JPH0824203B2 - Wavelength control method for semiconductor laser - Google Patents
Wavelength control method for semiconductor laserInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は、半導体レーザの波長制御方法において、上
記半導体レーザのモードホップおよびそのモードホップ
の持つヒステリシス特性による波長変動等を避けて、安
定した波長の光を得るために、上記半導体レーザの温度
を自由に設定できるようにし、所定の設定温度よりも一
旦低く、もしくは高くしてから、その後に上記設定温度
に移行するようにしたものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Outline] The present invention relates to a method for controlling a wavelength of a semiconductor laser, which avoids a wavelength variation due to the mode hop of the semiconductor laser and the hysteresis characteristic of the mode hop, and provides a stable wavelength light. In order to obtain the temperature, the temperature of the semiconductor laser can be freely set, and the temperature is once set lower or higher than a predetermined set temperature, and then the set temperature is changed.
本発明は、半導体レーザの波長制御方法、特には半導
体レーザの温度を制御することにより波長を制御する方
法に関する。The present invention relates to a method for controlling a wavelength of a semiconductor laser, and more particularly to a method for controlling a wavelength by controlling the temperature of the semiconductor laser.
一般には、半導体レーザの出力光を集束光や平行光等
に変換するためには、ガラス製の光学レンズが使用され
ている。この種の光学レンズは、上記半導体レーザにお
けるモードホップによる波長変動はあまり問題にならな
いが、光軸等の調整が面倒である上に、高価格であり、
また大型で重いという問題がある。Generally, an optical lens made of glass is used to convert the output light of a semiconductor laser into focused light, parallel light, or the like. In this type of optical lens, wavelength variation due to mode hopping in the semiconductor laser does not pose a problem, but adjustment of the optical axis and the like is troublesome and expensive.
There is also the problem of being large and heavy.
そこで昨今、上記光学レンズの代わりに、低価格で小
型、軽量のホログラフィック光学素子でレンズを構成し
（例えばホログラムスキャナ中のホログラムや、コリメ
ートレンズもしくは対物レンズ用のホログラムレンズ
等）、その再生光源として半導体レーザを用いようとい
う試みがなされている。Therefore, these days, instead of the above-mentioned optical lens, a lens is configured with a low-cost, small-sized, lightweight holographic optical element (for example, a hologram in a hologram scanner, a collimating lens or a hologram lens for an objective lens), and a reproduction light source thereof. Attempts have been made to use a semiconductor laser as the above.
上記ホログラフィック光学素子は、光の波長に対して
非常に敏感であるため、一旦半導体レーザとの光学系が
調整された後は、レーザ光の波長が１モード（通常0.3n
m程度）と言えども初期設定値からずれると、回折角が
大きく変化するという、特性上の劣化が生じる。Since the holographic optical element is very sensitive to the wavelength of light, once the optical system with the semiconductor laser is adjusted, the wavelength of the laser light is one mode (usually 0.3 n
However, if it deviates from the initial setting value, the diffraction angle will change significantly, resulting in deterioration in characteristics.
一方、半導体レーザは、その温度や電流によってモー
ドホップを生じる。第４図は、通常用いられている屈折
率導波型半導体レーザの縦モードのホップを示したもの
であり、同図に示すように、隣りモードまでホップする
と波長は約0.3nm変化する。このようなモードホップ
は、温度変化による影響が特に大きく、例えば第５図に
示すように大きく変化する。On the other hand, the semiconductor laser causes a mode hop depending on its temperature and current. FIG. 4 shows hops in the longitudinal mode of a commonly used refractive index guided semiconductor laser. As shown in FIG. 4, the wavelength changes by about 0.3 nm when hopping to the adjacent mode. Such a mode hop is particularly affected by temperature changes, and changes greatly as shown in FIG. 5, for example.
更に、第５図において特に注目したいのは、温度の上
昇時と下降時とではモードの変化する経路が異なり（同
図中、実線は温度上昇時の経路、破線は温度下降時の経
路を示す）、一種のヒステリシスループを形成すること
である。従って、１つの温度に対して２つのモードが存
在する場合があり、例えば温度を17℃に設定しようとし
ても、その設定温度と設定以前の初期温度との関係で、
モード番号が５もしくは６となって１つのモードに定ま
らないということになる。なお、第５図では、モードが
同一でも微小な波長変化は存在するが、これは問題とな
らないため、図示していない。Further, in FIG. 5, it should be particularly noted that the mode change paths are different when the temperature rises and when the temperature falls (in the figure, the solid line indicates the temperature rise path, and the broken line indicates the temperature decrease path. ), To form a kind of hysteresis loop. Therefore, there may be two modes for one temperature. For example, even if the temperature is set to 17 ° C., the relationship between the set temperature and the initial temperature before setting,
This means that the mode number is 5 or 6 and it cannot be determined as one mode. In FIG. 5, a slight wavelength change exists even if the mode is the same, but this is not shown because it does not cause a problem.
以上のように、ホログラフィック光学素子および半導
体レーザはそれぞれ独自の特性を持っているが、従来に
おいては半導体レーザの波長を安定化するための適切な
手段がとられておらず、そのためホログラフィック光学
素子の特性が上述したように劣化してしまうという問題
があった。As described above, the holographic optical element and the semiconductor laser have their own characteristics, but in the past, no appropriate means has been taken to stabilize the wavelength of the semiconductor laser. There is a problem that the characteristics of the element deteriorate as described above.
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、半導体レーザの
上記モードホップおよびそのヒステリシス特性を考慮
し、同一のモード（波長）を安定して得ることのでき
る、上記半導体レーザの波長制御方法を提供することを
目的とする。In view of the above-mentioned conventional problems, the present invention provides a wavelength control method for a semiconductor laser, which can stably obtain the same mode (wavelength) in consideration of the mode hop of the semiconductor laser and its hysteresis characteristic. The purpose is to do.
本発明は、上記目的を達成するために、半導体レーザ
の温度を自由に設定できるようにし、その温度設定の際
は、まず所定の設定温度よりも一旦低い温度もしくは高
い温度にし、その後上記設定温度まで移行するようにし
たものである。In order to achieve the above object, the present invention allows the temperature of a semiconductor laser to be freely set, and when setting the temperature, first set a temperature lower or higher than a predetermined set temperature, and then set the set temperature. It was designed to move up to.
半導体レーザの温度を一定に設定しておけば、モード
ホップによる波長変動が生じず、上記設定温度と対応す
る一定の波長が得られる。しかも、その温度設定の際
に、設定温度よりも一旦低い温度にしてから、その後上
記設定温度まで上げるようにすれば、その設定温度に達
するまでの前記ヒステリシスにおける経路がいずれか一
方向に限定されるため、上記設定温度に達した時には必
ず同一のモード（波長）になる。上記温度設定の際に
は、上記とは逆に設定温度よりも一旦高い温度にしてお
いて、その後設定温度まで下げるようにしても、上記と
同様に設定温度におけるモードは１つに限定される。If the temperature of the semiconductor laser is set to be constant, wavelength fluctuation due to mode hopping does not occur, and a constant wavelength corresponding to the set temperature can be obtained. Moreover, when setting the temperature, if the temperature is once lower than the set temperature and then raised to the set temperature, the path in the hysteresis until reaching the set temperature is limited to one direction. Therefore, when the temperature reaches the set temperature, the mode (wavelength) is always the same. Contrary to the above, when setting the temperature, even if the temperature is once higher than the set temperature and then lowered to the set temperature, the number of modes at the set temperature is limited to one as in the above. .
従って、上記のように温度を制御することにより、半
導体レーザの持つモードホップやヒステリシスの影響を
避けることができ、同一のモードを安定して得ることが
できる。Therefore, by controlling the temperature as described above, it is possible to avoid the influence of the mode hop and the hysteresis which the semiconductor laser has, and it is possible to stably obtain the same mode.
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら
説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図は、ホログラムレンズＨの再生用光源として使
用された半導体レーザLDに対して適用した本発明の一実
施例を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention applied to a semiconductor laser LD used as a reproducing light source of a hologram lens H.
同図において、半導体レーザLDを熱伝導性の良い平板
状のブロック１上に固定し、発熱・冷却手段としての例
えばペルチェ素子２を上記ブロック１の下面に密着固定
する。なお、ペルチェ素子２には放熱フィン３を取付
け、またブロック１の内部には半導体レーザLDの温度を
検知するための手段として例えばサーミスタ４を設け
る。In FIG. 1, a semiconductor laser LD is fixed on a flat plate-shaped block 1 having good thermal conductivity, and a Peltier element 2 as a heat-generating / cooling means is closely fixed to the lower surface of the block 1. A radiating fin 3 is attached to the Peltier element 2, and a thermistor 4 is provided inside the block 1 as a means for detecting the temperature of the semiconductor laser LD.
タイマ回路５は一般的なタイマ回路であって、電源ス
イッチが投入されると、これをきっかけとしてタイマ動
作を開始し、一定時間経過後にタイムアップするもので
ある。温度設定回路６では、半導体レーザLDの所望の温
度を設定でき、上記サーミスタ４からの温度検知信号と
タイマ回路５からのタイムアップ信号とに基づいた温度
設定信号を出力するようになっている。温度制御回路７
は、温度設定回路６の上記温度設定信号に基づき、上記
ペルチェ素子２を発熱・冷却させて、半導体レーザLDの
温度を上昇・下降させる一般的な回路である。The timer circuit 5 is a general timer circuit. When the power switch is turned on, the timer circuit 5 is triggered to start the timer operation, and the time is up after a certain time has elapsed. The temperature setting circuit 6 can set a desired temperature of the semiconductor laser LD, and outputs a temperature setting signal based on the temperature detection signal from the thermistor 4 and the time-up signal from the timer circuit 5. Temperature control circuit 7
Is a general circuit that heats and cools the Peltier element 2 based on the temperature setting signal of the temperature setting circuit 6 to raise and lower the temperature of the semiconductor laser LD.
次に、上記構成における動作を、第３図に基づいて説
明する。まず、半導体レーザLDのモード（波長）を設定
する際は、例えば第５図等を参考にして、所望のモード
と対応する温度（T0）を温度設定回路６で設定する。そ
して、上記電源スイッチが投入されるとタイマ回路５が
動作を開始し、この動作中温度設定回路６は、半導体レ
ーザLDの温度を上記設定温度（T0）以下の温度（T1）に
するための信号を温度制御回路７に送る。すると温度制
御回路７は、上記信号に基づきペルチェ素子２を動作さ
せ、半導体レーザLDの温度を上記温度（T1）にする。Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIG. First, when setting the mode (wavelength) of the semiconductor laser LD, the temperature (T 0 ) corresponding to the desired mode is set by the temperature setting circuit 6 with reference to, for example, FIG. Then, when the power switch is turned on, the timer circuit 5 starts operating, and the operating temperature setting circuit 6 sets the temperature of the semiconductor laser LD to a temperature (T 1 ) which is equal to or lower than the set temperature (T 0 ). To the temperature control circuit 7. Then, the temperature control circuit 7 operates the Peltier device 2 based on the above signal to bring the temperature of the semiconductor laser LD to the above temperature (T 1 ).
上記電源スイッチ投入後一定時間（t0）経過してタイ
マ回路５がタイムアップすると、温度設定回路６は半導
体レーザLDの温度を上記設定温度（T0）まで上げるため
の信号を温度制御回路７に送り続ける。このことによ
り、半導体レーザLDは設定温度（T0）になり、所望のモ
ードを安定して得ることができる。なおこの時、常に第
５図に示したヒステリシスの一方向（この場合は上昇方
向）から設定温度に達するため、１つのモードに限定さ
れる。例えばT0＝17℃，T1＝10℃としたときは、最終的
に得られるモード番号は５となり、６になることはな
い。よって、第１図におけるホログラムレンズＨに対し
ては半導体レーザLDから常に同一の波長を持つ光が入射
するので、その回折角が変化することはなく、良好な特
性を得ることができる。When a certain time (t 0 ) has elapsed after the power switch was turned on and the timer circuit 5 times out, the temperature setting circuit 6 sends a signal for raising the temperature of the semiconductor laser LD to the set temperature (T 0 ) to the temperature control circuit 7. Keep sending to. As a result, the semiconductor laser LD reaches the set temperature (T 0 ) and the desired mode can be stably obtained. At this time, since the set temperature is always reached from one direction (in this case, the rising direction) of the hysteresis shown in FIG. 5, the mode is limited to one mode. For example, when T 0 = 17 ° C. and T 1 = 10 ° C., the finally obtained mode number is 5, never 6. Therefore, since light having the same wavelength is always incident on the hologram lens H in FIG. 1 from the semiconductor laser LD, its diffraction angle does not change, and good characteristics can be obtained.
次に、上述したタイマ回路５および温度設定回路６の
具体的な回路構成の一例を第２図に示した。Next, an example of a concrete circuit configuration of the timer circuit 5 and the temperature setting circuit 6 described above is shown in FIG.
同図において、電源スイッチＳがオンされると、タイ
マ回路５内の抵抗5aおよびコンデンサ5bにより充電が開
始される。この充電期間中は、バッファ5cによってリレ
ー5dが駆動され、そのスイッチ部6eが閉じている。この
とき、温度設定回路６内の抵抗6a,6b,6c,6dおよびサー
ミスタ４によってブリッジが構成され、接続点ａ及び接
続点ｂ間の電位差が温度設定信号として温度制御回路７
に与えられる。なお、抵抗6dを含まない３つの抵抗6a,6
b,6cとサーミスタ４とから構成されるブリッジは、サー
ミスタ４で検知される温度が前記設定温度T0となったと
きに平衡状態となるように、上記抵抗6a,6b,6cの各値が
予め設定されている。また、抵抗6dが上記のように抵抗
6cに対して並列に接続されたときのブリッジでは、サー
ミスタ４で検知される温度が前記温度T1（＜T0）となっ
たときに平衡状態となるように、上記抵抗6dの値が設定
されている。従って、上記充電期間中は、半導体レーザ
LDが温度T1になるように、温度制御回路７およびペルチ
ェ素子２によって温度制御される。In the figure, when the power switch S is turned on, charging is started by the resistor 5a and the capacitor 5b in the timer circuit 5. During this charging period, the relay 5d is driven by the buffer 5c and the switch portion 6e is closed. At this time, the resistors 6a, 6b, 6c, 6d in the temperature setting circuit 6 and the thermistor 4 form a bridge, and the potential difference between the connection point a and the connection point b is used as a temperature setting signal as a temperature control circuit 7
Given to. Note that the three resistors 6a and 6 that do not include the resistor 6d
In the bridge composed of b, 6c and the thermistor 4, each value of the resistors 6a, 6b, 6c is set so that the temperature detected by the thermistor 4 becomes an equilibrium state when the temperature reaches the set temperature T 0. It is set in advance. Also, the resistor 6d is
In the bridge when connected in parallel with 6c, the value of the resistor 6d is set so that the temperature detected by the thermistor 4 will be in an equilibrium state when the temperature becomes T 1 (<T 0 ). Has been done. Therefore, during the above charging period, the semiconductor laser
The temperature is controlled by the temperature control circuit 7 and the Peltier element 2 so that the LD becomes the temperature T 1 .
そして、上記充電が一定期間行われ、コンデンサ5bが
所定の電圧に達すると、バッファ5cを介してリレー5dが
切れ、そのスイッチ部6eが開く。すると、抵抗6a,6b,6c
とサーミスタ４によってブリッジが構成され、このブリ
ッジが平衡状態になるように、即ちサーミスタ４の検知
温度が温度T0になるように、温度制御回路７およびペル
チェ素子２によって温度制御される。Then, when the charging is performed for a certain period of time and the capacitor 5b reaches a predetermined voltage, the relay 5d is cut off via the buffer 5c, and the switch portion 6e is opened. Then the resistors 6a, 6b, 6c
The thermistor 4 constitutes a bridge, and the temperature is controlled by the temperature control circuit 7 and the Peltier element 2 so that the bridge is in a balanced state, that is, the temperature detected by the thermistor 4 becomes the temperature T 0 .
なお、上記実施例では、一旦設定温度（T0）よりも低
い温度（T1）に温度制御したが、これとは逆に設定温度
（T0）よりも一旦高い温度（T2）（T2＞T0）になるよう
にしても、同一のモードを安定して得ることができる。
例えばT0＝17℃，T2＝25℃としたときは、第５図におい
て最終的に得られるモード番号は６となり、５になるこ
とはない。ただし、なるべく低い温度に制御した方が、
半導体レーザの寿命を延ばすことができる。In the above embodiment, the temperature was once controlled to a temperature (T 1 ) lower than the set temperature (T 0 ), but on the contrary, the temperature (T 2 ) (T 2 ) (T 2 ) once higher than the set temperature (T 0 ). Even if 2 > T 0 ), the same mode can be stably obtained.
For example, when T 0 = 17 ° C. and T 2 = 25 ° C., the mode number finally obtained in FIG. 5 is 6 and never 5. However, it is better to control the temperature as low as possible.
The life of the semiconductor laser can be extended.
以上説明したように本発明によれば、半導体レーザの
モードホップおよびそのヒステリシス特性をうまく回避
して、安定した同一波長の光を得ることができる。従っ
て、本発明により波長制御された半導体レーザをホログ
ラフィック光学素子の再生光源として用いれば、非常に
良好な特性を得ることができる。As described above, according to the present invention, the mode hop of the semiconductor laser and its hysteresis characteristic can be avoided well, and stable light of the same wavelength can be obtained. Therefore, when the wavelength-controlled semiconductor laser according to the present invention is used as a reproduction light source for a holographic optical element, very good characteristics can be obtained.
第１図は本発明の一実施例を示す概略構成図、 第２図は同実施例に係るタイマ回路および温度設定回路
を具体的に示す回路図、 第３図は同実施例に係る半導体レーザの温度変化を示す
図、 第４図は半導体レーザのパワースペクトルを示す図、 第５図は半導体レーザの縦モードの温度に対する変化を
示す図である。 ２……ペルチェ素子、４……サーミスタ、５……タイマ
回路、６……温度設定回路、７……温度制御回路、LD…
…半導体レーザ、Ｈ……ホログラムレンズ．1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram specifically showing a timer circuit and a temperature setting circuit according to the embodiment, and FIG. 3 is a semiconductor laser according to the embodiment. FIG. 4 is a diagram showing the power spectrum of the semiconductor laser, and FIG. 5 is a diagram showing the change of the longitudinal mode of the semiconductor laser with respect to temperature. 2 ... Peltier element, 4 ... Thermistor, 5 ... Timer circuit, 6 ... Temperature setting circuit, 7 ... Temperature control circuit, LD ...
… Semiconductor laser, H… Hologram lens.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山岸 文雄 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−56982（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Fumio Yamagishi 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Fujitsu Limited (56) References JP-A-57-56982 (JP, A)
Claims (6)
応した出力光の波長を得る半導体レーザの波長制御方法
において、 前記半導体レーザを所定の設定温度よりも一旦低い温度
にせしめ、その後、温度を上昇させることによって、前
記設定温度に移行することを特徴とする半導体レーザの
波長制御方法。1. A wavelength control method for a semiconductor laser, wherein a temperature of a semiconductor laser is controlled to obtain a wavelength of output light corresponding to the temperature, the semiconductor laser is once set to a temperature lower than a predetermined set temperature, and thereafter, A method of controlling a wavelength of a semiconductor laser, comprising increasing the temperature to shift to the set temperature.
素子の再生光源として使用されていることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザの波長制御方
法。2. The method of controlling a wavelength of a semiconductor laser according to claim 1, wherein the semiconductor laser is used as a reproducing light source of a holographic optical element.
子を用いて行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の半導体レーザの波長制御方法。3. The wavelength control method for a semiconductor laser according to claim 1, wherein the temperature control of the semiconductor laser is performed by using a Peltier element.
応した出力光の波長を得る半導体レーザの波長制御方法
において、 前記半導体レーザを所定の設定温度よりも一旦高い温度
にせしめ、その後、温度を低下させることによって、前
記設定温度に移行することを特徴とする半導体レーザの
波長制御方法。4. A method for controlling a wavelength of a semiconductor laser, wherein the temperature of a semiconductor laser is controlled to obtain a wavelength of output light corresponding to the temperature, the semiconductor laser is once set to a temperature higher than a predetermined set temperature, and then, A method for controlling a wavelength of a semiconductor laser, wherein the temperature is shifted to the set temperature by lowering the temperature.
素子の再生光源として使用されていることを特徴とする
特許請求の範囲第４項記載の半導体レーザの波長制御方
法。5. The method of controlling a wavelength of a semiconductor laser according to claim 4, wherein the semiconductor laser is used as a reproducing light source of a holographic optical element.
子を用いて行うことを特徴とする特許請求の範囲第４項
記載の半導体レーザの波長制御方法。6. A method for controlling a wavelength of a semiconductor laser according to claim 4, wherein the temperature control of the semiconductor laser is performed by using a Peltier element.
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|---|---|---|---|
| JP61060834A JPH0824203B2 (en) | 1986-03-20 | 1986-03-20 | Wavelength control method for semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP61060834A JPH0824203B2 (en) | 1986-03-20 | 1986-03-20 | Wavelength control method for semiconductor laser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62219679A JPS62219679A (en) | 1987-09-26 |
| JPH0824203B2 true JPH0824203B2 (en) | 1996-03-06 |
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Family Applications (1)
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| JP61060834A Expired - Fee Related JPH0824203B2 (en) | 1986-03-20 | 1986-03-20 | Wavelength control method for semiconductor laser |
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Families Citing this family (3)
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| JP2015065391A (en) * | 2013-09-26 | 2015-04-09 | アルプス電気株式会社 | Video display device |
Family Cites Families (1)
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1986
- 1986-03-20 JP JP61060834A patent/JPH0824203B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPS62219679A (en) | 1987-09-26 |
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