(57)【要約】【課題】光モジュールの密封容器内の雰囲気温度に左右されることなく半導体レーザの温度制御できる。【解決手段】半導体レーザ１１近傍に配置され、ペルチェ素子１２の温度を第１温度検出値として検出する第１温度検出手段１３と、密封容器１５内の接続端子部１６上に設けられ、半導体レーザ１１と接続端子部１６との間に配線接続されたワイヤ１７を含む接続端子部１６の温度を第２温度検出値として検出する第２温度検出手段１４と、予め設定された半導体レーザ１１の発振波長を所望の波長にするための駆動温度を設定温度として記憶した設定温度記憶手段２０と、第２検出温度を用いて設定温度を補正して半導体レーザ１１の目標温度となるＬＤ目標温度値を算出し、前記第１温度検出値と前記ＬＤ目標温度値との差分に基づいて、ペルチェ素子１２に通電する通電電流値を制御する温度補正制御手段３０とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ（１１）と、
前記半導体レーザの温度を所定温度に調整するペルチェ素子（１２）と、
前記半導体レーザ及び前記ペルチェ素子を実装する密封容器（１５）と、
前記密封容器内の前記半導体レーザ近傍に配置され、前記ペルチェ素子の温度を第１温度検出値として検出する第１温度検出手段（１３）と、
前記密封容器内の接続端子部（１６）上に設けられ、前記半導体レーザと前記接続端子部との間に配線接続されたワイヤ（１７）を含む前記接続端子部の温度を第２温度検出値として検出する第２温度検出手段（１４）と、
予め設定された前記半導体レーザの発振波長を所望の波長にするための駆動温度を設定温度として記憶した設定温度記憶手段（２０）と、
前記第２検出温度を用いて前記設定温度を補正して前記半導体レーザの目標温度となるＬＤ目標温度値を算出し、前記第１温度検出値と前記ＬＤ目標温度値との差分に基づいて、前記ペルチェ素子に通電する通電電流値を制御する温度補正制御手段（３０）と、
を備えたことを特徴とする光モジュールの温度安定化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ等の光部品の温度安定化装置に関し、密封容器内の雰囲気温度が変化しても正確に光モジュールの温度安定化が図れる光モジュールの温度安定化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体レーザ（レーザダイオード：ＬＤ）等の光部品を搭載した光モジュールの温度を設定温度に安定させて、半導体レーザから出射する光の発振波長の変動を少なくすることのできる温度安定化装置としては、例えば特許文献１に開示された温度安定化装置が公知である。
【０００３】
図３に示すように、特許文献１に開示された光部品の温度安定化装置は、光部品５１が取り付けられた通電電流に応じて発熱又は吸熱する手段５２と、半導体レーザなどの光部品５１近傍に設けられた第１温度検出手段５３と、これらの手段５２、５３を密封収容する容器５４と、容器５４の外側に設けられた第２温度検出手段５５と、光部品５１の安定させるべき温度を設定する手段５６と、第２温度検出手段５５の検出温度に基づいて、前記設定温度を補正する手段５７と、該補正手段５７により補正された温度に前記第１温度検出手段５３の検出温度が一致するように、前記通電電流に応じて発熱又は吸熱する手段５２への通電電流を制御する手段５８とから構成される。
【特許文献１】特公平８−８３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の温度安定化装置では、密封容器周辺の外気温度を検出しているので、本来補正されるべき温度よりも大きく補正されてしまうという問題があった。このため、より正確に光部品の温度安定化を図ることができず、結果、光部品の波長安定化を実現することが困難であった。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、光モジュールの密封容器内の雰囲気温度に左右されることなく高精度に温度制御して出射光の波長安定化を図ることのできる光モジュールの温度安定化装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載された光モジュールの温度安定化装置は、半導体レーザ１１と、
前記半導体レーザの温度を所定温度に調整するペルチェ素子１２と、
前記半導体レーザ及び前記ペルチェ素子を実装する密封容器１５と、
前記密封容器内の前記半導体レーザ近傍に配置され、前記ペルチェ素子の温度を第１温度検出値として検出する第１温度検出手段１３と、
前記密封容器内の接続端子部１６上に設けられ、前記半導体レーザと前記接続端子部との間に配線接続されたワイヤ１７を含む前記接続端子部の温度を第２温度検出値として検出する第２温度検出手段１４と、
予め設定された前記半導体レーザの発振波長を所望の波長にするための駆動温度を設定温度として記憶した設定温度記憶手段２０と、
前記第２検出温度を用いて前記設定温度を補正して前記半導体レーザの目標温度となるＬＤ目標温度値を算出し、前記第１温度検出値と前記ＬＤ目標温度値との差分に基づいて、前記ペルチェ素子に通電する通電電流値を制御する温度補正制御手段３０と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る光モジュールの温度安定化装置によれば、第１温度検出手段で検出された半導体レーザの温度と同期するペルチェ素子の温度と設定温度との温度差に影響する接続端子部と半導体レーザとの間のワイヤを含む接続端子部の温度を検出して半導体レーザの目標温度値の補正値として用いて密封容器内の雰囲気温度に左右されることなく半導体レーザの温度を所望の設定温度に制御できるので、出射光の波長安定化が図れるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら具体的に説明する。図１は本発明に係る光モジュールの温度安定化装置の構成を説明するための概略構成図であり、図２は密封容器内の雰囲気温度の変化に伴う発振波長の変動を本発明に係る光モジュールの温度安定化装置を用いて温度補正した場合と温度補正しない場合についてそれぞれ示した図である。
【０００９】
図１に示すように、本例の光モジュールの温度安定化装置１は、第１温度検出手段と、第２温度検出手段とを備えた光モジュール１０と、半導体レーザ１１の設定温度を記憶する設定温度記憶手段２０と、半導体レーザ１１の温度制御を行うための温度補正制御手段３０とを備えて概略構成される。以下、各構成についてそれぞれ詳細に説明する。
【００１０】
光モジュール１０は、半導体レーザ１１と、ペルチェ素子１２と、第１温度検出手段１３と、第２温度検出手段１４とが密封容器１５内に密封収容されてモジュール構成されている。
【００１１】
半導体レーザ１１は、半導体の再結合発光を利用したレーザであり、本例ではペルチェ素子１２上に設けられている。半導体レーザ１１は、密封容器１５内に鍍金処理（例えばＡｕ鍍金）された接続端子部１６と、ワイヤ１７（例えばＡｕ線）を介して配線接続されており、図示していない半導体駆動電流源からの通電電流がワイヤ１７を介して通電されると所定波長のレーザ光を出射する。
【００１２】
ペルチェ素子１２は、異種の金属の接合部に電流を流すと、片方の金属からもう片方へ熱が移動するというペルチェ効果（Peltier effect）を利用した板状の半導体素子であり、密封容器１５内に実装されている。ペルチェ素子１２は、温度補正制御手段３０の制御により、通電された電流に応じた吸熱／発熱により半導体レーザ１１の温度を所定温度に温度調整している。
【００１３】
第１温度検出手段１３は、例えばサーミスタや白金薄膜温度センサ等の温度が変化することにより抵抗値が変化することを利用した温度センサで構成され、密封容器１５内に収容された半導体レーザ１１の温度と同期するペルチェ素子１２の温度を測定するため、密封容器１５内における半導体レーザ１１近傍（本例ではペルチェ素子１２上に実装）に実装されている。すなわち、ペルチェ素子１２の温度を測定することで、半導体レーザ１１の温度を測定しているのと同等となる。第１温度検出手段１３は、ペルチェ素子１２の温度を検出し、この検出した温度を第１検出温度として温度補正制御手段３０に出力している。
【００１４】
第２温度検出手段１４は、第１温度検出手段１３と同様にサーミスタ等の温度センサで構成され、密封容器１５内に収容された半導体レーザ１１と接続端子部１６との間に結線されたワイヤ１７を含む接続端子部１６の温度を測定するため、密封容器１５内における半導体レーザとワイヤ１７接続される接続端子部１６上に設けられている。第２温度検出手段１４は、接続端子部１６と半導体レーザ１１との間に結線されたワイヤ１７を含む前記接続端子部１６の温度を検出し、この検出した温度を第２検出温度として温度補正制御手段３０に出力している。
【００１５】
設定温度記憶手段２０は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭなどの半導体メモリからなる記憶メモリを備え、予め設定されたデフォルトとなる温度（半導体レーザ１１を所定の発振周波数で駆動するための温度）を設定温度として記憶している。
【００１６】
温度補正制御手段３０は、半導体レーザ１１の温度を設定温度記憶手段２０で設定された設定温度に補正制御している。温度補正制御手段３０における半導体レーザ１１の温度補正制御としては、まず第２温度検出手段１４から補正温度値となる第２温度検出値を取得する。そして、第２温度検出手段１４から取得した第２温度検出値を用いて設定温度記憶手段２０に記憶された設定温度を補正し、半導体レーザ１１の目標温度となるＬＤ目標温度値を算出する。
次に、第１温度検出手段１３から入力した第１温度検出値から前記算出したＬＤ目標温度値を差し引いて、現在の半導体レーザ１１の温度と前記算出した目標温度との誤差値（温度差）を算出する。そして、この算出した誤差値に応じてペルチェ素子１２を駆動制御するためのペルチェ制御設定値を算出し、このペルチェ制御設定値に応じてペルチェ素子１２に通電する通電電流値を制御する。
【００１７】
そして、上述したような光モジュールの温度安定化装置１では、光モジュール１０駆動時に、光モジュール１０の接続端子部１６に設けられた第２温度検出手段１４によって、前記接続端子部１６と半導体レーザ１１との間で結線されたワイヤ１７を含む前記接続端子部１７の温度を検出する。そして、第２温度検出手段１４で検出した第２温度検出値を温度補正制御手段３０に出力する。
【００１８】
温度補正制御手段３０は、設定温度記憶手段２０に記憶された設定温度と第２温度検出手段１４から取得した第２温度検出値とに基づいて、半導体レーザ１１の目標温度となるＬＤ目標温度値を算出する。
【００１９】
次に、第１温度検出手段１３から第１温度検出値を入力し、現在の半導体レーザ１１の温度と目標とする温度との誤差を算出するため、第１温度検出手段１３から入力した第１温度検出値から前記算出したＬＤ目標温度値とを差し引いて、その誤差値（温度差）を算出する。この算出した誤差値に応じてペルチェ素子１２を駆動制御するためのペルチェ制御設定値を算出する。そして、このペルチェ制御設定値に応じてペルチェ素子１２に通電する通電電流値を制御し、第１温度検出値とＬＤ目標温度値との差分が±０となるように半導体レーザ１１の温度を制御する。
【００２０】
図２は、縦軸を半導体レーザ１１が出射する出射光の発振波長〔ｎｍ〕、横軸を光モジュール１０内の雰囲気温度〔℃〕（温度範囲：−２０℃〜＋６０℃）として、半導体レーザ１１の温度補正を行っていない場合と、本例の光モジュールの温度安定化装置１を用いて温度補正を行った場合の各雰囲気温度における半導体レーザ１１の発振波長を示した図である。
【００２１】
図２に示すように、温度補正がされていない場合では各雰囲気温度によって発振波長が変動するのに対し、本例の光モジュールの温度安定化装置１を用いて温度補正された場合では、例えば発振波長として１６５３．７３ｎｍを得られるように半導体レーザ１１の温度制御を行った結果、各雰囲気温度において所望の発振波長である１６５３．７３ｎｍとほぼ同等の発振波長が得られることが確認された。これは、光モジュール１０内の雰囲気温度に左右されることなく、正確に発振波長が制御されていることを示している。
【００２２】
上記実施例では、対象としている光モジュール１０が、密封容器１５内の接続端子部１６と半導体レーザ１１との間をワイヤ１７で配線接続し、このワイヤ１７を介して駆動電流が半導体レーザ１１に供給されるものである。すなわち、密封容器１５内の雰囲気温度は、接続端子部１６と半導体レーザ１１との間で接続されたワイヤ１７を介して伝わる熱（温度）の影響を大きく受けていたと考えられる。
【００２３】
このように、上述した光モジュールの温度安定化装置１は、密封容器１５内に収容された半導体レーザ１１の温度を第１温度検出手段１３で検出し、密封容器１５内に収容された半導体レーザ１１と接続端子部１６との間に結線されたワイヤ１７を含む接続端子部１６の温度を第２温度検出手段１４で検出し、第２温度検出手段１４から取得した第２温度検出値を用いて設定温度記憶手段２０に記憶された設定温度を補正し、半導体レーザ１１の目標温度となるＬＤ目標温度値を算出する。この算出したＬＤ目標温度値と第１温度検出手段１３で検出した第１温度検出値とに基づいて半導体レーザ１１の誤差値を算出する。そして、この誤差値に応じてペルチェ素子１２を駆動制御するためのペルチェ制御設定値を算出し、このペルチェ制御設定値に応じて第１温度検出値とＬＤ目標温度値との差分が±０となるようにペルチェ素子１２に通電する通電電流値を制御する。
【００２４】
これにより、第１温度検出手段１３で検出された半導体レーザ１１の温度と設定温度との温度差に影響する接続端子部１６と半導体レーザ１１との間のワイヤ１７を含む前記接続端子部１６の温度を第２温度検出手段１４で検出し、この検出した第２温度検出値を半導体レーザ１１の目標温度値の補正値として用いているため、密封容器１５内の雰囲気温度に左右されることなく半導体レーザ１１の温度を所望の設定温度に制御することができる。すなわち、半導体レーザ１１の温度安定化が実現することで、ユーザの所望の発振波長で常時光モジュール１０を駆動することができる。
【００２５】
ところで、上述した温度安定化装置１では、光モジュール１０、設定温度記憶手段２０、温度補正制御手段３０とがそれぞれ別体構成とした例で説明するが、設定温度記憶手段２０と温度補正制御手段３０が光モジュール１０内に組み込まれた構成とすることも可能であり、それによる作用及び効果は本形態と同様である。
【００２６】
以上、本願発明における最良の形態について説明したが、この形態による記述及び図面により本発明が限定されることはない。すなわち、この形態に基づいて当業者等によりなされる他の形態、実施例及び運用技術等はすべて本発明の範疇に含まれることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る光モジュールの温度安定化装置の構成を説明するための概略構成図である。
【図２】密封容器内の雰囲気温度の変化に伴う発振波長の変動を本発明に係る光モジュールの温度安定化装置を用いて温度補正した場合と温度補正しない場合についてそれぞれ示した図である。
【図３】従来の光部品の温度安定化装置の概略を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  光モジュールの温度安定化装置
１０  光モジュール
１１  半導体レーザ
１２  ペルチェ素子
１３  第１温度検出手段
１４  第２温度検出手段
１５  密封容器
１６  接続端子部
１７  ワイヤ
２０  設定温度記憶手段
３０  温度補正制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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