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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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- 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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| JPS6342865B2 (ja) | ||
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