JPH10197619A - Laser radar - Google Patents

Laser radar

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JPH10197619A
JPH10197619A JP8358202A JP35820296A JPH10197619A JP H10197619 A JPH10197619 A JP H10197619A JP 8358202 A JP8358202 A JP 8358202A JP 35820296 A JP35820296 A JP 35820296A JP H10197619 A JPH10197619 A JP H10197619A
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JP
Japan
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light
laser
semiconductor laser
wavelength
distance
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Withdrawn
Application number
JP8358202A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Abe
博明 阿部
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Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the S/N of detected signals by further reducing stray light by using a semiconductor laser using a wavelength having a temperature coefficient smaller than that of the wavelength used by a Fabry-Perot semiconductor laser and an optical interference filter. SOLUTION: A semiconductor laser 1 is constituted so that the temperature coefficient of the oscillation wavelength of the laser 1 may become shorter than that of the oscillation wavelength of a Fabry-Perot semiconductor laser. The reflected light of the light emitted from the laser 1 from an object to be irradiated is detected by means of a light receiving means 5. When the means 5 detects the reflected light, the means 5 uses an optical interference filter having a narrow half-value width of wavelength of, for example, 20nm. A microcomputer outputs a light emission command of a short-time pulse to the laser 1 by controlling the gate timer 11 of a distance calculating means 9 and a light emission driving means 2 and, at the same time, starts the counting up of a distance counter 12. When a photodiode 7 receives the reflected light from the object, the microcomputer stops the counting up and a signal converter 13 outputs the counted distance as a distance signal.

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、レーザレーダ特に
車両の衝突防止装置に用いられる車間距離測定用のレー
ザレーダに係り、、特にバックグラウンドすなわち迷光
を低減させ、検出信号のS/N比を向上させたレーザレ
ーダに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser radar, and more particularly to a laser radar for measuring an inter-vehicle distance used in an apparatus for preventing collision of a vehicle, and in particular, to reduce the background, that is, stray light, and to reduce the S / N ratio of a detection signal. The present invention relates to an improved laser radar.

【0002】[0002]

【従来技術】従来のレーザレーダによる距離測定方式と
しては、位相差方式とパルス方式がある。車両の衝突防
止装置に用いられる追突防止用レーザレーダでは、遠距
離を比較的広角度で検知する必要があることから、平均
光パワーが少なくて済むパルス方式が主流である。この
パルス方式は、短時間パルス光を光源である半導体レー
ザから出射し、このパルス状のレーザ光が前方の被測定
物から反射して戻ってくるまでの時間を計測して距離を
算出するものである。
2. Description of the Related Art Conventional distance measurement methods using a laser radar include a phase difference method and a pulse method. In a rear-end collision prevention laser radar used in a vehicle collision prevention apparatus, a pulse method that requires a small average optical power is mainly used because it is necessary to detect a long distance at a relatively wide angle. In this pulse method, a short-time pulse light is emitted from a semiconductor laser as a light source, and a distance is calculated by measuring a time until the pulse-shaped laser light is reflected from an object to be measured in front and returns. It is.

【0003】前方の被測定物から反射して戻ってくるレ
ーザ光の光量は微弱である為、図7に示すように通常、
光検出器としては微弱光の増幅感度が大きく得られるア
バランシェフォトダイオード100が用いられる。この
アバランシェフォトダイオードを用いる場合、S/N比
を大きく確保するため、バックグラウンドすなわち迷光
の光入射を低減する必要がある。そのため、アバランシ
ェフォトダイオードの全面に光干渉フィルタ等の光バン
ドパスフィルタ101を用いる。図7において、102
は受光アンプ、103はパルス状のレーザ光が出射され
てから前方の被測定物に反射して戻ってくるまでの時間
を計測して距離を算出する距離算出手段、104は電源
部、105は半導体レーザ発光駆動部、106は光源で
ある半導体レーザである。図7中、107は発光手段、
108は受光手段、109はレーザのコリメートレン
ズ、110は集光レンズ、11は電源入力端子、112
は距離信号出力端子である。
[0003] Since the amount of laser light reflected back from the object to be measured and returned is very weak, as shown in FIG.
An avalanche photodiode 100 that can obtain a large amplification sensitivity for weak light is used as a photodetector. When this avalanche photodiode is used, it is necessary to reduce the background, that is, the incidence of stray light, in order to secure a large S / N ratio. Therefore, an optical bandpass filter 101 such as an optical interference filter is used on the entire surface of the avalanche photodiode. In FIG.
Is a light receiving amplifier, 103 is a distance calculating means for calculating a distance by measuring a time from when the pulsed laser light is emitted and reflected back to the object to be measured and returns, 104 is a power supply unit, and 105 is a power supply unit. A semiconductor laser emission driving unit 106 is a semiconductor laser serving as a light source. 7, reference numeral 107 denotes a light emitting unit;
108 is a light receiving means, 109 is a collimating lens of laser, 110 is a condensing lens, 11 is a power input terminal, 112
Is a distance signal output terminal.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】原理的には、半導体レ
ーザ106の線幅程度まで、また光干渉フィルタの半値
幅が狭い程バックグラウンド光を低減でき、検出信号の
S/N比を確保できる。しかし、車両用レーザレーダで
あるがため、周囲温度環境は−30〜+80℃程度にな
る可能性がある。従来、レーザレーダにはファブリペロ
ー型半導体レーザを光源として用いており、波長の温度
係数は約0.5nm/℃である。よって、温度による波長
変動は55nmと見積もられる。このため、光バンドパス
フィルタの半値幅を50〜100nmにする必要が有り、
迷光を除去できない恐れがあった。そのため、所望の検
出信号のS/N比を得るため、光源の半導体レーザを高
出力化すればよいが、逆に消費電力が増大するという問
題点が指摘されていた。そこで、本発明は、ファブリペ
ロー型半導体レーザより波長の温度係数が小さい半導体
レーザを用い、それにより従来の光干渉フィルタに比べ
波長半値幅が狭い光干渉フィルタを用いて迷光をより低
減し、検出信号のS/N比を向上できるレーザレーダを
提供することを課題としている。
In principle, the background light can be reduced and the S / N ratio of the detection signal can be secured as far as the line width of the semiconductor laser 106 or the half width of the optical interference filter is narrower. . However, since it is a laser radar for vehicles, the ambient temperature environment may be about -30 to + 80 ° C. Conventionally, a Fabry-Perot type semiconductor laser is used as a light source in a laser radar, and the temperature coefficient of wavelength is about 0.5 nm / ° C. Therefore, the wavelength variation due to temperature is estimated to be 55 nm. For this reason, it is necessary to set the half width of the optical bandpass filter to 50 to 100 nm,
There was a risk that stray light could not be removed. For this reason, in order to obtain a desired S / N ratio of the detection signal, it is sufficient to increase the output of the semiconductor laser as a light source, but it has been pointed out that power consumption increases. Therefore, the present invention uses a semiconductor laser having a smaller temperature coefficient of wavelength than a Fabry-Perot semiconductor laser, thereby using a light interference filter having a wavelength half width narrower than that of a conventional light interference filter to further reduce stray light and detect the light. It is an object of the present invention to provide a laser radar capable of improving an S / N ratio of a signal.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明のレーザレーダ
は、半導体基板上に第1のクラッド層、活性層、第2の
クラッド層、コンタクト層、電流通路を形成するストラ
イプ溝を有する電流ストップ層及び電極層を順に積層
し、電極層から第2のクラッド層にかけての断面四角形
状の複数の凹部をそれぞれ一定間隔あけてストライプ溝
方向に並設してなる半導体レーザを光源とし、半導体レ
ーザから出射した光が被照射体から反射して戻る光を検
出する受光手段が波長半値幅の狭い光干渉フィルタを有
する。
According to the present invention, there is provided a laser radar having a first cladding layer, an active layer, a second cladding layer, a contact layer, and a current stop layer having a stripe groove for forming a current path on a semiconductor substrate. And a plurality of electrode layers are sequentially laminated, and a plurality of concave portions having a rectangular cross section from the electrode layer to the second cladding layer are arranged at regular intervals in the stripe groove direction as a light source. The light receiving means for detecting the light reflected from the irradiated object and returning the light has an optical interference filter having a narrow wavelength half width.

【0006】かかる半導体レーザは、現象面として、横
軸に波長、縦軸に発振光の強度としたグラフに表した光
利得曲線を見た場合に、周囲環境温度が上昇することに
伴い光利得曲線が変化してもその発振波長は同じような
位置にあることから、発振波長の温度係数が小さい。一
方、ファブリペロー型半導体レーザの場合、同様なグラ
フにおける光利得曲線は周囲環境温度が上昇することに
より光利得曲線のピークが長波長側にシフトすることに
より、発振波長の温度係数が上述のように大きい。発振
波長の温度係数は、0.06〜0.08nm/℃のもの
が、周囲環境温度が−30〜+80℃程度変化しても温
度による波長変動は9nm以下となることから好ましい。
かかる発振波長の温度係数0.08nm/℃の半導体レー
ザを用いれば、従来のレーザレーダに用いられている発
振波長の温度係数0.5nm/℃を持つファブリペロー型
半導体レーザにおける上述の周囲環境温度における波動
変動55nm/℃に比べ、約6分の1以下になる。
[0006] In such a semiconductor laser, as a phenomenon surface, when an optical gain curve represented by a graph in which the horizontal axis represents the wavelength and the vertical axis represents the intensity of the oscillated light is seen, the optical gain is increased due to an increase in the ambient temperature. Even if the curve changes, the oscillation wavelength is at the same position, so that the temperature coefficient of the oscillation wavelength is small. On the other hand, in the case of a Fabry-Perot type semiconductor laser, the temperature coefficient of the oscillation wavelength is as described above because the peak of the optical gain curve shifts to the longer wavelength side due to an increase in the ambient temperature, in the same graph. Big. It is preferable that the temperature coefficient of the oscillation wavelength is 0.06 to 0.08 nm / ° C., since even if the ambient temperature changes by about −30 to + 80 ° C., the wavelength variation due to the temperature becomes 9 nm or less.
If a semiconductor laser having such a temperature coefficient of oscillation wavelength of 0.08 nm / ° C. is used, the above-described ambient environmental temperature in a Fabry-Perot semiconductor laser having a temperature coefficient of oscillation wavelength of 0.5 nm / ° C. used in a conventional laser radar is used. Is about 1/6 or less as compared with the wave fluctuation of 55 nm / .degree.

【0007】かかる半導体レーザを用いれば、上記従来
のレーザレーダよりも波長半値幅が狭い光干渉フィルタ
を用いることができる。従って迷光を低減化させ、従来
のレーザレーダと光源出力を同じとした場合、検出信号
のS/N比を向上させることができる。また従来のレー
ザレーダとS/N信号を同レベルとするとレーザ光源の
出力を低減でき、消費電力の低減が可能となる。
The use of such a semiconductor laser makes it possible to use an optical interference filter having a wavelength half width narrower than that of the conventional laser radar. Therefore, when stray light is reduced and the output of the light source is the same as that of the conventional laser radar, the S / N ratio of the detection signal can be improved. When the S / N signal is set to the same level as that of the conventional laser radar, the output of the laser light source can be reduced, and the power consumption can be reduced.

【0008】第1及び第2のクラッド層は、導電性を持
ち例えばInP等の半導体からなる。第1及び第2のク
ラッド層は、一方がp型半導体層なら、他方がn型半導
体層である。活性層は、レーザ動作を起こす媒質であ
り、例えばInGaAsPからなる。
The first and second cladding layers have conductivity and are made of a semiconductor such as InP. If one of the first and second cladding layers is a p-type semiconductor layer, the other is an n-type semiconductor layer. The active layer is a medium that causes a laser operation, and is made of, for example, InGaAsP.

【0009】コンタクト層は、電極層と半導体層である
第2のクラッド層との接触抵抗を減少させるためのもの
であり、例えばInGaAs等の半導体からなる。この
コンタクト層は、その下方のクラッド層の半導体のn
型、p型に対応してn型又はp型となる。
The contact layer is for reducing the contact resistance between the electrode layer and the second cladding layer, which is a semiconductor layer, and is made of, for example, a semiconductor such as InGaAs. This contact layer is formed by the semiconductor n
It becomes n-type or p-type corresponding to the type and p-type.

【0010】電流ストップ層は、Au等からなる電極層
に加えられた電流をストライプ溝を通してコンタクト層
に流す役割を持ち、例えばSiO2等からなる。複数の
凹部のそれぞれの深さは最大1μmとする。これら凹部
の数は、共振器の長さが大略250〜400μmであ
り、ピッチ(ある凹部を含めてこの凹部から隣の凹部ま
での間隔)が0.2〜0.3μmとした場合、830〜
2,000の範囲となる。これら並設した凹部は、スト
ライプ溝の両側にあってもよいし、またストライプ溝の
片側にあってもよい。両側にあるのは、好ましい。
[0010] The current stop layer has a function of flowing a current applied to the electrode layer made of Au or the like to the contact layer through the stripe groove, and is made of, for example, SiO2. Each of the plurality of recesses has a maximum depth of 1 μm. When the length of the resonator is approximately 250 to 400 μm and the pitch (the interval from this concave portion to the adjacent concave portion including a certain concave portion) is 0.2 to 0.3 μm, the number of these concave portions is 830 to 830.
It will be in the range of 2,000. These juxtaposed concave portions may be on both sides of the stripe groove, or may be on one side of the stripe groove. Preferably on both sides.

【0011】本発明のレーザレーダは、レーザの発光駆
動手段と、この発光駆動手段によって駆動される光源た
る上記半導体レーザと、上記受光手段と、この半導体レ
ーザからの出光時から受光手段における戻り光の検出時
までのかかった時間から半導体レーザから被照射体まで
の距離を算出する手段とからなる。
The laser radar according to the present invention comprises a laser emission driving means, a semiconductor laser as a light source driven by the emission driving means, a light receiving means, and a return light from the semiconductor laser when the light is emitted. Means for calculating the distance from the semiconductor laser to the irradiation object from the time taken until the detection of the object.

【0012】また本発明のレーザレーダにおいては、複
数の上記記ストライプ溝をそれぞれ非平行に並設して対
応した複数の共振器を形成してなる半導体レーザを用い
てもよい。かかるレーザでは、使用周囲温度環境が−3
0〜+80℃と変化しても、各共振器の複数凹部間の間
隔すなわちグレーティング周期を前記ストライプ溝の非
平行並設による方向性の相違により変化させ、各温度に
おける光利得曲線のピーク波長近辺で発振させるよう設
定しておけば、所定温度に適した共振器を切り換えて使
用でき、発振波長と光利得曲線のピーク波長のズレを低
減させて、しきい電流値の増大及び光出力−注入電流特
性のスロープ効率(電気−光変換効率)のスロープの低
下を抑制できる。
Further, in the laser radar of the present invention, a semiconductor laser may be used in which a plurality of the above-mentioned stripe grooves are arranged in a non-parallel manner and a plurality of resonators are formed. In such a laser, the operating ambient temperature environment is -3.
Even when the temperature changes from 0 to + 80 ° C., the interval between the plurality of concave portions of each resonator, that is, the grating period is changed by the difference in directionality due to the non-parallel arrangement of the stripe grooves, and the vicinity of the peak wavelength of the optical gain curve at each temperature. If it is set to oscillate, the resonator suitable for the predetermined temperature can be switched and used, the deviation between the oscillation wavelength and the peak wavelength of the optical gain curve is reduced, the threshold current value is increased, and the optical output-injection is performed. It is possible to suppress a decrease in the slope of the current characteristic slope efficiency (electric-light conversion efficiency).

【0013】上記の複数共振器を持つレーザを使用する
レーザレーダの場合、測定温度変化に応じて上記複数の
共振器を選択して上記レーザ発光駆動手段に共振器選択
信号を出力する共振器判定手段を使用する。
[0013] In the case of a laser radar using a laser having a plurality of resonators, a resonator determination is performed by selecting the plurality of resonators according to a change in measured temperature and outputting a resonator selection signal to the laser emission driving means. Use means.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を、図面
を用いて説明する。一実施例を示す図1において、1は
半導体レーザ、2は半導体レーザ1の発光駆動手段、3
は発光駆動手段の電源部である。これら半導体レーザ
1、発光駆動手段2及び電源部3が、発光手段4の主要
部を形成する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1 showing one embodiment, 1 is a semiconductor laser, 2 is a light emission driving means of the semiconductor laser 1, 3
Denotes a power supply unit of the light emission driving unit. The semiconductor laser 1, the light emission driving unit 2 and the power supply unit 3 form a main part of the light emission unit 4.

【0015】図1において、5は受光手段であり、この
受光手段5は、半導体レーザ1から出射した光が図示を
省略した被照射体に反射して戻ってくる光を検出する手
段であり、光干渉フィルタ6、アバランシェフォトダイ
オード7、及び受光アンプ8を含む。光干渉フィルタ6
としては、波長半値幅が狭いものを使用でき、例えば波
長半値幅が20nmのものを用いることができる。9はレ
ーザレーダに通常使用されている距離算出手段であり、
発光駆動手段2と受光アンプ8とに接続している。距離
算出手段9は、半導体レーザ1からの出光時から受光手
段5までの光の戻り時までの時間から半導体レーザ1か
ら被照射体までの距離を算出する。
In FIG. 1, reference numeral 5 denotes a light receiving means. The light receiving means 5 is a means for detecting light which is emitted from the semiconductor laser 1 and is reflected by an unillustrated object to be irradiated and returns. It includes an optical interference filter 6, an avalanche photodiode 7, and a light receiving amplifier 8. Optical interference filter 6
For example, those having a narrow wavelength half width can be used, for example, those having a wavelength half width of 20 nm can be used. 9 is a distance calculating means usually used for the laser radar,
It is connected to the light emission driving means 2 and the light receiving amplifier 8. The distance calculation means 9 calculates the distance from the semiconductor laser 1 to the irradiation target from the time from the time when the light is emitted from the semiconductor laser 1 to the time when the light returns to the light receiving means 5.

【0016】さらに距離算出手段9を詳述すると、この
手段9は、発振器10、発振器10に接続するとともに
受光アンプ8及びレーザ発光駆動手段2に接続するゲー
トタイマ11、受光アンプ8及びゲートタイマ11に接
続して距離信号を出力する距離カウンタ12、並びに信
号変換器13からなる。通常、これらゲートタイマ1
1、距離カウンタ12及び信号変換器13はマイクロコ
ンピュータの一部を構成し、コンピュータ制御される。
図示省略したマイクロコンピュータは、ゲートタイマ1
1及び発光駆動手段2を制御して半導体レーザ1に短時
間パルスの発光指令を出すと同時に、距離カウンタ12
のカウントアップを開始する。パルス状のレーザ光が前
方の被照射体で反射して戻ってきてフォトダイオード7
で受光されると、距離カウンタ12のカウントアップを
停止する。そしてカウントとした距離を信号変換器13
によって距離信号として出力する。カウントアップのた
めの発振器の周波数は100〜200MHz程度であ
る。なお、図1中、14はレーザのコリメートレンズ、
15は集光レンズ、16は電源入力端子、17は距離信
号出力端子である。
The distance calculating means 9 will be described in detail below. This means 9 includes an oscillator 10, a gate timer 11, which is connected to the light receiving amplifier 8 and the laser emission driving means 2, and which is connected to the light receiving amplifier 8, the light receiving amplifier 8, and the gate timer 11. And a distance counter 12 for outputting a distance signal and a signal converter 13. Usually, these gate timers 1
1. The distance counter 12 and the signal converter 13 constitute a part of a microcomputer and are controlled by a computer.
The microcomputer not shown is a gate timer 1
1 and the light emission driving means 2 to issue a short-time pulse light emission command to the semiconductor laser 1,
Start counting up. The pulsed laser light is reflected by the object to be irradiated ahead and returns, and the photodiode 7
, The count-up of the distance counter 12 is stopped. Then, the counted distance is used as the signal converter 13.
To output a distance signal. The frequency of the oscillator for counting up is about 100 to 200 MHz. In FIG. 1, reference numeral 14 denotes a laser collimating lens,
Reference numeral 15 denotes a condenser lens, 16 denotes a power input terminal, and 17 denotes a distance signal output terminal.

【0017】半導体レーザ1は、図2及び図3に示すよ
うに、長方板状のn型InPの半導体基板20の下面に
Auなどからなる共通電極21が形成され、基板20の
上面にn型InPからなる第1のクラッド層22、In
GaAsPからなる活性層23、p型InPの第2のク
ラッド層24、p型InGaAsからなるコンタクト層
25が順に積層されて形成されている。コンタクト層2
5には、基板20の長手方向に延びるストライプ溝2
6、27を形成するよう、SiO2からなる電流ストッ
プ層28が形成されている。電流ストップ層28および
ストライプ溝26、27の上には、Auなどからなる導
電性の高い電極層30、31が形成されている。また、
ストライプ溝26、27の間には、半導体レーザ1の短
手方向を二分するよう、長手方向に延びる溝32が形成
されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the semiconductor laser 1 has a rectangular plate-like n-type InP semiconductor substrate 20 having a lower surface on which a common electrode 21 made of Au or the like is formed. The first cladding layer 22 of InP
An active layer 23 made of GaAsP, a second clad layer 24 made of p-type InP, and a contact layer 25 made of p-type InGaAs are sequentially laminated. Contact layer 2
5 is a stripe groove 2 extending in the longitudinal direction of the substrate 20.
A current stop layer 28 made of SiO2 is formed so as to form 6, 27. Highly conductive electrode layers 30, 31 made of Au or the like are formed on the current stop layer 28 and the stripe grooves 26, 27. Also,
A groove 32 extending in the longitudinal direction is formed between the stripe grooves 26 and 27 so as to bisect the short direction of the semiconductor laser 1.

【0018】溝32は、2つの電極層30と電極層31
をそれぞれ単独に駆動可能とするために設けたものであ
り、溝32の底面が、第2のクラッド層24にて第2の
クラッド層24と活性層23との界面近傍に位置する程
度の深さを有していればよい。ストライプ溝26、27
のそれぞれの両側には、電極層30、31表面から、活
性層23に向かって延びる断面四角形状の複数の凹部3
3が、一定間隔をあけてストライプ溝26、27方向に
形成されており、これら凹部33によって回折格子34
が形成されている。これら凹部33は、図3に示すよう
に各凹部の底面が活性層23に達しない程度の深さに形
成され、それら深さは最大1μmとする。これら凹部3
3の数は、図2においては12個しか記載されていない
が、共振器の長さが大略250〜400μmであり、ピ
ッチ(ある凹部33を含めてこの凹部33から隣の凹部
33までの間隔)が0.2〜0.3μmとした場合、8
30〜2,000の範囲とする。
The groove 32 has two electrode layers 30 and 31
Are provided so that they can be independently driven, and the depth of the groove 32 is such that the bottom surface of the groove 32 is located near the interface between the second cladding layer 24 and the active layer 23 in the second cladding layer 24. What is necessary is just to have. Stripe grooves 26, 27
Are formed on both sides of each of the plurality of recesses 3 having a rectangular cross section extending from the surface of the electrode layers 30 and 31 toward the active layer 23.
3 are formed in the direction of the stripe grooves 26 and 27 at regular intervals.
Are formed. As shown in FIG. 3, these recesses 33 are formed to such a depth that the bottom surface of each recess does not reach the active layer 23, and the maximum depth thereof is 1 μm. These recesses 3
Although the number of 3 is only 12 in FIG. 2, the length of the resonator is approximately 250 to 400 μm, and the pitch (the interval between the concave portion 33 including the concave portion 33 and the adjacent concave portion 33). ) Is 0.2 to 0.3 μm, 8
The range is 30 to 2,000.

【0019】かかる半導体レーザ1では、光導波路とな
る活性層23の近傍にて、図3に示すように活性層23
に沿って複数の回折格子34が形成されることになるの
で、電極層30、31からストライプ溝26、27を通
して駆動電流を注入すると、活性層23中で光が生じて
振動・結合し、これら回折格子34の周期で決定される
波長の光のみが、レーザ光となって帰還発振する。すな
わち、図2に示すように、活性層23においてストライ
プ溝26の下方に位置する領域には、電極層30からス
トライプ溝26を通して注入する駆動電流により光を発
する第1の共振器が形成され、また活性層23における
ストライプ溝27の下方に位置する領域には、電極層3
1から注入する駆動電流により光を発する第2共振器が
形成される。第2の共振器に対応するストライプ溝27
は、半導体レーザ1の短辺に対する垂直方向に対してあ
る角度θ例えば5度傾けて形成されており、第1の共振
器に対応するストライプ溝26は、半導体レーザ1の短
辺に対して垂直方向に延びている。
In such a semiconductor laser 1, near the active layer 23 serving as an optical waveguide, as shown in FIG.
A plurality of diffraction gratings 34 are formed along the lines. When a drive current is injected from the electrode layers 30 and 31 through the stripe grooves 26 and 27, light is generated in the active layer 23 and vibrates and couples. Only light having a wavelength determined by the period of the diffraction grating 34 becomes a laser beam and oscillates in a feedback manner. That is, as shown in FIG. 2, a first resonator that emits light by a drive current injected from the electrode layer 30 through the stripe groove 26 is formed in a region of the active layer 23 located below the stripe groove 26, In the region of the active layer 23 located below the stripe groove 27, the electrode layer 3
A second resonator that emits light by the drive current injected from No. 1 is formed. Stripe groove 27 corresponding to second resonator
Are formed at an angle θ, for example, 5 degrees with respect to the vertical direction with respect to the short side of the semiconductor laser 1, and the stripe groove 26 corresponding to the first resonator is perpendicular to the short side of the semiconductor laser 1. Extending in the direction.

【0020】このように、ストライプ溝26、27を非
平行すなわち第1共振器および第2共振器の共振方向を
非平行に形成すれば、第1共振器と第2共振器ではそれ
ぞれ、ストライプ溝26、27と交差する回折格子34
群を構成する複数の凹部33間のピッチが異なる。した
がって、第1共振器から発せられる光の波長と、第2共
振器から発せられる光の波長とは、異なることになる。
As described above, if the stripe grooves 26 and 27 are formed non-parallel, that is, the resonance directions of the first resonator and the second resonator are non-parallel, the stripe grooves of the first resonator and the second resonator are respectively formed. Diffraction grating 34 intersecting 26, 27
The pitch between the plurality of concave portions 33 constituting the group is different. Therefore, the wavelength of light emitted from the first resonator is different from the wavelength of light emitted from the second resonator.

【0021】例えば、発振波長が1550nmである活性
層材料/クラッド層材料の組み合わせがInGaAsP
/InP系半導体材料では、上記のように共振器(スト
ライプ溝)の傾き角度を5度に設定した場合、発振波長
は6nm変化する。このように周囲温度変化において、低
温側では、1つの共振器である第1の共振器を用い、周
囲温度が上昇した場合、第1の共振器の共振方向に非平
行な共振方向を持つ第2の共振器からレーザ光を出力さ
せる。このことにより、発振波長と光利得曲線のピーク
波長とのズレを低減させ、しきい電流値の増大およびス
ロープ効率(電気−光交換効率)の低下を抑制できる。
For example, the combination of the active layer material / cladding layer material having an oscillation wavelength of 1550 nm is InGaAsP.
In the / InP-based semiconductor material, when the inclination angle of the resonator (stripe groove) is set to 5 degrees as described above, the oscillation wavelength changes by 6 nm. As described above, in the ambient temperature change, the first resonator, which is one resonator, is used on the low temperature side, and when the ambient temperature increases, the first resonator having a resonance direction that is non-parallel to the resonance direction of the first resonator is used. The laser light is output from the second resonator. As a result, the difference between the oscillation wavelength and the peak wavelength of the optical gain curve can be reduced, and an increase in the threshold current value and a decrease in the slope efficiency (electric-light exchange efficiency) can be suppressed.

【0022】かかる2つの共振器の切り替えは、図4に
示すような共振器選択手段35により行う。共振器選択
手段35は、温度センサ36と共振器判定手段37とを
備え、温度センサ36から、本実施例によるレーザ測定
の使用環境温度に応じた大きさの電流が共振器判定手段
37に与えられ、この共振器判定手段37から与えられ
た電流の大きさに応じて選択すべき共振器に応じた選択
信号をレーザ発光駆動手段2に出力する。レーザ発光駆
動手段2は、選択信号に応じて選択した上記第1の共振
器38、上記第2の共振器39のいずれかを駆動する。
The switching between the two resonators is performed by a resonator selector 35 as shown in FIG. The resonator selecting unit 35 includes a temperature sensor 36 and a resonator determining unit 37, and a current having a magnitude corresponding to a use environment temperature of the laser measurement according to the present embodiment is supplied from the temperature sensor 36 to the resonator determining unit 37. Then, a selection signal corresponding to the resonator to be selected in accordance with the magnitude of the current supplied from the resonator determination unit 37 is output to the laser emission driving unit 2. The laser emission driving unit 2 drives one of the first resonator 38 and the second resonator 39 selected according to the selection signal.

【0023】発光手段5における光干渉フィルタ6は、
横軸を波長(nm)、縦軸を光透過率の関係を示した図5
及び図6に示すような、中心波長1,300nm又は1,5
50nmの場合の半値幅が20nmのものを使用する。
The light interference filter 6 in the light emitting means 5 is
FIG. 5 shows the relationship between the wavelength (nm) on the horizontal axis and the light transmittance on the vertical axis.
And a center wavelength of 1,300 nm or 1,5 as shown in FIG.
The half width at 50 nm is 20 nm.

【0024】次に上述の実施例による被照射体とレーザ
レーダ間の距離測定について述べる。図1において、発
光手段4における発光駆動手段2によって駆動された半
導体レーザ1は、被照射体(図示略)に向けて光を発す
る。この光が被照射体にて反射され、反射光が受光手段
5にて受光される。すなわち反射光は、まず光干渉フィ
ルタ6を通ってノイズとなる迷光が低減されてアバラン
シェフォトダイオード7に至る。このダイオードにて光
電変換された電気信号は、受光アンプ8に至る。そして
距離算出部9にて上述したように、半導体レーザ1と被
照射体との距離を算出し、距離信号を距離信号出力端子
17から出力する。
Next, the measurement of the distance between the object to be irradiated and the laser radar according to the above embodiment will be described. In FIG. 1, a semiconductor laser 1 driven by a light emission drive unit 2 in a light emission unit 4 emits light toward an irradiation target (not shown). This light is reflected by the irradiation object, and the reflected light is received by the light receiving means 5. That is, the reflected light first passes through the optical interference filter 6 and reduces stray light that becomes noise, and reaches the avalanche photodiode 7. The electric signal photoelectrically converted by the diode reaches the light receiving amplifier 8. Then, as described above, the distance calculating unit 9 calculates the distance between the semiconductor laser 1 and the irradiation target, and outputs a distance signal from the distance signal output terminal 17.

【0025】さらに、周囲の温度変化によって半導体レ
ーザ1の第1、第2の共振器38、39は、共振器選択
手段35の温度センサ36の感知により共振器判定手段
37がこれら共振器38、39のいずれかを駆動する信
号をレーザ発光駆動手段2に出力する。そしてこの駆動
手段2が共振器38、39のいずれかを駆動させて、レ
ーザ光を出光させる。
Further, the first and second resonators 38 and 39 of the semiconductor laser 1 are changed by the ambient temperature change. A signal for driving any one of 39 is output to the laser emission driving means 2. Then, the driving unit 2 drives one of the resonators 38 and 39 to emit laser light.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明のレ−ザレーダは、光源として、
電極層から第2のクラッド層にかけての断面四角形状の
複数の凹部をそれぞれ一定間隔あけてストライプ溝方向
に並設してなる半導体レーザを用い、それに応じて波長
半値幅が従来の光干渉フィルタに比べより狭い光干渉フ
ィルタを用いることができるので、バックグラウンドす
なわち迷光を、ファブリペロー型半導体レーザを光源と
して用いた従来のレーザレーダに比べ大幅に低減して、
検出信号のS/N比を向上することができる。
According to the laser radar of the present invention,
A semiconductor laser in which a plurality of recesses having a rectangular cross section from the electrode layer to the second cladding layer are arranged at regular intervals in the stripe groove direction is used, and accordingly, the half-width of the wavelength is changed to that of the conventional optical interference filter. Since a narrower optical interference filter can be used, the background, that is, stray light is significantly reduced as compared with a conventional laser radar using a Fabry-Perot type semiconductor laser as a light source.
The S / N ratio of the detection signal can be improved.

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

【図1】図1は、本発明のレーザレーダの一実施の形態
を示す回路ブロック図である。
FIG. 1 is a circuit block diagram showing an embodiment of a laser radar according to the present invention.

【図2】図2は、本発明のレーザレーダに使用する半導
体レーザの一例を示す斜示図である。
FIG. 2 is a perspective view showing an example of a semiconductor laser used for the laser radar of the present invention.

【図3】図3は、図2のI−I線に沿った断面図であ
る。
FIG. 3 is a sectional view taken along the line II of FIG. 2;

【図4】図4は、図2の半導体レーザを使用した場合の
本発明レーザレーダの他の実施の形態を示す回路ブロッ
クである。
FIG. 4 is a circuit block diagram showing another embodiment of the laser radar of the present invention when the semiconductor laser of FIG. 2 is used.

【図5】図5は、本発明のレーザレーダに使用する光干
渉フィルタの一例の特性を横軸を波長及び縦軸を透過率
の関係にて示したグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the characteristics of an example of an optical interference filter used in the laser radar according to the present invention, with the horizontal axis representing the wavelength and the vertical axis representing the transmittance.

【図6】図6は、本発明によるレーザレーダに使用する
光干渉フィルタの他の例の特性を横軸を波長及び縦軸を
透過率の関係にて示したグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the characteristics of another example of the optical interference filter used in the laser radar according to the present invention, in which the horizontal axis represents the wavelength and the vertical axis represents the transmittance.

【図7】図7は、従来のレーザレーダを示す回路ブロッ
ク図である。
FIG. 7 is a circuit block diagram showing a conventional laser radar.

【符号の説明】 1 半導体レーザ 2 レーザ発光駆動手段 3 電源部 4 発光手段 5 受光手段 6 光干渉フィルタ 7 アバランシェフォトダイオード 8 受光アンプ 9 距離算出手段 20 基板 22 第1のクラッド層 23 活性層 24 第2のクラッド層 25 コンタクト層 26、27 ストライプ溝 28 電流ストップ層 30、31 電極層 33 凹部 35 共振器選択手段 38 第1の共振器 39 第2の共振器DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 semiconductor laser 2 laser emission drive means 3 power supply unit 4 light emission means 5 light reception means 6 optical interference filter 7 avalanche photodiode 8 light reception amplifier 9 distance calculation means 20 substrate 22 first cladding layer 23 active layer 24 first 2 cladding layer 25 contact layer 26, 27 stripe groove 28 current stop layer 30, 31 electrode layer 33 recess 35 resonator selecting means 38 first resonator 39 second resonator

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に第1のクラッド層、活性
層、第2のクラッド層、コンタクト層、電流通路を成す
ストライプ溝を有する電流ストップ層及び電極層を順に
積層し、該電極層から前記第2のクラッド層にかけての
断面四角形状の複数の凹部をそれぞれ一定間隔あけて前
記ストライプ溝方向に並設してなる半導体レーザを光源
とし、該半導体レーザから出射した光が被照射体から反
射して戻る光を検出する受光手段が波長半値幅の狭い光
干渉フィルタを有することを特徴とするレーザレーダ。
A first cladding layer, an active layer, a second cladding layer, a contact layer, a current stop layer having a stripe groove forming a current path, and an electrode layer are sequentially laminated on a semiconductor substrate. A light source is a semiconductor laser in which a plurality of recesses each having a rectangular cross section extending over the second cladding layer are arranged at regular intervals in the stripe groove direction, and light emitted from the semiconductor laser is reflected from an irradiation object. A laser radar, wherein the light receiving means for detecting the returning light has an optical interference filter having a narrow wavelength half width.
【請求項2】 前記半導体レーザの発光駆動手段と、前
記半導体レーザからの出射時から前記受光手段における
前記戻り光の検出時までの時間から前記半導体レーザか
ら前記被照射体までの距離を算出する距離算出手段を有
する請求項1記載のレーザレーダ。
And calculating a distance from the semiconductor laser to the object to be irradiated from a light emission driving unit of the semiconductor laser and a time from when the semiconductor laser emits light to when the return light is detected by the light receiving unit. 2. The laser radar according to claim 1, further comprising a distance calculating unit.
【請求項3】 複数の前記ストライプ溝をそれぞれ非平
行に並設して対応した複数の共振器を形成してなる半導
体レーザを光源として使用し、測定温度変化に応じて前
記複数の共振器を選択して前記レーザ発光駆動手段に共
振器選択信号を出力する共振器判定手段を有することを
特徴とする請求項1記載のレーザレーダ。
3. A semiconductor laser comprising a plurality of stripe grooves arranged in a non-parallel manner to form a corresponding plurality of resonators as a light source, and the plurality of resonators are used in accordance with a change in measured temperature. 2. The laser radar according to claim 1, further comprising a resonator determination unit that selectively outputs a resonator selection signal to the laser emission driving unit.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105842678A (en) * 2014-10-14 2016-08-10 现代自动车株式会社 System for filtering lidar data in vehicle and method thereof

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