JPS63173380A - 半導体レ−ザ−波長制御装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、半導体レー瞥グーの出射ビーム波長を一定に
制御するための装置の改良に関するものである。

〈従来技術〉 第３図は従来技術の一例を示す構成図であり、１は装置
領域Ａ側に配置された半導体レーザー光源で、一方の端
面１０１よりの出射ビームＬ１が利用領域已に導かれる
。他方の端面１０２よりの出射ビームＬ２を利用して出
射ビームの強さと波長の制御が実行される。

出射ビームＬ２は、レンズ手段２により収束された後、
ビームスプリッタ−３によって１２１と１２２に分岐さ
れる。

分岐ビームＬ２１は、レンズ手段４を介して第１受光手
段５で受光され、そのビーム強さに比例した電気伯母Ｐ
Ｖ、に変換されて出力制御手段６にビーム強さの測定値
として入力される。

出力制御手段６は、測定値Ｐ　Ｖ　＋とビーム強さの設
定値ＳＶＩの偏差を制御演算して半導体レーザー光源１
の駆動電流を操作する操作出力Ｍ　Ｖ　＋を発信し、ビ
ームの強さを設定値で与えられる一定値に制御する。

一方、分岐ビームＬ２２は、レンズ手段７を介して集光
され、光フアイバ一手段８に入射され波長測定装置９に
入力され、出射ビーム波長が測定され、波長に関連した
測定信号ＰＶ２を通信機能により外部発信する。

１０ば通信機能を有する汎用的な信号処理装置を用いた
波長制御装置であり、通信線１１を介して波長測定装置
よりの外部発信信号ＰＶ２を受信し、基準波長に対する
設定値ＳＶ２からの偏差を制御演算した操作量Ｍ　Ｖ　
２を半導体レーザー光源の加熱冷却部１０３に与え、こ
の温度を制御することにより出射ビームの波長を基準波
長に制御している。

ぐ発明が解決しようとする問題点〉 この様な構成を取る状来技術では、次のような問題点が
ある。

（１）この方法では、光の波長を測定する手段として波
長測定装置９が用いられているが、その測定精度には限
界があり、通常は数ｎｍであるために、波長の制御粘酊
もこれ以上は不可能である。

とくに最近では、光の波長をへ単位で制御し、２つのレ
ーザー素子を用いて光を増幅する方法が提案されている
。この様な用途に用いる場合は従来技術による制御では
目的を達成することができない。

（２）さらに、従来技術の問題点は、半導体レーザーの
両端面から出射ビームがあるものでなければ波長制御が
不可能であり、片端面が反則ミラーとなっている素子で
は制御用のビームを取り出すことが不可能であり、この
技術が適用できない。

仮に、制御用のビームを利用領域に用いるビームから分
岐させた場合には、利用領域に供給されるビームのパワ
ーが減少し、使用不可能になるおそれがある。

本発明は状来技術のこの様な問題点を解消した制御装置
の提供を目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 本発明の構成上の特徴は、片端面からの出射ビームを持
つ半導体レーザーに密着配置された抵抗体よりなる温度
検出素子と、同じく上記半導体レーザーに密着配置され
た加熱冷却素子と、上記温度検出素子に一定の電流を流
ずための定電流源と、上記温度検出素子に発生する電圧
ど同一方向の設定電圧を上記温度検出素子に並列に印加
するだめの定電圧源と、上記設定電圧と上記温度検出素
子の端子間電圧の差を入力し温度変化を演算すると共に
この温度変化に基づいてＬ２加熱冷却素子に加熱又は冷
却用の駆動電流を供給する波長制御手段とを具備せしめ
た点にある。

く作用〉 本発明によれば、半導体レーザーに密着配置された白金
抵抗体等よりなる温度検出素子により検出された温度と
、設定温度との差に基づいて半導体レーザーの波長変動
が測定され、その変動に基づいて加熱冷却素子に駆動電
流が供給され、設定温度に対応する波長に制御される。

〈実施例〉 第１図に基いて本発明の詳細な説明する。第３図で説明
した要素と同一な構成要素については、同一符号を付し
てイの説明は省略でる。

１は片端面１０１のみよりビームを発射可能な半導体レ
ーザー、１１は白金抵抗体よりなる温度検出素子であり
、密着剤１２により半導体レーザー１に密着配置されて
いる。

１３はこの白金抵抗体１１の端子ａ、ｂに並列接続され
、一定電流Ｉｏを供給づるための定電流源である。端子
ａ、ｂ間の端子間電圧Ｖａは、半導体レーザー１に温度
変化がない場合には半導体レーザーの温度並びに白金抵
抗体１１の自己加熱による温度で決まる抵抗値Ｒｔと定
電流１ｏの積Ｒ８−ＴＯとなり、一定となる。

１４は上記端子間電圧Ｖａに等しい電圧Ｖｓを有する定
電圧源であり、Ｖａと同一方向に並列接続されている。

１５は高精度の電圧測定部であり、ＶａとＶｓの差電圧
Ｖｅを算出して制御部１６に発信する。この電圧測定部
は、演算増幅器を組み合わせたもので実現が可能である
。

第２図は、差電圧Ｖｅを算出する電圧測定部の動作説明
図であり、Ｖｓ　＝Ｖａ　＝Ｒｔ　・■０の場合には、
Ｖｅ−〇であるが、半導体レーザー１の＝６− 温度変化により白金抵抗体１１の抵抗値が△Ｒ変動した
場合は、Ｖａ　＝　（Ｒｔ＋ΔＲ）ｒｏとなるので、Ｖ
ｅ　＝Ｖａ−Ｖｓ−△Ｒ・ｒｏが発生する。

この電圧Ｖｅはマイクロコンピュータを主体とする制御
部１６に入力されて、電圧Ｖｅから半導体レーザーの発
振波長の変化が検出される。

半導体レーザーは、その温度で発振波長く周波的 数）が変動する。温度変動の原因は、電源投入数の活性
層内の温度上昇や周囲の温度上昇があげられる。例えば
発振波長１．５μｍの半導体レーザーでは１℃の温度変
動に対して１．６　Ｘ　１０”　ｌ−ｌ　ｚの周波数変
化を生ずる。本発明ではこの特性を利用して、制御部１
６では温度変化による差電圧Ｖｅから周波数変化を推測
演算する。

ざらにこの推測演算結果に基づいてこの周波数変化を打
ち消すために必要な半導体レーザーの加熱冷却素子１０
３への操作電流Ｉｎを演算して発信し、半導体レーザー
の温度を常に一定の温度に制御する。

例えば、白金抵抗体１１は０℃でＲｔ−１００Ωの抵抗
値を有し、１℃当たりの抵抗変化が０゜４Ωである。今
、定電流１ｏとして５ｍＡを流せば、１℃当たり２ｍＶ
の電位差を生ずる。白金抵抗体の２０℃におけルＲｔ　
ハ、Ｒｔ＝１０８０となり、Ｖａは５４０ｍＶとなるの
で、Ｖｓは同じ値５４０ｍＶにセットされる。

定常状態では制御部は、白金抵抗体が上記値をとるよう
に制御電流Ｉｎを調節する。

この定常状態から半導体レーザーに温度変化が生ずれば
△Ｒ’ｌｏの電圧Ｖｅが発生し、これを打ち消すための
操作電流Ｉｎが制御部で演算される。

従って、本発明では、設定電圧Ｖｓの変更により半導体
レーザーの発振周波数を変更することが可能であり、こ
の設定電圧に対応した周波数の波長制御が可能となる。

なお、温度検出素子としては実施例のような白金抵抗体
のほかにコンスタンタンを用いたものでも実現可能であ
る。

【発明の効果シ・ 以上説明したように、本発明によれば波長測定手段を用
いることなく、半導体レーザーの温度変化に基づく電圧
変化に発振波長変化を測定しているので、電圧測定部の
高精度化により極めて高精度に発振波長を一定に制御可
能であり、人のオーダーでの波長制御は容易となる。

さらに、本発明装置では、波長測定に発射ビームを用い
る方式ではないので、片端面発射ビームタイプの半導体
レーザーについても発射ビームのパワーを取ること無く
波長制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す構成図、第２図はその動
作説明図、第３図は従来技術の一例を示す構成図である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 片端面からの出射ビームを持つ半導体レーザーに密着配
   置された抵抗体よりなる温度検出素子と、同じく上記半
   導体レーザーに密着配置された加熱冷却素子と、上記温
   度検出素子に一定の電流を流すための定電流源と、上記
   温度検出素子に発生する電圧と同一方向の設定電圧を上
   記温度検出素子に並列に印加するための定電圧源と、上
   記設定電圧と上記温度検出素子の端子間電圧の差を入力
   し温度変化を演算すると共にこの温度変化に基づいて上
   記加熱冷却素子に加熱又は冷却用の駆動電流を供給する
   波長制御手段とよりなる半導体レーザー波長制御装置。