JPH051991B2 - - Google Patents

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JPH051991B2
JPH051991B2 JP15077287A JP15077287A JPH051991B2 JP H051991 B2 JPH051991 B2 JP H051991B2 JP 15077287 A JP15077287 A JP 15077287A JP 15077287 A JP15077287 A JP 15077287A JP H051991 B2 JPH051991 B2 JP H051991B2
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JP
Japan
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temperature
current
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output
package
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JP15077287A
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JPS63314877A (ja
Inventor
Toshitsugu Ueda
Yoshiaki Kudo
Eiji Ogita
Yoshihiko Tachikawa
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/06804Stabilisation of laser output parameters by monitoring an external parameter, e.g. temperature

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体レーザ光源部の温度と出力光
量とを安定化する手段に関するものである。 〔従来の技術〕 半導体レーザダイオード(以下単にLDと記す)
の寿命は、温度に影響される。これを第4図を用
いて説明する。第4図はLDの電流−光出力特性
を示している。同図で示したパラメータTは温度
を表わし、その温度値は、t1<t2<t3の関係にあ
る。同図から分るように出力光量P1を得る場合、
温度が高い程大きな電流をLDに加えなければな
らない。その結果、高い温度状態ではLDの寿命
が短くなるのである。そこでLDが設けられたパ
ツケージの温度を調節することが行なわれてい
る。 また、出力されるレーザ波長を或る値に制御す
る場合も、半導体レーザダイオードの温度を管理
する必要があるので、LDの温度を検出・測定す
ることが行われる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 LDが設けられたパツケージの温度を制御する
には、温度を検出する温度センサをパツケージに
取付ける必要がある。 第3図は従来の温度検出手段を示す図である。
同図において、1はLD、3はLD1が組込まれた
パツケージ、21はパツケージ3が取付けられた
プレート、22はプレート21に密着して設けら
れた熱容量体、23は熱容量体22に中に埋め込
まれた温度センサである。 温度センサ23は、一般に或る程度の熱容量を
持つたものでないと正確な温度を測定することが
できないので、第3図に示すように熱容量体22
に埋め込んだ状態としてパツケージ3部に取付け
る。その結果、温度センサ23を取付けた従来の
半導体レーザ光源の形状は大きくなり好ましくな
い。 本発明の目的は、特別に外付の温度センサを設
けることなくLDの温度を検出してLDの温度を制
御するとともに、出力光量も制御できる半導体レ
ーザ光源を提供することである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、上記問題点を解決するために 光量モニタ用ホトダイオードを同一パツケージ
内に備えた半導体レーザダイオードと、 前記パツケージを加熱・冷却する手段と、 前記光量モニタ用ホトダイオードの開放電圧を
検出し、この開放電圧に基づいて加熱・冷却手段
を制御する手段と、 前記光量モニタ用ホトダイオードの短絡電流を
検出し、この短絡電流に基づいて半導体レーザダ
イオードに流す電流値を制御する手段と、 前記光量モニタ用ホトダイオードの開放電圧の
検出と、短絡電流の検出とを時分割で行うように
制御するタイミング回路と、 を備えるようにしたものである。 〔実施例〕 以下、図面を用いて本発明を詳しく説明する。 第1図は、本発明に係る半導体レーザ光源の一
実施例を示した図である。 同図において、1は半導体レーザダイオード
(LD)、2はLD1と同一のパツケージ3内に設け
られた光量モニタ用ホトダイオード(以下PDと
記す)である。LD1とPD2の一方の端子は共通
に回路アースに接続される。 4はパツケージ3部に設けられた加熱・冷却器
であり、後述する温度調節器の制御の下にパツケ
ージ3(LD1とも言える)を加熱したり、冷却
したりするものである。 5はPD2の開放電圧Voを受ける増幅器であ
り、ここでは高い入力インピーダンスの特性を有
するボルテージフオロワ回路で構成している。 6はI・V変換器であり、スイツチ手段7を介
して導入したPD2の短絡電流Isを電圧値に変換
するものである。 7はスイツチ手段であり、後述するタイミング
回路から加えられる制御信号S3により制御される
もので、例えばアナログスイツチ等により構成す
ることができる。 8,9はホールド回路でありホールド回路8は
後述するタイミング回路から加えられる制御信号
S2が“high”の期間において増幅器5を介して導
入したPD2の開放電圧をホールドし、信号Sbを
次段へ出力するものである。なお、制御信号S2
“low”の期間は増幅器5の出力SBをそのまま出
力する。 また、ホールド回路9は後述するタイミング回
路から加えられる制御信号S1が“high”の期間に
おいてI・V変換器6の出力SAをホールドし、
信号Saを次段へ出力するものである。なお、制
御信号S1が“low”の期間はI・V変換器6の出
力SAをそのまま出力する。 10は温度調節器であり、ホールド回路8から
導入した信号Sbに基づいて加熱・冷却器4を制
御し、パツケージ3の温度を所望の温度にコント
ロールするものである。なお、この温度調節器1
0は公知なものを使用することができる。 11は電流調節器であり、ホールド回路9から
導入した信号Saに基づいてLD1へ制御電流を流
し、所望の出力光量が得られるようにコントロー
ルするものである。なお、この電流調節器11は
公知なものを使用することができる。 12はタイミング回路であり、スイツチ手段7
とホールド回路8,9の動作タイミングを制御す
るものである。 本発明の特徴点を述べる。市販されている半導
体レーザダイオードにおいては、LD1の出力光
量をモニタするために、通常、同一のパツケージ
の中に光量モニタ用のホトダイオードが設けられ
ている。本発明は、この光量モニタ用ホトダイオ
ードを光量モニタ用と、LD1の温度センサ用と
時分割で使い分けている点に特徴がある。 以下、第1図装置の動作を第2図に示すタイム
チヤートを参照しながら説明する。 市販されている一般的なLD1の外観例を第5
図に示す。第5図において、3はパツケージであ
り、第5図で円筒状を成し、プレート21とで小
さな空間を形成している。この空間部に部材3b
に取付けられたLD1が設けられている。そして
透明カバー3aが、パツケージ3の前面に設けら
れ、この透明カバー3aを通してLD1の出力レ
ーザビームが照射される。また、第5図では、隠
れて見えないが、このパツケージ3とプレート2
1で構成される空間内に、LD1の出力光量をモ
ニタする光量モニタ用ホトダイオードPD2が設け
られている。 第1図において、タイミング回路12は、第2
図1と3と6に示す位相関係にある制御信号S1
S2,S3をスイツチ手段7と、ホールド回路8,9
に加えている。 そして制御信号S1が“high”の時、ホールド回
路9は制御信号S1の立上がりエツジが発生した時
のI・V変換器6の出力SA(第2図2参照)を取
込み、これを“high”の期間中、ホールドする
(第2図4参照)。 一方、制御信号S2が“high”の時、ホールド回
路8は制御信号S2の立上がりエツジが発生した時
の増幅器5の出力(開放電圧Voに対応…第2図
5参照)を取込み、これを“high”の期間中、ホ
ールドする。 また、制御信号S3が“high”の期間は、スイツ
チ手段7はオンとなる。 このようなタイミングで制御することにより、
光量モニタ用ホトダイオードPD2を光量モニタ
用と、温度センサ用とに時分割で使用できる。以
下、その動作を説明する。 第2図において時刻t1では、スイツチ手段7は
オン、ホールド回路8はホールド状態、ホールド
回路9はスルーの状態である。スイツチ手段7が
オンであるから、PD2の開放電圧VoはI・V変
換器6を構成する増幅器Uの仮想接地電位となり
Ovである(第2図5参照) (A) 時刻t2にて、制御信号S1が立上がると(3参
照)、この立上がりエツジが発生した時のI・V
変換器6の出力SAの値をホールド回路9はホー
ルドする(第2図4参照)。そしてこのホールド
した値Saを電流調節器11は取込み、この信号
Saに基づいてLD1に流す電流を制御して、出力
光量を制御する。 (B) 時刻t3にてスイツチ手段7はオフとなる。従つ
て、I・V変換器6の出力はOvとなる(第2図
2参照)とともにPD2の開放電圧Voは或るレベ
ルの値となるので増幅器5の出力SBは、第2図5
のように変化する。そして時刻t4にて制御信号S2
が“low”となるとホールド回路8の出力Sbは第
2図7のように変化し、時刻t5にて制御信号S2
立上がると、この立上がりエツジが発生した時t5
の増幅器5の出力SBの値をホールドする。このホ
ールドした値Sbを温度調節器10は取込み、こ
の信号Sbに基づいて加熱・冷却器4を制御して
パツケージ3の温度を所望の値にする。 以下、時刻t6にてスイツチ手段7が再びオンと
なるので、PD2の短絡電流Isが再びI・V変換
器6に流れ込むとともに(第2図2参照)、開放
電圧VoがOvとなつて(第2図5参照)、時刻t1
同じ状態に戻る。 このように本発明では、PD2の短絡電流Isを
電圧変換し、ホールド回路出力電圧Saとして電
流調節器11に導入し、LD1に流す電流を調節
することにより出力光量を制御している。 一方、LD1の温度の測定については、PD2の
開放電圧Voを増幅器5で測定し、ホールド回路
出力電圧Sbとして温度調節器10に導入し、加
熱・冷却器4を制御することでLD1の温度を所
望の値に制御している。 なお、PD2の短絡電流Isは、ほぼ光量のみの
関数であり、開放電圧Voは光量と温度の関数で
ある。そして本発明では短絡電流Isを検出してフ
イードバツクをかけ、光量を安定化しているの
で、開放電圧Voは温度のみの関数と見なすこと
ができる。この理由を詳しく説明する。 図示していないが、一般にホトダイオードを等
価回路で表わすと、照射された光量に比例した光
電流ILが流れる定電流源Aと、ダイオードdの並
列回路で表わすことが知られている。従つて、
PD2の短絡電流Isは光量に応じた値の電流IL
ある。 また、PD2の開放電圧Voは次式で表わされ
る。 VokT/eln(IL/In+1) k:ボルツマン定数 e:電子の電荷 T:PD2の絶対温度 IL:入射光による発生電流 In:暗電流(温度の関数) ここで入射光量が一定ならば、 VoCT・T (CT:温度係数) とすることができる。 なお、 CT=αVo/αT|IL=一定=−1.4mv/K(T=0 ℃) 〜2.4mv/K(T=40℃) 上式より、開放電圧Voは約−2mv/Kの温度
係数を持つており、本発明はこれを利用して温度
を検出している。 〔本発明の効果〕 以上述べたように、本発明によれば、次の効果
が得られる。 特別に外付の温度センサを必要としないの
で、半導体レーザ光源を小型化できる。 PD2はLDチツプと同一パツケージ内にある
ので外付センサよりも、よりLDチツプ温度に
近い値を測定でき、適切な温度コントロールを
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る半導体レーザ光源の構成
例を示す図、第2図は第1図装置の各部の信号の
タイムチヤート、第3図は従来手段の構成を示す
図、第4図は半導体レーザダイオードの電流−光
出力の関係を示す図、第5図は市販されている半
導体レーザダイオードの外観例を示す図である。 1……LD、2……PD、3……パツケージ、4
……加熱・冷却器、5……増幅器、6……I・V
変換器、7……スイツチ手段、8,9……ホール
ド回路、10……温度調節器、11……電流調節
器、12……タイミング回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 光量モニタ用ホトダイオードを同一パツケー
    ジ内に備えた半導体レーザダイオードと、 前記パツケージを加熱・冷却する手段と、 前記光量モニタ用ホトダイオードの開放電圧を
    検出し、この開放電圧に基づいて加熱・冷却手段
    を制御する手段と、 前記光量モニタ用ホトダイオードの短絡電流を
    検出し、この短絡電流に基づいて半導体レーザダ
    イオードに流す電流値を制御する手段と、 前記光量モニタ用ホトダイオードの開放電圧の
    検出と、短絡電流の検出とを時分割で行うように
    制御するタイミング回路と、 を備えたことを特徴とする半導体レーザ光源。
JP15077287A 1987-06-17 1987-06-17 半導体レ−ザ光源 Granted JPS63314877A (ja)

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JP15077287A JPS63314877A (ja) 1987-06-17 1987-06-17 半導体レ−ザ光源

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JPS63314877A JPS63314877A (ja) 1988-12-22
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JP15077287A Granted JPS63314877A (ja) 1987-06-17 1987-06-17 半導体レ−ザ光源

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE19930688A1 (de) * 1999-07-02 2001-01-04 Byk Gardner Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Qualität von Oberflächen
DE19948689A1 (de) * 1999-09-30 2001-04-19 Infineon Technologies Ag Regelvorrichtung für Laserdioden
JP2007042839A (ja) * 2005-08-03 2007-02-15 Shinko Electric Ind Co Ltd レーザ光源の駆動回路および駆動方法
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