(57)【要約】レーザーダイオードと、レーザーダイオードと熱連通関係にある温度安定化用ヒートポンプと、少なくとも１つの検出器とより成り、レーザーダイオードから外部へ光を通す窓を有する気密封止パッケージ内に実装されている集積型波長安定化レーザー光源が提供される。
2004521500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積型波長安定化レーザー光源であって、
レーザーダイオード（１０）と、
レーザーダイオードと熱連通関係にある温度安定化用ヒートポンプ（２０）と、
少なくとも１つの検出器（２２、４０）とより成り、
レーザーダイオードから外部へ光を通す窓（３０）を有する気密封止パッケージ（２５）内に実装されているレーザー光源。
【請求項２】
ヒートポンプは、レーザーダイオードの動作温度を調整することにより、レーザーダイオードが発生する光の波長を調整するように作動可能な請求項１のレーザー光源。
【請求項３】
ヒートポンプの動作を一次制御するように構成された温度センサー（１２）をさらに備えた前記任意の請求項のレーザー光源。
【請求項４】
少なくとも１つの検出器は、レーザーダイオードが発生するレーザー光の一部（４２）を受けるように配置されているモニター検出器（４０）より成る前記任意の請求項のレーザー光源。
【請求項５】
窓の表面は、レーザーダイオードが発生する光の一部をモニター検出器へ反射するように構成されている請求項４のレーザー光源。
【請求項６】
モニター検出器は、レーザーダイオードが発生する光の波長を制御するための信号を与えるように構成されている請求項４または５のレーザー光源。
【請求項７】
気密封止パッケージは試料ガスを含み、この試料ガスはレーザーダイオードが発生する光の波長を測定するためにモニター検出器が用いる吸収線を有する請求項４乃至６のうち任意の請求項のレーザー光源。
【請求項８】
気密封止パッケージの内部には実質的に試料ガスが充填されている請求項７のレーザー光源。
【請求項９】
モニター検出器は、気密封止パッケージ（２５）の内部に露出する光センサーより成る請求項４乃至８のうち任意の請求項のレーザー光源。
【請求項１０】
モニター検出器は、包囲体内の光センサー及び試料ガスより成る請求項４乃至８のうち任意の請求項のレーザー光源。
【請求項１１】
モニター検出器からの制御信号は、ヒートポンプの動作を制御してレーザーダイオードの動作温度を調整することにより、レーザーダイオードが発生する光の波長を調整するように構成されている請求項６乃至１０の任意の請求項のレーザー光源。
【請求項１２】
モニター検出器からの制御信号は、レーザーダイオードへ送られる動作電流のレベルを制御してレーザーダイオードが発生する光の波長を調整するように構成されている請求項６乃至１１のうち任意の請求項のレーザー光源。
【請求項１３】
ヒートポンプの二次制御は、モニター検出器の出力に応じて行われる請求項３及び４並びに請求項６乃至１２のうち任意の請求項のレーザー光源。
【請求項１４】
少なくとも１つの検出器は、窓を介してパッケージに入射する光をモニターするように構成された検出器（２２）より成る前記任意の請求項のレーザー光源。
【請求項１５】
前記任意の請求項のレーザー光源を組み込んだガスモニター装置。
【請求項１６】
試料ガスはガスモニター装置によりモニターされるガスに相当する請求項１５及び１７のガスモニター装置。
【請求項１７】
レーザー光源からの光はモニターされるガスを介する光路を辿り、この光路は窓を介して検出器へ戻るため、レーザー光の吸収を評価するとモニターされるガスの組成をモニターすることができる請求項１４に関連する請求項１５乃至１６の任意のもののガスモニター装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１４のうち任意の請求項のレーザー光源を有する波長基準装置。
【請求項１９】
添付図面に実質的に図示説明された集積型波長安定化レーザー光源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明はレーザー光源または光源に関し、さらに詳細には、波長安定化レーザー光源に関する。
【０００２】
本明細書全体にわたり、波長の制御について述べる。この文脈で、用語「波長」の使用は、当該技術分野において標準的な術語による公知の伝送媒体を仮定とする。さらに、本発明をレーザーダイオードが発するレーザー光に関連して説明する。しかしながら、本発明は他の光源にそれに対応する態様で利用することが可能である。
【０００３】
安定化された波長を提供するレーザーまたは光源を必要とする用途が多数あるが、その一例として、検出すべきガスのスペクトル吸収線に対応する安定した波長を与えるようにレーザーまたは光源を制御しなければならないガス検出器がある。このようにして発生された光が吸収されると、光の吸収量に応じた程度、ガスが存在すると見做す。光が吸収されなければ、ガスは存在しないと見做す。吸収レベルを、目標となるガスの種々の密度及びそのガス中の光路長に相関させることができる。
【０００４】
本発明をガス検出器に関して詳述するが、本発明は、特定の通信波長へ正確に同調することが重要な電気通信業界の用途を含む波長安定化光源またはレーザー光源の他の用途にも利用可能である。例えば、スペクトル分析器のような光テスト装置の波長基準、光送受信システムまたは稠密波長分割多重化（ＤＷＤＭ）方式に用いるレーザー波長の較正がある。
【０００５】
目標ガスの特定のスペクトル吸収線が基準となる波長安定化レーザーダイオードを備えたガス検出器があるが、それらには多くの問題がある。高信頼度で波長を安定化しようとすると種々の問題に遭遇する。一部の公知システムでは、レーザーダイオードを温度制御することによりこの問題に対処している。レーザーダイオードに温度安定性を付与すると、所望の波長安定性を得ることができる。しかしながら、特にダイオードを冷却する意味でのレーザーダイオードの温度制御には、レーザーダイオード及び関連の温度制御手段上への大気中の水蒸気の凝縮のような問題があることが知られている。
【０００６】
従って、本発明の目的は、波長安定化光源またはレーザー光源を提供することにある。本発明の別の目的は、水分が凝縮するという問題から実質的に解放された光源またはレーザー光源を提供することにある。本発明のさらに別の目的は、光源またはレーザー光源、波長安定化手段及び光またはレーザー検出器とより成り、波長が安定化された光を与え、水分凝縮問題が実質的にない集積型ガス検出器を提供することにある。
【０００７】
従って、本発明は、レーザーダイオードと、レーザーダイオードと熱連通関係にある温度安定化用ヒートポンプと、少なくとも１つの検出器とより成り、レーザーダイオードから外部へ光を通す窓を有する気密封止パッケージ内に実装されている集積型波長安定化レーザー光源を提供する。
【０００８】
ヒートポンプは、レーザーダイオードの動作温度を調整することにより、レーザーダイオードが発生する光の波長を調整するように作動可能である。
【０００９】
レーザー光源はさらに、ヒートポンプの動作を一次制御するように構成された温度センサーをさらに備えている。
【００１０】
少なくとも１つの検出器は、レーザーダイオードが発生するレーザー光の一部を受けるように配置されているモニター検出器より成る。
【００１１】
窓の表面は、レーザーダイオードが発生する光の一部をモニター検出器へ反射するように構成されている。
【００１２】
モニター検出器は、レーザーダイオードが発生する光の波長を制御するための信号を与えるように構成されている。
【００１３】
気密封止パッケージは試料ガスを含み、この試料ガスはレーザーダイオードが発生する光の波長を測定するためにモニター検出器が用いる吸収線を有する。この場合、気密封止パッケージの内部には実質的に試料ガスが充填されている。
【００１４】
モニター検出器は、気密封止パッケージの内部に露出する光センサーより成る。あるいは、モニター検出器は、包囲体内の光センサー及び試料ガスより成る。
【００１５】
ヒートポンプの二次制御は、モニター検出器の出力に応じて行うのが好ましい。
【００１６】
モニター検出器からの制御信号は、ヒートポンプの動作を制御してレーザーダイオードの動作温度を調整することにより、レーザーダイオードが発生する光の波長を調整するように構成されている。あるいは、またはそれと共に、モニター検出器からの制御信号は、レーザーダイオードへ送られる動作電流のレベルを制御してレーザーダイオードが発生する光の波長を調整するように構成されている。
【００１７】
少なくとも１つの検出器は、窓を介してパッケージに入射する光をモニターするように構成された検出器より成る。
【００１８】
本発明はまた、本発明のレーザー光源を組み込んだガスモニター装置を提供する。かかるガスモニター装置において、試料ガスはガスモニター装置によりモニターされるガスに相当するが、これは必要条件ではない。
【００１９】
本発明のガスモニター装置では、レーザー光源からの光はモニターされるガスを介する光路を辿り、この光路は窓を介して検出器へ戻るため、レーザー光の吸収を評価するとモニターされるガスの組成をモニターすることができる。
【００２０】
本発明はまた、上述のレーザー光源を有する波長基準装置を提供する。
【００２１】
本発明の上記及び他の目的、特徴及び利点は、添付図面と共に例示的な本発明の或る特定の実施例の以下の説明を参照すると明らかになるであろう。
【００２２】
本発明は、光源またはレーザー光源の新規な実装方式を用いる。使用する技術は、電気通信業界で使用される技術と類似ものであり、必要な構成要素をそれぞれ個別に機器内に組み込む公知の技術に比べて有意な利点を与える集積方法を提供する。公知の技術には、水分の浸入及び凝縮に起因するものを含む種々の問題がある。
【００２３】
図１は、本発明の実施例による光源またはレーザー光源を示す。レーザーダイオード１０は、ペルチェ型ヒートポンプ２０と熱接触関係にあり、レーザー光を発生するための駆動電流の供給を受ける。集束レンズ１８は、レーザーダイオード１０からの光を集束するために設けられている。信号検出器２２は、入射光を検出するために設けられている。これらの構成要素は全て、ハウジング２５内に実装されている。ハウジング２５の一部に設けられた窓３０は、レーザーダイオード１０が発生する波長の光に対して透明であるため、レーザーダイオードからの光は集束レンズ１８を通過した後ハウジングから出て、再びハウジング内に入射し、信号検出器２２により検出される。ハウジング２５は、好ましくは、電気通信業界において現在使用され、その業界の既存のそして確立された方法で製造されるものに似た気密封止包囲体である。
【００２４】
ヒートポンプ２０には、好ましくはレーザーダイオード１０のほぼ近傍に温度センサー１２が設けられている。本発明のある特定の実施例の温度センサーは白金抵抗型温度計であるが、適当なサイズ及び感度を有する他の温度感知器を用いてもよい。温度センサーは、温度制御手段（図示せず）に出力信号を与えることにより、ヒートポンプによるレーザーダイオードの加熱または冷却を制御するための一次フィードバックループを提供する。後述するように、レーザーダイオードの温度を「微調整」するために二次制御を行うことができる。
【００２５】
本発明の１つの局面によると、気密封止ハウジング２５の使用により、レーザーダイオード１０、温度安定化用ヒートポンプ２０及び信号検出器２２を含む必要なコンポーネントが実装されるため、水の浸入に対する必要な耐性が得られる。これは、封止前にハウジングに乾いたガスを充填して行ってもよい。
【００２６】
本発明の別の局面によると、ペルチェ型ヒートポンプ２０のような温度安定化装置を組み込むことにより、温度を正確に制御して、必要な波長の選択性及び安定性を得ることが可能になる。
【００２７】
所定の駆動電流をレーザーダイオードに供給するために、さらに別の手段（図示せず）を設けることが好ましい。
【００２８】
ガスの存在を検出するには、検出すべきガスのスペクトル吸収線に対応する波長を有する光を発生する必要がある。ガスが存在しなければ、発生した光は吸収されず、反射してハウジング２５に入射し、検出器２２により検出される。ガスが存在すると、その光の一部がガスにより吸収されるため、発生した光のそれに応じて減少した部分が検出器２２へ戻る。ガスレベルがそれらの間にあれば、それらの間のレベルの光（Ｉ）がベール−ランバートの法則，Ｉ＝ＩｏＥｘｐ（−ｓＣｄ），に従って検出器２２へ入射する。この法則では、Ｉｏは試料ガスを通過する前の光の強度、Ｃはガス濃度、ｄはガス中の光路長、ｓは吸収定数である。
【００２９】
本発明の集積型光源またはレーザー光源は、電気通信装置に用いるガスモニター装置へ組み込むのに好適である。ガスモニター装置を適切に製造するには、レーザーダイオード１０の出力波長を目標（測定）ガスのスペクトル吸収線と一致するように正確に制御する必要がある。従って、レーザーダイオード１０の温度を非常に正確に（通常は０．０１℃まで）安定化しなければならない。本発明の図示した実施例では、レーザーダイオードの温度制御を、必要に応じてレーザーダイオード１０を冷却または加熱するために使用可能なペルチェ型ヒートポンプ２０により、周囲温度に応じて行う。
【００３０】
図２は、モニター検出器４０をハウジング２５内に設けた本発明の第２の実施例を示す。図１に関連して述べた特徴部分に対応する部分には対応の参照番号を付してある。この検出器の出力はレーザーの動作波長を積極的且つ高信頼度で特定する手段を提供するが、このレーザーの制御は、モニター検出器４０の出力に従って、レーザーダイオード１０の動作温度またはレーザーダイオードに加えられる駆動電流もしくはそれらの両方を変化させることにより行うことが可能であり、これによりレーザー波長を正確に制御することができる。このようにすると、図１の実施例で可能なよりもさらに安定な波長を発生することができる。
【００３１】
動作について説明すると、レーザーダイオード１０からの光はレンズ１８により集束され、窓３０を介して出射される。窓３０の材料とハウジング２０内の環境との間には屈折率の差があるため、光の一部４２がハウジング内に反射する。この光をモニター検出器４０が受ける。従って、モニター検出器は、少なくとも、レーザーダイオードまたは他の光源が動作中であることを判定すると共に発射される光の強度を測定するために使用される。モニター検出器４０に所望の波長安定化精度に調和する狭い吸収線を有する試料ガスを供給すると、モニター検出器４０は、レーザーダイオード１０からの光の波長を必要な値に安定化する手助けとなるフィードバックを与える。試料ガスは、そのガスの性質によるが検出すべきガスのサンプルでよい。しかしながら、検出すべきガスは比較的広いスペクトルを有する場合があるが、干渉の可能性のあるガスはより精細な構造を有する場合がある。かかる場合、モニターされるガスを用いるのは波長の安定化にとって適当でなく、ガスが所望の波長安定化精度に調和する狭い吸収線を持つのであれば別のガスを用いる必要がある。
【００３２】
レーザーダイオード１０からの光の波長を正確に調整すると、窓３０の表面から反射する光の一部４２は、対象となるガスのスペクトル吸収線に対応する波長を有するため、試料ガスにより吸収される。その光の一部４２は、正しい波長でなければ吸収されず、モニター検出器４０内の光センサーに到達する前に吸収されない。この場合、信号が制御回路（図示せず）へ送られて、発生する光を所望の波長へ戻すようにペルチェ型ヒートポンプ２０がレーザーダイオードの温度を調整する。
【００３３】
１つの実施例において、モニター検出器４０は、封止包囲体内に取り付けられた集積回路ダイである光センサーより成る。かかるモニター検出器の包囲体は、吸収線がレーザーダイオードの波長を同調させるために使用すべき試料ガスを含むのが好ましい。かかるガスはレーザー光源を組み込んだガス検出器により検出すべきガスと同一であることは必ずしも必要ではないが、吸収線が関心のある波長範囲内にあるガスを選ぶ必要がある。吸収線は、できるだけ精細なものを選択するのが好ましい。
【００３４】
別の実施例において、モニター検出器４０は、気密封止ハウジング２５内に露出される集積回路ダイより成る光センサーにより構成される。パッケージ内の空間には、吸収線がレーザーダイオードが発生する波長を同調させるために使用すべきガスを充填する。かかるガスはレーザー光源を組み込んだガス検出器により検出すべきガスと同一であることは必ずしも必要ではないが、吸収線が関心のある波長範囲内にあるガスを選ぶ必要がある。吸収線は、できるだけ精細なものを選択するのが好ましい。
【００３５】
レーザーダイオードの一次的同調は、パッケージ内の温度モニター１２から得られる情報に応じてダイオードの温度を変化させることにより行う。これにより、レーザーダイオードが発生する波長を吸収線の近傍に充分に同調することができる。温度モニター１２は一次的な温度制御のための情報を与えるが、モニター検出器４０は、基準ガスの吸収線との比較によりダイオードが発生する波長の精度を非常に正確にモニターする。モニター検出器４０は、ハウジング２５の内部に露出された光センサーより成る。このモニターは、ハウジング２５内に取り付けられる、それ自身が光センサーを収納する透明な包囲体でもよい。ハウジング２５内に基準ガスのサンプルを入れるのが好ましい。あるいは、またはそれと共に、基準ガスのサンプルをモニター検出器の包囲体内に入れてもよい。モニター検出器４０によりそれに応じて発生される非常に正確な信号は、ヒートポンプ２０を微細に制御して必要な温度安定性を得るために使用する。これが、ヒートポンプの二次的または「微同調」制御である。
【００３６】
二次的同調は、レーザーダイオードが発生する波長をさらに微細に同調するために行うのが好ましい。これは、再びヒートポンプを用いるが、モニター検出器４０から得られる情報に従ってそれを制御することにより、レーザーダイオードの温度を制御して行うことができる。
【００３７】
別の実施例において、二次的同調は、レーザーダイオードの駆動に用いる電流を調整して出力波長をある程度まで調整することにより行うことができる。これにより、上述した温度制御による二次的同調よりも短いレンジで且つ格段に早い速度で制御を行うことが可能となり、また短い時間スケールにおいて摂動を最小限に抑えることができる。レーザーダイオードの波長が電流に依存するというこの性質を利用すると、出力波長を安定化させるか、または短い範囲にわたって波長を正確にスキャンすることが必要な特定の測定を容易にすることができる。また、波長が電流に依存するという性質を利用して、必要であれば特定の波長を与えるように出力を直接制御することが可能である。レーザーを同調するこの方法は、温度調整による場合よりも格段に狭い同調範囲を与えるが、同調を格段に早い速度で行うことができ、より正確に安定化された出力波長が得られる可能性を提供する。例えば、電流制御による波長の調整は数マイクロ秒で行うことができるが、温度制御により波長を変化させるには数ミリ秒かかるであろう。
【００３８】
さらに別の実施例において、二次的同調は、レーザーダイオードの温度制御とレーザーダイオードを流れる電流制御とを組み合わせることにより行うことができる。例えば、所望の波長を得るために、ヒートポンプ２０を制御して、レーザーダイオード１０の温度をそのダイオードのデータシート上に指示され、温度センサー１２により測定される対応の温度Ｔになるように加熱する。レーザーダイオードに１００ミリアンペアのような公称電流を供給すると、必要とされる波長に近い波長が発生する。レーザーダイオードに供給される電流を、例えば、５０ミリアンペアと１５０ミリアンペアの間でスキャンして、その結果発生する波長をモニター検出器４０によりモニターする。必要とされる波長は、例えば、１４５ミリアンペアの電流で得られる場合があろう。その後、レーザーダイオードを温度Ｔ且つ電流２４５ミリアンペアで作動する。これにより必要な波長が得られるが、電力消費が過剰であり、発生する波長の将来のドリフトを補償するために利用可能な電流はただ５ミリアンペアとなる。その後、ヒートポンプを制御してレーザーダイオードを必要に応じて加熱または冷却するのが好ましいが、レーザーダイオードに供給される電流は公称値（この例では、１００ミリアンペア）に戻るまでそれに応じて減少し、レーザーダイオードは異なる温度Ｔ＋δＴで動作する。このような複合的な二次制御には、電流制御は、速い応答を得るために、また短い摂動が存在しても波長を一定に保つために使用し、温度制御は、波長範囲全体を拡げ、電流制御の範囲の中心を調整して電流制御を常に行えるようにするという利点がある。
【００３９】
別の例において、電流制御による二次的同調は、関心のあるガスの吸収線にわたってレーザーダイオードの出力波長をスキャンするために使用することができる。上述したように、必要な公称波長は、（ｉ）レーザーダイオードのデータシート上の温度へのレーザーダイオードの加熱または冷却による一次的同調と、（ii）レーザーダイオードへ供給される電流の制御による波長の二次的同調と、（iii）レーザーダイオードの温度の調整及び電流制御の中心の調整により行うことができる。その後、例えば（必要条件ではないが）公称波長上に中心がある波長の範囲にわたってスキャンするために、レーザーダイオードへ供給される電流を変化する電流制御を用いることができる。
【００４０】
かかる実施例は、ガス検出器の用途に特に有用である。本発明のレーザー光源は、パッケージ２５内の封止されたモニター検出器内に基準となる試料ガスを入れるか、またはパッケージ２５内の実質的に全空間を試料ガスで充填する。レーザー光源は、上述したように、基準ガスの吸収線に対応する波長を与えるように制御する。その後、電流制御により波長範囲にわたってスキャンすると、モニター検出器がスキャンした波長範囲内のさらに別の吸収線、例えば、測定されるガスの存在に起因する吸収線の存在を検出することができる。
【００４１】
このモジュールにより提供される波長基準は非常に正確で高い信頼性を有する。０．０１ｎｍのオーダーの安定性は、約１６８０ｎｍの動作波長で得られる。
【００４２】
図３は、任意の用途において波長安定化光源として使用可能な本発明のさらに別の実施例を示す。図１または２を参照して説明した特徴部分に対応する部分には、それに対応する参照番号が付してある。図２を参照して説明したように、レーザーダイオード１０から集束レンズ１８を通過する光の一部４２は、窓３０の表面により反射する。この部分４２は、光検知素子を収納する光モニター検出器４０が受ける。基準ガスのサンプルをモニター検出器内に供給し、そして／またはハウジング２５内の空洞にこのガスを充填する。図２に関連して説明したように検知素子を使用して、レーザーダイオード１０からの光の波長が試料ガスの吸収線に一致するように調整することができる。ヒートポンプ２０の制御により、レーザーダイオード１０からの出力波長を非常に正確に制御すると、非常に安定した波長を有する光源が得られる。かかる光源の用途としては、例えばガス検出器及び通信機器がある。
【００４３】
上述したように、本発明のレーザーまたは光源は、電気通信業界に常用されるハウジングに似た気密封止包囲体に取り付ける。このハウジングは装置を清潔で乾燥した状態に維持するが、これは、（特に、ペルチェ素子によりパッケージを周囲温度以下に積極的に冷却する場合）動作信頼性を得るために非常に重要である。ハウジングを排気するか、または、動作波長領域内にスペクトル吸収線のない乾燥した不活性ガスを充填してもよい。ハウジング内の種々のコンポーネントを互いに断熱状態に維持することが必要であり、真空にするかまたは乾燥したガスをハウジングに充填することが好ましいが、好ましくは、低い熱伝導率を有する透明な液体または固体を用いることも可能である。
【００４４】
各実施例において、ピン４４により、ペルチェ型ヒートポンプ、レーザーダイオード、検出器及び／またはハウジング２５内の他の任意の装置への外部からの接続が可能になる。例えば、ヒートポンプの制御に必要な制御回路を、ハウジング外部に設け、ピン４４を介してヒートポンプに接続するようにしてもよい。あるいは、制御回路をハウジング２５内の配置する場合もあるが、この場合、電圧をピン４４を介して供給する必要があるにすぎない。
【００４５】
本発明による集積型レーザー光源は、正確な波長制御を必要とする任意の用途においてレーザーを使用できるようにする。用途の範囲には、例えば、電気通信業界の波長分割多重化方式を用いる光ファイバー通信の領域が含まれる。モジュールを収容または取り付けるために特別な注意を払うのは不要であり、内部のコンポーネントを保護するために水分に対する保護をさらに与えるのも不要である。
【００４６】
本発明の２つの可能な用途について簡単に説明する。
【００４７】
通信の分野では、本発明の波長安定化レーザー光源を用いると、基準波長としてまたは通信用としての安定した波長が得られる。発生される光の波長の一次制御は、温度センサー１２に応じて行えばよい。二次制御は、モニター検出器の出力に応じてレーザーダイオードに加える駆動電流を調整することにより、一定の波長出力が得られるようにして行うことができる。レーザーダイオードの温度を電流制御レベルを減少するように調整するか、または電流制御だけで二次的同調を行うことができる。電流制御を用いると、出力波長の任意のドリフトに対して迅速な応答が得られ、必要な波長からのドリフトを最小限に抑えることができる。駆動電流をオン及びオフに切換えて通信信号機能を提供することができる。二次的同調は、必要な波長精度を得るためには反応時間が遅すぎるため、温度制御だけで行うのは好ましくない。
【００４８】
ガス測定の分野では、発生される光の波長の一次制御を温度センサー１２に従って行うことができる。二次制御は、モニター検出器の出力に従ってレーザーダイオードの温度を調整することにより行うことができる。例えば、レーザーダイオードの温度の一次制御により必要な波長を得るが、レーザーダイオードを流れる電流を制御することにより二次制御を最初に行う。その後、温度を調整して、駆動電流が公称値に戻るようにする。次いで、レーザーダイオードの動作温度を適当に選択することにより必要な波長を得る。その後、駆動電流を調整して、必要な値からの波長のオフセットを与える。例えば、これにより、モニター検出器が使用する吸収線以外の吸収線が検知される。これは、基準ガス以外のガスの吸収線であろう。必要な波長のほぼ近傍の或る特定の範囲にわたって波長を「掃引」するために駆動電流を少しずつ調整する。センサー２２が受ける光の強度を測定し、その時点で発生される波長と相関させる。波長に対する強度を逐次読み取り、モニターされるガスの吸収線の形状を測定して、対応のガスの密度及び存否をチェックする。波長を十分な範囲にわたって掃引すると、２またはそれ以上のガス、例えばメタンとエタンの存否を検知することができる。レーザーダイオードが発生する波長を周期的に必要な値に戻すことにより、発生される波長の精度をチェックし、レーザーダイオードの動作を必要に応じて調整することができる。
【００４９】
本発明を、例示的に過ぎない限られた数の特定の実施例について説明した。しかしながら、当業者にとっては多数の変形例及び設計変更が明らかであろう。例えば、ペルチェ型ヒートポンプについて述べたが、レーザーダイオードを加熱または冷却する他の手段を用いてもよい。さらに、種々のコンポーネントの相対的位置は重要でなく、本発明の範囲から逸脱することなく種々のコンポーネントの図面に示したそれらの相対的位置から移動させることが可能である。レーザーダイオード以外の光源を用いることが可能であるが、レーザーダイオードは、サイズが小さいこと及び製造が比較的容易であることから現在において好ましいものである。
【００５０】
本発明の別の実施例では、試料ガスを、モニター検出器内に入れるのではなく、または入れるだけでなく、パッケージに実質的に充填してもよい。その結果、簡単な構成が得られるが、例えば、ガス測定の用途において干渉効果がわずかに生じることがある。かかる小さな干渉が特定の用途では取るに足らない場合は、かかる別の実施例では２つの利点が考えられる。モニター検出器の別個の実装が不要であるため、製造コストが低くなるであろう。さらに、パッケージ内の試料ガスを介する光路長を、基準ガスだけがモニター検出器内に存在する場合よりも長くすることができるため、大きな基準ガス信号が得られる。
【００５１】
さらに別の実施例において、２つの方向において作用するレーザーダイオードを用いることができる。１つの方向に発射される光は窓３０を通るように、もう１つの方向に発射される光はモニター検出器に向ける。かかる実施例では、モニター検出器をレーザーダイオードの背後に配置できるが、それは窓からの反射を得る必要がないからである。反射防止膜を窓の少なくとも１つの表面上に適用して、光の反射を減少させ、窓を介する光の通過に起因する干渉効果を減少することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の１つの実施例によるレーザーまたは光源を示す。
【図２】本発明の別の実施例によるレーザーまたは光源を示す。
【図３】本発明の別の実施例によるレーザーまたは光源を示す。
【国際公開パンフレット】
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2004521500.tif 000004
2004521500.tif 000005
2004521500.tif 000006
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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