JP4346694B2

JP4346694B2 - Method for controlling laser light output for light scattering measuring device by inducing mode hopping and averaging the results and its illumination system

Info

Publication number: JP4346694B2
Application number: JP27939794A
Authority: JP
Inventors: ティー．フィリップスデヴィド; アール．ジャニクギャリー
Original assignee: Wyatt Technology LLC
Current assignee: Wyatt Technology LLC
Priority date: 1994-11-14
Filing date: 1994-11-14
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2024-10-21
Also published as: JPH08136444A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
サンプルセル中の溶液に含まれる分子や微粒子からの散乱光を測定する光散乱測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶液中の分子や微粒子からの散乱光を正確に測定することは、分子量、分子サイズの他、粒度や粒子構造のような種々の物理特性を求めるのに便利且つ応用範囲の広い実験技術である。
【０００３】
光散乱測定を種々のクロマトグラフィ分離装置や濃度検出器と併用すれば、上記諸量の分布差を推定することもできる。光散乱の測定、測定条件、測定から得られる結果については、ピー．ジェー．ワイアット（P.J.Wyatt ）の論文に詳細が記載されている（Analytica Cbimica Acta Vol 272,pp 1-40（1993））。
【０００４】
実験室のスペースには制約があり、そうしたスペースは貴重であるだけに、測定装置の構造はコンパクトであることが好ましい。コンパクトな構造が必要なだけに嵩ばる気体レーザー光源よりも極めて小型の半導体ダイオードレーザー光源を使用する方が望ましい。但し、半導体ダイオードレーザーには、光散乱測定装置及び検出器に利用するために克服しなければならない多くの問題がある。
【０００５】
モードホッピングに起因する出力レベルの急激な変化も問題の１つである。レーザーの作用状態が少し変化しても、基本振動モードが１つのモードから他のモードへ移動するから、レーザーの動作出力が急変する可能性がある。この急変は、温度、駆動電流、又はレーザーへの反射光の小さな変化によって惹起する可能性がある。サンプルを導入すると、付加光がレーザーに向って散乱し、溶液の変化する屈折率も散乱光の位相を変化させる。付加光は、レーザービームが通過するサンプルセルの領域からレーザー内へ反射する可能性がある。この散乱反射光がレーザーと相互作用するのを防ぐには、高価な構成部品を追加しなければならない。米国特許第4,616,927 号に記載されているような極めて複雑なサンプル保持構造の場合、入射レーザービームと直交するように多数の平行な面を設けてあるため、反射成分を完全に除くことは殆んど不可能である。温度及び駆動電流がモードシフト臨界点である時、反射光のレベル及び位相に僅かなランダム変化があってもレーザー出力が数％だけ上下に急変動する可能性がある。
【０００６】
光散乱測定装置、又はより一般的には、光散乱光度計によって測定される重要な物性として、サンプルへの単位面積当り入射光出力と、サンプルからのステラジアン当り散乱光出力との比がある。
【０００７】
この場合、レーザー光源が完全に安定状態にあれば、較正のため入射出力を一度だけ測定すればよい。然し、レーザー出力は、温度、反射光、駆動電流及び使用経時に応じて変化する傾向がある。そこで、このレーザー出力の変動を補正するために採用された従来の技術では、ビームの一部を分割し、この分割部分を利用してレーザー出力を光学検出器でモニターする方法がとられた。検出器から出力されるレーザーモニター信号を利用すれば、駆動電流を調節する電子回路へのフィードバックによってレーザー出力を安定させるか、又は測定データを数学的に処理する過程で散乱光信号を正規化することができる。何れの場合にも、散乱光信号をレーザーモニター信号で除算することになる。
【０００８】
然しながら、この方法では何れも小さな誤差を伴なう。レーザーのモードホッピングは極めて急激に起こるから、モニターフィードバック信号及び制御回路が所要の出力レベルを回復するように、駆動電流を調節できるまでの短時間に亘ってレーザー出力が変化する。同様に、散乱光検出器の信号と、レーザーモニター検出器の信号との間に、同時性も信号を平均する対称性もないから、モニターが追跡できない程信号変化が急激であれば、大きい誤差を生ずる可能性がある。
【０００９】
誤差を生ずる別の原因としては、レーザービームを構成する空間的及び時間的成分又はビームレットが１つとは限らないという事実がある。従って、レーザーモニターは、光散乱検出器が応答するのとは異なるビームレット組合わせに応答して、モニターが散乱信号に比例する信号を正確に追跡するのを妨げる惧がある。モードホッピングによって惹き起こされる急激な変化に対し、多くの場合高周波数のレーザー出力変化を回避しなければならないという理由は、以上に述べた問題点によるものである。
【００１０】
光通信信号の応用分野におけるダイオードレーザーのモードホッピングノイズは極めて高い周波数で発生し、多くの研究報告や幾つかの特許の主題となっている。この極めて高い周波数のノイズは、所要の通信信号周波数と同じ周波数で発生するだけに、通信の分野において特に厄介である。極めて低い周波数で行なわれることの多い光散乱測定の場合には、平均散乱検出器信号と平均モニター信号を正確に追跡するだけでよい。2.5 ＧＨｚ駆動電流変調による高周波数モードホッピングノイズの軽減が、ジェー．ヴァンダーウォール（ J.Vanderwall ）及びジェー．ブラックバーン（ J.Blackburn）によって報告されている（Optics Let.Vol.4,No.9,pp 295-296,Sept 1979）。また、100 ＭＨｚ以上の周波数によって駆動変調するビデオディスクシステムにおけるノイズ軽減が、日立の技術者エム．オジマ（ M.Ojima）及びエス．ヨネザワ（S.Yonezawa）によって報告されている（Applied Opotics Vol.25,No.9, 1 May 1986 ）。また、ＩＢＭの技術者ケイ．スタブクヤー（ K.Stubkjaer）及びエム．スモール（ M.Small）は、５０乃至200 ＭＨｚ変調によるノイズ軽減を報告した（Electronics Let.Vol.19,pp388-399（1983））。前記エム．オジマ（M.Ojima ）等は、200 ＭＨｚ乃至１ＧＨｚ変調を利用した。イー．ゲージ（E.Gage）及びエス．ベッケンズ（ S.Beckens）の論文（Optical Data Storage,SPIE Vol.1316,pp 199-204 （1990））では、高周波数ノイズの軽減に最適の変調駆動周波数が、レーザーへの反射光の遅延と関連することを明らかにしている。この論文では、100 乃至450 ＭＨｚの変調駆動周波数が検討された。更にまた、これらの論文では、極めて高レベルの変調が利用されており、実際には、変調サイクルの一部において限界値以下の駆動電流を流し、この時間に亘ってコヒーレント発光が停止すると考えられている。
【００１１】
日立に譲渡されたリョウイチイトウ（ Ryoichi Ito）の米国特許第3,815,045 号（1974年）“Method of and Device for Modulating Directly a Semiconductor Laser”では、半導体レーザーを２つの空間的に異なるモード間でシフトするため、変調駆動電流を使用し、空間モードの１つだけを光学的に選択することで出力ビームを高周波数変調することが記述されている。光散乱光度計は、変調された光ビームよりは寧ろ安定した光ビームを必要とするから、この方法を光散乱光度計に応用することはできない。光散乱測定装置に最適のレーザーは、視準ビームを形成するために、１つの空間モードだけで動作する。リョウイチイトウ（ Ryoichi Ito）の前記特許に記述されているように、他の空間モードで動作すれば迷光の問題が深刻になる。
【００１２】
三菱に譲渡されたエム．コーノ（ M.Kohno）及びジェー．イタミ（J.Itami ）の日本特許出願昭59-9086 号及び対応するドイツ出願ＤＥ 41 33 772 Ａ1 （1992年５月21日）では、反射光が500 乃至600 ＭＨｚ変調によって充分に軽減されるノイズを発生させるように構成されたコンパクトディスク読取り検出構造を開示している。この場合、最適周波数は、ディスクの反射域からレーザー光源までの距離に応じて選択される。然しながら、下記の幾つかの理由から、この方式を光散乱測定装置に応用することはできない。第１に、500 ＭＨｚの駆動電流の使用は、コストの面で問題があり不都合である。第２に、光散乱サンプルの材料が流体の流れに乗ってレーザービームと共に、又はレーザービーム内を移動することが多いから、一定した散乱距離は存在せず、従って、単一の最適変調高周波数は存在しない。第３に、極めて高い周端数のノイズを軽減することは、0.1 乃至１０秒の信号平均が使用されることの多い光散乱測定装置において、殆んど無意味であるということである。
【００１３】
公知技術では、例外なくノイズ軽減方法がレーザー出力そのものに重点を置いており、検出された信号の濾過、信号平均又は信号とレーザーモニターの比算出を直接利用してはいない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は散乱光と入射レーザー出力の比だけを求めればよい光散乱測定装置全体の総合的な性能に着目した。これにより、レーザー出力の変動を有効に追跡するか、又は信号検出後に除去することができるなら、レーザー出力に変動があってもかまわない。問題に対する本発明の提案は、検出システムに含まれる信号処理フィルタの通過帯域以上のモードホッピングノイズの周波数を偏移させることにある。従って、レーザー駆動変調、整合信号平均フィルタ及び散乱光／入射光比算出が本発明の要点である。
【００１５】
本発明の目的は、光散乱測定装置にコンパクトな固体レーザー光源を使用できるようにすることにある。同様の技術は、当業者には明らかなように、高周波数変動を伴なうその他のタイプのレーザー光源にも応用できる。光散乱測定装置又は光度計は、通常１つ又は２つ以上の角度から散乱光を測定するが、ビームスプリッタ等によって入射光源の強さをもモニターするのが普通であるから、ゆっくりと変化する非定常出力の光源とも併用できる。レーザーに再入射する反射光及び／又は迷光に起因するモードホッピング及び温度変化に起因するモードホッピングのため、レーザー、特に固体ダイオードレーザーの出力に標準的な技術では充分に平均化もモニターもできない急激な強さの変動又は段階的な変化が現われることがある。例えば、モード構造の変化はレーザーの総出力を変化させるだけでなく、レーザーモニター出力とサンプルへの入射出力の比をも変化させる可能性がある。このような問題は、散乱光が弱い小さい分子の極めて薄い溶液の場合特に深刻であり、迷光は、レーザーモードの変化と共に変化し易いから迷光を正確に差引く必要がある。本発明は、レーザーモニターにおいても、散乱光検出器においても、高い精度で出力信号を有効に濾過し測定することができるように、レーザーの強さを変調することによって、この問題の解決に役立てようとするものである。総てのモード構造を査定するため、レーザー駆動電流を急激に変調することにより、平均化された信号に現われる段階的な変化を排除する。その結果、残ったゆっくりした変化を正確に追跡し、散乱光と入射光の正確な比を求めることができる。外部光学系を有するレーザーの場合、モード構造を変化させるため、例えば、レーザー共振器ミラーの移動や、レーザー共振器内での光位相変調等のような変調形式を利用することができる。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、測定される光散乱比に対するモードホッピングの影響を軽減する。それ故、本発明は、レーザー自体によって形成される光信号を抑制しようとする点で公知技術とは対照的である。変調されたレーザー出力は急激な出力変動を含んでいるが、変調されたレーザー出力を電子的に平均化することによって、出力レベルの急激な変動を除き、平均化レーザー出力には、小さい、ゆっくりした、平滑な変動だけを残す。このゆっくり変動する平均レーザー出力レベルを、スプリットビームモニターを利用して測定する。光散乱信号も同様に平均化して、平滑な、ゆっくり変動する信号を形成することにより、光散乱測定のため必要な、各モニター角度における散乱光信号とレーザー出力信号との比を求めるようにした。
【００１７】
【実施例】
図１は、複数の視準用散乱光検出器２で囲まれたサンプルセル１を通過する流体を利用した光散乱光度計による光散乱測定の構成を示す。この散乱光検出器２も後述する照明光源／レーザーのモニターに利用される検出器も共に、一般的には、線形増幅器が組込まれたハイブリッド形式のフォトダイオードである。この検出に光増倍管が使用されたこともあるが、殆んど如何なるタイプのレーザーダイオードからの赤色波長においてもその量子効率は極めて低い。サンプルは固体レーザー３によって照明され、このレーザーの制御電源４は波形発生器５によって変調される。固体レーザー３は、レーザービーム１０と呼ばれる視準出力を形成するように、視準レンズ部材と組合わせるのが普通である。本発明の好ましい実施例では、波形発生器５が三角波を形成する。サンプルセル１は、米国特許第4,616,927 号に記載されているものと同様の構成のものでよいが、固体レーザー３によって照明される他のタイプのサンプルセル１、例えば矩形又は円筒形セルを光度計においても同じレーザー変調法と併用することができる。
【００１８】
個々の散乱光検出器２，２，……は、アナログフィルター６を含む増幅器を具えている。散乱光検出器２からの出力信号をディジタルフィルター７を含む個々のディジタイザ回路がディジタル化することにより、測定すべき実験状態と馴染まない高周波信号を阻止する。アナログ及びディジタルフィルターは、測定すべき光散乱信号から典型的な周波数の信号を通過させ、レーザーの変調に伴なって発生する周波数信号を阻止するように選択された低域フィルターであるのが普通である。アナログマルチプレクサを利用して総ての信号を単一のＡ／Ｄコンバータへ切換えることによっても、最終的に同じ結果が得られることは云うまでもない。こうして処理されたディジタル信号をコンピューター９の直列ポートを介して前記コンピューターへ伝送するためディジタルマルチプレクサー８によって多重化すればよい。
【００１９】
レーザービーム１０の一部は、ビームスプリッタ１１によってこれと関連する同様なアナログ成分及びディジタル成分を有するレーザーモニター１２に向けられる。
【００２０】
固体レーザー３の駆動電流は、レーザー出力を制御し、ダイオードの損傷を防止するための重要なパラメータであるから、従来の構成では電流調整電源を利用することが多い。ノートン等価電源及び限流抵抗器も利用できることは云うまでもない。レーザー電流を変調して利用可能なモード状態を“サンプル”する便利な方法として、レーザー電流が周期波形と共に変化するように、電源の基準電圧に周期波形電圧を加える。三角波以外の波形を使用してもよいが、各電流レベルにおける消費時間が等しいという点で三角波が好ましい。好ましい実施例では、単一の制御装置によって、ピーク電流をレーザーダイオードにとっての安全値に制限し、独自の制御装置によって、変調度を調整することができる。変調の深度は、モードホッピングノイズが可能な限り平滑化されるように調整すればよい。
【００２１】
最小レーザー駆動電流を限界電流と称呼することにする。レーザー光出力は駆動電流が限界レベルを超えて上昇するに従って急速に増大する。経験に照らして、モードホッピングノイズを平滑化するには、限界レベル以上の電流を最大限約５０％に及んでピーク間変調することになるが、一般的には約１５％で充分である。例えば、６０maで使用され、限界電流が４０maであるダイオードの場合、平滑化を達成するのに0.15×（60−40）＝３maのピーク間変調が必要である。固体レーザー３の最大レーザーダイオード駆動電流は、レーザーを修復不能に損傷させるような瞬間ピーク値よりも低い値に制限される。実際には瞬間最大値に極めて近い平均電流でレーザーを駆動することができる。最大値以下の駆動電流では、変調に或る程度の時間消費を伴ない、平均出力が低くなる。
【００２２】
本発明の好ましい実施例の利点は、必要な変調が１５％に過ぎないことにある。即ち、平均出力の損失が極く少なくて済むからである。最適変調周波数は、或る程度システム次第で異なってくる。例えば、690nm において単一横モードで作用する東芝ＴＯＬＤ 9140 のような２０mW ＩｎＧａＡＩＰレーザーを組込んだワイアットテクノロジーコーポレイション（ Wyatt Technology Corporation ）から市販されている。miniＤＡＷＮ（登録商標）光度計の場合、150 Ｈｚの変調周波数が便利且つ有効であるとの所見を得た。
【００２３】
この周波数は、光度計のアナログ及びディジタルフィルターによって有効に処理するのに充分高く、縦モードホッピングを有効にサンプルするのに充分低かった。理想として、変調周波数は測定された散乱光信号の周波数の１０乃至1000倍でなければならない。光散乱測定装置に使用されるレーザー出力ビームは、直線偏光されるのが普通である。但し、このような偏光は、本発明にとって重要ではない。本発明の好ましい実施例では、光散乱の測定に際して散乱光検出器２を含む水平面に対して入射光を垂直方向へ偏光させる。
【００２４】
図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の好ましい実施例において、レーザー出力を変調するのに利用される三角波の印加電圧及びこの印加電圧によるレーザー駆動電流を夫々示す。散乱光検出器２の光学的流体セルをサンプル溶離液が通過するのに伴なって形成される典型的な光散乱信号の測定周波数は、数Ｈｚ又はそれ以下である。この事実に基づき、モードホッピングに起因するレーザー出力の不規則性を充分に平滑化するには、約150 Ｈｚの変調周波数が適当であるとの所見を得た。周波数が比較的高い散乱信号の測定を必要とする場合には、レーザー変調周波数もこれに対応して増大させねばならない。
【００２５】
既に述べたように、変調周波数は、概算で検出周波数よりも１桁乃至３桁大きくしなければならない。ポリマーサンプルの液体クロマトグラフィ分離と共に行なわれる典型的な光散乱測定には、５０乃至5000Ｈｚの周波数で充分である。経験に照らして、レーザー電流を変調するのに最適な周波数及び振幅は、個々のレーザー及び検出システムの構成に応じて異なるとの所見を得た。後述する例から明らかなように、モードホッピングノイズによって、以後の散乱測定に影響を及ぼすような種々のタイプのレーザー光源について、最適の変調周波数及び振幅を見つけることは、光散乱測定の専門家にとって比較的に容易なことであろう。本発明の好ましい実施例では、レーザー制御電源４を三角波変調するが、その他の波形を利用しても満足な成果が得られることは当業者にとって明らかである。例えば、簡単な正弦波、鋸波、及びその他の周期的又はランダムな波形によって走査することにより、出力変動の原因であると考えられるあらゆるモードをサンプルすることができる。
【００２６】
図３Ａ乃至図３Ｄは好ましい実施例の三角波変調によって集められた実験データを示す。図３Ａのデータ１３は、ダイオードレーザーをヒートガンで瞬間加熱し、次いで自然冷却させることによって得られる非変調レーザー出力を示す。150 Ｈｚの１５％変調三角波レーザー電流を使用すると図３Ｂに示すような出力特性１４が得られる。なお、散乱信号はビームモニター信号による除算で正規化されるから、レーザー出力の平滑な長時間に亘る変動は、典型的な光散乱測定にとって重要ではない。このような正規化は、各アナログ散乱光及びレーザーモニター信号をＡ／Ｄコンバータによってディジタル化し、ディジタル信号プロセッサによってディジタルデータを濾過し、ディジタル化され、濾過された値をコンピュータ手段に記憶させ、各ディジタル化散乱光信号をディジタル化レーザーモニター信号によって除算することにより必要な比を計算して、各散乱光信号のディジタル化された比を得る。出力比信号自体がアナログ値であるアナログ除算手段によって、前記平滑化信号比を求めることもできる。この一般的な方法に代わる方法として、例えば、レーザーモニター信号を利用して平均レーザー出力を調整する方法も当業者なら思い付くことができるであろう。
【００２７】
図１に示すような光度計システムを、流動する溶媒中に細いポリスチレンサンプルを注入すると、図３Ｃに示す非変調散乱９０°の光散乱信号１５、及びこれと対応する図３Ｃで示したレーザー出力１６が得られる。散乱光がレーザーへ反射することによって起こるモードホッピングに起因するのが図３Ｃのピーク１７におけるノイズである。レーザー変調した場合の平均的光散乱信号を図３Ｄの１８で、レーザー出力を１９で夫々示した。図３Ｄに示すピーク２０には、図３Ｃに示すピーク１７のようなピークデータ不規則性が見られない。なお、非変調レーザー電流に対応する光散乱信号は、光の一部をレーザーへ反射させること及び／又は反射光の位相を変えることによって、レーザー出力自体に影響を及ぼした。
【００２８】
図４は、図１に示す光散乱光度計に使用されるようなレーザーダイオードに変調電流を供給する回路の好ましい実施例の簡略図である。電位差計２１は演算増幅器２６の非反転入力に可調ＤＣ電圧を供給する。演算増幅器２６は電界効果トランジスター２８のゲートを制御し、該ゲートはレーザーダイオード２９への電流を制御する。電流制御用の演算増幅器２６に対する負帰還は、直列抵抗器２７に発生する電圧によって与えられる。変調は、結合コンデンサー２３及び可調結合抵抗器２４を介して方形波電圧２２を電流制御入力にＡＣ結合することによって行なわれる。前記抵抗器２４及び結合コンデンサー２３のフィルタ作用が方形波を所期の三角波に極めて近い波に変換する。変調のＡＣ結合は電位差計２１による平均ＤＣレーザー電流の制御と前記抵抗器２４による変調振幅の制御が独立に行なわれることを可能にする。
【００２９】
本質的にノイズを含むレーザー光源を光散乱測定装置に利用して有効な成果を得るための好ましい手段を以上に説明したが、当業者には明らかなように上述した本発明の好ましい実施態様に対し、多様な変更を加えることは可能であり、変調の形式、振幅及び周波数に関する如何なる変更も総て本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施例としての光散乱検出方式の一部を形成する安定化方法のブロックダイヤグラム。
【図２】Ａ及びＢは、レーザー駆動電流三角波変調の印加電圧及びその結果得られるレーザー駆動電流を示すグラフ。
【図３】Ａ及びＢは、温度ドリフトに起因するレーザー出力モードホッピングノイズに対するノイズ軽減方法の効果を示すグラフ。Ｃ及びＤは、光散乱サンプルからの反射光に起因するレーザー出力モードホッピングノイズに対するノイズ軽減方法の効果を示すグラフ。
【図４】 690nm において２０mWピーク出力で作用する固体ＩｎＧａＡＩＰレーザーの電源に対する典型的なレーザー安定化を図る回路図。
【符号の説明】
１サンプルセル
２視準用散乱光検出器
３固体レーザー
４制御電源
９コンピューター
１０レーザービーム
１１ビームスプリッター
１８レーザー変調による平均的光散乱信号
２０ピーク[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a light scattering measurement device that measures scattered light from molecules and fine particles contained in a solution in a sample cell.
[0002]
[Prior art]
Accurate measurement of scattered light from molecules and fine particles in a solution is an experimental technique that is convenient and has a wide range of applications for determining various physical properties such as particle size and particle structure in addition to molecular weight and molecular size. .
[0003]
If the light scattering measurement is used in combination with various chromatographic separation devices and concentration detectors, the distribution difference of the various quantities can also be estimated. For the light scattering measurement, measurement conditions, and the results obtained from the measurement, see p. Je. Details are described in the paper of PJWyatt (Analytica Cbimica Acta Vol 272, pp 1-40 (1993)).
[0004]
The space of the laboratory is limited, and such a space is valuable, but it is preferable that the structure of the measuring apparatus is compact. It is desirable to use a semiconductor diode laser light source that is extremely small rather than a gas laser light source that is bulky enough to require a compact structure. However, semiconductor diode lasers have a number of problems that must be overcome for use in light scattering measurement devices and detectors.
[0005]
A sudden change in output level due to mode hopping is also a problem. Even if the action state of the laser changes slightly, the fundamental vibration mode moves from one mode to another mode, so that the laser operation output may change suddenly. This sudden change can be caused by a small change in temperature, drive current, or reflected light to the laser. When the sample is introduced, the additional light is scattered toward the laser, and the changing refractive index of the solution also changes the phase of the scattered light. The additional light may be reflected into the laser from the area of the sample cell through which the laser beam passes. To prevent this scattered reflected light from interacting with the laser, expensive components must be added. In the case of a very complex sample holding structure as described in U.S. Pat.No. 4,616,927, a number of parallel surfaces are provided so as to be orthogonal to the incident laser beam, so that the reflection component is hardly completely removed. It is impossible. When the temperature and drive current are at the mode shift critical point, the laser output can fluctuate up and down by several percent even if there is a slight random change in the level and phase of the reflected light.
[0006]
An important physical property measured by a light scattering measurement device, or more generally, a light scattering photometer, is the ratio of the incident light output per unit area to the sample to the scattered light output per steradian from the sample.
[0007]
In this case, if the laser light source is completely stable, the incident output need only be measured once for calibration. However, the laser output tends to change according to temperature, reflected light, drive current, and usage time. Therefore, in the conventional technique employed for correcting the fluctuation of the laser output, a method of dividing a part of the beam and monitoring the laser output with an optical detector using the divided part has been adopted. Using the laser monitor signal output from the detector, the laser output is stabilized by feedback to the electronic circuit that adjusts the drive current, or the scattered light signal is normalized in the process of mathematically processing the measurement data be able to. In either case, the scattered light signal is divided by the laser monitor signal.
[0008]
However, all of these methods involve small errors. Since mode hopping of the laser occurs very rapidly, the laser output changes over a short period of time until the drive current can be adjusted so that the monitor feedback signal and control circuit can recover the required output level. Similarly, there is neither simultaneity nor signal averaging symmetry between the scattered light detector signal and the laser monitor detector signal, so if the signal changes so rapidly that the monitor cannot track it will be a large error. May occur.
[0009]
Another source of error is the fact that the laser beam does not necessarily have one spatial and temporal component or beamlet. Thus, the laser monitor may prevent the monitor from accurately tracking a signal proportional to the scattered signal in response to a different beamlet combination than the light scattering detector responds to. The reason that the high frequency laser power change must be avoided in many cases against the sudden change caused by mode hopping is due to the problems described above.
[0010]
Mode hopping noise of diode lasers in optical communication signal applications occurs at very high frequencies and is the subject of many research reports and several patents. This very high frequency noise is particularly troublesome in the field of communications, as it occurs at the same frequency as the required communication signal frequency. In the case of light scattering measurements that are often made at very low frequencies, it is only necessary to accurately track the average scatter detector signal and the average monitor signal. Reduction of high-frequency mode hopping noise by 2.5 GHz drive current modulation. J. Vanderwall and J. Reported by J. Blackburn (Optics Let. Vol. 4, No. 9, pp 295-296, Sept 1979). In addition, noise reduction in video disk systems that are driven and modulated at frequencies of 100 MHz or higher is a Hitachi engineer M.M. Ojima (M.Ojima) and S. Reported by S. Yonezawa (Applied Opotics Vol. 25, No. 9, 1 May 1986). In addition, IBM engineer Kay. K. Stubkjaer and M. Small (M. Small) reported noise reduction by 50 to 200 MHz modulation (Electronics Let. Vol. 19, pp388-399 (1983)). Said M. Ojima (M. Ojima) et al. Used 200 MHz to 1 GHz modulation. E. E. Gage and S. In the paper by S. Beckens (Optical Data Storage, SPIE Vol. 1316, pp 199-204 (1990)), the optimum modulation drive frequency for reducing high frequency noise is related to the delay of reflected light to the laser. To make it clear. In this paper, a modulation drive frequency of 100 to 450 MHz was examined. Furthermore, in these papers, extremely high levels of modulation are used, and in practice, driving current below the limit value is applied during part of the modulation cycle, and it is considered that coherent emission stops during this time. ing.
[0011]
Ryoichi Ito's US Patent No. 3,815,045 (1974) “Method of and Device for Modulating Directly a Semiconductor Laser” assigned to Hitachi is used to shift the semiconductor laser between two spatially different modes. A high frequency modulation of the output beam is described using a modulation drive current and optically selecting only one of the spatial modes. Because light scattering photometers require a stable light beam rather than a modulated light beam, this method cannot be applied to light scattering photometers. An optimum laser for a light scattering measurement device operates in only one spatial mode to form a collimated beam. As described in the Ryoichi Ito patent, the problem of stray light becomes serious when operating in other spatial modes.
[0012]
M transferred to Mitsubishi. M. Kohno and J. In J. Itami's Japanese patent application No. 59-9086 and the corresponding German application DE 41 33 772 A1 (May 21, 1992), the reflected light is sufficiently reduced by 500-600 MHz modulation. A compact disk read detection structure is disclosed that is configured to generate In this case, the optimum frequency is selected according to the distance from the reflection area of the disk to the laser light source. However, this method cannot be applied to a light scattering measurement apparatus for several reasons described below. First, the use of a drive current of 500 MHz is problematic and disadvantageous in terms of cost. Second, since the material of the light scattering sample often travels with or within the laser beam on the fluid flow, there is no constant scattering distance, and therefore a single optimal modulation high frequency Does not exist. Third, reducing extremely high fringe noise is almost meaningless in light scattering measurement devices where signal averages of 0.1 to 10 seconds are often used.
[0013]
In the prior art, noise reduction methods, without exception, focus on the laser power itself, and do not directly use the detected signal filtering, signal averaging or signal to laser monitor ratio calculation.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention pays attention to the overall performance of the entire light scattering measuring device in which only the ratio of the scattered light and the incident laser output is required. This allows for fluctuations in the laser output if it can be effectively tracked or removed after signal detection. The proposal of the present invention for the problem is to shift the frequency of the mode hopping noise above the pass band of the signal processing filter included in the detection system. Therefore, the laser drive modulation, the matching signal average filter, and the scattered light / incident light ratio calculation are the main points of the present invention.
[0015]
An object of the present invention is to make it possible to use a compact solid-state laser light source for a light scattering measurement apparatus. Similar techniques can be applied to other types of laser light sources with high frequency variations, as will be apparent to those skilled in the art. A light scattering measuring device or photometer usually measures scattered light from one or more angles, but it is usually changing the intensity of the incident light source by means of a beam splitter or the like, so it changes slowly. Can also be used with a light source with unsteady output. Due to mode hopping due to reflected light and / or stray light re-entering the laser and mode hopping due to temperature changes, the output of lasers, especially solid diode lasers, is not abruptly averaged and monitored with standard techniques. Strength variations or gradual changes may appear. For example, a change in mode structure can change not only the total laser output, but also the ratio of the laser monitor output to the sample incident power. Such a problem is particularly serious in the case of an extremely thin solution of small molecules with weak scattered light, and since stray light is likely to change with changes in the laser mode, it is necessary to accurately subtract stray light. The present invention helps solve this problem by modulating the intensity of the laser so that the output signal can be effectively filtered and measured with high accuracy in both laser monitors and scattered light detectors. It is about to try. To assess all mode structures, abrupt modulation of the laser drive current eliminates the gradual changes that appear in the averaged signal. As a result, the remaining slow change can be accurately tracked, and an accurate ratio of scattered light to incident light can be obtained. In the case of a laser having an external optical system, in order to change the mode structure, for example, a modulation form such as movement of a laser resonator mirror or optical phase modulation in the laser resonator can be used.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The present invention mitigates the effect of mode hopping on the measured light scattering ratio. Therefore, the present invention is in contrast to the known art in that it seeks to suppress the optical signal formed by the laser itself. The modulated laser power contains abrupt power fluctuations, but by averaging the modulated laser power electronically, the averaged laser power is small and slow, except for sudden power level fluctuations. Leaving only smooth fluctuations. This slowly varying average laser power level is measured using a split beam monitor. Similarly, the light scattering signal is averaged to form a smooth, slowly varying signal, so that the ratio of the scattered light signal to the laser output signal at each monitor angle required for light scattering measurement is obtained. .
[0017]
【Example】
FIG. 1 shows a configuration of light scattering measurement by a light scattering photometer using a fluid passing through a sample cell 1 surrounded by a plurality of collimated scattered light detectors 2. Both the scattered light detector 2 and the detector used for the illumination light source / laser monitor described later are generally hybrid photodiodes incorporating a linear amplifier. Although photomultiplier tubes have been used for this detection, their quantum efficiency is very low at red wavelengths from almost any type of laser diode. The sample is illuminated by a solid state laser 3, and the laser control power supply 4 is modulated by a waveform generator 5. The solid state laser 3 is usually combined with a collimating lens member so as to form a collimating output called a laser beam 10. In the preferred embodiment of the invention, the waveform generator 5 forms a triangular wave. The sample cell 1 may have a configuration similar to that described in U.S. Pat. No. 4,616,927, but other types of sample cells 1 illuminated by the solid state laser 3, such as rectangular or cylindrical cells, may be photometric. Can be used together with the same laser modulation method.
[0018]
Each of the scattered light detectors 2, 2,... Has an amplifier including an analog filter 6. The output signal from the scattered light detector 2 is digitized by individual digitizer circuits including the digital filter 7 to block high frequency signals that are not compatible with the experimental state to be measured. Analog and digital filters are typically low-pass filters that are selected to pass signals of typical frequency from the light scattering signal to be measured and to block frequency signals that are generated as a result of laser modulation. It is. It goes without saying that the same result can finally be obtained by using an analog multiplexer to switch all signals to a single A / D converter. The digital signal thus processed may be multiplexed by the digital multiplexer 8 for transmission to the computer via the serial port of the computer 9.
[0019]
A portion of the laser beam 10 is directed by a beam splitter 11 to a laser monitor 12 having similar analog and digital components associated therewith.
[0020]
Since the driving current of the solid-state laser 3 is an important parameter for controlling the laser output and preventing the diode from being damaged, the conventional configuration often uses a current adjusting power source. It goes without saying that Norton equivalent power supplies and current limiting resistors can also be used. A convenient way to “sample” the available mode states by modulating the laser current is to add a periodic waveform voltage to the reference voltage of the power supply so that the laser current varies with the periodic waveform. Although a waveform other than the triangular wave may be used, the triangular wave is preferable in that the consumption time at each current level is equal. In the preferred embodiment, the peak current can be limited to a safe value for the laser diode by a single controller, and the degree of modulation can be adjusted by a unique controller. The depth of modulation may be adjusted so that the mode hopping noise is smoothed as much as possible.
[0021]
The minimum laser drive current will be referred to as the limiting current. The laser light output increases rapidly as the drive current rises above the limit level. In light of experience, to smooth mode hopping noise, peak-to-peak modulation of currents above the limit level is up to about 50%, but about 15% is generally sufficient. For example, for a diode that is used at 60 ma and has a limiting current of 40 ma, peak-to-peak modulation of 0.15 × (60−40) = 3 ma is required to achieve smoothing. The maximum laser diode driving current of the solid-state laser 3 is limited to a value lower than the instantaneous peak value that damages the laser irreparably. In practice, the laser can be driven with an average current very close to the instantaneous maximum. At drive currents below the maximum value, the modulation takes some time and the average output is low.
[0022]
The advantage of the preferred embodiment of the present invention is that only 15% of the modulation is required. That is, the average output loss is very small. The optimum modulation frequency varies to some extent depending on the system. For example, commercially available from Wyatt Technology Corporation incorporating a 20 mW InGaAIP laser such as the Toshiba TOLD 9140 operating in single transverse mode at 690 nm. In the case of the miniDAWN® photometer, we have found that a modulation frequency of 150 Hz is convenient and effective.
[0023]
This frequency was high enough to handle effectively by photometer analog and digital filters and low enough to effectively sample longitudinal mode hopping. Ideally, the modulation frequency should be 10 to 1000 times the frequency of the measured scattered light signal. The laser output beam used in a light scattering measurement device is usually linearly polarized. However, such polarization is not important to the present invention. In a preferred embodiment of the present invention, incident light is polarized in a vertical direction with respect to a horizontal plane including the scattered light detector 2 when measuring light scattering.
[0024]
FIGS. 2A and 2B show a triangular wave applied voltage used to modulate the laser output and a laser driving current according to the applied voltage, respectively, in a preferred embodiment of the present invention. The measurement frequency of a typical light scattering signal formed as the sample eluent passes through the optical fluid cell of the scattered light detector 2 is a few Hz or less. Based on this fact, the inventors have found that a modulation frequency of about 150 Hz is appropriate for sufficiently smoothing irregularities in laser output caused by mode hopping. If it is necessary to measure a scattered signal with a relatively high frequency, the laser modulation frequency must be correspondingly increased.
[0025]
As already mentioned, the modulation frequency must be roughly one to three orders of magnitude higher than the detection frequency. A frequency of 50 to 5000 Hz is sufficient for typical light scattering measurements made with liquid chromatographic separation of polymer samples. In light of experience, we have found that the optimum frequency and amplitude for modulating the laser current will vary depending on the particular laser and detection system configuration. As will be apparent from the examples below, finding the optimal modulation frequency and amplitude for various types of laser sources that may affect subsequent scatter measurements due to mode hopping noise is a light scatter measurement professional. It will be relatively easy. In the preferred embodiment of the present invention, the laser control power supply 4 is triangularly modulated, but it will be apparent to those skilled in the art that satisfactory results can be obtained using other waveforms. For example, by scanning with simple sine waves, sawtooth waves, and other periodic or random waveforms, any mode that is believed to be responsible for output fluctuations can be sampled.
[0026]
3A-3D show experimental data collected by triangular wave modulation of the preferred embodiment. Data 13 in FIG. 3A shows the unmodulated laser power obtained by instantaneous heating of the diode laser with a heat gun and then natural cooling. When a 15% modulated triangular wave laser current of 150 Hz is used, an output characteristic 14 as shown in FIG. 3B is obtained. Note that since the scatter signal is normalized by division by the beam monitor signal, smooth, long-term fluctuations in the laser output are not important for typical light scatter measurements. Such normalization involves digitizing each analog scattered light and laser monitor signal by an A / D converter, filtering the digital data by a digital signal processor, storing the digitized and filtered values in computer means, The required ratio is calculated by dividing the digitized scattered light signal by the digitized laser monitor signal to obtain a digitized ratio of each scattered light signal. The smoothed signal ratio can also be obtained by analog dividing means in which the output ratio signal itself is an analog value. As an alternative to this general method, those skilled in the art will be able to conceive of, for example, adjusting the average laser power using a laser monitor signal.
[0027]
When a thin polystyrene sample is injected into a flowing solvent through a photometer system as shown in FIG. 1, the light scattering signal 15 of unmodulated scattering 90 ° shown in FIG. 3C and the corresponding laser output shown in FIG. 3C. 16 is obtained. The noise at the peak 17 in FIG. 3C is due to the mode hopping caused by the scattered light being reflected to the laser. The average light scattering signal in the case of laser modulation is indicated by 18 in FIG. 3D and the laser output is indicated by 19. The peak 20 shown in FIG. 3D does not have peak data irregularity like the peak 17 shown in FIG. 3C. The light scattering signal corresponding to the non-modulated laser current affected the laser output itself by reflecting a part of the light to the laser and / or changing the phase of the reflected light.
[0028]
FIG. 4 is a simplified diagram of a preferred embodiment of a circuit for supplying modulation current to a laser diode such as that used in the light scattering photometer shown in FIG. The potentiometer 21 supplies an adjustable DC voltage to the non-inverting input of the operational amplifier 26. The operational amplifier 26 controls the gate of the field effect transistor 28, which controls the current to the laser diode 29. Negative feedback to the operational amplifier 26 for current control is given by the voltage generated in the series resistor 27. Modulation is accomplished by AC coupling a square wave voltage 22 to the current control input via a coupling capacitor 23 and an adjustable coupling resistor 24. The filtering action of the resistor 24 and the coupling capacitor 23 converts the square wave into a wave very close to the intended triangular wave. Modulation AC coupling allows the control of the average DC laser current by the potentiometer 21 and the modulation amplitude by the resistor 24 to be performed independently.
[0029]
Although preferred means for obtaining an effective result by utilizing a laser light source containing essentially noise in a light scattering measurement apparatus have been described above, it will be apparent to those skilled in the art that the preferred embodiment of the present invention described above is applied. On the other hand, it is possible to make various changes, and any change relating to the modulation type, amplitude and frequency is included in the scope of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a stabilization method that forms part of a light scattering detection scheme as a preferred embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are graphs showing laser drive current triangular wave modulation applied voltage and the resulting laser drive current. FIG.
FIGS. 3A and 3B are graphs showing the effect of a noise reduction method on laser output mode hopping noise caused by temperature drift; FIGS. C and D are graphs showing the effect of a noise reduction method on laser output mode hopping noise caused by reflected light from a light scattering sample.
FIG. 4 is a circuit diagram for typical laser stabilization for a solid-state InGaAIP laser power source operating at 690 nm with a 20 mW peak power.
[Explanation of symbols]
1 Sample Cell 2 Collimated Scattering Light Detector 3 Solid State Laser 4 Control Power Supply 9 Computer 10 Laser Beam 11 Beam Splitter 18 Average Light Scattering Signal 20 by Laser Modulation 20 Peak

Claims

モードホッピング不安定性に起因するノイズを本来的に有するレーザービームを発射するレーザーを組込んだ光散乱測定装置用レーザー光照射システムにおいて、
ａ）前記モードホッピング不安定性の影響を本来的に受ける前記レーザービームを発射するレーザー発射手段と、
ｂ）散乱光信号測定用周波数の約１０乃至1000倍の周波数と前記レーザーのピーク電流レベル以下の最大振幅でレーザー駆動電流を変調できるレーザー駆動電流変調手段と、
ｃ）発射された前記レーザービームの一部を分割する手段及び前記分割部分をモニター検出器で検出することによって前記レーザービームの出力を表わすレーザーモニター信号を出力する手段と、
ｄ）測定すべき散乱光信号の周波数を有する信号を通過させ、変調周波数を有する信号を阻止する低域フィルタ手段であって、前記レーザービームの前記変調に起因する前記レーザーモニター信号の変動とモードホッピングに起因するノイズによる信号の変動とを同時に除去すると共に、前記光散乱測定装置に使用される低域フィルタに略等しいレーザーモニター信号用の低域フィルタ手段と
から成ることを特徴とする光散乱測定装置用レーザー光照射システム。In a laser light irradiation system for a light scattering measurement device incorporating a laser that emits a laser beam that inherently has noise due to mode hopping instability,
a) laser emitting means for emitting the laser beam inherently affected by the mode hopping instability;
b) a laser driving current modulation means capable of modulating the laser driving current with a frequency of about 10 to 1000 times the frequency for measuring the scattered light signal and a maximum amplitude below the peak current level of the laser;
c) means for splitting a portion of the emitted laser beam and means for outputting a laser monitor signal representing the output of the laser beam by detecting the split portion with a monitor detector;
d) Low-pass filter means for passing a signal having the frequency of the scattered light signal to be measured and blocking the signal having a modulation frequency, the fluctuations and modes of the laser monitor signal due to the modulation of the laser beam. Light scattering characterized by comprising a low-pass filter means for laser monitor signals, which simultaneously removes signal fluctuations due to noise caused by hopping and is substantially equal to the low-pass filter used in the light scattering measuring device. Laser light irradiation system for measuring equipment.

前記レーザー駆動電流変調手段が、レーザーを起動させるのに必要な限界駆動電流以上の最小レーザー駆動電流を出力することを特徴とする請求項１記載のレーザー光照射システム。 2. The laser light irradiation system according to claim 1, wherein the laser driving current modulation means outputs a minimum laser driving current equal to or higher than a limit driving current necessary for starting the laser.

前記レーザー駆動電流変調手段が、前記レーザー駆動電流とレーザーを駆動する最小の電流値である限界値との差の約１５％の振幅で前記レーザー駆動電流を変調することを特徴とする請求項１記載のレーザー光照射システム。2. The laser driving current modulating means modulates the laser driving current with an amplitude of about 15% of a difference between the laser driving current and a limit value which is a minimum current value for driving a laser. The laser light irradiation system described.

前記レーザーモニター信号用の低域フィルタ手段が、前記レーザーモニター信号を変換するＡ／Ｄコンバータと、ディジタル変換された信号を記憶するディジタル記憶手段と、前記記憶されたディジタル変換信号を処理し、平滑化するディジタル信号処理手段とからなることを特徴とする請求項１記載のレーザー光照射システム。 The low-pass filter means for the laser monitor signal includes an A / D converter for converting the laser monitor signal, a digital storage means for storing the digitally converted signal, and a smoothing processing for the stored digital conversion signal. 2. The laser light irradiation system according to claim 1, further comprising: a digital signal processing means for converting the digital signal processing means.

前記レーザーが、固体ダイオードレーザーであることを特徴とする請求項１記載のレーザー光照射システム。 The laser light irradiation system according to claim 1, wherein the laser is a solid-state diode laser.

前記レーザー駆動電流変調手段が、前記レーザー駆動電流を５０乃至5000Ｈｚで変調することを特徴とする請求項１記載のレーザー光照射システム。 2. The laser light irradiation system according to claim 1, wherein the laser driving current modulating means modulates the laser driving current at 50 to 5000 Hz.

前記モニター検出器が、フォトダイオードであることを特徴とする請求項１記載のレーザー光照射システム。 The laser light irradiation system according to claim 1, wherein the monitor detector is a photodiode.

前記レーザー駆動電流が、前記レーザー駆動電流変調手段によって三角波で変調されることを特徴とする請求項１記載のレーザー光照射システム。 2. The laser light irradiation system according to claim 1, wherein the laser driving current is modulated with a triangular wave by the laser driving current modulating means.

前記レーザー駆動電流変調手段の変調の振幅が、前記レーザー駆動電流とレーザーを駆動する最小の電流値である限界値との差の５０％以下であることを特徴とする請求項１記載のレーザー光照射システム。2. The laser beam according to claim 1, wherein an amplitude of modulation of the laser drive current modulation means is 50% or less of a difference between the laser drive current and a limit value which is a minimum current value for driving the laser. Irradiation system.

前記レーザーが、直線偏光出力ビームを形成することを特徴とする請求項１記載のレーザー光照射システム。 The laser light irradiation system according to claim 1, wherein the laser forms a linearly polarized output beam.

レーザーが、約690nmの波長で作用することを特徴とする請求項５記載のレーザー光照射システム。 6. The laser light irradiation system according to claim 5, wherein the laser operates at a wavelength of about 690 nm.

モードホッピング不安定性に起因するノイズを本来的に有する光散乱測定用レーザーの制御方法において、
ａ）散乱光信号の測定周波数の約１０乃至1000倍の周波数及びレーザーのピーク電流レベル以下の最大振幅でレーザー駆動電流を変調し、
ｂ）発射されるレーザービームの一部を分割し、前記分割部分をモニター検出器で検出することにより前記レーザービームの出力を表わす値を求め、
ｃ）測定すべき散乱光信号の周波数を有する信号を通過させ、変調周波数を有する信号を阻止する低域フィルタで前記モニター検出器からの信号を平滑化して、モードホッピングに起因するノイズによる信号の変動も同時に除去し、
ｄ）１つ又は２つ以上の角度から前記変調レーザービームによって照射されるサンプルの散乱光を検出し、夫々の前記角度における夫々の前記検知散乱光信号を前記段階ｃ）で用いられた低域フィルタと略等しい低域フィルタで平滑化し、夫々の低域フィルタによって前記レーザービームの前記変調に起因する検出散乱光変動を平滑化すると共にモードホッピングに起因するノイズによる信号の変動も同時に除去し、
ｅ）こうして平滑化された散乱光信号を同様に処理されたレーザーモニター信号によって除算することにより前記測定角度ごとに前記サンプルからの散乱光とサンプルへの入射光との出力比を形成する
ステップから成ることを特徴とする光散乱測定方法。In a method for controlling a laser for light scattering measurement, which inherently has noise due to mode hopping instability,
a) modulating the laser drive current with a frequency approximately 10 to 1000 times the measurement frequency of the scattered light signal and a maximum amplitude below the peak current level of the laser;
b) Dividing a portion of the emitted laser beam and detecting the divided portion with a monitor detector to obtain a value representing the output of the laser beam;
c) The signal from the monitor detector is smoothed by a low-pass filter that passes the signal having the frequency of the scattered light signal to be measured and blocks the signal having the modulation frequency, so that the signal due to noise caused by mode hopping At the same time, fluctuations are removed,
d) detecting the scattered light of the sample illuminated by the modulated laser beam from one or more angles, and using the respective detected scattered light signals at the respective angles in the low range used in step c) Smoothing with a low-pass filter substantially equal to the filter, smoothing the detected scattered light fluctuation caused by the modulation of the laser beam by each low-pass filter and simultaneously removing signal fluctuation due to noise caused by mode hopping,
e) from the step of forming the output ratio of the scattered light from the sample and the incident light on the sample at each measurement angle by dividing the thus smoothed scattered light signal by the similarly processed laser monitor signal. A light scattering measurement method characterized by comprising:

変調されたレーザー駆動電流の最小値が、レーザーを起動させるのに必要な限界駆動電流よりも大きいことを特徴とする請求項１２記載の光散乱測定方法。13. The light scattering measurement method according to claim 12 , wherein the minimum value of the modulated laser driving current is larger than a limit driving current necessary for starting the laser.

前記レーザー駆動電流の変調の深度が、前記レーザー駆動電流とレーザーを駆動する最小の電流値である限界値との差の約１５％であることを特徴とする請求項１２記載の光散乱測定方法。13. The light scattering measurement method according to claim 12 , wherein the modulation depth of the laser driving current is about 15% of a difference between the laser driving current and a limit value which is a minimum current value for driving the laser. .

前記レーザー駆動電流の変調が約150 Ｈｚであることを特徴とする請求項１２記載の光散乱測定方法。13. The light scattering measurement method according to claim 12, wherein the modulation of the laser driving current is about 150 Hz.

前記レーザーが、固体ダイオードレーザーであることを特徴とする請求項１２記載の光散乱測定方法。The light scattering measurement method according to claim 12 , wherein the laser is a solid-state diode laser.

前記変調が、５０乃至5000Ｈｚであることを特徴とする請求項１２記載の光散乱測定方法。13. The light scattering measurement method according to claim 12 , wherein the modulation is 50 to 5000 Hz.

前記検出されて平滑化されたレーザーモニター信号と前記平滑化された散乱光信号とが、ディジタル化され、前記出力比がコンピュータ手段によって計算されることを特徴とする請求項１２記載の光散乱測定方法。13. The light scattering measurement of claim 12, wherein the detected and smoothed laser monitor signal and the smoothed scattered light signal are digitized and the output ratio is calculated by computer means. Method.

前記散乱光信号の夫々が、前記レーザーモニター信号によってアナログ除算されることによって前記出力比を得ることを特徴とする請求項１２記載の光散乱測定方法。13. The light scattering measurement method according to claim 12 , wherein each of the scattered light signals is analog-divided by the laser monitor signal to obtain the output ratio.

前記レーザー駆動電流が、三角波形によって変調されることを特徴とする請求項１２記載の光散乱測定方法。The light scattering measurement method according to claim 12 , wherein the laser driving current is modulated by a triangular waveform.

前記レーザー駆動電流の変調の深度が、前記レーザー駆動電流とレーザーを駆動する最小の電流値である限界値との差の５０％以下であることを特徴とする請求項１２記載の光散乱測定方法。13. The light scattering measurement method according to claim 12 , wherein a depth of modulation of the laser driving current is 50% or less of a difference between the laser driving current and a limit value which is a minimum current value for driving the laser. .

前記レーザービームが、直線偏光されることを特徴とする請求項１２記載の光散乱測定方法。The light scattering measurement method according to claim 12 , wherein the laser beam is linearly polarized.

前記モニター検出器が、フォトダイオードであることを特徴とする請求項１２記載の光散乱測定方法。The light scattering measurement method according to claim 12 , wherein the monitor detector is a photodiode.