[发明专利]光分析计和分析计用波长稳定化激光装置

说明书

技术领域

本发明涉及基于照射到气体等分析对象物的光的强度下降测定该分析对象物的浓度或密度的光分析计以及用于该光分析计的激光装置。

背景技术

以半导体激光器等为代表的激光源中，有时在包装内一体附带有用于监测激光强度的光电二极管。根据这样的激光源，一边监测光电二极管的输出信号一边动态控制驱动电流，因此，激光强度不管周围的环境变化和经年变化等，能够长久保持稳定。

一方面，采用这样的激光源输出的激光进行气体计测的情况下，激光强度的稳定性也非常重要，除此之外，还要求激光的中心振荡波长和气体的峰值吸收波长稳定地一致。激光的振荡波长偏离的话，由于激光的波长频带非常窄，因此激光波长成分中气体吸收波长的光强度急剧减弱，使得分析精度大大降低。

因此现有技术中，如专利文献1所记载的那样，具有这样的结构：将一部分激光导入装有和分析对象物气体同种类的气体的单元体，通过测定通过该单元体的光的强度来确认激光器的振荡波长是否被正确地维持。

又，在专利文献2所示的采用所述激光源结构的红外线分光分析装置中，一边对多个光学元件进行正确的定位一边机械地组合光学系统，由此来确定光路。

专利文献1：日本特开2001-21493号公报

专利文献2：WO95/26497号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然后，采用前述的现有结构则装置规模大，部件数量也多，从成本上考虑是较为不利的。而且，对应于装置的大型化，需要各光学部件的定位精度，此外不抗振动，或难以将各光学部件保持在一定温度下，对于外部干扰(振动/热量)也变得敏感，导致测定精度下降。

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能一举促进测定灵敏度提高、低成本化、小型化、结构灵活、抗干扰性提高等的光分析计和用于该光分析计的激光装置。

解决问题的手段

即，权利要求1所记载的分析计用激光装置，包括：输出分析对象物的吸收波长附近(“附近”也包含吸收波长本身)的光的激光源；波长选择元件，其配置在从所述激光源输出的光的传递路经上，并接收所述激光源输出的光的一部分，从其波长成分中选择和所述分析对象物的吸收波长实质相等的波长的光并导出；检测从所述波长选择元件导出的光的强度的光检测单元；驱动电流控制单元，其使得所述激光源的驱动电流在用于使所述激光源输出所述吸收波长的光的规定电流值附近增减，探索所述光检测单元的光强度检测值达到峰值的电流值，并将该峰值电流值设定为光该激光源的驱动电流值；以及搭载所述激光源、所述波长选择元件和光检测单元的，能够调整到一定温度的单一基板。

根据这样的结构，在分析中受到温度变化影响的激光源、波长选择元件和光检测单元能够通过基板维持一定的温度，这样，一并抑制了由这些温度变化而造成的特性变化(例如如果是激光源则激光的强度和波长波动，如果是波长选择元件，则选择波长波动，如果是光检测单元则输出电流值波动)，从而大幅改善对于热的脆弱性。

然后，由于可以如上述那样使得波长选择元件选择的光的选择波长的特性稳定，并可靠地使其和分析对象物的吸收波长(例如，是吸收波长频带中吸收最大的峰值波长，称为从吸收波长频带选择的波长)一致，这样可不像从前那样采用单元体，而在单一基板上搭载各光学部件，实现精简化。

又，由于在单一基板上配置所有的光学部件，一旦安装完成，则不容易生成位置偏移等，对于振动也有较强的抵抗能力。

进一步的，使得所述激光源的驱动电流值在规定的规定电流值附近增减，并将所述激光源的驱动电流值设定为所述光检测单元的光强度检测值达到峰值的电流值，即，为使得激光的中心波长和分析对象物的吸收波长一致，对激光源的驱动电流进行动态控制，这样不管激光源的经年变化，可以极高的精度使得激光的波长和分析对象物的吸收波长一致，并保持稳定。

又，如果使得基板温度变化而使得波长选择元件的温度变化，一般情况，选择波长也发生变化，因此可利用这一现象物对半导体激光器的波长进行校正。

为了促进精简化，对所述单一基板采用珀耳帖模块，进一步的最好采用半导体激光器作为激光源。

为了减少器件数量，最好将所述波长选择元件设置在接受从激光源的主要光出射口的相反侧漏出的漏光的位置。又，根据这样的结构，由于输出稳定地利用漏光，因此可使得朝向外部的出射光的利用效率提高到最大程度。