DE102019206675A1 - Sendeeinheit zur Emission von Strahlung in eine Umgebung, LIDAR-Sensor mit einer Sendeeinheit und Verfahren zur Ansteuerung einer Sendeeinheit - Google Patents

Sendeeinheit zur Emission von Strahlung in eine Umgebung, LIDAR-Sensor mit einer Sendeeinheit und Verfahren zur Ansteuerung einer Sendeeinheit Download PDF

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Abstract

Sendeeinheit (100-1) zur Emission von Strahlung (210-1 bis 210-3) in die Umgebung umfassend wenigstens eine Laserdiode (102, 201), wobei die Laserdiode (102, 201) wenigstens zwei Laserstapel (209-1 bis 209-3) aufweist, und wobei die wenigstens zwei Laserstapel durch wenigstens eine Tunneldiode (207-1, 207-2) voneinander getrennt sind, und wobei auf dem obersten Laserstapel (209-1) eine Metallschicht (204-a, 204-b) angeordnet ist. Die Laserdiode (102, 201) bildet eine erste Sektion (203) und eine zweite Sektion (203) und einen zwischen der ersten und zweiten Sektion angeordneten Zwischenbereich (217) aus. Die Metallschicht weist einen ersten Bereich (204-a), welcher der ersten Sektion (202) zugeordnet ist, und einen zweiten Bereich (204-b), welcher der zweiten Sektion (203) zugeordnet ist, und im Zwischenbereich (217) einen Aussparungsbereich (216) auf. Die Tunneldiode (207-1, 207-2) weist im Zwischenbereich (217) einen hochohmigen Bereich (301, 302) auf. Die Sendeeihneit (100-1) umfasst weiterhin wenigstens eine Steuerungseinheit (101) zur Ansteuerung der Laserdiode (102, 201), wobei die Steuerungseinheit (101) dazu ausgebildet ist, die erste Sektion (202) oder die zweite Sektion (203) mit einer ersten, zeitveränderlichen oder konstanten Versorgungsgröße zu beaufschlagen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sendeeinheit zur Emission von Strahlung in eine Umgebung, einen LIDAR-Sensor mit einer solchen Sendeeinheit und ein Verfahren zur Ansteuerung einer Sendeeinheit.
  • Stand der Technik
  • Aus der DE 10 2017 208 105 A1 ist eine Sendeeinheit zur Emission von Strahlung in die Umgebung mit wenigstens einem Halbleiterlaser, aufweisend wenigstens einen ersten Emitter mit einer ersten Sektion und einer zweiten Sektion, und wenigstens einer Steuerungseinheit zur Ansteuerung des Halbleiterlasers, bekannt. Die Steuerungseinheit ist dazu ausgebildet, die erste Sektion des wenigstens einen Emitters mit einer ersten Versorgungsgröße und die zweite Sektion des wenigstens einen Emitters mit einer sich von der ersten Versorgungsgröße unterscheidenden zweiten Versorgungsgröße zu beaufschlagen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Sendeeinheit zur Emission von Strahlung in eine Umgebung umfassend wenigstens eine Laserdiode, wobei die Laserdiode wenigstens ein Substrat; einen auf dem Substrat angeordneten ersten Laserstapel mit einer ersten aktiven Zone, welche zwischen wenigstens zwei Laserschichten des ersten Laserstapels angeordnet ist; wenigstens eine über dem ersten Laserstapel angeordnete Tunneldiode; und wenigstens einen, über der Tunneldiode angeordneten, zweiten Laserstapel mit einer zweiten aktiven Zone, welche zwischen wenigstens zwei Laserschichten des wenigstens zweiten Laserstapel angeordnet ist; und eine auf dem obersten Laserstapel angeordnete Metallschicht aufweist. Die Laserdiode bildet eine erste Sektion und eine zweite Sektion und einen zwischen der ersten und zweiten Sektion angeordneten Zwischenbereich aus. Die Metallschicht weist einen ersten Bereich, welche der ersten Sektion zugeordnet ist, und einen zweiten Bereich, welcher der zweiten Sektion zugeordnet ist, und im Zwischenbereich einen Aussparungsbereich auf. Die Tunneldiode weist im Zwischenbereich einen hochohmigen Bereich auf. Die Sendeeinheit umfasst weiterhin wenigstens eine Steuerungseinheit zur Ansteuerung der Laserdiode, wobei die Steuerungseinheit dazu ausgebildet ist, wenigstens die erste Sektion oder die zweite Sektion mit einer ersten, zeitveränderlichen oder konstanten Versorgungsgröße zu beaufschlagen.
  • Die Laserdiode weist somit wenigstens ein Substrat, wenigstens zwei Laserstapel, die durch wenigstens eine Tunneldiode voneinander getrennt sind, und eine auf dem obersten Laserstapel angeordnete Metallschicht auf. Dieser Aufbau der Laserdiode kann auch als Mehrschichtaufbau bezeichnet werden. Die Laserdiode kann mittels Nano-Stack-Technologie hergestellt werden. Der Mehrschichtaufbau kann mittels Nanostack-Technologie hergestellt werden. Die Laserdiode kann als Mehrsektionslaserdiode bezeichnet werden. Die Laserdiode kann als gütegeschaltete Laserdiode aufgefasst werden.
  • Ein hochohmiger Bereich ist ein Bereich, der einen höheren elektrischen Widerstand aufweist als die Tunneldiode. Ein hochohmiger Bereich ist ein Bereich, der einen höheren elektrischen Widerstand aufweist als das umgebende Material der Tunneldiode. Der hochohmige Bereich kann aus einem undotierten Halbleitermaterial ausgebildet sein. Um einen hochohmigen Bereich zu erzeugen, kann ein undotierter Halbleiter auch aus dem selben Material wie die Tunneldiode ausgebildet sein.
  • Eine Versorgungsgröße kann elektrische Ladung sein. Eine Versorgungsgröße kann beispielsweise ein Strom oder eine Spannung sein. Die erste, veränderliche Versorgungsgröße kann auch als erste, nicht-konstante Versorgungsgröße verstanden werden. Die erste Sektion kann Verstärkersektion genannt werden.
  • Hier können z. B. Ladungsträger gespeichert werden. Die zweite Sektion kann Schaltsektion genannt werden. Die Strahlung kann Laserstrahlung sein. Die Laserstrahlung kann gepulst sein.
  • Der erste und der zweite Bereich der Metallschicht können aus unterschiedlichen Materialien aufgebaut sein. Der erste und der zweite Bereich können unterschiedlich strukturiert sein. Der erste und der zweite Bereich der Metallschicht können aufgrund des Aussparungsbereichs beabstandet voneinander angeordnet sein. Der Aussparungsbereich der Metallschicht kann z. B. ein Isolierbereich sein. Dieser kann bewirken, dass keine elektrische Ladung direkt vom ersten zum zweiten Bereich, oder umgekehrt, übertragen werden kann. Der erste und der zweite Bereich können somit mindestens in der Kontaktierungsebene elektrisch getrennt sein.
  • Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass es möglich wird, den oben beschriebenen Aufbau einer gütegeschalteten Laserdiode mittels Nanostack-Technologie herzustellen. Eine Mehrsektionslaserdiode kann mittels Nanostack-Technologie hergestellt werden. Eine passiv gütergeschaltete Mehrsektionslaserdiode kann mittels Nanostack-Technologie hergestellt werden. Bei einer passiv gütegeschalteten Laserdiode kann die zweite Sektion beispielsweise nicht mit einer zweiten Versorgungsgröße beaufschlagt werden. Eine aktiv gütegeschaltete Mehrsektionslaserdiode kann mittels Nanostack-Technologie hergestellt werden. Ein durch eine niederohmige Tunneldiode bedingter Kurzschluss der Laserstapel kann vermieden werden. Niederohmig bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Tunneldiode einen geringeren elektrischen Widerstand aufweist als die Laserschichten; oder anders gesagt, der Widerstand der Tunneldiode ist geringer als der Widerstand der Laserschichten. Die Pulsenergie einer Mehrselektionslaserdiode kann erhöht werden. Hohe Pulsenergien sind insbesondere bei Kurzpulslasern (Pulse < 1 ns) zum Beispiel für die Anwendung in einem LIDAR-Sensor von Vorteil. Hierbei kann eine Vergrößerung der aktiven Fläche auf Kosten des Stromes vermieden werden. Weiterhin wird mittels des ersten und des zweiten Bereichs der Metallschicht eine Kontaktierung der ersten und der zweiten Sektion der Laserdiode ermöglicht.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuerungseinheit weiterhin dazu ausgebildet ist, zusätzlich die erste Sektion oder die zweite Sektion mit einer sich von der ersten Versorgungsgröße unterscheidenden, zweiten zeitveränderlichen oder konstanten Versorgungsgröße zu beaufschlagen.
  • Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass sowohl eine passiv als auch eine aktiv gütegeschaltete Laserdiode realisierbar ist. Bei einer passiv gütegeschalteten Laserdiode kann die zweite Sektion beispielsweise mit einer zweiten, konstanten Versorgungsgröße beaufschlagt werden. Die erste und die zweite Versorgungsgröße können sich beispielsweise in ihren Beträgen voneinander unterscheiden. Der Zeitpunkt des Beaufschlagens der ersten Sektion mit der ersten Versorgungsgröße kann sich vom Zeitpunkt des Beaufschlagens der zweiten Sektion mit der zweiten Versorgungsgröße unterscheiden. Hierfür kann sich die Kontaktierung der ersten Sektion von der Kontaktierung der zweiten Sektion unterscheiden. Die zweite Sektion kann schnell geschaltet werden.
    Aufgrund des Aussparungsbereichs der Metallschicht kann die Beaufschlagung der ersten Sektion mit der ersten Versorgungsgröße und die Beaufschlagung der zweiten Sektion mit der zweiten Versorgungsgröße definiert und sehr genau geschehen. So kann beispielsweise ein Ladungsträgeraustausch zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich vermieden werden. Aufgrund des hochohmigen Bereichs der Tunneldiode kann der Ladungsträgeraustausch zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich über alle Laserstapel hinweg vermieden werden. Hierdurch kann gezielt die Verstärkersektion mit elektrischer Ladung beaufschlagt werden. Die zweite Sektion kann gezielt und schnell geschaltet werden.
    Eine zweite, zeitveränderliche Versorgungsgröße kann auch als zweite, nicht-konstante Versorgungsgröße verstanden werden. Ist die zweite Versorgungsgröße zeitveränderlich, kann eine aktiv gütegeschaltete Laserdiode realisierbar sein. Die Laserdiode kann mit der zweiten, zeitveränderlichen Versorgungsgröße gezielt beeinflusst werden. Somit kann der Zeitpunkt des Aussendens von Laserstrahlung durch die Laserdiode sehr genau gesteuert werden. Die Sendeeinheit kann kurze Laserpulse mit hoher Energie und hoher Leistung emittieren. Im Vergleich zu beispielsweise der Verwendung von Festkörperlasern können mittels der Laserdiode hohe Pulswiederholraten, insbesondere im Bereich von 100 kHz bis 1 MHz, erreicht werden. Im Vergleich zu Sendeeinheiten mit Lasern, die nicht gütegeschaltet werden, können bei gleicher Pulsenergie höhere Pulsleistungen ermöglicht werden. Dies ist vorteilhaft in Bezug auf die Augensicherheit der Sendeeinheit und der Detektionsreichweite einer Empfangseinheit (verbessertes Signal-zu-Rauschverhältnis).
  • In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Sendeeinheit genau eine Laserdiode aufweisen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Sendeeinheit wenigstens zwei Laserdioden auf. Jeder der wenigstens zwei Laserdioden weist eine jeweils der Laserdiode zugeordnete erste Sektion und eine jeweils der Laserdiode zugeordnete zweite Sektion auf. Die wenigstens zwei Laserdioden können nebeneinander angeordnet sein.
  • Der Vorteil besteht darin, dass je nach Anordnung der wenigstens zwei Laserdioden verschiedene Geometrien der emittierten Strahlung realisiert werden können.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerungseinheit dazu ausgebildet, die jeweils zweite Sektion jeder der wenigstens zwei Laserdioden mit einer, der jeweiligen Laserdiode zugeordneten, zweiten Versorgungsgröße zu beaufschlagen, wobei die zweiten Versorgungsgrößen insbesondere unterschiedlich sind.
  • Der Vorteil besteht darin, dass jede der wenigstens zwei Laserdioden einzeln geschaltet werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist durch das Beaufschlagen der jeweils zweiten Sektion jeder der wenigstens zwei Laserdioden mit einer, der jeweiligen Laserdiode zugeordneten, zweiten Versorgungsgröße eine zeitkorrelierte Emission der Strahlung erzeugbar.
  • Der Vorteil besteht darin, dass noch höhere Pulsleistungen und noch geringere Pulsbreiten der emittierten Strahlung realisierbar werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Sendeeinheit weiterhin einen Detektor zur Detektion wenigstens einer Referenzstrahlung auf. Die der jeweiligen Laserdiode zugeordnete, zweite Versorgungsgröße ist abhängig von der wenigstens einen Referenzstrahlung.
  • Der Vorteil besteht darin, dass hierdurch eine Analyse der von jeder der wenigstens zwei Laserdioden emittierten Strahlung möglich wird. Ausgehend davon kann die der jeweiligen Laserdiode zugeordnete zweite Versorgungsgröße angepasst werden. Diese Anpassung kann z. B. derart sein, dass die Emission der Strahlung noch besser zeitkorreliert sein kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Sendeeinheit weitere optische Elemente auf. Die Sendeeinheit weist insbesondere eine Ablenkeinheit zur Ablenkung der von der Laserdiode emittierten Strahlung entlang einer Ablenkrichtung in die Umgebung auf. Die Ablenkeinheit kann beweglich und ihre Bewegung ansteuerbar sein. Die Ablenkeinheit kann z. B. ein Spiegel sein.
  • Der Vorteil besteht darin, dass die von der Laserdiode emittierte Strahlung in ihrer Gestalt und Ausbreitungsrichtung verändert werden kann. So kann die Ausbreitungsrichtung durch optische Elemente wie z. B. Spiegel oder Strahlteiler verändert werden. Die Gestalt der Strahlung kann z. B. durch optische Linsen oder Prismen verändert werden. Durch die Ansteuerung der beweglichen Ablenkeinheit kann die Sendeeinheit verwendbar für Systeme werden, bei denen die Laserstrahlung in verschiedene Raumrichtungen ablenkbar sein muss.
  • Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem LiDAR-Sensor mit einer Sendeeinheit, wie sie eben beschrieben wurde. Der LiDAR-Sensor weist weiterhin eine Empfangseinheit zum Empfangen von Strahlung, die von einem Objekt in der Umgebung reflektiert wurde, auf. Die Empfangseinheit kann einen Detektor zur Detektion der empfangenen Strahlung aufweisen. Der Detektor kann insbesondere ein Einzelphotonen-Lawinenphotodioden-Detektor (engl. Single Photon Avalanche Diode, SPAD) sein.
  • Der Vorteil besteht darin, dass sich ein verbessertes Signal-zu-Rauschverhältnis für den LiDAR-Sensor ergibt. Das gute Signal-zu-Rauschverhältnis kann hierbei durch die kurzen Laserpulse mit hoher Energie und hoher Leistung der Sendeeinheit bedingt sein. Die Systemauflösung für den LiDAR-Sensor kann erhöht werden. Die Reichweite des hier beschriebenen LIDAR-Sensors kann signifikant größer sein als bei LiDAR-Sensoren, deren Sendeeinheit keine erfindungsgemäße Laserdiode aufweist.
  • Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Verfahren zur Ansteuerung einer Sendeeinheit umfassend wenigstens eine oben beschriebene Laserdiode und wenigstens eine Steuerungseinheit. Das Verfahren weist den Schritt der Beaufschlagung der ersten Sektion oder der zweiten Sektion mittels der Steuerungseinheit mit einer ersten, zeitveränderlichen oder konstanten Versorgungsgröße auf.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Verfahren den weiteren Schritt des zusätzlichen Beaufschlagens der ersten oder der zweiten Sektion mit einer sich von der ersten Versorgungsgröße unterscheidenden, zweiten zeitveränderlichen oder konstanten Versorgungsgröße auf.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens weist die Sendeeinheit wenigstens zwei Laserdioden auf. Jeder der wenigstens zwei Laserdioden weist eine jeweils der Laserdiode zugeordnete erste Sektion und eine jeweils der Laserdiode zugeordnete zweite Sektion auf. Insbesondere wird die jeweils zweite Sektion jeder der wenigstens zwei Laserdioden mit einer, der jeweiligen Laserdiode zugeordneten, zweiten Versorgungsgröße beaufschlagt. Die zweiten Versorgungsgrößen sind insbesondere unterschiedlich.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Verfahren den weiteren Schritt der Detektion wenigstens einer Referenzstrahlung mittels eines Detektors auf. In einem weiteren Schritt wird die wenigstens eine Referenzstrahlung analysiert. In einem weiteren Schritt wird die der jeweiligen Laserdiode zugeordnete, zweite Versorgungsgröße in Abhängigkeit der Analyse angepasst.
  • Figurenliste
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder gleichwirkende Elemente. Es zeigen:
    • 1 einen LIDAR-Sensor mit einer erfindungsgemäßen Sendeeinheit;
    • 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Laserdiode, bei der die Tunneldioden keine hochohmigen Bereiche im Zwischenbereich aufweisen;
    • 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Laserdiode, bei der die Tunneldioden hochohmige Bereiche im Zwischenbereich aufweisen;
    • 4 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Ansteuerung einer Sendeeinheit.
  • 1 zeigt beispielhaft den schematischen Aufbau eines LIDAR-Sensors 100. Der LIDAR-Sensor 100 weist die Sendeeinheit 100-1 auf. Diese wiederrum weist die Steuerungseinheit 101 auf. Mittels der Steuerungseinheit 101 wird die Laserdiode 102 angesteuert und somit betrieben. Die Laserdiode 102 emittiert Strahlung in Form von Laserstrahlung. Die Laserstrahlung kann gepulst sein. Die Laserstrahlung kann mittels wenigstens einem weiteren optischen Element 103 der Sendeeinheit 100-1 in Gestalt und Ausbreitungsrichtung verändert werden. Das optische Element 103 ist hierbei nur schematisch dargestellt. Das optische Element 103 kann beispielsweise ein Spiegel, ein Strahlteiler, eine optische Linse oder ein Prisma sein.
  • Die Laserstrahlung kann in die Umgebung emittiert (ausgesendet) werden. Die Laserstrahlung kann nach der Veränderung mittels des optischen Elements 103 in die Umgebung emittiert (ausgesendet) werden. In der Umgebung kann die Laserstrahlung von einem Objekt 104 reflektiert werden. In der Umgebung kann die Laserstrahlung von einem Objekt 104 gestreut werden. Die vom Objekt 104 reflektierte und/oder gestreute Strahlung kann von der Empfangseinheit 100-2 des LIDAR-Sensors 100 empfangen werden. Hierfür kann auch die Empfangseinheit 100-2 optische Elemente 105 aufweisen. Die empfangene Strahlung kann auf einen Detektor 106 geleitet werden. Hierdurch werden am Detektor Signale generiert. Mittels einer Vorrichtung zur Signalverarbeitung 107 können diese Signale ausgewertet werden.
  • 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Laserdiode 201, wie sie eine in der 1 gezeigte Sendeeinheit 100-1 aufweisen kann. Die Laserdiode 201 weist das Substrat 208 auf. Die Laserdiode 201 weist weiterhin den auf dem Substrat 208 angeordneten ersten Laserstapel 209-3 auf. Der erste Laserstapel 209-3 weist eine erste aktive Zone 206-3 auf, welche zwischen den Laserschichten 205-3-a und 205-3-b angeordnet ist. Über dem ersten Laserstapel 209-3 ist die Tunneldiode 207-2 angeordnet. Über der Tunneldiode 207-2 ist ein zweiter Laserstapel 209-2 angeordnet. Der zweite Laserstapel 209-2 weist eine zweite aktive Zone 206-2 auf, welche zwischen den Laserschichten 205-2-a und 205-2-b angeordnet ist. Über dem zweiten Laserstapel 209-2 ist eine weitere Tunneldiode 207-1 angeordnet. Über der Tunneldiode 207-1 ist ein dritter Laserstapel 209-1 angeordnet. Der dritte Laserstapel 209-1 weist eine dritte aktive Zone 206-1 auf, welche zwischen den Laserschichten 205-1-a und 205-1-b angeordnet ist. Der dritte Laserstapel 209-1 stellt im gezeigten Ausführungsbeispiel den obersten Laserstapel dar. Auf dem obersten Laserstapel 209-1 ist eine Metallschicht 204-a, 204-b angeordnet.
  • Die Laserdiode 201 bildet eine erste Sektion 202 und eine zweite Sektion 203 und einen zwischen der ersten Sektion 202 und zweiten Sektion 203 angeordneten Zwischenbereich 217 aus. Die erste Sektion 202 kann eine Verstärkersektion sein. Die zweite Sektion 203 kann eine Schaltsektion sein. Die Metallschicht weist einen ersten Bereich 204-a, welcher der ersten Sektion 202 zugeordnet ist, und einen zweiten Bereich 204-b auf, welcher der zweiten Sektion 203 zugeordnet ist, auf. Im Zwischenbereich 270 weist die Metallschicht einen Aussparungsbereich 216 auf.
  • Wie in 1 beschrieben weist eine erfindungsgemäße Sendeeinheit 100-1 eine Steuerungseinheit 101 auf. Die Steuerungseinheit 101 ist dazu ausgebildet, wenigstens die erste Sektion 202 oder die zweite Sektion 203 der Laserdiode 201 mit einer ersten, zeitveränderlichen oder konstanten Versorgungsgröße 211 zu beaufschlagen. Hierdurch kann ein Strom 213 fließen. Die Steuerungseinheit 101 kann weiterhin dazu ausgebildet sein, zusätzlich die erste Sektion 202 oder die zweite Sektion 203 mit einer sich von der ersten Versorgungsgröße unterscheidenden, zweiten zeitveränderlichen oder konstanten Versorgungsgröße 212 zu beaufschlagen. Der oberste Laserstapel 209-1 kann Laserpulse 210-1 emittieren. Der Laserstapel 209-2 kann Laserpulse 210-2 emittieren. Der Laserstapel 209-3 kann Laserpulse 210-3 emittieren.
  • Die Tunneldioden der Laserdiode 201 aus 2 weisen jedoch keine hochohmigen Bereiche im Zwischenbereich auf. Bei einer derartigen Mehrsektionslaserdiode kann jedoch ein durch niederohmige Tunneldioden 207-1 und 207-2 bedingter Kurzschluss der Laserstapel 209-1, 209-2 und 209-3 auftreten. Dies ist durch die Pfeile 214 und 215 angedeutet. Hierdurch kann es passieren, dass die Laserdiode 201 nicht mehr als Mehrsektionslaserdiode wirken kann. Der Laserstapel 209-2 wirkt als Einzelsektionslaser. Der Laserstapel 209-3 wirkt als Einzelsektionslaser.
  • 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Laserdiode 201. Ihr Aufbau entspricht im Wesentlichen dem Aufbau der in 2 gezeigten Laserdiode 201. Jedoch weisen die Tunneldioden 207-1 und 207-2 der Laserdiode 201 aus 3 die hochohmigen Bereiche 301 und 302 im Zwischenbereich 217 auf. Die Tunneldiode 207-1 kann hierdurch eine erste Region 207-1-a und eine zweite Region 207-1-b aufweisen. Die Tunneldiode 207-1 kann unterbrochen sein. Die Tunneldiode 207-2 kann eine erste Region 207-2-a und eine zweite Region 207-2-b aufweisen. Die Tunneldiode 207-2 kann unterbrochen sein. Aufgrund der hochohmigen Bereiche 301 und 302 können alle Laserstapel 209-1, 209-2 und 209-3 als Mehrsektionslaserdiode wirken.
  • In einer weiteren hier nicht gezeigten Ausführungsvariante kann eine Sendeeinheit 100-1 wenigstens zwei oben beschriebene Laserdioden 102, 201 aufweisen. Jede der wenigstens zwei Laserdioden 102, 201 kann eine jeweils der Laserdiode 102, 201 zugeordnete erste Sektion 202 und einer jeweils der Laserdiode zugeordnete zweite Sektion 203 aufweisen. Die Steuerungseinheit 101 kann dazu ausgebildet sein, die jeweils zweite Sektion 203 jeder der wenigstens zwei Laserdioden 102, 201 einer, der jeweiligen Laserdiode 102, 201 zugeordneten, zweiten Versorgungsgröße zu beaufschlagen, wobei die zweiten Versorgungsgrößen insbesondere unterschiedlich sind. Hierdurch kann eine zeitkorrelierte Emission der Strahlung erzeugbar sein. Die Sendeeinheit 100-1 kann weiterhin einen Detektor zur Detektion wenigstens eine Referenzstrahlung aufweisen. Die der jeweiligen Laserdiode 102,201 zugeordnete, zweite Versorgungsgröße kann abhängig von der wenigstens einen Referenzstrahlung sein.
  • 4 zeigt ein Verfahren 400 zur Ansteuerung einer Sendeeinheit, wie sie in der 1 beispielhaft für den LIDAR-Sensor 100 beschrieben wurde. Die Sendeeinheit umfasst hierbei wenigstens eine Laserdiode, wie sie beispielhaft in 3 gezeigt und beschrieben ist, und wenigstens eine Steuerungseinheit. Das Verfahren 400 startet im Schritt 401. Im Schritt 402 kommt es zur Beaufschlagung der ersten Sektion oder der zweiten Sektion mittels der Steuerungseinheit mit einer ersten, zeitveränderlichen oder konstanten Versorgungsgröße. Im Schritt 403 kann es weiterhin zum zusätzlichen Beaufschlagen der ersten Sektion oder der zweiten Sektion mit einer sich von der ersten Versorgungsgröße unterscheidenden, zweiten zeitveränderlichen oder konstanten Versorgungsgröße kommen. Das Verfahren endet im Schritt 404.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102017208105 A1 [0002]

Claims (9)

  1. Sendeeinheit (100-1) zur Emission von Strahlung (210-1 bis 210-3) in eine Umgebung umfassend wenigstens eine Laserdiode (102, 201), wobei die Laserdiode (102, 201) aufweist: • wenigstens ein Substrat (208); • einen auf dem Substrat (208) angeordneten ersten Laserstapel (209-3) mit einer ersten aktiven Zone (206-3), welche zwischen wenigstens zwei Laserschichten (205-3-a, 205-3-b) des ersten Laserstapels (209-3) angeordnet ist; • wenigstens eine über dem ersten Laserstapel (209-3) angeordnete Tunneldiode (207-1, 207-2); und • wenigstens einen, über der Tunneldiode (207-1, 207-2) angeordneten, zweiten Laserstapel (209-2, 209-1) mit einer zweiten aktiven Zone (206-2, 206-1), welche zwischen wenigstens zwei Laserschichten (205-2-a, 205-2-b; 205-1-a, 205-1-b) des wenigstens zweiten Laserstapels (209-2, 209-1) angeordnet ist; und • eine auf dem obersten Laserstapel (209-1) angeordnete Metallschicht (204-a, 204-b); und wobei • die Laserdiode (102, 201) eine erste Sektion (202) und eine zweite Sektion (203) und einen zwischen der ersten und zweiten Sektion angeordneten Zwischenbereich (217) ausbildet; und wobei • die Metallschicht einen ersten Bereich (204-a), welcher der ersten Sektion (202) zugeordnet ist, und einen zweiten Bereich (204-b), welcher der zweiten Sektion (203) zugeordnet ist, und im Zwischenbereich (217) einen Aussparungsbereich (216) aufweist; und wobei • die Tunneldiode (207-1, 207-2) im Zwischenbereich (217) einen hochohmigen Bereich (301, 302) aufweist; und wobei die Sendeeinheit (100-1) weiterhin umfasst: • wenigstens eine Steuerungseinheit (101) zur Ansteuerung der Laserdiode (102, 201), wobei die Steuerungseinheit (101) dazu ausgebildet ist, wenigstens die erste Sektion (202) oder die zweite Sektion (203) mit einer ersten, zeitveränderlichen oder konstanten Versorgungsgröße (211) zu beaufschlagen.
  2. Sendeeinheit (100-1) nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinheit (101) weiterhin dazu ausgebildet ist, zusätzlich die erste Sektion (202) oder die zweite Sektion (203) mit einer sich von der ersten Versorgungsgröße unterscheidenden, zweiten zeitveränderlichen oder konstanten Versorgungsgröße (212) zu beaufschlagen.
  3. Sendeeinheit (100-1) nach Anspruch 1 oder 2, aufweisend wenigstens zwei Laserdioden (102, 201), wobei jede der wenigstens zwei Laserdioden (102, 201) eine jeweils der Laserdiode (102, 201) zugeordnete erste Sektion (202) und eine jeweils der Laserdiode zugeordnete zweite Sektion (203) aufweist.
  4. Sendeeinheit (100-1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (101) dazu ausgebildet ist, die jeweils zweite Sektion (203) jeder der wenigstens zwei Laserdioden (102, 201) mit einer, der jeweiligen Laserdiode (102, 201) zugeordneten, zweiten Versorgungsgröße (212) zu beaufschlagen, wobei die zweiten Versorgungsgrößen (212) insbesondere unterschiedlich sind.
  5. Sendeeinheit (100-1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Beaufschlagen der jeweils zweiten Sektion (203) jeder der wenigstens zwei Laserdioden (102, 201) mit einer, der jeweiligen Laserdiode (102, 201) zugeordneten, zweiten Versorgungsgröße (212) eine zeitkorrelierte Emission der Strahlung erzeugbar ist.
  6. Sendeeinheit (100-1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (100-1) weiterhin einen Detektor zur Detektion wenigstens einer Referenzstrahlung aufweist, und dass die der jeweiligen Laserdiode (102, 201) zugeordnete, zweite Versorgungsgröße abhängig von der wenigstens einen Referenzstrahlung ist.
  7. LIDAR-Sensor (100) mit einer Sendeeinheit (100-1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Lidar-Sensor (100) weiterhin eine Empfangseinheit (100-2) zum Empfangen von Strahlung, die von einem Objekt (104) in der Umgebung reflektiert wurde, aufweist.
  8. Verfahren (400) zur Ansteuerung einer Sendeeinheit umfassend wenigstens eine Laserdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und wenigstens eine Steuerungseinheit, aufweisend den Schritt: • Beaufschlagung (402) der ersten Sektion oder der zweiten Sektion mittels der Steuerungseinheit mit einer ersten, zeitveränderlichen oder konstanten Versorgungsgröße.
  9. Verfahren (400) nach Anspruch 8, aufweisend den weiteren Schritt des zusätzlichen Beaufschlagens (403) der ersten Sektion oder der zweiten Sektion mit einer sich von der ersten Versorgungsgröße unterscheidenden, zweiten zeitveränderlichen oder konstanten Versorgungsgröße.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220236417A1 (en) * 2021-01-27 2022-07-28 Luminar, Llc Lidar System with Multi-Junction Light Source

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020179929A1 (en) * 2001-03-13 2002-12-05 Takashi Takahashi Semiconductor optical modulator, an optical amplifier and an integrated semiconductor light-emitting device
DE102008022941A1 (de) * 2008-02-29 2009-09-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Sensorsystem mit einer Beleuchtungseinrichtung und einer Detektoreinrichtung
DE102009054564A1 (de) * 2009-12-11 2011-06-16 Osram Opto Semiconductors Gmbh Laserdiodenanordnung und Verfahren zum Herstellen einer Laserdiodenanordnung
DE102017208705A1 (de) * 2017-05-23 2018-11-29 Robert Bosch Gmbh Sendeeinheit zur Emission von Strahlung in die Umgebung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020179929A1 (en) * 2001-03-13 2002-12-05 Takashi Takahashi Semiconductor optical modulator, an optical amplifier and an integrated semiconductor light-emitting device
DE102008022941A1 (de) * 2008-02-29 2009-09-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Sensorsystem mit einer Beleuchtungseinrichtung und einer Detektoreinrichtung
DE102009054564A1 (de) * 2009-12-11 2011-06-16 Osram Opto Semiconductors Gmbh Laserdiodenanordnung und Verfahren zum Herstellen einer Laserdiodenanordnung
DE102017208705A1 (de) * 2017-05-23 2018-11-29 Robert Bosch Gmbh Sendeeinheit zur Emission von Strahlung in die Umgebung

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