DE102007013470A1 - Semiconductor laser, has tunable heating unit changing temperature of semiconductor laser, where control electronic delivers temporally varying voltage signals on tunable heating unit - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Halbleiterlaser, der insbesondere im sichtbaren oder infraroten Bereich kohärentes, einmodiges Licht emittiert. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Anordnung, in der der Halbleiterlaser als Chip auf einem Piezotranslator aufgebracht ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Anordnung mit der die Temperatur der Wärmesenke über ein Heiz- bzw. Kühlelement geregelt werden kann.The The invention relates to a semiconductor laser, in particular in the visible or infrared region emits coherent, single-mode light. The invention further relates to an arrangement in which the semiconductor laser is applied as a chip on a piezotranslator. About that In addition, the invention relates to an arrangement with the temperature the heat sink via a heating or cooling element can be regulated.
Für viele optische, insbesondere auf interferometrischen Methoden basierende Messtechnikanwendungen ist eine Betriebsart von einmodigen Diodenlasern wünschenswert, die es gestattet die Emissionswellenlänge diskret, d. h. in bestimmten Wellenlängenabständen, definiert und schnell durchzustimmen. Bisher wurden für diese Messtechnikanwendungen aufwendige Lasersysteme eingesetzt, wie beispielsweise durchstimmbare Ti:Sa-Laser oder zwei oder mehr Diodenlaser, die jeweils auf einer bestimmten Wellenlänge emittieren.For many optical, in particular based on interferometric methods Metrology applications is a mode of single-mode diode lasers desirable that it allows the emission wavelength discreet, d. H. at certain wavelength intervals, defined and fast to vote. So far have been for these metrology applications used elaborate laser systems, such as tunable Ti: Sa lasers or two or more Diode lasers, each at a specific wavelength emit.
Kommerziell verfügbare durchstimmbare Halbleiterlaser-Systeme bestehen aus einem Laserchip der auf eine Wärmesenke montiert ist. Die Wärmesenke ist thermisch mit einem Heiz-/Kühlelement verbunden (Peltierelement) mit dem die Temperatur des Laserchips kontrolliert wird. Eine Veränderung der /Kühlelements und damit des Laserchips. Meist werden solche Anordnungen zur Stabilisierung der Emissionswellenlänge benutzt.Commercially existing tunable semiconductor laser systems exist from a laser chip mounted on a heat sink. The heat sink is thermally connected to a heating / cooling element (Peltier element) which controls the temperature of the laser chip becomes. A change of / cooling element and thus of the laser chip. Most such arrangements for stabilization the emission wavelength used.
Ein
anderes kommerziell verfügbares Konzept basiert auf einem
Halbleiterlaser der in einen externen Resonator gebracht wird. Die
Emissionswellenlänge des Gesamtsystems kann verändert
werden in dem ein frequenzselektives Element, meistens ein Beugungsgitter
in seiner geometrischen Lage verändert, meist verdreht
wird. Ein solches Verfahren ist z. B. in der Gebrauchsmusterschrift
Eine
drittes Verfahren geht von einer Anordnung aus auf dem ein Heizdrahtelement
direkt auf dem Laserchip angeordnet ist. Durch dieses Element lässt
durch thermische Dissipation eine mechanische Längenänderung
des Laserchips und somit eine Veränderung der Emissionswellenlänge
erreichen. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift
Nachteilig beim ersten Verfahren ist die langsame Durchstimmbarkeit der Wellenlänge, beim zweiten Verfahren der hohe mechanische Aufwand verbunden mit einer hohen Störanfälligkeit und beim dritten Verfahren das proprietäre und aufwendige Laserchipdesign.adversely in the first method, the slow tunability of the wavelength, in the second method of high mechanical complexity associated with a high susceptibility to interference and the third Process the proprietary and expensive laser chip design.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es kommerziell verfügbare Halbleiterlaser durch direkte thermische Anregung schnell auf eine andere Emissionswellenlänge zu bringen und dort die Emissionswellenlänge stabil zu halten.aim It is commercially available in the present invention Semiconductor laser by direct thermal excitation quickly on one to bring different emission wavelength and there the emission wavelength stable.
Nachdem die Emissionswellenlänge von der Betriebstemperatur abhängt, bietet es sich an, den im Betrieb befindlichen Laserchip möglichst schnell auf unterschiedliche Temperaturen zu bringen. Dies kann durch ein in die Nähe des Lasers gebrachtes Durchstimm-Heizelement erfolgen, das in unmittelbarem, thermischem Kontakt zum Laserchip steht. Dies erfolgt über einen gut thermisch leitenden Block. Dieser Block ist wiederum mit einer Wärmesenke verbunden. Die Temperatur dieser Wärmesenke wird von einem Heiz-/Kühlelement (Peltierelement) bestimmt.After this the emission wavelength depends on the operating temperature, It makes sense, the laser chip in operation as possible quickly bring to different temperatures. This can by a tuning heater placed near the laser take place, in direct, thermal contact with the laser chip stands. This is done via a good thermal conductivity Block. This block is in turn connected to a heat sink. The temperature of this heat sink is from a heating / cooling element (Peltier element) determined.
Die Strompulsform durch das Durchstimm-Heizelement hängt von verschiedenen Parametern wie Halbleiterlasertyp, gewünschter Temperatursprung und damit Wellenlängenänderung, Ausgangstemperatur und anschließender Temperaturstabilisierungsphase sowie von der geometrischen Anordnung ab und wird durch einen Mikrocontroller mit vordefinierter Kurvenform vorgegeben. Die verschiedenen Kurvenformen die für einen Wellenlängensprung notwendig sind, können im Vorfeld durch numerische Simulation ermittelt werden.The Current pulse shape through the tuning heater depends on various parameters such as semiconductor laser type, desired Temperature jump and thus wavelength change, Initial temperature and subsequent temperature stabilization phase as well as from the geometric arrangement and is powered by a microcontroller predefined waveform specified. The different waveforms which are necessary for a wavelength jump, can be determined in advance by numerical simulation become.
Besonders
vorteilhaft lässt sich dieses Verfahren auf Mehrsegment
Laser anwenden. Solche Lasertypen sind beispielsweise in der Offenlegungsschrift
Die Vorteile der Erfindung liegen in der Möglichkeit einmodige, kommerziell verfügbare Laser sehr schnell diskret durchzustimmen. Aufwendige Chipdesigns oder störanfällige Anordnungen wie oben beschrieben können entfallen.The Advantages of the invention are the possibility of single-mode, commercially available lasers discreetly vote through very quickly. Elaborate chip designs or interference-prone arrangements as described above can be omitted.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.embodiments The invention are illustrated in the drawings and are in Described in more detail below.
Es zeigenIt demonstrate
Die
Anordnung besteht aus einer Wärmesenke (
In
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 20317904 U1 [0004] - DE 20317904 U1 [0004]
- - DE 101055331 A1 [0005] - DE 101055331 A1 [0005]
- - EP 1304780 A1 [0010] - EP 1304780 A1 [0010]
- - US 6671306 [0010] - US 6671306 [0010]
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DE20317904U1 (en) | 2003-11-19 | 2005-03-31 | Sacher Joachim | Laser diode array with external resonator |
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2007
- 2007-03-21 DE DE102007013470A patent/DE102007013470A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ROTTENKOLBER, MATTHIAS, DR., 82131 STOCKDORF, DE |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |