JPS59112678A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPS59112678A JPS59112678A JP58200944A JP20094483A JPS59112678A JP S59112678 A JPS59112678 A JP S59112678A JP 58200944 A JP58200944 A JP 58200944A JP 20094483 A JP20094483 A JP 20094483A JP S59112678 A JPS59112678 A JP S59112678A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/024—Arrangements for thermal management
- H01S5/02407—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling
- H01S5/02415—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling by using a thermo-electric cooler [TEC], e.g. Peltier element
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
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- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
- H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、注入型半導体レーザ、特に室温ないし室温に
近い温度で、連続的ないし連続に近いデユーティ比（［
）ｕｔｙＲａｔｉｏ ）で動作する半導体レーザ装置に
関する。
近い温度で、連続的ないし連続に近いデユーティ比（［
）ｕｔｙＲａｔｉｏ ）で動作する半導体レーザ装置に
関する。
半導体レーザは、素子の温度上昇に伴って発振の°′し
きい電流”も増大する。たとえば、アイ・ハヤシ（１，
Ｈａｙａｓｈｉ ）他数氏は、米国における学術雑誌［
ジャーナル・オプ・アプライド・フィジックス誌（Ｊｏ
ｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ ｐｈｙｓｉｃｓ）
Ｊ第４２巻第１９２９頁（１９７１年）に投稿した論文
「（）ａＡｓ−ＡｔｘＱａｔ−ＸＡＳダブルへテロ接合
構造注入レーザ」に報告しているように、半導体レーザ
を一定の電流で１駆動していると周囲温度の変化に伴っ
て、レーザ出力も変化する。
きい電流”も増大する。たとえば、アイ・ハヤシ（１，
Ｈａｙａｓｈｉ ）他数氏は、米国における学術雑誌［
ジャーナル・オプ・アプライド・フィジックス誌（Ｊｏ
ｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ ｐｈｙｓｉｃｓ）
Ｊ第４２巻第１９２９頁（１９７１年）に投稿した論文
「（）ａＡｓ−ＡｔｘＱａｔ−ＸＡＳダブルへテロ接合
構造注入レーザ」に報告しているように、半導体レーザ
を一定の電流で１駆動していると周囲温度の変化に伴っ
て、レーザ出力も変化する。
すなわち、°゛シきい電流”Ｊｔｈの温度変化が、Ｊ
ｔｈ：ＪＯｅｘｐ （Ｔ／ Ｔｏ ） ”・
・・”（１）（ただし、Ｊｏ、ＴＯはいずれも′しきい
電流″′の温度に対する変化を定める。Ｓラメータで、
素子により定まる。）で表わされる。ダブルうテロ接合
構造ＧａＡｓ−ＡｔＧａＡｓレーザを動作させた場合を
考える。半導体レーザ素子の温度ＴがΔＴ変化したとき
の°゛しきい電流“Ｊｔｈは式（１）から、ΔＴ ΔＪｔｈ ” Ｊｔｈ・ −・・・・・・・・・・・・
（２）ＴＯ となる。半導体レーザ素子の動作電流をＪとすれば素子
の温度変化によるレーザ出力Ｐの変化ΔＰは、 ΔＰ ΔＪｔｈ Ｐ Ｊ−Ｊｔｈ となる。
ｔｈ：ＪＯｅｘｐ （Ｔ／ Ｔｏ ） ”・
・・”（１）（ただし、Ｊｏ、ＴＯはいずれも′しきい
電流″′の温度に対する変化を定める。Ｓラメータで、
素子により定まる。）で表わされる。ダブルうテロ接合
構造ＧａＡｓ−ＡｔＧａＡｓレーザを動作させた場合を
考える。半導体レーザ素子の温度ＴがΔＴ変化したとき
の°゛しきい電流“Ｊｔｈは式（１）から、ΔＴ ΔＪｔｈ ” Ｊｔｈ・ −・・・・・・・・・・・・
（２）ＴＯ となる。半導体レーザ素子の動作電流をＪとすれば素子
の温度変化によるレーザ出力Ｐの変化ΔＰは、 ΔＰ ΔＪｔｈ Ｐ Ｊ−Ｊｔｈ となる。
Ｊ−（１＋ε） Ｊｔｂ
とすれば（ただし、εは半導体レーザ素子の動作点を定
めるパラメータ。） となる。
めるパラメータ。） となる。
６：０・１ ｒ Ｔ ｏ ＝ １２０ Ｋの場合は、と
なるから、素子の温度が動作点から６Ｃ上昇すると、レ
ーザ出力は半減する。勿論、εの大きい状態で素子を使
用すれば、１晶度変化に対するレーザ出力の変化率は減
少するが、反面、半導体レーザ素子の劣化速度は動作電
流の増大と共に増大するので、なるべくシきい電流″附
近で動作させることが望ましい。
なるから、素子の温度が動作点から６Ｃ上昇すると、レ
ーザ出力は半減する。勿論、εの大きい状態で素子を使
用すれば、１晶度変化に対するレーザ出力の変化率は減
少するが、反面、半導体レーザ素子の劣化速度は動作電
流の増大と共に増大するので、なるべくシきい電流″附
近で動作させることが望ましい。
上記したことく、半導体レーザの光出力は、素子の温度
によって左右され易いので、温度を一定に維持する手段
を講じていない通常の条件の下では、レーザ光出力を寓
常に維持するだめの他の手段が必要となる。
によって左右され易いので、温度を一定に維持する手段
を講じていない通常の条件の下では、レーザ光出力を寓
常に維持するだめの他の手段が必要となる。
半導体レーザ装置においては、従来、このような手段を
設けたものが市販されていないが、気体レーザの分野で
は、レーザ光の一部をビーム・スプリッタ（ｂｅａｍ
５ｐｌｉｔｔｅｒ ） などの光学系を利用して取り出
し、取り出したレーザ光を適当な光検出器で検知し、レ
ーザ出力が変化した場合は、検知出力を気体ガスレーザ
励起電源に帰還させ、気体ガス・レーザへの供給入力を
ｍｌ＋Ｈして、レーザ出力を一定に維持する手段が採用
されている。
設けたものが市販されていないが、気体レーザの分野で
は、レーザ光の一部をビーム・スプリッタ（ｂｅａｍ
５ｐｌｉｔｔｅｒ ） などの光学系を利用して取り出
し、取り出したレーザ光を適当な光検出器で検知し、レ
ーザ出力が変化した場合は、検知出力を気体ガスレーザ
励起電源に帰還させ、気体ガス・レーザへの供給入力を
ｍｌ＋Ｈして、レーザ出力を一定に維持する手段が採用
されている。
半導体レーザの場合も、同じ手段を採用することができ
るが、小型・軽量全生命とする半導体レーザ装置にビー
ム・スプリッタなどの光学系を導入することは、装置を
大型化することになる。しかも、ビーム・スプリッタで
犬さな光の損失が起こる。半導体レーザは、ガスレーザ
に比べ光出力が小さいので、このような光の損失は大き
な問題となる。例えば、十分な光出力を得るＶこは、動
作電流を増大すればよいが、動作電流の増大は半導体レ
ーザ素子の劣化を促進するので、末子の寿命の点で不利
である。
るが、小型・軽量全生命とする半導体レーザ装置にビー
ム・スプリッタなどの光学系を導入することは、装置を
大型化することになる。しかも、ビーム・スプリッタで
犬さな光の損失が起こる。半導体レーザは、ガスレーザ
に比べ光出力が小さいので、このような光の損失は大き
な問題となる。例えば、十分な光出力を得るＶこは、動
作電流を増大すればよいが、動作電流の増大は半導体レ
ーザ素子の劣化を促進するので、末子の寿命の点で不利
である。
本発明の目的は、半導体レーザ素子から取り出す出力光
に損失を与えることなく、しかも半導体レーザ素子の小
型・軽量という特長を損うことなく簡単な構造で、上記
出力光の変動を検出できるよう半導体レーザ素子と受光
素子とを結合した構造の半導体レーザ装置を提供するこ
とである。
に損失を与えることなく、しかも半導体レーザ素子の小
型・軽量という特長を損うことなく簡単な構造で、上記
出力光の変動を検出できるよう半導体レーザ素子と受光
素子とを結合した構造の半導体レーザ装置を提供するこ
とである。
本発明の半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子と、受
光素子と、上記半導体レーザ素子がらのレーザ光の光路
に入るような位置関係に上記画素子を配置する支持手段
とからなり、上記受光素子が上記支持手段から絶縁分離
して配置されていることを特徴とする。
光素子と、上記半導体レーザ素子がらのレーザ光の光路
に入るような位置関係に上記画素子を配置する支持手段
とからなり、上記受光素子が上記支持手段から絶縁分離
して配置されていることを特徴とする。
以下本発明を実施例により説明する。
第１図は、本帛明に係る半導体レーザ装置の一実施例の
構成の概略を示す図である。図の半導体レーザ装置は、
半導体レーザ素子１、銅製ヒート７ンク８、電熱冷却素
子１２、放熱フィン１３、光検知器５から成り、６は光
検知器の出力の増幅器、７は可変な定心圧発生器と制御
回路を含む熱准冷却素子の電源である。半導体レーザ素
子１はＧａＡｓ−Ａ７０ａＡｓダブルへテロ構造レーサ
テ、これに電源１４及び負荷抵抗１５を通して、”しき
い４流”以上の電流を流すとレーザ発振が起こり、活性
層２の両端の二つのへき開面（すなわち反射面）からそ
れぞれレーザ光３及び４が放出される。
構成の概略を示す図である。図の半導体レーザ装置は、
半導体レーザ素子１、銅製ヒート７ンク８、電熱冷却素
子１２、放熱フィン１３、光検知器５から成り、６は光
検知器の出力の増幅器、７は可変な定心圧発生器と制御
回路を含む熱准冷却素子の電源である。半導体レーザ素
子１はＧａＡｓ−Ａ７０ａＡｓダブルへテロ構造レーサ
テ、これに電源１４及び負荷抵抗１５を通して、”しき
い４流”以上の電流を流すとレーザ発振が起こり、活性
層２の両端の二つのへき開面（すなわち反射面）からそ
れぞれレーザ光３及び４が放出される。
レーザ光３は光通信、光情報処理、スペクトロメータの
光源などとしてオリ用することができ、別の反射面から
出るレーザ光４は、半導体レーザ素子１に近接して配置
した光検知器５の受光面に照射される。この光検知器５
としては、たとえばＧ ａ Ａ ｓ光半導体レーザ（発
振波長約７５００〜９ｏｏ。
光源などとしてオリ用することができ、別の反射面から
出るレーザ光４は、半導体レーザ素子１に近接して配置
した光検知器５の受光面に照射される。この光検知器５
としては、たとえばＧ ａ Ａ ｓ光半導体レーザ（発
振波長約７５００〜９ｏｏ。
人の範囲内）では、Ｓｉで作った太陽電池、ＰＩＮ光検
出器などが感度、温度特性などの点で都合がよい。本実
１ｍ例では光検知器５は温度に対して比較的安定な短絡
越流モードで使用する。光検知器５は薄い絶縁層９によ
ってヒートシンク８からは電気的に絶縁されている。半
導体レーザ素子ｌの活性層２の温度Ｔｊはレーザ素子ｌ
に供給する電気入力、周囲重度Ｔ＆及び熱電冷却素子１
２に流す電流で決する。レーザ素子に供給される電圧。
出器などが感度、温度特性などの点で都合がよい。本実
１ｍ例では光検知器５は温度に対して比較的安定な短絡
越流モードで使用する。光検知器５は薄い絶縁層９によ
ってヒートシンク８からは電気的に絶縁されている。半
導体レーザ素子ｌの活性層２の温度Ｔｊはレーザ素子ｌ
に供給する電気入力、周囲重度Ｔ＆及び熱電冷却素子１
２に流す電流で決する。レーザ素子に供給される電圧。
１区流をそれぞれＶ及び■、ヒートシンク８の温度をＴ
ｈ とすれば Ｔｊ ＝Ｔｈ ＋θＶＩ ・・・・・・・・
・・・・・・・（５）及び Ｉｔｂ ＝ ＩＯｅＸＩ） （Ｔ ３ ／ Ｔｏ ）
・・”−・（６）の関係がある。ここにθはレーザ
素子１とヒートシンク８の熱抵抗であり、Ｉｔｂはレー
ザ素子１のしきい電流である。レーザの光出力Ｐけ、Ｐ
＝η（ＩＩｔｈ） ・・・・・・・・・・・
・・・・（７）で与えられる。ここでηは比例定数であ
る。上記の３式からし〜ザ出力を電流及びヒートシンク
温度の関数として求めることができる。第２図はその計
算結果を模式的洸示した特性図で、継軸はし一ザ出力ｐ
′ｆｃ、＋黄軸は電流工を表し、パラメタはヒートシン
ク＋７） Ｈ，＠度ＴｈでＴｈ３〉Ｔｈ１〉Ｔｈ２であ
る。第２図から、レーザ出力Ｐ１を得るために必要な電
流伎びヒートシンク温度の組合せはいろいろあることが
わかる。ヒートシンクＹ温度が定まっている場合にノは
、レーザ出力Ｐ１を得るために必要な載淀値は二種類あ
るが、勿論、より低い電流値の方が望ましい。第１図の
実施例のように、ヒートシンクに熱電冷却素子１２を装
置した場合にはヒートシンクの湿度をかなりの＠州内で
選ぶことができる。今ヒートンンク温度をＴｈｌとすれ
ば、所要のｆｉ（Ｋｆ、は１１ となる。なるべく小電
流で必要なレーザ出力′ｆｆ：イ３るという観点からヒ
ートシンク温度Ｔｈｌは周囲温度Ｔ８より低く選ぶ方が
望ましい。すなわち Ｔｈ ＝’ｐａ−ΔＴ ・・・・・・・・・
・・・（８）である。ここでΔＴは熱電冷却素子１２に
よって保たれている湿度差で、熱心素子に供給される電
流によって決まる。今、周囲温度Ｔ＆が何らかの原因で
θＴだけ変化して、ヒートンク温度がＴ、３（さＴｈ１
＋ａＴ）になったとし、熱電冷却素子に供給される電流
が変化しないとすれば、レーザ出力は所定のレーザ出力
値Ｐ１がらＰ３に減少する。而して、第１図の実施例で
は光検知器５によってモニタされたレーザ出力４に比例
する信号は増＠器６によって増幅された後、基準値（す
なわち、この実施例では所定のレーザ出力値Ｐ、に対応
する値）と比較され、基準直からの変動分をセロに近づ
けるように町源７から熱電冷却素子１２に供給される電
流を変化させる。上記の場合では周囲湿度の変動分ａＴ
を打ち消すように、熱電冷却素子によって保たれる７温
度差ΔＴをΔ′■゛十δＴに変化させることになる。熱
電冷却素子によるｉ高度制御は応答が速く（１秒以下）
、また電流の極性によって周囲高度よｉ）画くも、ある
いは低くもできるという利点を有してｂるので、周囲温
度が犬＠妬変動するような環境でも、レーザ出力を一定
に保つことがでさる利点がある。−例を挙げれば、周囲
７晶度プＥ−１ｏｃがら、４５ｃの範囲内で、出力変動
に５ｑ６以内におさえることができる。さらに、本実施
例の他の利点は、利用すべきレーザ光３とは独立にモニ
タ用のレーザ光４を使っていることである。すなわち、
レーザ光３及び４は同一の光キャビティから放出されて
いるので、その出力は互いに比例関係にあるので、レー
ザ出力４を一定に保つように制御することにより、利用
すべきレーザ光３の出力を一足に保つことができる。レ
ーザ素子１に光ファイバなどを近接してし ｆ光３ｔｉ
Ｋｍファイバに導入する場合などにはモニタ用の光学系
が不要になるので都合がよい。
ｈ とすれば Ｔｊ ＝Ｔｈ ＋θＶＩ ・・・・・・・・
・・・・・・・（５）及び Ｉｔｂ ＝ ＩＯｅＸＩ） （Ｔ ３ ／ Ｔｏ ）
・・”−・（６）の関係がある。ここにθはレーザ
素子１とヒートシンク８の熱抵抗であり、Ｉｔｂはレー
ザ素子１のしきい電流である。レーザの光出力Ｐけ、Ｐ
＝η（ＩＩｔｈ） ・・・・・・・・・・・
・・・・（７）で与えられる。ここでηは比例定数であ
る。上記の３式からし〜ザ出力を電流及びヒートシンク
温度の関数として求めることができる。第２図はその計
算結果を模式的洸示した特性図で、継軸はし一ザ出力ｐ
′ｆｃ、＋黄軸は電流工を表し、パラメタはヒートシン
ク＋７） Ｈ，＠度ＴｈでＴｈ３〉Ｔｈ１〉Ｔｈ２であ
る。第２図から、レーザ出力Ｐ１を得るために必要な電
流伎びヒートシンク温度の組合せはいろいろあることが
わかる。ヒートシンクＹ温度が定まっている場合にノは
、レーザ出力Ｐ１を得るために必要な載淀値は二種類あ
るが、勿論、より低い電流値の方が望ましい。第１図の
実施例のように、ヒートシンクに熱電冷却素子１２を装
置した場合にはヒートシンクの湿度をかなりの＠州内で
選ぶことができる。今ヒートンンク温度をＴｈｌとすれ
ば、所要のｆｉ（Ｋｆ、は１１ となる。なるべく小電
流で必要なレーザ出力′ｆｆ：イ３るという観点からヒ
ートシンク温度Ｔｈｌは周囲温度Ｔ８より低く選ぶ方が
望ましい。すなわち Ｔｈ ＝’ｐａ−ΔＴ ・・・・・・・・・
・・・（８）である。ここでΔＴは熱電冷却素子１２に
よって保たれている湿度差で、熱心素子に供給される電
流によって決まる。今、周囲温度Ｔ＆が何らかの原因で
θＴだけ変化して、ヒートンク温度がＴ、３（さＴｈ１
＋ａＴ）になったとし、熱電冷却素子に供給される電流
が変化しないとすれば、レーザ出力は所定のレーザ出力
値Ｐ１がらＰ３に減少する。而して、第１図の実施例で
は光検知器５によってモニタされたレーザ出力４に比例
する信号は増＠器６によって増幅された後、基準値（す
なわち、この実施例では所定のレーザ出力値Ｐ、に対応
する値）と比較され、基準直からの変動分をセロに近づ
けるように町源７から熱電冷却素子１２に供給される電
流を変化させる。上記の場合では周囲湿度の変動分ａＴ
を打ち消すように、熱電冷却素子によって保たれる７温
度差ΔＴをΔ′■゛十δＴに変化させることになる。熱
電冷却素子によるｉ高度制御は応答が速く（１秒以下）
、また電流の極性によって周囲高度よｉ）画くも、ある
いは低くもできるという利点を有してｂるので、周囲温
度が犬＠妬変動するような環境でも、レーザ出力を一定
に保つことがでさる利点がある。−例を挙げれば、周囲
７晶度プＥ−１ｏｃがら、４５ｃの範囲内で、出力変動
に５ｑ６以内におさえることができる。さらに、本実施
例の他の利点は、利用すべきレーザ光３とは独立にモニ
タ用のレーザ光４を使っていることである。すなわち、
レーザ光３及び４は同一の光キャビティから放出されて
いるので、その出力は互いに比例関係にあるので、レー
ザ出力４を一定に保つように制御することにより、利用
すべきレーザ光３の出力を一足に保つことができる。レ
ーザ素子１に光ファイバなどを近接してし ｆ光３ｔｉ
Ｋｍファイバに導入する場合などにはモニタ用の光学系
が不要になるので都合がよい。
二つの反射面の反射率が等しい場合にはレーザ出力３お
よび４の大きさは等しいが、モニタ用の出力４Ｉ−ま小
濾くてもかまわなりので、出力４をとり出す反射面（て
１は、ｅ縁膜及び金属膜をコートとして反射率を上げて
使う方が望ましい。なぜなら一方の反射面の反射率を高
くすることにより、発振のしきい電流１直を小さくする
ことができるからである。また本実施例においては、光
険知器５が、半導体レーザ素子１と同じヒートシンク８
上に装置されて因るために、光検知器５の温度もほぼ一
定に保たれ、従って、光検知器の感度も周囲温度の影響
を受けにくい利点がある。なお半導体レーザ素子の出力
が直接変調を受けている場合には、増幅器６にはローパ
スフィルターを組み込む必要がある。この時、レーザ出
力の時間平均値が一定に保たれる。さらに、第１図に示
す実施例では、光検知器もほぼ一定の温度に保たれるの
で光検知器の感度もほぼ一定に保たれる利点がある。
よび４の大きさは等しいが、モニタ用の出力４Ｉ−ま小
濾くてもかまわなりので、出力４をとり出す反射面（て
１は、ｅ縁膜及び金属膜をコートとして反射率を上げて
使う方が望ましい。なぜなら一方の反射面の反射率を高
くすることにより、発振のしきい電流１直を小さくする
ことができるからである。また本実施例においては、光
険知器５が、半導体レーザ素子１と同じヒートシンク８
上に装置されて因るために、光検知器５の温度もほぼ一
定に保たれ、従って、光検知器の感度も周囲温度の影響
を受けにくい利点がある。なお半導体レーザ素子の出力
が直接変調を受けている場合には、増幅器６にはローパ
スフィルターを組み込む必要がある。この時、レーザ出
力の時間平均値が一定に保たれる。さらに、第１図に示
す実施例では、光検知器もほぼ一定の温度に保たれるの
で光検知器の感度もほぼ一定に保たれる利点がある。
本発明に係る半導体レーザ装置の他の実施例の概略構成
図゛を第３図に示す。第３図は、半導体レーザ素子１の
二つの反射面から放射されたレーザ光のうち、４のレー
ザ光はヒートシンク上に装着した光検知器５に照射する
。光検知器５に得られる出力は増幅器６で増幅し、所定
のレーザ出力Ｐ１に対応する値と比較され、対応する変
動分を打ち消すようにレーザ素子への入力供給電源１４
′を制御する。本実施例は、第１図の実施例の構成と異
なり、レーザ素子への供給酸力を調節してレーザ出力の
変化を打ち消すものである。第２図の特性図かられかる
ように、連続動作ないし、連続に近いデユーティ比の動
作状態では得られるレーザ出力の最大値は周囲温度によ
って決まるので、周囲湿度が大きく変動するような条件
では本実施例は使い難い。また、第２図から明らかなよ
うに、電流をふやすと光出力が低下する動作条件も存在
するが、このような条件で出力を制御することは望まし
くなく、電流と共に光出力が増加するような条件で動作
させるべきである。したがって、本実施例は半導体レー
ザ素子の周囲Ｙ高度がほぼ一定に保たれているような状
態、あるいは熱電冷却素子によってヒートシンク温度が
ほぼ一定に保たれているような場合に、光出力全精密に
制御するために用いることができる。−例として、室温
２５Ｃのまわりに±３Ｃの温度変化がある場合の出力安
定度は±２％であった。レーザ光が変調されている場合
に、増幅器６にローパスフィルター’を設けることは第
１図の実施例の場合と同様である。
図゛を第３図に示す。第３図は、半導体レーザ素子１の
二つの反射面から放射されたレーザ光のうち、４のレー
ザ光はヒートシンク上に装着した光検知器５に照射する
。光検知器５に得られる出力は増幅器６で増幅し、所定
のレーザ出力Ｐ１に対応する値と比較され、対応する変
動分を打ち消すようにレーザ素子への入力供給電源１４
′を制御する。本実施例は、第１図の実施例の構成と異
なり、レーザ素子への供給酸力を調節してレーザ出力の
変化を打ち消すものである。第２図の特性図かられかる
ように、連続動作ないし、連続に近いデユーティ比の動
作状態では得られるレーザ出力の最大値は周囲温度によ
って決まるので、周囲湿度が大きく変動するような条件
では本実施例は使い難い。また、第２図から明らかなよ
うに、電流をふやすと光出力が低下する動作条件も存在
するが、このような条件で出力を制御することは望まし
くなく、電流と共に光出力が増加するような条件で動作
させるべきである。したがって、本実施例は半導体レー
ザ素子の周囲Ｙ高度がほぼ一定に保たれているような状
態、あるいは熱電冷却素子によってヒートシンク温度が
ほぼ一定に保たれているような場合に、光出力全精密に
制御するために用いることができる。−例として、室温
２５Ｃのまわりに±３Ｃの温度変化がある場合の出力安
定度は±２％であった。レーザ光が変調されている場合
に、増幅器６にローパスフィルター’を設けることは第
１図の実施例の場合と同様である。
甘だ、レーザ素子に流す電流値が大きくなり過ぎて、電
流の増加と共にレーザ出力が低下する不安定領域に入る
ことを防ぐために電源１４′に電流制限装］痘を設ける
ことが望ましい。
流の増加と共にレーザ出力が低下する不安定領域に入る
ことを防ぐために電源１４′に電流制限装］痘を設ける
ことが望ましい。
また、第３図に示す実施例の場合では、半導体レーザの
キャビティが、二個の相対する反射面で構成される場合
を述べたが、該反射面はへき開。
キャビティが、二個の相対する反射面で構成される場合
を述べたが、該反射面はへき開。
研摩、エツチング、イオンミリングなどの手段を用いて
得らｉする平面を利用するものの他に、レーザの活性層
ないし、レーザ光の伝播路に設けた周期構造によって得
られるブラッグ反射を利用するものについても同様に本
発明を応用することができる。なぜなら、後者の場合に
も等測的に二間の反射面があるとみなすことができるか
らである。
得らｉする平面を利用するものの他に、レーザの活性層
ないし、レーザ光の伝播路に設けた周期構造によって得
られるブラッグ反射を利用するものについても同様に本
発明を応用することができる。なぜなら、後者の場合に
も等測的に二間の反射面があるとみなすことができるか
らである。
以上説明した如く本発明によれば、以下に述べる如き揮
々の効果を奏することが可能となる。即ち、 ■ 半導体レーザ素子の二つの反射面から双方向に送出
されるレーザ光ρうち一方を出方光として取り出し、他
方を光検出器でモニタするので、半導体レーザ素子の二
方向からの光をすべて有効に利用できる。もし、一方向
からの光のみでモニタすると、その分だけ光量が減少す
ることとなり、光量損失をＦＳ＜ことになる。
々の効果を奏することが可能となる。即ち、 ■ 半導体レーザ素子の二つの反射面から双方向に送出
されるレーザ光ρうち一方を出方光として取り出し、他
方を光検出器でモニタするので、半導体レーザ素子の二
方向からの光をすべて有効に利用できる。もし、一方向
からの光のみでモニタすると、その分だけ光量が減少す
ることとなり、光量損失をＦＳ＜ことになる。
■ しかも、モニタのための光を格別の構成なく取り出
すので、モニタ用光学系は不要であり、その位置調整の
ための繁雑さがなく、装置としての安定性に優れる。こ
れにより、装置の低コスト化が図れ、かつ量産性に優れ
る。
すので、モニタ用光学系は不要であり、その位置調整の
ための繁雑さがなく、装置としての安定性に優れる。こ
れにより、装置の低コスト化が図れ、かつ量産性に優れ
る。
■ 半導体レーザ素子は、通常、パッケージ内に収納き
れ、光取り出用窓を介してレーザ光を取り出して使用さ
れるが、出力光とモニタ光の両者に対して位置合せを厳
密に行なうことは困難である。本発明では、半導体レー
ザ素子からのレーザ光が受光素子に入射するよう支持体
により画素子を結合したので、これら画素子を１つのパ
ッケージ内に収納することができ、出力光として取り出
すレーザ光＋ｄ １つですむので、光取り出し窓との位
置合せが容易である。
れ、光取り出用窓を介してレーザ光を取り出して使用さ
れるが、出力光とモニタ光の両者に対して位置合せを厳
密に行なうことは困難である。本発明では、半導体レー
ザ素子からのレーザ光が受光素子に入射するよう支持体
により画素子を結合したので、これら画素子を１つのパ
ッケージ内に収納することができ、出力光として取り出
すレーザ光＋ｄ １つですむので、光取り出し窓との位
置合せが容易である。
■ しかも、受光素子は支持体から絶縁分離されている
ので、受光素子のリード線を半導体レーザ素子のリード
線とは別個に取り出すことができ、半導体レーザ素子の
、駆動回路とは独立に所望の回路素子を外付けすること
ができるという利点がある。
ので、受光素子のリード線を半導体レーザ素子のリード
線とは別個に取り出すことができ、半導体レーザ素子の
、駆動回路とは独立に所望の回路素子を外付けすること
ができるという利点がある。
第１図は本発明による半導体レーザ装置の一実施例の概
略構成図、第２図は連続動作もしくは連続に近いデユー
ティ比で動作する半導体レーザのレーザ出力と電流及び
ヒートシンクの温度との関係を示す特性図、第３図は本
発明による半導体レーザ装置の第２の実施例の断面図と
制御回路のブロック図である。第１図から第３図におい
て、１・・・半導体レーザ素子、２・・・半導体レーザ
の活性層、３，４・・・レーザ光、５・・・光検知器、
６・・・増幅器、７・・・制御回路及び熱電冷却素子用
電源、８・・・ヒートシンク、９・・・絶縁層、１０・
・・金属板、１１・・・絶縁層、１２・・・熱電冷却素
子、１３・・・放熱フィン、１４・・・半導体レーザ用
電源、１４′・・・制御口３８５− 第 ２ 回
略構成図、第２図は連続動作もしくは連続に近いデユー
ティ比で動作する半導体レーザのレーザ出力と電流及び
ヒートシンクの温度との関係を示す特性図、第３図は本
発明による半導体レーザ装置の第２の実施例の断面図と
制御回路のブロック図である。第１図から第３図におい
て、１・・・半導体レーザ素子、２・・・半導体レーザ
の活性層、３，４・・・レーザ光、５・・・光検知器、
６・・・増幅器、７・・・制御回路及び熱電冷却素子用
電源、８・・・ヒートシンク、９・・・絶縁層、１０・
・・金属板、１１・・・絶縁層、１２・・・熱電冷却素
子、１３・・・放熱フィン、１４・・・半導体レーザ用
電源、１４′・・・制御口３８５− 第 ２ 回
Claims (1)
- １、半導体レーザ素子と、受光素子と、上記半導体レー
ザ素子からのレーザ光の光路に入るような位置関係に上
記画素子を配置する支持手段とからなり、上記受光素子
は上記支持手段から絶縁分離して配置されていることを
特徴とする半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58200944A JPS59112678A (ja) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58200944A JPS59112678A (ja) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | 半導体レ−ザ装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP688580A Division JPS55113390A (en) | 1980-01-25 | 1980-01-25 | Semiconductor laser device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59112678A true JPS59112678A (ja) | 1984-06-29 |
Family
ID=16432891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58200944A Pending JPS59112678A (ja) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59112678A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4340204B4 (de) * | 1992-11-25 | 2007-06-28 | Mitutoyo Corp. | Verschiebungssensor |
-
1983
- 1983-10-28 JP JP58200944A patent/JPS59112678A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4340204B4 (de) * | 1992-11-25 | 2007-06-28 | Mitutoyo Corp. | Verschiebungssensor |
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