(57)【要約】  光半導体パッケージは、光半導体素子と、温度検出部と、支持部材（４６Ｓ）を含む温度制御部（４６）とを備え、光半導体素子および温度検出部は、支持部材（４６Ｓ）の表面上のうちの光半導体素子が配置される部分（Ｐ４４）の温度と支持部材（４６Ｓ）の表面上のうちの温度検出部が配置される部分（Ｐ４５）の温度とが互いに熱的に略平衡な関係になるように配置される。
2013084746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射される光の波長が自身の温度に応じて変化する光半導体素子と、
前記光半導体素子と間隔を空けて配置される温度検出部と、
熱伝導性を有し前記光半導体素子および前記温度検出部がその表面上に載置される支持部材を含み、前記支持部材を通して前記光半導体素子を加熱または冷却する温度制御部と、を備え、
前記光半導体素子および前記温度検出部は、前記支持部材の前記表面上のうちの前記光半導体素子が配置される部分の温度と前記支持部材の前記表面上のうちの前記温度検出部が配置される部分の温度とが互いに熱的に略平衡な関係になるように配置され、
前記温度検出部は、前記支持部材の前記表面上のうちの前記温度検出部が配置された部分の温度を検出値として検出し、
前記温度制御部は、前記光半導体素子の温度が所望の値となるように、前記温度検出部によって検出された前記検出値に応じて前記光半導体素子の温度を制御する、
光半導体パッケージ。
【請求項２】
前記支持部材は、平板状に形成された部分を有し、
前記光半導体素子および前記温度検出部は、前記支持部材の前記平板状に形成された部分の表面に配置される、
請求項１に記載の光半導体パッケージ。
【請求項３】
前記光半導体素子および前記温度検出部は、前記支持部材の前記表面上の中心位置を含まないように配置される、
請求項１または２に記載の光半導体パッケージ。
【請求項４】
前記光半導体素子および前記温度検出部は、前記支持部材の前記表面上の前記中心位置に対して互いに対称な位置関係となるように配置される、
請求項３に記載の光半導体パッケージ。
【請求項５】
前記支持部材の前記表面は、外形が長方形状に形成され、
前記光半導体素子および前記温度検出部は、前記支持部材の前記表面の長手方向に沿って並ぶように配置される、
請求項１から４のいずれかに記載の光半導体パッケージ。
【請求項６】
前記光半導体素子は、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を含む垂直キャビティ面発光型（ＶＣＳＥＬ）の半導体レーザーから構成される、
請求項１から５のいずれかに記載の光半導体パッケージ。
【請求項７】
ベース部材と、
前記光半導体素子、前記温度検出部、および前記温度制御部を収容するための内部空間を前記ベース部材とともに形成するキャップ部材と、をさらに備え、
前記光半導体素子は、前記ベース部材の中心軸上に位置するように配置される、
請求項１から６のいずれかに記載の光半導体パッケージ。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の光半導体パッケージと、
移動鏡と、
固定鏡と、
前記固定鏡の傾きを補正する光路補正装置と、
前記光半導体素子が出射した光を前記固定鏡に向かう光と前記移動鏡に向かう光とに分割するとともに、前記固定鏡および前記移動鏡の各々に反射した光を合成し干渉光として出射する光束分岐手段と、
前記干渉光を検出する参照検出器と、を備え、
前記参照検出器によって検出された前記干渉光の強度に応じて、前記固定鏡の傾きが所望の状態となるように前記光路補正装置が駆動される、
マイケルソン干渉計。
【請求項９】
請求項８に記載のマイケルソン干渉計を備え、
前記マイケルソン干渉計は、分析対象物に照射された測定光を検出する測定光検出器をさらに含み、
前記参照検出器の干渉光強度の変化に基づいて前記移動鏡の位置を算出し、前記移動鏡の位置と前記測定光検出器から出力されるインターフェログラムとの関係を用いてフーリエ変換を実行して前記分析対象物に関する情報を出力する、
フーリエ変換分光分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体パッケージ、マイケルソン干渉計、およびフーリエ変換分光分析装置に関し、特に、放射される光の波長が自身の温度に応じて変化する光半導体素子を備える光半導体パッケージ、その光半導体パッケージを備えるマイケルソン干渉計、および、そのマイケルソン干渉計を備えるフーリエ変換分光分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）または半導体レーザーなどの光半導体素子から放射される光の波長は、光半導体素子自身の温度に応じて変化する。光半導体素子の温度は、光半導体素子が配置された環境温度の影響を受けて変化し易い。したがって、環境温度の変化が大きい場合であっても、光半導体素子の温度を高い精度で制御することが可能な光半導体パッケージが求められている。【０００３】
特開２００３−１４２７６６号公報（特許文献１）には、半導体レーザーの温度を高い精度で制御するために、組み込み式の温度制御部を備えたレーザーパッケージが開示されている。同公報は、フォトダイオードの温度がアクティブ温度制御装置によって調節されるため、フォトダイオードによって行なわれる光強度測定値の温度感受性変動を実質的に除去することができると述べている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４２７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、光半導体素子の温度をより高い精度で制御することが可能な光半導体パッケージ、その光半導体パッケージを備えるマイケルソン干渉計、および、そのマイケルソン干渉計を備えるフーリエ変換分光分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に基づく光半導体パッケージは、放射される光の波長が自身の温度に応じて変化する光半導体素子と、上記光半導体素子と間隔を空けて配置される温度検出部と、熱伝導性を有し上記光半導体素子および上記温度検出部がその表面上に載置される支持部材を含み、上記支持部材を通して上記光半導体素子を加熱または冷却する温度制御部と、を備え、上記光半導体素子および上記温度検出部は、上記支持部材の上記表面上のうちの上記光半導体素子が配置される部分の温度と上記支持部材の上記表面上のうちの上記温度検出部が配置される部分の温度とが互いに熱的に略平衡な関係になるような位置に配置され、上記温度検出部は、上記支持部材の上記表面上のうちの上記温度検出部が配置された部分の温度を検出値として検出し、上記温度制御部は、上記光半導体素子の温度が所望の値となるように、上記温度検出部によって検出された上記検出値に応じて上記光半導体素子の温度を制御する。【０００７】
好ましくは、上記支持部材は、平板状に形成された部分を有し、上記光半導体素子および上記温度検出部は、上記支持部材の上記平板状に形成された部分の表面に配置される。好ましくは、上記光半導体素子および上記温度検出部は、上記支持部材の上記表面上の中心位置に重ならないように配置される。好ましくは、上記光半導体素子および上記温度検出部は、上記支持部材の上記表面上の上記中心位置に対して互いに対称な位置関係となるように配置される。【０００８】
好ましくは、上記支持部材の上記表面は、外形が長方形状に形成され、上記光半導体素子および上記温度検出部は、上記支持部材の上記表面の長手方向に沿って並ぶように配置される。好ましくは、上記光半導体素子は、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を含む垂直キャビティ面発光型（ＶＣＳＥＬ）の半導体レーザーから構成される。好ましくは、本発明に基づく上記の光半導体パッケージは、ベース部材と、上記光半導体素子、上記温度検出部、および上記温度制御部を収容するための内部空間を上記ベース部材とともに形成するキャップ部材と、をさらに備え、上記光半導体素子は、上記ベース部材の中心軸上に位置するように配置される。【０００９】
本発明に基づくマイケルソン干渉計は、本発明に基づく上記の光半導体パッケージと、移動鏡と、固定鏡と、上記固定鏡の傾きを補正する光路補正装置と、上記光半導体素子が出射した光を上記固定鏡に向かう光と上記移動鏡に向かう光とに分割するとともに、上記固定鏡および上記移動鏡の各々に反射した光を合成し干渉光として出射するビームスプリッターと、上記干渉光を検出する参照検出器と、を備え、上記参照検出器によって検出された上記干渉光の強度に応じて、上記固定鏡の傾きが所望の状態となるように上記光路補正装置が駆動される。【００１０】
本発明に基づくフーリエ変換分光分析装置は、本発明に基づく上記のマイケルソン干渉計を備え、上記マイケルソン干渉計は、分析対象物に照射された測定光を検出する測定光検出器をさらに含み、上記参照検出器の干渉光強度の変化に基づいて上記移動鏡の位置を算出し、上記移動鏡の位置と上記測定光検出器から出力されるインターフェログラムとの関係を用いてフーリエ変換を実行して上記分析対象物に関する情報を出力する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光半導体素子の温度をより高い精度で制御することが可能な光半導体パッケージ、その光半導体パッケージを備えるマイケルソン干渉計、および、そのマイケルソン干渉計を備えるフーリエ変換分光分析装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態における光半導体パッケージを備えるマイケルソン干渉計、およびそのマイケルソン干渉計を備えるフーリエ変換分光分析装置を模式的に示す図である。
【図２】実施の形態におけるフーリエ変換分光分析装置に用いられる参照検出器の構成を示す正面図である。
【図３】（Ａ）は、実施の形態におけるフーリエ変換分光分析装置に用いられる参照検出器が検出した干渉光の一部の強度の経時的な変化を示す図である。（Ｂ）は、実施の形態におけるフーリエ変換分光分析装置に用いられる参照検出器が検出した干渉光の残部の強度の経時的な変化を示す図である。
【図４】実施の形態における光半導体パッケージとしての参照光源を示す斜視図である。
【図５】実施の形態における光半導体パッケージとしての参照光源を示す断面図である。
【図６】図５中のＶＩ−ＶＩ線に沿った矢視断面図である。
【図７】実施の形態における光半導体パッケージとしての参照光源に用いられる温度制御部を示す斜視図である。
【図８】本実施の形態の光半導体パッケージに用いられる支持基板が加熱されている際の支持基板の表面の温度分布と、この支持基板上に配置される光半導体レーザー素子および温度検出部の位置との関係を示す図である。
【図９】本実施の形態の光半導体パッケージに用いられる支持基板が冷却されている際の支持基板の表面の温度分布と、この支持基板上に配置される光半導体レーザー素子および温度検出部の位置との関係を示す図である。
【図１０】比較例における光半導体パッケージに用いられる支持基板が加熱されている際の支持基板の表面の温度分布と、この支持基板上に配置される光半導体レーザー素子および温度検出部の位置との関係を示す図である。
【図１１】比較例における光半導体パッケージに用いられる支持基板が冷却されている際の支持基板の表面の温度分布と、この支持基板上に配置される光半導体レーザー素子および温度検出部の位置との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に基づいた実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。実施の形態の説明において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。実施の形態の説明において、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。
【００１４】
（フーリエ変換分光分析装置１００・マイケルソン干渉計１０）
図１を参照して、実施の形態におけるフーリエ変換分光分析装置１００について説明する。フーリエ変換分光分析装置１００は、マイケルソン干渉計１０、演算部２０、および出力部３０を備えている。マイケルソン干渉計１０は、分光光学系１１、参照光学系２１、および光路補正装置２６を含んでいる。
【００１５】
（分光光学系１１）
分光光学系１１は、光源１２、コリメート光学系１３、ビームスプリッター１４（光束分岐手段）、固定鏡１５、移動鏡１６、集光光学系１７、検出器１８（測定光検出器）、および平行移動機構１９を有している。
【００１６】
光源１２は、色温度２９００Ｋのランプ等の発光素子から構成され、赤外光等のランプ光を出射する。光源１２が出射したランプ光は、参照光学系２１（詳細は後述する）における光路合成鏡２２に導入され、光半導体パッケージとしての参照光源４０（詳細は後述する）が出射したレーザー光と合成される。
【００１７】
ランプ光およびレーザー光の合成によって形成された合成光は、光路合成鏡２２から出射され、コリメート光学系１３によって平行光に変換された後、ビームスプリッター１４に導入される。ビームスプリッター１４は、ハーフミラー等から構成され、設計により任意の波長の光を任意の割合で分岐することができる。
【００１８】
ビームスプリッター１４としては、光学薄膜を利用したもの、偏光板を利用したもの、または、これらを複合したものから構成されるとよい。ビームスプリッター１４に導入された合成光（入射光）は２光束に分割される。
【００１９】
分割された合成光（レーザー光を含む）の一方は固定鏡１５に向かい、固定鏡１５に照射される。固定鏡１５に反射した合成光（反射光）は、反射前と略同一の光路を通過してビームスプリッター１４に再び照射される。
【００２０】
分割された合成光（レーザー光を含む）の他方は移動鏡１６に向かい、移動鏡１６に照射される。移動鏡１６に反射した合成光（反射光）は、反射前と略同一の光路を通過してビームスプリッター１４に再び照射される。固定鏡１５からの反射光および移動鏡１６からの反射光は、ビームスプリッター１４によって合成される（重ね合わせられる）。
【００２１】
ここで、分割された合成光の他方が移動鏡１６に反射する際、移動鏡１６は平行移動機構１９によって平行を維持した状態で矢印ＡＲ方向に往復移動している。移動鏡１６の速度は、たとえば１００ｍ／ｓｅｃである。移動鏡１６の往復移動によって、固定鏡１５からの反射光と移動鏡１６からの反射光との間には、光路長の差（以下、光路差ともいう）が生じている。
【００２２】
具体的には、ビームスプリッター１４によって分割され、固定鏡１５による反射を経て再びビームスプリッター１４に照射される合成光（レーザー光を含む）の光路長は、（Ｌ１×２）によって表される。ビームスプリッター１４によって分割され、移動鏡１６による反射を経て再びビームスプリッター１４に照射される合成光（レーザー光を含む）の光路長は、（Ｌ２×２）によって表される。
【００２３】
したがって、固定鏡１５に反射される合成光と移動鏡１６に反射される合成光との光路差は、｜（Ｌ２×２）−（Ｌ１×２）｜によって表される。固定鏡１５からの反射光と移動鏡１６からの反射光とは、ビームスプリッター１４に合成されることによって干渉光を形成する。
【００２４】
移動鏡１６の位置に応じて、光路差｜（Ｌ２×２）−（Ｌ１×２）｜は周期的に変化する。光路差に応じて干渉光としての光の強度も連続的に変化する。光路差が、たとえば、コリメート光学系１３からビームスプリッター１４に照射される光の波長の整数倍のとき、干渉光としての光の強度は最大となる。
【００２５】
干渉光を形成した光は、集光光学系１７および光路分離鏡２３を通して試料Ｓ（分析対象物）に照射される。具体的には、ビームスプリッター１４によって合成された光は、ビームスプリッター１４から干渉光として出射された後、集光光学系１７によって集光される。集光光学系１７によって集光された光は、参照光学系２１（詳細は後述する）における光路分離鏡２３に導入される。
【００２６】
光路分離鏡２３によって分割された干渉光の一方が、試料Ｓに照射される。光路分離鏡２３によって分割された干渉光の他方は、後述する参照検出器２４に導入される。検出器１８は、試料Ｓを透過した合成光（レーザー光を含む）を干渉パターン（インターフェログラム）として検出する。この干渉パターンは、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等を含む演算部２０に送られる。演算部２０は、収集（サンプリング）した干渉パターンをアナログ形式からデジタル形式に変換し、変換後のデータをさらにフーリエ変換する。Ｓ／Ｎを向上させてノイズの少ないスペクトルデータを得るために、複数測定したインターフェログラムを移動鏡１６の移動量に基づいて位置合わせし、これをフーリエ変換して波長変換してもよい。
【００２７】
フーリエ変換によって、試料Ｓを透過した光（干渉光）の波数（＝１／波長）毎の光の強度を示すスペクトル分布（分析対象物に関する情報）が算出される。フーリエ変換後のデータは、出力部３０を通して他の機器に出力されたりディスプレイ等に表示されたりする。このスペクトル分布に基づいて、試料Ｓの特性（たとえば、材料、構造、または成分量）が分析される。
【００２８】
（参照光学系２１）
参照光学系２１は、コリメート光学系１３、ビームスプリッター１４、固定鏡１５、移動鏡１６、集光光学系１７、参照光源４０（光半導体素子）、光路合成鏡２２、光路分離鏡２３、参照検出器２４、および制御部２５を有している。コリメート光学系１３、ビームスプリッター１４、固定鏡１５、移動鏡１６、および集光光学系１７は、分光光学系１１および参照光学系２１の双方の構成として共通している。
【００２９】
参照光源４０は、半導体レーザー等の発光素子から構成され、赤色光等のレーザー光（波長はたとえば３００ｎｍ〜１１００ｎｍ）を出射する。参照光源４０は、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ：Distributed  Bragg  Reflector）を含む垂直キャビティ面発光型（ＶＣＳＥＬ：Vertical  Cavity  Surface  Emitting  LASER）の半導体レーザーから構成されるとよい。
【００３０】
参照光源４０は、ＶＨＧ（Volume  Holographic  Grating）型の半導体レーザー、または、ＦＢＧ（Fiber  Bragg  Grating）型の半導体レーザーなど、回折格子を用いる波長安定化型半導体レーザーから構成されるとよい。参照光源４０の更なる詳細な構成については、図４〜図７を参照して後述する。
【００３１】
上述のとおり、参照光源４０が出射したレーザー光は光路合成鏡２２に導入される。光路合成鏡２２はハーフミラー等から構成される。光源１２からのランプ光は光路合成鏡２２を透過する。参照光源４０からのレーザー光は光路合成鏡２２に反射される。
【００３２】
光源１２からのランプ光および参照光源４０からのレーザー光は、光路合成鏡２２によって合成された状態で、光路合成鏡２２から同一光路上に出射される。光路合成鏡２２から出射された合成光は、コリメート光学系１３によって平行光に変換された後、ビームスプリッター１４に導入されて２光束に分割される。
【００３３】
上述のとおり、分割された合成光の一方は固定鏡１５に照射され、反射光としてビームスプリッター１４に再び照射される。分割された合成光の他方は移動鏡１６に照射され、反射光としてビームスプリッター１４に再び照射される。
【００３４】
固定鏡１５からの反射光と移動鏡１６からの反射光とは、ビームスプリッター１４に合成されることによって干渉光を形成する。なお、上述の光路長の差｜（Ｌ２×２）−（Ｌ１×２）｜を形成可能であれば、固定鏡１５および移動鏡１６が相対的に移動可能に構成されていればよく、固定鏡１５および移動鏡１６の双方が移動可能に構成されてもよい。
【００３５】
上述のとおり、干渉光を形成した光は、集光光学系１７および光路分離鏡２３を通して試料Ｓに照射される。具体的には、ビームスプリッター１４によって合成された光は、ビームスプリッター１４から干渉光として出射された後、集光光学系１７によって集光される。
【００３６】
集光光学系１７によって集光された光は、参照光学系２１における光路分離鏡２３に導入される。光路分離鏡２３はハーフミラー等から構成され、光路分離鏡２３によって分割された光の一方は、試料Ｓに照射される。光路分離鏡２３によって分割された光の他方は、参照検出器２４に導入される。
【００３７】
光源１２から出射され、光路合成鏡２２、コリメート光学系１３、ビームスプリッター１４、固定鏡１５、移動鏡１６、および集光光学系１７を通して光路分離鏡２３に導入された光は、光路分離鏡２３を透過する。上述のとおり、光路分離鏡２３を透過したこの光（干渉光）は、試料Ｓをさらに透過した後、検出器１８によって検出される。
【００３８】
一方、参照光源４０から出射され、光路合成鏡２２、コリメート光学系１３、ビームスプリッター１４、固定鏡１５、移動鏡１６、および集光光学系１７を通して光路分離鏡２３に導入された光は、光路分離鏡２３に反射される。光路分離鏡２３からの反射光（干渉光）は、４分割センサ等から構成される参照検出器２４によって干渉パターンとして検出される。
【００３９】
干渉光の干渉パターンは、ＣＰＵ等を含む制御部２５に送られる。制御部２５は、収集した干渉パターンに基づく信号を処理し、光路分離鏡２３から照射される反射光の強度を算出する。制御部２５は、光路分離鏡２３からの反射光の強度に基づいて、演算部２０におけるサンプリングのタイミングを示す信号を生成することができる。演算部２０におけるサンプリングのタイミングを示す信号は、公知の手段によって生成されることができる。
【００４０】
制御部２５は、光路分離鏡２３からの反射光の強度に基づいて、２光路間における光の傾き（固定鏡１５からの反射光と移動鏡１６からの反射光との相対的な傾き）を算出することもできる。２光路間における光の傾きは、たとえば以下のように算出される。
【００４１】
図２を参照して、４分割センサから構成される参照検出器２４は、４つの受光素子Ｅ１〜Ｅ４を有している。受光素子Ｅ１〜Ｅ４は反時計回りに並んで相互に隣接している。受光素子Ｅ１〜Ｅ４によって構成される領域に、光路分離鏡２３（図１参照）からの反射光が照射される。受光素子Ｅ１〜Ｅ４によって構成される領域の中心と、光路分離鏡２３からの反射光のスポットＤの中心とは略一致している。
【００４２】
受光素子Ｅ１〜Ｅ４は、光路分離鏡２３からそれぞれの領域に照射された反射光の強度を検出する。光路分離鏡２３からの反射光の強度は、経時的に変化する位相信号として、たとえば図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示されるように検出される。
【００４３】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）の各々の横軸は、時間（単位：秒）の経過を示している。図３（Ａ）の縦軸は、受光素子Ｅ１が検出した光強度および受光素子Ｅ２が検出した光強度の和を強度Ａ１（相対値）として示している。図３（Ｂ）の縦軸は、受光素子Ｅ３が検出した光強度および受光素子Ｅ４が検出した光強度の和を強度Ａ２（相対値）として示している。
【００４４】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、強度Ａ１と強度Ａ２との間に、位相差Δが生じているとする。位相差Δに基づいて、２光路間での光の傾き（固定鏡１５からの反射光と移動鏡１６からの反射光との相対的な傾き）が算出される。受光素子Ｅ１〜Ｅ４からなる他の組み合わせ（たとえば受光素子Ｅ１，Ｅ４と受光素子Ｅ２，Ｅ３との組合せ）によって、他の位相差Δを得ることができる。上記の位相差Δとこの他の位相差Δとに基づいて、２光路間での光の傾きの方向（ベクトル）を算出することもできる。
【００４５】
（光路補正装置２６）
光路補正装置２６は、制御部２５における検出結果（固定鏡１５からの反射光と移動鏡１６からの反射光との相対的な傾き）に基づいて、固定鏡１５の姿勢（ビームスプリッター１４に対する角度）を調整する。当該調整によって、固定鏡１５における反射光の光路が補正され、２光路間での光の傾きを無くす（若しくは減少させる）ことが可能となる。光路補正装置２６がマイケルソン干渉計１０内に設けられていることによって、干渉光をより精度の高く生成することが可能となる。
【００４６】
（参照光源４０）
図４〜図７を参照して、本実施の形態における光半導体パッケージとしての参照光源４０について説明する。図４は、参照光源４０を示す斜視図である。図５は、参照光源４０を示す断面図である。図６は、図５中のＶＩ−ＶＩ線に沿った矢視断面図である。図７は、参照光源４０に用いられる温度制御部４６（アクティブ温度制御部）を示す斜視図である。
【００４７】
図４〜図６に示すように、参照光源４０は、ＴＯ（Transistor  Outline）−５型の光半導体パッケージである。参照光源４０は、ベース部材４１および金属製のキャップ部材４３を備える。キャップ部材４３には、射出窓４２が設けられる。ベース部材４１およびキャップ部材４３によって、これらの内部に中空の空間が形成される。ベース部材４１の外縁の一部には、位置決め等に用いられる突起部４９が設けられる。
【００４８】
ベース部材４１およびキャップ部材４３によって形成された内部空間には、光半導体レーザー素子４４（光半導体素子）、温度検出部４５、および温度制御部４６が設けられる。光半導体レーザー素子４４、温度検出部４５、および温度制御部４６は、ドライ窒素中でこの内部空間内に封止されている。当該封止により、温度制御部４６に結露などが発生することは防止される。
【００４９】
ベース部材４１の外部から上記の内部空間に向かってベース部材４１の底部を貫通するように、複数のピン端子４７が設けられる。複数のピン端子４７は、導電性ワイヤー４８（図４，図６参照）を通して、光半導体レーザー素子４４、温度検出部４５、および温度制御部４６にそれぞれ電気的に接続されている。
【００５０】
温度検出部４５は、たとえば１０ｋΩの抵抗値を有するサーミスター等から構成され、支持基板４６Ｓの表面上のうちの温度検出部４５が配置された部分の温度を検出値として検出する。温度制御部４６は、光半導体レーザー素子４４の温度が所望の値となるように、温度検出部４５によって検出された上記の検出値に応じて光半導体レーザー素子４４の温度を制御する。たとえば、±０．０５℃の温度変化に基づいて温度制御部４６が光半導体レーザー素子４４の温度を制御することによって、温度による波長変動を０．０４（ｎｍ・ｐｐ）程度に抑える事ができる。
【００５１】
本実施の形態における温度制御部４６は、ベース部材４１の上に固定されるベースプレート４６Ｂと、ベースプレート４６Ｂの上にマトリックス状に並べられた複数のペルチェ素子４６Ｅと、複数のペルチェ素子４６Ｅの上に配置された熱伝導性を有する絶縁性プレート４６Ｐと、絶縁性プレート４６Ｐの上に配置された熱伝導性を有する支持基板４６Ｓ（支持部材）と、を含む。
【００５２】
本実施の形態における支持基板４６Ｓは、平板状に形成されるとともに、その表面の外形は矩形状（長方形状）に形成される。光半導体レーザー素子４４および温度検出部４５は、互いに間隔を空けて支持基板４６Ｓ上に並べて配置される。
【００５３】
上述のとおり、本実施の形態における光半導体レーザー素子４４は、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を含む垂直キャビティ面発光型（ＶＣＳＥＬ）の縦シングルモードの半導体レーザーから構成され、光半導体レーザー素子４４から放射されるレーザー光Ｌ（図５参照）の波長は、光半導体レーザー素子４４自身の温度に応じてたとえば０．４（ｎｍ／Ｋ）程度変化する。
【００５４】
ＶＣＳＥＬは、他の半導体レーザー素子に比べて発光出力が１ｍＷ程度と小さく、発熱量も小さい。ＶＣＳＥＬチップは、ウェハレベルで同時に複数のものを作製することが可能である。たとえば、光半導体レーザー素子４４としては、４つのＶＣＳＥＬを集積させて構成することができる。導電性ワイヤー４８を取り付けるワイヤボンディング等の作業の際、４つのうちのいくつかが破損したとする。この場合であっても、他のＶＣＳＥＬチップに導電性ワイヤー４８を取り付けて、当該他のＶＣＳＥＬチップを使用すればよい。
【００５５】
光半導体レーザー素子４４は、ベース部材４１の中心軸上に位置するように配置されるとよい。ここで言うベース部材４１の中心軸とは、ベース部材４１の表面に対して垂直な軸であって、ベース部材４１の円板状に形成される部分ＤＤ（図５参照）の中心に位置する軸である。光半導体パッケージとしての参照光源４０をコリメートしたり、参照光源４０をファイバへ結合したりする際に、光半導体レーザーパッケージの全体としての基準位置に基づいてレンズ等の位置決めを容易に行なうことが可能となる。また、ファイバへの結合効率が上がることによって、レーザー光の利用効率が上がり、より高いＳ／Ｎ比を実現することができるとともに、高い精度を有する検出器を構成することが可能となる。
【００５６】
本実施の形態においては、光半導体レーザー素子４４から出射されるレーザー光Ｌの光軸に対して、キャップ部材４３に設けられる射出窓４２が垂直となるように構成される。好適には、光半導体レーザー素子４４から出射されるレーザー光Ｌの光軸に対して、キャップ部材４３に設けられる射出窓４２は傾斜するように構成されるとよい。レーザー光Ｌが射出窓４２に反射して、光半導体レーザー素子４４の発光を不安定にさせることを防止することが可能となる。また、射出窓４２には、ＶＣＳＥＬの発光波長に合わせてＡＲ（Anti  Reflection）コート処理が施されているとよい。
【００５７】
温度制御部４６は、参照光源４０の外部に設けられた制御装置（図示せず）にピン端子４７を通して接続される。この外部制御装置により温度制御部４６（ペルチェ素子４６Ｅ）が駆動されることによって、光半導体レーザー素子４４は絶縁性プレート４６Ｐおよび支持基板４６Ｓを通して加熱または冷却される。温度制御部４６にペルチェ素子４６Ｅが用いられる場合、温度制御部４６は、支持基板４６Ｓの表面の温度を環境温度から２０℃〜３０℃程度、低くしたり高くしたりすることができる。
【００５８】
図７は、本実施の形態における光半導体パッケージとしての参照光源４０に用いられる温度制御部４６を示す斜視図である。図７を参照して、ペルチェ素子４６Ｅによって支持基板４６Ｓが加熱または冷却されることによって、支持基板４６Ｓの内部および支持基板４６Ｓの表面の温度が変化する。
【００５９】
ペルチェ素子４６Ｅ等の加熱冷却手段を用いて支持基板４６Ｓの温度を変化させた場合、支持基板４６Ｓの表面には、図７中の点線（等温度線）によって示されるような温度分布が形成される。支持基板４６Ｓが加熱される場合、支持基板４６Ｓの中心位置Ｐの近傍の温度が他の部分の温度に比べて高くなる。支持基板４６Ｓが冷却される場合、支持基板４６Ｓの中心位置Ｐの近傍の温度が他の部分の温度に比べて低くなる。この温度分布は、支持基板４６Ｓの表面の温度と環境温度との差が大きいほど顕著に形成される。
【００６０】
本実施の形態における光半導体レーザー素子４４および温度検出部４５は、支持基板４６Ｓの表面上において同一の温度を有する等温度線Ｌ１上にそれぞれ配置される。換言すると、支持基板４６Ｓの表面上のうちの光半導体レーザー素子４４（図４〜図６参照）が配置される位置Ｐ４４の温度と、支持基板４６Ｓの表面上のうちの温度検出部４５（図４〜図６参照）が配置される位置Ｐ４５の温度とが互いに熱的に略平衡な関係になっている。
【００６１】
本実施の形態における光半導体レーザー素子４４および温度検出部４５は、支持基板４６Ｓの表面の中心位置Ｐを含まないように配置されるとともに、支持基板４６Ｓの表面の中心位置Ｐに対して互いに対称な位置関係となるように配置される。
【００６２】
また、上述のとおり本実施の形態における支持基板４６Ｓは外形が長方形状に形成されており、光半導体レーザー素子４４および温度検出部４５は、支持基板４６Ｓの表面の長手方向（矢印ＤＲ方向）に沿って並ぶように配置される。光半導体レーザー素子４４および温度検出部４５を通る直線Ｌ２と矢印ＤＲとは平行な関係にある。
【００６３】
図８は、支持基板４６Ｓが加熱されている際の支持基板４６Ｓの表面温度（Ｔ）の分布（Ｌ１０）と、支持基板４６Ｓ上に配置される光半導体レーザー素子４４および温度検出部４５の位置（Ｘ）との関係を示す図である。上述のとおり、支持基板４６Ｓが加熱される場合、支持基板４６Ｓの温度分布Ｌ１０としては、中心近傍において温度ＴＡとなり、他の部分ＸＡ，ＸＢにおいて温度ＴＢ（ＴＢ＜ＴＡ）となる。
【００６４】
また、図９は、支持基板４６Ｓが冷却されている際の支持基板４６Ｓの表面温度（Ｔ）の分布（Ｌ２０）と、支持基板４６Ｓ上に配置される光半導体レーザー素子４４および温度検出部４５の位置（Ｘ）との関係を示す図である。上述のとおり、支持基板４６Ｓが冷却される場合、支持基板４６Ｓの温度分布Ｌ２０としては、中心近傍において温度ＴＣとなり、他の部分ＸＡ，ＸＢにおいて温度ＴＤ（ＴＣ＜ＴＤ）となる。
【００６５】
図８および図９を参照して、光半導体レーザー素子４４が、支持基板４６Ｓ上の位置ＸＡに配置されるとともに、温度検出部４５は、支持基板４６Ｓ上の位置ＸＢに配置される。位置ＸＡは、図７中の位置Ｐ４４に対応している。位置ＸＢは、図７中の位置Ｐ４５に対応している。
【００６６】
当該構成によれば、温度検出部４５が、支持基板４６Ｓの表面上のうちの温度検出部４５が配置された部分の温度を検出する際、検出結果として得られた検出値は、支持基板４６Ｓの表面上のうちの光半導体レーザー素子４４が配置された部分の温度と略同等の値となる。
【００６７】
したがって、温度制御部４６が光半導体レーザー素子４４の温度を制御する際、温度検出部４５によって検出された上記の検出値に応じて光半導体レーザー素子４４を制御することにより、光半導体レーザー素子４４の温度を所望の値に精度高く制御することが可能となる。たとえば、光半導体レーザー素子４４の制御温度（目標設定温度）を２５℃とする場合、環境温度が２５℃から０℃に変動したり、環境温度が０℃から６０℃に変動したりしたとしても、支持基板４６Ｓの表面上のうちの光半導体レーザー素子４４が配置された部分の温度を高い精度で検出することによって、レーザー光の波長変動を０．０１（ｎｍ）程度に抑えることが可能となる。
【００６８】
図１０および図１１を参照して、比較例として、光半導体レーザー素子４４が支持基板４６Ｓの中心近傍に近い位置ＸＣに配置されたとする。この場合、温度検出部４５が、支持基板４６Ｓの表面上のうちの温度検出部４５が配置された部分ＸＢの温度を検出したとしても、検出結果として得られた検出値は、支持基板４６Ｓの表面上のうちの光半導体レーザー素子４４が配置された部分ＸＣの温度とは異なる値となる。その結果、温度制御部４６が光半導体レーザー素子４４の温度を制御する際、温度検出部４５によって検出された上記の検出値に応じて光半導体レーザー素子４４を制御したとしても、光半導体レーザー素子４４の温度を所望の値に精度高く設定することはできなくなる。
【００６９】
これに対して、本実施の形態における光半導体パッケージとしての参照光源４０によれば、環境温度の変化に伴って支持基板４６Ｓの表面温度分布が変わったとしても、支持基板４６Ｓの表面上のうちの光半導体レーザー素子４４が配置された部分と温度検出部４５が配置された部分とは同等に温度変動する。環境温度に変化が生じたとしても、温度検出部４５による検出値に基づいて光半導体レーザー素子４４を任意の温度に精度高く設定することができ、高い安定性を有するレーザー光Ｌを得ることが可能となる。
【００７０】
また、支持基板４６Ｓの表面上のうちの最もペルチェ素子４６Ｅとの熱交換効率の高い支持基板４６Ｓの中心位置を避け、その中心位置に対して対称的に光半導体レーザー素子４４および温度検出部４５を配置することによって、環境温度に変化が生じたとしても、温度検出部４５による検出値に基づいて光半導体レーザー素子４４を任意の温度に精度高く設定することができ、さらに高い安定性を有するレーザー光Ｌを得ることが可能となる。
【００７１】
光半導体レーザー素子４４自身の発熱量を考慮すると、光半導体レーザー素子４４は支持基板４６Ｓの表面上の中心位置寄りに配置することが好ましい。当該構成によれば、温度検出部４５が検出した値を、支持基板４６Ｓの表面上のうちの光半導体レーザー素子４４が設けられている部分の温度により一層近づけることが可能となる。
【００７２】
また、光半導体レーザー素子４４としてＤＢＲを有するＶＣＳＥＬを用いることによって、発光波長を任意波長へ限定する事が可能となる。また、ＤＢＲ構成自体も温度特性を持っているため、ＶＣＳＥＬと一体的に温度制御する事ができ、より安定したレーザー光の波長を得ることが可能となる。
【００７３】
光半導体レーザー素子４４および温度検出部４５を支持基板４６Ｓ上に配置する際、支持基板４６Ｓの外形が長方形状でありその長軸方向に沿ってこれらを配置することによって、支持基板４６Ｓの全体としての表面積を低減することが可能となる。支持基板４６Ｓの表面からの熱流入が低減されるため、支持基板４６Ｓの表面温度をより容易に変化させることが可能となる。
【００７４】
以上説明したように、本実施の形態における半導体パッケージとしての参照光源４０を備えるマイケルソン干渉計１０、およびそのマイケルソン干渉計を備えるフーリエ変換分光分析装置によれば、環境温度の変動に対して誤差の少ない分析結果を得ることが可能となる。
【００７５】
以上、本発明に基づいた実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７６】
１０  マイケルソン干渉計、１１  分光光学系、１２  光源、１３  コリメート光学系、１４  ビームスプリッター、１５  固定鏡、１６  移動鏡、１７  集光光学系、１８  検出器、１９  平行移動機構、２０  演算部、２１  参照光学系、２２  光路合成鏡、２３  光路分離鏡、２４  参照検出器、２５  制御部、２６  光路補正装置、３０  出力部、４０  参照光源（光半導体素子）、４１  ベース部材、４２  射出窓、４３  キャップ部材、４４  光半導体レーザー素子、４５  温度検出部、４６  温度制御部、４６Ｂ  ベースプレート、４６Ｅ  ペルチェ素子、４６Ｐ  絶縁性プレート、４６Ｓ  支持基板、４７  ピン端子、４８  導電性ワイヤー、４９  突起部、１００  フーリエ変換分光分析装置、Ａ１，Ａ２  強度、Ｄ  スポット、ＤＤ，ＸＡ，ＸＢ，ＸＣ  部分、ＡＲ，ＤＲ  矢印、Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４  受光素子、Ｌ  レーザー光、Ｌ１  等温度線、Ｌ２  直線、Ｌ１０，Ｌ２０  温度分布、Ｐ  中心位置、Ｐ４４，Ｐ４５，ＸＡ，ＸＢ，ＸＣ  位置、Ｓ  試料、ＴＡ，ＴＢ，ＴＣ，ＴＤ  温度。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【国際調査報告】
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