JPH11326199A - ガス検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、半導体レーザを光源としかつ反射
による戻り光が生じ得る場合であっても、副モード抑圧
比の低下が少なく高精度かつ低コストなガス検知を可能
とする。 【解決手段】 所定波長のレーザ光を被測定ガス（３
０）に入射すると、そのレーザ光が被測定ガスに含まれ
る検知対象ガスによって減衰することを利用してガス検
知を行うガス検知装置において、レーザ光の光源（６）
として利得結合分布帰還型レーザを用いるガス検知装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はガス検知装置、更
に詳しくは半導体レーザを用いて検知対象ガスを分光分
析するガス検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】大気中のガス濃度測定や、都市ガスある
いは化学プラント等からのガス漏洩を検出するのに、従
来からガスクロマトグラフ等といった化学式のガス検知
装置が用いられている。

【０００３】しかし、このような化学的測定を行うガス
検知装置では、簡易な測定、迅速な測定を行うことが困
難であり、この点を考慮してレーザを用いた分光式のガ
ス検知装置が開発されている。

【０００４】この分光式のガス検知装置は、ガスがその
種類に応じて特定波長の光を吸収することを利用するも
のである。一般的にガスは赤外領域の電磁波を吸収する
場合が多く、例えばメタンは３．３ｎｍの波長光を吸収
する。したがって、測定対象の空間に特定波長のレーザ
光を射出しその減衰状態を測定すれば、極めて簡便かつ
迅速にガス漏れ検知を行うことが可能となる。

【０００５】ところでこのような装置に使用するレーザ
光源は、その前提として小型であることが求められる。
ガスレーザ等は高出力で単一モードの波長光を得られる
ものの上記小型であることの要件を満たさず、現実的に
使用可能なレーザ光源は半導体レーザであろうと考えら
れている。なお、射出されるレーザ光が単一モードであ
ることは、一定波長の光を吸収させて測定を行う装置の
構成からして検知対象ガスの高精度な検出を実現するた
めに極めて重要な要素である。

【０００６】しかしながら、半導体レーザは本来多モー
ド発振であり、種々の工夫により、通常は単一モード発
振を実現しているが、レーザ素子に対する戻り光がある
場合には副モード抑圧比が低下し、多モード発振になっ
てしまうと従来から考えられている。

【０００７】すなわち反射による戻り光がある場合に
は、レーザ光の射出状態自体が変動し、測定装置光源の
特性が変動することになる。この副モード抑圧比の低下
による光源特性の変動を防止すべく、従来からレーザ素
子に反射光が戻らないような種々の工夫が施されてい
る。

【０００８】図９は従来のガス検知装置における半導体
レーザモジュールの構成例を示す図である。この半導体
レーザモジュールでは、半導体レーザ７１からのレーザ
光が非球面レンズ７２、アイソレータ７３及び保護ガラ
ス７４を通過して被測定ガスに対して入射される。ま
た、その反対方向に対しても半導体レーザ７１からレー
ザ光が射出され、非球面レンズ７６、アイソレータ７
７、参照ガスセル７８を通過して、フォト検出器７９に
入射されるようになっている。

【０００９】なお、ガス検知は、検知対象ガスを封入し
た参照ガスセル７８を介する受光測定に基づき、ペルチ
ェ素子８０による温度制御でレーザ波長が制御される。
こうして波長制御され、出力も安定化されたレーザ７１
からのレーザ光は被測定ガスを通過して減衰する。そし
て、通過光が測定系（図示せず）で測定されて被測定ガ
ス内の検知対象ガス濃度が出力される。

【００１０】ここで、上記２つの光経路から半導体レー
ザ７１への反射戻り光が極力するなくなるように配慮さ
れている。まず、非球面レンズ７２，７６を光軸に対し
て斜めに配置しさらにアイソレータ７３，７７が設けら
れる。アイソレータはその結晶中を通過する光の偏波面
を回転させるものであり、反射光の通過を阻止する。ま
た、被測定ガス側の保護ガラス７４も反射光を少なくす
べく、光軸に斜めに設けられている。

【００１１】一方、参照ガスセル７８側においても、参
照ガスセル７８の各セル端面７８ａ，７８ｂが光軸に斜
めになっており、光反射しにくい構成としている。ま
た、フォト検出器７９自体もその検出面が斜めになって
いる。こうして従来のガス検知装置用の半導体レーザモ
ジュールには種々の戻り光が極力生じないような構成と
なっている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように半導体レー
ザを用いた従来のガス検知装置では、反射光の戻りを防
止すべく、保護ガラス７４やセル端面７８ａ，７８ｂを
斜め加工し、またアイソレータ７３，７７等の高価な部
材を使用する必要がある。このような構成を設けない場
合には副モード抑圧比が低下しレーザ発振が多モード化
して測定精度が低下することになる。また場合により測
定不能となる。

【００１３】一方、この不都合を防止すべく上記の装置
のように斜め加工やアイソレータを使用すると装置の製
造コストが上昇し、安価なガス検知装置の提供が困難と
なる。

【００１４】本発明は、このような実情を考慮してなさ
れたもので、半導体レーザを光源としかつ反射による戻
り光が生じ得る場合であっても、副モード抑圧比の低下
が少なく高精度かつ低コストなガス検知を可能とするガ
ス検知装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、ガス検
知装置のレーザ光源として、利得結合分布帰還型（ＧＣ
−ＤＦＢ）あるいは複合結合分布帰還型（ＣＣ−ＤＦ
Ｂ）レーザを用いることにある。この発明は、発明者ら
の実験結果からの発見に基づきなされたものである。上
記説明では、半導体レーザでは戻り光があるときには一
般に多モードになると説明したが、発明者らはある種の
半導体レーザでは、戻り光があっても多モードになりに
くいことを発見したのである。

【００１６】今回発明者らは、この点について詳細な実
験を行い、ＧＣ−ＤＦＢレーザ及びＣＣ−ＤＦＢレーザ
においては、戻り光が１０％程度に増大しても副モード
抑圧比がほとんど変化しないことを見い出した（図５及
び図６参照）。なお、この実験内容については後に細述
する。

【００１７】請求項１に対応する発明は、上記知見に基
づくものであり、所定波長のレーザ光を被測定ガスに入
射すると、そのレーザ光が被測定ガスに含まれる検知対
象ガスによって減衰することを利用してガス検知を行う
ガス検知装置において、レーザ光の光源として利得結合
分布帰還型レーザを用いるガス検知装置である。

【００１８】本発明はこのような構成を設けたので、た
とえレーザ光発振部に対して反射等による戻り光があっ
ても多モード化することがなく、安定して一定波長のレ
ーザ光を被測定ガスに入射し続けることができる。した
がって、安定しかつ高精度なガス検知測定を行うことが
できるとともに、レーザ発振部にアイソレータ等の高価
な部品や反射防止加工等を不要とできるので、簡易な構
成でかつ低コストなガス検知装置を提供できる。

【００１９】請求項２に対応する発明は、請求項１に対
応する発明において、光源として利得結合分布帰還型レ
ーザに代えて、複合結合分布帰還型レーザを用いるガス
検知装置である。

【００２０】本発明においても請求項１に対応する発明
と同様な効果を得ることができる。また、請求項１及び
請求項２に対応する発明に関連して、発明者らは従来型
の屈折率結合分布帰還型（ＩＣ−ＤＦＢ）レーザが、注
入電流を大きくして波長の変化を大きくした場合多モー
ド化やモードホップを起こす確率が高いのに比べ、ＧＣ
−ＤＦＢ及びＣＣ−ＤＦＢは単一モードを保つ確率が高
いことを発見した。よって、ＧＣ−ＤＦＢ及びＣＣ−Ｄ
ＦＢを光源に用いることで、波長チューニング範囲が広
いガス検知装置を提供できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係るガ
ス検知装置における半導体レーザモジュールの構成例を
示す図である。

【００２２】この半導体レーザモジュールにおいては、
円筒型ケース１における円筒内側の基板２上に基台３が
設けられ、その基台３表面に取り付けられたペルチェ素
子（温度制御素子）４上に取付台５が設けられている。

【００２３】ＧＣ−ＤＦＢ又はＣＣ−ＤＦＢレーザから
なる半導体レーザ６は、取付台５上に設けられ、円筒型
ケース１の中心軸上に沿ってレーザ光を射出するように
配置されている。また、当該半導体レーザ６は検知対象
ガスの濃度を測定するためのものであり、ペルチェ素子
４によって温度制御されることで検知対象ガスに合わせ
たレーザ波長に制御される。なお、レーザ光は被測定ガ
ス側、参照ガス側の双方に射出されるようになってい
る。

【００２４】また、被測定ガス側及び参照ガス側に射出
される各レーザ光を集光し平行ビームとするためにそれ
ぞれ集光レンズ７，８が取付台５上に設けられ、レーザ
光軸上に配置されている。

【００２５】半導体レーザ６からの被測定ガス側への光
はこの集光レンズ７、及び半導体レーザモジュールを保
護する保護ガラス９を介して外部へ出力され、被測定ガ
スに入射される。ここで、集光レンズ７及び保護ガラス
９は光軸に対して特に斜め加工はされておらず、コスト
等を考慮した上で適切な形状となっている。また、アイ
ソレータは特に設けられていない。

【００２６】一方、半導体レーザ６からの参照ガス側へ
の光は、集光レンズ８にて平行ビームとなり、さらに参
照ガスセル１０を介して受光器１１にて受光されるよう
になっている。ここで、参照ガスセル１０は、参照ガス
として検知対象ガスを封入したセルであり、後述する波
長安定化制御回路を通してレーザ光波長を検知対象ガス
の吸収波長に合わせるためのものである。また、受光器
１１は受光したレーザ光を電気信号（電流）に変換す
る。

【００２７】ここでも、被測定ガス側の場合と同様に、
アイソレータは設けられず、また、集光レンズ８、参照
ガスセル１０及び受光器１１には戻り光対策（斜め加工
や配置等）は特に設けられていない。

【００２８】なお図１に示す半導体レーザモジュールに
おいて、反射による戻り光対策が必要でない理由は、Ｇ
Ｃ−ＤＦＢ又はＣＣ−ＤＦＢレーザでは戻り光による副
モード抑圧比の低下が少なく、多モードになりにくいこ
とによるものである。この点について発明者らの実験を
説明する。

【００２９】図２は実験対象となった各種類のＤＦＢレ
ーザの主要部構成を示す図である。同図（ａ）はＧＣ−
ＤＦＢレーザ、同図（ｂ）はＣＣ−ＤＦＢレーザ、同図
（ｃ）は屈折率結合分布帰還型（ＩＣ−ＤＦＢ）レーザ
の構成を示している。

【００３０】各ＤＦＢレーザは、Ｉn Ｐ基板（図示せ
ず）上に、ｎ−Ｉn Ｐクラッド層５１、ｎ−Ｉn Ｇa Ａ
s Ｐ ＳＣＨ層（光閉じ込め層）５２、活性層（ＭＱ
Ｗ）５３、ｐ−Ｉn Ｇa Ａs Ｐ ＳＣＨ層５４、ｐ−Ｉ
n Ｐクラッド層５５が順次積層されて構成される。

【００３１】また、ＧＣ−ＤＦＢレーザの場合は、ＳＣ
Ｈ層５４とクラッド層５５と間に一定間隔でｎ−Ｉn Ｐ
からなる電流ブロック層５６が設けられ、利得結合を実
現している。同様に、ＣＣ−ＤＦＢレーザの場合は、Ｓ
ＣＨ層５４とクラッド層５５と間にｎ−Ｉn Ｇa Ａs Ｐ
からなる電流ブロック層５７が設けられている。

【００３２】ＧＣ−ＤＦＢ及びＣＣ−ＤＦＢレーザには
２次グレーティングを用いている。２次グレーティング
の場合は、取り出し対象となる波長の光がグレーティン
グと平行な方向のみならず直交方向にも生じてしまうた
め理論的には回折効率が落ち、最大の光出力も１次グレ
ーティングのものに比べれば低いはずである。にもかか
わらず、発明者らの実験によれば、２次グレーティング
であっても最大の光出力が１次グレーティングと同等な
ものが得られている。

【００３３】その第１の理由は、製造しやすさによるも
のと考えられる。つまり、２次グレーティングは製造し
やすいため、正確なグレーティングが形成され、最大理
論値により近いところでトップデータが得られている。
このため、結果として正確に製造するのが困難な１次グ
レーティングと同等なトップデータが得られるものであ
る。

【００３４】第２の理由は、電流ブロック層の幅とＯＣ
Ｌ（Optical Confinement Layer ：光閉じ込め層）の層
厚とのアスペクト比にあると考えられる。ＯＣＬは、光
閉じ込め層であるので活性層の発する光を適切に閉じ込
めるために製造条件に対応して最適な厚さが存在する。
本実施形態のレーザの場合は９０ｎｍ程度である。とこ
ろがＯＣＬが９０ｎｍあるのに、１次グレーティングの
ように電流ブロック層の幅がたかだか１２０ｎｍ程度し
かないのでは、十分な電流ブロッキングを行うことがで
きない。この場合、電流がブロック層のない部分を通過
後、活性層に至るまでに回り込みが起こり、活性層に対
し十分な電流差が与えられずひいては十分なゲイン差が
得られないことになる。すなわち利得結合が不十分とな
る。

【００３５】図３は１次及び２次グレーティングにおけ
る電流ブロック層通過後の電流広がりの様子を示す図で
ある。図３（ｂ）に上記説明した電流の回り込みが生じ
て十分なゲイン差が得られなくなっている様子を示す。
１次グレーティングの場合、この電流広がりのために理
論上得られるはずの特性が得られず、トップデータが本
来のものよりも低くなってしまう。

【００３６】一方、図３（ａ）に示す２次グレーティン
グの場合は、ＯＣＬ５６の厚さに対する電流ブロック層
５７の幅が２４０ｎｍと十分に大きく、電流の回り込み
が少ない。従ってこの場合には十分な利得結合が得ら
れ、良好が特性が得られることになる。

【００３７】このように利得結合型を電流ブロック層５
７により実現するとともに、その性能を十分に引き出す
ためには、ＯＣＬ厚に対する電流ブロック層幅の大きさ
（比率）を十分に大きくする必要がある。一方でＯＣＬ
層の厚さはレーザの材料や形式、製造方法によって最適
値が生じる場合が多い。そこで、本実施形態ではあえて
２次グレーティングを採用することにより、上記比率を
適正なものとしたのである。したがって、この最適比率
を得るためには、３次グレーティングや４次グレーティ
ングを用いることも考え得る。

【００３８】一方、ＩＣ−ＤＦＢレーザの場合は、ＳＣ
Ｈ層５４とクラッド層５５と間で回折格子５８を形成す
るように、両層間形状が制御されている。なお、ＣＣ−
ＤＦＢレーザの場合もＳＣＨ層５４とクラッド層５５と
間で回折格子５９が形成されている。

【００３９】図４はＤＦＢレーザの耐戻り光特性を評価
する実験装置の構成を示す図である。この実験装置は、
図２に示すようなＤＦＢレーザ６１からの射出光を３ｄ
Ｂカプラ６２で分配し、可変光減衰器６３及び光スペク
トラムアナライザ６４に入射するようになっている。

【００４０】可変光減衰器６３に入射したレーザ光はそ
の設定量に応じて減衰され、ミラー６５で反射されて再
び可変光減衰器６３を通過する。こうして、反射強度を
調整された戻り光は、３ｄＢカプラ６２で分配され、Ｄ
ＦＢレーザ６１及び光パワーメータ６６に入射される。

【００４１】ＤＦＢレーザ６１に入射される戻り光は、
レーザ発振状態に影響を与えるものであり、本明細書で
問題としている反射戻り光である。この反射戻り光の大
きさは、光パワーメータ６６で測定される。

【００４２】一方、戻り光による影響を受けた後に、Ｄ
ＦＢレーザ６１から射出されたレーザ光は、３ｄＢカプ
ラ６２を経て光スペクトラムアナライザ６４に入射され
る。そしてこの光スペクトラムアナライザにて各波長毎
の光強度が測定される。

【００４３】図５は副モード抑圧比の戻り光量依存性を
示す図である。副モード抑圧比は、主モードと副モード
との比率を表すものであり、この値が大きいほど主モー
ド波長光強度に対する副モード波長光強度が小さく、単
一モード発振が行われていることになる。

【００４４】図４の実験装置において可変光減衰器６３
を調整することで、各戻り光比率毎のスペクトラムが測
定され、その結果として図５に、各ＤＦＢレーザについ
ての戻り光比率に対する副モード抑圧比が示されてい
る。

【００４５】図６は戻り光が１０％存在する場合の各Ｄ
ＦＢレーザの光スペクトラムを示す図である。図５及び
図６の実験結果より、ＧＣ−ＤＦＢレーザ及びＣＣ−Ｄ
ＦＢレーザでは、戻り光比率が１０％程度にまで増大し
ても副モード抑圧比がほとんど低下せず、単一モード発
振が維持されていることがわかる。

【００４６】一方、ＩＣ−ＤＦＢレーザでは、戻り光比
率が１％くらいから副モード抑圧比の低下が顕著となり
（図５）、１０％では完全に多モード発振となっている
ことがわかる。

【００４７】以上のように、本実施形態に用いる半導体
レーザ（ＧＣ−ＤＦＢレーザ又はＣＣ−ＤＦＢレーザ）
は、反射による戻り光があっても、その発振特性の変動
がほどんどなく、半導体レーザモジュールを図１に示す
ような構成としても測定精度の低下がもたらされないこ
とが確認された。次に、この半導体レーザモジュールを
用いた半導体レーザ発振部及び受光測定系の構成につい
て説明する。

【００４８】図７は本実施形態のガス検知装置における
半導体レーザ発振部の構成例を示す図である。この半導
体レーザ発振部は、図１にて説明した半導体レーザモジ
ュール２０にガス濃度測定レーザ光安定回路が付加され
て構成される。また、図１において示したペルチェ素子
４は、ここでは上段ペルチェ素子４ａ及び下段ペルチェ
素子４ｂから構成されている。

【００４９】このガス濃度測定レーザ光安定回路は、電
流電圧変換器２１と、基本波信号増幅器２２と、信号微
分検出器２３と、波長安定化制御回路２４と、温度安定
化ＰＩＤ回路２５と、電流安定化回路２６とから構成さ
れている。

【００５０】ここでまず電流電圧変換器２１は、受光器
１１の受光電流を電圧に変換するものである。基本波信
号増幅器２２は、電流電圧変換器２１で変換された電圧
を増幅する。信号微分検出器２３は、基本波信号増幅器
２２で増幅された電圧波形を微分し、検知対象ガスの吸
収線波長からのずれ信号を生成する。

【００５１】波長安定化制御回路２４は半導体レーザの
発光波長を検知対象ガス吸収線波長に安定化させる制御
を行う。すなわち信号微分検出器２３からのずれ信号を
半導体レーザ温度に変換し温度安定化ＰＩＤ回路２５に
出力するとともに、そのずれ信号に基づき制御信号を電
流安定化回路２６に対して出力する。

【００５２】温度安定化ＰＩＤ回路２５は、各ペルチェ
素子４（４ａ，４ｂ）を制御するものである。すなわち
波長安定化制御回路２４からの温度信号にしたがって半
導体レーザ６が所望の波長で発振する温度となるようＰ
ＩＤ制御を行い、当該半導体レーザの温度を一定温度に
安定に保持する。

【００５３】電流安定化回路２６は、波長安定化制御回
路２４からの制御信号に従い、半導体レーザ６の駆動電
流を安定化する。次に半導体レーザ６からのレーザ光を
受光し、ガス検知を行う受光測定系の構成を説明する。

【００５４】図８は本実施形態のガス検知装置における
受光測定系の構成例を示す図である。この受光測定系
は、受光素子３１ａを備える受光器３１と、ガス検知部
３２とからなっている。

【００５５】受光器３１は、その受光素子３１ａによ
り、被測定ガス３０を通り抜けた半導体レーザモジュー
ル２０からのレーザ光を受光し、電流に変換する。ガス
検知部３２は、受光器３１で得られた受光電流を電流電
圧変換器３３にて電圧信号に変換し、さらにその変換結
果を用いて基本波信号検出器３４，２倍波信号検出器３
５及び基本波２倍波割算部３６により検知対象ガスの検
知を行い、最終的なガス検出信号を出力する。

【００５６】基本波信号検出器３４は、変換された受光
電圧信号の基本波電圧を検出する。また２倍波信号検出
器３５は、受光電圧信号の２倍波電圧を検出する。基本
波２倍波割算部３６は、２倍波を基本波で割り算した信
号を測定対象ガス濃度の検出信号として出力する。な
お、このような信号操作（割り算）を行うのは、測定光
は被測定ガス３０を通過による以外の理由によってもあ
る程度のレベル変動を生じるため、そのレベル変動を除
去して正確な濃度検出を行うためである。

【００５７】次に、以上のように構成された本実施形態
におけるガス検知装置の動作について説明する。まず、
図１，図７において、半導体レーザ６から後方に出射し
たレーザ光は、集光レンズ８により集光され、検知対象
ガスが封入された参照ガスセル１０に導かれ、受光器１
１で検出され基本波が生成される。電流電圧変換器２１
により増幅された信号は基本波信号増幅器２２で増幅さ
れ、信号微分検出器２３によりレベル検出され、検知対
象ガスの吸収線波長からのずれ信号が生成される。

【００５８】この信号は波長安定化制御回路２４にて半
導体レーザ温度に変換され、温度安定化ＰＩＤ回路２５
に入力され、その温度安定化ＰＩＤ回路２５のＰＩＤ制
御により、上記ずれがなくなるようにペルチェ素子４
（４ａ，４ｂ）の温度が調節される。なお、下段ペルチ
ェ素子４ｂにより半導体レーザ取付部分全体の温度安定
化が行われ、上段ペルチェ素子４ａによりレーザ発振の
微調整が行われる。

【００５９】上記信号のずれがなくなった場合は、半導
体レーザ６が参照ガスセル１０内のガスに吸収される波
長に調整されている。そこでこのときには、波長安定化
制御回路２４の制御により半導体レーザ６に対する電流
も安定化され、レーザ光の波長出力ともに安定化してガ
ス濃度が安定して測定できる状態となる。

【００６０】なお、このレーザ安定化の過程で集光レン
ズ７，８や保護ガラス９あるいは参照ガスセル１０にて
レーザ光が反射され、半導体レーザ６に戻り光として入
射される。しかし、本実施形態の半導体レーザ６は図
５，図６に示すように、戻り光があっても多モード化す
ることなく、安定したレーザ発振が継続される。

【００６１】こうして、半導体レーザ前方より出射され
たレーザ光は被測定ガス３０を通り図８の受光器３１で
受光される。受光信号は電流電圧変換回路３３で電圧信
号に変換され、基本波信号検出回路３４にて受光電圧信
号の基本波レベルが検出される。一方、変換された電圧
信号からその２倍波レベルが検出される。

【００６２】この２倍波波レベルが基本波２倍波割算器
３６にて基本波レベルで割り算され、そのレベル変動が
除去されてガス濃度検出信号として出力される。上述し
たように、本発明の実施の形態に係るガス検知装置は、
半導体レーザのレーザ素子としてＧＣ−ＤＦＢ又はＣＣ
−ＤＦＢレーザを用いるようにしたので、反射戻り光に
よる副モード抑圧比の低下を防止でき、多モード化する
ことを防止することができる。したがって、半導体レー
ザモジュールを反射による戻り光が生じ得る構成として
も高感度なガス検知を行うことができ、かつこの高感度
ガス検知を行うのに光通過部の斜め加工やアイソレータ
の設置が不要であり、低コストな装置とすることができ
る。

【００６３】なお、本発明は、上記各実施の形態に限定
されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に
変形することが可能である。例えば実施形態では、ＧＣ
−ＤＦＢ又はＣＣ−ＤＦＢレーザを用いた半導体レーザ
モジュールをガス検知装置に用いる場合で説明している
が、同様なレーザ光吸収を利用した装置には本発明を適
用することが可能である。例えば分光分析装置や赤外線
分析装置に適用することができる。また、光ファイバか
らのブリルアン散乱光を利用して温度を測定するファイ
バ温度センサやラマン散乱による応力センサ等にも本発
明を適用することができる。

【００６４】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、光
源用レーザ素子としてＧＣ−ＤＦＢ又はＣＣ−ＤＦＢレ
ーザを用いるようにしたので、半導体レーザを光源とし
かつ反射による戻り光が生じ得る場合であっても、副モ
ード抑圧比の低下が少なく高精度かつ低コストなガス検
知を可能とするガス検知装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るガス検知装置
における半導体レーザモジュールの構成例を示す図。

【図２】実験対象となった各種類のＤＦＢレーザの主要
部構成を示す図。

【図３】１次及び２次グレーティングにおける電流ブロ
ック層通過後の電流広がりの様子を示す図。

【図４】ＤＦＢレーザの耐戻り光特性を評価する実験装
置の構成を示す図。

【図５】副モード抑圧比の戻り光量依存性を示す図。

【図６】戻り光が１０％存在する場合の各ＤＦＢレーザ
の光スペクトラムを示す図。

【図７】同実施形態のガス検知装置における半導体レー
ザ発振部の構成例を示す図。

【図８】同実施形態のガス検知装置における受光測定系
の構成例を示す図。

【図９】従来のガス検知装置における半導体レーザモジ
ュールの構成例を示す図。

【符号の説明】

１…円筒型ケース ２…基板 ３…基台 ４…ペルチェ素子 ４ａ…上段ペルチェ素子 ４ｂ…下段ペルチェ素子 ５…取付台 ６…半導体レーザ ７，８…集光レンズ ９…保護ガラス １０…参照ガスセル １１…受光器 ２０…半導体レーザモジュール ２１…電流電圧変換器 ２２…基本波信号増幅器 ２３…信号微分検出器 ２４…波長安定化制御回路 ２５…温度安定化ＰＩＤ回路 ２６…電流安定化回路 ３０…被測定ガス ３１…受光器 ３１ａ…受光素子 ３２…ガス検知部 ３３…電流電圧変換器 ３４…基本波信号検出器 ３５…２倍波信号検出器 ３６…基本波２倍波割算部 ５１…ｎ−Ｉn Ｐクラッド層 ５２…ｎ−Ｉn Ｇa Ａs Ｐ ＳＣＨ層 ５３…活性層 ５４…ｐ−Ｉn Ｇa Ａs Ｐ ＳＣＨ層 ５５…ｐ−Ｉn Ｐクラッド層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊川 知之 東京都港区南麻布五丁目10番27号 アンリ ツ株式会社内 (72)発明者 塚本 威 東京都港区南麻布五丁目10番27号 アンリ ツ株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定波長のレーザ光を被測定ガス（３
   ０）に入射すると、そのレーザ光が前記被測定ガスに含
   まれる検知対象ガスによって減衰することを利用してガ
   ス検知を行うガス検知装置において、 前記レーザ光の光源（６）として利得結合分布帰還型レ
   ーザを用いることを特徴とするガス検知装置。
2. 【請求項２】 前記光源として前記利得結合分布帰還型
   レーザに代えて、複合結合分布帰還型レーザを用いるこ
   とを特徴とする請求項１記載のガス検知装置。