JPH09162477A - Wavelength stabilizing device - Google Patents

Wavelength stabilizing device

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JPH09162477A
JPH09162477A JP31545395A JP31545395A JPH09162477A JP H09162477 A JPH09162477 A JP H09162477A JP 31545395 A JP31545395 A JP 31545395A JP 31545395 A JP31545395 A JP 31545395A JP H09162477 A JPH09162477 A JP H09162477A
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JP
Japan
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wavelength
air
injection current
semiconductor laser
light
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Withdrawn
Application number
JP31545395A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuyuki Hashimoto
勝行 橋本
Naoko Hisada
菜穂子 久田
Hiroshi Yugawa
浩 湯川
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stabilize a desired oscillation wavelength of a semiconductor laser by detecting the optical intensity of the reflection output from an air-gap etalon, discriminated in wavelength with variation in wavelength due to variation in the refractive index of air taken into account, by means of an optical intensity detector. SOLUTION: Part of laser light output from an LD 12 is separated by a beam splitter 15, and is passed through a beam splitter 16. Laser light that is reflected by an air-gap etalon 17 and is not directed into a corner cube 19 is reflected by the beam splitter 16, and its intensity is detected with a PD 20. When the wavelength of length-measuring light deviates from a reference wavelength λ0 due to the refractive index of air, and the output of the PD 20 deviates from a set value or peak value, an LD injection current control unit 21 increases or decreases the amount of injection current supplied to the LD 12 as required. Since the oscillation wavelength of the LD 12 is controlled using laser light propagated through a dead path section and using the reference length L of the air-gap etalon 17 as a reference, therefore, the wavelength of length-measuring light is kept stabilized even if the refractive index of air varies.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ測長機等の
光源に用いられる波長安定化装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wavelength stabilizing device used for a light source such as a laser length measuring machine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、レーザ光の波長を測長基準と
して物体の移動変位を計測するレーザ測長機が広く知ら
れており、最近ではこのレーザ測長機の光源として半導
体レーザを用いる試みがなされている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a laser length measuring machine for measuring a moving displacement of an object with a wavelength of a laser beam as a length measuring standard has been widely known, and recently, an attempt to use a semiconductor laser as a light source of the laser length measuring machine. Has been done.

【0003】図4はこの半導体レーザ(以下「LD」と
略称する)への注入電流に対応した発振波長の特性を温
度T1 [℃]とT2 [℃](T1 <T2 )について例示
するものであり、同図に示す如く発振波長が注入電流と
温度とに依存していることが解る。したがって、測長基
準である発振波長を図4中の基準波長λ0 に安定化する
ためには、LDの温度が常にT1 [℃]となるように温
度制御し、且つLDへの注入電流がi1 となるように定
電流制御すればよいこととなる。
FIG. 4 illustrates the characteristics of the oscillation wavelength corresponding to the injection current into this semiconductor laser (hereinafter abbreviated as "LD") at temperatures T1 [° C] and T2 [° C] (T1 <T2). Therefore, it can be seen that the oscillation wavelength depends on the injection current and the temperature as shown in FIG. Therefore, in order to stabilize the oscillation wavelength that is the length measurement reference to the reference wavelength λ0 in FIG. 4, the temperature of the LD is controlled so that it is always T1 [° C.], and the current injected into the LD is i1. The constant current control may be performed so that

【0004】図5はLDの発振波長をさらに安定化させ
ることが可能な波長安定化装置の構成を例示するもので
ある。すなわち、同図で1が光源部、この光源部1内の
2がLDであり、LD2の温度を同光源部1内のサーミ
スタ3で検出する。サーミスタ3で検出した温度情報は
LD温度制御部4に送られ、ここでLD2の温度と予め
設定された温度とが等しくなるような温度制御信号が作
成されるもので、作成された温度制御信号が上記光源部
1のペルチェ素子5に送られ、発熱または吸熱を行なう
ことでLD2の温度が上記設定温度を保持するように制
御される。
FIG. 5 exemplifies the configuration of a wavelength stabilization device capable of further stabilizing the oscillation wavelength of the LD. That is, in the figure, 1 is a light source unit, 2 in the light source unit 1 is an LD, and the temperature of the LD 2 is detected by a thermistor 3 in the light source unit 1. The temperature information detected by the thermistor 3 is sent to the LD temperature control unit 4, where a temperature control signal is generated so that the temperature of the LD 2 becomes equal to the preset temperature. Is sent to the Peltier element 5 of the light source unit 1 and heats or absorbs heat to control the temperature of the LD 2 so as to maintain the set temperature.

【0005】光源部1のLD2から出力されたレーザ光
はその一部が測長光として利用されると共に、このレー
ザ光の特定波長成分だけを透過または吸収するエタロン
6に入射される。
A part of the laser light output from the LD 2 of the light source unit 1 is used as a length measuring light and is incident on the etalon 6 which transmits or absorbs only a specific wavelength component of the laser light.

【0006】一般にエタロン6は図6に示すような周期
的な波長弁別特性を有しており、このような特性を有す
るエタロン6の透過光量をフォトダイオード(以下「P
D」と略称する)7で検出し、検出した光量の情報をL
D注入電流制御部8に送出することで、LD注入電流制
御部8が該光量の情報がある設定値もしくはピーク値等
になるようにLD2に供給する注入電流の量を制御して
いる。
Generally, the etalon 6 has a periodic wavelength discrimination characteristic as shown in FIG. 6, and the transmitted light amount of the etalon 6 having such a characteristic is determined by a photodiode (hereinafter referred to as "P").
Abbreviated as "D") 7, and the information of the detected light amount is L
By sending it to the D injection current control unit 8, the LD injection current control unit 8 controls the amount of injection current supplied to the LD 2 so that the information on the light amount reaches a certain set value or peak value.

【0007】しかるに、実際にはLD温度制御部4がL
D2の温度が常にT1 [℃]となるように温度制御を行
ない、T1 [℃]となってほぼ安定した時点でLD温度
制御部4からLD注入電流制御部8に対して制御開始信
号が送出される。LD注入電流制御部8は、この制御開
始信号にしたがって最初に光源部1の注入電流i1 を供
給し、その後はPD7からの光量情報に対応してフィー
ドバック制御を行なう。以上の動作により、LD2の発
振波長がエタロン6に固有の基準波長λ0 に安定化され
ることとなる。
However, in reality, the LD temperature control unit 4 is set to L
The temperature is controlled so that the temperature of D2 is always T1 [° C], and when it becomes T1 [° C] and is almost stable, a control start signal is sent from the LD temperature controller 4 to the LD injection current controller 8. To be done. The LD injection current control unit 8 first supplies the injection current i1 of the light source unit 1 according to this control start signal, and thereafter performs feedback control in accordance with the light amount information from the PD 7. With the above operation, the oscillation wavelength of the LD 2 is stabilized at the reference wavelength λ 0 peculiar to the etalon 6.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながらレーザ測
長機では、光源と移動する物体との間に空気が存在して
おり、その空気の屈折率nはそのときの気温及び気圧に
よって変化するため、測長光の波長は空気の屈折率の変
化に応じて変化し、結果として移動変位に誤差を生じる
こととなる。
However, in the laser length measuring machine, air exists between the light source and the moving object, and the refractive index n of the air changes depending on the temperature and the atmospheric pressure at that time. The wavelength of the length measuring light changes according to the change of the refractive index of air, and as a result, an error occurs in the movement displacement.

【0009】したがって、上記図5の波長安定化装置を
使用するレーザ測長機で正確な移動変位を測定するため
には、光路の近傍にエアセンサ等を設置して測長時の気
温及び気圧を測定し、その時点での空気の屈折率nを求
めて、LD2の発振波長と求めた空気の屈折率nから算
出される補正係数とから測長した移動変位の補正を行な
わなくてはならない。
Therefore, in order to accurately measure the moving displacement with the laser length measuring machine using the wavelength stabilizing device shown in FIG. 5, an air sensor or the like is installed in the vicinity of the optical path to measure the temperature and atmospheric pressure during the length measurement. It is necessary to measure and obtain the refractive index n of the air at that time, and correct the moving displacement measured by the oscillation wavelength of the LD 2 and the correction coefficient calculated from the obtained refractive index n of the air.

【0010】これは、特に微細形状の測定装置において
微小距離を高分解能で測長する場合に顕著であり、例え
ば測長距離が1[mm]程度であるのに対して、物理的
な光学素子の配置上、光源と移動する物体間の測長に使
用されない領域(以下「デッドパス」と略称する)が1
0[cm]程度になってしまうことがある。
This is particularly noticeable in the case of measuring a minute distance with high resolution in a fine shape measuring apparatus. For example, the measuring distance is about 1 [mm], whereas a physical optical element is used. Due to the arrangement of the light source, the area (hereinafter abbreviated as "dead path") not used for length measurement between the light source and the moving object is
It may be about 0 [cm].

【0011】この場合、LD2の発振波長をどのように
安定させてもデッドパス部の空気の屈折率のゆらぎが全
体の測長エラーに大きく影響を与えてしまう。また、上
述した如くエアセンサを使用してもよいが、光路は上記
の理由によりできるだけ短く構成されているため、エア
センサを光路近傍に配置する構成は現実的には困難であ
る。
In this case, no matter how the oscillation wavelength of the LD 2 is stabilized, fluctuations in the refractive index of air in the dead path portion greatly affect the overall length measurement error. Further, although the air sensor may be used as described above, since the optical path is configured as short as possible for the above reason, it is practically difficult to arrange the air sensor near the optical path.

【0012】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、デッドパス部の空
気の屈折率の変化を含めて半導体レーザの発振波長を所
望の波長に安定化することが可能な波長安定化装置を提
供することにある。
The present invention has been made in view of the above situation, and an object thereof is to stabilize the oscillation wavelength of a semiconductor laser at a desired wavelength including a change in the refractive index of air in the dead path portion. It is to provide a wavelength stabilization device capable of performing the above.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
注入電流の供給を受けてレーザ光を出力する半導体レー
ザと、この半導体レーザと移動物体との間に載置され、
上記半導体レーザから出力されたレーザ光を空気の屈折
率の変化による波長の変化を含んで波長弁別するエアギ
ャップエタロンと、このエアギャップエタロンからの反
射光の強度を検出する光強度検出器と、この光強度検出
器の出力が所定値となるように上記半導体レーザへの注
入電流量を制御する注入電流制御手段と、上記半導体レ
ーザが設定温度となるように温度制御を行なう温度制御
手段とを具備するようにしている。
According to the first aspect of the present invention,
A semiconductor laser that receives a supply of injection current and outputs laser light, and is mounted between the semiconductor laser and a moving object,
An air gap etalon that discriminates the wavelength of the laser light output from the semiconductor laser including a change in wavelength due to a change in the refractive index of air, and a light intensity detector that detects the intensity of reflected light from the air gap etalon, An injection current control means for controlling the injection current amount to the semiconductor laser so that the output of the light intensity detector has a predetermined value, and a temperature control means for performing temperature control so that the semiconductor laser has a set temperature. I am preparing to have it.

【0014】この結果、請求項1記載の発明によれば、
注入電流の供給を受けた半導体レーザからレーザ光が出
力される。出力されたレーザ光は、デッドパス部に配置
された波長弁別特性を有するエアギャップエタロンに入
射する。そして、空気の屈折率の変化による波長の変化
を含んで波長弁別されたエアギャップエタロンからの反
射出力光強度が光強度検出器で検出され、その検出結果
が注入電流制御手段へフィードバックされる。この注入
電流制御手段は上記光強度検出器の出力が所定値となる
ように上記半導体レーザに供給する注入電流量を制御す
る。
As a result, according to the invention of claim 1,
Laser light is output from the semiconductor laser that has been supplied with the injection current. The output laser light is incident on the air gap etalon arranged in the dead path portion and having the wavelength discrimination characteristic. Then, the reflected output light intensity from the air gap etalon, which is wavelength-discriminated including the change of the wavelength due to the change of the refractive index of air, is detected by the light intensity detector, and the detection result is fed back to the injection current control means. The injection current control means controls the injection current amount supplied to the semiconductor laser so that the output of the light intensity detector becomes a predetermined value.

【0015】請求項2記載の発明は、注入電流の供給を
受けてレーザ光を出力する半導体レーザと、この半導体
レーザと移動物体との間に載置され、上記半導体レーザ
から出力されたレーザ光を空気の屈折率の変化による波
長の変化を含んで波長弁別するエアギャップエタロン
と、このエアギャップエタロンからの透過光の強度を検
出する光強度検出器と、この光強度検出器の出力が所定
値となるように上記半導体レーザへの注入電流量を制御
する注入電流制御手段と、上記半導体レーザが設定温度
となるように温度制御を行なう温度制御手段とを具備す
るようにしている。
According to a second aspect of the present invention, a semiconductor laser which outputs a laser beam by receiving an injection current, and a laser beam which is mounted between the semiconductor laser and a moving object and is output from the semiconductor laser are provided. The air gap etalon that discriminates the wavelength by including the wavelength change due to the change of the refractive index of air, the light intensity detector that detects the intensity of the transmitted light from this air gap etalon, and the output of this light intensity detector An injection current control means for controlling the injection current amount to the semiconductor laser so that the value becomes a value and a temperature control means for controlling the temperature so that the semiconductor laser reaches a set temperature are provided.

【0016】この結果、請求項2記載の発明によれば、
注入電流の供給を受けた半導体レーザからレーザ光が出
力される。出力されたレーザ光は、デッドパス部に配置
された波長弁別特性を有するエアギャップエタロンに入
射する。そして、空気の屈折率の変化による波長の変化
を含んで波長弁別されたエアギャップエタロンからの透
過出力光強度が光強度検出器で検出され、その検出結果
が注入電流制御手段へフィードバックされる。この注入
電流制御手段は上記光強度検出器の出力が所定値となる
ように上記半導体レーザに供給する注入電流量を制御す
る。
As a result, according to the invention of claim 2,
Laser light is output from the semiconductor laser that has been supplied with the injection current. The output laser light is incident on the air gap etalon arranged in the dead path portion and having the wavelength discrimination characteristic. Then, the transmitted output light intensity from the air gap etalon, which has been wavelength-discriminated including the change of the wavelength due to the change of the refractive index of air, is detected by the light intensity detector, and the detection result is fed back to the injection current control means. The injection current control means controls the injection current amount supplied to the semiconductor laser so that the output of the light intensity detector becomes a predetermined value.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図
面に従って説明する。 (第1の実施の形態)図1は本発明の第1の実施の形態
に係る波長安定化装置の概略構成を示している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 shows a schematic configuration of a wavelength stabilizing device according to a first embodiment of the present invention.

【0018】同図で、11は光源部、12はLD、13
はLD12の温度検出を行なうサーミスタ、14はサー
ミスタ13の検出温度に基づいてLD12が予め設定さ
れた温度となるように発熱/吸熱するペルチェ素子であ
り、これらLD12、サーミスタ13及びペルチェ素子
14により光源部11を構成する。
In the figure, 11 is a light source section, 12 is an LD, and 13
Is a thermistor for detecting the temperature of the LD 12, and 14 is a Peltier element that heats / absorbs heat so that the LD 12 reaches a preset temperature based on the temperature detected by the thermistor 13. The LD 12, the thermistor 13 and the Peltier element 14 serve as a light source. The part 11 is configured.

【0019】LD12より出射されたレーザ光は、光路
中に配置されたビームスプリッタ15を介してその一部
が分離され、ビームスプリッタ16を通過してデッドパ
ス部に配置されたエアギャップエタロン17を通過し、
測定対象となる図示しない移動物体に取付けられたコー
ナーキューブ19で反射されて干渉系18に至る。この
干渉系18にはまた、上記ビームスプリッタ15で分離
されたレーザ光が参照光として入射される。
A part of the laser light emitted from the LD 12 is separated by a beam splitter 15 arranged in the optical path, passes through a beam splitter 16, and passes through an air gap etalon 17 arranged in a dead path portion. Then
The light is reflected by a corner cube 19 attached to a moving object (not shown) to be measured and reaches the interference system 18. The laser beam split by the beam splitter 15 is also incident on the interference system 18 as reference light.

【0020】上記デッドパス部に配置されるエアギャッ
プエタロン17は、例えば図2に示す如く低熱膨脹係数
材質板17aの両端に一対の平行平板ミラー17b,1
7cが対峙して一体に構成され、これら平行平板ミラー
17b,17cに形成した開孔をレーザ光が通過するよ
うになるもので、これら平行平板ミラー17b,17c
間の距離が基準長Lとなり、かつ低熱膨脹係数材質板1
7aの材質の故に外気温度にかかわらず上記基準長Lが
保持されるようになっている。
The air gap etalon 17 disposed in the dead path portion has a pair of parallel flat plate mirrors 17b, 1 on both ends of a low thermal expansion coefficient material plate 17a as shown in FIG.
The laser light passes through the apertures formed in the parallel plate mirrors 17b and 17c, and the parallel plate mirrors 7c and 7c face each other.
The distance between them becomes the reference length L, and the low thermal expansion coefficient material plate 1
Due to the material of 7a, the reference length L is maintained regardless of the outside air temperature.

【0021】また、上記ビームスプリッタ16はエアギ
ャップエタロン17で反射されたレーザ光を反射してP
D20へ送るもので、このPD20で得られた光量情報
がLD注入電流制御部21に送出されることで、LD注
入電流制御部21が該光量の情報がある設定値もしくは
ピーク値等になるようにLD12に供給する注入電流の
量を制御している。
Further, the beam splitter 16 reflects the laser light reflected by the air gap etalon 17 to generate P
The light amount information obtained by the PD 20 is sent to the LD injection current control unit 21 so that the LD injection current control unit 21 has a certain set value or peak value. The amount of injection current supplied to the LD 12 is controlled.

【0022】上記サーミスタ13はLD12の温度を検
出し、得た温度情報をLD温度制御部22に送る。LD
温度制御部22は、LD12の温度と予め設定された温
度とが等しくなるような温度制御信号を作成して上記光
源部11のペルチェ素子14に送出し、発熱または吸熱
を行なわせてLD12の温度が上記設定温度を保持する
ように制御する。
The thermistor 13 detects the temperature of the LD 12 and sends the obtained temperature information to the LD temperature control section 22. LD
The temperature control unit 22 creates a temperature control signal such that the temperature of the LD 12 becomes equal to a preset temperature, and sends the temperature control signal to the Peltier element 14 of the light source unit 11 to cause heat generation or heat absorption to cause the temperature of the LD 12 to rise. Controls so as to maintain the set temperature.

【0023】上記のような構成において、測長光の波長
を基準値であるλ0 となるように安定化させる場合の動
作について説明する。まず、LD12がLD温度制御部
22によるペルチェ素子14の駆動制御により一定温度
T1 [℃]となるように制御される一方、LD注入電流
制御部21がLD12への注入電流をi1 とし、LD1
2の発振波長がλ0 となるようにする。LD12より出
力されるレーザ光はまずビームスプリッタ15でその一
部が分離された後にビームスプリッタ16を通過し、エ
アギャップエタロン17に入射する。ここで、ビームス
プリッタ15で分離されたレーザ光は干渉系18に参照
光として入射される。
The operation in the case of stabilizing the wavelength of the length-measuring light to be the reference value λ0 in the above-mentioned configuration will be described. First, the LD 12 is controlled by the LD temperature control unit 22 to control the driving of the Peltier element 14 to a constant temperature T1 [° C.], while the LD injection current control unit 21 sets the injection current to the LD 12 to i1.
The oscillation wavelength of 2 is λ0. The laser light output from the LD 12 is first partially separated by the beam splitter 15, then passes through the beam splitter 16, and enters the air gap etalon 17. Here, the laser light separated by the beam splitter 15 is incident on the interference system 18 as reference light.

【0024】エアギャップエタロン17では、上記図2
に示したような構成により、平行平板ミラー17b,1
7cに形成された開孔を通過したレーザ光が、移動物体
に取付けられたコーナーキューブ19で反射されて測長
光として干渉系18に入射する。
In the air gap etalon 17, as shown in FIG.
With the configuration as shown in FIG.
The laser light that has passed through the aperture formed in 7c is reflected by the corner cube 19 attached to the moving object, and enters the interference system 18 as the length measurement light.

【0025】一方、上記エアギャップエタロン17で反
射され、コーナーキューブ19へ入射されなかったレー
ザ光は、上記ビームスプリッタ16で反射された後にP
D20に入射され、その強度(光量)が検出される。
On the other hand, the laser light reflected by the air gap etalon 17 and not incident on the corner cube 19 is reflected by the beam splitter 16 and then P
It is incident on D20 and its intensity (light amount) is detected.

【0026】ここで、空気の屈折率により測長光の波長
が上記基準波長λ0 から変化し、PD20の出力が予め
定められた設定値あるいはピーク値ではなくなると、L
D注入電流制御部21は随時PD20の出力が常に予め
定められた設定値あるいはピーク値となるようにLD1
2へ供給する注入電流量を加減制御する。
Here, when the wavelength of the length measuring light changes from the reference wavelength λ 0 due to the refractive index of air and the output of the PD 20 is no longer a preset value or peak value, L
The D-injection current control unit 21 always sets the LD1 so that the output of the PD 20 is always at a preset value or peak value.
The amount of injection current supplied to 2 is controlled.

【0027】このような動作を続行することにより、L
D12の発振波長の制御をデッドパス部を伝播したレー
ザ光を用いてエアギャップエタロン17の基準長Lを基
準に行なっているため、空気の屈折率nが変化しても常
に測長光の波長をλ0 に安定化させることが可能であ
り、移動変位の補正を行なう必要がない。
By continuing such an operation, L
Since the oscillation wavelength of D12 is controlled with the reference length L of the air gap etalon 17 using the laser light that has propagated through the dead path portion, the wavelength of the measurement light is always set even if the refractive index n of air changes. It can be stabilized at λ 0, and it is not necessary to correct the movement displacement.

【0028】このような波長安定化装置では、測定環境
中の空気の屈折率の変化による影響を除去して測長光の
波長そのものを安定化させることができるため、従来の
ようにエアセンサ等で気温及び気圧を測定して空気の屈
折率nを求め、LDの発振波長と空気の屈折率nから求
められる測長光の波長とから移動変位を補正するような
操作を行なう必要がなくなる。そのため、エアセンサ及
び補正演算用回路、エタロンの温度制御装置等が不要と
なり、構成及び処理を簡素化することができる。
In such a wavelength stabilizer, the wavelength itself of the length measuring light can be stabilized by removing the influence of the change in the refractive index of air in the measurement environment, so that it is possible to use an air sensor or the like as in the conventional case. It is not necessary to measure the air temperature and atmospheric pressure to obtain the refractive index n of air, and to perform the operation of correcting the movement displacement based on the oscillation wavelength of the LD and the wavelength of the length measuring light obtained from the refractive index n of air. Therefore, an air sensor, a correction calculation circuit, an etalon temperature control device, and the like are unnecessary, and the configuration and processing can be simplified.

【0029】また、微小距離で高分解能の測長を行なう
場合においても、デッドパスによる空気のゆらぎの影響
がなくなり、測長再現性が向上する。 (第2の実施の形態)図3は本発明の第2の実施の形態
に係る波長安定化装置の概略構成を示すもので、基本的
には上記図1で示したものと同様であるので、同一部分
には同一符号を付してその説明は省略する。
Further, even when performing high-resolution length measurement at a minute distance, the influence of air fluctuations due to dead paths is eliminated, and the length measurement reproducibility is improved. (Second Embodiment) FIG. 3 shows a schematic structure of a wavelength stabilizing device according to a second embodiment of the present invention, and is basically the same as that shown in FIG. The same parts are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0030】しかして、光源部11のLD12より出力
されたレーザ光は、ビームスプリッタ15でその一部が
分離され、デッドパス部に配置されたエアギャップエタ
ロン17を通過した後に、測定対象となる移動物体に取
付けられたコーナーキューブ19で反射され、ビームス
プリッタ16′で分離されて干渉系18及びPD20干
渉系18に至る。この干渉系18にはまた、上記ビーム
スプリッタ15で分離されたレーザ光が参照光として入
射される。
Thus, the laser light output from the LD 12 of the light source section 11 is partially separated by the beam splitter 15, passes through the air gap etalon 17 arranged in the dead path section, and then moves as a measurement target. It is reflected by a corner cube 19 attached to an object, separated by a beam splitter 16 ′, and reaches an interference system 18 and a PD 20 interference system 18. The laser beam split by the beam splitter 15 is also incident on the interference system 18 as reference light.

【0031】このような構成にあって、測長光の波長を
基準値であるλ0 となるように安定化させる場合の動作
時には、まずLD12がLD温度制御部22によるペル
チェ素子14の駆動制御により一定温度T1 [℃]とな
るように制御される一方、LD注入電流制御部21がL
D12への注入電流をi1 とし、LD12の発振波長が
λ0 となるようにする。LD12より出力されるレーザ
光はまずビームスプリッタ15でその一部が分離された
後にエアギャップエタロン17に入射し、ビームスプリ
ッタ15で分離されたレーザ光は干渉系18に参照光と
して入射される。
In such a configuration, in the operation for stabilizing the wavelength of the length measuring light to be the reference value λ0, the LD 12 is controlled by the LD temperature control unit 22 to drive the Peltier element 14 first. The LD injection current control unit 21 is controlled to L while the temperature is controlled to a constant temperature T1 [° C.].
The injection current into D12 is set to i1, and the oscillation wavelength of LD12 is set to λ0. The laser light output from the LD 12 first enters the air gap etalon 17 after being partially separated by the beam splitter 15, and the laser light separated by the beam splitter 15 enters the interference system 18 as reference light.

【0032】エアギャップエタロン17では、上記図2
に示したような構成により、平行平板ミラー17b,1
7cに形成された開孔を通過したレーザ光が、移動物体
に取付けられたコーナーキューブ19で反射された後
に、ビームスプリッタ16′でその一部が分離され、透
過したレーザ光が測長光として干渉系18に、分離した
レーザ光がPD20にそれぞれ入射する。
In the air gap etalon 17, as shown in FIG.
With the configuration as shown in FIG.
The laser beam that has passed through the aperture formed in 7c is reflected by the corner cube 19 attached to the moving object, and then part of it is separated by the beam splitter 16 ', and the transmitted laser beam is used as the length measuring light. The separated laser light enters the interference system 18 and enters the PD 20.

【0033】ここで、空気の屈折率により測長光の波長
が上記基準波長λ0 から変化し、PD20の出力が予め
定められた設定値あるいはピーク値ではなくなると、L
D注入電流制御部21は随時PD20の出力が常に予め
定められた設定値あるいはピーク値となるようにLD1
2へ供給する注入電流量を加減制御する。
Here, when the wavelength of the length measuring light changes from the reference wavelength λ 0 due to the refractive index of air and the output of the PD 20 is no longer a preset value or peak value, L
The D-injection current control unit 21 always sets the LD1 so that the output of the PD 20 is always at a preset value or peak value.
The amount of injection current supplied to 2 is controlled.

【0034】このような動作を続行することにより、L
D12の発振波長の制御をデッドパス部を伝播したレー
ザ光を用いてエアギャップエタロン17の基準長Lを基
準に行なっているため、空気の屈折率nが変化しても常
に測長光の波長をλ0 に安定化させることが可能であ
り、移動変位の補正を行なう必要がない。
By continuing such an operation, L
Since the oscillation wavelength of D12 is controlled with the reference length L of the air gap etalon 17 using the laser light that has propagated through the dead path portion, the wavelength of the measurement light is always set even if the refractive index n of air changes. It can be stabilized at λ 0, and it is not necessary to correct the movement displacement.

【0035】以上のような第2の実施の形態に係る波長
安定化装置でも、上記第1の実施の形態に係る波長安定
化装置と同様に、測定環境中の空気の屈折率の変化によ
る影響を除去して測長光の波長そのものを安定化させる
ことができるため、従来のようにエアセンサ等で気温及
び気圧を測定して空気の屈折率nを求め、LDの発振波
長と空気の屈折率nから求められる測長光の波長とから
移動変位を補正するような操作を行なう必要がなくな
る。そのため、エアセンサ及び補正演算用回路、エタロ
ンの温度制御装置等が不要となり、構成及び処理を簡素
化することができる。
In the wavelength stabilizing device according to the second embodiment as described above, as in the wavelength stabilizing device according to the first embodiment, the influence of the change in the refractive index of air in the measurement environment is influenced. Since it is possible to stabilize the wavelength of the length measuring light by itself, the temperature and atmospheric pressure are measured by an air sensor or the like to find the refractive index n of air, and the oscillation wavelength of the LD and the refractive index of air are measured. It is not necessary to perform an operation to correct the moving displacement based on the wavelength of the measuring light obtained from n. Therefore, an air sensor, a correction calculation circuit, an etalon temperature control device, and the like are unnecessary, and the configuration and processing can be simplified.

【0036】また、微小距離で高分解能の測長を行なう
場合においても、デッドパスによる空気のゆらぎの影響
がなくなり、測長再現性が向上する。なお、本発明は上
記第1の実施の形態及び第2の実施の形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々
変形可能であり、例えばエアギャップエタロン17の形
状構成は上記図2に示したものでなくともよい。。
Further, even when performing high-resolution length measurement at a minute distance, the influence of air fluctuation due to dead path is eliminated, and the length measurement reproducibility is improved. The present invention is not limited to the above-described first and second embodiments, and can be variously modified without departing from the scope of the present invention, for example, the shape of the air gap etalon 17. The configuration does not have to be the one shown in FIG. .

【0037】また、上述した説明ではLD12の温度を
一定に制御した状態でLD12へ供給する注入電流量を
可変制御して波長の安定化を図っているが、LD12へ
供給する注入電流量を一定に制御した状態でLD12の
温度を可変制御させても同様の効果を得ることができ
る。
In the above description, the amount of injection current supplied to the LD 12 is variably controlled to stabilize the wavelength while the temperature of the LD 12 is controlled to be constant. However, the injection current amount supplied to the LD 12 is constant. The same effect can be obtained by variably controlling the temperature of the LD 12 in the state of being controlled to.

【0038】以上実施の形態に基づいて説明したが、本
発明中には以下の発明が含まれる。 (1)注入電流の供給を受けてレーザ光を出力する半導
体レーザと、この半導体レーザと移動物体との間に載置
され、上記半導体レーザから出力されたレーザ光を空気
の屈折率の変化による波長の変化を含んで波長弁別する
エアギャップエタロンと、このエアギャップエタロンか
らの反射光の強度を検出する光強度検出器と、この光強
度検出器の出力が所定値となるように上記半導体レーザ
への注入電流量を制御する注入電流制御手段と、上記半
導体レーザが設定温度となるように温度制御を行なう温
度制御手段とを具備したことを特徴とする波長安定化装
置。
Although the above description has been given based on the embodiments, the present invention includes the following inventions. (1) A semiconductor laser that outputs a laser beam when supplied with an injection current, and is placed between the semiconductor laser and a moving object, and the laser beam output from the semiconductor laser is generated by changing the refractive index of air. An air gap etalon that discriminates wavelengths including a change in wavelength, a light intensity detector that detects the intensity of reflected light from the air gap etalon, and the semiconductor laser so that the output of this light intensity detector becomes a predetermined value. A wavelength stabilizing device comprising: an injection current control means for controlling the amount of injection current into the semiconductor laser; and a temperature control means for controlling the temperature of the semiconductor laser so as to reach a set temperature.

【0039】このようにすれば、測定環境中の空気の屈
折率の変化による影響を除去して測長光の波長そのもの
を安定化させることができるため、従来のようにエアセ
ンサ等で気温及び気圧を測定して空気の屈折率を求め、
LDの発振波長と空気の屈折率から求められる測長光の
波長とから移動変位を補正するような操作を行なう必要
がなくなる。そのため、エアセンサ及び補正演算用回
路、エタロンの温度制御装置等が不要となり、構成及び
処理を簡素化することができる。
In this way, the influence of the change in the refractive index of air in the measurement environment can be removed and the wavelength of the length measuring light itself can be stabilized. To obtain the refractive index of air,
It is not necessary to perform an operation to correct the movement displacement based on the oscillation wavelength of the LD and the wavelength of the measuring light obtained from the refractive index of air. Therefore, an air sensor, a correction calculation circuit, an etalon temperature control device, and the like are unnecessary, and the configuration and processing can be simplified.

【0040】また、微小距離で高分解能の測長を行なう
場合においても、デッドパスによる空気のゆらぎの影響
がなくなり、測長再現性が向上する。 (2) 請求項2記載の発明は、注入電流の供給を受け
てレーザ光を出力する半導体レーザと、この半導体レー
ザと移動物体との間に載置され、上記半導体レーザから
出力されたレーザ光を空気の屈折率の変化による波長の
変化を含んで波長弁別するエアギャップエタロンと、こ
のエアギャップエタロンからの透過光の強度を検出する
光強度検出器と、この光強度検出器の出力が所定値とな
るように上記半導体レーザへの注入電流量を制御する注
入電流制御手段と、上記半導体レーザが設定温度となる
ように温度制御を行なう温度制御手段とを具備したこと
を特徴とする波長安定化装置。
Further, even when performing high-resolution length measurement at a minute distance, the influence of air fluctuation due to the dead path is eliminated, and the length measurement reproducibility is improved. (2) The invention according to claim 2 is a semiconductor laser which outputs a laser beam upon receiving supply of an injection current, and a laser beam which is mounted between the semiconductor laser and a moving object and is output from the semiconductor laser. The air gap etalon that discriminates the wavelength by including the wavelength change due to the change of the refractive index of air, the light intensity detector that detects the intensity of the transmitted light from this air gap etalon, and the output of this light intensity detector Wavelength stabilization, which is provided with injection current control means for controlling the injection current amount to the semiconductor laser so that the value becomes a value, and temperature control means for controlling the temperature so that the semiconductor laser reaches a set temperature. Device.

【0041】このようにすれば、上記請求項1記載の発
明と同様に、測定環境中の空気の屈折率の変化による影
響を除去して測長光の波長そのものを安定化させること
ができるため、従来のようにエアセンサ等で気温及び気
圧を測定して空気の屈折率を求め、LDの発振波長と空
気の屈折率から求められる測長光の波長とから移動変位
を補正するような操作を行なう必要がなくなる。そのた
め、エアセンサ及び補正演算用回路、エタロンの温度制
御装置等が不要となり、構成及び処理を簡素化すること
ができる。また、微小距離で高分解能の測長を行なう場
合においても、デッドパスによる空気のゆらぎの影響が
なくなり、測長再現性が向上する。
By doing so, the wavelength of the length-measuring light itself can be stabilized by removing the influence of the change in the refractive index of the air in the measurement environment, as in the case of the first aspect of the invention. As in the prior art, the temperature and atmospheric pressure are measured with an air sensor or the like to obtain the refractive index of air, and the movement displacement is corrected from the oscillation wavelength of the LD and the wavelength of the measuring light obtained from the refractive index of air. There is no need to do it. Therefore, an air sensor, a correction calculation circuit, an etalon temperature control device, and the like are unnecessary, and the configuration and processing can be simplified. Further, even when high-resolution length measurement is performed at a minute distance, the influence of air fluctuation due to the dead path is eliminated, and the length measurement reproducibility is improved.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、デッ
ドパス部の空気の屈折率の変化を含めて半導体レーザの
発振波長を常に所望の波長に安定化することが可能な波
長安定化装置を提供することができる。
As described above in detail, according to the present invention, the wavelength stabilizing device capable of always stabilizing the oscillation wavelength of the semiconductor laser to a desired wavelength including the change of the refractive index of air in the dead path portion. Can be provided.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る概略構成をブ
ロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のエアギャップエタロンの具体構成形状を
例示する斜視図。
FIG. 2 is a perspective view illustrating a specific configuration shape of the air gap etalon shown in FIG.

【図3】本発明の第2の実施の形態に係る概略構成をブ
ロック図。
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration according to a second embodiment of the present invention.

【図4】半導体レーザの注入電流に対する一般的な発振
波長の特性を例示する図。
FIG. 4 is a diagram illustrating a characteristic of a general oscillation wavelength with respect to an injection current of a semiconductor laser.

【図5】従来の波長安定化装置の概略構成を例示するブ
ロック図。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a conventional wavelength stabilization device.

【図6】一般なエタロンの周期的な波長弁別特性を例示
する図。
FIG. 6 is a diagram illustrating a periodic wavelength discrimination characteristic of a general etalon.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11…光源部 2,12…半導体レーザ(LD) 3,13…サーミスタ 4,22…LD温度制御部 5,14…ペルチェ素子 6…エタロン 7,20…フォトダイオード(PD) 8,21…LD注入電流制御部 15,16,16′…ビームスプリッタ 17…エアギャップエタロン 17a…低熱膨脹係数材質板 17b,17c…平行平板ミラー 18…干渉系 19…コーナーキューブ 1, 11 ... Light source part 2, 12 ... Semiconductor laser (LD) 3, 13 ... Thermistor 4, 22 ... LD temperature control part 5, 14 ... Peltier element 6 ... Etalon 7, 20 ... Photodiode (PD) 8, 21 ... LD injection current control unit 15, 16, 16 '... Beam splitter 17 ... Air gap etalon 17a ... Low thermal expansion coefficient material plate 17b, 17c ... Parallel flat plate mirror 18 ... Interference system 19 ... Corner cube

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 注入電流の供給を受けてレーザ光を出力
する半導体レーザと、 この半導体レーザと移動物体との間に載置され、上記半
導体レーザから出力されたレーザ光を空気の屈折率の変
化による波長の変化を含んで波長弁別するエアギャップ
エタロンと、 このエアギャップエタロンからの反射光の強度を検出す
る光強度検出器と、 この光強度検出器の出力が所定値となるように上記半導
体レーザへの注入電流量を制御する注入電流制御手段
と、 上記半導体レーザが設定温度となるように温度制御を行
なう温度制御手段とを具備したことを特徴とする波長安
定化装置。
1. A semiconductor laser which outputs a laser beam when supplied with an injection current, and a laser beam which is mounted between the semiconductor laser and a moving object and which is output from the semiconductor laser and has a refractive index of air. The air gap etalon that discriminates the wavelength including the change of the wavelength due to the change, the light intensity detector that detects the intensity of the reflected light from the air gap etalon, and the above-mentioned so that the output of the light intensity detector becomes a predetermined value. A wavelength stabilizing device comprising: an injection current control means for controlling an injection current amount to a semiconductor laser; and a temperature control means for controlling a temperature so that the semiconductor laser has a set temperature.
【請求項2】 注入電流の供給を受けてレーザ光を出力
する半導体レーザと、 この半導体レーザと移動物体との間に載置され、上記半
導体レーザから出力されたレーザ光を空気の屈折率の変
化による波長の変化を含んで波長弁別するエアギャップ
エタロンと、 このエアギャップエタロンからの透過光の強度を検出す
る光強度検出器と、 この光強度検出器の出力が所定値となるように上記半導
体レーザへの注入電流量を制御する注入電流制御手段
と、 上記半導体レーザが設定温度となるように温度制御を行
なう温度制御手段とを具備したことを特徴とする波長安
定化装置。
2. A semiconductor laser which outputs a laser beam when supplied with an injection current, and a laser beam which is mounted between the semiconductor laser and a moving object and which is emitted from the semiconductor laser and has a refractive index of air. The air gap etalon that discriminates the wavelength including the change in the wavelength due to the change, the light intensity detector that detects the intensity of the transmitted light from the air gap etalon, and the above-mentioned so that the output of the light intensity detector becomes a predetermined value. A wavelength stabilizing device comprising: an injection current control means for controlling an injection current amount to a semiconductor laser; and a temperature control means for controlling a temperature so that the semiconductor laser has a set temperature.
JP31545395A 1995-12-04 1995-12-04 Wavelength stabilizing device Withdrawn JPH09162477A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3063368A4 (en) * 2013-10-29 2017-12-13 Baker Hughes Incorporated Apparatus to reduce pressure and thermal sensitivity of high precision optical displacement sensors

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