JPS63224383A - Semiconductor laser light source - Google Patents
Semiconductor laser light sourceInfo
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
発明の要約
半導体レーザとその出射光を整形するレンズとを含む光
源において、半導体レーザおよびレンズの温度を一定に
保つための加熱冷却素子および温度検出素子が設けられ
るとともに、これらの光学系がケース内に収められてお
り、外部環境温度の変化にかかわらず安定なレーザ出射
光が得られるようにした。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Summary of the Invention A light source including a semiconductor laser and a lens that shapes the emitted light thereof is provided with a heating and cooling element and a temperature detection element for keeping the temperature of the semiconductor laser and the lens constant, and These optical systems are housed in a case to ensure stable laser output regardless of changes in external environmental temperature.
発明の背景
この発明は半導体レーザ光源に関し、たとえば半導体レ
ーザからの拡散（発散）する出射光を平行光に変換して
空間に出射する半導体レーザ光源に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor laser light source, and more particularly, to a semiconductor laser light source that converts diffused (divergent) emitted light from a semiconductor laser into parallel light and emits the parallel light into space.
ステムに直接にまたは適当な固定台を介して半導体レー
ザを固定し、この半導体レーザをステムに固定されたキ
ャップによって覆った半導体レーザ光源がある。キャッ
プの頂部には窓孔があけられ、この窓孔に、半導体レー
ザからの拡散するレーザ光をコリメートするためのレン
ズが固定されている。There is a semiconductor laser light source in which a semiconductor laser is fixed to a stem directly or via a suitable fixing base, and this semiconductor laser is covered by a cap fixed to the stem. A window hole is formed in the top of the cap, and a lens for collimating the diffused laser light from the semiconductor laser is fixed in the window hole.
このような半導体レーザ光源は外部環境、とくに温度の
変化によってレーザ出射光が不安定となるという問題が
ある。半導体レーザ光源の使用温度はたとえば一り０℃
〜＋ＢＯ℃の範囲で変化する。Such a semiconductor laser light source has a problem in that the laser emitted light becomes unstable due to changes in the external environment, particularly changes in temperature. The operating temperature of a semiconductor laser light source is, for example, 0°C.
Varies in the range of ~+BO°C.
半導体レーザでは温度変化によって発振波長が不連続に
変化するモード・ホップ現象が生じ、出射光パターンが
不連続に変化する。また、平行光を出射する半導体レー
ザ光源では環境温度が設計温度から大きくずれた場合に
は出・射光の平行度が悪くなる２等の問題がある。In semiconductor lasers, a mode hop phenomenon occurs in which the oscillation wavelength changes discontinuously due to temperature changes, and the emitted light pattern changes discontinuously. Further, in a semiconductor laser light source that emits parallel light, there is a problem such as the second problem in which the parallelism of the emitted and emitted light deteriorates when the environmental temperature deviates significantly from the design temperature.
発明の概要
この発明は、外部環境温度の変化によって光学的特性の
変化の生じにくい半導体レーザ光源を提供することを目
的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor laser light source whose optical characteristics are less likely to change due to changes in external environmental temperature.
この発明による半導体レーザ光源は、半導体レーザおよ
び半導体レーザからの出射レーザ光を所定の形に整形す
るためのレンズをその内部に収めるとともに、レーザ光
出射用の透明体が設けられた窓を有するケース、ならび
にケース内を所定温度に保持するための加熱冷却素子お
よび温度検出素子を備えていることを特徴とする。A semiconductor laser light source according to the present invention has a case that houses a semiconductor laser and a lens for shaping the laser beam emitted from the semiconductor laser into a predetermined shape, and has a window provided with a transparent body for emitting the laser beam. , and a heating/cooling element and a temperature detection element for maintaining the inside of the case at a predetermined temperature.
この発明によると、半導体レーザ、レンズ等を含む光学
系は上記ケース内に収納され、外気と遮断された状態に
保たれるので埃塵等の影響を受けにくいものとなってい
る。とくに、ケース内には加熱冷却素子および温度検出
素子が設けられているので、検出温度に基づいて加熱冷
却素子を公知の温度調整装置によって制御することが可
能となり、上記ケース内を所定温度に保持することがで
きる。したがって、たとえ外部温度が変化しても」一連
したモード・ホップ現象の発生を防止でき。According to this invention, the optical system including the semiconductor laser, lens, etc. is housed within the case and is kept isolated from the outside air, making it less susceptible to the effects of dust and the like. In particular, since a heating/cooling element and a temperature detection element are provided inside the case, the heating/cooling element can be controlled by a known temperature adjustment device based on the detected temperature, thereby maintaining the inside of the case at a predetermined temperature. can do. Therefore, even if the external temperature changes, a series of mode hop phenomena can be prevented from occurring.
半導体レーザを安定に発振させられるとともにその発振
波長も一定に保つことができる。半導体レーザの発振波
長は製造ロフト間でばらつくことが多いが、たとえこの
ばらつきがあっても所望の発振波長が得られるように各
半導体レーザに応じた温度に保って駆動することが可能
となる。レンズとしてマイクロ・フレネル・レンズを用
いた場合にはその光学的特性（焦点距離など）は温度に
よって変化しやすいが、一定温度に保持できるので安定
な特性を得ることができる。このようにして、とくに平
行光を出射するレーザ光源の場合には常に平行な光を得
ることができる。The semiconductor laser can be stably oscillated and its oscillation wavelength can be kept constant. The oscillation wavelength of semiconductor lasers often varies between manufacturing lofts, but even if this variation exists, it is possible to maintain and drive the semiconductor laser at a temperature appropriate for each semiconductor laser so that the desired oscillation wavelength can be obtained. When a micro Fresnel lens is used as a lens, its optical characteristics (focal length, etc.) tend to change depending on temperature, but since the temperature can be maintained constant, stable characteristics can be obtained. In this way, parallel light can always be obtained, especially in the case of a laser light source that emits parallel light.
この発明の他の特徴は以下の図面を参照した実施例の説
明において明らかになるであろう。Other features of the invention will become apparent in the following description of embodiments with reference to the drawings.
実施例の説明 図面において、ステム４に固定台３が固定されている。Description of examples In the drawing, a fixing base 3 is fixed to a stem 4.
固定台３は、ステム４に固定される取付部３ａと、半導
体レーザ１を固定する第１の固定部３ｂと、取付部３ａ
から前方にのびた連結部３ｃと、この連結部３ｃの先端
部に設けられかつレンズ２を固定するための第２の固定
部３ｄとを備え、これらが一体的に形成されている。こ
の固定台３は、熱膨張係数の非常に小さい材料たとえば
銅（Ｃｕ）によってつくられることが好ましい。ステム
４からの熱の出入を防ぐために固定台３の取付部３ａと
ステム４との間には断熱材■０が設けられている。The fixing base 3 includes a mounting part 3a fixed to the stem 4, a first fixing part 3b fixing the semiconductor laser 1, and a mounting part 3a.
It includes a connecting portion 3c extending forward from the connecting portion 3c, and a second fixing portion 3d provided at the tip of the connecting portion 3c for fixing the lens 2, and these are integrally formed. This fixing base 3 is preferably made of a material with a very small coefficient of thermal expansion, such as copper (Cu). In order to prevent heat from entering and exiting from the stem 4, a heat insulating material 0 is provided between the mounting portion 3a of the fixed base 3 and the stem 4.
固定台３の第１の固定部３ｂには半導体レーザエが固定
されている。半導体レーザ１は端子９ａを通して与えら
れる電流によって駆動される。第２の固定部３ｄには孔
があけられ、この孔の位置にレンズ２が固定されている
。半導体レーザ１の出射光は一般に拡散しながら進む。A semiconductor laser beam is fixed to the first fixing part 3b of the fixing table 3. Semiconductor laser 1 is driven by a current applied through terminal 9a. A hole is made in the second fixing part 3d, and the lens 2 is fixed in the position of the hole. The light emitted from the semiconductor laser 1 generally travels while being diffused.
レンズ２が半導体レーザ１の出射光をコリメートするよ
うに。So that the lens 2 collimates the light emitted from the semiconductor laser 1.
固定台３の寸法とくに半導体レーザ１からレンズ２まで
の距離およびレンズ２の焦点距離が定められている。The dimensions of the fixed base 3, particularly the distance from the semiconductor laser 1 to the lens 2 and the focal length of the lens 2, are determined.
レンズ２にはこの実施例ではマイクロ・フレネル・レン
ズが使用されている。フレネルφレンズは同心円状の凹
凸パターンを有し、この凹凸パターンによる光のフレネ
ル回折を利用してレンズ作用（集光、コリメート等）を
なすものである。In this embodiment, a micro Fresnel lens is used as the lens 2. The Fresnel φ lens has a concentric pattern of protrusions and recesses, and uses Fresnel diffraction of light due to the pattern of protrusions and recesses to perform a lens action (condensing light, collimating, etc.).
フレネル・レンズの凹凸パターンとしてはステップ状の
もの、ブレーズ化されたもの等２種々のものがある。There are two types of concavo-convex patterns of Fresnel lenses, such as a step-like pattern and a blazed pattern.
固定台３の下方の位置において、ヒート・シンク７がス
テム４に固定されている。そして、固定台３の連結部３
Ｃとこのヒート拳シンク７との間に、加熱冷却素子とし
てのペルチェ索子６が設けられている。一方、固定台３
の一部、たとえば第１の固定部３ｂには温度検出素子と
しての熱電対８が接触した状態で設けられている。ペル
チェ素子６の入出力端子は端子９ｂを介して、また熱電
対８は端子９ｃを介してそれぞれ外部に導き出されてい
る。これらの端子９ｂ、９ｃおよび半導体レーザ１の端
子９ａはステム４に絶縁体を介して取付けられている。A heat sink 7 is fixed to the stem 4 at a position below the fixed base 3. And the connecting part 3 of the fixed base 3
A Peltier cable 6 as a heating and cooling element is provided between C and this heat fist sink 7. On the other hand, fixed base 3
For example, a thermocouple 8 as a temperature detection element is provided in contact with a part of, for example, the first fixed part 3b. The input and output terminals of the Peltier element 6 are led out through a terminal 9b, and the thermocouple 8 is led out through a terminal 9c. These terminals 9b, 9c and the terminal 9a of the semiconductor laser 1 are attached to the stem 4 via an insulator.
端子９ｂ、９ｃは図示しない温度：Ｊｓ整装置に接続さ
れている。この温度調整装置は、熱電対８によって測定
された温度と所定の設定温度とを比較することによって
、ベルチェ索子６を駆動する。The terminals 9b and 9c are connected to a temperature: Js adjustment device (not shown). This temperature adjustment device drives the Beltier cord 6 by comparing the temperature measured by the thermocouple 8 and a predetermined set temperature.
半導体レーザ１が固定された固体台３．ペルチェ素子６
およびヒート・シンク７の全体を覆うようにキャップ５
が設けられ、かつキャンシール、接希その他のやり方で
ステム４に固定されている。キャップ５の頂部には孔が
あけられ、この孔に透明板（プラスチック、ガラスなど
）が設けられ、窓５ａとなっている。レンズ２によって
コリメートされたレーザ光はこの透明板を通して外部に
出射される。ヒート・シンク７およびペルチェ索子６の
一部をキャップ５の外部に設けるようにしてもよい。A solid base 3 on which the semiconductor laser 1 is fixed. Peltier element 6
and a cap 5 to cover the entire heat sink 7.
is provided, and is fixed to the stem 4 by can sealing, grafting, or other means. A hole is made at the top of the cap 5, and a transparent plate (made of plastic, glass, etc.) is provided in the hole to form a window 5a. The laser beam collimated by the lens 2 is emitted to the outside through this transparent plate. A portion of the heat sink 7 and the Peltier cord 6 may be provided outside the cap 5.
半導体レーザ１およびし・ンズ２を含む光学系はキャッ
プ５内に収納されているので外部環境による影響、とく
に塵埃の併行等による影響が非常に少なくなっている。Since the optical system including the semiconductor laser 1 and the lenses 2 is housed within the cap 5, the influence of the external environment, especially the influence of dust particles, etc., is extremely reduced.
また１組レンズではなく１枚のレンズ２が設けられてい
るので９組レンズ特有の問題点すなわちレンズ内多重反
射によって出射光に干泳リングが生じるという問題点も
なくなっている。Furthermore, since one lens 2 is provided instead of one set of lenses, the problem peculiar to the nine-set lens, that is, the problem of generation of dip rings in the emitted light due to multiple reflections within the lens, is also eliminated.
上述したように熱電対８の出力信号に基づいて、上記温
度調整装置によって検出温度が設定温度よりも低いとき
にはベルチェ素子６は加熱素子として働くように駆動さ
れ、逆に検出温度が設定温度よりも高いときには冷却素
子として働くように駆動されるので、キャップ５内の温
度が上記設定温度になるように調整される。これにより
、安定した光学的特性に保たれる。As described above, based on the output signal of the thermocouple 8, when the temperature detected by the temperature adjustment device is lower than the set temperature, the Bertier element 6 is driven to function as a heating element, and conversely, when the detected temperature is lower than the set temperature, the Bertier element 6 is driven to function as a heating element. When the temperature is high, it is driven to work as a cooling element, so the temperature inside the cap 5 is adjusted to the above-mentioned set temperature. This maintains stable optical characteristics.
たとえば、半導体レーザは温度変化によってモード・ホ
ップ現象を生じるが、このような現象の発生が防止され
、半導体レーザは一定波長で安定に発振するようになる
。For example, a mode hop phenomenon occurs in a semiconductor laser due to temperature changes, but this phenomenon is prevented, and the semiconductor laser stably oscillates at a constant wavelength.
また、半導体レーザの発振波長は製造ロットによって異
なることがあるが、上記設定温度を所望の発振波長が得
られる温度に設定すれば、たとえばらつきがあっても所
望の発振波長が得られるようになる。In addition, the oscillation wavelength of a semiconductor laser may differ depending on the manufacturing lot, but if the above set temperature is set to a temperature that allows the desired oscillation wavelength to be obtained, the desired oscillation wavelength can be obtained even if there are variations. .
マイクロ中フレネルφレンズ・の光学的特性、とくにそ
の焦点距離は温度によって変化し、温度が設計温度から
大きくずれた場合には、出射光が平行光でなくなるおそ
れがある。しかしながら、上述のようにキャップ５内は
一定温度に保たれるので、外部環境温度の変化にかかわ
らず常にほぼ平行な出射光が得られる。The optical characteristics of the micro medium Fresnel φ lens, especially its focal length, change depending on the temperature, and if the temperature deviates significantly from the design temperature, the emitted light may no longer be parallel light. However, as described above, since the inside of the cap 5 is kept at a constant temperature, substantially parallel emitted light can always be obtained regardless of changes in the external environmental temperature.
図面はこの発明の実施例を示す一部切欠斜視図である。 １・・・半導体レーザ、 ２・・・レンズ。 ３・・・固定台、 ４・・・ステム。 ５・・・キャップ、 ５ａ・・・窓。 ６・・・ベルチェ素子。 ７・・・ヒート・シンク。 ８・・・熱電対、 １０・・・断熱材。 以 上 The drawing is a partially cutaway perspective view showing an embodiment of the invention. 1... Semiconductor laser, 2... Lens. 3...Fixed base, 4...Stem. 5...Cap, 5a...Window. 6...Beltier element. 7...Heat sink. 8... Thermocouple, 10... Insulation material. that's all
Claims (2)
ザ光を所定の形に整形するためのレンズをその内部に収
めるとともに、レーザ光出射用の透明体が設けられた窓
を有するケース、ならびにケース内を所定温度に保持す
るための加熱冷却素子および温度検出素子、 を備えた半導体レーザ光源。(1) A case that houses a semiconductor laser and a lens for shaping the laser beam emitted from the semiconductor laser into a predetermined shape, and has a window with a transparent body for laser beam emission, and a case that has a window inside the case. A semiconductor laser light source comprising: a heating/cooling element and a temperature detection element for maintaining a predetermined temperature.
レンズである特許請求の範囲第（１）項に記載の半導体
レーザ光源。(2) A flat micro Fresnel lens with one lens above.
The semiconductor laser light source according to claim (1), which is a lens.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5686587A JPS63224383A (en) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | Semiconductor laser light source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5686587A JPS63224383A (en) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | Semiconductor laser light source |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63224383A true JPS63224383A (en) | 1988-09-19 |
Family
ID=13039314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5686587A Pending JPS63224383A (en) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | Semiconductor laser light source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63224383A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5569950A (en) * | 1994-08-16 | 1996-10-29 | International Business Machines Corporation | Device to monitor and control the temperature of electronic chips to enhance reliability |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55103785A (en) * | 1979-02-02 | 1980-08-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor laser beam stop device |
| JPS58124289A (en) * | 1982-01-21 | 1983-07-23 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser package |
-
1987
- 1987-03-13 JP JP5686587A patent/JPS63224383A/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55103785A (en) * | 1979-02-02 | 1980-08-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor laser beam stop device |
| JPS58124289A (en) * | 1982-01-21 | 1983-07-23 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser package |
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|---|---|---|---|---|
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