JP2005106521A - 半導体レーザユニット及びガス濃度測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 測定光の出射位置を確認して測定光を測定位置に向けて正確に出射する。
【解決手段】 半導体レーザユニット４は、受光器９が有底筒状の本体５内の中心軸線Ｌ−Ｌ上の奥部に配置されており、半導体レーザ１１ｃを含む半導体レーザモジュール１１と、可視光をガイド光として出射するレーザポインタ１２と、受光器９の光軸上に配置され、半導体レーザ１１ｃから出射される測定光と、レーザポインタ１２から出射されるガイド光とを略同軸上で合波する合分波手段１３とが本体５に組み込まれている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、半導体レーザを光源とし、光の吸収を利用して光学的にガス濃度を測定して例えば都市ガスや化学プラント等における配管設備、高圧送電線の劣化に伴うガス漏洩や炭坑内の漏洩ガス、埋立地からの発生ガスや輸送機器の排気ガス成分などを検出するにあたり、測定系を乱すことなくガス濃度測定時や測定システム構築時の定期的なガス濃度の校正が行えるガス濃度測定装置に用いられる半導体レーザユニット及びガス濃度測定装置に関するものである。

メタン、二酸化炭素、アセチレン、アンモニア等の気体には、分子の回転や構成原子間の振動等に応じて特定波長の光を吸収する吸収帯があることは既に知られている。この吸収帯を利用したガス濃度測定装置では、所定距離（この距離によって測定光路長が確定される）隔てて光源部と受光部を配置し、光源部の半導体レーザにより周波数変調されたレーザ光を測定対象ガスの雰囲気に通し、その透過光を受光部のフォト検出器で受けたときの出力信号から測定対象ガスのガス濃度を測定している。なお、光源部と受光部は同じ位置に配置されていても測定光を反射光として受光できれば測定光路長は確保される。

ここで、受光部の出力信号から検出される変調周波数の基本波敏感検波信号（以下、１ｆ信号と略称する）には、強度変調に起因する大きなオフセットが生じる。このため、特に微小なガス濃度を高感度で測定するには、１ｆ信号に比べてオフセットのかなり小さい２倍波位相敏感検波信号（以下、２ｆ信号と略称する）が用いられる。

実際にガス濃度を測定するにあたっては、測定ガス吸収線に合わせた波長の測定光が測定ガス雰囲気中を通ると、測定ガスにより測定光が吸収され、濃度に応じた強度で変調周波数の２倍の周波数の強度変化、すなわち２ｆが生成される。この２ｆと元の変調周波数１ｆの強度変化の比率２ｆ／１ｆの値は、ガス濃度に比例するので、この値に係数をかければガス濃度になる。

ところで、半導体レーザの発振波長は、半導体レーザの動作温度により変化する性質がある。また、半導体レーザに流す電流値によっても発振波長が変化する性質を有している。したがって、安定した２ｆ信号を得るには、半導体レーザの発振波長を吸収線の中心と一致させて安定化する必要がある。一般に、半導体レーザモジュールを使用している半導体レーザ発振波長安定化装置は、波長安定化用ガスとしての測定対象ガスを封入した参照ガスセルにレーザ光を通す。そして、測定対象ガスの１つの吸収線を利用してその最大吸収点を見付けてそこに位置するように半導体レーザの動作温度、または電流を変えている。すなわち、半導体レーザの動作温度または電流を変えることにより最大吸収点に安定化するようにしている。

ここで、図１９乃至図２５を参照しながら従来の反射式ガス濃度測定装置の構成について説明する。図１９は従来の反射式ガス濃度測定装置の光学部の一例を示す正面図、図２０は同光学部の側面図、図２１は計測部の一例を示す図、図２２は光源ユニットの一例を示す図、図２３は従来の反射式ガス濃度測定装置の光学部の他の例を示す正面図、図２４は同光学部の側面図、図２５は図２３の光学部に組み込まれる光源ユニットの一例を示す図である。

従来の反射式ガス濃度測定装置としては、図１９及び図２０に示す光学部１００と、図２１に示す計測部１０１とを備えたものが知られている。このガス濃度測定装置では、図２１に示す計測部１０１に例えば下記特許文献１に開示される図２２に示すような光源ユニット１０２が内蔵され、光源ユニット１０２と光学部１００との間が光ファイバ１０３によって接続されている。

図１９及び図２０に示すように、光学部１００は、一面が開口された有底筒型形状の本体１０４と、本体１０４を把持する把持部１０５とを備え、外観が銃型形状をなしている。本体１０４の開口１０４ａには、反射測定光を集光するための例えばフレネルレンズからなる集光レンズ１０６が取りけられている。集光レンズ１０６の中央は、測定光が出射される出射位置をなし、この出射位置に測定光を出射する出射部１０７が設けられている。出射部１０７は、光ファイバ１０３により本体１０４を通じて計測部１０１内の光源ユニット１０２に接続される。本体１０４の開口１０４ａの奥部には、出射部１０７からの測定光の出射に伴って測定雰囲気から反射してくる反射測定光を集光レンズ１０６により集光して受光する受光器１０８が設けられている。この受光器１０８によって受光された反射測定光は、電気信号に変換された後、不図示の配線ケーブルを介して計測部１０１に送られる。また、本体１０４の先端外周部には、測定光が出射される測定位置を目視により確認するための可視光を出射するレーザポインタ１０９が設けられている。

図２１に示す計測部１０１は、各種設定を行うスイッチや測定データなどを表示する表示器などを前面パネルに備えており、電池によって駆動され、不図示のキャリングケースにより携帯可能とされている。計測部１０１に内蔵される光源ユニット１０２は、測定ガス特有の吸収線に合致した波長のレーザ光を発生している。この光源ユニット１０２は、図２２に示すように、金属パッケージからなる箱型形状のケース本体１１０の内部に、半導体レーザモジュール１１１、参照ガスセル１１２、フォト検出器１１３が収容されている。図示はしないが、半導体レーザモジュール１１１のケース（バタフライモジュール）１１４内には、周波数変調されたレーザ光を両面から出射する半導体レーザ（レーザダイオード）が設けられている。ケース１１４からはコネクタ１１５を備えた光ファイバ１０３が延出されており、半導体レーザから出射される一方の光が測定光として光ファイバ１０３を介して出射部１０７まで導かれる。ケース本体１１０の底面には、冷却用フィン１１６が取り付けられた温度制御素子（ペルチェ素子）１１７が設けられている。半導体レーザは、動作温度、動作電流により発振波長が変化する性質があるため、バタフライモジュール内部のＬＤチップキャリア下に設置された温度制御素子１１７により動作温度を一定温度に制御することにより発振波長が制御される。

また、別の反射式ガス濃度測定装置として、図２３及び図２４に示す光学部２００と、図２１において光源ユニット１０２を内蔵しない計測部１０１とを備えたものが知られている。なお、上述した反射式ガス濃度測定装置と同一の構成要素には同一番号を付し、その説明を省略している。

このガス濃度測定装置では、計測部１０１に光源ユニット１０２を内蔵しないため、図２３及び図２４に示すように、光学部２００における集光レンズ１０６の中央の出射位置に例えば下記特許文献１に開示される図２５に示すような光源ユニット３００を設けている。

図２５に示すように、光源ユニット３００は、傾斜した前面に保護ガラス３０１が固着された円筒型ケース３０２の中心軸線上に半導体レーザ３０３が配設されている。半導体レーザ３０３は、温度コントロールを可能とするため、円筒型ケース３０２内の基板３０４上の基台３０５表面に取り付けられた温度制御素子（ペルチェ素子）３０６の上に搭載されている。半導体レーザ３０３の前後両側の光軸上には、平らな面を持たない非球面レンズ３０７（３０７ａ，３０７ｂ）が取付台３０８に固定されて配設されている。また、半導体レーザ３０３の前側の光軸上で、保護レンズ３０１と非球面レンズ３０７ａとの間には光アイソレータ３０９ａが配設されている。さらに、半導体レーザ３０３の後ろ側の光路上には参照ガスセル３１０が配設されている。参照ガスセル３１０の後ろ側の光路上には、フォト検出器３１１が配設されている。さらに、半導体レーザ３０３の後ろ側の光路上で、非球面レンズ３０７ｂと参照ガスセル３１０との間にも光アイソレータ３０９ｂが配設されている。

このように、従来の反射式ガス濃度測定装置では、計測部１０１に内蔵された光源ユニット１０２からの測定光を光ファイバ１０３により光学部１００の出射位置（集光レンズ１０６の中央の出射部１０７）まで導光するか、光源ユニット３００を出射位置（集光レンズ１０６の中央の出射部１０７）に配備して出射している。
特開２００１−２３５４２０号公報

しかしながら、従来の反射式ガス濃度測定装置において、光ファイバ１０３による導光の構成では、光ファイバ１０３を使用するため、光源ユニット１０２の半導体レーザから光ファイバ１０３に測定光を導入する際に損失を生じ、半分程度の光強度になってしまう。このため、実際に測定雰囲気に向けて出射される測定光のレベルも低減し、安定した正確な測定を行うことができない恐れがあった。

これに対し、光源ユニット３００を集光レンズ１０６の中央に配備した構成では、従来より使用される光源ユニット３００自体が大きいため、測定反射光を集光レンズ１０６で集光する際に光源ユニット３００が邪魔になる。その結果、測定雰囲気からの測定反射光の受光量が大きく減ってしまい、測定精度が低下するという問題を招く。しかも、この種の従来の光源ユニット３００は、測定光波長安定化のための装置が半導体レーザモジュール１１１の外筐をなすバタフライモジュールの外部に配置されており、外形が大きく、重量も重たいので、光学部２００に簡単には取り付けることができない。

さらに、この種の反射式ガス濃度測定装置では、測定光が赤外線のため目に見えない。このため、測定光がどこに出射しているかを可視光により確認できるように、光学部１００（又は２００）の本体１０４の先端外周部にレーザポインタ１０９を設けている。これにより、測定時に目に見える可視光をレーザポインタ１０９から出射し、反射壁に当たった出射光の数センチメートル上部に測定光が出射していることを確認できるようにしている。しかし、測定位置に対して測定光と可視光の当たる位置との間にずれがあるため、光学部１００（又は２００）を測定位置に向ける際に個人差が生じ、個人差なく常に安定した高精度な測定を行うのが困難であった。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、測定光の出射位置を確認して測定光を測定位置に向けて正確に出射することができる半導体レーザユニットを提供し、この半導体レーザユニットを用いることで個人差なく常に安定した高精度な測定を行うことができるガス濃度測定装置を提供することを第一の目的とし、加えて、半導体レーザの発振波長の安定化を図るための構成を従来のバラフライモジュール内に実装し、従来に比べて小型軽量で耐環境性が高く、またユニットの着脱交換も簡単に行え、複数の半導体レーザモジュールの取り付けも可能な半導体レーザユニット及びガス濃度測定装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載された半導体レーザユニットは、半導体レーザ１１ｃは、ガスの吸収線に周波数安定化された測定光を測定雰囲気に出射し、該測定光の出射に伴って前記測定雰囲気から反射されてくる反射測定光を受光器９により受光し、該受光器の出力信号から前記半導体レーザの変調周波数の基本波位相敏感検波信号および２倍波位相敏感検波信号を検出し、両者の信号の比に基づいて前記測定雰囲気のガス濃度を測定するガス濃度測定装置１に用いられる半導体レーザユニット４であって、
前記半導体レーザおよび濃度測定対象ガスと同じ種類のガスを封入したガスセルを備え、前記測定光を出射する半導体レーザモジュール１１と、
測定雰囲気に前記測定光を導くためのガイド光として可視光を出射するレーザポインタ１２と、
前記測定光と前記ガイド光とを略同軸上に合波する合分波手段１３とを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載された半導体レーザユニットは、請求項１記載の半導体レーザユニットにおいて、前記合分波手段１３は、前記測定光を反射する反射ミラー２１と、該反射ミラーにより反射された前記測定光と前記ガイド光とを略同軸上に合波するダイクロイックミラー２２とを備えたことを特徴とする。

請求項３に記載された半導体レーザユニットは、請求項２記載の半導体レーザユニットにおいて、前記反射ミラー２１で反射される前記測定光の出射方向を調整する光軸調整機構部１７を備えたことを特徴とする。

請求項４に記載された半導体レーザユニットは、半導体レーザ１１ｃは、ガス吸収線に周波数安定化された測定光を測定雰囲気に出射し、該測定光の出射に伴って前記測定雰囲気から反射されてくる反射測定光を受光器９により受光し、該受光器の出力信号から前記半導体レーザの変調周波数の基本波位相敏感検波信号および２倍波位相敏感検波信号を検出し、両者の信号の比に基づいて前記測定雰囲気のガス濃度を測定するガス濃度測定装置１に用いられる半導体レーザユニット４であって、
前記半導体レーザおよび濃度測定対象ガスと同じ種類のガスを封入したガスセルを備え、ガス吸収線に対応した各々異なる波長のレーザ光を前記各測定光として出射する複数の半導体レーザモジュール１１と、
測定雰囲気に前記各測定光を導くためのガイド光として、可視光を出射するレーザポインタ１２と、
複数の前記測定光のうち、所定の測定光を反射させる反射ミラー２１を備えた合分波手段１３であって、前記所定の測定光と、複数の前記測定光のうちの前記所定の測定光以外の測定光とを略同軸上に合波するとともに、前記所定の測定光と前記可視光とを略同軸上に合波する合分波手段１３とを備えたことを特徴とする。

請求項５に記載された半導体レーザユニットは、請求項１記載の半導体レーザユニットにおいて、前記半導体レーザモジュール１１は、前記半導体レーザ１１ｃと、
前記半導体レーザから出射した測定光を平行光に変換するコリメートレンズ１１ｄと、
前記半導体レーザへの反射光の戻りを抑圧する光アイソレータ１１ｅと、
前記半導体レーザの温度を測定する温度計測素子１１ｉと、
前記半導体レーザの温度を制御する温度制御素子１１ｆと、
前記ガスセル１１ｇと、
前記半導体レーザから後方出射されたレーザ光を前記ガスセルを通過した後に受光する受光器１１ｈとがバタフライ型ケース１１ａに内蔵されて気密封止されていることを特徴とする。

請求項６に記載されたガス濃度測定装置は、底部を有する筒状の本体５と、
請求項１〜５のいずれかに記載の半導体レーザユニット４と、
前記本体５内であって、かつ前記本体の中心軸線Ｌ−Ｌ上近傍に配置された受光器と、
前記本体の開口５ａに設置され、前記半導体レーザユニットからの測定光の出射に伴って測定雰囲気から反射してくる反射測定光を受けて前記受光器に集光させる集光手段７であって、当該集光手段における前記中心軸線上近傍に、前記測定光および前記レーザポインタ１２からのガイド光を通過させる窓部８を有する集光手段７と、
当該集光手段で集光されて前記受光器により受光した前記反射測定光を電気信号に変換して、当該電気信号に基づいてガス濃度を算出する計測部３ａ，３ｂ，３ｃとを、前記本体内に一体に備えたことを特徴とする。

本発明によれば、測定対象ガスの濃度を測定するための測定光と、測定光の出射位置を確認するためのガイド光とが略同軸上で出射される構成なので、測定光の出射位置をガイド光によって正確に確認でき、測定箇所に対して容易に光学部を向けて測定光を出射でき、微細な測定箇所のガス濃度の測定も正確に行うことができる。

光軸調整機構部１７を備えた構成とすれば、反射ミラー２１で反射される測定光の出射方向を微調整することができる。

異なる波長の測定光を出射する半導体レーザモジュール１１を複数用意し、ガス吸収線への周波数制御時の変調周波数を各半導体レーザモジュール１１毎にそれぞれ異なる値に設定することにより、複数種類のガス濃度の測定を一度に行うことができる。

超小型のガスセル１１ｇを含めて各部品を半導体レーザモジュール１１のバタフライ型ケース本体１１ａに収容して封止する構成とすれば、半導体レーザユニット４に組み込まれる半導体レーザモジュール１１の小型化を図ることができる。

そして、小型化が図れた半導体レーザユニット４を本体５に組み込み、半導体レーザ１１ｃからの測定光を窓部８に導く際に光ファイバを用いない構成なので、損失を生じることなく測定光を測定雰囲気に向けて出射することができ、安定した正確な測定を行うことができる。しかも、測定反射光を集光レンズ７で受光器９に集光する際に、他の構成部品により遮られる光は少なく、測定雰囲気からの測定反射光を十分な受光量をもって受光でき、測定精度の低下を防ぐことができる。

図１は本発明に係る半導体レーザユニットを含むガス濃度測定装置の正面図、図２は同ガス濃度測定装置の側面図、図３は同ガス濃度測定装置に採用される半導体レーザユニットの一例を示す正面図、図４は同半導体レーザユニットの側面図、図５は本発明に係る半導体レーザユニットの一部を構成する半導体レーザモジュールの平断面図、図６は本発明に係る半導体レーザユニットの光軸調整機構の一例を示す平面図、図７は同光軸調整機構の側面図、図８及び図９は本発明に係るガス濃度測定装置に採用される半導体レーザユニットの他の構成例を示す側面図である。

図１及び図２に示すように、本発明によるガス濃度測定装置１は、光学部２に計測部３を一体に組み込んだ構成となっている。光学部２は、一面が開口され内部に半導体レーザユニット４が搭載された有底円筒型形状の本体５と、本体５の後端側に位置して本体５を把持する把持部６とを備え、外観が銃型形状をなしている。把持部６には、トリガー式の測定ボタン６ａが設けられている。この測定ボタン６ａは、その押動操作により測定開始と測定停止の動作が行われる。そして、測定開始時にのみ、測定光とガイド光が外部（測定雰囲気）に出射される。

なお、本体５は、一面が開口された有底筒型形状であれば、円筒に限られるものではない。また、本体５は、底部から先端部に向けて口径を広げたホーン形状とし、反射測定光を受ける有効面積を極力大きくして反射測定光を効率的に受光する形状とするのが好ましい。

本体５の開口５ａには集光手段としての集光レンズ７が設けられている。集光レンズ７は、例えばフレネルレンズで構成され、測定雰囲気への測定光の出射に伴って測定雰囲気から反射してくる反射測定光を受けて後述する受光器９に集光させている。集光レンズ７の中央（図２の中心軸線Ｌ−Ｌ上又はその近傍）には、測定光及びガイド光が出射される窓部８が設けられる。窓部８は、集光レンズ７に対して所定角度傾斜して固定された例えばガラスなどの窓で構成される。図２に示すように、本体５内の中心軸線Ｌ−Ｌ上の奥部（底部）には、受光器９が設けられている。受光器９は、測定光の出射に伴い測定雰囲気から反射されて集光レンズ７によって集光された反射測定光を受光している。この受光器９によって受光された反射測定光は、電気信号に変換された後、計測部３に送られて信号処理される。本体５内の集光レンズ７寄りには半導体レーザユニット４が設けられている。

半導体レーザユニット４は、測定ガス特有の吸収線に合致した波長のレーザ光を発生し、後述するレーザポインタ１２から出射されるガイド光（レーザ光）と出射軸を略一致させて所定の位置から測定光を出射するものである。

図３及び図４に示すように、半導体レーザユニット４は、半導体レーザモジュール１１、レーザポインタ１２、合分波手段１３、支持部材１４、絶縁部材１５、放熱器１６、光軸調整機構部１７を備えて概略構成される。この半導体レーザユニット４は、矩形状の放熱器１６を基台とし、この放熱器１６上に各部品が配置されている。

図５に示すように、半導体レーザモジュール１１は、複数対の電極を有する箱型のバタフライ型ケース本体１１ａを基部としている。バタフライ型ケース本体１１ａの一面には、不図示の貫通穴が形成され、この貫通穴には例えばガラスなどの出射窓１１ｂが設けられている。半導体レーザモジュール１１は、半導体レーザ１１ｃ、コリメートレンズ１１ｄ、光アイソレータ１１ｅ、温度制御素子としてのペルチェ素子１１ｆ、ガスセル１１ｇ、受光器としてのフォトダイオード１１ｈ、温度計測素子としてのサーミスタ１１ｉがバタフライ型ケース本体１１ａ内に収容されており、各光学部品間の光軸調整がなされて気密封止されている。

半導体レーザ１１ｃは、発振波長が測定波長に制御されて周波数変調されたレーザ光を前後両面から発光しており、前方の面から出射されるレーザ光を測定光とし、後方の面から出射されるレーザ光を参照光としている。コリメートレンズ１１ｄは、半導体レーザ１１ｃの前方の出射窓１１ｂ側に配置され、半導体レーザ１１ｃから出射した測定光を平行光にコリメートしている。光アイソレータ１１ｅは、コリメートレンズ１１ｄの前方の出射窓１１ｂ側に配置される。この光アイソレータ１１ｅは、９０°の偏波面の光のみを通す偏光子と、４５°の偏波面の光のみを通す検光子との間に配置された結晶に磁力を印加して、結晶中を透過するレーザ光の偏波面を回転させて偏光子での反射光の通過を阻止している。これにより、半導体レーザ１１ｃからのレーザ光の出射に伴う半導体レーザ１１ｃへの反射光の戻りを抑圧している。コリメートレンズ１１ｄにより平行光にされた測定光は、光アイソレータ１１ｅを介して出射窓１１ｂから外部に出射される。温度制御素子としてのペルチェ素子１１ｆは、半導体レーザ１１ｃの温度を制御している。参照用のガスセル１１ｇは、半導体レーザ１１ｃの後方に配置され、波長安定化用ガスが封入されており、測定光の発振波長の周波数安定化に用いられる。このガスセル１１ｇの構成及び製造方法については後述するが、特定ガス特有の吸収線を有する例えば６ｍｍ長程度の大きさの超小型に構成される。フォトダイオード１１ｈは、ガスセル１１ｇの後方に配置され、ガスセル１１ｇを通過した半導体レーザ１１ｃからの参照光を受光検出している。サーミスタ１１ｉは、半導体レーザ１１ｃの温度を検出している。

レーザポインタ１２は、窓部８が位置する集光レンズ７の光軸（Ｌ−Ｌ）上に位置して設けられる。レーザポインタ１２は、円筒状の本体１２ａに半導体レーザ１２ｂが設けられている。半導体レーザ１２ｂは、測定光の出射位置を目視で確認でき、測定雰囲気に測定光を導くためのガイド光として可視光を出射している。

合分波手段１３は、反射ミラー２１とダイクロイックミラー２２で構成される。反射ミラー２１は、半導体レーザモジュール１１の前方に位置し、図６及び図７に示す光軸調整機構１７に取り付けられて放熱器１６上に配置される。反射ミラー２１は、半導体レーザモジュール１１の半導体レーザ１１ｃから出射した測定光をダイクロイックミラー２２側に反射している。

ダイクロイックミラー２２は、反射ミラー２１の上方で、レーザポインタ１２の半導体レーザ１２ｂの前方に位置してレーザポインタ１２の本体１２ａに固定されている。ダイクロイックミラー２２は、反射ミラー２１で反射された測定光を光学部２から測定雰囲気に向けて出射するように反射している。また、ダイクロイックミラー２２は、レーザポインタ１２から出射したガイド光を透過させて測定光と略同軸に合波して出射している。このダイクロイックミラー２２によれば、測定光を９９％以上反射し、ガイド光を８０％以上透過することができる。

支持部材１４は、ダイクロイックミラー２２が固定されたレーザポインタ１２を支持する機能を有している。支持部材１４は、正面から見たときに反射測定光を集光する集光レンズ７の有効面積を小さくせず投影面積が極力小さくなるように形成される。図３の例において、支持部材１４は、薄板部材を逆Ｖ字状に折曲して形成され、その円弧状の頂点部分にダイクロイックミラー２２が固定されたレーザポインタ１２を支持し、両側の脚部１４ａの各先端部分が放熱器１６の表面に固定されている。

絶縁部材１５は、板状に半導体レーザ１２ｂの周辺に形成され、半導体レーザモジュール１１と放熱器１６との間に設けられる。絶縁部材１５は、半導体レーザモジュール１１と放熱器１６を熱絶縁して熱のまわり込みを防ぐ機能を有している。

図３及び図４において、放熱器１６は、本体５に組み込んだ際に本体５から外部に露出して配置され、半導体レーザモジュール１１から発生した熱を外部に放熱する機能を有している。

光軸調整機構部１７は、半導体レーザモジュール１１からの測定光を所定の角度でダイクロイックミラー２２側に反射するように反射ミラー２１の角度を調節し、光軸を微調整するものである。その具体的構成について説明すると、図６及び図７に示すように、光軸調整機構部１７は、中央に凹部２３ａを有する四角形状の取付部２３の両側に一対の調整アーム２４が一体形成されている。取付部２３の凹部２３ａは、反射ミラー２１が取り付けられる所定角度（略４５°）傾斜した取付面を形成している。一対の調整アーム２４の端部２４ａは、固定ネジ２５により取付部品（図１の構成では放熱器１６）に固定される。取付部２３の両側には、先端２６ａが取付部品の表面（図１の構成では放熱器１６の表面）に当接して調整ネジ２６が設けられている。

この光軸調整機構部１７によれば、取付部２３の調整ネジ２６の一方又は両方を回すことにより、一対の調整アーム２４の先端部２４ａを支点として取付部２３が上下動し、取付部２３の凹部２３ａに設けられた反射ミラー２１の角度調整を行うことができる。

ところで、本例のガス濃度測定装置１では、複数のガスを測定するため、図８や図９に示すように、発振波長の異なる半導体レーザモジュール１１を複数（図示の例では２個）搭載した半導体レーザユニット４を採用することも可能である。この場合、合分波手段１３は、複数の測定光のうちの所定の測定光を反射させる反射ミラー２１を有し、所定の測定光と複数の測定光のうちの所定の測定光以外の測定光とを略同軸上に合波するとともに、所定の測定光と可視光とを略同軸上に合波する。以下、具体例として図８及び図９の半導体レーザユニット４の構成について説明する。なお、図２と同一の構成要素には同一番号を付し、その説明を省略している。

図８に示す半導体レーザユニット４では、合分波手段１３が反射ミラー２１、ダイクロイックミラー２２、ビームスプリッタ２７で構成される。図８に示す半導体レーザユニット４は、２つの放熱器１６（１６Ａ，１６Ｂ）が所定間隔をおいて重ねた状態で取付板２８により固定される。下方の放熱器１６Ａ上には、半導体レーザモジュール１１が配置され、半導体レーザモジュール１１の前方に反射ミラー２１が配置される。上方の放熱器１６Ｂ上にも半導体レーザモジュール１１が配置され、半導体レーザモジュール１１の前方で反射ミラー２１で反射される測定光の光路上にはビームスプリッタ２７が配置される。ビームスプリッタ２７は、測定光を例えば５０％反射し、５０％透過する機能を持っている。また、上方の放熱器１６Ｂには、レーザポインタ１２を支持する支持部材１４が設けられている。レーザポインタ１２には、ビームスプリッタ２７により合成された２波長の測定光の光路上にダイクロイックミラー２２が取り付けられている。ダイクロイックミラー２２は、各半導体レーザモジュール１１から出射されビームスプリッタ２７により合成された異なる波長の測定光と、レーザポインタ１２からのガイド光とを略同軸上に合波している。

図９に示す半導体レーザユニット４は、図８と同様に、合分波手段３が反射ミラー２１、ダイクロイックミラー２２、ビームスプリッタ２７で構成される。図９に示す半導体レーザユニット４は、板状の熱伝導器２９の両面（上下面）に半導体レーザモジュール１１が各々配置される。熱伝導器２９には放熱器１６が設けられる。熱伝導器２９は、各半導体レーザモジュール１１で発生した熱を放熱器１６まで伝導させる機能を有している。熱伝導器２９の下面に配置される半導体レーザモジュール１１の前方には反射ミラー２１が配置される。熱伝導器２９の上面に配置されるレーザモジュール１１の前方で反射ミラー２１で反射される測定光の光路上にはビームスプリッタ２７が配置される。熱伝導器２９には、レーザポインタ１２を支持する支持部材１４が設けられている。レーザポインタ１２には、ビームスプリッタ２７により合成された２波長の測定光の光路上にダイクロイックミラー２２が取り付けられている。この構成によれば、図８の半導体レーザユニットと比較して、ユニットの高さを低くして実装しやすい構造とすることができる。

なお、図８及び図９の例では、半導体レーザモジュール１１を２つ配置した構成であるが、３つ以上の半導体レーザモジュール１１を配置することも可能である。例えば図８の構成において、複数の放熱器１６に異なる波長の測定光を出射する半導体レーザモジュール１１を複数配置し、これら複数の放熱器１６を上下に所定間隔をおいて配置して取付板２８により固定する。そして、最上部に配置される放熱器１６の半導体レーザモジュール１１の前方にビームスプリッタ２７を設けるとともに、レーザポインタ１２を支持した支持部材１４を設け、レーザポインタ１２にダイクロイックミラー２２を取り付ける。また、最上部の放熱器１６より下方に位置する放熱器１６の半導体レーザモジュール１１の前方にビームスプリッタ２７を各々配置し、最下方に位置する放熱器１６の半導体レーザモジュール１１の前方に反射ミラー２１を配置する。これにより、各半導体レーザモジュール１１からの異なる波長の測定光がビームスプリッタ２７で合成され、ダイクロイックミラー２２で複数波長の測定光とガイド光とが略同軸上に合波される。

また、合分波手段１３が反射ミラー２１、ダイクロイックミラー２２、ビームスプリッタ２７で構成される場合には、図６及び図７で説明した光軸調整機構部１７を反射ミラー２１及びビームスプリッタ２７に採用することにより、反射ミラー２１のみでなく、ビームスプリッタ２７の光軸調整を行える構成とすることも可能である。

さらに、ダイクロイックミラー２２として、測定光を透過し、ガイド光を反射する特性を有するものを採用すれば、例えば図２、図４、図８、図９に示す本例の半導体レーザユニット４における半導体レーザモジュール１１とレーザポインタ１２の半導体レーザ１２ｂの位置関係を逆転した構成とすることもできる。

計測部３は、本体５の内部の測定光の出射及び反射測定光の邪魔にならない位置に組み込まれており、図２の例では本体５内の底部で受光器９の背後に設けられる。計測部３は、図２に示すように、測定光増幅部３ａ、受光信号検出部３ｂ、演算部３ｃ、波長安定化回路３ｄを備えて構成される。

測定光増幅部３ａは、プリアンプで構成され、受光信号検出部３ｂで検出する１ｆ信号、２ｆ信号が測定対象ガス濃度範囲で同等の検出レベルになるように、増幅度が１ｆ信号、２ｆ信号それぞれ最適な増幅度に設定されている。この測定光増幅部３ａでは、受光器９から検出出力される測定光信号の受光電流を受光電圧に変換し、さらに設定された増幅度で増幅して出力している。

受光信号検出部３ｂは、測定光増幅部３ａで増幅された測定光信号を信号処理し、１ｆ信号と２ｆ信号を位相敏感検波している。

演算部３ｃは、受光信号検出部３ｂからの１ｆ信号、２ｆ信号を入力とし、その比（２ｆ／１ｆ）に基づいて測定対象ガスのガス濃度を演算している。

波長安定化回路３ｄは、設定温度の検索、初期設定、２倍波ピーク安定化、信号同期検出、２倍波歪抑圧動作に関する処理を行っており、その処理内容は特許文献１に開示されるものと同様なので説明を省略する。

ここで、半導体レーザモジュール１１に組み込まれるガスセル１１ｇの構成について説明する。図１０はガスセルの第１形態を示す断面図、図１１はガスセルの第２形態を示す断面図、図１２はガスセルの第３形態を示す断面図、図１３はガスセルの第４形態を示す断面図、図１４はガスセルの第５形態を示す断面図である。

まず、第１形態のガスセル１１ｇについて説明する。なお、各形態のガスセル１１ｇの製造方法等については追って説明する。図１０に示すように、第１形態のガスセル１１ｇは、構成部品として、溶接により接合可能な金属製の材料を用いて製造される同一形状の第１本体部３２Ａ（３２）及び第２本体部３３Ａ（３３）と、第１本体部３２Ａと第２本体部３３Ａ同士を接合する際に用いるスペーサ部材３４とを備えて構成される。第１本体部３２Ａと第２本体部３３Ａは、接合可能で線膨張係数が極力小さい材料（例えば、コバール、鉄ーニッケル合金、銅−ニッケル合金など）を用いて形成されている。また、この材料には例えばＮｉメッキを施して防錆処理を行なうのが望ましい。第１本体部３２Ａと第２本体部３３Ａは、ガスを封入する際に完成されるガスセル３１内のガス圧と大気圧の差によって大きく変形しない程度の厚みを持っていれば良い。

第１本体部３２Ａと第２本体部３３Ａは、開口部３２ａ，３３ａと、底部３２ｂ，３３ｂとを有した凹状に形成されている。第１本体部３２Ａの開口部３２ａと第２本体部３３Ａの開口部３３ａの外周周縁部分には、鍔部３２ｃ，３３ｃが垂設されている。鍔部３２ｃ，３３ｃは、第１本体部３２Ａと第２本体部３３Ａとを接合する際に対向する面（接合面）が平坦面を形成している。鍔部３２ｃ，３３ｃの開口部３２ａ，３３ａ側には、例えば断面が山型を成す突起部３２ｄ，３３ｄが外周に沿うように形成されている。第１本体部３２Ａ及び第２本体部３３Ａの底部３２ｂ，３３ｂには、窓部３２ｅ，３３ｅが設けられた貫通穴３２ｆ，３３ｆが形成されている。窓部３２ｅ，３３ｅは、封入ガスの吸収波長によって透過光を減衰させない材質（例えば、ガラス等）で形成される。

窓部３２ｅ，３３ｅを構成するガラスを設ける方法としては、低融点ガラスを用いてガラスを本体部３２Ａ，３３Ａに直接固定する方法、ガラスに半田固定用のメタライズを施して本体部３２Ａ，３３Ａと半田固定する方法があるが、好ましくは接合可能なＣＡＮタイプＬＤモジュール用の窓が付いた本体部３２Ａ，３３Ａを用いる方法が良い。これは、安価で気密度に関しても１０^-8〜１０^-9ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃ程度が得られるため窓部としては最適である。

スペーサ部材３４は、第１本体部３２Ａと第２本体部３３Ａの間に設けられ、第１本体部３２Ａの鍔部３２ｃと第２本体部３３Ａの鍔部３３ｃとが対向して接合される。スペーサ部材３４には、第１本体部３２Ａ及び第２本体部３３Ａと同様の金属材料を用いる。スペーサ部材３４は、平板部材を基部とし、その中央に第１本体部３２Ａ及び第２本体部３３Ａの窓部３２ｅ，３３ｅの径より大きい径を有する貫通穴３４ｂが形成されている。また、スペーサ部材３４の両面には、貫通穴３４ｂの周縁部に沿って筒状のフランジ３４ａが一体形成されている。このフランジ３４ａは、第１本体部３２Ａと第２本体部３３Ａとの間にスペーサ部材３４を介在させたときに、第１本体部３２Ａと第２本体部３３Ａの鍔部３２ｃ，３３ｃ（突起部３２ｄ，３３ｄ）がスペーサ部材３４の平面に確実に位置決めするためのガイドの役目をしている。

そして、上記第１形態のガスセル１１ｇを製造する場合には、第１本体部３２Ａと第２本体部３３Ａの開口部３２ａ，３３ａを向き合わせて間にスペーサ部材３４を介在させて後述するガスセル製造治具４２にセットし、第１本体部３２Ａと第２本体部３３Ａの開口部３２ａ，３３ａ内に対象ガス（ガス濃度検出を行うガスと同種のガスやガス濃度検出を行うガスと反応しない充填ガス）を封入した後、第１本体部３２Ａ及び第２本体部３３Ａの鍔部３２ｃ，３３ｃの突起部３２ｄ，３３ｄとスペーサ部材３４の平坦面との間を抵抗溶接してガスを気密封止する。

なお、上記第１形態のガスセル１１ｇでは、接合面の抵抗値が高くなるように所定の抵抗値をもって接触するように第１本体部３２Ａ及び第２本体部３３Ａに断面山型の突起部３２ｄ，３３ｄを形成する例について説明したが、突起部を鍔部３２ｃ，３３ｃと対向するスペーサ部材３４に形成しても良い。また、突起部３２ｄ，３３ｄは、接合する面の板厚比が３倍以上ある場合に必要としている。したがって、接合する面の板厚比が３倍未満であれば、突起部３２ｄ，３３ｄを形成しなくてもよい。

第１形態のガスセル１１ｇでは、スペーサ部材３４の貫通穴３４ｂの外周にフランジ３４ａを設ける構成としたが、このフランジ３４ａは窓部３２ｅ，３３ｅと重ならない位置で、且つ、第１本体部３２Ａ及び第２本体部３３Ａの位置決めを行える位置に設ければ良い。また、第１本体部３２Ａと第２本体部３３Ａのみの構成としてもよい。この場合、接合する面の板厚比が３倍以上ある場合に鍔部３２ｃ，３３ｃの少なくとも一方に突起部３２ｄ（３３ｄ）を設ける。

次に、ガスセル１１ｇの第２形態について説明する。なお、第１形態と同一の構成要素には同一番号を付して説明する。

図１１に示すように、第２形態のガスセル１１ｇは、第１形態の第１本体部３２Ａをそのまま用いて、もう一方の第２本体部３３Ａの底部３３ｂ側を第１本体部３２Ａの底部３２ｂ側と重ね合わせる様にして、対向する鍔部３２ｃ，３３ｃ間にスペーサ部材３４を介在させた構成である。このため、第２本体部３３Ａは、第１本体部３２Ａの開口部３２ａ内に入るように、外径が少なくとも第１本体部３２Ａの開口部３２ａの内径より小さく形成されている。第２本体部３３Ａの鍔部３３ｃには、第１本体部３２Ａの突起部３２ｄと対向して同様の突起部３３ｄが外周に沿って形成されている。第１本体部３２Ａと第２本体部３３Ａとの間に介在するスペーサ部材３４は、平板部材を基部とし、その中央に第１本体部３２Ａ及び第２本体部３３Ａの窓部３２ｅ，３３ｅの径より大きい径を有する貫通穴３４ｂが形成されている。また、スペーサ部材３４の外周縁部の両面には、貫通穴３４ｂの周縁部に沿って筒状のフランジ３４ａが一体形成されている。

そして、上記第２形態のガスセル１１ｇを製造する場合には、第１本体部３２Ａと第２本体部３３Ａを重ね合わせて間にスペーサ部材３４を介在させて後述するガスセル製造治具４２にセットし、第１本体部３２Ａと第２本体部３３Ａの開口部３２ａ，３３ａ内に対象ガス（ガス濃度検出を行うガスと同種のガスやガス濃度検出を行うガスと反応しない充填ガス）を封入した後、第１本体部３２Ａ及び第２本体部３３Ａの鍔部３２ｃ，３３ｃの突起部３２ｄ，３３ｄとスペーサ部材３４の平坦面との間を抵抗溶接してガスを気密封止する。

なお、第２形態のガスセル１１ｇでは、接合面の抵抗値が高くなるように所定の抵抗値をもって接触するように第１本体部３２Ａ及び第２本体部３３Ａに断面山型の突起部３２ｄ，３３ｄを形成する例について説明したが、突起部を鍔部３２ｃ，３３ｃと対向するスペーサ部材３４に形成しても良い。また、突起部３２ｄ，３３ｄは接合する面の板厚比が３倍以上ある場合に必要としている。したがって、接合する面の板厚比が３倍未満であれば、突起部３２ｄ，３３ｄを形成しなくてもよい。

また、第２形態のガスセル１１ｇでは、スペーサ部材３４にフランジ３４ａを設ける構成としたが、このフランジ３４ａは窓部３２ｅ，３３ｅと重ならない位置で、且つ、第１本体部３２Ａ及び第２本体部３３Ａの位置決めを行える位置に設ければ良い。また、第１本体部３２Ａと第２本体部３３Ａのみの構成としてもよい。この場合、接合する面の板厚比が３倍以上ある場合に鍔部３２ｃ，３３ｃの少なくとも一方に突起部３２ｄ（３３ｄ）を設ける。

次に、ガスセル１１ｇの第３形態について説明する。なお、第１形態と同様の構成要素には同一番号を付して説明する。図１２に示すように、第３形態のガスセル１１ｇは、第１形態の第１本体部３２Ａをそのまま用いて、もう一方の第２本体部３３Ｂ（３３）をドーナツ状の円盤で構成している。このため、第２本体部３３Ｂは、中心に所定径の貫通穴３３ｆを形成しており、その貫通穴３３ｆに窓部３３ｅが設けられている。また、第２本体部３３Ｂは、第１形態のスペーサ部材３４の機能を兼ねるため、第１本体部３２Ａの開口部３２ａのフランジ３２ｇ側の径と略同径の外径を有する筒状のフランジ３３ｇが貫通穴３３ｆの周縁部に沿って設けられている。また、第１本体部３２Ａの鍔部３２ｃと第２本体部３３Ｂには、突起部３２ｄ，３３ｄが対向して形成されている。

そして、上記第３形態のガスセル１１ｇを製造する場合には、第１本体部３２Ａと第２本体部３３Ａを後述するガスセル製造治具４２にセットし、第１本体部３２Ａの開口部３２ａ内に対象ガス（ガス濃度検出を行うガスと同種のガスやガス濃度検出を行うガスと反応しない充填ガス）を封入した後、第１本体部３２Ａ及び第２本体部３３Ａの鍔部３２ｃ，３３ｃの突起部３２ｄ，３３ｄ間を抵抗溶接してガスを気密封止する。

なお、第３形態のガスセル１１ｇでは、接合面の抵抗値が高くなるように所定の抵抗値をもって接触するように第１本体部３２Ａ及び第２本体部３３Ｂに断面山型の突起部３２ｄ，３３ｄを形成する例について説明したが、第１本体部３２Ａと第２本体部３３Ｂとの間にスペーサ部材３４を介在させ、そのスペーサ部材３４に少なくとも一方の面に突起部を形成してもよい。また、突起部３２ｄ，３３ｄは、接合する面の板厚比が３倍以上ある場合に必要としている。したがって、接合する面の板厚比が３倍未満であれば突起部３２ｄ，３３ｄを形成しなくてもよい。

また、第３形態のガスセル１１ｇでは、第２本体部３３Ａの窓部３３ｅの外側にフランジ３３ｇを設ける構成としたが、このフランジ３３ｇは窓部３２ｅ，３３ｅと重ならない位置で、且つ、第１本体部３２Ａに位置決めされる位置に設ければ良い。また、フランジ３３ｇがない構成でもよい。

次に、ガスセル１１ｇの第４形態について説明する。図１３に示すように、第４形態のガスセル１１ｇは、第１本体部３２Ｂ（３２）及び第２本体部３３Ｂ（３３）がドーナツ状の円盤を成して構成されている。すなわち、第１本体部３２Ｂ及び第２本体部３３Ｂの中心に所定径の貫通穴３２ｆ，３３ｆが形成されており、その貫通穴３２ｆ，３３ｆに窓部３２ｅ，３３ｅが設けられている。また、第１本体部３２Ｂと第２本体部３３Ｂの間には、円筒状のスペーサ部材３４が介在して設けられている。このスペーサ部材３４の中心には、所定径の貫通穴３４ｂが形成されている。この貫通穴３４ｂの径は、第１本体部３２Ｂ及び第２本体部３３Ｂの窓部３２ｅ，３３ｅの径よりも少なくとも同一径かそれよりも大きい径を有している。第１本体部３２Ｂ及び第２本体部３３Ｂの窓部３２ｅ，３３ｅの周縁部に沿って筒状のフランジ３２ｇ，３３ｇが設けられている。また、第１本体部３２Ｂ及び第２本体部３３Ｂには、突起部３２ｄ，３３ｄが対向して形成されている。

そして、上記第４形態のガスセル１１ｇを製造する場合には、第１本体部３２Ｂと第２本体部３３Ｂのフランジ３２ｇ，３３ｇを向き合わせて間にスペーサ部材３４を介在させて後述するガスセル製造治具４２にセットし、スペーサ部材３４の貫通穴３４ｂ内に対象ガス（ガス濃度検出を行うガスと同種のガスやガス濃度検出を行うガスと反応しない充填ガス）を封入した後、第１本体部３２Ｂ及び第２本体部３３Ｂの突起部３２ｄ，３３ｄとスペーサ部材３４の平坦面との間を抵抗溶接してガスを気密封止する。

なお、第４形態のガスセル１１ｇでは、接合面の抵抗値が高くなるように所定の抵抗値をもって接触するように第１本体部３２Ｂ及び第２本体部３３Ｂに断面山型の突起部３２ｄ，３３ｄを形成する例について説明したが、突起部を第１本体部３２Ｂ及び第２本体部３３Ｂと対向するスペーサ部材３４の平面に形成してもよい。突起部３２ｄ，３３ｄは、接合する面の板厚比が３倍以上ある場合に必要としている。したがって、接合する面の板厚比が３倍未満であれば、突起部３２ｄ，３３ｄを形成しなくてもよい。

また、第４形態のガスセル１１ｇでは、第１本体部３２Ｂ及び第２本体部３３Ｂの窓部３２ｅ，３３ｅの外側にフランジ３２ｇ，３３ｇを設ける構成としたが、このフランジ３２ｇ，３３ｇは窓部３２ｅ，３３ｅと重ならない位置で、且つ、スペーサ部材３４の貫通穴３４ｂに位置決めされる位置に設ければ良い。また、フランジ３２ｇ，３３ｇがない構成でもよい。

次に、ガスセル１１ｇの第５形態について説明する。図１４に示すように、第５形態のガスセル１１ｇは、第１形態の第１本体部３２Ａと第２本体部３３Ａを用い、第１本体部３２Ａと第２本体部３３Ａとの間にスペーサ部材３４が介在した構成である。すなわち、第１本体３２Ａと第２本体部３３Ａの開口部３２ａ，３３ａを対向させて、その間に円筒形に形成されたスペーサ部材３４を介在している。このスペーサ部材３４の中心部分には、所定径の貫通穴３４ｂが形成されている。この貫通穴３４ｂの径は、第１本体部３２Ａ及び第２本体部３３Ａの窓部３２ｅ，３３ｅの径と少なくとも同一径かそれよりも大きい径を有している。また、スペーサ部材３４の第１本体部３２Ａ及び第２本体部３３Ａと対向する両面には、貫通穴３４ｂの周縁部に沿ってフランジ３４ａが設けられている。また、第１本体部３２Ａ及び第２本体部３３Ａの鍔部３２ｃ，３３ｃには、突起部３２ｄ，３３ｄが対向して形成されている。

そして、上記第５形態のガスセル１１ｇを製造する場合には、第１本体部３２Ａと第２本体部３３Ａの開口部３２ａ，３３ａを向き合わせて間にスペーサ部材３４を介在させて後述するガスセル製造治具４２にセットし、第１本体部３２Ａと第２本体部３３Ａの開口部３２ａ，３３ａ及びスペーサ部材３４の貫通穴３４ｂ内に対象ガス（ガス濃度検出を行うガスと同種のガスやガス濃度検出を行うガスと反応しない充填ガス）を封入した後、第１本体部３２Ａ及び第２本体部３３Ａの鍔部３２ｃ，３３ｃの突起部３２ｄ，３３ｄとスペーサ部材３４の平坦面との間を抵抗溶接してガスを気密封止する。

なお、第５形態のガスセル１１ｇでは、接合面の抵抗値が高くなるように所定の抵抗値をもって接触するように第１本体部３２Ａ及び第２本体部３３Ａに断面山型の突起部３２ｄ，３３ｄを形成する例について説明したが、突起部を第１本体部３２Ａ及び第２本体部３３Ａと対向するスペーサ部材３４の平面に形成してもよい。突起部３２ｄ，３３ｄは、接合する面の板厚比が３倍以上ある場合に必要としている。したがって、接合する面の板厚比が３倍未満であれば、突起部３２ｄ，３３ｄを形成しなくてもよい。

また、第５形態のガスセル１１ｇでは、スペーサ部材３４の貫通穴３４ｂの周縁部に沿ってにフランジ３４ａを設ける構成としたが、このフランジ３４ａは窓部３２ｅ，３３ｅと重ならない位置で、且つ、スペーサ部材３４の貫通穴３４ｂに位置決めされる位置に設ければ良い。また、フランジ３４ａがない構成でもよい。

ところで、上述した各形態のガスセル１１ｇは、第１本体部３２Ａ，３２Ｂ、第２本体部３３Ａ，３３Ｂ及びスペーサ部材３４の形状を円形に限らず使用する環境や用途に応じて多角形等様々な形状を成して形成してもよい。また、突起部３２ｄ，３３ｄの形状は、接合面との接触時に極力抵抗が高くなり、且つ、接する際に均等に接合することができるような形状であればよい。

以上のように構成される各形態のガスセル１１ｇは、以下に説明する製造工程の手順に従って製造する。ここでは、第１形態のガスセル１１ｇを製造する場合を例に挙げて説明する。まず、製造する際に用いるガスセル製造装置について図１５及び図１６を参照しながら具体的に説明する。

図１５に示すように、ガスセル製造装置４１は、ガスセル１１ｇを構成する第１本体部３２Ａと第２本体部３３Ａの開口部３２ａ，３３ａ内にガスを封入し気密封止するガスセル製造治具４２と、ガスセル製造治具４２に駆動電源を供給する電源部４３と、ガスセル１１ｇに封入するガスが収められているガスボンベ４４と、ガスセル製造時にガスセル封入容器５１内を真空状態にする真空ポンプ４５と、ガスや空気の流量を調節する複数のバルブ４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄと、各バルブ４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄの開閉を制御する制御部４７と、封入するガスや真空状態の圧力値を測定する圧力計４８で構成されている。

図１６（ａ）に示すように、ガスセル製造治具４２は、スペーサ部材３４を介して第１本体部３２Ａと第２本体部３３Ａとの間を接合するための一対の第１電極４９及び第２電極５０と、第１電極４９及び第２電極５０が着脱可能に収容されるガスセル封入容器５１と、第１電極４９及び第２電極５０に設けられてガスセル封入容器５１内を気密封止するシール部材５３とで構成されている。

一対の第１電極４９及び第２電極５０は、所定径を有する円柱状をなし、先端が略円錐形に形成されている。第１電極４９及び第２電極５０の先端部はガスセル接合部５２を形成している。ガスセル接合部５２は、製造するガスセル１１ｇの第１本体部３２Ａと第２本体部３３Ａの形状に合った凹部５４ａ，５４ｂからなる。そして、ガス封入後、一対の第１電極４９及び第２電極５０に電源部５３から駆動電源を印加し、第１本体部３２Ａと第２本体部３３Ａの間にスペーサ部材３４を介在させた状態で抵抗溶接する。

ガスセル封入容器５１は、絶縁部材からなり、各電極４９，５０の外径よりも若干大きな内径の円筒状に形成されている。また、ガスセル封入容器５１の中心部分には、内部をを真空状態にする時や内部にガスを供給する時に用いるバルブ４６ａ付きの配管５５が取り付けられる。バルブ４６ａは、配管５５を通じてガスセル封入容器５１内に封入するガスの流量の調整や真空状態を保つ際に制御部４７により開閉制御される。

シール部材５３は、ガスセル１１ｇ内にガスを封入してガスセル１１ｇを気密封止する際、ガスセル封入容器５１内を密閉するために設けられている。シール部材５３は、例えばＯリングで構成され、各電極４９，５０にそれぞれ２個、合計４個取り付けられている。これにより、各電極４９，５０同士の平行度を保つことができる。そして、第１電極４９と第２電極５０は、平行を保ってガスセル封入容器５１内を移動でき、第１電極４９と第２電極５０の凹部５４ａ，５４ｂが確実に接触するように第１電極４９及び第２電極５０がガスセル封入容器５１内でガイドされる。なお、ガスセル封入容器５１は、ガスセル製造装置４１から分離できる構造である。

圧力計４８は、真空ポンプ４５の性能によるが、例えば１×１０³ 〜１×１０⁵ Ｐａの範囲内で測定が可能である。ガスボンベ４４は、減圧器付きであり、例えば希釈ガスがへリウムの場合には、ガスリーク検査にヘリウムリークディテクタが使用可能である。真空ポンプ４５は、可能な限りオイルフリーであることが望ましい。

そして、ガスセル１１ｇを製造する時は、まず各電極４９，５０をアルコール等を用いて汚れ等を拭き取る。特に、第１本体部３２Ａと第２本体部３３Ａの鍔部３２ｃ，３３ｃがスペーサ部材３４と接触する部分（接合面）を重点的に拭き取るのが好ましい。そして、図１６（ｂ）のガスセル接合部５２の拡大図に示すように、凹部５４ａが上を向くように第１電極４９をガスセル封入容器５１内に配置する。次に、配置した第１電極４9 の凹部５４ａに第１本体部３２Ａをセットする。続いて、スペーサ部材３４を第１本体部３２Ａの上にセットする。次に、第２電極５０を凹部５４ｂにセットし、この凹部５４ｂが下（スペーサ部材３４側）に向くようにして第２電極５０をガスセル封入容器５１内にセットする。このように、ガスセル封入容器５１内で電極４９，５０の凹部５４ａ，５４ｂにガスセル１１ｇを構成する各部品、すなわち、第１本体部３２Ａ、スペーサ部材３４、第２本体部３３Ａをセットした状態で、ガスセル製造装置４１にてガスの封入等の作業を行なう。

次に、上記各形態のガスセル１１ｇの製造方法として、第１形態のガスセル１１ｇを例に図１７に示すフローチャート図を参照しながら説明する。

まず、ガスセル１１ｇを製造に際して、ガスセル封入容器５１に第１本体部３２Ａと第２本体部３３Ａとこれら本体部３２Ａ，３３Ａ間に介在するスペーサ部材３４をセットする。そして、ガスセル封入容器５１をガスセル製造装置４１に接続する（ＳＴ１）。次に、ガスボンベ４４の元栓を閉じた状態で全てのバルブを開く（ＳＴ２）。全てのバルブを開いた状態で真空ポンプ４５の電源スイッチをＯＮにする（ＳＴ３）。

真空ポンプ４５の電源をＯＮにすると、ガス封入容器５１内の空気が引かれて真空状態になる。この状態を測定するのに圧力計４８を用いてガスセル封入容器５１内の内部圧力が安定しているかを確認する（ＳＴ４）。ガスセル封入容器５１内が真空状態となり、ガスセル封入容器５１内の内部圧力が安定したのが確認できたら（ＳＴ４−Ｙｅｓ）、バルブ４６ｂ，バルブ４６ｃ，バルブ４６ｄを閉じる（ＳＴ５）。これに対し、ガス封入容器５１内が真空状態にならない場合や真空状態が不安定な場合（ＳＴ４−Ｎｏ）は、ガスセル封入容器５１自体に何らかの異常が生じているか、各電極４９，５０に取り付けたシール部材５３が正常に機能していない等の問題があるため、再度ガスセル封入容器５１やシール部材５３の点検等を行った後、ガスセル製造装置４１に再接続してＳＴ１に戻る。

ＳＴ５にてバルブ４６ｂ，４６ｃ，４６ｄを閉めた後、再び圧力計４８の圧力値が安定しているかを確認する（ＳＴ６）。この時、圧力計の数値変化が数秒間に数１０Ｐａ程度が安定している基準となるが、安定している場合（ＳＴ６−Ｙｅｓ）は、バルブ４６ｂとバルブ４６ｄを開き再度真空引きを行なう（ＳＴ７）。これに対し、ＳＴ６の確認時に圧力計４８が安定していない場合（ＳＴ６−Ｎｏ）は、ガスセル封入容器５１自体に何らかの異常が生じているか、各電極４９，５０に取り付けたシール部材５３が正常に機能していない等の問題があるため、ＳＴ１に戻り再度ガスセル封入容器５１やシール部材５３の点検等を行った後、ガスセル製造装置４１に再接続してＳＴ１に戻る。真空引きを行なった後、バルブ４６ｄを閉じ、バルブ４６ｃとガスボンベ４４の元栓を開閉して圧力計４８の値が指定の圧力になるように調節する（ＳＴ８）。

指定した圧力に調節できたかを確認し（ＳＴ９）、圧力調整が終了したら（ＳＴ９ーＹｅｓ）、ガスセル封入容器５１をガスセル製造装置４１から切り離す（ＳＴ１０）。これに対し、圧力調整ができない場合（ＳＴ９−Ｎｏ）は、ＳＴ７に戻り再度真空引きを行なう。ガスセル製造装置４１から切り離したガスセル封入容器５１を不図示の抵抗溶接機にセットして抵抗溶接を行ない（ＳＴ１１）、ガスセルを製造する。

次に、ガスセル１１ｇが正常に機能するかを検査する工程について、図１８に示すフローチャート図を参照しながら説明する。

図１７に示す製造工程を経てガスセル１１ｇが製造されると、ガスセル１１ｇ内のガスに吸収される波長を出射する光を透過させ、光の吸収波形を確認してガスの有無を検査する（ＳＴ２１）。ガスの吸収波形があるか否かを判別し（ＳＴ２２）、ガスがあると判別した場合（ＳＴ２２−Ｙｅｓ）は、真空引きできる容器内にガスセルをセットして、真空引きして２４時間保管する（ＳＴ２４）。これに対し、ガスの吸収波形がない場合（ＳＴ２２−Ｎｏ）は、不良品として処理される（ＳＴ２３）。

ＳＴ２４の工程後、希釈ガスがヘリウムの場合、ガスの漏れを検査するためヘリウムリークディテクタでリークテストを行なう（ＳＴ２５）。リークテストの結果、リークがないと判別された場合（ＳＴ２６−Ｎｏ）は、ガスセル１１ｇ内のガスに吸収される波長を出射光を透過させ、光の吸収波形を確認してガスの有無を検査する（ＳＴ２８）。これに対し、リークがあると判別された場合（ＳＴ２６ーＹｅｓ）は、不良品として処理される（ＳＴ２７）。ＳＴ２８の検査において、ガスセル内のガスに吸収される光の吸収波形がある場合（ＳＴ２９−Ｙｅｓ）は、ガスセルが正常に機能すると判断され、検査終了となる。これに対し、ガスの吸収波形がない場合（ＳＴ２９−Ｎｏ）は、不良品として処理される（ＳＴ３０）。

なお、上述したＳＴ２４の工程については省略してもよく、ＳＴ２２の工程後ＳＴ２５の工程に移行してもよい。

以上のようにして製造されるガスセル１１ｇは、半導体レーザモジュール１１のバタフライ型ケース本体１１ａに他の構成部品とともに収容され気密封止される。そして、この半導体レーザモジュール１１が半導体ユニット４に組み込まれる。

このように、本例では、金属製容器（第１本体部３２、第２本体部３３）を用いてガスセル１１ｇを製造している。これにより、溶接時に生じるガスの発生や熱による容器内部のガス濃度の変動がなく、信頼性の高いガスセルを小型に製造できる。また、機械的加工により製造された容器でガスセルを製造しているので、寸法精度が高く実装密度を向上させることができる。

また、濃度検出を行なうガスと反応しない充填ガスとして、例えば希釈したヘリウムを選択することにより、溶接後のガスセルの気密試験をヘリウムリークディテクタで容易に行うことができ、気密度の上で信頼性の高いガスセルを製造することができる。

そして、上記のように製造されるガスセル１１ｇを具備した半導体レーザモジュール１１は、バタフライ型ケース本体１１ａに対してガスセル１１ｇを他の部品と一緒に収容して気密封止されるので、外気圧や外気温等の周囲の影響を防ぐことができる。

さらに、ガスセル１１ｇを半導体レーザモジュール１１のバタフライ型ケース本体１１ａに収容したことで、半導体レーザ１１ｃからの後方出射光を集光するレンズがなくても十分な光量を受光器１１ｈで受光することができる。しかも、レンズの実装をしなくても済むので、半導体レーザ１１ｈからのレーザ光の出射に伴う戻り光による影響が少なくなり、半導体レーザ１１ｃと受光器１１ｈの間の光路上に光アイソレータを実装しなくても実用上差し支えない。さらに、ガスセル１１ｇを含め各部品を小型のバタフライ型ケース本体１１ａに収容して半導体レーザモジュール１１を構成したので、熱容量が小さくなり、半導体レーザモジュール１１を温度が低い状態から駆動開始した場合でも、短時間で動作温度を安定化することができ、より動作性に優れたガス濃度検出装置を提供することができる。

ところで、ガスセルに封入する希釈ガスの例としてヘリウムガスを挙げたが、これに限らず、ガス濃度測定装置にて検出したいガスに応じて、例えばメタンなどの炭化水素や二酸化酸素などガスセルに封入するガスを検出対象のガスに合わせて自由に選択して用いることが可能である。

そして、小型軽量の半導体レーザモジュール１１を含む半導体レーザユニット４を組み込んだガス濃度測定装置１によってガス濃度を測定する場合には、本体５の把持部６を持ち、窓部８を測定雰囲気に向けて開始ボタン６ａを押す。これにより、電源が投入され、半導体レーザモジュール１１内の半導体レーザ１１ｃからレーザ光が測定光として出射される。この測定光は、反射ミラー２１によりダイクロイックミラー２２側に反射され、ダイクロイックミラー２２においてレーザポインタ１２からのガイド光と合波されて本体５の窓部８から測定雰囲気に向けて出射される。そして、測定光の出射に伴って測定対象ガスの測定雰囲気を通り反射してくる光は、本体５の集光レンズ７により集光され、本体５内の受光器９に受光検出される。受光器９が受光検出した電気信号は、測定光増幅部３ａにより所定の増幅度で増幅された後、受光信号検出部３ｂに入力される。測定光増幅部３ａでは、１ｆ信号と２ｆ信号が測定対象ガス濃度範囲内で同等の検出レベルになるように入力される信号を増幅する。受光信号検出部３ｂでは、入力される信号から１ｆ，２ｆを検波して演算部３ｃに入力する。演算部３ｃは、受光信号検出部３ｂから入力される１ｆ，２ｆの比（２ｆ／１ｆ）に基づいて測定対象ガスのガス濃度を演算する。

このように、本例では、測定対象ガスの濃度を測定するための測定光と、測定光の出射位置を確認するためのガイド光とが略同軸上で出射される構成なので、測定光の出射位置をガイド光によって正確に確認でき、測定箇所に対して容易に光学部を向けて測定光を出射でき、微細な測定箇所のガス濃度の測定も正確に行うことができる。

また、例えば図６や図７に示す構成を採用し、光軸調整機構部１７を備えた構成とすれば、反射ミラー２１で反射される測定光の出射方向を微調整することができる。

さらに、異なる波長の測定光を出射する半導体レーザモジュール１１を複数用意し、例えば図８や図９に示す構成を採用すれば、装置を大型化させることなく、複数種類のガス濃度の測定を一度に行うことができる。

超小型のガスセル１１ｇを含めて各部品を半導体レーザモジュール１１のバタフライ型ケース本体１１ａに収容して封止した構成により、半導体レーザユニット４に組み込まれる半導体レーザモジュール１１の小型化を図ることができる。

そして、小型化が図れた半導体レーザユニット４を本体５に組み込み、半導体レーザ１１ｃからの測定光を窓部８に導く際に光ファイバを用いない構成なので、損失を生じることなく測定光を測定雰囲気に向けて出射することができ、安定した正確な測定を行うことができる。しかも、小型化された半導体レーザモジュール１１を本体５の外周壁に配置し、半導体レーザ１１ｃからの測定光を反射ミラー２１で反射させ、ダイクロイックミラー２２によりガイド光とともに本体５の窓部８に導く構成なので、測定反射光を集光レンズ７で集光する際に邪魔になるものが少なく、測定雰囲気からの測定反射光を十分な受光量をもって受光でき、測定精度の低下を防ぐことができる。

図２に示すように、本体５の開口５ａ奥部に半導体レーザユニット１１の半導体レーザ１１ｇの温度安定化を図るための回路や反射測定光の信号処理を行うための計測部３を構成する回路を集約して配置することができる。

そして、従来、ガスセルを超小型に製造することが困難であったため、半導体レーザモジュールの外側にガスセルや受光器を配置していたが、本例のガス濃度測定装置１では、ガスセル１１ｇを収容した半導体レーザモジュール１１が組み込まれた半導体レーザユニット４を採用している。すなわち、本例で採用される半導体レーザモジュール１１は、超小型のガスセル１１ｇをバタフライ型ケース本体３１ａに収容した構成であり、これにより半導体レーザモジュール１１の小型化を図ることができる。しかも、ガスセル１１ｇがバタフライ型ケース本体１１ａの内部に実装されるので、半導体レーザ１１ｃの後方出射光を集光するレンズがなくても十分な光量を受光器１１ｈで受光することができる。加えて、集光レンズを実装しないで済むので、戻り光による影響が少なくなり、アイソレータを実装しなくても実用上差し支えないようになった。

ところで、上述した形態では、計測部３を光学部２の本体５の開口５ａ奥部に一体に組み込む構成としているが、この計測部３と従来から周知の図２１に示す計測部１０１との間をケーブルにより配線して接続し、計測部３による計測結果を図２１に示す表示機能を備えた計測部１０１に伝送する構成とすれば、詳細な計測結果を目視により確認することができる。

本発明に係る半導体レーザユニットを含むガス濃度測定装置の正面図である。 図１のガス濃度測定装置の側面図である。 本発明に係るガス濃度測定装置に採用される半導体レーザユニットの一例を示す正面図である。 図３の半導体レーザユニットの側面図である。 本発明に係る半導体レーザユニットの一部を構成する半導体レーザモジュールの平断面図である。 本発明に係る半導体レーザユニットの光軸調整機構の一例を示す平面図である。 図６の光軸調整機構の側面図である。 本発明に係るガス濃度測定装置に採用される半導体レーザユニットの他の構成例を示す側面図である。 本発明に係るガス濃度測定装置に採用される半導体レーザユニットの他の構成例を示す側面図である。 ガスセルの第１形態を示す断面図である。 ガスセルの第２形態を示す断面図である。 ガスセルの第３形態を示す断面図である。 ガスセルの第４形態を示す断面図である。 ガスセルの第５形態を示す断面図である。 ガスセル製造装置の概略構成を示す概略図である。 （ａ）ガスセル封入容器の断面図である。 （ｂ）ガスセル接合部にガスセル構成する本体部をセットした状態を示す部分断面図である。 ガスセル製造装置を用いてガスセルを製造する工程を示すフローチャート図である。 製造されたガスセルを検査する工程を示すフローチャート図である。 従来の反射式ガス濃度測定装置の光学部の一例を示す正面図である。 図１９の光学部の側面図である。 従来の反射式ガス濃度測定装置の計測部の一例を示す図である。 図２１の計測部に内蔵される光源ユニットの一例を示す図である。 従来の反射式ガス濃度測定装置の光学部の他の例を示す正面図である。 図２３の光学部の側面図である。 図２３の光学部に組み込まれる光源ユニットの一例を示す図である。

符号の説明

１ ガス濃度測定装置
２ 光学部
３ 計測部
３ａ 測定光増幅部
３ｂ 受光信号検出部
３ｃ 演算部
３ｄ 波長安定化回路
４ 半導体レーザユニット
５ 本体
５ａ 開口
６ 把持部
７ 集光レンズ（集光手段）
８ 窓部
９ 受光器
１１ 半導体レーザモジュール
１１ａ バタフライ型ケース本体
１１ｂ 出射窓
１１ｃ 半導体レーザ
１１ｄ コリメートレンズ
１１ｅ 光アイソレータ
１１ｆ ペルチェ素子（温度制御素子）
１１ｇ ガスセル
１１ｈ フォトダイオード（受光器）
１１ｉ サーミスタ（温度計測素子）
１２ レーザポインタ
１２ａ 本体
１２ｂ 半導体レーザ
１３ 合分波手段
１４ 支持部材
１５ 絶縁部材
１６（１６Ａ，１６Ｂ） 放熱器
１７ 光軸調整機構部
２１ 反射ミラー
２２ ダイクロイックミラー
２３ 取付部
２３ａ 凹部
２４ 調整アーム
２４ａ 先端部
２５ 固定ネジ
２６ 調整ネジ
２６ａ 先端
２７ ビームスプリッタ
２８ 取付板
２９ 熱伝導器
３２（３２Ａ，３２Ｂ） 第１本体部
３３（３３Ａ，３３Ｂ） 第２本体部
３２ａ，３３ａ 開口部
３２ｂ，３３ｂ 底部
３２ｃ，３３ｃ 鍔部
３２ｄ，３３ｄ 突起部
３２ｅ，３３ｅ 窓部
３２ｆ，３３ｆ 貫通穴
３２ｇ，３３ｇ フランジ
３４ スペーサ部材
３４ａ フランジ
３４ｂ 貫通穴
４１ ガスセル製造装置
４２ ガスセル治具
４３ 電源部
４４ ガスボンベ
４５ 真空ポンプ
４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ バルブ
４７ 制御部
４８ 圧力計
４９ 第１電極
５０ 第２電極
５１ ガスセル封入容器
５２ ガスセル接合部
５３ シール部材
５４ａ，５４ｂ 凹部
５５ 配管
１００ 光学部
１０１ 計測部
１０２ 光源ユニット
１０３ 光ファイバ
１０４ 本体
１０４ａ 開口
１０５ 把持部
１０６ 集光レンズ
１０７ 出射部
１０８ 受光器
１０９ レーザポインタ
１１０ ケース本体
１１１ 半導体レーザモジュール
１１２ 参照ガスセル
１１３ フォト検出器
１１４ ケース
１１５ コネクタ
１１６ 冷却用フィン
１１７ 温度制御素子
２００ 光学部
３００ 光源ユニット
３０１ 保護ガラス
３０２ 円筒型ケース
３０３ 半導体レーザ
３０４ 基板
３０５ 基台
３０６ 温度制御素子
３０７（３０７ａ，３０７ｂ，３０７ｃ） 非球面レンズ
３０８ 取付台
３０９ａ，３０９ｂ 光アイソレータ
３１０ 参照ガスセル
３１１ フォト検出器
Ｌ−Ｌ 中心軸線

Claims (6)

1. 半導体レーザ（１１ｃ）は、ガス吸収線に周波数安定化された測定光を測定雰囲気に出射し、該測定光の出射に伴って前記測定雰囲気から反射されてくる反射測定光を受光器（９）により受光し、該受光器の出力信号から前記半導体レーザの変調周波数の基本波位相敏感検波信号および２倍波位相敏感検波信号を検出し、両者の信号の比に基づいて前記測定雰囲気のガス濃度を測定するガス濃度測定装置（１）に用いられる半導体レーザユニット（４）であって、
   前記半導体レーザおよび濃度測定対象ガスと同じ種類のガスを封入したガスセルを備え、前記測定光を出射する半導体レーザモジュール（１１）と、
   測定雰囲気に前記測定光を導くためのガイド光として可視光を出射するレーザポインタ（１２）と、
   前記測定光と前記ガイド光とを略同軸上に合波する合分波手段（１３）とを備えたことを特徴とする半導体レーザユニット。
2. 前記合分波手段（１３）は、前記測定光を反射する反射ミラー（２１）と、該反射ミラーにより反射された前記測定光と前記ガイド光とを略同軸上に合波するダイクロイックミラー（２２）とを備えたことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザユニット。
3. 前記反射ミラー（２１）で反射される前記測定光の出射方向を調整する光軸調整機構部（１７）を備えたことを特徴とする請求項２記載の半導体レーザユニット。
4. 半導体レーザ（１１ｃ）は、ガス吸収線に周波数安定化された測定光を測定雰囲気に出射し、該測定光の出射に伴って前記測定雰囲気から反射されてくる反射測定光を受光器（９）により受光し、該受光器の出力信号から前記半導体レーザの変調周波数の基本波位相敏感検波信号および２倍波位相敏感検波信号を検出し、両者の信号の比に基づいて前記測定雰囲気のガス濃度を測定するガス濃度測定装置（１）に用いられる半導体レーザユニット（４）であって、
   前記半導体レーザおよび濃度測定対象ガスと同じ種類のガスを封入したガスセルを備え、ガス吸収線に対応した各々異なる波長のレーザ光を前記各測定光として出射する複数の半導体レーザモジュール（１１）と、
   測定雰囲気に前記各測定光を導くためのガイド光として、可視光を出射するレーザポインタ（１２）と、
   複数の前記測定光のうち、所定の測定光を反射させる反射ミラー（２１）を備えた合分波手段（１３）であって、前記所定の測定光と、複数の前記測定光のうちの前記所定の測定光以外の測定光とを略同軸上に合波するとともに、前記所定の測定光と前記可視光とを略同軸上に合波する合分波手段（１３）とを備えたことを特徴とする半導体レーザユニット。
5. 前記半導体レーザモジュール（１１）は、前記半導体レーザ（１１ｃ）と、
   前記半導体レーザから出射した測定光を平行光に変換するコリメートレンズ（１１ｄ）と、
   前記半導体レーザへの反射光の戻りを抑圧する光アイソレータ（１１ｅ）と、
   前記半導体レーザの温度を測定する温度計測素子（１１ｉ）と、
   前記半導体レーザの温度を制御する温度制御素子（１１ｆ）と、
   前記ガスセル（１１ｇ）と、
   前記半導体レーザから後方出射されたレーザ光を前記ガスセルを通過した後に受光する受光器（１１ｈ）とがバタフライ型ケース（１１ａ）に内蔵されて気密封止されていることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザユニット。
6. 底部を有する筒状の本体（５）と、
   請求項１〜５のいずれかに記載の半導体レーザユニット（４）と、
   前記本体（５）内であって、かつ前記本体の中心軸線（Ｌ−Ｌ）上近傍に配置された受光器と、
   前記本体の開口（５ａ）に設置され、前記半導体レーザユニットからの測定光の出射に伴って測定雰囲気から反射してくる反射測定光を受けて前記受光器に集光させる集光手段（７）であって、当該集光手段における前記中心軸線上近傍に、前記測定光および前記レーザポインタ（１２）からのガイド光を通過させる窓部（８）を有する集光手段（７）と、
   当該集光手段で集光されて前記受光器により受光した前記反射測定光を電気信号に変換して、当該電気信号に基づいてガス濃度を算出する計測部（３ａ，３ｂ，３ｃ）とを、前記本体内に一体に備えたことを特徴とするガス濃度測定装置。

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