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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Freistrahlübertragung von Energie und Information gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Verwendung einer Vorrichtung zur Freistrahlübertragung von Energie und Information gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15.
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Bei einer Vielzahl technischer Anwendungen, beispielsweise im Bereich der optischen Ferndetektion oder der optischen Freistrahlkommunikation werden Lasersysteme eingesetzt, bei denen zumindest zwei Laserelemente gekoppelt werden.
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Derartige Laservorrichtungen umfassen zumindest zwei Laserelemente sowie optische Mittel, wie z. B. Linsensysteme. Die zumindest zwei Laserelemente sind beispielsweise über optische Fasern und/oder entsprechende optische Mittel, wie Umlenkoptiken und Linsensysteme miteinander gekoppelt, so dass sich Laserstrahlung ausgehend von den zumindest zwei Laserelementen in einem Fernfeld überlagert.
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Eine derartige Anordnung ist beispielsweise in Hugger et al., SPIE Opt. Eng. 49, 111111 (2010) beschrieben.
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Nachteilig an der genannten Vorrichtung nach dem Stand der Technik ist, dass die Vorrichtung anfällig gegenüber Dejustierung ist, beispielsweise durch Erschütterung und/oder Temperaturschwankungen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Freistrahlübertragung von Energie und/oder Information zur Verfügung zu stellen, die einen stabilen und störunanfälligen Betrieb ermöglicht.
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Gelöst ist diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie eine entsprechende Verwendung gemäß Anspruch 15. Vorzugsweise Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung finden sich in den Ansprüchen 2 bis 14. Hiermit wird der Wortlaut der Ansprüche per Referenz explizit in die Beschreibung aufgenommen, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Freistrahlübertragung von Energie und Information umfasst, wie an sich bekannt, zumindest ein erstes Laserelement, optische Mittel sowie zumindest ein zweites Element, wobei zumindest das erste Laserelement, das zweite Laserelement und die optischen Mittel derart zusammenwirkend ausgebildet und angeordnet sind, dass sich eine Laserstrahlung des ersten Laserelements und eine Laserstrahlung des zweiten Laserelements in einem Fernfeld überlagern.
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Wesentlich ist, dass zumindest das erste Laserelement und die optischen Mittel mittelbar oder unmittelbar auf einer gemeinsamen Entwärmungsstruktur angeordnet und mit dieser thermisch leitend verbunden sind, wobei durch die gemeinsame Entwärmungsstruktur ein im Wesentlichen isothermes Temperaturniveau für zumindest das erste Laserelement und die optischen Mittel auf der gemeinsamen Entwärmungsstruktur einstellbar ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung unterscheidet sich in wesentlichen Aspekten von vorbekannten Vorrichtungen: Zumindest das erste Laserelement als aktive optische Komponente sowie die optischen Mittel als passive optische Komponenten sind auf der gemeinsamen Entwärmungsstruktur derart angeordnet, dass sie mit der gemeinsamen Entwärmungsstruktur thermisch leitend verbunden sind. Durch diese thermisch leitende Verbindung zu der gemeinsamen Entwärmungsstruktur stellt sich sowohl für das erste Laserelement als auch für die optischen Mittel ein gemeinsames, d. h. im Wesentlichen isothermes Termperaturniveau ein.
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Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass durch das gemeinsame Temperaturniveau der genannten aktiven und passiven Komponenten ein Auftreten von Temperaturgradienten verringert oder sogar vermieden wird und eine im Wesentlichen feste, stabile Temperatur für die genannten Komponenten sichergestellt ist. Somit erfolgt keine Dejustierung der Vorrichtung durch unterschiedliche Temperaturen der genannten Komponenten. Zusätzlich ist die Vorrichtung durch die Anordnung auf der gemeinsamen Entwärmungsstruktur unempfindlicher gegen Dejustierungen, beispielsweise durch Erschütterungen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das erste Laserelement und die optischen Mittel lediglich über thermisch leitende Elemente mit der gemeinsamen Entwärmungsstruktur verbunden, so dass die gemeinsame Entwärmungsstruktur die erste aktive Entwärmungsstruktur darstellt. Als aktive Entwärmungsstruktur werden Komponenten betrachtet, die nicht lediglich thermisch leitend ausgebildet sind, sondern durch aktive Kühlprozesse, wie beispielsweise ein Peltierelement die Temperatur anliegender Komponenten ändern.
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Vorzugsweise ist die gemeinsame Entwärmungsstruktur als Peltier-Element ausgebildet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass über die gemeinsame Entwärmungsstruktur das Temperaturniveau des ersten Laserelements und der optischen Mittel in einfacher Art und Weise reguliert werden kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind das erste Laserelement und die optischen Mittel an einem Wärmespreizer angeordnet und mit diesem thermisch leitend verbunden, wobei der Wärmespreizer mit der gemeinsamen Entwärmungsstruktur thermisch leitend verbunden ist.
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Im Rahmen dieser Beschreibung bedeutet eine mittelbar oder unmittelbare Anordnung optischer Komponenten auf der gemeinsamen Erwärmungsstruktur, dass die genannten Komponenten mit der Entwärmungsstruktur thermisch leitend verbunden sind, jedoch beispielsweise über einen zwischenliegenden Wärmespreizer zwischen der gemeinsamen Entwärmungsstruktur und den Komponenten mittelbar auf der gemeinsamen Erwärmungsstruktur angeordnet sein können.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest zwischen dem ersten Laserelement und der gemeinsamen Entwärmungsstruktur sowie zwischen den optischen Mitteln und der gemeinsamen Entwärmungsstruktur ein Wärmespreizer ausgebildet. Vorzugsweise sind zumindest das erste Laserelement und/oder die optischen Mittel in den Wärmespreizer eingebettet. Höchstvorzugsweise ist der Wärmespreizer einstückig ausgebildet.
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Insbesondere bevorzugt ist der Wärmespreizer aus Kupfer, Diamant und/oder Siliziumcarbid ausgebildet.
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Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass an den genannten aktiven und passiven Komponenten entstehende Wärme schnell und gleichmäßig abgeführt werden kann. Somit werden Temperaturgradienten innerhalb der Vorrichtung verringert und ein im Wesentlichen stabiles isothermes Temperaturniveau erreicht.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine lasernahe Elektronik zumindest zum Betrieb des ersten Laserelements auf der gemeinsamen Entwärmungsstruktur angeordnet.
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Im Rahmen dieser Beschreibung bedeutet „lasernahe Elektronik“ alle elektronischen Komponenten und Schaltungen zum Betrieb eines Laserelements, die für die Feinsteuerung des Laserelements eingesetzt werden, beispielsweise zur Pulsmodulation des Lasers.
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Die laserferne Elektronik ist vorzugsweise außerhalb der gemeinsamen Entwärmungsstruktur angeordnet und umfasst typischerweise Spannungs- und Stromversorgungseinheiten sowie Signalgeneratoren für die Übermodulation.
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Durch die räumlich möglichst nahe Anordnung der lasernahen Elektronik an dem Laserelement ergibt sich der Vorteil, dass parasitäre Effekte zumindest vermindert oder vorzugsweise vermieden werden.
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Vorteilhafterweise kann, beispielsweise bei einer Ausgestaltung eines Laserelements als Halbleiter-Array, die aus Lasern gleicher Wellenlänge zusammengesetzt sind, eine individuelle, d. h. unterschiedliche Modulationen von zumindest zwei Laserelementen des Arrays durch die lasernahe Elektronik erfolgt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die optischen Mittel zumindest zwei Kollimationslinsen, welche derart ausgebildet und angeordnet sind, dass sich die Laserstrahlung des ersten Laserelements und die Laserstrahlung des zweiten Laserelements im Fernfeld überlagern. Die Laserstrahlung des ersten Laserelements und die Laserstrahlung des zweiten Laserelements durchlaufen ausgehend von dem jeweiligen Laserelement die jeweilige Kollimationslinse. Nach dem Durchgang durch die Kollimationslinsen verlaufen die Laserstrahlung des ersten Laserelements und die Laserstrahlung des zweiten Elements als jeweils im Wesentlichen parallele Strahlenbündel.
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Vorzugsweise umfassen die optischen Mittel zumindest eine Umlenkoptik, welche derart ausgebildet und angeordnet ist, dass die Laserstrahlung des ersten Laserelements und Laserstrahlung des zweiten Laserelements die Vorrichtung im Wesentlichen parallel verlassen. Im Fernfeld ist der Abstand der Strahlachsen des ersten Laserelements und des zweiten Laserelements als Quellen klein gegenüber einem Durchmesser der sich langsam aufweitenden Laserstrahlung des ersten Laserelements und des zweiten Laserelements, so dass es im Fernfeld zu einer Überlagerung der Laserstrahlung des ersten Laserelements und der Laserstrahlung des zweiten Laserelements kommt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das erste Laserelement als elektrisch gepumpter Halbleiterlaser, insbesondere als Quantenkaskadenlaser ausgebildet. Halbleiterlaser als vergleichsweise kleine und kompakte Laserelemente können in einfacher Art und Weise auf der gemeinsamen Entwärmungsstruktur angeordnet werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das zweite Laserelement derart angeordnet und ausgebildet, dass die Laserstrahlung des zweiten Laserelements mittels einer optischen Faser mit der Laserstrahlung des ersten Laserelements koppelbar ist. Das zweite Laserelement muss somit nicht auf der gemeinsamen Entwärmungsstruktur angeordnet sein.
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Die Laserstrahlung des zweiten Laserelements wird außerhalb der gemeinsamen Entwärmungsstruktur in eine optische Faser eingekoppelt. Die optische Faser wird zu der gemeinsamen Entwärmungsstruktur geführt und auf dieser angeordnet. Die Laserstrahlung des zweiten Laserelements verlässt die optische Faser an einem Faserende, welches auf der gemeinsamen Entwärmungsstruktur angeordnet ist und ist somit mit der Laserstrahlung des ersten Laserelements koppelbar. Vorzugsweise ist zur Erhaltung der Strahlqualität die optische Faser als Mono-Mode-Faser ausgebildet.
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Vorzugsweise ist das zweite Laserelement als Halbleiterscheibenlaser ausgebildet, wobei die Laserstrahlung des Halbleiterscheibenlasers mittels einer optischen Faser mit der Laserstrahlung des ersten Laserelements koppelbar ist.
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Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass unterschiedliche Lasertechnologien mit spezifischen Stärken kombiniert werden können, so z.B. Halbleiterscheibenlaser und Quantenkaskadenlaser zur Abdeckung der atmosphärischen Transmissionsfenster im mittleren infraroten Spektralbereich (2–50 µm Wellenlänge)
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In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform sind das erste Laserelement und das zweite Laserelement als IR-Laser, bevorzugt in einem Wellenlängenbereich zwischen 2 µm und 12 µm Hierdurch können in einfacher Art und Weise zumindest zwei Infrarotlaserelemente überlagert werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zumindest zwei Halbleiterscheibenlaser sowie zwei Quantenkaskadenlaser. Insbesondere bevorzugt sind die genannten vier Laser kreuzförmig angeordnet, derart, dass die jeweilige Laserstrahlung parallel zu der Entwärmungsstruktur verläuft und auf ein Zentrum der Vorrichtung gerichtet ist.
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In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind sowohl das erste Laserelement als auch das zweite Laserelement als Quantenkaskadenlaser ausgebildet. Vorzugsweise sind sowohl das erste Laserelement als auch das zweite Laserelement mittelbar oder unmittelbar auf der gemeinsamen Entwärmungsstruktur angeordnet und mit dieser thermisch leitend verbunden.
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Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass sich sowohl für das erste Laserelement als auch für das zweite Laserelement als aktive optische Komponenten der Vorrichtung ein über die gemeinsame Entwärmungsstruktur im Wesentlichen isothermes Temperaturniveau einstellbar ist. Die gesamte Vorrichtung mit allen aktiven optischen Komponenten ist somit unempfindlich gegenüber Dejustierung aufgrund thermischer Ausdehnung.
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Insbesondere ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung auch bei der Erzeugung und Übertragung optischer Energie mit geringen Leistungen sinnvoll, um eine Dejustierung durch einen möglichen Wärmeeintrag von außen in die Vorrichtung zu verringern oder zu vermeiden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. einer vorteilhaften Ausführungsform zur Freistrahlübertragung von Energie und Information und bietet sich somit z. B. für eine Verwendung als Teil eines Spektrometers oder im Zusammenhang mit optischer Ferndetektion an.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sind grundsätzlich für Anwendungen geeignet, bei denen Energie und/oder Information im freien Raum übertragen werden sollen.
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Weitere vorzugsweise Merkmale und Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren erläutert.
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Dabei zeigt:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Schnittdarstellung;
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Schnittdarstellung;
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3 das zweite Ausführungsbeispiel aus 2 in der Draufsicht;
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4 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Schnittdarstellung;
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5 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Schnittdarstellung;
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6 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Schnittdarstellung;
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7 das fünfte Ausführungsbeispiel aus 6 in der Draufsicht.
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In den 1 bis 7 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleichwirkende Elemente.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1.
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Die Vorrichtung 1 weist ein erstes Laserelement 2, vorliegend ein Quantenkaskadenlaser, sowie ein zweites Laserelement (nicht dargestellt) auf. Das zweite Laserelement ist vorliegend als Halbleiterlaser, vorzugsweise als Halbleiterscheibenlaser, ausgebildet und mittels einer optischen Faser 3, vorliegend einer Monomode-Faser, eingekoppelt.
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Weiter umfasst die Vorrichtung 1 als Teil der optischen Mittel eine Umlenkoptik 4, die vorliegend als Prisma ausgebildet ist. An dem Quantenkaskadenlaser 2 und der optischen Faser 3 zur Einkopplung des Halbleiterscheibenlasers ist jeweils eine Kollimationslinse 2.1, 3.1 angeordnet. Zusätzlich umfasst die Vorrichtung einen Wärmespreizer 5 sowie eine Entwärmungsstruktur 6. Die Entwärmungsstruktur 6 ist vorliegend als TEC (Thermo Electric Cooling), beispielsweise als Peltier-Element ausgebildet.
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Der Quantenkaskadenlaser 2 und die Kollimationslinse 2.1 sind über thermisch leitende Elemente, vorliegend ein Submount 2.2, thermisch leitend mit dem Wärmespreizer 5 verbunden. Die optische Faser 3 sowie die Kollimationslinse 3.1 sind ebenso über thermisch leitende Elemente 3.2 mit dem Wärmespreizer verbunden. Der Wärmespreizer 5 ist vollflächig an der Entwärmungsstruktur 6 angeordnet und mit dieser thermisch leitend verbunden.
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Die auf der gemeinsamen Entwärmungsstruktur 6 angeordneten aktiven optischen Elemente, wie der Quantenkaskadenlaser 2 und die optische Faser 3, sowie die passiven optischen Elemente, wie die Kollimationslinsen 2.1, 3.1, sind thermisch leitend mit der gemeinsamen Entwärmungsstruktur 6 verbunden, so dass sich für die genannten Komponenten ein gemeinsames isothermes Temperaturniveau einstellt.
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Ausgehend von dem Quantenkaskadenlaser wird Laserstrahlung 7 ausgesandt und durchläuft die Kollimationslinse 2.1. Nach dem Durchgang durch die Kollimationslinse 2.1 verläuft die Laserstrahlung 7 als im Wesentlichen paralleles Strahlenbündel und ist parallel zu der Haupterstreckungsrichtung der gemeinsamen Entwärmungsstruktur 6 gerichtet. Die Haupterstreckungsrichtung der gemeinsamen Entwärmungsstruktur 6 ist durch den Pfeil P gekennzeichnet. Die Laserstrahlung 7 wird durch die Umlenkoptik 4 um 90° abgelenkt und verlässt die Vorrichtung somit senkrecht zu der Haupterstreckungsrichtung P der gemeinsamen Entwärmungsstruktur 6.
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An dem auf der gemeinsamen Entwärmungsstruktur 6 angeordneten Faserende der optischen Faser 3 ist die Kollimationslinse 3.1 angeordnet. Die von der optischen Faser 3 ausgehende Laserstrahlung 8 des Halbleiterscheibenlasers durchläuft die Kollimationslinse 3.1. Nach dem Durchgang durch die Kollimationslinse 3.1 verläuft die Laserstrahlung 8 als im Wesentlichen paralleles Strahlenbündel und ist parallel zu der Haupterstreckungsrichtung P der gemeinsamen Entwärmungsstruktur 6 gerichtet. Die Umlenkoptik 4 lenkt die Laserstrahlung 8 um 90° ab, so dass auch die Laserstrahlung 8 die Vorrichtung senkrecht zu der Haupterstreckungsrichtung P der gemeinsamen Entwärmungsstruktur 6 verlässt.
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Die Laserstrahlung 7 und die Laserstrahlung 8 verlassen die Vorrichtung 1 im Wesentlichen parallel. Im Fernfeld ist der Abstand des ersten Laserelements, des Quantenkaskadenlasers, und des Faserendes des zweiten Laserelements, des Halbleiterscheibenlasers, als Quellen klein gegenüber einem Durchmesser der sich langsam aufweitenden Laserstrahlung 7 und der Laserstrahlung 8, so dass es im Fernfeld zu einer Überlagerung der Laserstrahlung 7 und der Laserstrahlung 8 kommt.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Zur Vermeidung von Wiederholungen soll im Folgenden lediglich auf die Unterschiede zu 1 eingegangen werden.
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Die Vorrichtung 1 umfasst fünf Laserelemente, vorliegend vier Quantenkaskadenlaser 2a und 2b, 2c, 2d, sowie einen Halbleiterscheibenlaser der mittels einer optischen Faser 3 eingekoppelt wird.
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Die Quantenkaskadenlaser 2a, 2b, 2c, 2d sind zueinander um jeweils 90° gedreht angeordnet (vgl. 3), so dass die von den Quantenkaskadenlasern 2a, 2b, 2c, 2d ausgehende Laserstrahlung 7a, 7b, 7c, 7d auf ein Zentrum der Anordnung gerichtet ist. An den Quantenkaskadenlasern 2a, 2b, 2c, 2d sind Kollimationslinsen 2a.1, 2b.1, 2c.1, 2d.1 angeordnet, so dass die von den Quantenkaskadenlasern ausgehende Laserstrahlung 7a, 7b, 7c, 7d als im Wesentlichen parallele Strahlenbündel parallel zu der gemeinsamen Entwärmungsstruktur 6 verläuft.
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In dem Zentrum der Vorrichtung ist die Umlenkoptik 4 angeordnet. Der Halbleiterscheibenlaser ist mittels der optischen Faser 3 eingekoppelt, wobei die optische Faser 3 mit dem Faserende durch die Spitze der Umlenkoptik 4 geführt ist. An dem Faserende der optischen Faser 3 ist eine Kollimationslinse 3.1 angeordnet.
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Durch die Umlenkoptik 4 wird die von den Quantenkaskadenlasern 2a, 2b, 2c, 2d ausgehende Laserstrahlung 7a, 7b, 7c, 7d, um 90° abgelenkt und überlagert sich mit der von dem Faserende der optischen Faser 3 ausgehenden Laserstrahlung 8 des Halbleiterscheibenlasers. Die Laserstrahlung 7a, 7b, 7c, 7d und die Laserstrahlung 8 verlassen die Vorrichtung 1 im Wesentlichen parallel und überlagern sich im Fernfeld.
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In der Draufsicht in 3 ist die geometrische Anordnung der Quantenkaskadenlaser 2a, 2b, 2c, 2d zu sehen. Die Quantenkaskadenlaser 2a, 2b, 2c, 2d sind kreuzförmig jeweils unter einem Winkel von 90° zueinander zu dem benachbarten Quantenkaskadenlaser angeordnet.
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Zu jedem Quantenkaskadenlaser 2a, 2b, 2c, 2d ist eine lasernahe Elektronik 12a, 12b, 12c, 12d angeordnet. Mittels der lasernahen Elektronik 12a, 12b, 12c, 12d kann die Feineinstellung des jeweiligen Quantenkaskadenlaser 2a, 2b, 2c, 2d, wie beispielsweise eine Modulation der Frequenz und der Wellenlänge, erfolgen und/oder der Pulsfrequenz erfolgen. Hier ist es vorteilhaft, wenn die lasernahe Elektronik 12a, 12b, 12c, 12d möglichst nahe an dem zu modulierenden Laser angeordnet ist, da somit parasitäre Effekte vermindert werden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die Anordnung der lasernahen Elektronik 12a, 12b, 12c, 12d auf der gemeinsamen Entwärmungsstruktur 6 durch das gemeinsame Temperaturniveau. Hierdurch werden Dejustierungen durch Temperaturschwankungen vermieden.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1.
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Der Quantenkaskadenlaser 2 ist vorliegend vertikal, d. h. senkrecht zu der Haupterstreckungsrichtung P der Entwärmungsstruktur 6 montiert. Die von dem Quantenkaskadenlaser 2 ausgehende Laserstrahlung 7 wird durch die Kollimationslinse 2.1 in einem im Wesentlichen parallelen Strahlenbündel 7 senkrecht zu der Entwärmungsstruktur 6 von der Vorrichtung 1 ausgesandt. Eine Umlenkoptik für die Laserstrahlung 7 des Quantenkaskadenlasers 2 kann vorliegend entfallen.
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Die Laserstrahlung 8 des Halbleiterscheibenlasers wird mittels der optischen Faser 3 eingekoppelt. An dem Faserende der optischen Faser 3 ist die Kollimationslinse 3.1 angeordnet. Die Laserstrahlung 8 verlässt die Kollimationslinse in einem im Wesentlichen parallelen Strahlenbündel 8 parallel zu der Entwärmungsstruktur 6. Über eine Umlenkoptik 4.1 wird die Laserstrahlung 8 des Halbleiterscheibenlasers um 90° abgelenkt und verlässt die Vorrichtung senkrecht zu der Haupterstreckungsrichtung P der Entwärmungsstruktur 6. Alle genannten Komponenten sind thermisch leitend über den Wärmespreizer 5 mit der Entwärmungsstruktur 6 verbunden.
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In 5 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 gezeigt. Das erste Laserelement und das zweite Laserelement sind vorliegend beide als Kaskadenlaser 2a, 2b ausgebildet. Die Quantenkaskadenlaser 2a, 2b sind vertikal, d. h. senkrecht zu der Haupterstreckungsrichtung P der Entwärmungsstruktur 6 montiert. An den Quantenkaskadenlasern 2a, 2b sind Kollimationslinsen 2a.1, 2b.1 angeordnet. Die Laserstrahlung 7a, 7b verlässt die Vorrichtung senkrecht zu der Entwärmungsstruktur 6.
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Der Wärmespreizer 5 ist derart ausgebildet, dass die Quantenkaskadenlaser 2a, 2b in den Wärmespreizer 5 eingebettet sind. Alle Komponenten sind über den Wärmespreizer 5 mittelbar oder unmittelbar thermisch leitend mit der Entwärmungsstruktur 6 verbunden.
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In 6 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 dargestellt; 7 zeigt das gleiche Ausführungsbeispiel in der Draufsicht.
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Der Quantenkaskadenlaser 2 ist vertikal, d. h. senkrecht zu der Haupterstreckungsrichtung P der Entwärmungsstruktur 6 montiert. Die optische Faser 3 zur Einkopplung des Halbleiterscheibenlasers ist ebenso vertikal, d. h. senkrecht zu der Haupterstreckungsrichtung P der Entwärmungsstruktur montiert und durchdringt diese. Sowohl die Laserstrahlung 7 des Quantenkaskadenlasers 2 als auch die Laserstrahlung 8 des Halbleiterscheibenlasers verlassen die Vorrichtung 1 senkrecht zu der Entwärmungsstruktur 6 und überlagern sich im Fernfeld. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist somit keine Umlenkoptik notwendig.
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Die Draufsicht in 7 verzichtet für eine übersichtlichere Darstellung auf die Darstellung der Kollimationslinsen. Vorliegend sind vier Laserelemente 2a, 2b, 3a, 3b mit der dazugehörigen lasernahen Elektronik 12a, 12b, 12c, 12d dargestellt. Mittels der lasernahen Elektronik 12a, 12b, 12c, 12d kann die Feineinstellung der vier Laserelemente 2a, 2b, 3a, 3b, wie zu 3 beschrieben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Hugger et al., SPIE Opt. Eng. 49, 111111 (2010) [0004]
