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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laserbauelement sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Laserbauelements.
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Laserbauelemente mit Halbleiter-Laserchips sind aus dem Stand der Technik bekannt. Es ist bekannt, in Gehäusen derartiger Laserbauelemente Umlenkspiegel zur Umlenkung eines durch den Laserchip emittierten Laserstrahls vorzusehen.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Laserbauelement bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines Laserbauelements anzugeben. Diese Aufgaben werden durch ein Laserbauelement und durch ein Verfahren zum Herstellen eines Laserbauelements mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.
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Ein Laserbauelement umfasst einen Formkörper und einen in den Formkörper eingebetteten Laserchip, der dazu ausgebildet ist, einen Laserstrahl in eine Emissionsrichtung zu emittieren. Eine Oberfläche des Formkörpers weist einen Umlenkabschnitt auf, der so angeordnet und gegenüber der Emissionsrichtung geneigt ist, dass ein von dem Laserchip emittierter Laserstrahl auf den Umlenkabschnitt trifft und an dem Umlenkabschnitt totalreflektiert wird.
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Vorteilhafterweise wird eine Ablenkung eines von dem Laserchip dieses Laserbauelements emittierten Laserstrahls bei diesem Laserbauelement durch Totalreflexion des Laserstrahls an der Oberfläche des Formkörpers dieses Laserbauelements erzielt. Dadurch ist ein gesonderter Umlenkspiegel bei diesem Laserbauelement nicht erforderlich, wodurch das Laserbauelement vorteilhafterweise einfach und kostengünstig aus einer nur geringen Anzahl von Einzelkomponenten herstellbar ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei der Strahlablenkung des durch den Laserchip emittierten Laserstrahls mittels Totalreflexion am Umlenkabschnitt der Oberfläche des Formkörpers nur geringe Absorptions- und Transmissionsverluste auftreten.
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In einer Ausführungsform des Laserbauelements weist dieses einen Träger auf. Dabei ist der Laserchip an einer Oberseite des Trägers angeordnet. Der Formkörper grenzt an die Oberseite des Trägers an. Der Träger dieses Laserbauelements kann vorteilhafterweise zur elektrischen Kontaktierung des Laserchips des Laserbauelements dienen und eine elektrische Kontaktierung des Laserbauelements von außen ermöglichen. Zusätzlich kann der Träger auch eine mechanische Stabilisierung des Laserbauelements bewirken.
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In einer Ausführungsform des Laserbauelements ist die Emissionsrichtung parallel zur Oberseite des Trägers orientiert. Der Laserchip des Laserbauelements kann dabei beispielsweise als kantenemittierender Laserchip ausgebildet sein. Vorteilhafterweise ermöglicht die Umlenkung des durch den Laserchip emittierten Laserstrahls am Umlenkabschnitt des Formkörpers dieses Laserbauelements eine Abstrahlung des Laserstrahls in eine von der Emissionsrichtung verschiedene Richtung.
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In einer Ausführungsform des Laserbauelements ist der Umlenkabschnitt an einer der Oberseite des Trägers zugewandten Seite des Formkörpers ausgebildet. Dabei weist der Träger im Bereich des Umlenkabschnitts eine Öffnung auf. Vorteilhafterweise wird dadurch erreicht, dass der Umlenkabschnitt der Oberfläche des Formkörpers eine Grenzfläche zwischen dem Material des Formkörpers und dem das Laserbauelement umgebenden Medium bildet, insbesondere beispielsweise eine Grenzfläche zwischen dem Material des Formkörpers und den Formkörper des Laserbauelements umgebender Luft. Dadurch wird erreicht, dass der Umlenkabschnitt der Oberfläche des Formkörpers eine Grenzfläche zwischen einem optisch dichteren und einem optisch dünneren Medium bildet, an der eine Totalreflexion eines von dem Laserchip emittierten Laserstrahls möglich ist.
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In einer Ausführungsform des Laserbauelements weist die Oberfläche des Formkörpers an einer von der Oberseite des Trägers abgewandten Seite des Formkörpers einen zur Emissionsrichtung parallelen Anlageabschnitt auf. Der Anlageabschnitt des Formkörpers des Laserbauelements kann beispielsweise als Auflagefläche für eine Optik des Laserbauelements dienen, beispielsweise als Auflagefläche für eine optische Linse. Vorteilhafterweise ermöglicht der Anlageabschnitt des Formkörpers dabei eine einfache Justage der an dem Anlageabschnitt aufliegenden Komponente des Laserbauelements.
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In einer Ausführungsform des Laserbauelements weist die Oberfläche des Formkörpers einen Austrittsabschnitt auf. Ein von dem Laserchip emittierter und an dem Umlenkabschnitt reflektierter Laserstrahl kann durch den Austrittsabschnitt aus dem Formkörper austreten. Vorteilhafterweise wird dadurch ein Abstrahlen eines durch den Laserchip des Laserbauelements emittierten Laserstrahls in die Umgebung des Laserbauelements ermöglicht. Die Abstrahlrichtung kann sich dabei durch die Umlenkung des Laserstrahls an dem Umlenkabschnitt des Formkörpers von der Emissionsrichtung des Laserchips unterscheiden.
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In einer Ausführungsform des Laserbauelements wird ein von dem Laserchip emittierter und an dem Umlenkabschnitt reflektierter Laserstrahl an dem Austrittsabschnitt in eine zur Emissionsrichtung senkrechte Richtung gebrochen. Vorteilhafterweise bewirkt der Austrittsabschnitt des Formkörpers dadurch eine zusätzliche Ablenkung eines von dem Laserchip emittierten Laserstrahls. Die durch Totalreflexion an dem Umlenkabschnitt des Formkörpers bewirkte Ablenkung des Laserstrahls und die durch Brechung des Laserstrahls an dem Austrittsabschnitt des Formkörpers bewirkte Ablenkung des Laserstrahls lenken den Laserstrahl dabei gemeinsam in eine Richtung ab, die senkrecht zur Emissionsrichtung des Laserchips orientiert ist. Diese Abstrahlrichtung kann auch senkrecht zur Oberseite des Trägers des Laserbauelements orientiert sein, falls das Laserbauelement einen Träger aufweist.
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In einer Ausführungsform des Laserbauelements bildet der Austrittsabschnitt eine optische Linse, insbesondere eine Kollimationslinse. Vorteilhafterweise wird ein von dem Laserchip des Laserbauelements emittierter Laserstrahl dadurch während des Austretens aus dem Formkörper durch die durch den Austrittsabschnitt gebildete optische Linse geformt. Dadurch kann beispielsweise eine Kollimation des Laserstrahls in Richtung der „fast axis“ das Laserchips erreicht werden.
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In einer Ausführungsform des Laserbauelements umgrenzt der Anlageabschnitt den Austrittsabschnitt. Vorteilhafterweise wird dadurch eine besonders einfache und genaue Justage einer an dem Anlageabschnitt aufliegenden Optik relativ zu dem Austrittsabschnitt der Oberfläche des Formkörpers ermöglicht.
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In einer Ausführungsform des Laserbauelements weist der Formkörper ein Silikon auf. Vorteilhafterweise weist der Formkörper dadurch einen Brechungsindex auf, der größer als ein Brechungsindex von Luft ist. Außerdem ist der Formkörper dadurch vorteilhafterweise beständig gegenüber durch den Laserchip erzeugter Laserstrahlung. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sich ein ein Silikon aufweisender Formkörper einfach und kostengünstig herstellen lässt.
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Ein Verfahren zum Herstellen eines Laserbauelements umfasst Schritte zum Bereitstellen eines Laserchips, der dazu ausgebildet ist, einen Laserstrahl in eine Emissionsrichtung zu emittieren, und zum Ausbilden eines Formkörpers. Dabei wird der Laserchip in den Formkörper eingebettet. Der Formkörper wird mit einer Oberfläche ausgebildet, die einen Umlenkabschnitt aufweist, der so angeordnet und gegenüber der Emissionsrichtung geneigt ist, dass ein von dem Laserchip emittierter Laserstrahl auf den Umlenkabschnitt trifft und an dem Umlenkabschnitt totalreflektiert wird.
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Vorteilhafterweise ermöglicht dieses Verfahren eine einfache und kostengünstige Herstellung eines Laserbauelements aus einer nur geringen Anzahl von Einzelkomponenten. Dies wird insbesondere dadurch ermöglicht, dass der Formkörper so ausgebildet wird, dass eine Strahlablenkung eines von dem Laserchip emittierten Laserstrahls durch Totalreflexion an einem Umlenkabschnitt des Formkörpers erfolgt. Dadurch ist bei dem durch das Verfahren erhältlichen Laserbauelement kein separater Umlenkspiegel erforderlich.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Formkörper durch ein Formverfahren in einem Formwerkzeug ausgebildet, insbesondere durch Spritzpressen oder durch Formpressen. Dabei wird der Umlenkabschnitt an einem Fortsatz des Formwerkzeugs ausgebildet. Vorteilhafterweise ermöglicht dies eine einfache und kostengünstige Herstellung des Formkörpers des Laserbauelements.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses weitere Schritte zum Bereitstellen eines Trägers und zum Anordnen des Laserchips an einer Oberseite des Trägers. Dabei wird der Formkörper an die Oberseite des Trägers angrenzend ausgebildet. Der Träger kann bei dem durch dieses Verfahren erhältlichen Laserbauelement zur elektrischen Kontaktierung des Laserchips dienen und eine elektrische Kontaktierung des durch das Verfahren erhältlichen Laserbauelements von außen ermöglichen. Außerdem kann der Träger eine mechanische Stabilisierung des durch das Verfahren erhältlichen Bauelements bewirken.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Träger mit einer Öffnung bereitgestellt. Während des Ausbildens des Formkörpers ragt der Fortsatz des Formwerkzeugs durch die Öffnung des Trägers. Vorteilhafterweise wird es dadurch ermöglicht, den Umlenkabschnitt der Oberfläche des Formkörpers an der dem Träger zugewandten Seite des Formkörpers auszubilden.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung
- 1 eine geschnittene Seitenansicht eines Trägers und eines darauf angeordneten Laserchips;
- 2 eine geschnittene Seitenansicht eines Formwerkzeugs;
- 3 eine geschnittene Seitenansicht eines Laserbauelements gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 4 eine geschnittene Seitenansicht eines Laserbauelements gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
- 5 eine geschnittene Seitenansicht eines Laserbauelements gemäß einer dritten Ausführungsform.
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1 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines zur Herstellung eines Laserbauelements vorgesehenen Trägers 100. Der Träger 100 kann beispielsweise als Leiterplatte (PCB) oder als metallischer Leiterrahmen (Leadframe) ausgebildet sein.
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Der Träger 100 weist eine Oberseite 101 und eine der Oberseite 101 gegenüberliegende Unterseite 102 auf.
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Falls der Träger 100 als Leiterplatte ausgebildet ist, so können an der Oberseite 101 und an der Unterseite 102 jeweils elektrisch leitende Kontaktflächen und elektrisch leitende Leiterbahnen ausgebildet sein. Der Träger 100 kann in diesem Fall auch Durchkontakte aufweisen, die sich zwischen der Oberseite 101 und der Unterseite 102 durch den Träger 100 erstrecken.
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Falls der Träger 100 als Leiterrahmen ausgebildet ist, so kann der Träger 100 in verschiedene Abschnitte unterteilt sein oder in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt in verschiedene Abschnitte unterteilt werden, die elektrisch gegeneinander isoliert sind und elektrische Kontaktflächen des Trägers 100 bilden. Diese Abschnitte können lateral nebeneinander angeordnet sein.
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Der Träger 100 weist eine Öffnung 110 auf, die sich zwischen der Oberseite 101 und der Unterseite 102 des Trägers 100 durch den Träger 100 erstreckt. Die Öffnung 110 des Trägers 100 kann beispielsweise eine kreisscheibenförmige oder eine rechteckige Querschnittsfläche aufweisen. Neben der Öffnung 110 kann der Träger 100 weitere Öffnungen aufweisen.
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An der Oberseite 101 des Trägers 100 ist ein Laserchip 200 angeordnet. Der Laserchip 200 ist ein Halbleiter-Laserchip mit einer integrierten Laserdiode. Der Laserchip 200 ist dazu ausgebildet, einen Laserstrahl in eine Emissionsrichtung 220 zu emittieren. Der Laserchip 200 kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge aus dem infraroten Spektralbereich zu emittieren. Der Laserchip 200 kann beispielsweise als kantenemittierender Laserchip ausgebildet sein.
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Der Laserchip 200 kann derart an der Oberseite 101 des Trägers 100 angeordnet sein, dass die Emissionsrichtung 220 des Laserchips 200 parallel zur Oberseite 101 des Trägers 100 orientiert ist. Die Emissionsrichtung 220 des Laserchips 200 könnte aber auch gegenüber der Oberseite 101 des Trägers 100 verkippt sein. Der Laserchip 200 ist derart an der Oberseite 101 des Trägers 100 angeordnet, dass die Emissionsrichtung 220 des Laserchips 200 zu der Öffnung 110 des Trägers 100 orientiert ist.
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Der Laserchip 200 ist an der Oberseite 101 des Trägers 100 elektrisch kontaktiert. Hierzu können elektrische Kontaktbereiche des Laserchips 200 beispielsweise über eine elektrisch leitende Klebeverbindung, über eine elektrisch leitende Lotverbindung oder über Bonddrähte mit elektrischen Kontaktflächen an der Oberseite 101 des Trägers 100 verbunden sein.
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2 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines Formwerkzeugs 400. Das Formwerkzeug 400 kann auch als Moldwerkzeug bezeichnet werden. Das Formwerkzeug 400 ist zur Durchführung eines Formverfahrens (Moldverfahrens) vorgesehen, beispielsweise zur Durchführung eines Spritzpressverfahrens (Transfer Molding) oder eines Formpressverfahrens (Compression Molding).
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Das Formwerkzeug 400 weist einen unteren Teil 410 und einen oberen Teil 420 auf, die einen als Form bezeichneten Hohlraum 450 begrenzen. Der Hohlraum 450 ist zwischen dem unteren Teil 410 und dem oberen Teil 420 des Formwerkzeugs 400 angeordnet.
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Der Träger 100 mit dem an der Oberseite 101 des Trägers 100 angeordneten Laserchip 200 ist in dem Hohlraum 450 des Formwerkzeugs 400 angeordnet worden. Die Unterseite 102 des Trägers 100 liegt an dem unteren Teil 410 des Formwerkzeugs 400 an, so dass die Oberseite 101 des Trägers 100 und der an der Oberseite 101 des Trägers 100 angeordnete Laserchip 200 dem verbleibenden Hohlraum 450 und dem oberen Teil 420 des Formwerkzeugs 400 zugewandt sind.
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Der untere Teil 410 des Formwerkzeugs 400 weist einen unteren Fortsatz 430 auf, der in den Hohlraum 450 des Formwerkzeugs 400 ragt. Dabei erstreckt sich der untere Fortsatz 430 durch die Öffnung 110 des Trägers 100.
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Der untere Fortsatz 430 weist eine keilförmige Gestalt mit einer zumindest abschnittsweise ebenen unteren Fortsatzfläche 435 auf, die im Hohlraum 450 oberhalb der Oberseite 101 des in dem Hohlraum 450 des Formwerkzeugs 400 befindlichen Trägers 100 angeordnet ist. Die untere Fortsatzfläche 435 des unteren Fortsatzes 430 ist gegenüber der Oberseite 101 des Trägers 100 und gegenüber der Emissionsrichtung 220 des in dem Hohlraum 450 des Formwerkzeugs 400 angeordneten Laserchips 200 geneigt und dem Laserchip 200 zugewandt.
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Der obere Teil 420 des Formwerkzeugs 400 weist im in 2 gezeigten Beispiel einen oberen Fortsatz 440 auf, der in den Hohlraum 450 des Formwerkzeugs 400 ragt. Der obere Fortsatz 440 weist eine zumindest abschnittsweise ebene obere Fortsatzfläche 445 auf, die ebenfalls gegenüber der Oberseite 101 des in dem Hohlraum 450 des Formwerkzeugs 400 angeordneten Trägers 100 und gegenüber der Emissionsrichtung 220 des in dem Hohlraum 450 angeordneten Laserchips 200 geneigt ist. Dabei ist auch die obere Fortsatzfläche 445 in Richtung zu dem Laserchip 200 geneigt. In einer vereinfachten Ausführungsform ist es möglich, auf die geneigte obere Fortsatzfläche 445 des oberen Fortsatzes 440 oder auf den gesamten oberen Fortsatz 440 des oberen Teils 420 des Formwerkzeugs 400 zu verzichten.
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In einem der Darstellung der 2 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsschritt wird in dem Hohlraum 450 des Formwerkzeugs 400 ein Formkörper 300 durch ein Formverfahren ausgebildet, beispielsweise durch Spritzpressen (Transfer Molding) oder durch Formpressen (Compression Molding). Der Formkörper 300 wird aus einem Formmaterial ausgebildet. Das Formmaterial kann beispielsweise ein Silikon aufweisen. Das Formmaterial kann auch ein Epoxid aufweisen.
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Dabei wird der Formkörper 300 an den in dem Hohlraum 450 angeordneten Träger 100 angrenzend ausgebildet, so dass der an der Oberseite 101 des Trägers 100 angeordnete Laserchip 200 in den Formkörper 300 eingebettet wird. Der Formkörper 300 und der Träger 100 werden dabei miteinander verbunden.
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Anschließend werden der Formkörper 300, der Träger 100 und der an der Oberseite 101 des Trägers 100 angeordnete und in den Formkörper 300 eingebettete Laserchip 200 aus dem Hohlraum 450 des Formwerkzeugs 400 entnommen. Der Träger 100, der Laserchip 200 und der Formkörper 300 bilden gemeinsam ein Laserbauelement 10. 3 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des Laserbauelement 10 nach der Entnahme aus dem Hohlraum 450 des Formwerkzeugs 400.
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Der in dem Hohlraum 450 des Formwerkzeugs 400 ausgebildete Formkörper 300 weist eine Gestalt auf, die der Gestalt des Hohlraums 450 des Formwerkzeugs 400 entspricht. Der Formkörper 300 weist eine Oberseite 301 und eine der Oberseite 301 gegenüberliegende Unterseite 302 auf. Die Oberseite 301 des Formkörpers 300 ist anliegend an dem oberen Teil 420 des Formwerkzeugs 400 ausgebildet worden. Die Unterseite 302 des Formkörpers 300 ist abschnittsweise anliegend an dem unteren Teil 410 des Formwerkzeugs 400 und abschnittsweise anliegend an der Oberseite 101 des an dem unteren Teil 410 des Formwerkzeugs 400 anliegenden Trägers 100 ausgebildet worden.
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An seiner Oberseite 301 weist der Formkörper 300 eine obere Einbuchtung 335 auf, die dort gebildet worden ist, wo der obere Fortsatz 440 des oberen Teils 420 des Formwerkzeugs 400 in den Hohlraum 450 geragt hat. An seiner Unterseite 302 weist der Formkörper 300 eine untere Einbuchtung 325 auf, die dort gebildet worden ist, wo der untere Fortsatz 430 des unteren Teils 410 des Formwerkzeugs 400 in den Hohlraum 450 des Formwerkzeugs 400 geragt hat. Die untere Einbuchtung 325 ist über der Öffnung 110 des Trägers 100 angeordnet.
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Im Bereich der unteren Einbuchtung 325 weist eine Oberfläche 310 des Formkörpers 300 einen Umlenkabschnitt 320 auf, der anliegend an der unteren Fortsatzfläche 435 des unteren Fortsatzes 430 des unteren Teils 410 des Formwerkzeugs 400 ausgebildet worden ist. Der Umlenkabschnitt 320 ist damit im Bereich der unteren Einbuchtung 325 des Formkörpers 300 und im Bereich über der Öffnung 110 des Trägers 100 angeordnet. Der Umlenkabschnitt 320 der Oberfläche 310 des Formkörpers 300 bildet eine Grenzfläche zwischen dem Material des Formkörpers 300 und dem den Formkörper 300 umgebenden Medium, welches beispielsweise Luft sein kann. Der Umlenkabschnitt 320 ist gegenüber der Oberseite 101 des Trägers 100 und gegenüber der Emissionsrichtung 220 des Laserchips 200 geneigt.
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Im Bereich der oberen Einbuchtung 335 an der Oberseite 301 des Formkörpers 300 weist die Oberfläche 310 des Formkörpers 300 einen Austrittsabschnitt 330 auf. Der Austrittsabschnitt 330 der Oberfläche 310 des Formkörpers 300 ist anliegend an die obere Fortsatzfläche 445 des oberen Fortsatzes 440 des oberen Teils 420 des Formwerkzeugs 400 ausgebildet worden. Der Austrittsabschnitt 330 ist gegenüber der Emissionsrichtung 220 des Laserchips 200 und gegenüber der Oberseite 101 des Trägers 100 des Laserbauelements 10 geneigt.
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Die Unterseite 302 des Formkörpers 300 grenzt an die Oberseite 101 des Trägers 100 an. Der Laserchip 200 ist an der Unterseite 302 des Formkörpers 300 in den Formkörper 300 eingebettet. Der Formkörper 300 und der Träger 100 sind miteinander verbunden.
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Im Betrieb des Laserbauelements 10 emittiert der Laserchip 200 einen Laserstrahl 210 in die Emissionsrichtung 220. Da der Laserchip 200 in den Formkörper 300 eingebettet ist, wird der Laserstrahl 210 durch den Laserchip 200 in das Material des Formkörpers 300 eingestrahlt. Das Material des Formkörpers 300 weist hierzu eine ausreichende Beständigkeit gegenüber von dem Laserchip 200 emittiertem Laserlicht auf.
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Ein erster Strahlabschnitt 211 des durch den Laserchip 200 emittierten Laserstrahls 210 verläuft von dem Laserchip 200 in Emissionsrichtung 220 durch den Formkörper 300 und trifft auf den Umlenkabschnitt 320 der Oberfläche 310 des Formkörpers 300. Der Umlenkabschnitt 320 ist gegenüber der Emissionsrichtung 220 des Laserchips 200 derart geneigt, dass der auf den Umlenkabschnitt 320 treffende Laserstrahl 210 an dem Umlenkabschnitt 320 totalreflektiert wird.
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Der an dem Umlenkabschnitt 320 der Oberfläche 310 des Formkörpers 300 totalreflektierte Laserstrahl 210 verlässt den Formkörper 300 nicht, sondern verläuft als zweiter Strahlabschnitt 212, ausgehend von dem Umlenkabschnitt 320, weiter durch den Formkörper 300 in Richtung zur Oberseite 301 des Formkörpers 300. Der zweite Strahlabschnitt 212 des Laserstrahls 210 ist gegenüber dem ersten Strahlabschnitt 211 des Laserstrahls 210 ab- bzw. umgelenkt. Der zweite Strahlabschnitt 212 kann gegenüber dem ersten Strahlabschnitt 211 beispielsweise um einen Winkel zwischen 0° und 90° abgelenkt sein. Es ist auch möglich, dass der zweite Strahlabschnitt 212 gegenüber dem ersten Strahlabschnitt 211 um einen Winkel von genau 90° oder um einen Winkel von mehr als 90° abgelenkt ist.
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Der von dem Umlenkabschnitt 320 der Oberfläche 310 des Formkörpers 300 ausgehende zweite Strahlabschnitt 212 des Laserstrahls 210 verläuft durch den Formkörper 300 bis zu dem Austrittsabschnitt 330 der Oberfläche 310 des Formkörpers 300 an der Oberseite 301 des Formkörpers 300. An dem Austrittsabschnitt 330 der Oberfläche 310 tritt der Laserstrahl 210 aus dem Formkörper 300 des Laserbauelements 10 aus. Der an dem Austrittsabschnitt 330 aus dem Formkörper 300 ausgetretene Laserstrahl 210 wird durch das Laserbauelement 10 als dritter Strahlabschnitt 213 in eine Abstrahlrichtung 230 abgestrahlt.
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Der Laserstrahl 210 wird während des Austretens aus dem Formkörper 300 im Austrittsabschnitt 330 der Oberfläche 310 des Formkörpers 300 gebrochen und dadurch abgelenkt. Der dritte Strahlabschnitt 213 des Laserstrahls 210 ist dadurch gegenüber dem zweiten Strahlabschnitt 212 des Laserstrahls 210 geneigt. Die Abstrahlrichtung 230 des dritten Strahlabschnitts 213 des Laserstrahls 210 kann beispielsweise senkrecht zur Emissionsrichtung 220 des Laserchips 200 orientiert sein.
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In einer vereinfachten Ausführungsform des Laserbauelements 10 kann der Austrittsabschnitt 330 der Oberfläche 310 des Formkörpers 300 so geneigt sein, dass der im Austrittsabschnitt 330 aus dem Formkörper 300 austretende Laserstrahl 210 nicht gebrochen und somit nicht abgelenkt wird. Der Austrittsabschnitt 330 der Oberfläche 310 des Formkörpers 300 ist hierzu senkrecht zu dem Verlauf des zweiten Strahlabschnitts 212 des Laserstrahls 210 orientiert. Dies kann insbesondere dann zweckmäßig sein, wenn der Laserstrahl 210 durch die Totalreflexion an dem Umlenkabschnitt 320 der Oberfläche 310 des Formkörpers 300 in die gewünschte Abstrahlrichtung 230 abgelenkt wird, beispielsweise gegenüber der Emissionsrichtung 220 um einen Winkel von 90°.
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An der Oberseite 301 des Formkörpers 300 weist die Oberfläche 310 des Formkörpers 300 einen Anlageabschnitt 340 auf. Der Anlageabschnitt 340 umgrenzt die obere Einbuchtung 335 und den Austrittsabschnitt 330 des Formkörpers 300 ringförmig. Der Anlageabschnitt 340 der Oberfläche 310 des Formkörpers 300 ist in diesem Beispiel parallel zur Oberseite 101 und zur Unterseite 102 des Trägers 100 des Laserbauelements 10, parallel zur Emissionsrichtung 220 des Laserchips 200 und senkrecht zur Abstrahlrichtung 230 des Laserbauelements 10 orientiert.
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Der Anlageabschnitt 340 des Formkörpers 300 kann als Auflagefläche für weitere Komponenten des Laserbauelements 10 dienen, insbesondere beispielsweise als Auflagefläche für eine weitere optische Komponente des Laserbauelements 10. Beispielsweise kann an dem Anlageabschnitt 340 des Formkörpers 300 eine optische Linse aufliegen, beispielsweise eine Kollimationslinse, die beispielsweise dazu vorgesehen sein kann, den von dem Laserchip 200 emittierten Laserstrahl 210 nach dem Austreten aus dem Formkörper 300 in Richtung der „fast axis“ zu kollimieren. Der Anlageabschnitt 340 des Formkörpers 300 erleichtert dabei die Justage dieser optischen Linse.
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4 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines Laserbauelements 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die in 4 gezeigte Ausführungsform des Laserbauelements 10 weist große Übereinstimmungen mit der in 3 gezeigten Ausführungsform des Laserbauelements 10 auf. Übereinstimmende Komponenten sind in 3 und 4 mit denselben Bezugszeichen versehen. Die vorstehende Beschreibung der in 3 gezeigten Ausführungsform des Laserbauelements 10 und des zu seiner Herstellung dienenden Verfahrens treffen, bis auf die nachfolgend beschriebenen Abweichungen, auch auf die in 4 gezeigte Ausführungsform des Laserbauelements 10 zu.
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Bei der in 4 zeigten Ausführungsform des Laserbauelements 10 bildet der Austrittsabschnitt 330 der Oberfläche 310 des Formkörpers 300 eine optische Linse 350. Im dargestellten Beispiel bildet die optische Linse 350 eine Kollimationslinse. Die optische Linse 350 könnte aber auch eine andere optische Linse sein.
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Zur Herstellung des Formkörpers 300 des in 4 gezeigten Laserbauelements 10 weist die obere Fortsatzfläche 445 des oberen Fortsatzes 440 des oberen Teils 420 des Formwerkzeugs 400 eine Form auf, die ein Negativ der Form des die optische Linse 350 bildenden Austrittsabschnitts 330 bildet.
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Der die optische Linse 350 bildende Austrittsabschnitt 330 formt den Laserstrahl 210 während des Austretens des Laserstrahls 210 aus dem Formkörper 300 durch den Austrittsabschnitt 330. Beispielsweise kann die optische Linse 350 den Laserstrahl 210 während des Austretens aus dem Formkörper 300 kollimieren. Der Austrittsabschnitt 330 kann den Laserstrahl 210 zusätzlich während des Austretens aus dem Formkörper 300 ablenken, was jedoch nicht zwingend erforderlich ist.
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5 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines Laserbauelements 10 gemäß einer dritten Ausführungsform. Die dritte Ausführungsform des Laserbauelements 10 weist große Übereinstimmungen mit der in 3 gezeigten ersten Ausführungsform des Laserbauelements 10 auf. Übereinstimmende Komponenten sind in 3 und 5 mit denselben Bezugszeichen versehen. Die vorstehende Beschreibung des Laserbauelements 10 und des Verfahrens zu seiner Herstellung gilt entsprechend auch für die in 5 gezeigte Ausführungsform des Laserbauelements 10, sofern nachfolgend Abweichungen nicht explizit beschrieben sind.
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Bei der in 5 gezeigten Ausführungsform des Laserbauelements 10 weist der Austrittsabschnitt 330 der Oberfläche 310 des Formkörpers 300 eine Aufrauung 360 auf, die durch eine entsprechende Aufrauung der oberen Fortsatzfläche 445 des oberen Fortsatzes 440 des oberen Teils 420 des Formwerkzeugs 400 erzeugt worden ist. Die Aufrauung 360 wirkt als optischer Diffusor, um den aus dem Formkörper 300 austretenden Laserstrahl 210 diffus zu streuen. Zusätzlich kann der Austrittsabschnitt 330 auch bei der in 5 gezeigten Ausführungsform des Laserbauelements 10 eine Ablenkung des Laserstrahls 210 bewirken. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
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Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Laserbauelement
- 100
- Träger
- 101
- Oberseite
- 102
- Unterseite
- 110
- Öffnung
- 200
- Laserchip
- 210
- Laserstrahl
- 211
- erster Strahlabschnitt
- 212
- zweiter Strahlabschnitt
- 213
- dritter Strahlabschnitt
- 220
- Emissionsrichtung
- 230
- Abstrahlrichtung
- 300
- Formkörper
- 301
- Oberseite
- 302
- Unterseite
- 310
- Oberfläche
- 320
- Umlenkabschnitt
- 325
- untere Einbuchtung
- 330
- Austrittsabschnitt
- 335
- obere Einbuchtung
- 340
- Anlageabschnitt
- 350
- optische Linse
- 360
- Aufrauung
- 400
- Formwerkzeug
- 410
- unterer Teil
- 420
- oberer Teil
- 430
- unterer Fortsatz
- 435
- untere Fortsatzfläche
- 440
- oberer Fortsatz
- 445
- obere Fortsatzfläche
- 450
- Hohlraum
