DE102018212687A1

DE102018212687A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen der optischen Ausgangsleistung einer Laserdiode mit einer zugeordneten Fotodiode und Partikelsensorvorrichtung

Info

Publication number: DE102018212687A1
Application number: DE102018212687.9A
Authority: DE
Inventors: Robert Wolf; Sören Sofke; Philipp Gerlach; Susanne Weidenfeld; Rico Srowik
Original assignee: Robert Bosch GmbH; Koninklijke Philips NV
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Trumpf Photonic Components GmbH
Priority date: 2018-07-30
Filing date: 2018-07-30
Publication date: 2020-01-30
Also published as: CN110779851A; US11646545B2; CN110779851B; US20200036157A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen der optischen Ausgangsleistung einer Laserdiode (LD) mit einer zugeordneten Fotodiode (PD) und eine Partikelsensorvorrichtung. Die Fotodiode (PD) ist zusammen mit der Laserdiode (LD) betreibbar, wobei sie das Licht (LS) der Laserdiode (LD) detektiert und in einen elektrischen Strom umwandelt und die thermisch mit der Laserdiode (LD) gekoppelt ist. Das Überwachen der optischen Ausgangsleistung P erfolgt während des Betriebs der Laserdiode (LD) und beruht auf Strommessungen und/oder Spannungsmessungen an der Laserdiode (LD) und an der Fotodiode (PD).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen der optischen Ausgangsleistung einer Laserdiode mit einer zugeordneten Fotodiode und eine Partikelsensorvorrichtung.
Obwohl auf beliebige Vorrichtungen zum Überwachen der optischen Ausgangsleistung einer Laserdiode mit einer zugeordneten Fotodiode anwendbar, werden die vorliegende Erfindung und die ihr zugrunde liegende Problematik im Hinblick auf optische Partikelsensorvorrichtungen beschrieben.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2015 207 289 A1 ist eine optische Partikelsensorvorrichtung bekannt, welche eine VCSEL-Laserdiode mit integrierter Fotodiode aufweist. Eine VCSEL-Laserdiode (VCSEL = vertical-cavity surface-emitting laser) ist eine lichtemittierende Diode, bei der das Licht senkrecht zur Ebene des Halbleiterchips abgestrahlt wird. Mittels der Self-Mixing-Interference-Technik ermöglicht die bekannte optische Partikelsensorvorrichtung, Informationen bezüglich eines Vorliegens von Partikeln und deren Geschwindigkeit zu erhalten.
Die optische Partikelsensorvorrichtung sollte mit definierter optischer Ausgangsleistung betreiben werden, welche einerseits für eine hohe Messempfindlichkeit des Sensors möglichst groß sein sollte, andererseits aber aus Gründen der Augensicherheit begrenzt sein muss.
Die optische Ausgangsleistung ändert sich jedoch während des Betriebs der Laserdiode in Abhängigkeit von der aktuellen Temperatur der Laserdiode zum Zeitpunkt des Betriebes und von dem Alterungszustand der Laserdiode entsprechend der Lebensdauerdegradation.
Somit ist beispielsweise eine Nachführung bzw. Regelung des Soll-Betriebsstroms der Laserdiode während des Betriebes erforderlich. Dies könnte prinzipiell durch eine direkte Messung der optischen Ausgangsleistung erfolgen, jedoch ist dies bei zahlreichen miniaturisierten Applikationen, insbesondere der erwähnten optischen Partikelsensorvorrichtung, nicht möglich.
Somit wäre es wünschenswert, eine Lösung zu finden, die ein Überwachen der optischen Ausgangsleistung einer Laserdiode indirekt ermöglicht, um dadurch beispielsweise eine Nachführung bzw. Regelung des Laserdiodenstroms während des Betriebes zu ermöglichen.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Überwachen der optischen Ausgangsleistung einer Laserdiode mit einer zugeordneten Fotodiode und eine Partikelsensorvorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1 bzw. 10 bzw. 14.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Vorteile der Erfindung
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, das Überwachen bzw. Regeln der optischen Ausgangsleistung während des Betriebs der Laserdiode erfolgt und auf Strommessungen und/oder Spannungsmessungen an der Laserdiode und an der Fotodiode beruht.
Vorteilhafterweise können so Alterung, Produktionsschwankungen und Temperaturabhängigkeit der Laserdiode und zugeordneter Photodiode durch entsprechende elektrische Messungen an der Laserdiode und an der Fotodiode berücksichtigt werden, ohne dass es einer direkten optischen Messung bedarf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Laserdiode mit der zugeordneten Fotodiode um eine Laserdiode mit integrierter Fotodiode, insbesondere um einen VCSEL mit integrierter Fotodiode. Eine derartige Anordnung ist besonders kompakt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird durch Messungen des Fotodiodenstroms IPD in Abhängigkeit vom Laserdiodenstrom ILD eine jeweilige aktuelle Fotodiodenkennlinie bestimmt, wird aus der jeweiligen aktuellen Fotodiodenkennlinie der aktuelle Schwellstrom Ith der Laserdiode bestimmt, wird die Steigung PDSlope der aktuellen Fotodiodenkennlinie für einen Laserdiodenstrombereich bestimmt, in dem sich die Laserdiode im Laserbetrieb befindet, und wird die Laserdiodenspannung ULD für mindestens einen vorgegebenen Laserdiodenstrom ILDV erfasst. Das hat den Vorteil, dass die aktuelle Laserdiodenkennlinie durch einfache Strommessungen und Spannungsmessungen erhältlich ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der aktuelle Schwellstrom Ith ermittelt, indem erste Fotodiodenstromwerte IPD1, IPD2 für mindestens zwei Laserdiodenstromwerte ILD1, ILD2 erfasst werden, bei denen sich die Laserdiode noch nicht im Laserbetrieb befindet, indem zweite Fotodiodenstromwerte IPD3, IPD4 für mindestens zwei Laserdiodenstromwerte ILD3, ILD4 erfasst werden, bei denen sich die Laserdiode im Laserbetrieb befindet, indem die ersten Fotodiodenstromwerte IPD1, IPD2 und die zweiten Fotodiodenstromwerte IPD3, IPD4 jeweils linear extrapoliert werden und indem der Schnittpunkt der beiden resultierenden Geraden g und h als aktueller Schwellstrom Ith bestimmt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die jeweilige aktuelle optische Ausgangsleistung P der mindestens einen Laserdiode geschätzt wird als P_ist= (ILD - Ith)* LDSlope, wobei LDSlope die Steigung der Laserdiodenkennlinie ULDK darstellt und dem Schätzen der aktuellen Ausgangsleistung P_ist ein vorab bestimmter Zusammenhang fkt zwischen der Steigung LDSlope der aktuellen Laserdiodenkennlinie ULDK, dem aktuellen Laserdiodenstrom ILD, der aktuellen Laserdiodenspannung ULD bei dem vorgegebenen Laserdiodenstrom ILDV und der Steigung PDSlope der aktuellen Fotodiodenkennlinie zugrunde gelegt wird, nämlich LDSlope = fkt (ILD, ULD(ILDV), PDSlope). Dieser Zusammenhang lässt sich empirisch oder durch ein entsprechendes Modell darstellen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die optische Ausgangsleistung P der mindestens einen Laserdiode geregelt, indem die geschätzte aktuelle optische Ausgangsleistung P_ist mit einem Sollwert für die optische Ausgangsleistung P_soll verglichen wird, und der aktuell anliegende Laserdiodenstrom ILD so geregelt wird, dass eine Abweichung der aktuell geschätzten optischen Ausgangsleistung P_ist vom Sollwert der optischen Ausgangsleistung P_soll möglichst gering ist. So lässt sich die optische Ausgangsleistung kontinierlich konstant halten.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die optische Ausgangsleistung P der mindestens einen Laserdiode geregelt wird, indem der einzustellende Laserdiodenstrom ILD_set, der jeweils aktuell eingestellt werden muss, um eine vorbestimmte optische Soll-Ausgangsleistung P_soll der Laserdiode zu erzielen, ermittelt wird als $\begin{array}{l} {ILD}_{set} = & ILDT & + a 1 * Ith + a 2 * IthT \\ + b 1 * ULD (ILDV) + b 2 * ULDT \\ + c 1 * PDSlope + c 2 * PDSlopeT \\ + d \end{array}$
mit

ILDT: der Laserdiodenstromwert, bei dem die Laserdiode zu einem definierten Zeitpunkt t₀ bei einer definierten Temperatur T die vorbestimmte optische Soll-Ausgangsleistung P_soll erbracht hat,
Ith: der im Betrieb bestimmte aktuelle Schwellstrom Ith der Laserdiode,
IthT: der zum Zeitpunkt t₀ bei der definierten Temperatur T bestimmte Schwellstrom Ith der Laserdiode,
ULD(ILDV): die im Betrieb für einen vorgegebenen Laserdiodenstrom ILDV gemessene Laserdiodenspannung ULD,
ULDT: die zum Zeitpunkt t₀ bei der definierten Temperatur T für den vorgegebenen Laserdiodenstrom ILDV gemessene Laserdiodenspannung,
PDSlope: die im Betrieb bestimmte aktuelle Steigung der Fotodiodenkennlinie in dem Laserdiodenstrombereich, in dem sich die Laserdiode im Laserbetrieb befindet,
PDSlopeT: die zum Zeitpunkt t₀ bei der definierten Temperatur T bestimmte Steigung der Fotodiodenkennlinie in dem Laserdiodenstrombereich, in dem sich die Laserdiode im Laserbetrieb befindet,
a1, a2, b1, b2, c1, c2, d: für eine Mehrzahl von Laserdioden gleicher Bauart empirisch oder mittels eines Modells ermittelte Koeffizienten.

So lässt sich eine hohe Regelgenauigkeit erzielen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die optische Ausgangsleistung P der mindestens einen Laserdiode geregelt, indem der einzustellende Laserdiodenstrom ILD_set , der jeweils aktuell eingestellt werden muss, um eine vorbestimmte optische Soll-Ausgangsleistung P_soll der Laserdiode zu erzielen, ermittelt wird als $\begin{array}{l} {ILD}_{set} = & ILDT & + a * (Ith - IthT) \\ + b * (ULD (ILD) - ULDT) \\ + c * (PDSlope - PDSlopeT) \\ + d \end{array}$
mit

ILDT: der Laserdiodenstromwert, bei dem die Laserdiode zu einem definierten Zeitpunkt t₀ bei einer definierten Temperatur T die vorbestimmte optische Soll-Ausgangsleistung P_soll erbracht hat,
Ith: der im Betrieb bestimmte aktuelle Schwellstrom Ith der Laserdiode,
IthT: der zum Zeitpunkt t₀ bei der definierten Temperatur T bestimmte Schwellstrom Ith der Laserdiode,
ULD(ILDV): die im Betrieb für einen vorgegebenen Laserdiodenstrom ILDV gemessene Laserdiodenspannung ULD,
ULDT: die zum Zeitpunkt t₀ bei der definierten Temperatur T für den vorgegebenen Laserdiodenstrom ILDV gemessene Laserdiodenspannung,
PDSlope: die im Betrieb bestimmte aktuelle Steigung der Fotodiodenkennlinie in dem Laserdiodenstrombereich, in dem sich die Laserdiode im Laserbetrieb befindet,
PDSlopeT: die zum Zeitpunkt t₀ bei der definierten Temperatur T bestimmte Steigung der Fotodiodenkennlinie in dem Laserdiodenstrombereich, in dem sich die Laserdiode im Laserbetrieb befindet,
a, b, c, d: für eine Mehrzahl von Laserdioden gleicher Bauart empirisch ermittelte Koeffizienten.

Dieses Verfahren vermeidet den parasitären Einfluss von Offsetfehlern bei der Erfassung von Strömen und Spannungen an der Laserdiode sowie an der Photodiode und reduziert somit die Genauigkeitsanforderungen an die Messtechnik.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der einzustellende Laserdiodenstrom ILD_set während des Betriebs kontinuierlich, in vorbestimmten Zeitintervallen oder ereignisinitiiert bestimmt und eingestellt, um die vorbestimmte optische Soll-Ausgangsleistung P_soll der Laserdiode zu erzielen. Dies sorgt für eine dauerhafte Stabilität der optischen Ausgangsleistung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Überwachungseinrichtung derart gestaltet ist, dass sie eine aktuelle optische Ausgangsleistung P_ist der mindestens einen Laserdiode schätzt, und weist eine Abschaltvorrichtung auf, die eingerichtet ist, die Laserdiode automatisch abzuschalten, wenn die aktuelle optische Ausgangsleistung P der Laserdiode einen ersten vorgegebenen Grenzwert überschreitet und/oder einen zweiten vorgegebenen Grenzwert unterschreitet. Dies erhöht die Betriebssicherheit.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Überwachungseinrichtung derart gestaltet, dass sie die aktuelle optische Ausgangsleistung P_ist der mindestens einen Laserdiode schätzt, und eine Vergleichseinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, die aktuell geschätzte optische Ausgangsleistung P_ist mit einer vorgegebenen Soll-Ausgangsleistung P_soll der Laserdiode zu vergleichen, und eine Regelungseinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, den Laserdiodenstrom ILD so zu regeln, dass eine Differenz P_ist - P_soll möglichst gering ist. So lässt sich eine einfache Regelung der optischen Ausgangsleistung erreichen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Überwachungseinrichtung eingerichtet, einen einzustellenden Laserdiodenstrom I_LD_set zu ermitteln und die Stromquelle zum Einstellen und Anlegen des ermittelten einzustellenden Laserdiodenstrom I_LD_set an die Laserdiode anzusteuern. Somit kann die Stromquelle sowohl für die Überwachung als auch für den normalen Betreib der Laserdiode verwendet werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist bei der Partikelsensorvorrichtung die Überwachungseinrichtung derart eingerichtet, die aktuelle optische Ausgangsleistung P_ist der mindestens einen Laserdiode zu schätzen, wobei die Messsignal-Auswerteeinrichtung so ausgelegt ist, dass die geschätzte aktuelle optische Ausgangsleistung P_ist beim Auswerten der Messsignale berücksichtigt wird. Dies erhöht die Messgenauigkeit der Partikelsensorvorrichtung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist bei der Partikelsensorvorrichtung eine Regelungseinrichtung für die optische Ausgangsleistung P der mindestens einen Laserdiode vorgesehen ist, mit der die optische Ausgangsleistung P wahlweise so einstellbar ist, dass wahlweise Partikel unterschiedlicher Partikelgröße detektierbar sind und dementsprechend unterschiedliche Partikelverteilungen messbar sind, insbesondere PM1, PM2,5 und PM10. Dies erhöht die Flexibilität der Partikelsensorvorrichtung.
Figurenliste
Es zeigen:

1a) ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Überwachen der optischen Ausgangsleistung einer Laserdiode mit einer zugeordneten Fotodiode gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
1b) eine Darstellung der Strom-Ausgangsleistungs-Kennlinie (Kurve A) der Laserdiode und der Laserstrom-Fotodiodenstrom-Kennlinie (Kurve B) der Fotodiode und der Strom-Spannungs-Kennlinie der Laserdiode (Kurve C) zur Erläuterung des Verfahrens und der Vorrichtung zum Schätzen eines Zustandsparameters der Laserdiode mit der zugeordneten Fotodiode gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung des Verfahrens und der Vorrichtung zum Überwachen der optischen Ausgangsleistung einer Laserdiode mit einer zugeordneten Fotodiode gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
3 eine integrierte Anordnung mit zwei Laserdioden und einer zugeordneten Fotodiode zur Verwendung in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In den Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1a) ist ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Überwachen der optischen Ausgangsleistung einer Laserdiode mit einer zugeordneten Fotodiode gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Vorrichtung umfasst eine Laserdiode LD und eine Fotodiode LD, die der Laserdiode LD derart zugeordnet ist, dass die Fotodiode PD zusammen mit der Laserdiode LD betreibbar ist. Die Fotodiode PD ist derart angeordnet, dass sie das Licht LS der Laserdiode LD detektieren und in einen elektrischen Strom IPD bei konstanter anliegender Betriebsspannung UPD an der Fotodiode PD umwandeln kann. Bei Verwendung in einer optischen Partikelsensorvorrichtung dient das Licht LS der Laserdiode LD gleichzeitig als Messstrahl.
Über eine Kopplungseinrichtung K ist die Fotodiode PD thermisch an die Laserdiode LD gekoppelt, so dass sich die Fotodiode PD und die Laserdiode LD während des Betriebs im Wesentlichen auf derselben Temperatur befinden.
Bei einer Variante weist die Laserdiode LD eine integrierte Fotodiode PD auf, und ist insbesondere ein VCSEL (vertical-cavity surface-emitting laser) mit integrierter Fotodiode, doch generell ist die Ausführungsform nicht darauf beschränkt, sondern für beliebige funktionell und thermisch gekoppelte Anordnungen mindestens einer Laserdiode mit mindestens einer zugeordneten Fotodiode anwendbar.
Eine Spannungsquelle 10b dient zum Anlegen der konstanten Betriebsspannung UPD an die Fotodiode PD. Optional kann diese konstante Betriebsspannung UPD frei wählbar sein. Eine Strommesseinrichtung 10a dient zum Erfassen des Fotodiodenstroms IPD. Eine Stromquelle 20a dient zum Anlegen eines regelbaren Stroms ILD an die Laserdiode LD, und eine Spannungsmesseinrichtung 20 dient zum Erfassen der Ausgangsspannung ULD der Laserdiode LD.
Eine Überwachungseinrichtung 100, welche mit der Strommesseinrichtung 10a, der Spannungsquelle 10b, der Stromquelle 20a und der Spannungsmesseinrichtung 20 verbunden ist und diese Komponenten im Betrieb ansteuern kann, dient zum Überwachen der optischen Ausgangsleistung P während des Betriebs der Laserdiode LD basierend auf Strommessungen und/oder Spannungsmessungen an der Laserdiode LD und an der Fotodiode PD. Beim geschilderten Beispiel sind dies Strommessungen an der Fotodiode PD bei vorgebbaren Strömen der Laserdiode und Spannungsmessungen an der Laserdiode LD bei vorgebbaren Strömen der Laserdiode. Doch sind alternativ unterschiedliche Strom- und Spannungsmessungen möglich.
Die Überwachungseinrichtung 100 ist derart gestaltet, dass sie eine aktuelle optische Ausgangsleistung P_ist der Laserdiode LD intervallweise im Betrieb schätzt.
Die Überwachungseinrichtung 100 weist als optionale Sicherheitsvorkehrung eine Abschaltvorrichtung 101 auf, die eingerichtet ist, die Laserdiode LD automatisch abzuschalten, wenn die aktuelle optische Ausgangsleistung P der Laserdiode einen ersten vorgegebenen Grenzwert überschreitet und/oder einen zweiten vorgegebenen Grenzwert unterschreitet.
Zusätzlich weist die die Überwachungseinrichtung 100 eine Vergleichseinrichtung 102a auf, die eingerichtet ist, die aktuell geschätzte optische Ausgangsleistung P_ist mit einer vorgegebenen Soll-Ausgangsleistung P_soll der Laserdiode LD zu vergleichen. Das Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung 102a wird eine Regelungseinrichtung 102b zugeführt, die ebenfalls Bestandteil der Überwachungseinrichtung 100 ist. Die Regelungseinrichtung 102b ist eingerichtet, den Laserdiodenstrom ILD mittels der Stromquelle 20a derart zu regeln, dass eine Differenz P_ist - P_soll möglichst gering bzw. Null ist.
1b) ist eine Darstellung der Strom-Ausgangsleistungs-Kennlinie (Kurve A) der Laserdiode und der Laserstrom-Fotodiodenstrom-Kennlinie (Kurve B) der Fotodiode und der Strom-Spannungs-Kennlinie der Laserdiode (Kurve C) zur Erläuterung des Verfahrens und der Vorrichtung zum Schätzen eines Zustandsparameters der Laserdiode mit der zugeordneten Fotodiode gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Hier bezeichnet ULD die Laserdiodenspannung in Volt (V), ILD den Laserdiodenstrom in Milliampere (mA), P die Ausgangsleistung der Laserdiode in Milliwatt (mW) und IPD den Fotodiodenstrom in Milliampere (mA).
Die Strom-Spannungs-Kennlinie der Laserdiode LD gemäß Kurve A weist im unteren Strombereich nur eine sehr geringe Steigung bis zu einem Schwellstrom Ith auf, der beim vorliegenden Beispiel ca. 0,6 mA beträgt. Beim Überschreiten des Schwellstroms Ith der Laserdiode LD setzt der Laserbetrieb ein, und die Steigung der Strom-Spannungs-Kennlinie nimmt abrupt stark zu. Die Steigung der Strom-Spannungs-Kennlinie der Laserdiode LD ist in 1 mit LDSlope bezeichnet.
Die entsprechende Laserstrom-Fotodiodenstrom-Kennlinie der Fotodiode PD bei konstanter Spannung an der Fotodiode PD ist in Kurve B dargestellt.
Die entsprechende Laserstrom-Fotodiodenstrom-Kennlinie der Fotodiode PD weist den gezeigten Verlauf auf. Ein Knick, welcher beim Schwellstrom Ith der Laserdiode LD mit Einsetzen des Laserbetriebs in der Laserstrom-Fotodiodenstrom-Kennlinie der Fotodiode PD auftritt, ist geringer als der Knick in der Strom-Spannungs-Kennlinie der Laserdiode LD, und die Steigung im unteren Strombereich ist größer als diejenige der Laserdiode LD. Die Steigung der Laserstrom-Fotodiodenstrom-Kennlinie der Fotodiode PD oberhalb des Schwellstroms Ith der Laserdiode LD ist in 1 mit PDSlope bezeichnet und ist geringer als die entsprechende Steigung LDSlope der Strom-Spannungs-Kennlinie der Laserdiode LD.
Es hat sich herausgestellt, dass nicht nur der Knick in der Laserstrom-Fotodiodenstrom-Kennlinie der Fotodiode PD mit der Schwellspannung Ith der Laserdiode LD korreliert, sondern auch eine starke Korrelation der Steigungen LDSlope und PDSlope besteht.
Somit können elektrische Messungen der Laserstrom-Fotodiodenstrom-Kennlinie der Fotodiode PD Informationen über den Zustand der Strom-Spannungs-Kennlinie der Laserdiode LD liefern. Allerdings müssen zum Erhalten genauerer Informationen über die Temperaturabhängigkeit und den Alterungszustand auch Produktionsschwankungen der Baureihen berücksichtigt werden, wie weiter unten erläutert wird.
Wie in 1b) angedeutet, wird während des Betriebs der Laserdiode LD der Fotodiodenstrom IPD1, IPD2, IPD3, IPD4 bei verschiedenen vorbestimmten Strömen ILD1, ILD2, ILD3, ILD4 der Laserdiode LD ermittelt, wobei die Spannung UPD an der Fotodiode PD konstant gehalten wird.
Dabei liegen die Stromwerte ILD1, ILD2 im unteren Bereich der Strom-Spannungs-Kennlinie der Laserdiode LD, also unterhalb des Schwellstroms Ith der Laserdiode LD, und die Stromwerte ILD3, ILD4 liegen im oberen Bereich der Strom-Spannungs-Kennlinie der Laserdiode LD, also oberhalb des Schwellstroms Ith der Laserdiode LD.
Durch eine lineare Extrapolation (gestrichelt angedeutet) zweier Geraden g und h, die durch die gemessenen Fotodiodenstromwerte IPD1, IPD2 bzw. IPD3, IPD4 verlaufen, lassen sich bei jeder Messung der Schwellstrom Ith der Laserdiode LD und Steigung PDSlope der Laserstrom-Fotodiodenstrom-Kennlinie der Fotodiode PD oberhalb des Schwellstroms Ith der Laserdiode LD bestimmen.
Die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Überwachen der optischen Ausgangsleistung P der Laserdiode LD bedient sich der in vorbestimmten Zeitintervallen oder ereignisinitiiert anhand der Fotodiode PD bestimmten Werte von Ith und PDSlope sowie zusätzlich eines gemessenen Wertes eines Spannungsabfalls ULD an der Laserdiode LD bei einem vorbestimmtem Laserdiodenstrom ILDV, z.B. 10 Mikroampere, sowie weiterer im Voraus bestimmter Parameter, die die Temperaturabhängigkeit, den Alterungszustand und die Produktionsschwankungen der Baureihen berücksichtigen, wie nachstehend näher erläutert wird.
Die jeweilige aktuelle optische Ausgangsleistung P_ist der Laserdiode LD wird im Betrieb geschätzt als $P_{ist} = (ILD - Ith) * LDSlope$
wobei LDSlope die nicht direkt ermittelbare Steigung der Strom-Spannungs-Kennlinie der Laserdiode LD darstellt.
Dem Schätzen der aktuellen Ausgangsleistung P_ist wird ein vorab bestimmter funktionaler Zusammenhang fkt zwischen der Steigung LDSlope der aktuellen Strom-Spannungs-Kennlinie der Laserdiode LD, dem aktuellen Laserdiodenstrom ILD, der aktuellen Laserdiodenspannung ULD bei einem vorgegebenen Laserdiodenstrom ILDV und der ermittelten Steigung PDSlope der aktuellen Fotodiodenkennlinie zugrunde gelegt wird, nämlich $LDSlope = fkt (ILD, ULD (ILDV), PDSlope) .$
Die Regelungseinrichtung 102 regelt die optische Ausgangsleistung P der Laserdiode LD, indem der einzustellende Laserdiodenstrom ILD_set , der jeweils aktuell eingestellt werden muss, um eine vorbestimmte optische Soll-Ausgangsleistung P_soll der Laserdiode LD zu erzielen, ermittelt wird als $\begin{array}{l} {ILD}_{set} = & ILDT & + a 1 * Ith + a 2 * IthT \\ + b 1 * ULD (ILDV) + b 2 * ULDT \\ + c 1 * PDSlope + c 2 * PDSlopeT \\ + d \end{array}$
wobei folgende Koeffizienten und Messwerte verwendet werden:

ILDT: der Laserdiodenstromwert, bei dem die Laserdiode LD zu einem definierten Zeitpunkt t₀ bei einer definierten Temperatur T die vorbestimmte optische Soll-Ausgangsleistung P_soll erbracht hat,
Ith: der im Betrieb bestimmte aktuelle Schwellstrom Ith der Laserdiode LD,
IthT: der zum Zeitpunkt t₀ bei der definierten Temperatur T bestimmte Schwellstrom Ith der Laserdiode LD,
ULD(ILDV): die im Betrieb für einen vorgegebenen Laserdiodenstrom ILDV gemessene Laserdiodenspannung ULD,
ULDT: die zum Zeitpunkt t₀ bei der definierten Temperatur T für den vorgegebenen Laserdiodenstrom ILDV gemessene Laserdiodenspannung,
PDSlope: die im Betrieb bestimmte aktuelle Steigung der Fotodiodenkennlinie in dem Laserdiodenstrombereich, in dem sich die Laserdiode LD im Laserbetrieb befindet,
PDSlopeT: die zum Zeitpunkt t₀ bei der definierten Temperatur T bestimmte Steigung der Fotodiodenkennlinie in dem Laserdiodenstrombereich, in dem sich die Laserdiode LD im Laserbetrieb befindet,
a1, a2, b1, b2, c1, c2, d: für eine Mehrzahl von Laserdioden gleicher Bauart empirisch ermittelte Koeffizienten.

Das empirische Ermitteln erfolgt in einer sogenannten Trimmprozedur, wobei die Parameter a1, a2, b1, b2, c1, c2 und d durch einen Regressions-Fit einer Reihe von Messwerten von Stichproben bei definierten Konditionen bestimmt werden oder anhand eines Modells ermittelt werden.
Bei dem zuvor beschriebenen Verfahren kann jeder Term mit einem individuellen Koeffizienten versehen werden, was die Genauigkeit der Nachführung erhöht.
Bei einem alternativen Verfahren regelt die Regelungseinrichtung 102 die optische Ausgangsleistung P der Laserdiode LD, indem der einzustellende Laserdiodenstrom ILD_set , der jeweils aktuell eingestellt werden muss, um eine vorbestimmte optische Soll-Ausgangsleistung P_soll der Laserdiode LD zu erzielen, ermittelt wird als $\begin{array}{l} {ILD}_{set} = & ILDT & + a * (Ith - IthT) \\ + b * (ULD (ILD) - ULDT) \\ + c * (PDSlope - PDSlopeT) \\ + d \end{array}$
wobei folgende Koeffizienten und Messwerte verwendet werden:

ILDT: der Laserdiodenstromwert, bei dem die Laserdiode LD zu einem definierten Zeitpunkt t₀ bei einer definierten Temperatur T die vorbestimmte optische Soll-Ausgangsleistung P_soll erbracht hat,
Ith: der im Betrieb bestimmte aktuelle Schwellstrom Ith der Laserdiode LD,
IthT: der zum Zeitpunkt t₀ bei der definierten Temperatur T bestimmte Schwellstrom Ith der Laserdiode,
ULD(ILDV): die im Betrieb für einen vorgegebenen Laserdiodenstrom ILDV gemessene Laserdiodenspannung ULD,
ULDT: die zum Zeitpunkt t₀ bei der definierten Temperatur T für den vorgegebenen Laserdiodenstrom ILDV gemessene Laserdiodenspannung,
PDSlope: die im Betrieb bestimmte aktuelle Steigung der Fotodiodenkennlinie in dem Laserdiodenstrombereich, in dem sich die Laserdiode LD im Laserbetrieb befindet,
PDSlopeT: die zum Zeitpunkt t₀ bei der definierten Temperatur T bestimmte Steigung der Fotodiodenkennlinie in dem Laserdiodenstrombereich, in dem sich die Laserdiode LD im Laserbetrieb befindet,
a, b, c, d: für eine Mehrzahl von Laserdioden gleicher Bauart empirisch ermittelte Koeffizienten.

Bei dieser Variante des Verfahrens werden drei Differenzterme verwendet, um Offsetfehlern entgegenzuwirken.
Der erste Differenzterm (Ith - IthT) berücksichtigt die Alterung und die Produktionsschwankungen bei der Herstellung. Der zweite Differenzterm (ULD - ULDT) berücksichtigt den Temperatureinfluss auf die Laserdiode LD. Der dritte Differenzterm (PDSlope - PDSlopeT) berücksichtigt den Temperatureinfluss auf die spektrale Empfindlichkeit der Laserdiode.
Wie zuvor werden bei der Trimmprozedur die Parameter a, b, c, und d durch einen Regressions-Fit einer Reihe von Messwerten von Stichproben bei definierten Konditionen bestimmt.
2 ist ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung des Verfahrens zum Überwachen der optischen Ausgangsleistung einer Laserdiode in einer Anordnung mit mindestens einer Laserdiode und mindestens einer Fotodiode gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Gemäß 2 erfolgt in Schritt S1 ein Festlegen der Messgrößen ILDT, IthT, ULDT, PDSlopeT, wie oben erläutert.
In Schritt S2 erfolgt ein Bereitstellen der Parameter a1, a2, b1, b2, c1, c2, d bzw. a, b, c, d.
In Schritt S3 beginnt ein Betreiben der Laserdiode LD mit einem anfänglichen Laserdiodenstrom, z.B. ILDT.
Anschließend erfolgt ein Regeln des Laserdiodenstroms ILD durch wiederholtes Durchführen der sich anschließenden Schritte S4 bis S6 intervallweise während des Betriebs.
In Schritt S4 erfolgt ein Erfassen eines aktuellen Spannungsabfalls ULD über der Laserdiode LD bei dem vorgegebenen Strom ILDV der Laserdiode LD.
In Schritt S4 erfolgt ebenfalls ein Erfassen und von einem aktuellen Schwellstrom Ith der Laserdiode LD anhand der Fotodiodenstrommessungen und von einer aktuellen Steigung PDSlope der Fotodioden-Kennlinie oberhalb des aktuellen Schwellstroms Ith, wie mit Bezug auf 1b) erläutert.
In Schritt S5 erfolgt ein Ermitteln des aktuellen einzustellenden Laserdiodenstroms ILD_set gemäß oben angegebener Beziehung.
Ist die ermittelte aktuelle Differenz ILD - ILD_set ungleich Null, erfolgt in Schritt S6 ein Nachführen des Laserdiodenstroms ILD basierend auf der ermittelten aktuellen Differenz. Ansonsten wird der Laserdiodenstrom ILD unverändert belassen.
Nach Schritt S6 springt das Verfahren zurück zu Schritt S4. Die Regelungsschleife der Schritte S4 bis S6 kann beispielsweise zyklisch einmal pro Sekunde durchgeführt werden.
3 ist eine integrierte Anordnung mit zwei Laserdioden und einer Fotodiode zur Verwendung in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bei der zweiten Ausführungsform sind eine erste Laserdiode LD1 und eine zweite Laserdiode LD2 sowie eine Fotodiode PD‘ in einem gemeinsamen Substrat SU integriert, insbesondere in Form einer VCSEL-Laserdiode mit integrierter Fotodiode, wobei Licht senkrecht zur Ebene des Substrats SU abgestrahlt wird.
Das Regeln der optischen Ausgangsleistung der Laserdioden LD1, LD2 erfolgt beispielsweise derart, wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben.
Zur alternierenden Überwachung der optischen Ausgangsleistung P der ersten Laserdiode LD1 und der zweiten Laserdiode LD2 ist eine Umschalteinrichtung SC zur Verbindung mit der Strommesseinrichtung 10a und der Spannungsquelle 10b vorgesehen.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
Obwohl die funktionale Abhängigkeit bei den obigen Ausführungsformen empirisch bei einer Trimmprozedur ermittelt wird, könnte dies auch durch ein theoretisches Modell erfolgen.
Auch muss das Ergebnis der Überwachung der optischen Ausgangsleistung nicht unbedingt für eine Regelung herangezogen werden, sondern kann beliebig für interne und/oder externe technische Maßnahmen im System verwendet werden.
Das Überwachen kann mit einer beliebigen Anzahl von Laserdioden und einer beliebigen Anzahl zugeordneter Fotodioden erfolgen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015207289 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Überwachen der optischen Ausgangsleistung P mindestens einer Laserdiode (LD), wobei der Laserdiode (LD) mindestens eine Fotodiode (PD) zugeordnet ist, • die zusammen mit der Laserdiode (LD) betreibbar ist, • die das Licht (LS) der Laserdiode (LD) detektiert und in einen elektrischen Strom IPD umwandelt, und • die thermisch mit der Laserdiode (LD) gekoppelt ist, wobei das Überwachen der optischen Ausgangsleistung P während des Betriebs der Laserdiode (LD) erfolgt und auf Strommessungen und/oder Spannungsmessungen an der Laserdiode (LD) und an der Fotodiode (PD) beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Laserdiode (LD) mit der zugeordneten Fotodiode (PD) um eine Laserdiode (LD) mit integrierter Fotodiode (PD), insbesondere um einen VCSEL (vertical-cavity surface-emitting laser) mit integrierter Fotodiode, handelt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei • durch Messungen des Fotodiodenstroms IPD in Abhängigkeit vom Laserdiodenstrom ILD eine jeweilige aktuelle Fotodiodenkennlinie (B) bestimmt wird, • aus der jeweiligen aktuellen Fotodiodenkennlinie (B) der aktuelle Schwellstrom Ith der Laserdiode (LD) bestimmt wird, • die Steigung PDSlope der aktuellen Fotodiodenkennlinie (B) für einen Laserdiodenstrombereich bestimmt wird, in dem sich die Laserdiode (LD) im Laserbetrieb befindet, und • die Laserdiodenspannung ULD für mindestens einen vorgegebenen Laserdiodenstrom ILDV erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der aktuelle Schwellstrom Ith ermittelt wird, • indem erste Fotodiodenstromwerte IPD1, IPD2 für mindestens zwei Laserdiodenstromwerte ILD1, ILD2 erfasst werden, bei denen sich die Laserdiode (LD) noch nicht im Laserbetrieb befindet, • indem zweite Fotodiodenstromwerte IPD3, IPD4 für mindestens zwei Laserdiodenstromwerte IILD3, ILD4 erfasst werden, bei denen sich die Laserdiode (LD) im Laserbetrieb befindet, • indem die ersten Fotodiodenstromwerte IPD1, IPD2 und die zweiten Fotodiodenstromwerte IPD3, IPD4 jeweils linear extrapoliert werden und • indem der Schnittpunkt der beiden resultierenden Geraden g und h als aktueller Schwellstrom Ith bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die jeweilige aktuelle optische Ausgangsleistung P der mindestens einen Laserdiode (LD) geschätzt wird als $P_{ist} = (ILD - Ith) * LDSlope$
wobei LDSlope die Steigung der Laserdiodenkennlinie ULDK darstellt und dem Schätzen der aktuellen Ausgangsleistung P_ist ein vorab bestimmter Zusammenhang fkt zwischen der Steigung LDSlope der aktuellen Laserdiodenkennlinie ULDK, dem aktuellen Laserdiodenstrom ILD, der aktuellen Laserdiodenspannung ULD bei dem vorgegebenen Laserdiodenstrom ILDV und der Steigung PDSlope der aktuellen Fotodiodenkennlinie (B) zugrunde gelegt wird, nämlich $LDSlope = fkt (ILD, ULD (ILDV), PDSlope) .$
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die optische Ausgangsleistung P der mindestens einen Laserdiode (LD) geregelt wird, indem • die geschätzte aktuelle optische Ausgangsleistung P_ist mit einem Sollwert für die optische Ausgangsleistung P_soll verglichen wird, und • der aktuell anliegende Laserdiodenstrom ILD so geregelt wird, dass eine Abweichung der aktuell geschätzten optischen Ausgangsleistung P_ist vom Sollwert der optischen Ausgangsleistung P_soll möglichst gering ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die optische Ausgangsleistung P der mindestens einen Laserdiode (LD) geregelt wird, indem der einzustellende Laserdiodenstrom ILD_set, der jeweils aktuell eingestellt werden muss, um eine vorbestimmte optische Soll-Ausgangsleistung P_soll der Laserdiode (LD) zu erzielen, ermittelt wird als $\begin{array}{l} {ILD}_{set} = & ILDT & + a 1 * Ith + a 2 * IthT \\ + b 1 * ULD (ILDV) + b 2 * ULDT \\ + c 1 * PDSlope + c 2 * PDSlopeT \\ + d \end{array}$
mit ILDT der Laserdiodenstromwert, bei dem die Laserdiode zu einem definierten Zeitpunkt t₀ bei einer definierten Temperatur T die vorbestimmte optische Soll-Ausgangsleistung P_soll erbracht hat, Ith der im Betrieb bestimmte aktuelle Schwellstrom Ith der Laserdiode, IthT der zum Zeitpunkt t₀ bei der definierten Temperatur T bestimmte Schwellstrom Ith der Laserdiode, ULD(ILDV) die im Betrieb für einen vorgegebenen Laserdiodenstrom ILDV gemessene Laserdiodenspannung ULD, ULDT die zum Zeitpunkt t₀ bei der definierten Temperatur T für den vorgegebenen Laserdiodenstrom ILDV gemessene Laserdiodenspannung, PDSlope die im Betrieb bestimmte aktuelle Steigung der Fotodiodenkennlinie in dem Laserdiodenstrombereich, in dem sich die Laserdiode im Laserbetrieb befindet, PDSlopeT die zum Zeitpunkt t₀ bei der definierten Temperatur T bestimmte Steigung der Fotodiodenkennlinie in dem Laserdiodenstrombereich, in dem sich die Laserdiode im Laserbetrieb befindet, a1, a2, b1, b2, c1, c2, d für eine Mehrzahl von Laserdioden gleicher Bauart empirisch ermittelte Koeffizienten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die optische Ausgangsleistung P der mindestens einen Laserdiode (LD) geregelt wird, indem der einzustellende Laserdiodenstrom ILD_set, der jeweils aktuell eingestellt werden muss, um eine vorbestimmte optische Soll-Ausgangsleistung P_soll der Laserdiode (LD) zu erzielen, ermittelt wird als $\begin{array}{l} {ILD}_{set} = & ILDT & + a * (Ith - IthT) \\ + b * (ULD (ILD) - ULDT) \\ + c * (PDSlope - PDSlopeT) \\ + d \end{array}$
mit ILDT der Laserdiodenstromwert, bei dem die Laserdiode zu einem definierten Zeitpunkt t₀ bei einer definierten Temperatur T die vorbestimmte optische Soll-Ausgangsleistung P_soll erbracht hat, Ith der im Betrieb bestimmte aktuelle Schwellstrom Ith der Laserdiode, IthT der zum Zeitpunkt t₀ bei der definierten Temperatur T bestimmte Schwellstrom Ith der Laserdiode, ULD(ILDV) die im Betrieb für einen vorgegebenen Laserdiodenstrom ILDV gemessene Laserdiodenspannung ULD, ULDT die zum Zeitpunkt t₀ bei der definierten Temperatur T für den vorgegebenen Laserdiodenstrom ILDV gemessene Laserdiodenspannung, PDSlope die im Betrieb bestimmte aktuelle Steigung der Fotodiodenkennlinie in dem Laserdiodenstrombereich, in dem sich die Laserdiode im Laserbetrieb befindet, PDSlopeT die zum Zeitpunkt t₀ bei der definierten Temperatur T bestimmte Steigung der Fotodiodenkennlinie in dem Laserdiodenstrombereich, in dem sich die Laserdiode im Laserbetrieb befindet, a, b, c, d für eine Mehrzahl von Laserdioden gleicher Bauart empirisch ermittelte Koeffizienten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei der einzustellende Laserdiodenstrom ILD_set während des Betriebs kontinuierlich, in vorbestimmten Zeitintervallen oder ereignisinitiiert bestimmt wird und eingestellt wird, um die vorbestimmte optische Soll-Ausgangsleistung P_soll der Laserdiode (LD) zu erzielen.
Vorrichtung zum Überwachen der optischen Ausgangsleistung P mindestens einer Laserdiode (LD), wobei der Laserdiode (LD) mindestens eine Fotodiode (PD) zugeordnet ist, • die zusammen mit der Laserdiode (LD) betreibbar ist, • durch die das Licht (LS) der Laserdiode (LD) detektierbar und in einen elektrischen Strom IPD umwandelbar ist, und • die thermisch mit der Laserdiode (LD) gekoppelt ist, insbesondere zum Überwachen der optischen Ausgangsleistung P mindestens einer Laserdiode mit integrierter Fotodiode, insbesondere eines VCSEL (vertical-cavity surface-emitting laser) mit integrierter Fotodiode, mindestens umfassend • eine Stromquelle (20a) zum Anlegen eines regelbaren Stroms ILD an die mindestens eine Laserdiode (LD), • eine Spannungsmesseinrichtung (20b) zum Erfassen der Ausgangsspannung ULD der Laserdiode (LD), • eine Spannungsquelle (10b) für die mindestens eine Fotodiode (PD) zum Anlegen einer Betriebsspannung für die Fotodiode (PD), • eine Strommesseinrichtung (10a) zum Erfassen des Fotodiodenstroms IPD und • eine Überwachungseinrichtung (100) zum Überwachen der optischen Ausgangsleistung P während des Betriebs der Laserdiode (LD) basierend auf den Strommessungen und/oder Spannungsmessungen an der Laserdiode (LD) und an der Fotodiode (PD).
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Überwachungseinrichtung (100) derart gestaltet ist, dass sie eine aktuelle optische Ausgangsleistung P_ist der mindestens einen Laserdiode (LD) schätzt, und eine Abschaltvorrichtung (10) aufweist, die eingerichtet ist, die Laserdiode (LD) automatisch abzuschalten, wenn die aktuelle optische Ausgangsleistung P der Laserdiode einen ersten vorgegebenen Grenzwert überschreitet und/oder einen zweiten vorgegebenen Grenzwert unterschreitet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei die Überwachungseinrichtung (100) derart gestaltet ist, dass sie die aktuelle optische Ausgangsleistung P_ist der mindestens einen Laserdiode (LD) schätzt, und eine Vergleichseinrichtung (102) aufweist, die eingerichtet ist, die aktuell geschätzte optische Ausgangsleistung P_ist mit einer vorgegebenen Soll-Ausgangsleistung P_soll der Laserdiode (LD) zu vergleichen, und eine Regelungseinrichtung (102) aufweist, die eingerichtet ist, den Laserdiodenstrom ILD so zu regeln, dass eine Differenz P_ist - P_soll möglichst gering ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Überwachungseinrichtung (100) eingerichtet ist, einen einzustellenden Laserdiodenstrom I_LD_set zu ermitteln und die Stromquelle (20) zum Einstellen und Anlegen des ermittelten einzustellenden Laserdiodenstrom I_LD_set an die Laserdiode (LD) anzusteuern.
Optische Partikelsensorvorrichtung mit mindestens einer Laserdiode (LD) zum Erzeugen eines Mess-Laserstrahls, mit mindestens einer Fotodiode (PD), die der Laserdiode (LD) zugeordnet ist und mit der das an einem zu detektierenden Partikel gestreute Licht des Mess-Laserstrahls als Messsignal detektierbar ist, und mit einer Messsignal-Auswerteeinrichtung zur Bestimmung einer Partikelverteilung, aufweisend eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13.
Partikelsensorvorrichtung nach Anspruch 14, wobei es sich bei der mindestens einen Laserdiode (LD) mit zugeordneter Fotodiode (PD) um eine Laserdiode (LD) mit integrierter Fotodiode (PD) handelt, insbesondere um einen VCSEL (vertical-cavity surface-emitting laser) mit integrierter Fotodiode.
Partikelsensorvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Überwachungseinrichtung (100) eingerichtet ist, die aktuelle optische Ausgangsleistung P_ist der mindestens einen Laserdiode (LD) zu schätzen, wobei die Messsignal-Auswerteeinrichtung so ausgelegt ist, dass die geschätzte aktuelle optische Ausgangsleistung P_ist beim Auswerten der Messsignale berücksichtigt wird.
Partikelsensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei eine Regelungseinrichtung (102) für die optische Ausgangsleistung P der mindestens einen Laserdiode (LD) vorgesehen ist, mit der die optische Ausgangsleistung P wahlweise so einstellbar ist, dass wahlweise Partikel unterschiedlicher Partikelgröße detektierbar sind und dementsprechend unterschiedliche Partikelverteilungen messbar sind, insbesondere PM1, PM2,5 und PM10.