JPH0587979U

JPH0587979U - 半導体レーザモジュール

Info

Publication number: JPH0587979U
Application number: JP2886392U
Authority: JP
Inventors: 均山浦
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1992-04-30
Filing date: 1992-04-30
Publication date: 1993-11-26

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】ケース内に収納された半導体レーザ素子等の
個々の光学素子に固有な制御定数を外部駆動装置で設定
することなく光学系への組み込みや交換作業ができるよ
うにする。【構成】半導体レーザ素子１２を含む光学素子に固有
な制御定数を記憶した制御定数記憶装置１８をケース内
に設けたことにより、ケース内に収納された半導体レー
ザ素子等の個々の光学素子に固有な制御定数を外部駆動
装置で設定することなく光学系への組み込みや交換作業
をできるようにした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、少なくとも半導体レーザ素子を含む光学素子及びこの半導体レーザ素子の温度を制御する温度制御器をケース内に収納してなる半導体レーザモジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】

図９は従来の半導体レーザモジュールの構成を示す断面図である。図９に示されるように、従来の半導体レーザモジュール１００は、ホルダー１０４内に装着固定された半導体レーザ素子１０２とこの半導体レーザ素子１０２の基部に取り付けたペルチェ素子１０３とをケ−ス１０１内に収納したものである。ペルチェ素子１０３は、半導体レーザ素子１０２に取り付けられた温度検出素子１０７によって検出される温度が所定の温度になるように温度制御する。また、半導体レーザ素子１０２の出射部１０２ａからの出射レーザ光はホルダー１０４に設けられた出射レンズ１０５及びケース１０１に設けられた出射窓１０６を通じて外部に出射される。

【０００３】ところで、半導体レーザ素子１０２から出射されるレーザ光の波長及び光パワーもしくは光出力は、半導体レーザ素子１０２に加えられる駆動電流及び半導体レーザ素子１０２の温度に依存して変動する。しかも、その変動の特性は個々の半導体レーザ素子毎にバラツキがあるのが普通であり、個々の半導体レーザ素子毎に固有なものである。それゆえ、所定の波長及び光パワーもしくは光出力を有するレーザ光を得るためには、半導体レーザ素子１０２に加える駆動電流及び温度を個々の半導体レーザ素子に固有な所定の値に制御する必要がある。この制御は半導体レーザモジュール１００の外部に設けられた駆動装置によって行われる。

【０００４】ここで、一定の光パワーもしくは光出力を得る方法として、半導体レーザ素子１０２に加える駆動電流を固有の一定の値に保持する方法と、半導体レーザ素子１０２から出射されるレーザ光の強度をフォトダイオード等の光検出器によって検出し、この検出出力が一定になるように駆動電流を制御する方法とがある。また、温度を所定の値に保持するには温度検出素子１０７の出力が固有な所定の値になるようにペルチェ素子１０３に加える電流を制御する必要がある。このような制御を行うためには個々の半導体レーザ素子に固有なそれぞれの制御定数を設定して与える必要がある。すなわち、例えば、上述の駆動電流を固有の一定の値に保持する方法を実施するためには、この固有の駆動電流値を指示するための駆動電流制御定数を与える必要がある。この駆動電流制御定数は、通常、固有の電圧値で与えられる。すなわち、この電圧値に比例する電流値を半導体レーザ素子１０２の固有の駆動電流値とする。また、光検出器の検出出力が固有な所定の値になるように駆動電流を制御する方法を実施するためにはこの固有な所定の値を指示する駆動電流制御定数を与える必要がある。この駆動電流制御定数も固有の電圧値で与えられるのが普通である。さらに、温度検出素子１０７の出力が固有な所定の値になるようにペルチェ素子１０３に加える電流を制御するためには、この固有な所定の値を指示する温度制御定数を与える必要がある。この温度制御定数も固有の電圧値で与えられるのが普通である。従来は、このような制御定数を全て外部の駆動装置内に設けられた回路によって設定していた。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、例えば、上述の従来の半導体レーザモジュールを特定の目的を遂行する光学系の構成要素として組み込んだ場合には次のような問題があった。すなわち、半導体レーザモジュール又はこれを駆動する駆動装置が故障あるいは寿命等の理由で交換しなければならない事態が生じた場合、駆動装置内で設定される各種の制御定数を個々の半導体レーザモジュールに固有な制御定数に設定し直さなければならない。このため、交換作業が煩雑であるとともに、光学系に複数の半導体レーザモジュールを用いている場合等には個々のモジュール毎に異なる設定が必要であるので著しい手間と時間を要していた。

【０００６】この考案は、上述の背景のもとでなされたものであり、ケース内に収納された半導体レーザ素子等の個々の光学素子に固有な制御定数を個々のモジュール毎に外部駆動装置で設定することなく光学系への組み込みや交換作業ができる半導体レーザモジュールを提供することを目的としたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上述の課題を解決するために本考案にかかる半導体レーザモジュールは、（１）少なくとも半導体レーザ素子を含む光学素子及びこの半導体レーザ素子の温度を制御する温度制御器をケース内に収納してなる半導体レーザモジュールにおいて、前記半導体レーザ素子を含む光学素子に固有な制御定数を記憶した制御定数記憶装置を前記ケース内に設けたことを特徴とする構成とした。

【０００８】また、構成１の態様として、（２）構成１の半導体レーザモジュールにおいて、前記制御定数記憶装置は、前記半導体レーザ素子から発振されるレーザ光の波長及び光パワーが設定された値を維持するために該半導体レーザ装置に印加すべき固有な値の駆動電流を指示する駆動電流制御定数、前記半導体レーザ素子から発振されるレーザ光の波長及び光パワーが設定された値を維持するために前記温度制御器によって保持されるべき固有の温度を指示する温度制御定数及び前記半導体レーザ素子から発振されるレーザ光の光出力が設定された値を維持するための基準となる定出力制御定数のうちのいずれか１又は２以上の制御定数を記憶したものであることを特徴とした構成とした。

【０００９】さらに、構成１又は２の態様として、（３）構成１又は２の半導体レーザモジュールにおいて、前記半導体レーザ素子から射出されたレーザ光を分割する光分割器と、前記半導体レーザ素子から射出されたレーザ光及び前記光分割器によって分割されたレーザ光のうちのいずれか１又は２以上のレーザ光に変調を加える１又は２以上の光変調器を前記ケース内に設けたことを特徴とする構成とした。

【００１０】

【作用】

上述の構成１及び２によれば、半導体レーザ素子に固有な制御定数を記憶した制御定数記憶装置がケース内に設けられてあるので、この半導体レーザ素子に固有な制御定数を個々のモジュール毎に外部駆動装置で設定する必要がない。このため、この半導体レーザモジュールを用いれば、半導体レーザ素子等の光学素子に固有な制御定数を個々のモジュール毎に外部駆動装置で設定することなく光学系への組み込みや交換作業ができる。

【００１１】また、構成３によれば、変調を受けた複数のレーザ光が得られる。しかもこの場合、半導体レーザモジュールに記憶する制御定数として光変調器の特性も考慮にいれた定数とすれば、ケース内に収納された半導体レーザ素子及び光変調器に固有な制御定数を個々のモジュール毎に外部駆動装置で設定することなく光学系への組み込みや交換作業ができる半導体レーザモジュールを得ることができる。

【００１２】

【実施例】第１実施例図１はこの考案の第１実施例にかかる半導体レーザモジュールの断面図、図２は制御定数記憶装置の回路構成を示す図、図３は外部駆動装置の回路構成を示す図である。以下、これらの図面を参照にしながら第１実施例にかかる半導体レーザモジュールを説明する。

【００１３】図１において、符号１０は半導体レーザモジュール、符号１１はケース、符号１２半導体レーザ素子、符号１３は温度制御器たるペルチェ素子、符号１４はホルダー、符号１５は出射レンズ、符号１６は出射窓、符号１７温度検出素子たるサーミスタ、符号１８制御定数記憶装置、符号１９はコネクタである。

【００１４】ケース１１は、内部に収納部を備えた箱状体であり、内部収納部にペルチェ素子１３、半導体レーザ素子１２及び制御定数記憶装置１８を保持したホルダー１４を収納固定するとともに、図中右方の側壁部にレーザ光を出射する出射窓１６を設け、また、左方の側壁部にコネクタ１９を取り付けたものである。

【００１５】ホルダー１４は、半導体レーザ素子１２を収納保持するレーザ素子収納部１４ａと、このレーザ素子収納部１４ａの下側の壁部を延長して形成された基部１４ｂとを有する。レーザ素子収納部１４ａの図中右方の側壁部にはレーザ光取出窓１４ｃが設けられ、このレーザ光取出窓１４ｃに出射レンズ１５が嵌め込まれている。また、基部１４ｂの上側には保持台１８ａを介して制御定数記憶装置１８が固定され、下側にはペルチェ素子１３が固定されている。このペルチェ素子１３はケース１１の内部底面に固定されている。したがって、ホルダー１４はこのペルチェ素子１３を介してケース１１に固定される。

【００１６】半導体レーザ素子１２は、本体部１２ａに形成された凹部に保持部材１２ｂを固定し、この保持部材１２ｂに半導体レーザチップ１２ｃ及びフォトダイオード１２ｄを固定したものである。また、凹部の口部にはカバーガラス１２ｅが取り付けられ、半導体レーザチップ１２ｃから前方に出射したレーザ光を外部に取り出すようになっている。なお、フォトダイオード１２ｄは半導体レーザチップ１２ｃから後方に出射したレーザ光を検出し、その光パワーもしくは光出力をモニタするものである。サーミスタ１７は半導体レーザ素子の温度を検出し、検出温度に比例した出力電圧を送出する。ペルチェ素子１３はホルダー１４を冷却（又は加熱）するもので、この冷却（又は加熱）の加減は該ペルチェ素子１３に流す電流を加減することにより制御する。

【００１７】制御定数記憶装置１８は、要するに、半導体レーザモジュール１０を外部駆動装置に接続したとき、半導体レーザ素子１２に固有な温度制御定数たる電圧Ｖ₀₁ と、半導体レーザ素子１２に固有な駆動電流定数たる電圧Ｖ₀₂とを外部駆動装置に送出するものである。外部駆動装置は、サーミスタ１７の出力電圧がＶ₀₁に等しくなるようにペルチェ素子に流す電流を加減し、また、Ｖ₀₂に比例する値の駆動電流を半導体レーザ素子１２に流す。図２に示されるように、この制御定数記憶装置１８は、端子Ｃ₁，Ｃ₂を通じて印加される電圧ＶをツェナーダイオードＤ₁によって定電圧Ｖ₀に変換し、この定電圧Ｖ₀から２つの半固定ボリュームＶ_R1，Ｖ_R2を通じて半導体レーザ素子１２に固有な温度制御定数たる電圧Ｖ₀₁と、半導体レーザ素子１２に固有な駆動電流定数たる電圧Ｖ₀₂とを得るようにしたものである。なお、抵抗Ｒ₁はツェナーダイオードＤ₁に流す電流を決める抵抗である。この電圧Ｖ₀₁とＶ₀₂とは端子Ｃ₃，Ｃ₄を通じて外部駆動装置に送出される。

【００１８】図３は外部駆動装置の回路構成例を示すもので、図における端子Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃，Ｃ₄は制御定数記憶装置１８の同符号の端子に対応する。この外部駆動装置においては端子Ｃ₁，Ｃ₂を通じて制御定数記憶装置１８に電圧Ｖを送出する。なお、図においてはこの電圧Ｖの発生回路は省略してある。また、端子Ｃ₃を通じて制御定数記憶装置１８から与えられた電圧Ｖ₀₂は、電流・電圧変換器（ＶーＩ変換器）によってこの電圧Ｖ₀₂に比例する電流に変換され、増幅器Ａ₂によって増幅された後、半導体レーザ素子１２に駆動電流として加えられる。さらに、端子Ｃ₄を通じて制御定数記憶装置１８から与えられた電圧Ｖ₀₁は、差動増幅器Ｓ₁によってサーミスタ１７の出力電圧との差がとられ、この差の値が演算回路（ＣＰＵ）加えられる。ＣＰＵでは差の大きさに比例する成分（Ｐ成分）、差の変化の所定時間の積分値の成分（Ｉ成分）及び差の変化の微分値の成分（Ｄ成分）等のいわゆるＰＩＤ係数等を演算してペルチェ素子１３に加える電流に比例する信号を算出する。この算出された信号は増幅器Ａ₁によって増幅されてペルチェ素子１３に加えられる。

【００１９】上述の構成によれば、半導体レーザ素子１２に固有な制御定数を記憶した制御定数記憶装置１８がケース１１内に設けられてあるので、この半導体レーザ素子１２に固有な制御定数を個々のモジュール毎に外部駆動装置で設定する必要がない。このため、この半導体レーザモジュール１０を用いれば半導体レーザ素子１２に固有な制御定数を外部駆動装置で設定することなく光学系への組み込みや交換作業ができる。

【００２０】なお、制御定数記憶装置１８を構成する回路としては、図２に示した外に、例えば、図４及び図５に示したような回路構成のものであってもよい。図４に示した例は、図２におけるツェナーダイオードＤ₁に流す電流を定電流回路から供給するようにして電圧Ｖの変動に対するツェナーダイオードＤ₁の降伏電圧の変動を小さくし、制御定数の設定精度を高めるようにしたものである。この場合、ツェナーダイオードＤ₁の代わりに定電圧ＩＣを用いればさらに精度を上げることができる。また、図５に示される例はそれぞれの制御定数を読みだし専用メモリ（ＲＯＭ）にデジタル量として憶させておき、これを読み出してＤ／Ａ変換器でアナログ量に変換するようにしたものである。これによれば、容易に複数種類の制御定数を記憶させておくことが可能となる。

【００２１】さらに、以上の例では、半導体レーザ素子１２に加える駆動電流を固有の一定の値にすることにより光出力等を所定の値にする例についてのべたが、半導体レーザ素子１２から出射されるレーザ光の光出力をフォトダイーオード１２ｄでモニタしてそのモニタ出力が一定になるように駆動電流を制御するようにしてもよい。その場合には、制御定数記憶装置にそのモニタ出力の基準となる電圧を制御定数として記憶させるようにすればよい。

【００２２】また、図６に示したように、半導体レーザモジュールからのレーザ光を光ファイバを通じて外部に取り出すようにしてもよい。この半導体レーザモジュール２０は、ケース１１の出射窓１６に光ファイバ２１の入射部を挿入固定し、ファイバ素線２１ａの先端部をホルダー１４に設けた固定孔１４ｆまで延長してこれをフェルール２４で固定したものである。出射窓１６への光ファイバ２１の固定は、光ファイバ２１の被覆部２１ｂの外周に光ファイバ保持部材２２を被せ、これを出射窓１６に装着して固定する。さらに、出射窓１６と外部との境部にはスリーブ２３を被着して補強する。これにより、光ファイバによるレーザ光取り出しが可能となる。

【００２３】第２実施例図７はこの考案の第２実施例にかかる半導体レーザモジュールの縦断面図、図８は第２実施例の横断面図である。この実施例はケース１１内に２つの音響光学素子３３，３４をも収納するようにし、半導体レーザ素子１２から射出されたレーザ光を無偏光ビームスプリッタ３１で２つに分離した後、直進するレーザ光を音響光学素子３３に入射し、一方、分離して９０°方向に進行するレーザ光をミラー３２を介して音響光学素子３４に入射させて各々光周波数シフトを施すことにより２周波レーザ光を得るようにしたものである。なお、ホルダー１４の基部１４ｂが大きいので２つのペルチェ素子１３ａ，１３ｂを用いている。その外の構成は上述の第１実施例と同じである。この実施例によると、制御定数記憶装置に記憶する制御定数として音響光学素子３３，３４の特性も考慮にいれた定数とすれば、ケース内に収納された半導体レーザ素子１２及び音響光学素子３３，３４に固有な制御定数を個々のモジュール毎に外部駆動装置で設定することなく光学系への組み込みや交換作業ができる２周波の半導体レーザモジュールを得ることができる。

【００２４】

【考案の効果】

以上詳述したように、本考案にかかる半導体レーザモジュールは、半導体レーザ素子を含む光学素子に固有な制御定数を記憶した制御定数記憶装置をケース内に設けたことにより、ケース内に収納された半導体レーザ素子等の個々の光学素子に固有な制御定数を外部駆動装置で設定することなく光学系への組み込みや交換作業をできるようにしたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の第１実施例にかかる半導体レーザモ
ジュールの断面図である。

【図２】制御定数記憶装置の回路構成を示す図である。

【図３】外部駆動装置の回路構成を示す図である。

【図４】制御定数記憶装置のたの回路構成例を示す図で
ある。

【図５】制御定数記憶装置のたの回路構成例を示す図で
ある。

【図６】第１実施例の変形例を示す断面図である。

【図７】この考案の第２実施例にかかる半導体レーザモ
ジュールの縦断面図である。

【図８】この考案の第２実施例にかかる半導体レーザモ
ジュールの横断面図である。

【図９】従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１０…半導体レーザモジュール、１１…ケース、１２…
半導体レーザ素子、１３…ペルチェ素子、１８…制御定
数記憶装置。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】少なくとも半導体レーザ素子を含む光学
素子及びこの半導体レーザ素子の温度を制御する温度制
御器をケース内に収納してなる半導体レーザモジュール
において、前記半導体レーザ素子を含む光学素子に固有な制御定数
を記憶した制御定数記憶装置を前記ケース内に設けたこ
とを特徴とする半導体レーザモジュール。
【請求項２】請求項１に記載の半導体レーザモジュー
ルにおいて、前記制御定数記憶装置は、前記半導体レーザ素子から発
振されるレーザ光の波長及び光パワーが設定された値を
維持するために該半導体レーザ装置に印加すべき固有な
値の駆動電流を指示する駆動電流制御定数、前記半導体
レーザ素子から発振されるレーザ光の波長及び光パワー
が設定された値を維持するために前記温度制御器によっ
て保持されるべき固有の温度を指示する温度制御定数及
び前記半導体レーザ素子から発振されるレーザ光の光出
力が設定された値を維持するための基準となる定出力制
御定数のうちのいずれか１又は２以上の制御定数を記憶
したものであることを特徴とした半導体レーザモジュー
ル。
【請求項３】請求項１又は２に記載の半導体レーザモ
ジュールにおいて、前記半導体レーザ素子から射出されたレーザ光を分割す
る光分割器と、前記半導体レーザ素子から射出されたレ
ーザ光及び前記光分割器によって分割されたレーザ光の
うちのいずれか１又は２以上のレーザ光に光変調を加え
る１又は２以上の光変調器を前記ケース内に設けたこと
を特徴とする半導体レーザモジュール。