなわちゲート１２６　の出力は、−ｓｉｎ（ｆ）
であり、ゲート１２８　の出力は＋ｓｉｎ（ｆ）である
。したがって、インバータ１０８　をまたいで接続され
ているポテンシオメータ１３０　は、＋ｓｉｎ（ｆ）か
ら−ｓｉｎ（ｆ）の範囲の信号を供給する。同様にイン
バータ１０６　をまたいで接続されている第２のポテン
シオメータ１３２　は＋ｃｏｓ（ｆ）から−ｃｏｓ（ｆ
）の範囲の信号を供給する。これら２つの信号は合成さ
れ、フィルタアンプ１３４　により低域通過フィルタを
かけられる。そのアンプの出力は適切なオシロスコープ
１３６　の水平偏向入力に供給される。こうして、ポテ
ンシオメータ１３０　および１３２　を調節することに
より、ＣＲＴ（ｃａｔｈｏｄｅ　ｒａｙ　ｔｕｂｅ）の
水平偏向に対する位相のフルレンジ（ｆｕｌｌ　ｒａｎ
ｇｅ）がえられる。

【００３６】加熱レーザ２２のパワー出力を変調するた
めの最適周波数ｆを決定するテストにおいて、すなわち
、ダイオードレーザ２０を同調するための最適周波数を
決定する際、ダイオードレーザ２０は閾値よりわずかに
大きい電流で大気吸収ライン（ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ
　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｌｉｎｅｓ）から充分に離れ
て動作した。加熱レーザ２２の変調周波数は特定のシス
テムにおけるテストでは、発振器８２のポテンシオメー
タ８２ａ　を調節することにより変化し、検出器２６か
ら生じる信号の振幅および周波数が記録された。振幅は
周波数ｆ＝２６０Ｈｚ　で、初期値の０．７０７　倍に
まで減衰し、そのときの位相ずれは８０°であった。周
波数がｆ＝４７０Ｈｚ　のばあいは、振幅は初期値の半
分に減衰し、位相ずれは１０５　°であった。したがっ
て、変調周波数に対する合理的な上限は４００Ｈｚ　で
あった。そしてその値を超えると変調が急激に減少した
。テスト時の特定の加熱レーザ２２の最大パワー出力は
１８ｍＷであったが、高々５．５ｍＷ　のピーク出力で
ダイオードレーザ２０の要求される同調範囲Δνがえら
れた。

【００３７】この例において、ロックイン対　３２ａ、
　３２ａ′および３２ｂ　、　３２ｂ′は前述した単一
の基準入力部を有するＳＲ　５３０の二相のロックイン
を用いて実現された。ロックインの軸の位相ずれを調整
すると、一方の変調器、すなわち、図２における変調器
３４ａ　は主としてアンプ３２ａ　の出力を変化させ、
これと同調してもう一方の変調器　３４ａ′はアンプ　
３２ａ′の出力を変化させる。このとき、同じ変調器（
ポテンシオメータ９２）は手動で調節され、アンプ３２
ａ　および　３２ａ′の出力はゼロとなる。

【００３８】つぎに、ハーモニック２ｆを受ける第２の
アンプ３２ｂ　、３２ｂ′の対の位相ずれが同様にして
調整される。その結果、変調器３４ｂは主としてアンプ
３２ｂ　の出力を変化させ、変調器　３４ｂ′はアンプ
　３２ｂ′の出力を変化させ、この後、変調器（ポテン
シオメータ９２）は、アンプ３２ｂ　および　３２ｂ′
の出力がゼロになるまで手動で調節される。この過程は
すべての増幅器３２の出力が実質的にゼロになるまで繰
り返される。普通は２回繰り返すとｆおよび２ｆの信号
は共に初期値の１％以下となる。

【００３９】最後に、おのおののアンプ３２に対する基
準位相、すなわち入力部Ｒでの基準位相は再調整される
。 その結果、本システムの応答は主として増幅器３２ａ　
および３２ｂ　から出力を発生する。すなわち、同位相
の（ｃｏｓ）成分の出力を発生する。

【００４０】このように、図２に示される回路構成は、
ロックインアンプ３２と共に、検出器２６の信号を同期
的に復調する手動サーボシステム（ｓｅｒｖｏｓｙｓｔ
ｅｍ）からなり、これにより操作者はアンプ３２からの
出力に注意して、手動で変調器（ポテンシオメータ９２
）を適切に調節してダイオードレーザビームのｆおよび
２ｆの変調成分を減じてゼロにする。結果的に、ダイオ
ードレーザ２０のパワー出力の変化は、レーザが周波数
において同調されるとき、そのレーザの固有の特性によ
り最小になる。さらに、パワー出力は、たとえレーザ２
０からのビームが、吸収特性が波長に依存する吸収媒体
を通過しても一定である。

【００４１】図４を参照して説明すると、必要に応じて
、前述した手動で操作されるサーボシステムに代えてプ
ロセッサ１６２　を有するコンピュータ化されたサーボ
システムを用いてもよい。該プロセッサ１６２　は、各
アンプ３２に対してゲインおよび時定数を調整でき、要
求されるハーモニック、すなわちｆまたは２ｆを選択で
き、かつアンプ３２の出力で同位相および９０°位相の
ずれた読みをうることができる。このコンピュータ化さ
れたものにおいて、おのおのの変調器３４は、ダイオー
ドレーザ２０への電流信号を制御するディジタル−　ア
ナログ変換器（以下、ＤＡＣという）というを備えた変
調器１６４　と置き換えてもよい。

【００４２】図１の変調器３４ａ　に対応するこれらの
変調器１６４　は図４に詳しく示されている。このもの
はＤＡＣ１６６　からなっており、その出力端子は１対
のゲート１６８　を経て加算アンプ１０２　に接続され
ている。メモリ８８（図２）からの１ビット（すなわち
ｃｏｓ（ｆ））は一方のゲートの制御端子に流れ、イン
バータ１７２　を経由して他方のゲートの制御端子へと
流れ、２つのゲート１６８　を動作して１８０　°の位
相ずれを生じさせる。ゲート１６８　は、ｃｏｓ（ｆ）
のビット値に応じてＤＡＣ１６６　からの電流出力をア
ンプ１０２　に、またはダイオード１７４　を通してア
ースに接続している。

【００４３】ビットの平均値はα＝０．５　＋Ａでえら
れ、ここにＡは−０．５　≦Ａ≦０．５　である。一方
、ビットの補数の平均値は（１−α）＝０．５　−Ａで
えられる。この平均値は、メモリ８８からサイン波形の
パルス幅の変調の近似において、ある点でビットが大き
い時間の部分（ｆｒａｃｔｉｏｎ）を表わしている。

【００４４】おのおののＤＡＣ１６６　の電流出力に対
してＩ１　＝ＩＲＥＦ　（０．５　＋Ｄ）であり、Ｉ２
　＝ＩＲＥＦ　（０．５　−Ｄ）である。ここにＤはＤ
ＡＣへのディジタル入力であり、−０．５　≦Ｄ≦０．
５　である。したがって、この変調器１６４　からアン
プ１０２　への平均電流Ｉは、つぎのように表現される
。

【００４５】 Ｉ＝ＩＲＥＦ　［（０．５　＋Ａ）（０．５　＋Ｄ）＋
（０．５　−Ａ）（０．５　−Ｄ）］Ｉ＝ＩＲＥＦ　（
０．５　−２ＡＤ） このように変調器１６４　へのデータ入力Ｄは、変調器
３４ａ　からなるポテンシオメータ９２を操作者が調節
するのと同じ効果を有している。同じ変調器１６４　は
３つの他のポテンシオメータ形変調器　３４ａ′、３４
ｂ　および　３４ｂ′の代わりに設けられ、アンプ１０
２　にｓｉｎ（ｆ）、ｃｏｓ（２ｆ）およびｓｉｎ（２
ｆ）の入力値を供給する。

【００４６】図５〜７は、ダイオードレーザ２０が光学
的加熱により同調されて、ビームのパワーが本発明によ
って一様になったばあいの検出器２６からの信号におけ
る優れた効果を示している。図に示される波形を作るた
めにセル２８（図１参照）がダイオードレーザ２０から
のビームの経路中に置かれており、前記レーザは強力な
水吸収ライン（ｓｔｒｏｎｇ　ｗａｔｅｒ　ａｂｓｏｒ
ｐｔｉｏｎ　ｌｉｎｅ）の中心である５．３　マイクロ
メータ近傍に同調される。発振器８２によって確立され
た変調またはスイープの周波数ｆは　４００Ｈｚに設定
される。図５〜７は３つの典型的な動作条件のもとでデ
ィスプレイ（図３参照）によって表示された検出器２６
の出力を示している。それぞれのばあい、セル２８には
乾燥空気（上部トレース）または約１５ｔｏｒｒの圧力
の水蒸気（下部トレース）のどちらかが入っている。

【００４７】図５の波形を形成するのに、ダイオードレ
ーザ２０はのこぎり歯形に変調された電流信号を用いて
駆動電流のみを変えて変調された。言いかえれば加熱レ
ーザ２２は作動していない。レーザ２０のパワー出力す
なわち、検出器２６の信号は電流とともに急激に増加し
、テストセルの中の乾燥空気のばあい（上部トレース）
でさえ、セル２８の外側でレーザビームの経路の一部に
沿って大気中の水蒸気による広い吸収ラインがあった。

【００４８】図６および図７において、縦軸は図３にお
けるアンプ１３４　からの調節可能な振幅および固定位
相を用いた、ダイオードレーザ２０の周波数の関数とし
ての検出器２６の信号を表わしている。ダイオードレー
ザ２０への光入力と前記レーザの温度変化とのあいだの
位相遅れを差し引くため、検出器信号の位相は、ポテン
シオメータ１３０　および１３２　によって図６および
図７の下部トレースがそれぞれのスキャンのトレースお
よびリトレース（ｒａｔｒａｃｅ）　とのあいだで一致
するまで調節される。この表示の形はダイオードレーザ
２０の温度変化が周波数ｆのサイン波形であることを推
定させる。しかし、周波数２ｆで少なくともいくらかの
電流がレーザに適用されるため、この仮定は単にほぼ有
効であるだけであり、その有効性の程度はそれぞれのト
レースがシングルバリューである（ｓｉｎｇｌｅ−ｖａ
ｌｕｅｄ）範囲を決定する。

【００４９】図６の波形を形成するのに、図３の同調制
御部２４が赤外線の熱だけによるダイオードレーザ２０
の同調のために使われた。すなわち図２に示される回路
によってのパワーの一様化はなされていない。このばあ
い、上部および下部トレースはダイオードレーザ２０か
らのパワー出力が周波数が増加すると共に減少すること
を示している。周波数が温度とともに直接的に変わるた
め、レーザ２０が電流の変化によってのみ同調される図
５の例とは反対に、この図はまた温度の上昇とともにパ
ワーが減少することを示している。

【００５０】図７の例の条件では、図２の回路が、レー
ザ２０への電流を制御してｆおよび２ｆの成分を強制的
に零にするために用いられた。これにより、電流のみ（
図５）または赤外線のみ（図６）のどちらか一方によっ
てのみ同調されたものに比べ、両方のトレースのピーク
からピーク（ｐｅａｋ　ｔｏ　ｐｅａｋ）への信号の行
程（ｅｘｃｕｒｓｉｏｎ）が極端に減少していることに
注目すべきである。このことは前記システムからなる信
号処理部の動作範囲が最小になることを意味する。また
、図７と図５および図６との比較は、正確にパワーの一
様化を達成するためのダイオードレーザ２０の電流調節
が同調と共にダイオードレーザ２０のパワー出力におけ
る変化を妨げること、すなわち図７の波形は大体縦軸に
関して対称であることを示している。また、図７におけ
る低圧の水ライン（下部トレース）の中での狭い幅は、
そのような電流調節が前記レーザによってスキャンされ
る範囲Δνを最大にするようにダイオードレーザ２０の
光学的同調と共に作用することを示している。

【００５１】実際にパワーを一様にすれば、前記範囲は
充分に広く、ほとんどの大気のトレースガスの大気の圧
力拡大吸収ラインの幅、すなわち０．１　〜０．２　ｃ
ｍ−１を含んでいる。そのため、現在のシステムは、問
題にしているトレースガスによるレーザ光の吸収とまぎ
らわしいが、それとは関係のないダイオードレーザの出
力の第２のハーモニック成分を最小にするため、圧力拡
大吸収ラインを示す自由大気内で行われる吸収分光学に
用いられる。 このように、本発明のシステムは、テストサンプル中の
吸収種（ａｂｓｏｒｂｉｎｇｓｐｅｃｉｅｓ）　の濃度
における小さな変化に対しての検出感度を高めることが
できる。

【００５２】このように、前述した目的は、そのいくつ
かは叙上の記載から明らかであるが、効果的に達成され
ることがわかるであろう。また発明の範囲から離れるこ
となく前記構成にある種の変更を加えてもよい。たとえ
ばダイオードレーザ２０を同調するための加熱レーザ２
２へのパワーを変えるかわりに加熱レーザからの放射ビ
ームの強度をたとえば可変偏光装置（ｖａｒｉａｂｌｅ
ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ　ｄｅｖｉｃｅ）を用いて直接変
調させてもよい。また、加熱はレーザでない光源によっ
て、たとえば発光ダイオードやさらに小さいランプによ
って達成してもよい。そのため叙上の記載に含まれたり
、また添付図面に示される全ての事項は例示であって、
限定的な意味はないと解釈されるべきである。なお、特
許請求の範囲における記載は本明細書中に記載される発
明の総称的および特殊的な特徴のすべてをカバーするこ
とを意図されている。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したとうり、本発明のシステム
および方法においては、外部からの放射による光学的加
熱手段とダイオードレーザへの駆動電流を供給する駆動
手段とを併用しているので、ダイオードレーザの波長を
周期的に同調するばあいに、レーザのパワー出力の変化
を最小にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した制御されたダイオードレー
ザシステムのブロック図である。

【図２】ダイオードレーザの電流を制御する図１に示さ
れたシステムの一部分をより詳細に説明する回路図であ
る。

【図３】図１のシステムの同調制御部の回路図である。

【図４】図１のシステムのためのコンピュータ化された
電流制御装置を示すブロック図である。

【図５】図１のシステムで、タイオードレーザを駆動電
流のみで変調したときの検出器の出力を示した図である
。

【図６】図１のシステムで、ダイオードレーザを赤外線
のみで変調したときの検出器の出力を示した図である。

【図７】図１のシステムで、図２の回路を用いてダイオ
ードレーザを変調したときの検出器の出力を示した図で
ある。

【符号の説明】

２０　　ダイオードレーザ ２２　　加熱レーザ ２４　　同調制御部 ２６　　検出器 ３２　　ロックインアンプ ３４　　変調器 ３８　　電流制御装置

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　周波数およびパワーを制御できる同調
   可能なダイオードレーザシステムであって、該システム
   が、レーザ光線を発する周波数の可干渉光ビームを出す
   同調可能なダイオードレーザ、該ダイオードレーザに駆
   動電流を供給する駆動手段、前記ダイオードレーザと離
   れて設けられており、前記ダイオードレーザとのあいだ
   のビーム経路に沿って送られた光を検知し、該光に応じ
   て、対応する出力信号を発生する検知手段、前記ダイオ
   ードレーザを加熱してその周波数を変えるために前記ダ
   イオードレーザに放射を供給する手段、選ばれた同調周
   波数を有する同調信号を発生する手段、前記同調信号に
   応じて、前記ダイオードレーザへの放射の振幅を、前記
   選ばれた同調周波数で周期的に変え、それにより選ばれ
   た同調範囲にわたって前記ダイオードレーザビームを周
   波数変調する同調手段、および前記ダイオードレーザか
   らの変調された光ビームの選ばれた周波数成分を最小に
   するために、前記検知手段の出力信号に応じて前記駆動
   手段を制御して前記ダイオードレーザへの駆動電流を調
   節し、それにより前記ダイオードレーザが前記選ばれた
   同調範囲で同調されたときにダイオードレーザのパワー
   出力の変化を最小にする手段、からなる同調可能なダイ
   オードレーザシステム。
2. 【請求項２】　　前記選ばれた同調範囲が前記レーザ光
   線を発する周波数に相当する搬送周波数を有してなる請
   求項１記載のシステム。
3. 【請求項３】　　前記選ばれた周波数成分が前記同調周
   波数の第１および第２ハーモニックを含んでなる請求項
   ２記載のシステム。
4. 【請求項４】　　前記ダイオードレーザが赤外スペクト
   ル領域のビームを発してなる請求項１記載のシステム。
5. 【請求項５】　　前記ダイオードレーザが、その発する
   光が３〜３０マイクロメータの波長を有するレッドソル
   トレーザである請求項４記載のシステム。
6. 【請求項６】　　前記放射供給手段が、ダイオードレー
   ザからの光の波長より若干短い波長を有する可干渉光を
   ダイオードレーザに向けて発する加熱レーザからなる請
   求項１記載のシステム。
7. 【請求項７】　　前記加熱レーザが、周期表の第３族お
   よび第５族の元素からなり、かつその発する光が　７８
   ０〜　８３０ナノメータの波長を有してなる請求項６記
   載のシステム。
8. 【請求項８】　　ダイオードレーザのビーム経路中に、
   気体サンプルを収容するためのテストセルを有してなる
   請求項１記載のシステム。
9. 【請求項９】　　前記同調手段が、調節された同調信号
   をつくるために、同調信号の振幅および極性を調節する
   手段、加熱レーザの出力を監視し、かつ対応する出力表
   示信号をつくるための手段、エラー信号をつくるために
   、調節された同調信号および出力表示信号に感応しうる
   手段、および加熱レーザの出力Ｐが式Ｐ＝Ｐｏ（１＋Ａ
   ｃｏｓ（２πｆｔ））（ただし、Ｐｏ：加熱レーザの平
   均パワー出力、Ａ：１より小さい整数、ｆ：同調周波数
   ）に従って変化するように、前記エラー信号に応じて、
   固定成分と正弦成分とを有する加熱レーザへの駆動信号
   をつくる電流調整手段とからなる請求項１記載のシステ
   ム。
10. 【請求項１０】　　前記調節手段に送られた同調信号を
    ディジタル化するための手段を有してなる請求項９記載
    のシステム。
11. 【請求項１１】　　前記駆動制御手段が、検出器の出力
    信号を同期的に復調するための手段を有してなる請求項
    １記載のシステム。
12. 【請求項１２】　　前記駆動制御手段が、前記同調信号
    に応じて、選ばれた周波数成分に対応する同位相および
    直角位相のハーモニックをつくるための手段、および駆
    動手段への制御信号として前記ハーモニックを適用する
    ための手段からなり、前記適用手段が、前記選ばれた周
    波数成分が検知手段によって検知された光の中で最小と
    なるように、前記ハーモニックの振幅および位相を調整
    するための手段を有してなる請求項１記載のシステム。
13. 【請求項１３】　　前記ハーモニック発生手段が、前記
    ハーモニックの産出中に同調信号をディジタル化するた
    めの手段を有してなる請求項１２記載のシステム。
14. 【請求項１４】　　前記ハーモニック発生手段が、前記
    ハーモニックに対応する正弦信号のパルス幅変調された
    ２進表示を記憶するためのメモリ手段、および前記同調
    信号に応じてメモリ手段にアドレス指定することにより
    、前記適用手段へのメモリ手段出力を前記ハーモニック
    のディジタル表示とする手段からなる請求項１３記載の
    システム。
15. 【請求項１５】　　前記メモリ手段が読み取り専用メモ
    リからなる請求項１４記載のシステム。
16. 【請求項１６】　　前記選ばれた同調周波数の第１およ
    び第２ハーモニックをその直角位相および逆位相にディ
    ジタル表示したものを前記ハーモニック発生手段が産出
    し、そして前記メモリ手段が該ディジタル表示したもの
    を記憶してなる請求項１４記載のシステム。
17. 【請求項１７】　　前記適用手段が、前記選ばれた周波
    数成分のそれぞれに対応する一対のロックインアンプ、
    検出器の出力信号を前記アンプのそれぞれに適用する手
    段、前記選ばれた周波数成分の同位相および直角位相ハ
    ーモニックのそれぞれを一対のアンプに対応させて適用
    する手段、前記各ハーモニックを受けて、調節された出
    力信号を発生するレギュレータ、前記レギュレータのす
    べてからの出力信号を加算する手段、および前記加算す
    る手段の出力を前記制御信号として駆動手段に連結する
    手段からなる請求項１２記載のシステム。
18. 【請求項１８】　　前記レギュレータが一式のポテンシ
    オメータからなる請求項１７記載のシステム。
19. 【請求項１９】　　前記レギュレータが一式のディジタ
    ル−　アナログ変換器および前記変換器を制御するプロ
    セッサ手段からなる請求項１７記載のシステム。
20. 【請求項２０】　　選ばれたレーザ光線を発する周波数
    を有する可干渉光ビームを出す、同調可能なダイオード
    レーザの制御方法であって、前記ダイオードレーザに駆
    動電流を供給する工程、ビーム経路に沿って送られた光
    を検知し、該光に応じて出力信号を発生する工程、前記
    ダイオードレーザを加熱してその周波数を変えるために
    前記ダイオードレーザに放射を与える工程、選ばれた同
    調周波数を有する同調信号を発生する工程、前記ダイオ
    ードレーザへの放射の振幅を、前記選ばれた同調周波数
    で周期的に変え、選ばれた同調周囲にわたってダイオー
    ドレーザビームを周波数変調する工程、および前記ダイ
    オードレーザからの変調された光ビームの選ばれた周波
    数成分を最小にするために、前記ダイオードレーザへの
    駆動電流を制御し、それにより前記ダイオードレーザが
    前記選ばれた同調範囲で同調されたときにダイオードレ
    ーザのパワー出力の変化を最小にする工程からなる同調
    可能なダイオードレーザを制御する方法。
21. 【請求項２１】　　前記ダイオードレーザからの光の波
    長よりも若干短い波長を有する、加熱レーザからの可干
    渉光ビームを前記ダイオードレーザに照射することによ
    り、放射が前記ダイオードレーザに与えられる請求項２
    ０記載の方法。
22. 【請求項２２】　　前記ダイオードレーザへの放射の振
    幅が、同調信号の振幅および極性を調節して調節された
    同調信号を発生し、前記ダイオードレーザに与えられる
    加熱レーザのパワー出力を監視して対応するパワー指示
    信号を発生し、前記調節された同調信号およびパワー指
    示信号からエラー信号を発生し、そして前記加熱レーザ
    のパワー出力ＰがＰ＝Ｐｏ（１＋Ａｃｏｓ（２πｆｔ）
    ）（ここに、Ｐｏ：加熱レーザの平均パワー出力、Ａ：
    １より小さい整数、ｆ：同調周波数）に従って変化する
    ように、前記エラー信号から、固定成分および正弦成分
    を有する前記加熱レーザへの駆動信号を発生する、こと
    により周期的に変えられる請求項２１記載の方法。
23. 【請求項２３】　　前記加熱レーザへの駆動電流が、前
    記選ばれた周波数成分に対応する同位相および直角位相
    ハーモニックをつくり、前記ダイオードレーザへの駆動
    電流を制御するために前記ハーモニックを適用し、そし
    て前記ダイオードレーザからの検出光において前記選ば
    れた周波数成分が最小であるように、前記ハーモニック
    の振幅および位相を調節することにより制御される請求
    項２１記載の方法。