(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的にガス濃度の測定を行うガス濃度測定装置に利用されるガスセル（１）において、
当該ガスセルは２個の本体部から成り、該各本体部は、レーザ光を透過させる窓部（２ｅ，３ｅ）を備えた底板と、該底板より立設してなる筒状の側板部（２ｂ，３ｂ）と、開口部（２ａ，３ａ）と、該開口部にフランジ（２ｃ，３ｃ）を有するとともに、
前記各本体部のフランジ同士を接合させ、気密封止されているガスセルであって、濃度測定の対象となるガスと同じ種類のガスを収容したことを特徴とするガスセル。
【請求項２】
前記２個の本体部のうち、一方の本体部は、窓部（３ｅ）を有する底板と、当該底板に設置されたフランジから成ることを特徴とする請求項１記載のガスセル。
【請求項３】
レーザ光を通過させる貫通穴（４ｂ）を有するスペーサ部材（４）を、前記２個の本体部のうち、一方の本体部と他方の本体部との間に備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のガスセル。
【請求項４】
前記２個の本体部のうち、一方の本体部及び他方の本体部に備えられた前記フランジのうちの少なくとも一方の接合面上に、円周状の突起部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のガスセル。
【請求項５】
光学的にガス濃度の測定を行うガス濃度測定装置に利用されるガスセル（１）において、
当該ガスセルは、窓部（２ｅ，３ｅ）を有する底板と当該底板に設置されたフランジから成る２個の本体部と、当該２個の本体部の一方の本体部と他方の本体部との間にレーザ光を通過させる貫通穴（４ｂ）を有するスペーサ部材（４）とを備え、
前記一方の本体部と前記スペーサ部材のうちの少なくとも一方の接合面に円周状の突起部を備え、且つ、前記他方の本体部と前記スペーサ部材のうちの少なくとも一方の接合面に円周状の突起部を備え、
前記２個の本体部の各フランジと前記スペーサ部材とをそれぞれ接合させ、気密封止されているガスセルであって、濃度測定の対象となるガスと同じ種類のガスを収容していることを特徴とするガスセル。
【請求項６】
前記一方の本体部と前記スペーサ部材のうちの少なくとも一方の接合面に円周状の突起部を備え、且つ、前記他方の本体部と前記スペーサ部材のうちの少なくとも一方の接合面に円周状の突起部を備えたことを特徴とする請求項３記載のガスセル。
【請求項７】
濃度検出を行なうガスと同じ種類のガスとともに、前記濃度検出を行なうガスと反応しない気密試験用ガスを封入したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のガスセル。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のガスセルにガスを封入するときに用いられるガスセル製造治具（１２）であって、
一対の電極（１９、２０）と、
前記一対の電極の先端に形成されていて、接合面同士が対向するように前記本体部をそれぞれ挿着可能な凹部（２４ａ，２４ｂ）と、
前記一対の電極を着脱可能にガイドするガスセル封入容器（２１）と、
前記一対の電極にそれぞれ取り付けられ、前記ガスセル封入容器内を気密するシール部材（２３）とを備えたことを特徴とするガスセル製造治具。  
【請求項９】
請求項８記載のガスセル製造治具（１２）を用いたガスセルの製造方法であって、
前記ガスセル製造治具の前記凹部（２４ａ，２４ｂ）に前記各本体部を挿着するステップと、
前記ガスセル封入容器内を真空状態にするステップと、
前記ガスセル封入容器（２１）内にガスを導入するステップと、
ガスが封入された状態で前記一対の電極間に電流を流し、対応する接合面同士を全て抵抗溶接して気密封止するステップとを含むことを特徴とするガスセル製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれかに記載のガスセル（１）と、
ガス吸収線に周波数安定化された、ガス濃度を測定するためのレーザ光を出射する半導体レーザ（３１ｃ）と、  
前記半導体レーザの温度を計測する温度計測素子（３１ｉ）と、
前記半導体レーザの温度を制御する温度制御素子（３１ｆ）と、
前記半導体レーザから出射した前記レーザ光を平行光にするコリメートレンズ（３１ｄ）と、
前記レーザ光の出射に伴う、前記半導体レーザへの反射光の戻りを防止する光アイソレータ（３１ｅ）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経由後に受光する受光器（３１ｈ）とがバタフライ型ケース本体（３１ａ）に一体に収容され気密封止されていることを特徴とする半導体レーザモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的にガス濃度の測定を行うガス濃度測定装置に具備するガスセルに係り、このガスセルを製造するためのガスセル製造治具及びガスセルの製造方法並びにガスセルを収容した半導体レーザモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、各種気体分子は光の波長に対して固有の吸収スペクトルを有する。したがって検出対象の微量気体分子が高い吸収を示す波長の光をレーザ等の光源から照射し、大気中の被測定空間を通過後、その波長の光の強度を検出することで、被測定空間における検出対象の微量気体分子の存在を検出できる。
【０００３】
ガス濃度測定装置は、半導体レーザの駆動電流を所定の値の電流を中心として高周波で変調し、波長及び強度の変調されたレーザ光を発振させる構成である。この種のガス濃度測定装置では、半導体レーザの発振波長の中心波長がガス吸収線の中心になるように、半導体レーザの前方分岐又は後方のレーザ光を、ガスを収容したガスセルに透過させ、そのレーザ光を受光器でモニタし、半導体レーザの駆動電流及び動作温度を制御することで半導体レーザの発振波長の安定化を図っている。赤外光吸収によるガス検出方法には、２倍波検出法や差分吸収法等が提案されている。
【０００４】
赤外光吸収によるガス検出方法で最も重要なことは、ガス体の吸収波長と半導体レーザの発振波長とをいかに精度よく一致させるかである。一般的な手段としては、被測定ガスと同種のガスが封入されているガスセルを介して、半導体レーザのモニタ光を受光素子で受光させる。このとき、半導体レーザの動作温度または駆動電流を制御し、モニタ光の透過強度が極小値となるようにして波長を安定化させる。
【０００５】
このように、赤外光吸収効果を利用して半導体レーザから被測定ガスに照射する光ビームの発振波長を安定化させることで、測定精度は飛躍的に向上する。
【０００６】
一方、ガスセルを製造する上で重要なことは、文献（例えば、IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS. VOL.28. NO.1. JAN 1992 ）にも述べられているように、ガスセルに封入されているガスの圧力、温度および外気温度の変化に伴うガスセルの光路長変化（ガスセル自身の線膨張）等が赤外光吸収率に影響することを抑制することであり、ガスセルの気密度はもとより、材質にも注意を払う必要がある。
【０００７】
ここに、ガスセルの材質として、パイレックス（Ｒ）・ガラス等のガラスで製造されたものがある。ガラスの場合は、レーザ光が透過することと、一般の金属に比べて線膨張係数が低いこととにより光学的には有利であるが、機械的な強度面において金属に比べて劣る。特に、装置が小型化して可搬性が要求されると、装置の取扱い上の規制を緩和しなければならず、必然的にガスセルの強度特性を向上させることが求められる。
【０００８】
また、ガスを封入する時点において、ガスセル内のガス濃度を一定に維持するには、いわゆるガラス細工に類似した熟練作業をガス導入管の溶断時に要するため、容易にガスセルを製造することができない。したがって、ガスセルの信頼性や量産性を考えると、ガラス製のガスセルは不向きである。
【０００９】
そこで、ガラス製ガスセルの製造上の欠点を解消したものとして、金属製のガスセルが考えられる。ガスセルとして金属製容器を使用する場合の特徴として、ガスセル本体の加工が鋳造や切削等の機械加工で行えるため、種々の形状を製造することが可能であり、寸法精度に関してもガラス製のガスセルに比べて高精度に仕上げることが可能である。また、ネジ止め、はんだ付けおよび接合による固定方法が容易に行えるため、実装性がガラスで製造されたガスセルに比べてはるかに優れている。金属製容器を用いたガスセルの一例としては、特開平８−１０５５９７号公報に開示されるものが知られている。
【００１０】
図１１は特許文献１に開示されるガスセルの構造を示す図であり、同図（ａ）は上面図、（ｂ）は光の入出射方向から見た図、（ｃ）は側面図である。図１１（ａ）〜（ｃ）に示す従来のガスセルは、金属製容器５１および金属製の蓋５２として、レーザ接合が可能な材料（例えば、鉄−ニッケル合金）を用いている。金属製容器５１については、形状の限定はないが、光を透過する窓５４とガスが封入されている光路５５とを有している。
【００１１】
金属製の蓋５２は、金属製容器５１と同種の金属でできていることが接合性の面から要求される。構造は、封入口５３を塞ぐことのできる大きさと金属製容器５１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よいが、位置決めが容易におこなえるように、封入口５３の側に突起などが設けられていると作業効率が向上する。
【００１２】
窓５４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であることが必要であり、通常はガラスを用いる。窓５４を構成するガラスを金属製容器５１に設ける最も有効な方法として、接合が可能なＣＡＮタイプＬＤモジュール用の窓５４が付いた金属製キャップ５６を用いる方法がある。また、レンズ付のものでも可能である。
【００１３】
ガスの封入方法は、封入口５３を金属製の蓋５２で塞ぎ、金属製容器５１と金属製の蓋５２とをＹＡＧレーザによってシーム接合する。ガスセルへのガス封入は、ガス置換容器内で行う。これは、ガスセル内を真空にして大気などの不要ガスを排気し、封入すべき指定ガスを流入させて所定の気圧において、蓋を載せてＹＡＧレーザ接合によって気密封止を行うものである。封入ガスの種類によっては、発火・爆発の危険があるので、テフロン（Ｒ）やブチルゴム製栓をガスセル内に所定のガスが封入された後、封入容器内にて金属製容器５１の封入口５３へ圧入して、ガス置換容器内のガスを排気してから蓋をＹＡＧレーザ接合する方法もある。
【００１４】
また、従来のガスセルを採用した半導体モジュールの一例としては、特開２００１−２３５４２０号公報に開示されるものが知られている。図１２は特許文献２に開示されるガスセルを収容した半導体レーザモジュールを示す図である。図１２に示す半導体モジュール６１は、半導体レーザを収容したバタフライ型ケース本体６２、参照用のガスセル６３、フォト検出器（受光部）６４が金属パッケージからなる箱型形状のケース本体６５の内部に収容されている。バタフライ型ケース本体６２からはコネクタ６６ａを備えた光ケーブル６６が延出されており、バタフライ型ケース本体６２内の半導体レーザからの光が光ケーブル６６を介して出射される。ガスセル６３は、測定光発振波長安定化に用いられるもので、内部が空洞の金属胴の対向する面に光を通過させる貫通穴が形成され、内部に測定対象ガスと同等の参照ガスが封入された後、貫通穴がガラス窓６３ａによって封止されている。ケース本体６５の底面には、冷却用フィン６７が取り付けられた温度制御素子（ペルチェ素子）６８が配設されている。半導体レーザは動作温度、駆動電流により発振波長が変化するため、温度制御素子６８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。
【００１５】
そして、上記半導体モジュール６１をガス濃度測定装置に採用し、半導体レーザの発振波長の中心波長がガス吸収線の中心になるように半導体レーザの前方分岐又は後方に出射するレーザ光を制御する。そして、このレーザ光の出射に伴う被測定空間からの反射光に基づき、赤外光吸収による２倍波検出法や差分吸収法等を用いてガス濃度を検出している。また、ガス濃度の検出するガスと同種のガスを収容したガスセル６３にレーザ光を透過させて受光器６４でモニタして半導体レーザの駆動電流及び動作温度を制御している。
【特許文献１】特開平８−１０５５９７号公報
【特許文献２】特開２００１−２３５４２０号公報
【非特許文献１】IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS. VOL.28. NO.1. JAN 1992
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかし、特許文献１や特許文献２に開示されるガスセル５１，６３は、構成部品の部品点数が多く、製造時の作業工程が複雑であるため作業効率が悪かった。しかも、ガスセル５１，６３自体が半導体レーザを収容したバタフライ型ケース本体６２よりも大きく、ガスセル５１，６３を含め各部品を収容するための筐体（ケース本体６５）を必要とし、また筐体内を温度安定化するためのペルチェ素子６８を必要とし、消費電力が大きくなり冷却用フィン６７を大型化する必要があり、装置自体が大掛かりなものになり、構造上の制約や製造コストの増加等の問題が生じていた。また、これに伴いガス濃度測定装置本体が大型化するため、ガス濃度検出時の検出作業を簡便化することが困難であった。
【００１７】
また、図１２に示す半導体レーザモジュール６１では、ケース本体６５に収容されるバタフライ型ケース本体６２とガスセル６３が別構成となるため、モジュール全体が大型化し、温度調節する際に、ケース本体６５と、半導体レーザを収容したバタフライ型ケース本体６２の両方の温度管理を行う必要があり、温度安定化までに時間がかかり、半導体レーザにも無駄な駆動電力を要して消費電力も大きくなるという問題がある。
【００１８】
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、封入ガスの漏洩がなく必要最小限の部品で構成して小型化を図ることができるガスセルを提供することを目的とし、また、このガスセルを内部に組み込んで気密封止することにより、外部からの影響を低減して正確にガス濃度を検出するための半導体レーザモジュールを提供することを目的とし、さらには、簡単な構造によりガスセルを容易に製造することができるガスセル製造治具及び製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
請求項１記載のガスセルは、光学的にガス濃度の測定を行うガス濃度測定装置に利用されるガスセル（１）において、
当該ガスセルは２個の本体部から成り、該各本体部は、レーザ光を透過させる窓部（２ｅ，３ｅ）を備えた底板と、該底板より立設してなる筒状の側板部（２ｂ，３ｂ）と、開口部（２ａ，３ａ）と、該開口部にフランジ（２ｃ，３ｃ）を有するとともに、
前記各本体部のフランジ同士を接合させ、気密封止されているガスセルであって、濃度測定の対象となるガスと同じ種類のガスを収容したことを特徴とする。
【００２０】
請求項２記載のガスセルは、請求項１記載のガスセルにおいて、前記２個の本体部のうち、一方の本体部は、窓部（３ｅ）を有する底板と、当該底板に設置されたフランジから成ることを特徴とする。
【００２１】
請求項３記載のガスセルは、請求項１又は２記載のガスセルにおいて、レーザ光を通過させる貫通穴（４ｂ）を有するスペーサ部材（４）を、前記２個の本体部のうち、一方の本体部と他方の本体部との間に備えたことを特徴とする。
【００２２】
請求項４記載のガスセルは、請求項１又は２記載のガスセルにおいて、前記２個の本体部のうち、一方の本体部及び他方の本体部に備えられた前記フランジのうちの少なくとも一方の接合面上に、円周状の突起部が形成されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項５記載のガスセルは、光学的にガス濃度の測定を行うガス濃度測定装置に利用されるガスセル（１）において、
当該ガスセルは、窓部（２ｅ，３ｅ）を有する底板と当該底板に設置されたフランジから成る２個の本体部と、当該２個の本体部の一方の本体部と他方の本体部との間にレーザ光を通過させる貫通穴（４ｂ）を有するスペーサ部材（４）とを備え、
前記一方の本体部と前記スペーサ部材のうちの少なくとも一方の接合面に円周状の突起部を備え、且つ、前記他方の本体部と前記スペーサ部材のうちの少なくとも一方の接合面に円周状の突起部を備え、
前記２個の本体部の各フランジと前記スペーサ部材とをそれぞれ接合させ、気密封止されているガスセルであって、濃度測定の対象となるガスと同じ種類のガスを収容していることを特徴とする。
【００２４】
請求項６記載のガスセルは、請求項３記載のガスセルにおいて、前記一方の本体部と前記スペーサ部材のうちの少なくとも一方の接合面に円周状の突起部を備え、且つ、前記他方の本体部と前記スペーサ部材のうちの少なくとも一方の接合面に円周状の突起部を備えたことを特徴とする。
【００２５】
請求項７記載のガスセルは、請求項１〜６のいずれかに記載のガスセルにおいて、濃度検出を行なうガスと同じ種類のガスとともに、前記濃度検出を行なうガスと反応しない気密試験用ガスを封入したことを特徴とする。
【００２６】
請求項８記載のガスセル製造治具は、請求項１〜７のいずれかに記載のガスセルにガスを封入するときに用いられるガスセル製造治具（１２）であって、
一対の電極（１９、２０）と、
前記一対の電極の先端に形成されていて、接合面同士が対向するように前記本体部をそれぞれ挿着可能な凹部（２４ａ，２４ｂ）と、
前記一対の電極を着脱可能にガイドするガスセル封入容器（２１）と、
前記一対の電極にそれぞれ取り付けられ、前記ガスセル封入容器内を気密するシール部材（２３）とを備えたことを特徴とする。
【００２７】
請求項９記載のガスセルの製造方法は、請求項８記載のガスセル製造治具（１２）を用いたガスセルの製造方法であって、
前記ガスセル製造治具の前記凹部（２４ａ，２４ｂ）に前記各本体部を挿着するステップと、
前記ガスセル封入容器内を真空状態にするステップと、
前記ガスセル封入容器（２１）内にガスを導入するステップと、
ガスが封入された状態で前記一対の電極間に電流を流し、対応する接合面同士を全て抵抗溶接して気密封止するステップとを含むことを特徴とする。
【００２８】
請求項１０記載の半導体レーザモジュールは、請求項１〜７のいずれかに記載のガスセル（１）と、
ガス吸収線に周波数安定化された、ガス濃度を測定するためのレーザ光を出射する半導体レーザ（３１ｃ）と、  
前記半導体レーザの温度を計測する温度計測素子（３１ｉ）と、
前記半導体レーザの温度を制御する温度制御素子（３１ｆ）と、
前記半導体レーザから出射した前記レーザ光を平行光にするコリメートレンズ（３１ｄ）と、
前記レーザ光の出射に伴う、前記半導体レーザへの反射光の戻りを防止する光アイソレータ（３１ｅ）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経由後に受光する受光器（３１ｈ）とがバタフライ型ケース本体（３１ａ）に一体に収容され気密封止されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、必要最小限による簡素な構成で取り扱いが容易なガスセルを小型かつ安価に実現することができる。そして、この小型のガスセルを採用し、半導体レーザを内蔵したバタフライ型ケース本体にガスセルも一緒に収容して気密封止すれば、周囲環境の影響を小さくし、この半導体レーザモジュールを用いるガス濃度測定装置の小型化も図ることができる。これに伴い、部品点数が少なくなるため、製造コストが削減され、且つ、小型化することでガス濃度測定装置の設計の自由度も増す。
【００３０】
また、ガスセルをバタフライ型ケース本体内に組み込んで一体化したことにより、半導体レーザからの後方出射光を集光するレンズがなくても、ガスセル透過後において十分な光量を受光器で受光することができる。しかも、後方出射光に対してレンズの実装をしなくても済むので、半導体レーザからのレーザ光の後方出射に伴う戻り光による影響が少なくなり、半導体レーザと受光器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１を含め各部品を小型のバタフライ型ケース本体３１ａに収容して半導体レーザモジュール３１を構成し、熱容量が小さくなるので、半導体レーザモジュールの温度管理が簡略化し、温度管理するための電力の消費を抑えることができる。ガスセルが半導体レーザモジュール内に気密封止された状態で収容されることにより、外気圧や気温の変化によるガスの吸収線の周波数幅やピーク周波数の変動等を抑圧できるため、ガス濃度測定装置の性能が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の第１形態を示す断面図である。図２は本発明の第２形態を示す断面図である。図３は本発明の第３形態を示す断面図である。図４は本発明の第４形態を示す断面図である。図５は本発明の第５形態を示す断面図である。図６は本発明に係るガスセル製造装置の概略構成を示す概略図である。図７（ａ）は本発明に係るガスセル封入容器の断面図であり、図７（ｂ）は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。図８は本発明の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。図９は図８で製造し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。図１０は本発明のガスセルを用いた半導体レーザモジュールの一例を示す平面図である。
【００３２】
まず、本発明の第１形態について説明する。なお、各形態のガスセルの製造方法等については追って説明する。図１に示すように、第１形態のガスセル１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２Ａ（２）及び第２本体部３Ａ（３）と、第１本体部２Ａと第２本体部３Ａ同士を接合する際に用いるスペーサ部材４とを備えて構成される。第１本体部２Ａと第２本体部３Ａ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、銅ーニッケル合金など）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２Ａと第２本体部３Ａは、ガスを封入する際に完成されるガスセル１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。
【００３３】
第１本体部２Ａと第２本体部３Ａは、開口部２ａ，３ａと、底部２ｂ，３ｂとを有した凹状に形成されている。第１本体部２Ａの開口部２ａと第２本体部３Ａの開口部３ａの外周周縁部分には、鍔部２ｃ，３ｃが垂設されている。鍔部２ｃ，３ｃは、第１本体部２Ａと第２本体部３Ａ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２ｃ，３ｃの開口部２ａ，３ａ側には、例えば断面が山型を成す突起部２ｄ，３ｄが外周に沿うように形成されている。第１本体部２Ａ及び第２本体部３Ａの底部２ｂ，３ｂには、窓部２ｅ，３ｅが設けられた貫通穴２ｆ，３ｆが形成されている。窓部２ｅ，３ｅ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。
【００３４】
窓部２ｅ，３ｅ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２Ａ，３Ａ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２Ａ，３Ａ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２Ａ，３Ａ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。
【００３５】
スペーサ部材４は、第１本体部２Ａと第２本体部３Ａの間に設けられ、第１本体部２Ａの鍔部２ｃと第２本体部３Ａの鍔部３ｃとが対向して接合される。スペーサ部材４には、第１本体部２Ａ及び第２本体部３Ａと同様の金属材料を用いる。スペーサ部材４は、平板部材を基部とし、その中央に第１本体部２Ａ及び第２本体部３Ａの窓部２ｅ，３ｅの径より大きい径を有する貫通穴４ｂが形成されている。また、スペーサ部材４の両面には、貫通穴４ｂの周縁部に沿って筒状のフランジ４ａが一体形成されている。このフランジ４ａは、第１本体部２Ａと第２本体部３Ａとの間にスペーサ部材４を介在させたときに、第１本体部２Ａと第２本体部３Ａの鍔部２ｃ，３ｃ（突起部２ｄ，３ｄ）がスペーサ部材４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。
【００３６】
そして、上記第１形態のガスセル１を製造する場合には、第１本体部２Ａと第２本体部３Ａの開口部２ａ，３ａを向き合わせて間にスペーサ部材４を介在させて後述するガスセル製造治具１２にセットし、第１本体部２Ａと第２本体部３Ａの開口部２ａ，３ａ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２Ａ及び第２本体部３Ａの鍔部２ｃ，３ｃの突起部２ｄ，３ｄとスペーサ部材４の平坦面との間を抵抗溶接してガスを気密封止する。
【００３７】
なお、上記第１形態のガスセル１では、接合面の抵抗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２Ａ及び第２本体部３Ａに断面山型の突起部２ｄ，３ｄを形成する例について説明したが、突起部を鍔部２ｃ，３ｃと対向するスペーサ部材４に形成しても良い。また、突起部２ｄ，３ｄ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２ｄ，３ｄを形成しなくてもよい。
【００３８】
第１形態のガスセル１では、スペーサ部材４の貫通穴４ｂの外周にフランジ４ａを設ける構成としたが、このフランジ４ａは窓部２ｅ，３ｅと重ならない位置で、且つ、第１本体部２Ａ及び第２本体部３Ａ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２Ａと第２本体部３Ａ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２ｃ，３ｃの少なくとも一方に突起部２ｄ（３ｄ）を設ける。
【００３９】
次に、本発明の第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。
【００４０】
図２に示すように、第２形態のガスセル１は、第１形態の第１本体部２Ａはそのまま用いて、もう一方の第２本体部３Ａの底部３ｂ側を第１本体部２Ａの底部２ｂ側と重ね合わせる様にして、対向する鍔部２ｃ，３ｃ間にスペーサ部材４を介在させた構成である。このため、第２本体部３Ａは、第１本体部２Ａの開口部２ａ内に入るように、外径が少なくとも第１本体部２Ａの開口部２ａの内径より小さく形成されている。第２本体部３Ａの鍔部３ｃには、第１本体部２Ａの突起部２ｄと対向して同様の突起部３ｄが外周に沿って形成されている。第１本体部２Ａと第２本体部３Ａとの間に介在するスペーサ部材４は、平板部材を基部とし、その中央に第１本体部２Ａ及び第２本体部３Ａの窓部２ｅ，３ｅの径より大きい径を有する貫通穴４ｂが形成されている。また、スペーサ部材４の外周縁部の両面には、貫通穴４ｂの周縁部に沿って筒状のフランジ４ａが一体形成されている。
【００４１】
そして、上記第２形態のガスセル１を製造する場合には、第１本体部２Ａと第２本体部３Ａを重ね合わせて間にスペーサ部材４を介在させて後述するガスセル製造治具１２にセットし、第１本体部２Ａと第２本体部３Ａの開口部２ａ，３ａ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２Ａ及び第２本体部３Ａの鍔部２ｃ，３ｃの突起部２ｄ，３ｄとスペーサ部材４の平坦面との間を抵抗溶接してガスを気密封止する。
【００４２】
なお、第２形態のガスセル１では、接合面の抵抗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２Ａ及び第２本体部３Ａに断面山型の突起部２ｄ，３ｄを形成する例について説明したが、突起部を鍔部２ｃ，３ｃと対向するスペーサ部材４に形成しても良い。また、突起部２ｄ，３ｄ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２ｄ，３ｄを形成しなくてもよい。
【００４３】
また、第２形態のガスセル１では、スペーサ部材４にフランジ４ａを設ける構成としたが、このフランジ４ａは窓部２ｅ，３ｅと重ならない位置で、且つ、第１本体部２Ａ及び第２本体部３Ａ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２Ａと第２本体部３Ａ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２ｃ，３ｃの少なくとも一方に突起部２ｄ（３ｄ）を設ける。
【００４４】
次に、本発明の第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３に示すように、第３形態のガスセル１は、第１形態の第１本体部２Ａはそのまま用いて、もう一方の第２本体部３Ｂ（３）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３Ｂは、中心に所定径の貫通穴３ｆを形成しており、その貫通穴３ｆに窓部３ｅが設けられている。また、第２本体部３Ｂは、第１形態のスペーサ部材４の機能を兼ねるため、第１本体部２Ａの開口部２ａのフランジ２ｃ側の径と略同径の外径を有する筒状のフランジ３ｇが貫通穴３ｆの周縁部に沿って設けられている。また、第１本体部２Ａの鍔部２ｃと第２本体部３Ｂには、突起部２ｄ，３ｄが対向して形成されている。
【００４５】
そして、上記第３形態のガスセル１を製造する場合には、第１本体部２Ａと第２本体部３Ａを後述するガスセル製造治具１２にセットし、第１本体部２Ａの開口部２ａ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２Ａ及び第２本体部３Ａの鍔部２ｃ，３ｃの突起部２ｄ，３ｄ間を抵抗溶接してガスを気密封止する。
【００４６】
なお、第３形態のガスセル１では、接合面の抵抗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２Ａ及び第２本体部３Ｂに断面山型の突起部２ｄ，３ｄを形成する例について説明したが、第１本体部２Ａと第２本体部３Ｂとの間にスペーサ部材４を介在させ、そのスペーサ部材４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２ｄ，３ｄ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２ｄ，３ｄを形成しなくてもよい。
【００４７】
また、第３形態のガスセルでは、第２本体部３Ａの窓部３ｈの外側にフランジ３ｇを設ける構成としたが、このフランジ３ｇは窓部２ｄ，３ｄと重ならない位置で、且つ、第１本体部２Ａに位置決めされる位置に設ければ良い。また、フランジ３ｇがない構成でもよい。
【００４８】
次に、本発明の第４形態について説明する。図４に示すように、第４形態のガスセル１は、第１本体部２Ｂ（２）及び第２本体部３Ｂ（３）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２Ｂ及び第２本体部３Ｂの中心に所定径の貫通穴２ｆ，３ｆが形成されており、その貫通穴２ｆ，３ｆに窓部２ｅ，３ｅが設けられている。また、第１本体部２Ｂと第２本体部３Ｂの間には、円筒状のスペーサ部材４が介在して設けられている。このスペーサ部材４の中心には、所定径の貫通穴４ｂが形成されている。この貫通穴４ｂの径は、第１本体部２Ｂ及び第２本体部３Ｂの窓部２ｅ，３ｅ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２Ｂ及び第２本体部３Ｂの窓部２ｅ，３ｅの周縁部に沿って筒状のフランジ２ｇ，３ｇが設けられている。また、第１本体部２Ｂ及び第２本体部３Ｂには、突起部２ｄ，３ｄが対向して形成されている。
【００４９】
そして、上記第４形態のガスセル１を製造する場合には、第１本体部２Ａと第２本体部３Ａのフランジ２ｇ，３ｇを向き合わせて間にスペーサ部材４を介在させて後述するガスセル製造治具１２にセットし、スペーサ部材４の貫通穴４ｂ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２Ａ及び第２本体部３Ａの突起部２ｄ，３ｄとスペーサ部材４の平坦面との間を抵抗溶接してガスを気密封止する。
【００５０】
なお、第４形態のガスセルでは、接合面の抵抗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２Ｂ及び第２本体部３Ｂに断面山型の突起部２ｄ，３ｄを形成する例について説明したが、突起部を第１本体部２Ｂ及び第２本体部３Ｂと対向するスペーサ部材４の平面に形成してもよい。突起部２ｄ，３ｄ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２ｄ，３ｄを形成しなくてもよい。
【００５１】
また、第４形態のガスセルでは、第１本体部２Ｂ及び第２本体部３Ｂの窓部２ｅ，３ｅの外側にフランジ２ｇ，３ｇを設ける構成としたが、このフランジ２ｇ，３ｇは窓部２ｅ，３ｅと重ならない位置で、且つ、スペーサ部材４の貫通穴４ｂに位置決めされる位置に設ければ良い。また、フランジ２ｇ，３ｇがない構成でもよい。
【００５２】
次に、本発明の第５形態について説明する。図５に示すように、第５形態のガスセル１は、第１形態の第１本体部２Ａと第２本体部３Ａを用い、第１本体部２Ａと第２本体部３Ａとの間にスペーサ部材４が介在した構成である。すなわち、第１本体部２Ａと第２本体部３Ａの開口部２ａ，３ａ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４を介在している。このスペーサ部材４の中心部分には、所定径の貫通穴４ｂが形成されている。この貫通穴４ｂの径は、第１本体部２Ａ及び第２本体部３Ａの窓部２ｅ，３ｅ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４の第１本体部２Ａ及び第２本体部３Ａと対向する両面には、貫通穴４ｂの周縁部に沿ってフランジ４ｂが設けられている。また、第１本体部２Ａ及び第２本体部３Ａの鍔部２ｃ，３ｃには、突起部２ｄ，３ｄが対向して形成されている。
【００５３】
そして、上記第５形態のガスセル１を製造する場合には、第１本体部２Ａと第２本体部３Ａの開口部２ａ，３ａを向き合わせて間にスペーサ部材４を介在させて後述するガスセル製造治具１２にセットし、第１本体部２Ａと第２本体部３Ａの開口部２ａ，３ａ及びスペーサ部材４の貫通穴４ｂ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２Ａ及び第２本体部３Ａの鍔部２ｃ，３ｃの突起部２ｄ，３ｄとスペーサ部材４の平坦面との間を抵抗溶接してガスを気密封止する。
【００５４】
なお、第５形態のガスセル１では、接合面の抵抗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２Ａ及び第２本体部３Ａに断面山型の突起部２ｄ，３ｄを形成する例について説明したが、突起部を第１本体部２Ａ及び第２本体部３Ａと対向するスペーサ部材４の平面に形成してもよい。突起部２ｄ，３ｄ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２ｄ，３ｄを形成しなくてもよい。
【００５５】
また、第５形態のガスセルでは、スペーサ部材４の貫通穴４ｂの周縁部に沿ってにフランジ４ｂを設ける構成としたが、このフランジ４ｂは窓部２ｅ，３ｅと重ならない位置で、且つ、スペーサ部材４の貫通穴４ｂに位置決めされる位置に設ければ良い。また、フランジ４ｂがない構成でもよい。
【００５６】
ところで、上述した各形態のガスセルは、第１本体部２Ａ，２Ｂ、第２本体部３Ａ，３Ｂ及びスペーサ部材４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２ｄ，２ｊ，３ｄ，３ｊ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。
【００５７】
以上のように構成される各形態のガスセル１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１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６、図７を参照しながら具体的に説明する。
【００５８】
図６に示すように、ガスセル製造装置１１は、ガスセル１を構成する第１本体部２Ａと第２本体部３Ａの開口部２ａ，３ａ内にガスを封入し気密封止するガスセル製造治具１２と、ガスセル製造治具１２に駆動電源を供給する電源部１３と、ガスセル１に封入するガスが収められているガスボンベ１４と、ガスセル製造時にガスセル封入容器１２内を真空状態にする真空ポンプ１５と、ガスや空気の流量を調節する複数のバルブ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄと、各バルブ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの開閉を制御する制御部１７と、封入するガスや真空状態の圧力値を測定する圧力計１８で構成されている。
【００５９】
図７（ａ）に示すように、ガスセル製造治具１２は、スペーサ部材４を介して第１本体部２Ａと第２本体部３Ａとの間を接合するための一対の第１電極１９及び第２電極２０と、第１電極１９及び第２電極２０が着脱可能に収容されるガスセル封入容器２１と、第１電極１９及び第２電極２０に設けられてガスセル封入容器２１内を気密封止するシール部材２３とで構成されている。
【００６０】
一対の第１電極１９及び第２電極２０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１９及び第２電極２０の先端部はガスセル接合部２２を形成している。ガスセル接合部２２は、製造するガスセル１の第１本体部２Ａと第２本体部３Ａの形状に合った凹部２４ａ，２４ｂからなる。そして、ガス封入後、一対の第１電極１９及び第２電極２０に電源部１３から駆動電源を印加し、第１本体部２Ａと第２本体部３Ａの間にスペーサ部材４を介在させた状態で抵抗溶接する。
【００６１】
ガスセル封入容器２１は、絶縁部材からなり、各電極１９，２０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２１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１６ａ付きの配管２５が取り付けられる。バルブ１６ａは、配管２５を通じてガスセル封入容器２１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１７により開閉制御される。
【００６２】
シール部材２３は、ガスセル１内にガスを封入してガスセル１を気密封止する際、ガスセル封入容器２１内を密閉するために設けられている。シール部材２３は、例えばＯリングで構成され、各電極１９，２０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１９，２０同士の平行度を保つことができる。そして、第１電極１９と第２電極２０は、平行を保ってガスセル封入容器２１内を移動でき、第１電極１９と第２電極２０の凹部２４ａ，２４ｂが確実に接触するように第１電極１９及び第２電極２０がガスセル封入容器２１内でガイドされる。なお、ガスセル封入容器２１は、ガスセル製造装置１１から分離できる構造である。
【００６３】
圧力計１８は、真空ポンプ１５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１４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、ガスリーク検査に市販の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１５は、可能な限りオイルフリーであることが望ましい。
【００６４】
そして、ガスセル１を製造する時は、まず各電極１９、２０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２Ａと第２本体部３Ａの鍔部２ｃ，３ｃがスペーサ部材４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。図７（ｂ）は、ガスセル接合部２２の拡大図である。凹部２４ａが上を向くように第１電極１９をガスセル封入容器２１内に配置する。次に、配置した第１電極1 9 の凹部２４ａに第１本体部２Ａをセットする。続いて、スペーサ部材４を第１本体部２Ａの上にセットする。次に、第２電極２０を凹部２４ｂにセットし、この凹部２４ｂが下（スペーサ部材４側）に向くようにして第２電極２０をガスセル封入容器２１内にセットする。このように、ガスセル封入容器２１内で電極１９，２０の凹部２４ａ，２４ｂにガスセル１を構成する各部品、すなわち、第１本体部２Ａ、スペーサ部材４、第２本体部３Ａをセットした状態で、ガスセル製造装置１１にてガスの封入等の作業を行なう。
【００６５】
次に、上記各形態のガスセル１の製造方法として、第１形態のガスセル１を例に図８に示すフローチャート図を参照しながら説明する。
【００６６】
まず、ガスセル１を製造に際して、ガスセル封入容器２１に第１本体部２Ａと第２本体部３Ａとこれら本体部２Ａ，３Ａ間に介在するスペーサ部材４をセットする。そして、ガスセル封入容器２１をガスセル製造装置１１に接続する（ＳＴ１）。次に、ガスボンベ１４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１５の電源スイッチをＯＮにする（ＳＴ３）。
【００６７】
真空ポンプ１５の電源をＯＮにすると、ガス封入容器２１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１８を用いてガスセル封入容器２１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２１内が真空状態となり、ガスセル封入容器２１内の内部圧力が安定したのが確認できたら（ＳＴ４−Ｙｅｓ）、バルブ１６ｂ，バルブ１６ｃ，バルブ１６ｄを閉じる（ＳＴ５）。これに対し、ガス封入容器２１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２１自体に何らかの異常が生じているか、各電極１９，２０に取り付けたシール部材２３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２１やシール部材２３の点検等を行った後、ガスセル製造装置１１に再接続してＳＴ１に戻る。
【００６８】
ＳＴ５にてバルブ１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを閉めた後、再び圧力計１８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１６ｂとバルブ１６ｄ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１８が安定していない場合（ＳＴ６−Ｎｏ）は、ガスセル封入容器１２自体に何らかの異常が生じているか、各電極１９，２０に取り付けたシール部材２３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２１やシール部材２４の点検等を行った後、ガスセル製造装置１１に再接続してＳＴ１に戻る。真空引きを行なった後、バルブ１６ｄを閉じ、バルブ１６ｃとガスボンベ１４の元栓を開閉して圧力計１８の値が指定の圧力になるように調節する（ＳＴ８）。
【００６９】
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２１をガスセル製造装置１１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１１から切り離したガスセル封入容器２１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。
【００７０】
次に、ガスセル１が正常に機能するかを検査する工程について、図９に示すフローチャート図を参照しながら説明する。
【００７１】
図８に示す製造工程を経てガスセル１が製造されると、ガスセル１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）。
【００７２】
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１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）。
【００７３】
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の工程に移動してもよい。
【００７４】
次に、上記のようにして製造したガスセルを用いた半導体レーザモジュールの一例について図１０を参照しながら具体的に説明する。
【００７５】
図１０に示すように、半導体レーザモジュール３１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３１ａを基部としている。バタフライ型ケース本体３１ａの一面には、貫通穴３１ｇが形成され、この貫通穴３１ｇには例えばガラスなどの出射窓３１ｂが設けられている。半導体レーザモジュール３１は、半導体レーザ３１ｃ、コリメートレンズ３１ｄ、光アイソレータ３１ｅ、温度制御素子としてのペルチェ素子３１ｆ、ガスセル１、受光器としてのフォトダイオード３１ｈ、温度計測素子としてのサーミスタ３１ｉがバタフライ型ケース本体３１ａ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。
【００７６】
半導体レーザ３１ｃ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両面から発光しており、一方の面から出射されるレーザ光を測定光とし、他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３１ｄは、半導体レーザ３１ｃの前方の出射窓３１ｂ側に配置され、半導体レーザ３１ｃ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３１ｅは、コリメートレンズ３１ｄの前方の出射窓３１ｂ側に配置される。この光アイソレータ３１ｅ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３１ｃからのレーザ光の出射に伴う反射光が半導体レーザ３１ｃに戻るのを防いでいる。コリメートレンズ３１ｄにより平行光にされた測定光は、光アイソレータ３１ｅを介して出射窓３１ｂ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３１ｆは、半導体レーザ３１ｃの動作温度を制御している。参照用のガスセル１は、半導体レーザ３１ｃ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安定化に用いられる。フォトダイオード３１ｈは、ガスセル１の後方に配置され、ガスセル１を通過した半導体レーザ３１ｃからの参照光を受光検出している。サーミスタ３１ｉは、半導体レーザ３１ｃの動作温度を検出している。このように、半導体レーザモジュール３１は、ガスセル１を含め各光学部品等がバタフライ形の本体内に一体に収容されて気密封止された構成である。
【００７７】
そして、上記の半導体モジュールをガス濃度測定装置に採用し、半導体レーザの発振波長の中心波長がガス吸収線の中心になるように半導体レーザの前方分岐又は後方に出射するレーザ光を制御する。そして、このレーザ光の出射に伴う測定対象からの反射光を受光し、受光した反射光に基づいて、赤外光吸収による２倍波検出法や差分吸収法等によりガス濃度を検出している。また、レーザ光をガスセル１に透過させ、ガスセルを透過したレーザ光をフォトダイオード３１ｈでモニタして半導体レーザの駆動電流や動作温度を制御している。
【００７８】
このように、本例では、金属製容器（第１本体部２、第２本体部３）を用いてガスセルを製造している。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。
【００７９】
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。
【００８０】
そして、上記のように製造されるガスセル１を具備した半導体レーザモジュール３１は、バタフライ型ケース本体３１ａに対してガスセル１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。
【００８１】
さらに、ガスセル１と半導体レーザモジュール３１のバタフライ型ケース本体３１ａに収容したことで、半導体レーザ３１ｃからの後方出射光を集光するレンズがなくても十分の光量を受光器３１ｈ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３１ｃからのレーザ光の後方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３１ｃと受光器３１ｈ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１を含め各部品を小型のバタフライ型ケース本体３１ａに収容して半導体レーザモジュール３１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３１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。    
【００８２】
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炭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。
【００８３】
また、図１０に示す半導体レーザモジュールに設置するガスセルを含め各部品の設置位置は、図示の例に限らず、半導体レーザモジュールが正常に機能すれば半導体レーザモジュール内に自由に設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１形態を示す断面図である。
【図２】本発明の第２形態を示す断面図である。
【図３】本発明の第３形態を示す断面図である。
【図４】本発明の第４形態を示す断面図である。
【図５】本発明の第５形態を示す断面図である。
【図６】本発明に係るガスセル製造装置の概略構成を示す概略図である。
【図７】（ａ）本発明に係る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をセットした状態を示す部分断面図である。
【図８】本発明の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。
【図９】図８で製造し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。
【図１０】本発明のガスセルを用いた半導体レーザモジュールの一例を示す平面図である。
【図１１】（ａ），（ｂ），（ｃ）従来のガスセルの構造を示す図である。
【図１２】従来の半導体レーザモジュールの一例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１  ガスセル
２（２Ａ，２Ｂ）  第１本体部  
３（３Ａ，３Ｂ）  第２本体部
２ａ，３ａ  開口部
２ｂ，３ｂ  底部
２ｃ，３ｃ  鍔部
２ｄ，３ｄ  突起部
２ｅ，３ｅ  窓部
２ｆ，３ｆ  貫通穴
２ｇ，３ｇ  フランジ
４  スペーサ部材
４ａ  フランジ
４ｂ  貫通穴
１１  ガスセル製造装置
１２  ガスセル製造治具
１３  電源部
１４  ガスボンベ
１５  真空ポンプ
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ  バルブ
１７  制御部
１８  圧力計
１９  第１電極
２０  第２電極
２１  ガスセル封入容器
２２  ガスセル接合部
２３  シール部材
２４ａ，２４ｂ  凹部
２５  配管
３１  半導体レーザモジュール
３１ａ  バタフライ型ケース本体
３１ｂ  出射窓
３１ｃ  半導体レーザ
３１ｄ  コリメートレンズ
３１ｅ  光アイソレータ
３１ｆ  ペルチェ素子（温度制御素子）
３１ｇ  貫通穴
３１ｈ  フォトダイオード（受光器）
３１ｉ  サーミスタ（温度計測素子）
５１  金属製容器
５２  金属製の蓋
５３  封入口
５４  窓
５５  光路
５６  金属性キャップ
６１  半導体モジュール
６２  バタフライ型ケース本体
６３  ガスセル
６３ａ  ガラス窓
６４  フォト検出器（受光部）
６５  ケース本体
６６  光ケーブル
６６ａ  コネクタ
６７  冷却用フィン
６８  温度制御素子（ペルチェ素子）
【図１】
0003701955.tif 000002
【図２】
0003701955.tif 000003
【図３】
0003701955.tif 000004
【図４】
0003701955.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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