JPH10335725A - 半導体レーザーの温度制御回路 - Google Patents

半導体レーザーの温度制御回路

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JPH10335725A
JPH10335725A JP14178297A JP14178297A JPH10335725A JP H10335725 A JPH10335725 A JP H10335725A JP 14178297 A JP14178297 A JP 14178297A JP 14178297 A JP14178297 A JP 14178297A JP H10335725 A JPH10335725 A JP H10335725A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
semiconductor laser
target
environmental
thermistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP14178297A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiromi Yasujima
弘美 安島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
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Publication of JPH10335725A publication Critical patent/JPH10335725A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 環境温度の変動が大きい場合でも半導体レー
ザーの温度制御を精度良く行う。 【解決手段】 本発明はサーミスタで測定した温度をフ
ィードバックループする回路に環境温度センサーおよび
半導体レーザー駆動電流検出回路で検出した温度を加算
することにより環境温度変動が大きい場合(−20〜+
70℃)であっても半導体レーザーの温度を一定に制御
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はペルチェ素子を利用
して半導体レーザーの温度を一定にする半導体レーザー
の温度制御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体レーザーの温度制御回路に
おいては、図3で示されるブロックが開示されている。
図3において、1は目標温度、2は加算器、3はペルチ
ェ素子、4は半導体レーザー、5はサーミスターとから
構成されている。図示したようにペルチェ制御回路(A
TC回路)は半導体レーザ−4の温度を検出する温度セ
ンサーとしてサーミスタ5を有し、目標温度1とサーミ
スタ5の温度センサーの値を比較して半導体レーザーの
温度が目標温度と等しくなるようにペルチェ素子を制御
するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の半導
体レーザーの温度制御回路にあっては、サーミスタで半
導体レーザーの温度を検出し、目標温度と半導体レーザ
ーの温度を比較して半導体レーザーの温度が目標温度と
等しくなるようにペルチェ素子をフィードバック制御し
ている。温度設定誤差は通常±1℃に押さえる必要があ
るが、半導体レーザーがおかれている環境温度が広くな
ればフィードバックループのオープンループゲインを大
きくしなければならない。フィールド(屋外)で使用す
る場合は−20℃〜70℃程度の環境温度変化が考えら
れる。このような環境温度の中でも半導体レーザーの温
度を一定の目標値に保つためには前記オープンループゲ
インを大きくするが、大きくなるとシステムが発振する
などの安定性の問題が起こってくる。安定化するため、
位相補償回路を用いるがあまりゲインは大きくできない
し、その設計も難しくなる。したがって、従来技術では
環境温度の変動が大きい場合、温度設定誤差が大きくな
り、その状態では使用できないという問題点があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明はこれらの課題を
解決するためのものであり、半導体レーザーの温度を検
出する温度検出回路と半導体レーザーをペルチェ素子を
用いて加熱または冷却することによって温度制御が行わ
れる半導体レーザーの温度制御回路において、半導体レ
ーザーが置かれている環境目標温度と前記温度検出回路
の出力とを比較し、半導体レーザーの温度が目標温度と
等しくなるようにペルチェ素子に対してフィードバック
制御を行い、このフィードバック制御に対して目標温度
との差が小さくなるように前記温度検出回路で検出した
温度を加算する半導体レーザーの温度制御回路を提供す
る。
【0005】さらに、半導体レーザーの温度を検出する
温度検出回路と半導体レーザーをペルチェ素子を用いて
加熱または冷却することによって温度制御が行われる半
導体レーザーの温度制御回路において、半導体レーザ−
の温度を検出する第1の温度センサーと、半導体レーザ
ーがおかれている環境温度を検出する第2の温度センサ
ーと、半導体レーザーの駆動電流を検出する駆動電流検
出回路とから構成され、目標温度と第1の温度センサー
の値を比較し半導体レーザーの温度が目標温度と等しく
なるようにペルチェ素子を制御するフィードバック制御
を行い、このフィードバック制御に対して目標温度との
差を小さくなるように前記第2の温度センサーで検出し
た温度および前記駆動電流検出回路で検出した温度とを
加算する半導体レーザーの温度制御回路を提供する。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を用いて説明する、図1は本発明の第1の実施例の半
導体レーザーの温度制御回路のブロック図であり、図2
は本発明の第2の実施例の半導体レーザーの温度制御回
路のブロック図である。図1において、1は目標温度、
2は比較器、3はペルチェ素子、4は半導体レーザー、
5はサーミスタ、6は環境温度センサー、7は比較器、
8は加算器とから構成されている。
【0007】図1にもとづいて動作説明を行う。半導体
レーザー4の温度はサーミスタ5で検出され、目標温度
1と比較器2で比較され、ペルチェ素子3をドライブす
る。そのときにサーミスタ5で検出された温度にもとづ
いてフィードバック制御を繰り返し行うことによってサ
ーミスタ5の温度が目標温度1に一致させるように動作
する。さらに環境温度は環境温度センサー6で検出され
目標温度1と環境温度の差を比較器7で比較しその値を
加算器8に加えることにより前述のフィードバックルー
プに外乱として働く環境温度の変動をキャンセルする事
ができ、外乱に強いフィードバックループを構成でき
る。従って環境温度が大きく変動しても目標温度とサー
ミスタ温度は一致し、精度のよい温度制御が可能であ
る。
【0008】次に、半導体レーザーの温度制御回路の第
2の実施例について説明する。図1においては外乱要因
として環境温度変動をとらえてそれをキャンセルするこ
とを特徴としていたが、さらに外乱要因として半導体レ
ーザー4を駆動したときの発熱があり、さらにこれもキ
ャンセルする必要があり、このことを説明したのが図2
である。
【0009】半導体レーザー4の発熱はその駆動電流に
比例しているので、長時間、駆動すればする程、半導体
レーザー4の発熱もそれに比例して大きくなる。したが
って、図2では、半導体レーザー駆動電流検出回路9に
よってその駆動電流を検出し加算器10でフィードバッ
クループに加算し、半導体レーザーの発熱をキャンセル
するようにする。こうすることによって第1の実施例よ
りもさらに外乱に強い高精度の温度制御回路を構成でき
る。また図示はしていないが、光ファイバー増幅器にお
いてはそこで使用される半導体レーザーの温度制御は必
須となっていて、本発明を実施することによって使用環
境温度の広い光ファイバー増幅器の開発が可能となる。
【0010】
【発明の効果】以上のとおり、本発明はサーミスタで測
定した温度をフィードバックループする回路に環境温度
センサーおよび半導体レーザー駆動電流検出回路で検出
した温度を加算することにより環境温度変動が大きい場
合(−20〜+70℃)であっても半導体レーザーの温
度を一定に制御することができる。特に光ファイバー増
幅器に利用すれば従来品に比べ使用環境温度を広げる事
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例の半導体レーザーの温
度制御回路のブロック図である。
【図2】 本発明の第2の実施例の半導体レーザーの温
度制御回路のブロック図である。
【図3】 従来半導体レーザーの温度制御回路のブロッ
ク図である。
【符号の説明】
1 目標温度 2 比較器 3 ペルチェ素子 4 半導体レーザー 5 サーミスタ 6 環境温度センサー
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年8月8日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 半導体レーザーの温度制御回路
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はペルチェ素子を利用
して半導体レーザーの温度を一定にする半導体レーザー
の温度制御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体レーザーの温度制御回路に
おいては、図3で示されるブロックが開示されている。
図3において、1は目標温度、2は加算器、3はペルチ
ェ素子、4は半導体レーザー、5はサーミスターとから
構成されている。図示したようにペルチェ制御回路(A
TC回路)は半導体レーザ−4の温度を検出する温度セ
ンサーとしてサーミスタ5を有し、目標温度1とサーミ
スタ5の温度センサーの値を比較して半導体レーザーの
温度が目標温度と等しくなるようにペルチェ素子を制御
するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の半導
体レーザーの温度制御回路にあっては、サーミスタで半
導体レーザーの温度を検出し、目標温度と半導体レーザ
ーの温度を比較して半導体レーザーの温度が目標温度と
等しくなるようにペルチェ素子をフィードバック制御し
ている。温度設定誤差は通常±1℃に押さえる必要があ
るが、半導体レーザーがおかれている環境温度が広くな
ればフィードバックループのオープンループゲインを大
きくしなければならない。フィールド(屋外)で使用す
る場合は−20℃〜70℃程度の環境温度変化が考えら
れる。このような環境温度の中でも半導体レーザーの温
度を一定の目標値に保つためには前記オープンループゲ
インを大きくするが、大きくなるとシステムが発振する
などの安定性の問題が起こってくる。安定化するため、
位相補償回路を用いるがあまりゲインは大きくできない
し、その設計も難しくなる。したがって、従来技術では
環境温度の変動が大きい場合、温度設定誤差が大きくな
り、その状態では使用できないという問題点があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明はこれらの課題を
解決するためのものであり、半導体レーザーをペルチェ
素子を用いて加熱または冷却することによって温度制御
が行われる半導体レーザーの温度制御回路において、半
導体レーザーの温度を検出する第1の温度センサーと半
導体レーザーがおかれている環境温度を検出する第2の
温度センサーとを有し、目標温度と第1の温度センサー
の値を比較して半導体レーザーの温度が目標温度と等し
くなるようにペルチェ素子を制御するフィードバックル
ープを有し、さらに前記半導体レーザーの温度が目標温
度に近づくようにフィードフォーワード信号として前記
フィードバックループ内部に第2の温度センサーからの
出力を加算する半導体レーザーの温度制御回路を提供す
る。
【0005】さらに、半導体レーザーをペルチェ素子を
用いて加熱または冷却することによって温度制御が行わ
れる半導体レーザーの温度制御回路において、半導体レ
ーザ−の温度を検出する第1の温度センサーと、半導体
レーザーがおかれている環境温度を検出する第2の温度
センサーと、半導体レーザーの駆動電流を検出する駆動
電流検出回路とから構成され、目標温度と第1の温度セ
ンサーの値を比較し半導体レーザーの温度が目標温度と
等しくなるようにペルチェ素子を制御するフィードバッ
クループ制御に対して目標温度との差をさらに小さくな
るように前記第2の温度センサーで検出した温度値およ
び前記駆動電流検出回路で検出した値とを加算する半導
体レーザーの温度制御回路を提供する。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を用いて説明する、図1は本発明の第1の実施例の半
導体レーザーの温度制御回路のブロック図であり、図2
は本発明の第2の実施例の半導体レーザーの温度制御回
路のブロック図である。図1において、1は目標温度、
2は比較器、3はペルチェ素子、4は半導体レーザー、
5はサーミスタ、6は環境温度センサー、7は比較器、
8は加算器とから構成されている。
【0007】図1にもとづいて動作説明を行う。半導体
レーザー4の温度はサーミスタ5で検出され、目標温度
1と比較器2で比較され、ペルチェ素子3をドライブす
る。そのときにサーミスタ5で検出された温度にもとづ
いてフィードバック制御を繰り返し行うことによってサ
ーミスタ5の温度が目標温度1に一致させるように動作
する。さらに環境温度は環境温度センサー6で検出され
目標温度1と環境温度の差を比較器7で比較しその値を
加算器8に加えることにより前述のフィードバックルー
プに外乱として働く環境温度の変動をキャンセルする事
ができ、外乱に強いフィードバックループを構成でき
る。従って環境温度が大きく変動しても目標温度とサー
ミスタ温度は一致し、精度のよい温度制御が可能であ
る。
【0008】次に、半導体レーザーの温度制御回路の第
2の実施例について説明する。図1においては外乱要因
として環境温度変動をとらえてそれをキャンセルするこ
とを特徴としていたが、さらに外乱要因として半導体レ
ーザー4を駆動したときの発熱があり、さらにこれもキ
ャンセルする必要があり、このことを説明したのが図2
である。
【0009】半導体レーザー4の発熱はその駆動電流に
比例しているので、長時間、駆動すればする程、半導体
レーザー4の発熱もそれに比例して大きくなる。したが
って、図2では、半導体レーザー駆動電流検出回路9に
よってその駆動電流を検出し加算器10でフィードバッ
クループに加算し、半導体レーザーの発熱をキャンセル
するようにする。こうすることによって第1の実施例よ
りもさらに外乱に強い高精度の温度制御回路を構成でき
る。また図示はしていないが、光ファイバー増幅器にお
いてはそこで使用される半導体レーザーの温度制御は必
須となっていて、本発明を実施することによって使用環
境温度の広い光ファイバー増幅器の開発が可能となる。
【0010】
【発明の効果】以上のとおり、本発明はサーミスタで測
定した温度をフィードバックループする回路に環境温度
センサーおよび半導体レーザー駆動電流検出回路で検出
した温度を加算することにより環境温度変動が大きい場
合(−20〜+70℃)であっても半導体レーザーの温
度を一定に制御することができる。特に光ファイバー増
幅器に利用すれば従来品に比べ使用環境温度を広げる事
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例の半導体レーザーの温
度制御回路のブロック図である。
【図2】 本発明の第2の実施例の半導体レーザーの温
度制御回路のブロック図である。
【図3】 従来半導体レーザーの温度制御回路のブロッ
ク図である。
【符号の説明】 1 目標温度 2 比較器 3 ペルチェ素子 4 半導体レーザー 5 サーミスタ 6 環境温度センサー

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体レーザーの温度を検出する温度検出
    回路と半導体レーザーをペルチェ素子を用いて加熱また
    は冷却することによって温度制御が行われる半導体レー
    ザーの温度制御回路において、半導体レーザーが置かれ
    ている環境目標温度と前記温度検出回路の出力とを比較
    し、半導体レーザーの温度が目標温度と等しくなるよう
    にペルチェ素子に対してフィードバック制御を行い、こ
    のフィードバック制御に対して目標温度との差が小さく
    なるように前記温度検出回路で検出した温度を加算する
    ことを特徴とする半導体レーザーの温度制御回路。
  2. 【請求項2】半導体レーザーの温度を検出する温度検出
    回路と半導体レーザーをペルチェ素子を用いて加熱また
    は冷却することによって温度制御が行われる半導体レー
    ザーの温度制御回路において、半導体レーザ−の温度を
    検出する第1の温度センサーと、半導体レーザーが置か
    れている環境温度を検出する第2の温度センサーと、半
    導体レーザーの駆動電流を検出する駆動電流検出回路と
    から構成され、目標温度と第1の温度センサーの値を比
    較し半導体レーザーの温度が目標温度と等しくなるよう
    にペルチェ素子を制御するフィードバック制御を行い、
    このフィードバック制御に対して目標温度との差を小さ
    くなるように前記第2の温度センサーで検出した温度お
    よび前記駆動電流検出回路で検出した温度とを加算する
    ことを特徴とする半導体レーザーの温度制御回路。
JP14178297A 1997-05-30 1997-05-30 半導体レーザーの温度制御回路 Pending JPH10335725A (ja)

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JP14178297A JPH10335725A (ja) 1997-05-30 1997-05-30 半導体レーザーの温度制御回路

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JPH10335725A true JPH10335725A (ja) 1998-12-18

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003012942A3 (en) * 2001-08-03 2004-02-19 Photon X Inc System and method for the electronic control of a laser diode and thermoelectric cooler
JP2006505140A (ja) * 2002-10-30 2006-02-09 ノースロップ グラマン コーポレーション 超発光ダイオードの温度制御を実現する方法およびシステム
JP2008078405A (ja) * 2006-09-21 2008-04-03 Sumitomo Electric Ind Ltd 光通信器
JP2008309583A (ja) * 2007-06-13 2008-12-25 Anritsu Corp 波長安定化装置及び方法

Cited By (5)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP4732756B2 (ja) * 2002-10-30 2011-07-27 ノースロップ・グラマン・コーポレーション 超発光ダイオードの温度制御を実現する方法およびシステム
JP2008078405A (ja) * 2006-09-21 2008-04-03 Sumitomo Electric Ind Ltd 光通信器
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