JPS5812385A - 波長可変レーザを用いたガス分析装置 - Google Patents
波長可変レーザを用いたガス分析装置Info
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- JPS5812385A JPS5812385A JP10033681A JP10033681A JPS5812385A JP S5812385 A JPS5812385 A JP S5812385A JP 10033681 A JP10033681 A JP 10033681A JP 10033681 A JP10033681 A JP 10033681A JP S5812385 A JPS5812385 A JP S5812385A
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- 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
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/06209—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in single-section lasers
- H01S5/0622—Controlling the frequency of the radiation
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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】
本発明は赤外線によるガス分析装置尋に用いる波長可変
形半導体レーザの発光波長を広範囲に掃引する発光波長
の掃引方式に関するものである。
形半導体レーザの発光波長を広範囲に掃引する発光波長
の掃引方式に関するものである。
大気汚染の原因となる有害ガスたとえば二酸化硫黄(S
Os)や−酸化炭素(CO)等を赤外線吸収によって分
析する方法はすでに周知である。従来このような分析す
なわち赤外分光分析に用いる赤外線の光源として波長可
変形半導体レーザを用いている。この半導体レーザの発
光波長を変化する手段として、該レーザ素子の動作電流
また社レーザ素子の冷却温度を変化する方法をとって艷
た。以下第1図を用いて上記従来の波長掃引方式を用い
た場合の波長変化範囲について説明する。第1図におい
て、縦軸は発光波長λを、横軸はレーザの駆動電流工を
示す。領域(I)、α)はレーザの非発光領域を示す。
Os)や−酸化炭素(CO)等を赤外線吸収によって分
析する方法はすでに周知である。従来このような分析す
なわち赤外分光分析に用いる赤外線の光源として波長可
変形半導体レーザを用いている。この半導体レーザの発
光波長を変化する手段として、該レーザ素子の動作電流
また社レーザ素子の冷却温度を変化する方法をとって艷
た。以下第1図を用いて上記従来の波長掃引方式を用い
た場合の波長変化範囲について説明する。第1図におい
て、縦軸は発光波長λを、横軸はレーザの駆動電流工を
示す。領域(I)、α)はレーザの非発光領域を示す。
なお曲線イ1ロ、へけそれぞれレーザ素子が同一冷却温
度の場合に電流工を変化した場合の発光波長ムの変化を
示す。曲線イは素子の冷却温度を200に一定(Con
st) K保ち、素子ノ駆動電流工をエムから工1へ変
化した場合の素子の発光特性を示す。また曲線−は素子
の冷却温度を86’に一定に保ち、素子の駆動電流工を
工aからよりへ変化した場合の素子の発光特性を示す、
同様に曲線ハについては素子冷却温度60°にの場合に
索子の駆動電流工を1宜から工1へ変化した場合の素子
の発光波長特性を示す。なお素子の冷却温度が’RO”
Kの場合の曲線イを例にとると波長λaとl’bとの間
隙部および11)とλCとの間隙部等は非発光波長領域
で、素子が発光モードを有しない毫−ドホップ領域であ
る。一般に、このモードホップを生じる波長範囲は数オ
ングストローム(6)程度で赤外線吸収を利用した分光
分析には支障をき九−I5ない。
度の場合に電流工を変化した場合の発光波長ムの変化を
示す。曲線イは素子の冷却温度を200に一定(Con
st) K保ち、素子ノ駆動電流工をエムから工1へ変
化した場合の素子の発光特性を示す。また曲線−は素子
の冷却温度を86’に一定に保ち、素子の駆動電流工を
工aからよりへ変化した場合の素子の発光特性を示す、
同様に曲線ハについては素子冷却温度60°にの場合に
索子の駆動電流工を1宜から工1へ変化した場合の素子
の発光波長特性を示す。なお素子の冷却温度が’RO”
Kの場合の曲線イを例にとると波長λaとl’bとの間
隙部および11)とλCとの間隙部等は非発光波長領域
で、素子が発光モードを有しない毫−ドホップ領域であ
る。一般に、このモードホップを生じる波長範囲は数オ
ングストローム(6)程度で赤外線吸収を利用した分光
分析には支障をき九−I5ない。
上記した第1図の例について素子の発光波長をXムから
λνまで波長を掃引して分光分析をする必要が生じた場
合、従来は素子の冷却温度Tを200KK保ちかつ素子
の駆動電流なΔ工だけ振動させながらエムから工IIt
で変化して波長ムAからλ1まで掃引する。その後素子
の冷却温度を60’Kに上昇し、さらに素子駆動電流を
Δ工だけ振動しながら工Gからニジまで変化して発光波
長をλ1からλ1tで掃引するという方式をとっていた
。このような灸レーザの波長掃引方式をとった場合、素
子の冷却温度を20@Kから50@Ktで変化するのに
数分を要し、発光波長の掃引速度を高速度に行うことが
困難であった。また素子冷却温度を一定に保ち駆動電流
を変化した場合および駆動電流を一定に保ち冷却温度を
変化させる場合にはレーザゐ発光波長の掃引幅が狭いと
いう欠点があった。
λνまで波長を掃引して分光分析をする必要が生じた場
合、従来は素子の冷却温度Tを200KK保ちかつ素子
の駆動電流なΔ工だけ振動させながらエムから工IIt
で変化して波長ムAからλ1まで掃引する。その後素子
の冷却温度を60’Kに上昇し、さらに素子駆動電流を
Δ工だけ振動しながら工Gからニジまで変化して発光波
長をλ1からλ1tで掃引するという方式をとっていた
。このような灸レーザの波長掃引方式をとった場合、素
子の冷却温度を20@Kから50@Ktで変化するのに
数分を要し、発光波長の掃引速度を高速度に行うことが
困難であった。また素子冷却温度を一定に保ち駆動電流
を変化した場合および駆動電流を一定に保ち冷却温度を
変化させる場合にはレーザゐ発光波長の掃引幅が狭いと
いう欠点があった。
本発明は上記欠点を除去するもので、レーザの駆動電流
に対する応答速度の早さと素子冷却温度制御の応答速度
の遅さに注目してレーザ駆動電流を振動させながら変化
させると共に、L/−ザ素子を取付けたヒートシンク温
度を単調に変化させることによシレーザ特性の経年変化
にも対応でき、かつ広い波長範囲を短時間に掃引するこ
とができる波長可変レーザの発光波長掃引方式を提供す
るもので、その要旨とするところは波長可変半導体レー
ザを駆動する電流源および該半導体レーザを冷却する冷
凍機を有する波長可変レーザの発光波長掃引方式におい
て、前記冷凍機による冷却温度を単調上昇または単調下
降させると共に前記半導体レーザ駆動電流を振動させな
がら単調増加または単調減少させることによって、前記
半導体v −ザの発光波長を広範囲に掃引するようにし
たことを特徴とすゐものである。
に対する応答速度の早さと素子冷却温度制御の応答速度
の遅さに注目してレーザ駆動電流を振動させながら変化
させると共に、L/−ザ素子を取付けたヒートシンク温
度を単調に変化させることによシレーザ特性の経年変化
にも対応でき、かつ広い波長範囲を短時間に掃引するこ
とができる波長可変レーザの発光波長掃引方式を提供す
るもので、その要旨とするところは波長可変半導体レー
ザを駆動する電流源および該半導体レーザを冷却する冷
凍機を有する波長可変レーザの発光波長掃引方式におい
て、前記冷凍機による冷却温度を単調上昇または単調下
降させると共に前記半導体レーザ駆動電流を振動させな
がら単調増加または単調減少させることによって、前記
半導体v −ザの発光波長を広範囲に掃引するようにし
たことを特徴とすゐものである。
以下本発明の実施例について第2図および第8図を用い
て説明すみ。
て説明すみ。
1@2図は波長可変半導体レーザとして鉛・錫・テfi
/N (PbSnT*)、鉛・硫黄・セレン(PbS8
e)等からなる半導体レーザを光源として用いたもので
、いずれも動作温度、駆動電流の最適値を選べば、7〜
8μ屑の波長を有する発光を得ることができる。
/N (PbSnT*)、鉛・硫黄・セレン(PbS8
e)等からなる半導体レーザを光源として用いたもので
、いずれも動作温度、駆動電流の最適値を選べば、7〜
8μ屑の波長を有する発光を得ることができる。
今、赤外線の吸収ピーク波長7.9μ解を有するメタン
(OH4)と吸収ピーク波長7μm近傍を有する二酸化
窒素(NOx)の検出をする場合、一般に7μ譚から8
IIIIIIの波長範囲にわたって、一つの素子を同一
温度に冷却した状態で駆動電流を変化してもそれだけの
波長変化を得ることができないため、上記した従来の駆
動法を用いるか、発光波長領域の異なる2−)のレーザ
素子を用いねばならなかった。従って本発明ではレーザ
素子の冷却温度Tを20°に近傍に設定し、かつ駆動電
流エムを200〜800 Mk近傍の発光波長8μ調が
得られる動作条件に設定する。次Kl/−ザ素子の冷却
温度を徐々に上昇し、これと同時に駆動電流工を徐々に
増加しながら、この電流工に振動電流Δ工を数mA重畳
し、レーザ素子の冷却温度Tを約5OK近傍まで上外し
、駆動電流工が500〜600mAになるまで上昇する
ことによって発光波長が7μ鱒の発光が得られ本ように
素子を駆動すれば、1個のV−ザ素子で広い波長範囲の
発光を容易に、かつ、簡単に得ることができる。
(OH4)と吸収ピーク波長7μm近傍を有する二酸化
窒素(NOx)の検出をする場合、一般に7μ譚から8
IIIIIIの波長範囲にわたって、一つの素子を同一
温度に冷却した状態で駆動電流を変化してもそれだけの
波長変化を得ることができないため、上記した従来の駆
動法を用いるか、発光波長領域の異なる2−)のレーザ
素子を用いねばならなかった。従って本発明ではレーザ
素子の冷却温度Tを20°に近傍に設定し、かつ駆動電
流エムを200〜800 Mk近傍の発光波長8μ調が
得られる動作条件に設定する。次Kl/−ザ素子の冷却
温度を徐々に上昇し、これと同時に駆動電流工を徐々に
増加しながら、この電流工に振動電流Δ工を数mA重畳
し、レーザ素子の冷却温度Tを約5OK近傍まで上外し
、駆動電流工が500〜600mAになるまで上昇する
ことによって発光波長が7μ鱒の発光が得られ本ように
素子を駆動すれば、1個のV−ザ素子で広い波長範囲の
発光を容易に、かつ、簡単に得ることができる。
次に本発明の広範囲の波長可変レーザの発光波長掃引方
式を用いたガス分析装置の実施例を第8図を用いて簡単
に説明する。
式を用いたガス分析装置の実施例を第8図を用いて簡単
に説明する。
冷凍機1には半導体レーザが組込まれておシ、そこから
の出射光は分光器10に入射し、分光器10の内部の凹
面鏡2で集光されグレーティング8に入シ、グレーティ
ング8で回折され、回折された光のうち所望波長の光が
凹面鏡4に入射し、該凹面鏡で集光された光が分光器1
0外に出射するよう構成されている。グV−ティングは
所望の波長が分光器外圧取出せるようあらかじめ設定し
ておけばよいが、このグレーティング8の角度設定手段
としては図示しないがステッピングモータを用いており
、グレーティング80分解能が半導体レーザのモードホ
ップ程度以下になるように設定する必要がある。なおこ
の装置では半導体レーザ素子の駆動電源は図示していな
いが冷凍tsl内に設けても、外部に設けてもよい。
の出射光は分光器10に入射し、分光器10の内部の凹
面鏡2で集光されグレーティング8に入シ、グレーティ
ング8で回折され、回折された光のうち所望波長の光が
凹面鏡4に入射し、該凹面鏡で集光された光が分光器1
0外に出射するよう構成されている。グV−ティングは
所望の波長が分光器外圧取出せるようあらかじめ設定し
ておけばよいが、このグレーティング8の角度設定手段
としては図示しないがステッピングモータを用いており
、グレーティング80分解能が半導体レーザのモードホ
ップ程度以下になるように設定する必要がある。なおこ
の装置では半導体レーザ素子の駆動電源は図示していな
いが冷凍tsl内に設けても、外部に設けてもよい。
こO第8図の装置を用いて、第2図で説明したレーザ素
子の駆動方式、すなわち、駆動電流および素子の冷却温
度を掃引し、グレーティングの角度をレーザの発光波長
に追従して回転していけば離散的(4−ド中ツデによる
)ではあるが、グレーティングの角度に対応した光を選
択し、分光器外部へ出射することができる。
子の駆動方式、すなわち、駆動電流および素子の冷却温
度を掃引し、グレーティングの角度をレーザの発光波長
に追従して回転していけば離散的(4−ド中ツデによる
)ではあるが、グレーティングの角度に対応した光を選
択し、分光器外部へ出射することができる。
以上説明したレーザ素子の駆動方式を用いれば第鵞図に
示したV−ザ素子の冷却温度が低温のA点の発光oys
波長域から高温のF点の発光の短波長斌までの広い波長
範囲を冷凍機の1回の温度変化で掃引でき掃引速度が従
来例に比し早くなると共に、安定な温度制御が困難な安
値な冷凍機を用いても容易に本発明の目的である広範囲
の発光波長掃引が可能である。
示したV−ザ素子の冷却温度が低温のA点の発光oys
波長域から高温のF点の発光の短波長斌までの広い波長
範囲を冷凍機の1回の温度変化で掃引でき掃引速度が従
来例に比し早くなると共に、安定な温度制御が困難な安
値な冷凍機を用いても容易に本発明の目的である広範囲
の発光波長掃引が可能である。
以上の説明とは逆にレーザ素子の冷却温度を高温側から
低温側に変化し、併せて駆動電流を大きい方から小さい
方へ減少するように制御しても同様に広範囲の発光波長
の掃引を実現することができる。
低温側に変化し、併せて駆動電流を大きい方から小さい
方へ減少するように制御しても同様に広範囲の発光波長
の掃引を実現することができる。
第1図は半導体レーザ素子の冷却温度をパラメータにし
た場合の駆動電流と発光波長の関係を示した図、第2図
は半導体レーザ素子の冷却温度を徐々に変化し、かつ駆
動電流を冷却温度に追従して変化した場合の本発明Kか
かわる発光波長特性を示す。第8図は本発明のV−ザの
駆動方式を用いたガス分析装置に用いる発光波長掃引装
置の一実施例を示す。 1:冷凍機、2:凹面鏡、8:グレーティング。 4:凹面鏡、10:分光器、゛λ:発光波長、工:駆動
電流、Δ工:駆動電流の振動分、T:レーザ素子の冷却
温度。 第3図
た場合の駆動電流と発光波長の関係を示した図、第2図
は半導体レーザ素子の冷却温度を徐々に変化し、かつ駆
動電流を冷却温度に追従して変化した場合の本発明Kか
かわる発光波長特性を示す。第8図は本発明のV−ザの
駆動方式を用いたガス分析装置に用いる発光波長掃引装
置の一実施例を示す。 1:冷凍機、2:凹面鏡、8:グレーティング。 4:凹面鏡、10:分光器、゛λ:発光波長、工:駆動
電流、Δ工:駆動電流の振動分、T:レーザ素子の冷却
温度。 第3図
Claims (1)
- 波長可変半導体レーザを駆動する電流源および皺半導体
レーザを冷却する冷凍機を有する波長可変レーザO発光
波長掃引方式において、前記冷凍機による冷却温度を単
調上昇または単調下降させると共に前記半導体レーザを
駆動する電流源を変化させ、半導体レーザ駆動電流を振
動させながら単調増加または単調減少させるととKよっ
て、前記半導体レーザの発光波長を広範囲に掃引するよ
うにしたことを特徴とする波畏可変V−ザの発光波長掃
引方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10033681A JPS5812385A (ja) | 1981-06-26 | 1981-06-26 | 波長可変レーザを用いたガス分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10033681A JPS5812385A (ja) | 1981-06-26 | 1981-06-26 | 波長可変レーザを用いたガス分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5812385A true JPS5812385A (ja) | 1983-01-24 |
| JPS6342865B2 JPS6342865B2 (ja) | 1988-08-25 |
Family
ID=14271290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10033681A Granted JPS5812385A (ja) | 1981-06-26 | 1981-06-26 | 波長可変レーザを用いたガス分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5812385A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1985004530A1 (en) * | 1984-03-30 | 1985-10-10 | Boh Optical Ab | Frequency and output regulation in laser diodes |
| JPS61252681A (ja) * | 1985-05-02 | 1986-11-10 | Agency Of Ind Science & Technol | 波長掃引半導体レ−ザ装置 |
| JPS63290947A (ja) * | 1987-05-25 | 1988-11-28 | Natl Res Inst For Metals | 大気汚染測定装置 |
| JPH0197261A (ja) * | 1987-10-07 | 1989-04-14 | Hisaka Works Ltd | スライバー処理方法およびそれに用いる装置 |
| JPH0319933U (ja) * | 1989-03-30 | 1991-02-27 | ||
| JP2010507250A (ja) * | 2006-10-16 | 2010-03-04 | コーニング インコーポレイテッド | 半導体レーザの波長選択、位相及び利得領域における波長制御 |
| RU2477914C2 (ru) * | 2011-03-24 | 2013-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) | Модулятор лазерного излучения |
| CN104568790A (zh) * | 2014-12-29 | 2015-04-29 | 南京大学 | 一种消除气体传感过程中激光器波长漂移导致误差的方法 |
| JP2017135314A (ja) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | 浜松ホトニクス株式会社 | 波長可変光源及びその駆動方法 |
-
1981
- 1981-06-26 JP JP10033681A patent/JPS5812385A/ja active Granted
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1985004530A1 (en) * | 1984-03-30 | 1985-10-10 | Boh Optical Ab | Frequency and output regulation in laser diodes |
| GB2168838A (en) * | 1984-03-30 | 1986-06-25 | Boh Optical Ab | Frequency and output regulation in laser diodes |
| JPS61252681A (ja) * | 1985-05-02 | 1986-11-10 | Agency Of Ind Science & Technol | 波長掃引半導体レ−ザ装置 |
| JPS63290947A (ja) * | 1987-05-25 | 1988-11-28 | Natl Res Inst For Metals | 大気汚染測定装置 |
| JPH0197261A (ja) * | 1987-10-07 | 1989-04-14 | Hisaka Works Ltd | スライバー処理方法およびそれに用いる装置 |
| JPH0319933U (ja) * | 1989-03-30 | 1991-02-27 | ||
| JP2010507250A (ja) * | 2006-10-16 | 2010-03-04 | コーニング インコーポレイテッド | 半導体レーザの波長選択、位相及び利得領域における波長制御 |
| RU2477914C2 (ru) * | 2011-03-24 | 2013-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) | Модулятор лазерного излучения |
| CN104568790A (zh) * | 2014-12-29 | 2015-04-29 | 南京大学 | 一种消除气体传感过程中激光器波长漂移导致误差的方法 |
| CN104568790B (zh) * | 2014-12-29 | 2017-03-08 | 南京大学 | 一种消除气体传感过程中激光器波长漂移导致误差的方法 |
| JP2017135314A (ja) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | 浜松ホトニクス株式会社 | 波長可変光源及びその駆動方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6342865B2 (ja) | 1988-08-25 |
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