(57)【要約】本発明は、キャビティ（Ｃ）内に含有されたガスの濃度を測定するためのデバイスに関するものである。光学的にポンピングされるマイクロキャビティから構成されるとともに発光スペクトルがガスの吸収バンドの内部にあるような第１発光器（Ｅ１）が、キャビティを通して伝搬される第１光を放出する。光学的にポンピングされるマイクロキャビティから構成されるとともに発光スペクトルがガスの吸収バンドの外部にあるような第２発光器（Ｅ２）が、キャビティを通して伝搬される第２光を放出する。受領手段（Ｒｉ）が、第１光の光強度（Ｉ）と第２光の光強度（Ｉ０ ）と、を測定する。演算回路（Ｔ）が、測定値に基づいてガス濃度（Ｎ）を決定する。本発明は、また、自動車の排気ライン内の触媒部材の動作をチェックするためのデバイスに関するものである。
2004522958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス濃度を測定するためのデバイスであって、
−濃度が測定されるべき少なくとも１つのガスを含有したキャビティ（Ｃ）と、
−光学的ポンピング手段によってポンピングされる光学的マイクロキャビティから構成されるとともに、発光スペクトルがガスの吸収バンドの内部にあるような、少なくとも１つの第１発光器（Ｅ１）と、
−光学的ポンピング手段によってポンピングされる光学的マイクロキャビティから構成されるとともに、発光スペクトルがガスの吸収バンドの外部にあるような、少なくとも１つの第２発光器（Ｅ２）と、
−前記第１発光器（Ｅ１）から出力されさらに前記キャビティ（Ｃ）を通って伝搬した第１光の光強度（Ｉ）と、前記第２発光器（Ｅ２）から出力されさらに前記キャビティ（Ｃ）を通って伝搬した第２光の光強度（Ｉ０ ）と、を測定するための受領手段（Ｒｉ）と、
−前記第１光の前記光強度（Ｉ）と前記第２光の前記光強度（Ｉ０ ）とに基づいて、前記ガスの濃度（Ｎ）を決定するための演算回路（Ｔ）と、
を具備していることを特徴とするデバイス。
【請求項２】
請求項１記載のデバイスにおいて、
前記キャビティの第１壁上に配置されかつ前記発光器（Ｅｉ）からの出力光（ｌｉ）を前記キャビティ（Ｃ）内へと導入するための第１光学部材（Ｌｌｉ）と、
前記キャビティの前記第１壁に対向している第２壁上に配置されかつ前記キャビティ内に導入された前記光を前記キャビティ（Ｃ）から導出するための第２光学部材（Ｌｔｉ）と、
を具備していることを特徴とするデバイス。
【請求項３】
請求項１記載のデバイスにおいて、
前記キャビティ（Ｃ）が、前記発光器（Ｅｉ）からの出力光（ｌｉ）を前記キャビティ内へと導入するための第１開口を備え、
前記キャビティが、このキャビティの内部において前記光を伝搬させるような、複数のミラー（ａｉ，ｂｉ，ｃｉ）からなるミラーシステムを備え、
前記キャビティは、前記第１開口の近傍に、前記ミラーシステムによって伝搬された前記光を前記キャビティ（Ｃ）から導出するための第２開口を備えていることを特徴とするデバイス。
【請求項４】
請求項３記載のデバイスにおいて、
前記複数のミラー（ａｉ，ｂｉ，ｃｉ）からなる前記ミラーシステムが、前記キャビティ内に導入された前記光の経路が前記第１開口と前記第２開口との間において少なくとも１つのフォワード−リターン経路をなすように、配置されていることを特徴とするデバイス。
【請求項５】
請求項３記載のデバイスにおいて、
前記複数のミラー（ａｉ，ｂｉ，ｃｉ）が、金属部材を折り曲げて研磨することにより形成されていることを特徴とするデバイス。
【請求項６】
請求項３記載のデバイスにおいて、
前記発光器（Ｅｉ）からの前記出力光を前記第１開口へと案内するための光導体（ＦＥｉ）と、
前記第２開口から出力されて前記受領手段（Ｒｉ）へと向かう光を案内するためのさらなる光導体（ＦＲｉ）と、
を具備していることを特徴とするデバイス。
【請求項７】
請求項６記載のデバイスにおいて、
前記光導体が、光ファイバまたは内視鏡とされていることを特徴とするデバイス。
【請求項８】
請求項６記載のデバイスにおいて、
前記発光器が、モジュールまたはマトリクスの形態でグループ化されていることを特徴とするデバイス。
【請求項９】
請求項１記載のデバイスにおいて、
前記光学的ポンピング手段が、レーザーダイオードを備えて構成されていることを特徴とするデバイス。
【請求項１０】
請求項１記載のデバイスにおいて、
前記受領手段が、前記第１光の前記光強度（Ｉ）を測定するための第１受領手段と、前記第２光の前記光強度（Ｉ０ ）を測定するための第２受領手段と、を備えていることを特徴とするデバイス。
【請求項１１】
請求項１記載のデバイスにおいて、
前記受領手段が、前記第１光の前記光強度（Ｉ）および前記第２光の前記光強度（Ｉ０ ）の一方を測定するために選択的に活性化される少なくとも１つの受領手段を備えていることを特徴とするデバイス。
【請求項１２】
請求項１記載のデバイスにおいて、
偏向板（ＤＦｉ）が、前記キャビティ（Ｃ）の内部に配置されていることを特徴とするデバイス。
【請求項１３】
請求項１記載のデバイスにおいて、
前記第１発光器（Ｅ１）および／または前記第２発光器（Ｅ２）の前記光学的マイクロキャビティが、例えばＣｄＨｇＴｅやＧａＡｌＮやＡｌＢＮやＧａＡｌＡｓやＧａＡｓＳｂやＧａＡｌＳｂといったような半導体に基づいて、あるいは、II−VI系をなす様々な半導体ファミリー（Ｃｄ，Ｚｎ，Ｈｇ，Ｍｎ，Ｍｇと、Ｓｅ，Ｓ，Ｔｅと、の組合せ）に基づいて、あるいは、III−V系をなす様々な半導体ファミリー（Ｇａ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｂと、Ｎ，Ａｓ，Ｐ，Ｓｂと、の組合せ）に基づいて、形成された活性領域を有していることを特徴とするデバイス。
【請求項１４】
自動車の排気ライン内の触媒部材の動作をチェックするためのデバイスであって、
請求項１〜１３のいずれか１項に記載のデバイスを具備していることを特徴とするデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス濃度測定デバイスに関するものである。
【０００２】
本発明は、様々な分野に応用することができ、例えば、ガス状産業廃棄物の分析や、自動車からの排気ガスの分析や、閉塞隔室内への純粋空気導入の制御や、臭いの制御、等に応用することができる。
【０００３】
自動車分野における本発明によるデバイスの１つの格別に有利な応用は、自動車の排気システムにおける触媒部材が適正に動作しているかどうかをチェックすることである。
【背景技術】
【０００４】
従来技術においては、様々な光学的ガス検出デバイスが、公知である。例えば、レーザー発光ダイオードや発光ダイオード（ＬＥＤ）やランプを使用したデバイスが存在する。
【０００５】
“Remote Sensing of Methane Gas by Differential Absorption Measurement Using a  Wavelength Tunable DFB LD”(Y.Shimose 氏他による IEEE photonics technology  letters, vol. 3, No. 1, p. 86, １９９１年１月)と題する文献、および、“Remote  Detection of Methane with a 1.66 μｍ Diode Laser”(K.Uehara 氏他による Applied  Optics, vol. 31, No. 6, p. 809, １９９２年２月) と題する文献には、レーザーダイオードを利用したデバイスが開示されている。
【０００６】
このタイプのデバイスは、非常に短波長のダイオード（典型的には、１．６５μｍの程度）の使用のために高価であるような複雑な電子演算回路を使用する。したがって、このようなデバイスは、例えば自動車分野といったような一般大衆向けの用途には、適していない。
【０００７】
発光ダイオードを使用する公知のデバイスは、３〜６μｍといったような長波長で動作するという利点を有している。しかしながら、ダイオードからの光のスペクトル幅が非常に広いことのために、干渉フィルタを使用せざるを得ず、使用領域における発光効率が小さくなる。しかも、このタイプの干渉フィルタは、高価である。発光ダイオードの使用に関しては、さらなる欠点が存在する。つまり、ダイオードからの光に対して温度変動によって引き起こされるドリフトが大きいため、温度補償回路を使用する必要があることである。同様に、ダイオードからの光の伝搬が、かなり変動するため、光学的補正が必要である。
【０００８】
以下の文献には、発光ダイオードを使用した光学的検出デバイスが開示されている。
−M.K.Parry 氏他による Electronics letters, vol. 30, No. 23, p. 1968における１９９４年１１月の“Efficient 3.3 μｍ light emitting diodes for detecting methane
gas at room temperature”と題する文献。
−W.Dobbelaere 氏他による Electronics letters, vol. 29, No. 10, p. 890 における１９９３年５月の“InAsSb light emitting diodes and their applications to
infrared gas sensors”と題する文献。
−Y.Mao 氏他による Electronics letters, vol. 32, No. 5, p. 479における１９９６年２月の“Efficient 4.2 μｍ light emitting diodes for detecting CO２ at room
temperature”と題する文献。
−A.Krier 氏他による Electronics letters, vol. 35, No. 19, p. 1665における１９９９年９月の“High power 4.6 μｍ LEDs for CO detection grown by LPE”と題する文献。
【０００９】
ランプ（高温フィラメント）も、また、３〜６μｍといったような波長範囲で動作するという利点を有している。しかしながら、光のスペクトル幅が非常に広いことのために、この場合にも、干渉フィルタを使用する必要がある。発光効率は、発光ダイオードの場合よりも、さらに小さい。さらに、光がかなり変動するため、光学的補正が必要である。さらに、振幅変調によって信号処理を行う場合には、機械的チョッパーが必要である。
【００１０】
要約すれば、上記いずれの発光体も、コンパクトでありかつ安価でありかつ使用が容易であるような検出デバイスの形成には適していない。さらに、上記いずれのデバイスも、複数種類のガスを同時に検出するに際しては、使用することができない。
【００１１】
本発明は、上記欠点を有していない。
【非特許文献１】
Y.Shimose 氏他による IEEE photonics technology letters, vol. 3, No. 1, p. 86 における１９９１年１月の“Remote Sensing of Methane Gas byDifferential Absorption Measurement Using a Wavelength Tunable DFB LD”と題する文献。
【非特許文献２】
K.Uehara 氏他による Applied Optics, vol. 31, No. 6, p. 809 における１９９２年２月の“Remote Detection of Methane with a 1.66 μｍ Diode Laser”と題する文献。
【非特許文献３】
M.K.Parry 氏他による Electronics letters, vol. 30, No. 23,p. 1968における１９９４年１１月の“Efficient 3.3 μｍ light emitting diodes fordetecting methane gas at room temperature”と題する文献。
【非特許文献４】
W.Dobbelaere 氏他による Electronics letters, vol. 29, No.10, p. 890 における１９９３年５月の“InAsSb light emitting diodes and theirapplications to infrared gas sensors”と題する文献。
【非特許文献５】
Y.Mao 氏他による Electronics letters, vol. 32, No. 5, p. 479における１９９６年２月の“Efficient 4.2 μｍ light emitting diodes for detectingCO２ at room temperature”と題する文献。
【非特許文献６】
A.Krier 氏他による Electronics letters, vol. 35, No. 19, p. 1665における１９９９年９月の“High power 4.6 μｍ LEDs for CO detection grown byLPE”と題する文献。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、ガス濃度を測定するためのデバイスに関するものであって、
−濃度が測定されるべき少なくとも１つのガスを含有したキャビティと、
−光学的ポンピング手段によってポンピングされる光学的マイクロキャビティから構成されるとともに、発光スペクトルがガスの吸収バンドの内部にあるような、少なくとも１つの第１発光器と、
−光学的ポンピング手段によってポンピングされる光学的マイクロキャビティから構成されるとともに、発光スペクトルがガスの吸収バンドの外部にあるような、少なくとも１つの第２発光器と、
−第１発光器から出力されさらにキャビティを通って伝搬した第１光の光強度と、第２発光器から出力されさらにキャビティを通って伝搬した第２光の光強度と、を測定するための受領手段と、
−第１光の光強度と第２光の光強度とに基づいて、ガスの濃度を決定するための演算回路と、
を具備している。
【００１３】
キャビティは、開放されたキャビティとすることも、また、閉塞されたキャビティとすることも、できる。『開放』キャビティとは、ガスをガス流として導入し得るような開口を備えたキャビティを意味している。『閉塞』キャビティとは、そのような開口を備えていないキャビティを意味している。
【００１４】
本発明は、また、自動車の排気ライン内の触媒部材の動作をチェックするためのデバイスであって、本発明によるガス濃度測定デバイスを具備していることを特徴とするデバイスに関するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の他の特徴点や利点は、添付図面を参照しつつ、好ましい実施形態に関する以下の説明を読むことにより、明瞭となるであろう。
【００１６】
すべての図面にわたって、同一の部材には同じ符号が付されている。
【００１７】
図１は、本発明によるガス濃度測定デバイスに関する原理を示している。本発明によるデバイスは、濃度が測定されるべきガスを収容したキャビティ（Ｃ）と、第１発光器（Ｅ１）と、第２発光器（Ｅ２）と、第１受領手段（Ｒ１）と、第２受領手段（Ｒ２）と、電子演算回路（Ｔ）と、を具備している。
【００１８】
第１発光器（Ｅ１）の発光スペクトルは、検出対象をなすガスの吸収バンドの内部である。一方、第２発光器（Ｅ２）の発光スペクトルは、検出対象をなすガスの吸収バンドの外部である。発光器（Ｅ１，Ｅ２）からの各光（１１，１２）は、距離（ｄ）にわたってキャビティ（Ｃ）を通過し、これにより、キャビティの向こう側において、それぞれ検出光（ｔ１，ｔ２）を生成し、各検出光は、それぞれ対応する受領手段（Ｒ１，Ｒ２）によって検出される。第１受領手段（Ｒ１）は、検出光（ｔ１）の光強度の測定値（Ｉ）を出力し、第２受領手段（Ｒ２）は、検出光（ｔ２）の光強度の測定値（Ｉ０ ）を出力する。演算回路（Ｔ）は、光強度測定値（Ｉ，Ｉ０ ）に基づくガス濃度の測定値（Ｎ）を出力する。
【００１９】
その結果、次式が得られる。
【００２０】
【数１】
2004522958.tif 000003
ここで、αは、ａ×Ｎであり、ａは、単位をｍ−１ｐｐｍ−１としたときのガス密度であり、Ｎは、単位をｐｐｍとしたときのガス濃度であり、ｄは、上述したようにガス媒体中における光ビーム経路の長さである。
【００２１】
以下のように書くことができる。
【００２２】
【数２】
2004522958.tif 000004
したがって、次式を得る。
【００２３】
【数３】
2004522958.tif 000005
【００２４】
結論として、次式が得られる。
【００２５】
【数４】
2004522958.tif 000006
【００２６】
各発光器（Ｅ１，Ｅ２）は、活性領域がヘテロ構造とされている光学的共鳴マイクロキャビティを備えている。そのヘテロ構造は、発光する半導体を有しており、半導体からの光の波長は、半導体の選択と、ヘテロ構造のタイプと、によって決定される。活性領域は、例えば、ＣｄＨｇＴｅや、ＧａＡｌＮや、ＡｌＢＮや、ＧａＡｌＡｓや、ＧａＡｓＳｂや、ＧａＡｌＳｂ、等といったような半導体に基づいて、あるいは、II−VI系をなす様々な半導体ファミリー（Ｃｄ，Ｚｎ，Ｈｇ，Ｍｎ，Ｍｇと、Ｓｅ，Ｓ，Ｔｅと、の組合せ）に基づいて、あるいは、III−V系をなす様々な半導体ファミリー（Ｇａ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｂと、Ｎ，Ａｓ，Ｐ，Ｓｂと、の組合せ）に基づいて、エピタキシャル成長技術を使用して形成される。
【００２７】
一般に、ヘテロ構造は、基板上において複数の合金層を積層することによって、形成される。活性領域は、発光領域を形成する複数の量子井戸を有することができる。エピタキシャル成長は、公知の『分子ビームエピタキシー』や『有機金属エピタキシー』や『液相エピタキシー』といったようなタイプの手段を使用して、行われる。
【００２８】
マイクロキャビティ発光器においては、上述したような半導体材料を有して形成された活性領域は、２つのミラーを有したファブリ−ペロータイプのキャビティから構成された光学的マイクロキャビティの内部に、配置される。ファブリ−ペローキャビティは、キャビティの光学的共鳴が半導体の発光波長に対応するように、計算される。光学的共鳴マイクロキャビティ（ファブリ−ペロータイプの光学的マイクロキャビティ）は、当業者には公知である。
【００２９】
光学的共鳴マイクロキャビティの使用は、共鳴マイクロキャビティがない場合の発光と比較して、発光器の性能を改良する。共鳴マイクロキャビティの使用に関連する利点は、次のようである。
−自然放出および発光量における改良（約１０倍の増大）。
−発光スペクトルの純粋化（発光スペクトルが１０〜２０倍も純粋化される）。
−指向性の向上（約２０°という角度分だけ発散が減少する）。
−発光波長の温度依存性が極めて減少すること（１００分の１に減少）。
【００３０】
光学的ポンピングには、半導体からなる活性領域によって吸収し得るよう、発光器の波長よりも小さい波長を有した光源を必要とする。例えば、３〜５μｍという波長範囲で発光するようなＣｄＨｇＴｅをベースとした赤外発光器の場合には、例えば７８０ｎｍや８００ｎｍや９８０ｎｍといったような波長のレーザーダイオードや発光ダイオードをポンピング用に使用することができる。有利には、光学的ポンピングの発光波長を制御する必要はない。このことは、温度制御をする必要がないことにより、デバイスを極めて簡略化する。
【００３１】
発光パワーは、ポンピングパワーに比例する。例えば、雰囲気温度においては、ポンピングパワーは、１〜１００μＷとすることができる。例えば、ここで想定する用途においては、発光器の光学的励起のために、レーザーダイオードが使用されることとなる。
【００３２】
光学的マイクロキャビティに対する入射ミラーは、ポンピング用レーザーダイオードのビームの励起波長に対して透明であるように、構成される。入射ミラーは、従来的には、二色性ミラーを使用して形成される。この二色性ミラーは、励起波長に対しては透明バンドを有しており、かつ、発光器の発光波長に対しては高反射特性を有している。
【００３３】
また、専用の電子回路を使用することによって、デバイスの感度を向上させることができる。赤外発光器（Ｅ１，Ｅ２）からの発光ビームの光強度は、光学的ポンピング素子からの出力ビームを変調することにより、変更することができる。ポンピング素子をレーザーダイオードと想定した場合、赤外発光器からの光学的出力ビームは、１００ＭＨｚ以上の周波数によって変調することができる。電子的フィルタ機能（可能であれば、同期的検出機能）は、この特性を利用して制御することができ、これにより、検出対象をなす有効信号を選択することができる（信号対雑音比の改良）。一般に、各受領手段は、受領すべき光を選択するための干渉フィルタを備えている。同期検出の場合には、受領手段において干渉フィルタを省略することができる。例えば、符号化された変調を使用することによって、単一の受領素子を、活性化されている発光器に応じて選択的に活性化することができる。本発明のこの実施形態は、図２に示されている。この実施形態においては、符号化された変調命令（Ｍｏｄ）が、単一の受領手段（Ｒ）に対して印加されている。
【００３４】
本発明においては、有効な信号の測定と参照信号の測定との間において、差分測定を行うことにより、有利には、周囲雰囲気による寄生雑音を減少させ、測定システムにおける温度ドリフトを除去する。
【００３５】
図３は、本発明によるガス濃度測定デバイスの第１実施形態を示している。
【００３６】
このデバイスは、４つの発光器（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）と、４つの検出ダイオード（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４）と、を具備している。各放出器（Ｅｉ）（ｉ＝１，２，３，４）から出力された光（ｌｉ）は、レンズ（Ｌｌｉ）を介してキャビティ（Ｃ）に対して接続されている。キャビティ（Ｃ）から出力された光（ｔｉ）（ｉ＝１，２，３，４）は、レンズ（Ｌｔｉ）を介して血管（Ｄｉ）に対して接続されている。各検出器（Ｄｉ）（ｉ＝１，２，３，４）から出力される電気信号は、演算回路（Ｔ）に対して伝達される。
【００３７】
発光器（Ｅ１）からの発光スペクトルは、検出対象をなす第１ガスの吸収バンドの内部に位置しており、発光器（Ｅ３）からの発光スペクトルは、検出対象をなす第２ガスの吸収バンドの内部に位置している。発光器（Ｅ２）は、第１ガスの濃度測定のために、発光器（Ｅ１）と関連しており、発光器（Ｅ４）は、第２ガスの濃度測定のために、発光器（Ｅ３）と関連している。
【００３８】
図３に示すデバイスは、４つの発光器を備えており、互いに異なる２つのガスの濃度（Ｎ１，Ｎ２）を測定することができる。より一般的には、本発明は、２ｎ個の発光器を備えることによって互いに異なるｎ個のガスの濃度を測定することができる。
【００３９】
図４は、本発明によるガス濃度測定デバイスの第２実施形態を示している。
【００４０】
この第２実施形態においては、キャビティ内における光の伝搬に際して、複数のミラーが使用される。キャビティ内に導入された光（ｌｉ）（ｉ＝１，２，３，４）は、ミラー（ａｉ，ｂｉ，ｃｉ）によって順に反射される。ミラー（ｂｉ，ｃｉ）は、キャビティ（Ｃ）の両側面に位置している。ミラー（ｃｉ）は、光の導出の目的のために設けられたオリフィスを通して光（ｔｉ）をキャビティから導出し得るような向きとされている。例えば、複数のミラーは、金属部材を折り曲げて研磨することによって形成することができる。この技術は、容易に使用することができるとともに、ＺｎＳｅレンズを使用する必要がないという利点を有している。保護偏向板（ＤＦｉ）を使用することによって、ガス流に乗って搬送されてくる不純物により測定システム内に汚染物が蓄積することに対して、打ち勝つことができる。測定システムが汚染されたときには、不純物を燃焼させるような高温加熱デバイスを使用することによって、保護偏向板（ＤＦｉ）を洗浄することができる。
【００４１】
図４に示す実施形態においては、発光器（Ｅｉ）（ｉ＝１，２，３，４）と受領手段（Ｒｉ）とは、キャビティの同じサイドに配置されている。有利には、光の受領のための演算電子回路を、同じサイドに配置することができる。その場合、発光部材および受光部材を保護することが容易である。さらに、キャビティを通しての光経路が、フォワード−リターンタイプの経路となる。この光経路は、先の例（図１，２，３参照）における光経路よりも、約２倍の長さである。これは、測定システムの感度を著しく改良することができる。
【００４２】
図５は、本発明によるガス濃度測定デバイスの第３実施形態を示している。
【００４３】
この第３実施形態においては、様々な光（ｌｉ）をキャビティ（Ｃ）に対して案内するために、光導体が使用される。同様に、光導体を使用することによって、キャビティからの出力光（ｔｉ）が、検出手段に対して案内される。例えば、光導体は、光ファイバや内視鏡とすることができる。
【００４４】
すなわち、発光器（Ｅｉ）（ｉ＝１，２，３，４）から出力された光（ｌｉ）は、光導体（ＦＥｉ）を通してキャビティ（Ｃ）へと導かれ、キャビティからの出力光（ｔｉ）は、光導体（ＦＲｉ）を通して検出器（Ｄｉ）へと導かれる。レンズ（Ｌｌｉ）を使用することにより、光（ｌｉ）をキャビティ内に焦点合わせすることができる。キャビティ内に導入される光は、ミラー（ｃｉ）によって反射される。ミラー（ｃｉ）は、光の導出の目的のために設けられたオリフィスを通して光（ｔｉ）をキャビティから導出し得るような向きとされている。
【００４５】
この実施形態の１つの利点は、キャビティ（Ｃ）をオプトエレクトロニクス的処理領域から離間させ得ることである。この場合には、オプトエレクトロニクス的処理領域の温度を、キャビティの温度とは相違する温度とすることができる（例えば、より低い温度とすることができる）。この利点は、自動車の排気ガスの分析に際して、特に有効である。
【００４６】
上述した本発明においては、複数の発光器を、同一基体上において、モジュールの形態であるいはマトリクスの形態で、グループ化することができる。発光器は、約８００ｎｍという波長を有した複数のレーザーダイオードからなるネットワークによって、ポンピングされる。レーザーダイオードからなるネットワークの寸法は、ポンピング用レーザー発光器の寸法とほぼ等しい。モジュールまたはマトリクスは、エピタキシャル成長の後におよびミラーが形成された後に、リソグラフィーとエッチングとを行うことによってポンピング用発光器の活性領域に対向した発光領域を露出させることにより、あるいは、金属マスクを使用することによって発光してはいけない領域（エッチング穴付き）をマスキングすることにより、形成される。
【００４７】
図５に示す実施形態は、４つの発光器を備えており、互いに異なる２つのガスの濃度を測定するための手段を構成している。本発明においては、この実施形態においても、２ｎ個の発光器を備えることによって互いに異なるｎ個のガスの濃度を測定することができるようなものである。有利には、３μｍ〜６μｍという範囲内において幅広い波長選択を行うことができることにより、数（ｎ）は、かなり大きなものとすることができる（例えば、１０とすることができる）。
【００４８】
図３，４，５の実施形態においては、測定デバイスは、濃度が測定されるべき各々のガスごとに、発光スペクトルが吸収バンドの外部にあるような１つの発光器を備えている。しかしながら、本発明においては、また、発光スペクトルが吸収バンドの外部にあるような発光器の数を、濃度が測定されるべきガスの数よりも、少なくすることも想定している。例えば、発光スペクトルが吸収バンドの外部にあるような発光器としてただ１つの発光器を使用することによって、互いに異なる複数のガスの濃度を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明によるガス濃度測定デバイスに関する原理を示す図である。
【図２】図１のガス濃度測定デバイスに対する改良に関する原理を示す図である。
【図３】本発明によるガス濃度測定デバイスの第１実施形態を示す図である。
【図４】本発明によるガス濃度測定デバイスの第２実施形態を示す図である。
【図５】本発明によるガス濃度測定デバイスの第３実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
ａ１    ミラー
ａ２    ミラー
ａ３    ミラー
ａ４    ミラー
ｂ１    ミラー
ｂ２    ミラー
ｂ３    ミラー
ｂ４    ミラー
ｃ１    ミラー
ｃ２    ミラー
ｃ３    ミラー
ｃ４    ミラー
Ｃ      キャビティ
Ｅ１    第１発光器
Ｅ２    第２発光器
ＦＥｉ  光導体
ＦＲｉ  光導体
Ｉ      第１光の光強度
Ｉ０     第２光の光強度
Ｌｌ１  レンズ（第１光学部材）
Ｌｌ２  レンズ（第１光学部材）
Ｌｌ３  レンズ（第１光学部材）
Ｌｌ４  レンズ（第１光学部材）
Ｌｔ１  レンズ（第２光学部材）
Ｌｔ２  レンズ（第２光学部材）
Ｌｔ３  レンズ（第２光学部材）
Ｌｔ４  レンズ（第２光学部材）
Ｎ      ガス濃度
Ｒ１    第１受領手段
Ｒ２    第２受領手段
Ｒｉ    受領手段
Ｔ      演算回路
【国際公開パンフレット】
2004522958.tif 000007
2004522958.tif 000008
2004522958.tif 000009
2004522958.tif 000010
2004522958.tif 000011
2004522958.tif 000012
2004522958.tif 000013
2004522958.tif 000014
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【国際調査報告】
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