JPH0575194B2 - - Google Patents
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- JPH0575194B2 JPH0575194B2 JP3474086A JP3474086A JPH0575194B2 JP H0575194 B2 JPH0575194 B2 JP H0575194B2 JP 3474086 A JP3474086 A JP 3474086A JP 3474086 A JP3474086 A JP 3474086A JP H0575194 B2 JPH0575194 B2 JP H0575194B2
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- H—ELECTRICITY
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、単一発振モードで発振する半導体レ
ーザー（レーザーダイオード；LDともいう）の
動作温度を設定温度に維持したうえで、発振周波
数・発振出力を安定化させることのできる半導体
レーザーの発振周波数・発振出力安定化装置に関
する。
ーザー（レーザーダイオード；LDともいう）の
動作温度を設定温度に維持したうえで、発振周波
数・発振出力を安定化させることのできる半導体
レーザーの発振周波数・発振出力安定化装置に関
する。
（従来の技術）
近時、半導体レーザーは、入力エネルギーに対
する出力エネルギーの変換効率が大きいことから
光学系を備えた各種の機器に使用されつつある。
ところで、この半導体レーザーは、その発振周波
数、発振出力がその半導体レーザーの動作温度の
変化に依存して変化するという性質を有してい
る。また、発振周波数、発振出力は、半導体レー
ザーの注入電流を供給する電流供給源の注入電流
の変動によつても変動する（電子通信学会技術研
究報告；OQE82−95〜106（発行年月日；1983年
１月17日）の信学技報VoL.82 No.218号のOQE
−99のGaAlAs半導体レーザーの光ガルバノ効果
による発振周波数・発振出力の安定化という研究
報告を参照のこと。）。
する出力エネルギーの変換効率が大きいことから
光学系を備えた各種の機器に使用されつつある。
ところで、この半導体レーザーは、その発振周波
数、発振出力がその半導体レーザーの動作温度の
変化に依存して変化するという性質を有してい
る。また、発振周波数、発振出力は、半導体レー
ザーの注入電流を供給する電流供給源の注入電流
の変動によつても変動する（電子通信学会技術研
究報告；OQE82−95〜106（発行年月日；1983年
１月17日）の信学技報VoL.82 No.218号のOQE
−99のGaAlAs半導体レーザーの光ガルバノ効果
による発振周波数・発振出力の安定化という研究
報告を参照のこと。）。
すなわち、半導体レーザーの発振波長λの変動
量Δλとその発振出力Ｐの変動量ΔPとは、注入電
流Ｉの変動量ΔIと、半導体レーザーの動作温度
TTの変動量ΔTとの関数として表されるものであ
る。
量Δλとその発振出力Ｐの変動量ΔPとは、注入電
流Ｉの変動量ΔIと、半導体レーザーの動作温度
TTの変動量ΔTとの関数として表されるものであ
る。
その関係式を下記に示す。
Δλ＝（∂λ／∂I＋∂λ／∂T・dT／dI）・ΔI＋∂λ
／∂T・ΔT……(A) ΔP＝（∂P／∂I＋∂P／∂T・dT／dI）・ΔI＋∂P／∂T
・ΔT……(B) ここで、dT／dIは、半導体レーザーに注入さ
れる注入電流Ｉによつて半導体レーザーが自己発
熱した分の温度上昇に基づく変動分である。
／∂T・ΔT……(A) ΔP＝（∂P／∂I＋∂P／∂T・dT／dI）・ΔI＋∂P／∂T
・ΔT……(B) ここで、dT／dIは、半導体レーザーに注入さ
れる注入電流Ｉによつて半導体レーザーが自己発
熱した分の温度上昇に基づく変動分である。
上記の研究報告には、発振周波数・発振出力の
安定化を図るために、発振出力の変動を動作温度
に帰還しかつ発振周波数の変動を注入電流に帰還
する手段と、発振出力の変動を注入電流に帰還し
かつ発振周波数の変動を動作温度に帰還する手段
とが示されている。しかしながら、上記の手段
は、いずれにしても動作温度を変化させて発振周
波数・発振出力の変動を抑制するものであるか
ら、好ましいものではない。
安定化を図るために、発振出力の変動を動作温度
に帰還しかつ発振周波数の変動を注入電流に帰還
する手段と、発振出力の変動を注入電流に帰還し
かつ発振周波数の変動を動作温度に帰還する手段
とが示されている。しかしながら、上記の手段
は、いずれにしても動作温度を変化させて発振周
波数・発振出力の変動を抑制するものであるか
ら、好ましいものではない。
ところで、Ｔ＝一定（＝const）とすると、
ΔT＝０、dT／dI＝０、∂P／∂T＝０となるか
ら、(A)式と(B)式とは、 Δλ＝∂λ／∂I・ΔI〕T=cpost ……（A′） ΔP＝∂P／∂I・ΔI〕T=cpost ……（B′） という式に変形できる。
ΔT＝０、dT／dI＝０、∂P／∂T＝０となるか
ら、(A)式と(B)式とは、 Δλ＝∂λ／∂I・ΔI〕T=cpost ……（A′） ΔP＝∂P／∂I・ΔI〕T=cpost ……（B′） という式に変形できる。
この（A′）式、（B′）式は、発振出力Ｐの変動
量ΔPを一定にすると、注入電流Ｉの変動量ΔIが
抑制され、注入電流Ｉの変動量ΔIが抑制される
と発振波長の変動量Δλが抑制され、もつて半導
体レーザーの発振周波数が安定化することを示し
ている。このようなわけで、半導体レーザーの発
振周波数・発振出力を安定化させるためには、半
導体レーザーの動作温度TTを一定に維持したう
えで、注入電流Ｉの変動ΔIを抑制することが望
ましい。
量ΔPを一定にすると、注入電流Ｉの変動量ΔIが
抑制され、注入電流Ｉの変動量ΔIが抑制される
と発振波長の変動量Δλが抑制され、もつて半導
体レーザーの発振周波数が安定化することを示し
ている。このようなわけで、半導体レーザーの発
振周波数・発振出力を安定化させるためには、半
導体レーザーの動作温度TTを一定に維持したう
えで、注入電流Ｉの変動ΔIを抑制することが望
ましい。
（発明が解決しようとする問題点）
そこで、この半導体レーザーの動作温度を設定
温度に保つために、熱電効果型素子としてのペル
チエ素子を有する温度制御装置（特開昭53−1782
号公報参照）を温度安定化装置として用いること
が考えられるが、半導体レーザの場合には、その
注入電流によつて半導体レーザーそのものが発熱
するために、半導体レーザーの動作温度と設定温
度との温度差に基づいて、設定温度に動作温度を
近づけるように熱電効果型素子を制御するものと
すると、半導体レーザーの発熱によつて設定温度
から動作温度がずれるという問題点がある。
温度に保つために、熱電効果型素子としてのペル
チエ素子を有する温度制御装置（特開昭53−1782
号公報参照）を温度安定化装置として用いること
が考えられるが、半導体レーザの場合には、その
注入電流によつて半導体レーザーそのものが発熱
するために、半導体レーザーの動作温度と設定温
度との温度差に基づいて、設定温度に動作温度を
近づけるように熱電効果型素子を制御するものと
すると、半導体レーザーの発熱によつて設定温度
から動作温度がずれるという問題点がある。
第１図〜第６図を使用してこの問題点をさらに
詳細に説明する。第１図は、従来のペルチエ効果
型素子を有する温度制御装置の制御回路を示し、
第２図はそのペルチエ効果型素子に半導体レーザ
ーを取付けて熱電変換器KZを構成した状態を示
す概略図である。その制御回路は、比較回路１と
コンプリメンタリーに構成されたトランジスタ２
とペルチエ効果型素子３とから構成されており、
熱電変換器KZはそのペルチエ効果型素子３の一
側に半導体レーザー４を設け、その他側に放熱板
５を設け、サーミスタ６を内蔵して構成される。
詳細に説明する。第１図は、従来のペルチエ効果
型素子を有する温度制御装置の制御回路を示し、
第２図はそのペルチエ効果型素子に半導体レーザ
ーを取付けて熱電変換器KZを構成した状態を示
す概略図である。その制御回路は、比較回路１と
コンプリメンタリーに構成されたトランジスタ２
とペルチエ効果型素子３とから構成されており、
熱電変換器KZはそのペルチエ効果型素子３の一
側に半導体レーザー４を設け、その他側に放熱板
５を設け、サーミスタ６を内蔵して構成される。
サーミスタ６は、半導体レーザー４の動作温度
TTを検出してその動作温度TTを動作温度変換電
圧ETに電圧変換する機能を有し、この動作温度
変換電圧ETは、比較回路１の一端子に入力され
る。この比較回路１の他端子には、設定温度TS
に対応する基準電圧ESが入力される。比較回路１
は、この基準電圧ESとその動作温度変換電圧ET
とを比較してその差分出力をトランジスタ２に向
かつて出力する。トランジスタ２は、トランジス
タ２ａとトランジスタ２ｂとから構成され、ET
＞ES（TT＞TS）の時には、ペルチエ効果型素子３
によつて半導体レーザー４が冷却されるようにト
ランジスタ２を通電制御し、ET＜ES（TT＜TS）の
時には、ペルチエ効果型素子３によつて半導体レ
ーザー４が加熱されるようにトランジスタ２を通
電制御し、これによつて、半導体レーザー４の動
作温度TTが設定温度TSに近づく方向に制御され、
平衡状態に達する。この平衡状態に達したときの
平衡温度をTeとする。
TTを検出してその動作温度TTを動作温度変換電
圧ETに電圧変換する機能を有し、この動作温度
変換電圧ETは、比較回路１の一端子に入力され
る。この比較回路１の他端子には、設定温度TS
に対応する基準電圧ESが入力される。比較回路１
は、この基準電圧ESとその動作温度変換電圧ET
とを比較してその差分出力をトランジスタ２に向
かつて出力する。トランジスタ２は、トランジス
タ２ａとトランジスタ２ｂとから構成され、ET
＞ES（TT＞TS）の時には、ペルチエ効果型素子３
によつて半導体レーザー４が冷却されるようにト
ランジスタ２を通電制御し、ET＜ES（TT＜TS）の
時には、ペルチエ効果型素子３によつて半導体レ
ーザー４が加熱されるようにトランジスタ２を通
電制御し、これによつて、半導体レーザー４の動
作温度TTが設定温度TSに近づく方向に制御され、
平衡状態に達する。この平衡状態に達したときの
平衡温度をTeとする。
ところで、ペルチエ効果型素子３は、第３図に
示す特性を有している。この第３図に示す特性図
は、小松エレクトロニクス社製のKSM−0211の
ペルチエ効果型素子３についてのものである。こ
の第３図において、縦軸はこのペルチエ効果型素
子３に加わる熱負荷としての熱量Ｑを示し、横軸
はこのペルチエ効果型素子３に流れる平衡電流Ie P
を示し、パラメータΔTは、平衡状態に達したと
きの動作温度TT（このとき、TT＝Te）とペルチ
エ効果型素子３の放熱側の温度としての環境温度
Thとの温度差であり、 ΔT≡Te−Th である。温度差ΔT＝０は、平衡温度Teが環境温
度Thに等しいことを意味する。
示す特性を有している。この第３図に示す特性図
は、小松エレクトロニクス社製のKSM−0211の
ペルチエ効果型素子３についてのものである。こ
の第３図において、縦軸はこのペルチエ効果型素
子３に加わる熱負荷としての熱量Ｑを示し、横軸
はこのペルチエ効果型素子３に流れる平衡電流Ie P
を示し、パラメータΔTは、平衡状態に達したと
きの動作温度TT（このとき、TT＝Te）とペルチ
エ効果型素子３の放熱側の温度としての環境温度
Thとの温度差であり、 ΔT≡Te−Th である。温度差ΔT＝０は、平衡温度Teが環境温
度Thに等しいことを意味する。
ところで、第３図から明らかなように、発熱体
（Ｑ≠０）の場合には、たとえば、温度差ΔT＝
０℃のときであつても、熱量Ｑを放散するため
に、ペルチエ効果型素子３に平衡電流Ie Pが流され
ていることになる。ここで、半導体レーザー４の
動作温度TTが平衡温度Teに達したときの動作温
度変換電圧ETを平衡温度対応電圧Eeとする。ま
た、第１図の示す制御回路の電圧・電流変換係数
をαとすると、熱平衡状態のときの半導体レーザ
ー４の平衡温度Teに対応する平衡温度対応電圧
Eeは、 I1 e＝α（Ee−ES）の式を変形して、 Ee＝ES＋I1 E／α ……(1) によつて求められる。
（Ｑ≠０）の場合には、たとえば、温度差ΔT＝
０℃のときであつても、熱量Ｑを放散するため
に、ペルチエ効果型素子３に平衡電流Ie Pが流され
ていることになる。ここで、半導体レーザー４の
動作温度TTが平衡温度Teに達したときの動作温
度変換電圧ETを平衡温度対応電圧Eeとする。ま
た、第１図の示す制御回路の電圧・電流変換係数
をαとすると、熱平衡状態のときの半導体レーザ
ー４の平衡温度Teに対応する平衡温度対応電圧
Eeは、 I1 e＝α（Ee−ES）の式を変形して、 Ee＝ES＋I1 E／α ……(1) によつて求められる。
ただし、I1 eは、設定温度TSと環境温度Thとを
等しく制御しようとしたときにペルチエ効果型素
子３に流れる電流であり、このとき基準電圧ESと
環境温度対応電圧Ehとの間には、ES＝Ehの関係
がある。
等しく制御しようとしたときにペルチエ効果型素
子３に流れる電流であり、このとき基準電圧ESと
環境温度対応電圧Ehとの間には、ES＝Ehの関係
がある。
また、この平衡電流Ie Pと熱量Ｑとは、第３図に
示すように熱量Ｑが小さい範囲では、リニアの関
係にあるから、変換係数をβとすると熱量Ｑは、 Ｑ＝β・I1 E ……(2) によつて表される。
示すように熱量Ｑが小さい範囲では、リニアの関
係にあるから、変換係数をβとすると熱量Ｑは、 Ｑ＝β・I1 E ……(2) によつて表される。
そこで、(1)式と(2)式とによつて、平衡温度対応
電圧Eeは、 Ee＝ES＋Ｑ／α・β ……(3) によつて表される。なお、(3)式が成り立つこと
は、実験結果からも裏付けられる。第４図は、そ
の実験によつて得られた熱量Ｑの値と平衡温度対
応電圧Eeの値とをプロツトした図である。
電圧Eeは、 Ee＝ES＋Ｑ／α・β ……(3) によつて表される。なお、(3)式が成り立つこと
は、実験結果からも裏付けられる。第４図は、そ
の実験によつて得られた熱量Ｑの値と平衡温度対
応電圧Eeの値とをプロツトした図である。
この(3)式は、Ｑ＝０のときには、基準電圧ESを
環境温度対応電圧Ehにしく設定しておくと、制
御回路がES−ET＝ES−Ee＝０となるように制御
を行うため、Ee＝ES（ΔT＝０）となることを示
しているが、Ｑ≠０のときには、たとえ、設定温
度TSを環境温度Thに等しくしようとしてES＝Eh
に設定したとしても、 Ee≠ES ……(4) であることを示してしている。すなわち、この(3)
式は、半導体レーザー４のような発熱体の場合に
は、平衡温度Teに対応する平衡温度対応電圧Ee
は、設定温度TSに対応する基準電圧ESに一致せ
ず、この制御回路では、熱量Ｑの大きさに比例し
た量、すなわち、Ｑ／（α・β）に相当する分だ
け平衡温度Teが設定温度TSに対してシフトする
ことになる。なお、熱量Ｑは、半導体レーザー４
の注入電流ILDに比例する。
環境温度対応電圧Ehにしく設定しておくと、制
御回路がES−ET＝ES−Ee＝０となるように制御
を行うため、Ee＝ES（ΔT＝０）となることを示
しているが、Ｑ≠０のときには、たとえ、設定温
度TSを環境温度Thに等しくしようとしてES＝Eh
に設定したとしても、 Ee≠ES ……(4) であることを示してしている。すなわち、この(3)
式は、半導体レーザー４のような発熱体の場合に
は、平衡温度Teに対応する平衡温度対応電圧Ee
は、設定温度TSに対応する基準電圧ESに一致せ
ず、この制御回路では、熱量Ｑの大きさに比例し
た量、すなわち、Ｑ／（α・β）に相当する分だ
け平衡温度Teが設定温度TSに対してシフトする
ことになる。なお、熱量Ｑは、半導体レーザー４
の注入電流ILDに比例する。
ところで、環境温度Thは、恒常的ではなく、
変化するものであり、設定温度TSと環境温度Th
とは必ずしも一致していない。平衡温度Teが環
境温度Thと異なる場合（ΔT＝Te−Th≠０）に
は、発熱体でないときであつても、ペルチエ効果
型素子３には、第３図に示すように、平衡電流
I2 eが流れる。第５図は、Ｑ＝０のときのΔT＝
Te−Thと平衡電流I2 eとの関係を示すペルチエ効
果型素子３の特性図であり、平衡温度対応電圧
Eeは、I2 e＝α・（Ee−ES）の式から、 Ee＝ES＋I2 e／α ……(5) ここで、平衡温度Teと環境温度Thとの温度差
ΔTが小さい部分（ΔT≦15℃）では、温度差ΔT
と平衡電流I2 eとは、リニアな関係にある。
変化するものであり、設定温度TSと環境温度Th
とは必ずしも一致していない。平衡温度Teが環
境温度Thと異なる場合（ΔT＝Te−Th≠０）に
は、発熱体でないときであつても、ペルチエ効果
型素子３には、第３図に示すように、平衡電流
I2 eが流れる。第５図は、Ｑ＝０のときのΔT＝
Te−Thと平衡電流I2 eとの関係を示すペルチエ効
果型素子３の特性図であり、平衡温度対応電圧
Eeは、I2 e＝α・（Ee−ES）の式から、 Ee＝ES＋I2 e／α ……(5) ここで、平衡温度Teと環境温度Thとの温度差
ΔTが小さい部分（ΔT≦15℃）では、温度差ΔT
と平衡電流I2 eとは、リニアな関係にある。
そこで、温度差ΔTは、
ΔT＝−γ・I2 e ……(6)
ただし、ペルチエ効果型素子３に流れる平衡電
流I2 eの流れの方向は、試料を冷却する方向に流
れる場合を正とし、γは変換係数である。
流I2 eの流れの方向は、試料を冷却する方向に流
れる場合を正とし、γは変換係数である。
この(6)式を用いて、(5)式を変形し、平衡温度対
応電圧Eeを温度差ΔTの関係として表すと、 Ee＝ES−１／α・γ・ΔT ……(7) となる。
応電圧Eeを温度差ΔTの関係として表すと、 Ee＝ES−１／α・γ・ΔT ……(7) となる。
したがつて、第１図に示す回路を使用すると設
定温度TSと環境温度Thとが一致していない場合
に、平衡温度Teに対応する平衡温度対応電圧Ee
が、基準電圧ESに一致しないことになり、その差
「Ee−ES」は、平衡温度Teが設定温度TSに対し
てΔTに比例した量だけシフトすることになる。
第６図は、このことを実験によつて確認したグラ
フを示す図である。すなわち、設定温度TSを一
定にしたとしても、環境温度Thが変化すると温
度差ΔTが変化するため、平衡温度Teが環境温度
Thの影響を受けて変化することになり、動作温
度TTが一定しないことになる。
定温度TSと環境温度Thとが一致していない場合
に、平衡温度Teに対応する平衡温度対応電圧Ee
が、基準電圧ESに一致しないことになり、その差
「Ee−ES」は、平衡温度Teが設定温度TSに対し
てΔTに比例した量だけシフトすることになる。
第６図は、このことを実験によつて確認したグラ
フを示す図である。すなわち、設定温度TSを一
定にしたとしても、環境温度Thが変化すると温
度差ΔTが変化するため、平衡温度Teが環境温度
Thの影響を受けて変化することになり、動作温
度TTが一定しないことになる。
次に、発熱体であり、かつ、環境温度Thと設
定温度TSとが一致していない場合には、平衡電
流e Pは、重畳の原理により、 Ie P＝I1 e＋2 e＝Ｑ／β−ΔT／γ……(8) によつて表される。
定温度TSとが一致していない場合には、平衡電
流e Pは、重畳の原理により、 Ie P＝I1 e＋2 e＝Ｑ／β−ΔT／γ……(8) によつて表される。
この(8)式を(1)式によつて変形すると、
Ee−ES＝Ie／P／α＝Ｑ／α・β−ΔT／α・γ
となり、
Ee＝ES＋Ｑ／α・β−ΔT／α・γ……(9)
を得る。
この(9)式から明らかなように、Ｑ、ΔTによら
ずに、平衡温度Teを設定温度TSに近づける手段
として、電圧・電流変換係数（電流増幅率ともい
う）αを極力大きくすることが考えられる。しか
しながら、この電圧・電流変換係数α大きくする
と、αの大きさに比例してオーバシユートを生
じ、かえつて、動作温度TTが安定しないという
問題点を生じる。
ずに、平衡温度Teを設定温度TSに近づける手段
として、電圧・電流変換係数（電流増幅率ともい
う）αを極力大きくすることが考えられる。しか
しながら、この電圧・電流変換係数α大きくする
と、αの大きさに比例してオーバシユートを生
じ、かえつて、動作温度TTが安定しないという
問題点を生じる。
（発明の目的）
本発明の目的は、半導体レーザーの発熱量の変
化、半導体レーザーの周囲の環境温度の変化に適
切に応答して熱電効果型素子を制御し、もつて半
導体レーザーの動作温度を常に設定温度に維持し
たうえで、半導体レーザーの発振周波数・発振出
力の安定化を図ることのできる半導体レーザーの
発振周波数・発振出力安定化装置を提供すること
にある。
化、半導体レーザーの周囲の環境温度の変化に適
切に応答して熱電効果型素子を制御し、もつて半
導体レーザーの動作温度を常に設定温度に維持し
たうえで、半導体レーザーの発振周波数・発振出
力の安定化を図ることのできる半導体レーザーの
発振周波数・発振出力安定化装置を提供すること
にある。
（問題点を解決するための手段）
本発明の特徴は、所定の設定温度で動作されか
つ単一発振モードで発振する半導体レーザーに注
入電流を供給する電流供給源と、その半導体レー
ザーの注入電流に基づく発熱量を検出する発熱量
検出部と、その半導体レーザーに設けられてその
動作温度を検出する動作温度検出部と、その半導
体レーザーの周囲の環境温度を検出する環境温度
検出部と、その半導体レーザーとの間で熱の授受
を行う熱電効果型素子と、その動作温度検出部の
出力とその環境温度検出部の出力とが入力され、
その動作温度と環境温度との差分に基づいてその
動作温度とその設定温度とがずれることを補正す
るための差分補正用出力を発生する差分補正用出
力発生回路と、その発熱量検出部の出力が入力さ
れ、その半導体レーザーの発熱分に基づいてその
動作温度とその設定温度とがずれることを補正す
るための発熱分補正用出力を発生する発熱分補正
用出力発生回路と、その設定温度に対する基準電
圧が印加され、その差分補正用出力発生回路の差
分補正用出力とその発熱分補正用出力発生回路の
発熱分補正用出力とに基づいて、その基準電圧を
補正して補正基準電圧を出力し、この補正基準電
圧とその動作温度検出部の出力とを比較してその
設定温度にその動作温度が一致するようにその熱
電効果型素子を制御する制御部とによつて構成さ
れた半導体レーザーの温度安定化装置を有すると
共に、その半導体レーザーの発振出力の一部を受
光する受光部と、その受光部の受光結果に基づい
てその半導体レーザーの発振出力が一定となるよ
うにその電流供給源を制御して発振周波数を安定
化させる制御部とを有するところにある。
つ単一発振モードで発振する半導体レーザーに注
入電流を供給する電流供給源と、その半導体レー
ザーの注入電流に基づく発熱量を検出する発熱量
検出部と、その半導体レーザーに設けられてその
動作温度を検出する動作温度検出部と、その半導
体レーザーの周囲の環境温度を検出する環境温度
検出部と、その半導体レーザーとの間で熱の授受
を行う熱電効果型素子と、その動作温度検出部の
出力とその環境温度検出部の出力とが入力され、
その動作温度と環境温度との差分に基づいてその
動作温度とその設定温度とがずれることを補正す
るための差分補正用出力を発生する差分補正用出
力発生回路と、その発熱量検出部の出力が入力さ
れ、その半導体レーザーの発熱分に基づいてその
動作温度とその設定温度とがずれることを補正す
るための発熱分補正用出力を発生する発熱分補正
用出力発生回路と、その設定温度に対する基準電
圧が印加され、その差分補正用出力発生回路の差
分補正用出力とその発熱分補正用出力発生回路の
発熱分補正用出力とに基づいて、その基準電圧を
補正して補正基準電圧を出力し、この補正基準電
圧とその動作温度検出部の出力とを比較してその
設定温度にその動作温度が一致するようにその熱
電効果型素子を制御する制御部とによつて構成さ
れた半導体レーザーの温度安定化装置を有すると
共に、その半導体レーザーの発振出力の一部を受
光する受光部と、その受光部の受光結果に基づい
てその半導体レーザーの発振出力が一定となるよ
うにその電流供給源を制御して発振周波数を安定
化させる制御部とを有するところにある。
（作用）
本発明によれば、差分補正用出力発生回路が動
作温度と環境温度との差分補正用出力を発生する
と共に、発熱分補正用出力発生回路が発熱分補正
用出力を発生する。この発熱分補正用出力と差分
補正用出力とは制御部に入力される。この制御部
は、設定温度に対応する基準電圧を、差分補正用
出力と発熱分補正用出力とに基づいて補正し、補
正基準電圧を出力する。そして、制御部はこの補
正基準電圧とその動作温度検出部の出力とを比較
してその設定温度にその動作温度が一致するよう
にその熱電効果型素子を制御する。このようにし
て半導体レーザーの動作温度が一定に維持され
る。また、半導体レーザーの発振出力の一部を受
光部が検出し、その受光結果に基づいて制御部が
発振出力の変動が抑制されるように注入電流を制
御する。
作温度と環境温度との差分補正用出力を発生する
と共に、発熱分補正用出力発生回路が発熱分補正
用出力を発生する。この発熱分補正用出力と差分
補正用出力とは制御部に入力される。この制御部
は、設定温度に対応する基準電圧を、差分補正用
出力と発熱分補正用出力とに基づいて補正し、補
正基準電圧を出力する。そして、制御部はこの補
正基準電圧とその動作温度検出部の出力とを比較
してその設定温度にその動作温度が一致するよう
にその熱電効果型素子を制御する。このようにし
て半導体レーザーの動作温度が一定に維持され
る。また、半導体レーザーの発振出力の一部を受
光部が検出し、その受光結果に基づいて制御部が
発振出力の変動が抑制されるように注入電流を制
御する。
（実施例）
以下に、本発明に係る半導体レーザの発振周波
数・発振出力安定化装置の実施例を図面を参照し
つつ説明する。
数・発振出力安定化装置の実施例を図面を参照し
つつ説明する。
第７図は、設定温度TSに対応する基準電圧ES1
が印加され、後述の差分補正用出力発生回路K1
の差分補正用出力EC″と後述する発熱分補正用出
力発生回路K2の発熱分補正用出力EC′とに基づい
て、基準電圧ES1を補正して後述する補正基準電
圧ES2出力し、補正基準電圧ES2と動作温度検出部
の出力とを比較して設定温度TSに動作温度TTが
一致するように熱電効果型素子３を制御する制御
部K3の構成を示すもので、この第７図において、
１０はオペアンプである。このオペアンプ１０の
一端子には、設定温度TSに対応する基準電圧ES1
が入力されている。オペアンプ１０の他端子に
は、補正用出力としての補正用電圧ECが入力さ
れている。この補正用電圧ECは、半導体レーザ
ー４の熱量Ｑ及び環境温度Thと設定温度TSとの
温度差ΔTに比例する物理量であり、その補正用
出力発生回路については後述する。オペアンプ１
０は、基準電圧ES1と補正用電圧ECとの差「ES1−
EC」に相当する補正基準電圧ES2を比較回路１の
他端子に向かつて出力する。比較回路１は、その
一端子に入力されている動作温度検出出力として
の動作温度変換電圧ETとその補正基準電圧ES2と
を比較し、その差分の出力によりトランジスタ２
を制御し、そのトランジスタ２によつて動作温度
TTが平衡状態に達するようにペルチエ効果型素
子３を通電制御する。
が印加され、後述の差分補正用出力発生回路K1
の差分補正用出力EC″と後述する発熱分補正用出
力発生回路K2の発熱分補正用出力EC′とに基づい
て、基準電圧ES1を補正して後述する補正基準電
圧ES2出力し、補正基準電圧ES2と動作温度検出部
の出力とを比較して設定温度TSに動作温度TTが
一致するように熱電効果型素子３を制御する制御
部K3の構成を示すもので、この第７図において、
１０はオペアンプである。このオペアンプ１０の
一端子には、設定温度TSに対応する基準電圧ES1
が入力されている。オペアンプ１０の他端子に
は、補正用出力としての補正用電圧ECが入力さ
れている。この補正用電圧ECは、半導体レーザ
ー４の熱量Ｑ及び環境温度Thと設定温度TSとの
温度差ΔTに比例する物理量であり、その補正用
出力発生回路については後述する。オペアンプ１
０は、基準電圧ES1と補正用電圧ECとの差「ES1−
EC」に相当する補正基準電圧ES2を比較回路１の
他端子に向かつて出力する。比較回路１は、その
一端子に入力されている動作温度検出出力として
の動作温度変換電圧ETとその補正基準電圧ES2と
を比較し、その差分の出力によりトランジスタ２
を制御し、そのトランジスタ２によつて動作温度
TTが平衡状態に達するようにペルチエ効果型素
子３を通電制御する。
この制御によつて、動作温度TTが平衡状態に
達したとすると、(9)式は補正基準電圧ES2を用い
て、 Ee＝ES2＋Ｑ／α・β−ΔT／α・γ ……(10) と表現できる。
達したとすると、(9)式は補正基準電圧ES2を用い
て、 Ee＝ES2＋Ｑ／α・β−ΔT／α・γ ……(10) と表現できる。
ES2＝ES1−ECであるから、(10)式は、
Ee＝ES1−EC＋Ｑ／α・β−ΔT／α・γ ……(11)
という式に変形できる。
平衡温度Teが設定温度TSと一致するためには、
基準電圧ES1と平衡温度対応電圧Eeとの差が
「０」でなければならない。
基準電圧ES1と平衡温度対応電圧Eeとの差が
「０」でなければならない。
この条件のもとで、(11)式を変形すると、
Ee−ES1＝−EC＋Ｑ／α・β−ΔT／α・γ＝０
の式から、
EC＝Ｑ／α・β−ΔT／α・γ ……(12)
という式をうる。
そこで、(12)式において、
EC′＝Ｑ／α・β ……(R)
EC″＝−ΔT／α・γ ……(14)
とおく。
すなわち、EC＝EC′＋EC″である。
この記号EC′は半導体レーザー４の発熱分に基
づいて動作温度TTと設定温度TSとがずれること
を補正するために必要とする発熱分補正用出力と
しての補正用電圧を物理的に意味し、信号EC″は、
動作温度TTと設定温度TSとの差分に基づいて動
作温度TTと設定温度TSとが補正するための差分
補正用出力としての差分補正用電圧を物理的には
意味している。そこで、この補正用電圧EC′、
EC″を制御電圧ECとして加えれば、動作温度TTが
平衡状態に達したときの平衡温度Teを設定温度
TSに一致させることができることになる。
づいて動作温度TTと設定温度TSとがずれること
を補正するために必要とする発熱分補正用出力と
しての補正用電圧を物理的に意味し、信号EC″は、
動作温度TTと設定温度TSとの差分に基づいて動
作温度TTと設定温度TSとが補正するための差分
補正用出力としての差分補正用電圧を物理的には
意味している。そこで、この補正用電圧EC′、
EC″を制御電圧ECとして加えれば、動作温度TTが
平衡状態に達したときの平衡温度Teを設定温度
TSに一致させることができることになる。
第８図は、その発熱分補正用電圧EC′を発生さ
せる発熱分補正用発生回路K2の一実施例を示す
ものである。半導体レーザー４の発熱量Ｑは、第
９図に示すように、注入電流ILDに比例している
から、半導体レーザー４に注入電流ILDを供給す
る電源供給源９と半導体レーザー４とを含む直列
回路の途中に固定抵抗器RFを設け、その電位降
下Ｖが注入電流に比例することを利用する。
せる発熱分補正用発生回路K2の一実施例を示す
ものである。半導体レーザー４の発熱量Ｑは、第
９図に示すように、注入電流ILDに比例している
から、半導体レーザー４に注入電流ILDを供給す
る電源供給源９と半導体レーザー４とを含む直列
回路の途中に固定抵抗器RFを設け、その電位降
下Ｖが注入電流に比例することを利用する。
このことを数式を用いて表現すると、
Ｑ＝Ｃ・ILD、Ｖ＝RF・ILDから、
Ｖ＝RF・Ｑ／Ｃ ……(15)
である。ただし、信号Ｃは変換係数である。
この電圧Ｖをオペアンプ１１の一端子に入力
し、オペアンプ１２に接続された可変抵抗器RV
によつて、その増幅率ｍを調整する。
し、オペアンプ１２に接続された可変抵抗器RV
によつて、その増幅率ｍを調整する。
オペアンプ１２から出力される出力電圧を発熱
分補正用電圧EC′として利用するものであるから、
EC′＝mVであり、この式と(R)式、(15)式によつて、 増幅率ｍは、 ｍ＝Ｃ／RF・１／α・β ……(16) となる。この(16)式において、右辺の項に含まれて
いる物理量は全て定数とみなすことができるの
で、増幅率ｍは、一義的に決定される。
分補正用電圧EC′として利用するものであるから、
EC′＝mVであり、この式と(R)式、(15)式によつて、 増幅率ｍは、 ｍ＝Ｃ／RF・１／α・β ……(16) となる。この(16)式において、右辺の項に含まれて
いる物理量は全て定数とみなすことができるの
で、増幅率ｍは、一義的に決定される。
この増幅率ｍは、ｍ＜１であつて非反転増幅を
直接行うことができないため、実施例において
は、反転増幅を２回行うことにしている。
直接行うことができないため、実施例において
は、反転増幅を２回行うことにしている。
第１０図は、その差分補正用電圧EC″を発生さ
せる差分補正用出力発生回路K1の一実施例を示
している。
せる差分補正用出力発生回路K1の一実施例を示
している。
この第１０図において、１３，１４はサーミス
タであり、サーミスタ１３は半導体レーザー４に
内蔵され、サーミスタ１４は、放熱板５に取付け
られている。そのサーミスタ１３は、半導体レー
ザー４の動作温度TTを検出する動作温度検出部
として機能する。そのサーミスタ１４は環境温度
Thを検出する環境温度検出部として機能する。
このサーミスタ１３，１４によつて検出された検
出出力ET1，ET2は、それぞれ温度−電圧変換回路
１５，１６を介してオペアンプ１７に入力され
る。このオペアンプ１７は、温度差ΔTに比例し
た電圧VDを発生する機能を有する。
タであり、サーミスタ１３は半導体レーザー４に
内蔵され、サーミスタ１４は、放熱板５に取付け
られている。そのサーミスタ１３は、半導体レー
ザー４の動作温度TTを検出する動作温度検出部
として機能する。そのサーミスタ１４は環境温度
Thを検出する環境温度検出部として機能する。
このサーミスタ１３，１４によつて検出された検
出出力ET1，ET2は、それぞれ温度−電圧変換回路
１５，１６を介してオペアンプ１７に入力され
る。このオペアンプ１７は、温度差ΔTに比例し
た電圧VDを発生する機能を有する。
ここで、温度・電圧変換係数を記号ｎで表現す
ると、ΔTと電圧VDとの関係を、 VD＝ｎ・ΔT ……(17) 式で表すことができる。
ると、ΔTと電圧VDとの関係を、 VD＝ｎ・ΔT ……(17) 式で表すことができる。
そこで、オペアンプ１７に接続された可変抵抗
器RV′によつてその増幅率m′を調整することにす
ると、 EC″＝−ΔT／α・γ＝m′・VD＝m′・ｎ・ΔT よつて、増幅率m′は、 m′＝−ΔT／ｎ・α・γ ……(18) そこで、これらの補正用出力発生回路K1，K2
を第７図に示す制御部K3に接続し、第１１図に
示す半導体レーザーの温度安定化装置K5を構成
し、増幅率ｍ、m′の調整を行うと、半導体レー
ザー４の発熱量Ｑ、環境温度Thと動作温度TTと
の温度差ΔTにかかわりなく動作温度TTを設定温
度TSに一致させることができる。
器RV′によつてその増幅率m′を調整することにす
ると、 EC″＝−ΔT／α・γ＝m′・VD＝m′・ｎ・ΔT よつて、増幅率m′は、 m′＝−ΔT／ｎ・α・γ ……(18) そこで、これらの補正用出力発生回路K1，K2
を第７図に示す制御部K3に接続し、第１１図に
示す半導体レーザーの温度安定化装置K5を構成
し、増幅率ｍ、m′の調整を行うと、半導体レー
ザー４の発熱量Ｑ、環境温度Thと動作温度TTと
の温度差ΔTにかかわりなく動作温度TTを設定温
度TSに一致させることができる。
ところで、温度差ΔTは、ΔTが小さい部分で
のみリニアであり、設定温度TSと環境温度Thと
の温度差ΔTが大きすぎると、リニアとみなすこ
とができなくなる（第５図参照）。
のみリニアであり、設定温度TSと環境温度Thと
の温度差ΔTが大きすぎると、リニアとみなすこ
とができなくなる（第５図参照）。
二段に設けた熱電変換器Kz′の構成を示すもの
で、１８は第１ペルチエ効果型素子、１９は第２
ペルチエ効果型素子、２０は熱伝導体を示してい
る。熱伝導体２０は第１ペルチエ効果型素子１８
と第２ペルチエ効果型素子１９との間に設けら
れ、この熱伝導体２０には、サーミスタ２１が設
けられている。このサーミスタ２１は熱伝導体２
０の温度Th′を検出する機能を有する。この温度
Th′は、環境温度Thと動作温度TTとの中間の値を
有し、この温度Th′を第１ペルチエ効果型素子１
８の環境温度Thとして取扱う。そして、第１３
図に示す半導体レーザーの温度安定化装置K5を
構成する。この半導体レーザーの温度安定化装置
K5は、ペルチエ効果型素子１９を制御するため
のトランジスタ２′と比較回路１′とを有する。こ
の比較回路１′の一端子には基準電圧ES1を印加
し、その比較回路１′の他端子にはサーミスタ２
１から出力される環境温度対応電圧ET2′を印加す
る。そして、この環境温度対応電圧ET2′と基準電
圧ES1とを比較して差分の出力に基づいてトラン
ジスタ２′を制御し、環境温度Thが温度Th′に近
づくようにコントロールする。また、この温度
Th′と動作温度TTに基づいて差分補正用出力
EC″を生成するようにする。そして、この温度
Th′を動作温度TTに極力近づけておくと、ΔT＝
TT−Th′を小さくすることができるので、第１ペ
ルチエ効果型素子１８をリニアな領域でコントロ
ールできることになる。また、第２ペルチエ効果
型素子１９によつて環境温度Thの変化を軽減で
きるので、設定温度TSに動作温度TTをより一層
維持できることになる。
で、１８は第１ペルチエ効果型素子、１９は第２
ペルチエ効果型素子、２０は熱伝導体を示してい
る。熱伝導体２０は第１ペルチエ効果型素子１８
と第２ペルチエ効果型素子１９との間に設けら
れ、この熱伝導体２０には、サーミスタ２１が設
けられている。このサーミスタ２１は熱伝導体２
０の温度Th′を検出する機能を有する。この温度
Th′は、環境温度Thと動作温度TTとの中間の値を
有し、この温度Th′を第１ペルチエ効果型素子１
８の環境温度Thとして取扱う。そして、第１３
図に示す半導体レーザーの温度安定化装置K5を
構成する。この半導体レーザーの温度安定化装置
K5は、ペルチエ効果型素子１９を制御するため
のトランジスタ２′と比較回路１′とを有する。こ
の比較回路１′の一端子には基準電圧ES1を印加
し、その比較回路１′の他端子にはサーミスタ２
１から出力される環境温度対応電圧ET2′を印加す
る。そして、この環境温度対応電圧ET2′と基準電
圧ES1とを比較して差分の出力に基づいてトラン
ジスタ２′を制御し、環境温度Thが温度Th′に近
づくようにコントロールする。また、この温度
Th′と動作温度TTに基づいて差分補正用出力
EC″を生成するようにする。そして、この温度
Th′を動作温度TTに極力近づけておくと、ΔT＝
TT−Th′を小さくすることができるので、第１ペ
ルチエ効果型素子１８をリニアな領域でコントロ
ールできることになる。また、第２ペルチエ効果
型素子１９によつて環境温度Thの変化を軽減で
きるので、設定温度TSに動作温度TTをより一層
維持できることになる。
このようにして、動作温度TTを一定に維持す
ると、 Ｔ＝一定（＝const）であり、そのときΔT＝
０、dT／dI＝０、∂P／∂T＝０であるから、発
振波長λの変動量Δλと発振出力Ｐの変動量ΔPと
は、前記した Δλ＝∂λ／∂I・ΔI〕T=cpost ……（A′） ΔP＝∂P／∂I・ΔI〕T=cpost ……（B′） という式から明らかなように注入電流Ｉの変動量
Δλによつて決定される。
ると、 Ｔ＝一定（＝const）であり、そのときΔT＝
０、dT／dI＝０、∂P／∂T＝０であるから、発
振波長λの変動量Δλと発振出力Ｐの変動量ΔPと
は、前記した Δλ＝∂λ／∂I・ΔI〕T=cpost ……（A′） ΔP＝∂P／∂I・ΔI〕T=cpost ……（B′） という式から明らかなように注入電流Ｉの変動量
Δλによつて決定される。
ここで、発振波長λの変動量Δλに対する発振
出力Ｐの変動量の比dP／dλは、 dP／dλ〕T=cpost＝dP／dI・dI／dλ ……(C) この(C)式は、以下に記載する(D)式に変形でき
る。
出力Ｐの変動量の比dP／dλは、 dP／dλ〕T=cpost＝dP／dI・dI／dλ ……(C) この(C)式は、以下に記載する(D)式に変形でき
る。
dP／dλ〕T=cpost＝dP／dI・１／dλ／dI ……(D)
この(C)式から明らかなように、発振波長λに対
する発振出力Ｐの依存性は、発振波長λに対する
注入電流Ｉの依存性に較べて注入電流Ｉに対する
発振出力Ｐの依存性が加わつた分だけ、依存感度
が上昇していることになる。
する発振出力Ｐの依存性は、発振波長λに対する
注入電流Ｉの依存性に較べて注入電流Ｉに対する
発振出力Ｐの依存性が加わつた分だけ、依存感度
が上昇していることになる。
発振出力Ｐと注入電流Ｉとが第１４図に示すよ
うな関係を有し、かつ、注入電流Ｉと発振周波数
λとが第１５図に示すような関係を有する単一発
振モードの半導体レーザー４の場合には、 λ0≒820nｍ、Ｐ≒10ｍＷのときに、 dP／dI≒250μW／ｍＡ dλ／dI≒0.07Å／ｍＡ である。
うな関係を有し、かつ、注入電流Ｉと発振周波数
λとが第１５図に示すような関係を有する単一発
振モードの半導体レーザー４の場合には、 λ0≒820nｍ、Ｐ≒10ｍＷのときに、 dP／dI≒250μW／ｍＡ dλ／dI≒0.07Å／ｍＡ である。
そこで、dP／dλは、
dP／dλ＝250×１／0.07≒3570μW／Å
となる。この結果から、発振波長λの変動率がた
とえば、Δλ／λ0＝10-6であるときにその変動率
に対する発振出力Ｐの変動率ΔP／P0は、ΔP／P0
≒３×10-3となる。これは、ΔP／P0の感度が
Δλ／λ0の感度に較べて約3000倍の感度があるこ
とを示している。
とえば、Δλ／λ0＝10-6であるときにその変動率
に対する発振出力Ｐの変動率ΔP／P0は、ΔP／P0
≒３×10-3となる。これは、ΔP／P0の感度が
Δλ／λ0の感度に較べて約3000倍の感度があるこ
とを示している。
従つて、動作温度を設定温度に維持したうえで
発振出力の変動を抑制すれば、発振波長の変動率
Δλ／λ0を約（1/3000）・（ΔP／P0）のオーダで制
御できることになる。
発振出力の変動を抑制すれば、発振波長の変動率
Δλ／λ0を約（1/3000）・（ΔP／P0）のオーダで制
御できることになる。
第１６図は、この発振周波数・発振出力を安定
させるための制御部K4の構成を示すもので、半
導体レーザー４の発振出力Ｐの一部をミラー２２
によつて受光部としての受光素子２３に導きその
受光素子２３の光電変換出力を基準電圧Vrefが
一端に印加されている比較回路２４の他端子に入
力させ、その比較回路２４に入力された基準電圧
Vrefと光電変換出力との差に基づいて発振出力
Ｐの変動が抑制されるように注入電流Ｉを供給す
る電流供給源９に制御をかけるようにしたもので
ある。
させるための制御部K4の構成を示すもので、半
導体レーザー４の発振出力Ｐの一部をミラー２２
によつて受光部としての受光素子２３に導きその
受光素子２３の光電変換出力を基準電圧Vrefが
一端に印加されている比較回路２４の他端子に入
力させ、その比較回路２４に入力された基準電圧
Vrefと光電変換出力との差に基づいて発振出力
Ｐの変動が抑制されるように注入電流Ｉを供給す
る電流供給源９に制御をかけるようにしたもので
ある。
以上、実施例においては、ペルチエ効果型素子
を熱電効果型素子として利用した場合について説
明したが、トムソン効果型素子を熱電効果型素子
として使用することもできる。
を熱電効果型素子として利用した場合について説
明したが、トムソン効果型素子を熱電効果型素子
として使用することもできる。
（発明の効果）
本発明は、所定の設定温度で動作されかつ単一
発振モードで発振する半導体レーザーに注入電流
を供給する電流供給源と、その半導体レーザーの
注入電流に基づく発熱量を検出する発熱量検出部
と、その半導体レーザーに設けられてその動作温
度を検出する動作温度検出部と、その半導体レー
ザーの周囲の環境温度を検出する環境温度検出部
と、その半導体レーザーとの間で熱の授受を行う
熱電効果型素子と、その動作温度検出部の出力と
その環境温度検出部の出力とが入力され、その動
作温度と環境温度との差分に基づいて動作温度と
設定温度とがずれることを補正するための差分補
正用出力を発生する差分補正用出力発生回路と、
その発熱量検出部の出力が入力され、その半導体
レーザーの発熱分に基づいて動作温度と設定温度
とがずれることを補正するための発熱分補正用出
力を発生する発熱分補正用出力発生回路と、その
設定温度に対応する基準電圧が印加され、その差
分補正用出力発生回路の差分補正用出力とその発
熱分補正用出力発生回路の発熱分補正用出力とに
基づいて、その基準電圧を補正して補正基準電圧
を出力し、この補正基準電圧とその動作温度検出
部の出力とを比較してその設定温度にその動作温
度が一致するようにその熱電効果型素子を制御す
る制御部とによつて構成された半導体レーザーの
温度安定化装置を有すると共に、その半導体レー
ザーの発振出力の一部を受光する受光部と、その
受光部の受光結果に基づいてその半導体レーザー
の発振出力が一定となるようにその電流供給源を
制御して発振周波数を安定化させる制御部とを有
するところに特徴があるから、半導体レーザーの
発熱量の変化、半導体レーザーの周囲の環境温度
の変化に適切に応答して熱電効果型素子を制御
し、もつて半導体レーザーの動作温度を設定温度
に維持したうえで、半導体レーザーの発振周波
数・発振出力の安定化を図ることができるという
効果を奏する。
発振モードで発振する半導体レーザーに注入電流
を供給する電流供給源と、その半導体レーザーの
注入電流に基づく発熱量を検出する発熱量検出部
と、その半導体レーザーに設けられてその動作温
度を検出する動作温度検出部と、その半導体レー
ザーの周囲の環境温度を検出する環境温度検出部
と、その半導体レーザーとの間で熱の授受を行う
熱電効果型素子と、その動作温度検出部の出力と
その環境温度検出部の出力とが入力され、その動
作温度と環境温度との差分に基づいて動作温度と
設定温度とがずれることを補正するための差分補
正用出力を発生する差分補正用出力発生回路と、
その発熱量検出部の出力が入力され、その半導体
レーザーの発熱分に基づいて動作温度と設定温度
とがずれることを補正するための発熱分補正用出
力を発生する発熱分補正用出力発生回路と、その
設定温度に対応する基準電圧が印加され、その差
分補正用出力発生回路の差分補正用出力とその発
熱分補正用出力発生回路の発熱分補正用出力とに
基づいて、その基準電圧を補正して補正基準電圧
を出力し、この補正基準電圧とその動作温度検出
部の出力とを比較してその設定温度にその動作温
度が一致するようにその熱電効果型素子を制御す
る制御部とによつて構成された半導体レーザーの
温度安定化装置を有すると共に、その半導体レー
ザーの発振出力の一部を受光する受光部と、その
受光部の受光結果に基づいてその半導体レーザー
の発振出力が一定となるようにその電流供給源を
制御して発振周波数を安定化させる制御部とを有
するところに特徴があるから、半導体レーザーの
発熱量の変化、半導体レーザーの周囲の環境温度
の変化に適切に応答して熱電効果型素子を制御
し、もつて半導体レーザーの動作温度を設定温度
に維持したうえで、半導体レーザーの発振周波
数・発振出力の安定化を図ることができるという
効果を奏する。
第１図は従来のペルチエ効果型素子を有する温
度制御装置を使用して半導体レーザーの温度安定
化装置を構成した場合の制御回路を示す図、第２
図はそのペルチエ効果型素子に半導体レーザーを
取付けて熱電変換器を構成した状態を示す構成
図、第３図は熱量と平衡電流との関係を示すペル
チエ効果型素子の特性図、第４図は実験によつて
得た熱量の値と平衡温度対応電圧の値とをプロツ
トして示した図、第５図は発熱体でないときであ
つて平衡温度と環境温度とが異なる場合にペルチ
エ効果型素子に流れる平衡電流の特性を示す図、
第６図は第１図に示す制御回路を用いてペルチエ
効果型素子を制御した場合の実験結果を示す図、
第７図は本発明に係る半導体レーザーの温度安定
化装置の制御部を示す回路図、第８図は本発明に
係る発熱分補正用出力発生回路の構成図、第９図
は本発明に係る半導体レーザーの温度安定化装置
に使用する半導体レーザーの熱量と注入電流との
関係を示す特性図、第１０図は本発明に係る差分
補正用出力発生発生回路の構成図、第１１図は本
発明に係る半導体レーザーの温度安定化装置の全
体構成を示す回路図、第１２図は本発明に係る半
導体レーザーの温度安定化装置に使用する熱電変
換器の他の構成を示す図、第１３図はその熱電変
換器に使用する半導体レーザーの温度安定化装置
の全体構成を示す回路図、第１４図は発振出力と
注入電流との関係を示す半導体レーザーの特性
図、第１５図は発振波長と注入電流との関係を示
す半導体レーザーの特性図、第１６図は本発明に
係る半導体レーザの発振周波数・発振出力安定化
装置に使用する制御部と受光部との構成を示す図
である。 ３……熱電効果型素子、４……半導体レーザ
ー、９……注入電流供給源、１３……動作温度検
出部（サーミスタ）、１４……環境温度検出部
（サーミスタ）、２３……受光素子、K1……差分
補正用出力発生回路、K2……発熱分補正用出力
発生回路、K3，K4……制御部、K5……温度安定
化装置、Th……環境温度、TT……動作温度、TS
……設定温度、ES，ES1……基準電圧、ES2……補
正基準電圧、EC′……発熱分補正用出力、EC″……
差分補正用出力。
度制御装置を使用して半導体レーザーの温度安定
化装置を構成した場合の制御回路を示す図、第２
図はそのペルチエ効果型素子に半導体レーザーを
取付けて熱電変換器を構成した状態を示す構成
図、第３図は熱量と平衡電流との関係を示すペル
チエ効果型素子の特性図、第４図は実験によつて
得た熱量の値と平衡温度対応電圧の値とをプロツ
トして示した図、第５図は発熱体でないときであ
つて平衡温度と環境温度とが異なる場合にペルチ
エ効果型素子に流れる平衡電流の特性を示す図、
第６図は第１図に示す制御回路を用いてペルチエ
効果型素子を制御した場合の実験結果を示す図、
第７図は本発明に係る半導体レーザーの温度安定
化装置の制御部を示す回路図、第８図は本発明に
係る発熱分補正用出力発生回路の構成図、第９図
は本発明に係る半導体レーザーの温度安定化装置
に使用する半導体レーザーの熱量と注入電流との
関係を示す特性図、第１０図は本発明に係る差分
補正用出力発生発生回路の構成図、第１１図は本
発明に係る半導体レーザーの温度安定化装置の全
体構成を示す回路図、第１２図は本発明に係る半
導体レーザーの温度安定化装置に使用する熱電変
換器の他の構成を示す図、第１３図はその熱電変
換器に使用する半導体レーザーの温度安定化装置
の全体構成を示す回路図、第１４図は発振出力と
注入電流との関係を示す半導体レーザーの特性
図、第１５図は発振波長と注入電流との関係を示
す半導体レーザーの特性図、第１６図は本発明に
係る半導体レーザの発振周波数・発振出力安定化
装置に使用する制御部と受光部との構成を示す図
である。 ３……熱電効果型素子、４……半導体レーザ
ー、９……注入電流供給源、１３……動作温度検
出部（サーミスタ）、１４……環境温度検出部
（サーミスタ）、２３……受光素子、K1……差分
補正用出力発生回路、K2……発熱分補正用出力
発生回路、K3，K4……制御部、K5……温度安定
化装置、Th……環境温度、TT……動作温度、TS
……設定温度、ES，ES1……基準電圧、ES2……補
正基準電圧、EC′……発熱分補正用出力、EC″……
差分補正用出力。
Claims (1)
- １ 所定の設定温度で動作されかつ単一発振モー
ドで発振する半導体レーザーに注入電流を供給す
る電流供給源と、前記半導体レーザーの注入電流
に基づく発熱量を検出する発熱量検出部と、前記
半導体レーザーに設けられてその動作温度を検出
する動作温度検出部と、前記半導体レーザーの周
囲の環境温度を検出する環境温度検出部と、前記
半導体レーザーとの間で熱の授受を行う熱電効果
型素子と、前記動作温度検出部の出力と前記環境
温度検出部の出力とが入力され、前記動作温度と
環境温度との差分に基づいて前記動作温度と前記
設定温度とがずれることを補正するための差分補
正用出力を発生する差分補正用出力発生回路と、
前記発熱量検出部の出力が入力され、前記半導体
レーザーの発熱分に基づいて前記動作温度と前記
設定温度がずれることを補正するための発熱分補
正用出力を発生する発熱分補正用出力発生回路
と、前記設定温度に対応する基準電圧が印加さ
れ、前記差分補正用出力発生回路の差分補正用出
力と前記発熱分補正用出力発生回路の発熱分補正
用出力とに基づいて、前記基準電圧を補正して補
正基準電圧を出力し、該補正基準電圧と前記動作
温度検出部の出力とを比較して前記設定温度に前
記動作温度が一致するように前記熱電効果型素子
を制御する制御部とによつて構成された半導体レ
ーザーの温度安定化装置を有すると共に、前記半
導体レーザーの発振出力の一部を受光する受光部
と、前記受光部の受光結果に基づいて前記半導体
レーザーの発振出力が一定となるように前記電流
供給源を制御して発振周波数を安定化させる制御
部とを有することを特徴とする半導体レーザーの
発振周波数・発振出力安定化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3474086A JPS62193188A (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 半導体レ−ザ−の発振周波数・発振出力安定化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3474086A JPS62193188A (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 半導体レ−ザ−の発振周波数・発振出力安定化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62193188A JPS62193188A (ja) | 1987-08-25 |
| JPH0575194B2 true JPH0575194B2 (ja) | 1993-10-20 |
Family
ID=12422715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3474086A Granted JPS62193188A (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 半導体レ−ザ−の発振周波数・発振出力安定化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62193188A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02193638A (ja) * | 1989-01-23 | 1990-07-31 | Kowa Co | 眼科測定装置 |
-
1986
- 1986-02-18 JP JP3474086A patent/JPS62193188A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62193188A (ja) | 1987-08-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |