DE102021113604A1 - RADIATION EMITTING DEVICE, MEASUREMENT SYSTEM AND VEHICLE WITH MEASUREMENT SYSTEM - Google Patents

RADIATION EMITTING DEVICE, MEASUREMENT SYSTEM AND VEHICLE WITH MEASUREMENT SYSTEM Download PDF

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Abstract

Es wird eine Strahlung emittierende Vorrichtung (100) angegeben, die auf einer sich in lateralen Richtungen (x, y) erstreckenden Montageebene (6) angeordnet ist und dazu vorgesehen ist, Licht entlang einer Abstrahlrichtung (z) abzustrahlen, wobei die Abstrahlrichtung (z) eine Richtung senkrecht zur Montageebene (6) umfasst. Die Strahlung emittierende Vorrichtung (100) weist zumindest eine Laserlichtquelle (1) auf, und ein der zumindest einen Laserlichtquelle (1) nachgeordnetes und zumindest ein Optikelement (21, 22, 23) umfassendes nicht-abbildendes Optiksystem (2) zur Formung eines Strahlprofils der Strahlung emittierenden Vorrichtung (100) entlang der lateralen Richtungen (x, y).Weiterhin werden ein Messsystem (1000) mit der Strahlung emittierenden Vorrichtung (100) und ein Fahrzeug (2000) mit dem Messsystem angegeben.A radiation-emitting device (100) is specified, which is arranged on a mounting plane (6) extending in lateral directions (x, y) and is intended to emit light along an emission direction (z), the emission direction (z) includes a direction perpendicular to the mounting plane (6). The radiation-emitting device (100) has at least one laser light source (1), and a non-imaging optical system (2) arranged downstream of the at least one laser light source (1) and comprising at least one optical element (21, 22, 23) for forming a beam profile of the Radiation-emitting device (100) along the lateral directions (x, y). Furthermore, a measuring system (1000) with the radiation-emitting device (100) and a vehicle (2000) with the measuring system are specified.

Description

Es wird eine Strahlung emittierende Vorrichtung angegeben. Insbesondere kann die Strahlung emittierende Vorrichtung für ein Messsystem verwendet werden, besonders bevorzugt zur Durchführung eines unter dem Begriff LIDAR („light detection and ranging“, Lichtdetektion und Abstandsmessung) bekannten Verfahrens, das zu einem oder mehreren optischen Messverfahren, beispielsweise optischen Abstands- und Geschwindigkeitsmessungen, eingesetzt werden kann. Weiterhin kann das Messsystem in einer Vorrichtung wie einem Fahrzeug verwendet werden.A radiation-emitting device is specified. In particular, the radiation-emitting device can be used for a measuring system, particularly preferably for carrying out a method known under the term LIDAR (“light detection and ranging”, light detection and distance measurement), which includes one or more optical measuring methods, for example optical distance and speed measurements , can be used. Furthermore, the measurement system can be used in a device such as a vehicle.

Insbesondere in Bezug auf LIDAR-Systeme im Automotive-Bereich erfordern viele Anwendungsfälle eine hohe detektierbare Reichweite in eine Vorzugsrichtung, während eine reduzierte detektierbare Reichweite in einer oder mehreren anderen Richtungen oft ausreichend ist. Beispielsweise kann eine hohe detektierbare Reichweite für die zentrale Vorwärtsrichtung und eine reduzierte detektierbare Reichweite in der Peripherie oder umgekehrt gewünscht sein. Um die Reichweite in eine bestimmte Richtung zu erhöhen, kann prinzipiell die in diese Richtung abgestrahlte Lichtleistung erhöht werden. Wird das System über einen Blitzsystemtyp realisiert, wird die komplette Szene gleichzeitig durch einen Lichtpuls beleuchtet und das reflektierte Licht wird durch ein zeitaufgelöstes Kamerasystem detektiert. Das Gleiche gilt für LIDAR-Systeme vom CW-Typ (CW: „continuous wave“, kontinuierliche Welle), bei denen anstelle von Lichtpulsen ein kontinuierlich modulierter Lichtstrahl ausgesendet wird und beispielsweise die Phasenverschiebung des zurückkehrenden Lichts erfasst wird.Especially with regard to LIDAR systems in the automotive sector, many applications require a high detectable range in a preferred direction, while a reduced detectable range in one or more other directions is often sufficient. For example, a high detectable range for the central forward direction and a reduced detectable range in the periphery or vice versa may be desired. In order to increase the range in a specific direction, the light output radiated in this direction can in principle be increased. If the system is implemented using a flash system type, the entire scene is simultaneously illuminated by a light pulse and the reflected light is detected by a time-resolved camera system. The same applies to CW-type (CW: "continuous wave") LIDAR systems, in which a continuously modulated light beam is emitted instead of light pulses and, for example, the phase shift of the returning light is detected.

In Automotive-Anwendungen wird zum Beispiel eine Matrix, auch als Array bezeichnet, von Emittern zur Beleuchtung verwendet. Das emittierte Licht wird in Richtung des potenziellen Ziels zum Beispiel mit einer Abbildungs- oder Projektionsoptik projiziert, die die Intensitätsverteilung der Lichtquelle beispielsweise auf die Straße überträgt. Da es sich bei der Lichtquelle um eine Matrix aus gleichmäßig verteilten Strahlern handeln kann, ergibt sich eine homogene Intensitätsverteilung über alle Winkel. Dies hat zur Folge, dass die Intensität in der Mitte oft nicht für den gewünschten Messbereich ausreicht, während in der Peripherie eine zu hohe Lichtintensität bereitgestellt wird. Insbesondere in transversaler Richtung führt dies zu einer Energieverschwendung, da der Lichtstrahl nach unten hin schon nach einigen Metern auf die Fahrbahnoberfläche trifft, was die benötigte Reichweite einschränkt, da nur Objekte, die näher als die Fahrbahnoberfläche liegen, erfasst werden sollen. Auch in Winkelrichtungen, die nach oben zeigen, ist nur eine begrenzte Reichweite erforderlich, da Objekte in einer Höhe von mehr als etwa fünf Metern über der Straße für das Fahren nicht von Interesse sind. Bei geringeren Entfernungen ist die Erkennung von Objekten unter solchen Winkeln jedoch zwingend erforderlich. Daher müssen LIDAR-Systeme ein großes Sichtfeld abdecken, was zu einer Menge unnötiger Lichtemission unter solch großen Winkeln führt, wenn die Systeme auf homogene Abstrahlung ausgelegt sind.In automotive applications, for example, a matrix, also referred to as an array, of emitters is used for lighting. The emitted light is projected in the direction of the potential target, for example with imaging or projection optics, which transmits the intensity distribution of the light source onto the road, for example. Since the light source can be a matrix of evenly distributed emitters, there is a homogeneous distribution of intensity across all angles. As a result, the intensity in the center is often not sufficient for the desired measurement range, while the light intensity provided in the periphery is too high. In the transversal direction in particular, this leads to a waste of energy, since the downward light beam hits the road surface after just a few meters, which limits the required range, since only objects that are closer than the road surface are to be detected. Limited range is also required in angular directions pointing upwards, since objects higher than about five meters above the road are of no interest for driving. At shorter distances, however, the detection of objects at such angles is imperative. Therefore, LIDAR systems have to cover a large field of view, which leads to a lot of unnecessary light emission at such large angles when the systems are designed for homogeneous radiation.

Eine Methode, um dieses Problem zu umgehen, ist die Verwendung von Arrays aus einzeln adressierbaren Emittern, oder zumindest Gruppen von Emittern, die separat angesteuert werden können. In solchen Systemen kann eine größere Anzahl von Impulsen in die relevantesten Richtungen abgestrahlt werden, was aufgrund der Rauschreduzierung durch Mittelung über mehrere Impulse zu einer größeren Reichweite führt. Die Senderemitter, die nur zu demjenigen Winkelbereich beitragen, in dem eine reduzierte Reichweite ausreicht, werden mit einer reduzierten Frequenz gepulst, was die Sendeleistung und damit die maximal detektierbare Reichweite reduziert. Diese Methode erfordert jedoch einzeln adressierbare Arrays, die in der Herstellung teurer sind als Arrays mit vollständiger Parallelschaltung aller Emitter.One way to get around this problem is to use arrays of individually addressable emitters, or at least groups of emitters that can be addressed separately. In such systems, a greater number of pulses can be radiated in the most relevant directions, resulting in greater range due to noise reduction by averaging over multiple pulses. The transmitter emitters, which only contribute to that angular range in which a reduced range is sufficient, are pulsed at a reduced frequency, which reduces the transmission power and thus the maximum detectable range. However, this method requires individually addressable arrays, which are more expensive to manufacture than arrays with all emitters connected fully in parallel.

Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, eine verbesserte Strahlung emittierende Vorrichtung anzugeben. Weitere Aufgaben von bestimmten Ausführungsformen sind es, ein Messsystem mit der Strahlung emittierenden Vorrichtung und ein Fahrzeug mit dem Messsystem anzugeben.At least one object of certain embodiments is to provide an improved radiation-emitting device. Further objects of specific embodiments are to specify a measurement system with the radiation-emitting device and a vehicle with the measurement system.

Diese Aufgaben werden insbesondere durch Gegenstände gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Gegenstände sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.These objects are achieved in particular by subject matter according to the independent patent claims. Advantageous embodiments and developments of the objects are characterized in the dependent claims and also emerge from the following description and the drawings.

Vorliegend werden Richtungsangaben wie „horizontal“, „transversal“ und „vertikal“ verwendet. Diese Begriffe beziehen sich bevorzugt auf eine solche Anordnung, in der das Messsystem und insbesondere die Strahlung emittierende Vorrichtung im Messsystem für den bestimmungsgemäßen Gebrauch relativ zur Umgebung ausgerichtet sind. Wird das Messsystem beispielsweise in einem Fahrzeug wie einem Straßenfahrzeug verwendet, bezeichnet die horizontale Richtung eine Richtung parallel oder zumindest im Wesentlichen parallel zur Fahrbahnoberfläche. Die transversale Richtung, die senkrecht zur horizontalen Richtung steht, entspricht dann einer Richtung senkrecht oder zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Fahrbahnoberfläche. Die Abstrahlrichtung steht bevorzugt senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur transversalen Richtung und zur horizontalen Richtung.In the present case, directional information such as "horizontal", "transversal" and "vertical" is used. These terms preferably relate to such an arrangement in which the measuring system and in particular the radiation-emitting device in the measuring system are aligned relative to the environment for the intended use. If the measuring system is used, for example, in a vehicle such as a road vehicle, the horizontal direction designates a direction parallel or at least essentially parallel to the road surface. The transverse direction, which is perpendicular to the horizontal direction, then corresponds to a direction perpendicular or at least essentially perpendicular to the roadway surface. The direction of emission is preferred perpendicular or substantially perpendicular to the transverse direction and the horizontal direction.

Begriffe wie „senkrecht“ oder „parallel“ können hier und im Folgenden jeweils eine genaue senkrechte oder parallele Anordnung bezeichnen. Weiterhin können senkrechte oder parallele Anordnungen jeweils auch um einen geringen Winkel, der beispielsweise einer Montagetoleranz oder äußeren Umständen geschuldet sein kann und der beispielsweise kleiner oder gleich 10° oder kleiner oder gleich 5° oder kleiner oder gleich 3° oder kleiner oder gleich 1° sein kann, von der jeweils genauen Anordnung abweichen.Terms such as "perpendicular" or "parallel" can denote an exact perpendicular or parallel arrangement here and in the following. Furthermore, vertical or parallel arrangements can each also be at a small angle, which can be due to an assembly tolerance or external circumstances, for example, and which can be less than or equal to 10° or less than or equal to 5° or less than or equal to 3° or less than or equal to 1° may deviate from the exact arrangement in each case.

Hier und im Folgenden kann „Strahlung“ oder „Licht“ insbesondere elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren Wellenlängen oder Wellenlängenbereichen aus einem ultravioletten bis infraroten Spektralbereich bezeichnen. Insbesondere kann hier und im Folgenden beschriebenes Licht oder beschriebene Strahlung infrarotes Licht oder sichtbares Licht sein und Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche aus einem infraroten Spektralbereich zwischen etwa 800 nm und etwa 3 µm oder aus einem sichtbaren Spektralbereich zwischen etwa 350 nm und etwa 800 nm aufweisen oder sein.Here and in the following, “radiation” or “light” can refer in particular to electromagnetic radiation with one or more wavelengths or wavelength ranges from an ultraviolet to infrared spectral range. In particular, the light or radiation described here and below can be infrared light or visible light and have or have wavelengths or wavelength ranges from an infrared spectral range between about 800 nm and about 3 μm or from a visible spectral range between about 350 nm and about 800 nm.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierende Vorrichtung ist die Strahlung emittierende Vorrichtung auf einer sich in lateralen Richtungen erstreckenden Montageebene angeordnet. Die Strahlung emittierende Vorrichtung ist dazu vorgesehen, elektromagnetischer Strahlung entlang einer Abstrahlrichtung abzustrahlen, wobei die Abstrahlrichtung eine Richtung senkrecht zur Montageebene umfasst. Die Strahlung emittierende Vorrichtung weist zumindest eine Laserlichtquelle auf, und ein der zumindest einen Laserlichtquelle nachgeordnetes nicht-abbildendes Optiksystem. Das Optiksystem umfasst zumindest ein Optikelement. Das Optiksystem ist zur Formung eines Strahlprofils der Strahlung emittierenden Vorrichtung entlang der lateralen Richtungen vorgesehen.In accordance with at least one embodiment of the radiation-emitting device, the radiation-emitting device is arranged on a mounting plane extending in lateral directions. The radiation-emitting device is intended to emit electromagnetic radiation along an emission direction, the emission direction including a direction perpendicular to the mounting plane. The radiation-emitting device has at least one laser light source and a non-imaging optical system arranged downstream of the at least one laser light source. The optical system comprises at least one optical element. The optics system is provided for shaping a beam profile of the radiation-emitting device along the lateral directions.

Die Montageebene besitzt eine Haupterstreckungsebene, wobei die lateralen Richtungen parallel zur Haupterstreckungsebene verlaufen. Die lateralen Richtungen können insbesondere die horizontale Richtung und die transversale Richtung umfassen. Beispielsweise kann die Montageebene durch eine Leiterplatte oder Platine (engl.: „printed circuit board“, PCB) gebildet sein. Es können weitere elektronische Bauteile auf der Montageebene angeordnet sein. Insbesondere kann neben der Strahlung emittierenden Vorrichtung auch eine Strahlung detektierende Vorrichtung, d.h. eine Detektoreinheit, auf der Montageebene angeordnet sein.The mounting plane has a main plane of extent, with the lateral directions running parallel to the main plane of extent. The lateral directions can in particular include the horizontal direction and the transverse direction. For example, the mounting level can be formed by a printed circuit board or circuit board (PCB). Further electronic components can be arranged on the assembly level. In particular, in addition to the radiation-emitting device, a radiation-detecting device, i.e. a detector unit, can also be arranged on the mounting plane.

Die Abstrahlrichtung umfasst eine Richtung senkrecht zur Montageebene. Das kann bedeuten, dass die Abstrahlrichtung eine Vielzahl von Richtungen umfasst, wobei die Richtungen zumindest eine Komponente aufweisen, die senkrecht zur Montageebene steht. In anderen Worten kann die Lichtabstrahlung als von der Montageebene aus nach oben, von der Montageebene weg, gerichtet bezeichnet werden.The direction of emission includes a direction perpendicular to the mounting plane. This can mean that the direction of emission comprises a multiplicity of directions, with the directions having at least one component which is perpendicular to the mounting plane. In other words, the light emission can be referred to as being directed upwards from the mounting plane, away from the mounting plane.

Eine Detektoreinheit hat insbesondere ein nach oben gerichtetes Sichtfeld. Vorteilhafterweise strahlt die Strahlung emittierende Vorrichtung die elektromagnetische Strahlung senkrecht zur Montageebene ab, und hat damit ein gleiches oder ähnliches Sichtfeld wie die Detektoreinheit. Die Strahlung emittierende Vorrichtung und die Detektoreinheit können somit auf der gleichen Montageebene angeordnet sein, oder auf zueinander parallel ausgerichteten Montageebenen. Eine Rotation der Montageebene um 90° ist nicht notwendig.In particular, a detector unit has an upwardly directed field of view. Advantageously, the radiation-emitting device emits the electromagnetic radiation perpendicular to the mounting plane and thus has the same or a similar field of view as the detector unit. The radiation-emitting device and the detector unit can thus be arranged on the same assembly plane, or on assembly planes aligned parallel to one another. It is not necessary to rotate the mounting level by 90°.

Die Laserlichtquelle kann auf der Montageebene oder auf einem auf der Montageebene befestigen Trägersubstrat abgeordnet sein. Auf diese Weise können die Montageebene und/oder das Trägersubstrat vorteilhafterweise als Wärmesenke verwendet werden. Dadurch ergibt sich ein niedriger thermischer Widerstand, der wiederum hohe elektrische Ströme erlaubt. Die Laserlichtquelle kann somit mit einer hohen elektrischen Leistung betrieben werden. Außerdem erlaubt diese Anordnung eine Stapelanordnung von Laserdiodenchips.The laser light source can be arranged on the assembly level or on a carrier substrate fastened on the assembly level. In this way, the mounting level and/or the carrier substrate can advantageously be used as a heat sink. This results in a low thermal resistance, which in turn allows high electrical currents. The laser light source can thus be operated with high electrical power. In addition, this arrangement allows a stack arrangement of laser diode chips.

Die Laserlichtquelle weist in einer Ausführungsform zumindest eine Laseremittereinheit auf. Besonders bevorzugt weist die Laserlichtquelle eine Mehrzahl von Laseremittereinheiten auf. Insbesondere weist die Laserlichtquelle zumindest eine Halbleiterlaserdiode auf. Die Halbleiterlaserdiode, die insbesondere als Laserdiodenchip ausgebildet sein kann, ist dazu vorgesehen und eingerichtet, im Betrieb Licht abzustrahlen, das zumindest bei Überschreiten bestimmter Schwellenbedingungen Laserlicht ist. Vereinfachend wird daher im Folgenden davon ausgegangen, dass die Strahlung emittierende Vorrichtung im Betrieb Laserlicht abstrahlt.In one embodiment, the laser light source has at least one laser emitter unit. The laser light source particularly preferably has a plurality of laser emitter units. In particular, the laser light source has at least one semiconductor laser diode. The semiconductor laser diode, which can be embodied in particular as a laser diode chip, is provided and set up to emit light during operation, which is laser light at least when certain threshold conditions are exceeded. For the sake of simplicity, it is therefore assumed below that the radiation-emitting device emits laser light during operation.

Die zumindest eine Halbleiterlaserdiode kann zumindest eine aktive Schicht aufweisen, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, im Betrieb in einem aktiven Bereich Licht zu erzeugen. Die aktive Schicht kann insbesondere Teil einer Halbleiterschichtenfolge mit einer Mehrzahl von Halbleiterschichten sein und eine Haupterstreckungsebene aufweisen, die senkrecht zu einer Anordnungsrichtung der Schichten der Halbleiterschichtenfolge ist. Beispielsweise kann die aktive Schicht genau einen aktiven Bereich aufweisen. Weiterhin kann die Halbleiterlaserdiode auch eine Mehrzahl von aktiven Schichten aufweisen, die innerhalb der Halbleiterschichtenfolge übereinander gestapelt und beispielsweise über Tunnelübergänge miteinander in Serie geschaltet sein können. Die Halbleiterschichten können zumindest stellenweise hochdotiert sein, um eine gute elektrische Leitfähigkeit zu gewährleisten. Auf diese Weise ist es möglich, die Halbleiterlaserdiode mit einer hohen elektrischen Leistung zu betrieben. Des Weiteren können Halbleiterlaserdioden mit kurzen elektrischen Zuleitungen verwendet werden, wodurch niedrige Induktivitäten erreicht werden.The at least one semiconductor laser diode can have at least one active layer which is designed and provided to generate light in an active region during operation. The active layer can in particular be part of a semiconductor layer sequence with a plurality of semiconductor layers and have a main extension plane which is perpendicular to an arrangement direction of the layers of the semiconductor layer sequence. For example, the active layer can have exactly one active region. Furthermore, the semiconductor laser diode can also have a plurality of active Have layers that are stacked on top of one another within the semiconductor layer sequence and can be connected to one another in series, for example via tunnel junctions. The semiconductor layers can be highly doped at least in places in order to ensure good electrical conductivity. In this way it is possible to operate the semiconductor laser diode with high electrical power. Furthermore, semiconductor laser diodes with short electrical supply lines can be used, as a result of which low inductances can be achieved.

Besonders bevorzugt ist das von der Laserlichtquelle erzeugte Licht langwelliges Licht im infraroten Spektralbereich und weist eine Wellenlänge von größer oder gleich 800 nm oder größer oder gleich 850 nm auf. Weiterhin kann das Licht eine Wellenlänge von kleiner oder gleich 2 µm oder kleiner oder gleich 1,5 µm oder kleiner oder gleich 1 µm aufweisen. Eine bevorzugte Wellenlänge des von der Laserlichtquelle erzeugten Lichts kann bei etwa 940 nm liegen. Für eine langwellige, infrarote Strahlung ist beispielsweise eine Halbleiterschichtenfolge oder zumindest eine aktive Schicht auf Basis von InxGayAl1-x-yAs oder auf Basis von InxGayAl1-x-yP geeignet, wobei jeweils 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 gilt.The light generated by the laser light source is particularly preferably long-wave light in the infrared spectral range and has a wavelength of greater than or equal to 800 nm or greater than or equal to 850 nm. Furthermore, the light can have a wavelength of less than or equal to 2 μm, or less than or equal to 1.5 μm, or less than or equal to 1 μm. A preferred wavelength of the light generated by the laser light source can be around 940 nm. For example, a semiconductor layer sequence or at least one active layer based on In x Ga y Al 1-xy As or based on In x Ga y Al 1-xy P is suitable for long-wave infrared radiation, with 0≦x≦1 in each case, 0 ≤ y ≤ 1 and x + y ≤ 1 holds.

Die Laserlichtquelle kann, muss aber nicht notwendigerweise, Licht in Abstrahlrichtung abstrahlen. Vielmehr kann das der Laserlichtquelle nachgeordnete Optiksystem dazu verwendet werden, das von der Laserlichtquelle abgestrahlte Licht zur Abstrahlrichtung umzulenken und das Strahlprofil zu formen.The laser light source can, but does not necessarily have to, emit light in the emission direction. Rather, the optics system arranged downstream of the laser light source can be used to deflect the light emitted by the laser light source to the direction of emission and to shape the beam profile.

Wenn das Optiksystem mehr als ein Optikelement umfasst, können die Optikelemente bevorzugt voneinander unabhängige optische Effekte in Bezug auf das von der Laserlichtquelle abgestrahlte Licht haben, wobei die Gesamtheit dieser Effekte die gewünschte Abstrahlcharakteristik der Strahlung emittierenden Vorrichtung ergibt. Insbesondere ist die Abstrahlcharakteristik der Strahlung emittierenden Vorrichtung von der Abstrahlcharakteristik der Laserlichtquelle verschieden.If the optics system comprises more than one optics element, the optics elements can preferably have mutually independent optical effects in relation to the light emitted by the laser light source, with the totality of these effects yielding the desired emission characteristics of the radiation-emitting device. In particular, the emission characteristics of the radiation-emitting device differ from the emission characteristics of the laser light source.

Das Optiksystem formt das Strahlprofils der Strahlung emittierenden Vorrichtung entlang der lateralen Richtungen. Das bedeutet insbesondere, dass das Strahlprofil entlang der horizontalen und der transversalen Richtung durch das Optiksystem geformt wird. Vorteilhafterweise ist das Optiksystem in der Strahlung emittierenden Vorrichtung integriert, was eine Kompaktheit des Systems ermöglicht und eine Ausrichtung zu externen optischen Komponenten unnötig macht.The optics system shapes the beam profile of the radiation-emitting device along the lateral directions. In particular, this means that the beam profile is formed by the optical system along the horizontal and transverse directions. Advantageously, the optics system is integrated in the radiation-emitting device, which allows the system to be compact and makes alignment with external optical components unnecessary.

Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform ist die Laserlichtquelle als Laserbarren oder Lasermatrix ausgebildet. Wie oben erwähnt kann die Laserlichtquelle eine Mehrzahl von Laseremittereinheiten aufweisen. Das kann beispielsweise bedeuten, dass die Laserlichtquelle eine Mehrzahl von Halbleiterlaserdioden aufweist. Weiterhin kann eine Halbleiterlaserdiode auch eine Mehrzahl von aktiven Bereichen und/oder aktiven Schichten aufweisen, die eine Mehrzahl von Laseremittereinheiten bilden können.In accordance with at least one further embodiment, the laser light source is designed as a laser bar or laser matrix. As mentioned above, the laser light source may have a plurality of laser emitter units. This can mean, for example, that the laser light source has a plurality of semiconductor laser diodes. Furthermore, a semiconductor laser diode can also have a plurality of active regions and/or active layers, which can form a plurality of laser emitter units.

Wenn kantenemittierende Laserdioden verwendet werden, kann die Laserlichtquelle als Laserbarren mit zumindest einer aktiven Schicht mit einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten aktiven Bereichen und/oder als gestapelte Halbleiterlaserdiode mit einer Mehrzahl von übereinander angeordneten aktiven Schichten ausgebildet sein. In diesem Fall kann die Laserlichtquelle somit ein eindimensionales Array von Laseremittereinheiten aufweisen. Weist jede aktive Schicht einer Mehrzahl von aktiven Schichten jeweils eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten aktiven Bereichen auf, ist die Halbleiterlaserdiode also als Laserbarren mit gestapelten aktiven Schichten ausgebildet, kann die Laserlichtquelle ein zweidimensionales Array, d.h. Matrix, von Laseremittereinheiten aufweisen.If edge-emitting laser diodes are used, the laser light source can be embodied as a laser bar with at least one active layer with a plurality of active regions arranged next to one another and/or as a stacked semiconductor laser diode with a plurality of active layers arranged one on top of the other. In this case, the laser light source can thus have a one-dimensional array of laser emitter units. If each active layer of a plurality of active layers has a plurality of active regions arranged side by side, i.e. if the semiconductor laser diode is designed as a laser bar with stacked active layers, the laser light source can have a two-dimensional array, i.e. matrix, of laser emitter units.

Wenn vertikal emittierende Laserdioden verwendet werden, kann die Laserlichtquelle mit einer Mehrzahl von Laseremittereinheiten eine Mehrzahl von besonders bevorzugt matrixartig angeordneten aktiven Bereichen in der Halbleiterschichtenfolge aufweisen. In diesem Fall kann die Laserlichtquelle somit ein zweidimensionales Array, d.h. Matrix, von Laseremittereinheiten aufweisen.If vertically emitting laser diodes are used, the laser light source with a plurality of laser emitter units can have a plurality of active regions, particularly preferably arranged in a matrix-like manner, in the semiconductor layer sequence. In this case the laser light source can thus comprise a two-dimensional array, i.e. matrix, of laser emitter units.

Die Laseremittereinheiten innerhalb des Laserbarrens oder der Lasermatrix können je nach Ausgestaltung der Laserlichtquelle, individuell, in Gruppen oder alle gemeinsam ansteuerbar sein. Besonders bevorzugt werden die Laseremittereinheiten im Betrieb alle gemeinsam und damit parallel angesteuert. Die Verwendung eines Laserbarrens oder einer Lasermatrix kann eine gleichmäßige Ausleuchtung der Umgebung ermöglichen. Des Weiteren kann das Licht, das von unterschiedlichen Laseremittereinheiten ausgeht, in unterschiedliche Richtung gelenkt werden. Auf diese Weise können Bereiche, in denen eine hohe Lichtintensität bzw. Reichweite benötigt wird, und Bereiche, in denen eine niedrige Lichtintensität ausreichend ist, z.B. in der Peripherie, unterschiedlich behandelt werden.Depending on the design of the laser light source, the laser emitter units within the laser bar or the laser matrix can be controlled individually, in groups or all together. The laser emitter units are particularly preferably all driven together and therefore in parallel during operation. The use of a laser bar or a laser matrix can enable uniform illumination of the surroundings. Furthermore, the light emanating from different laser emitter units can be directed in different directions. In this way, areas where high light intensity or range is required and areas where low light intensity is sufficient, e.g. in the periphery, can be treated differently.

Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform umfasst die Laserlichtquelle eine kantenemittierende Laserdiode. In wenigstens einer Ausführungsform ist die kantenemittierende Laserdiode auf einem zur Montageebene planparallelen Trägersubstrat angeordnet. In anderen Ausführungsformen ist die kantenemittierende Laserdiode auf einem zur Montageebene verkippten Trägersubstrat angeordnet.According to at least one further embodiment, the laser light source includes an edge emitting laser diode. In at least one embodiment, the edge-emitting laser diode is arranged on a carrier substrate that is plane-parallel to the mounting plane. In other embodiments, the edge emitting laser diode is on a to Mounting level arranged tilted carrier substrate.

Bei einer kantenemittierende Laserdiode wird das in der zumindest einen aktiven Schicht im Betrieb erzeugte Licht über eine als Facette ausgebildete Seitenfläche abgestrahlt, die senkrecht zur zumindest einen aktiven Schicht ausgebildet sein kann. Kantenemittierende Laserdioden besitzen ein für diese Laserlichtquellen typisches Fernfeld und einen charakteristischen Öffnungswinkel des Strahlprofils. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, durch die Verwendung einer kantenemittierenden Laserdiode ein elliptisch geformtes Strahlprofil im Fernfeld zu erreichen, mit einer für kantenemittierende Laserdioden typischen schmalen „langsamen Achse“.In the case of an edge-emitting laser diode, the light generated in the at least one active layer during operation is emitted via a side face designed as a facet, which can be designed perpendicularly to the at least one active layer. Edge-emitting laser diodes have a far field that is typical for these laser light sources and a characteristic opening angle of the beam profile. In particular, it can be advantageous to use an edge-emitting laser diode to achieve an elliptically shaped beam profile in the far field, with a narrow "slow axis" typical of edge-emitting laser diodes.

Durch das Trägersubstrat ist die Laserlichtquelle, in diesem Fall die kantenemittierende Laserdiode, von der Montageebene beabstandet. Die Montageebene stellt somit für das abgestrahlte Licht der Laserlichtquelle kein optisches Hindernis dar. Im Fall eines zur Montageebene planparallelen Trägersubstrats weist das Trägersubstrat eine Vorder- und Rückseite auf, deren Flächen im Wesentlichen parallel zur Montageebene verlaufen. Die Rückseite des Trägersubstrates ist der Montageebene zugewandt, während die Vorderseite des Trägersubstrats, auf der der Laserdiodenchip befestigt ist, von der Montageebene abgewandt ist. Die kantenemittierende Laserdiode kann so auf dem Trägersubstrat angeordnet sein, dass die zumindest eine aktive Schicht der Laserdiode parallel zur Montageebene ausgerichtet ist, und die Laserdiode somit Licht in eine laterale Richtung abstrahlt. Eine derartige Anordnung weist einen günstigen Wärmewiderstand auf.The laser light source, in this case the edge-emitting laser diode, is spaced apart from the mounting plane by the carrier substrate. The mounting plane thus does not represent an optical obstacle for the emitted light of the laser light source. In the case of a carrier substrate that is plane-parallel to the mounting plane, the carrier substrate has a front and rear side whose surfaces run essentially parallel to the mounting plane. The rear side of the carrier substrate faces the assembly level, while the front side of the carrier substrate, on which the laser diode chip is attached, faces away from the assembly level. The edge-emitting laser diode can be arranged on the carrier substrate in such a way that the at least one active layer of the laser diode is aligned parallel to the mounting plane, and the laser diode thus emits light in a lateral direction. Such an arrangement has a favorable thermal resistance.

Im Fall eines verkippten Trägersubstrats kann die Vorderseite des Trägersubstrats, auf der der Laserdiodenchip befestigt ist und die von der Montageebene abgewandt ist, in einer zur Montageebene schiefen Ebene liegen. Das von der Laserlichtquelle ausgehende Licht kann somit eine Komponente in Abstrahlrichtung aufweisen, was wiederum die Anforderungen an das Optiksystem vermindern kann.In the case of a tilted carrier substrate, the front side of the carrier substrate, on which the laser diode chip is attached and which faces away from the mounting plane, can lie in a plane that is inclined to the mounting plane. The light emanating from the laser light source can thus have a component in the emission direction, which in turn can reduce the demands on the optics system.

Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform weist das Optiksystem ein Licht reflektierendes Optikelement mit zumindest einer Reflektorfläche auf. Das Licht reflektierende Optikelement ist dazu vorgesehen und ausgebildet, das Licht zur Abstrahlrichtung umzulenken und eine schnelle Achse des Strahlprofils entlang einer horizontalen Richtung auszurichten.According to at least one further embodiment, the optical system has a light-reflecting optical element with at least one reflector surface. The light-reflecting optical element is provided and designed to deflect the light to the direction of emission and to align a fast axis of the beam profile along a horizontal direction.

Halbleiterlaserdioden weisen zum Beispiel Abstrahlcharakteristiken auf, die abhängig vom jeweiligen Aufbau und der Beschaffenheit sind. Beispielsweise strahlen kantenemittierende Laserdioden das in einem aktiven Bereich erzeugte Licht in einer Ebene parallel zur Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht mit einem anderen Öffnungswinkel ab als in einer Ebene senkrecht zur Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht. Mit anderen Worten können die Öffnungswinkel des Strahlprofils einer Halbleiterlaserdiode in den beiden besagten Ebenen unterschiedlich sein. Die Ebene beziehungsweise Richtung, in der das Strahlprofil den größten Öffnungswinkel aufweist, wird auch als schnelle Achse („fast axis“) bezeichnet, während die Ebene beziehungsweise Richtung, in der das Strahlprofil den kleinsten Öffnungswinkel aufweist, als langsame Achse („slow axis“) bezeichnet wird.Semiconductor laser diodes, for example, have emission characteristics that depend on the respective structure and condition. For example, edge-emitting laser diodes emit the light generated in an active region in a plane parallel to the main plane of extension of the active layer with a different opening angle than in a plane perpendicular to the main plane of extension of the active layer. In other words, the opening angles of the beam profile of a semiconductor laser diode can be different in the two said planes. The plane or direction in which the beam profile has the largest opening angle is also referred to as the fast axis (“fast axis”), while the plane or direction in which the beam profile has the smallest opening angle is called the slow axis (“slow axis”). ) referred to as.

Bevorzugt ist die Laserlichtquelle in der Strahlung emittierenden Vorrichtung zum Licht reflektierenden Optikelement so justiert, dass das von der Laserlichtquelle abgestrahlte Licht zur Abstrahlrichtung umgelenkt wird, wobei dadurch die schnelle Achse des Strahlprofils entlang der horizontalen Richtung ausgerichtet wird.The laser light source in the radiation-emitting device is preferably adjusted to the light-reflecting optical element such that the light emitted by the laser light source is deflected towards the emission direction, the fast axis of the beam profile thereby being aligned along the horizontal direction.

Das Licht reflektierende Optikelement kann mehr als eine Reflektorfläche aufweisen. Beispielsweise können jeweils unterschiedliche Laseremittereinheiten Licht auf verschiedene Reflektorflächen abstrahlen und somit unterschiedliche Winkelbereiche der Umgebung ausleuchten. Die zumindest eine Reflektorfläche des Licht reflektierenden Optikelements kann beispielsweise eine metallbeschichtete Fläche sein. Die zumindest eine Reflektorfläche ist gegenüber der Montageebene verkippt.The light-reflecting optical element can have more than one reflector surface. For example, different laser emitter units can emit light onto different reflector surfaces and thus illuminate different angular areas of the environment. The at least one reflector surface of the light-reflecting optical element can be a metal-coated surface, for example. The at least one reflector surface is tilted relative to the mounting plane.

Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform ist die Reflektorfläche des Licht reflektierenden Optikelements als gekrümmte Reflektorfläche ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann die Reflektorfläche als facettierte Reflektorfläche ausgebildet sein.In accordance with at least one further embodiment, the reflector surface of the light-reflecting optical element is designed as a curved reflector surface. Alternatively or additionally, the reflector surface can be designed as a faceted reflector surface.

Im Fall einer gekrümmten Reflektorfläche kann eine Krümmung in einer horizontalen Aufsicht oder in einer transversalen Aufsicht vorliegen. Alternativ kann eine Krümmung entlang beider Richtungen verlaufen. Insbesondere kann entlang der horizontalen Richtung die Krümmung der Reflektorfläche durch eine konkave Funktion definiert sein. Eine dergestalte Krümmung der Reflektorfläche bewirkt eine Aufspreizung des auf die Reflektorfläche einfallenden Lichts in horizontaler Richtung.In the case of a curved reflector surface, there can be a curvature in a horizontal plan view or in a transverse plan view. Alternatively, a curve can run along both directions. In particular, the curvature of the reflector surface can be defined by a concave function along the horizontal direction. Such a curvature of the reflector surface causes the light incident on the reflector surface to be spread out in the horizontal direction.

Im Fall einer facettierten Reflektorfläche kann die Reflektorfläche Wölbungen aufweisen, durch die einfallendes Licht in unterschiedliche Richtungen abgelenkt und/oder aufgeweitet wird. Durch eine gekrümmte und/oder facettierte Reflektorfläche des Optiksystems können die optischen Anforderungen anderer Optikelemente des Optiksystems reduziert, oder andere Optikelemente ganz überflüssig werden. Dadurch können Herstellungskosten verringert und eine Kompaktheit des Systems vergrößert werden. Des Weiteren verringern sich die Anforderungen einer Ausrichtung der Optikelemente zueinander, je weniger Optikelemente das Optiksystem aufweist.In the case of a faceted reflector surface, the reflector surface can have bulges, through which incident light is deflected and/or widened in different directions. A curved and/or faceted reflector surface of the optical system can reduce the optical requirements of other optical elements of the optical system decorated, or other optical elements become completely superfluous. Thereby manufacturing costs can be reduced and a compactness of the system can be increased. Furthermore, the requirements for an alignment of the optical elements to one another are reduced the fewer optical elements the optical system has.

Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform weist das Optiksystem ein Licht kollimierendes Optikelement auf. Das Licht kollimierendes Optikelement ist dazu vorgesehen und ausgebildet, eine Kollimierung des Lichts entlang einer transversalen Richtung zu bewirken. Das kann insbesondere bedeuten, dass das Licht kollimierende Optikelement den Öffnungswinkel des von der Laserlichtquelle abgestrahlten Lichts in transversaler Richtung so verändert, dass der ausgeleuchtete Winkelbereich kleiner ist als der Öffnungswinkel des Strahlprofils der Laserlichtquelle entlang der langsamen Achse. Vorteilhafterweise wird die Umgebung effektiv ausgeleuchtet, insbesondere in transversaler Richtung.In accordance with at least one further embodiment, the optics system has a light-collimating optics element. The light-collimating optical element is provided and designed to cause the light to be collimated along a transverse direction. This can mean in particular that the light-collimating optical element changes the opening angle of the light emitted by the laser light source in the transverse direction in such a way that the illuminated angular range is smaller than the opening angle of the beam profile of the laser light source along the slow axis. The surroundings are advantageously illuminated effectively, in particular in the transverse direction.

Das Licht kollimierende Optikelement kann einen Linsenkörper aufweisen. Ein solcher Linsenkörper kann auch als Bulk-Linse bezeichnet werden. Insbesondere kann das Licht kollimierende Optikelement eine makroskopische Linsenfläche aufweisen oder dadurch gebildet sein. Das Licht kollimierende Optikelement kann beispielsweise eine konvexe Linsenfläche, insbesondere eine zylinderlinsenartigen Linsenfläche, aufweisen oder dadurch gebildet sein. „Zylinderlinsenartig“ kann hier und im Folgenden insbesondere bedeuten, dass die Form eines Schnitts durch eine Oberfläche des Optikelements zumindest abschnittsweise als Kegelschnitt, als Konik, als Asphäre, als Polynom oder als Kombination dieser beschreibbar ist. Das Licht kollimierende Optikelement kann als Fresnellinse ausgebildet sein, was zu einem kompakteren Optikelement führt.The light-collimating optical element can have a lens body. Such a lens body can also be referred to as a bulk lens. In particular, the light-collimating optical element can have a macroscopic lens surface or be formed by it. The light-collimating optical element can have, for example, a convex lens surface, in particular a cylindrical lens-like lens surface, or be formed thereby. "Cylindrical lens-like" can mean here and in the following in particular that the shape of a section through a surface of the optical element can be described at least in sections as a conic section, as a taper, as an asphere, as a polynomial or as a combination of these. The optical element collimating the light can be designed as a Fresnel lens, which leads to a more compact optical element.

Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform weist das Optiksystem ein Licht divergierendes Optikelement auf. Das Licht divergierendes Optikelement ist dazu vorgesehen und ausgebildet, eine Aufspreizung des Lichts entlang der horizontalen Richtung zu bewirken. Das kann insbesondere bedeuten, dass das Licht divergierende Optikelement in der horizontalen Richtung den Öffnungswinkel des von der Laserlichtquelle abgestrahlten Lichts, also bevorzugt den Öffnungswinkel der schnellen Achse, so verändert, dass ein gewünschter Winkelbereich in horizontaler Richtung ausgeleuchtet wird. Bevorzugt bewirkt die horizontale Aufspreizung eine möglichst gleichförmige winkelabhängige Abstrahlintensität in einem gewünschten Winkelbereich, der besonders bevorzugt insbesondere größer als der Öffnungswinkel des Strahlprofils der Laserlichtquelle entlang der schnellen Achse ist. Insbesondere ist die horizontale Aufspreizung bevorzugt symmetrisch. Das kann insbesondere bedeuten, dass die winkelabhängige Abstrahlintensitätsverteilung in horizontaler Richtung symmetrisch nach links und rechts ist. Auch in horizontaler Richtung wird die Umgebung somit effektiv ausgeleuchtet.In accordance with at least one further embodiment, the optics system has a light-diverging optics element. The light-diverging optics element is provided and designed to spread the light along the horizontal direction. This can mean in particular that the light-diverging optics element changes the opening angle of the light emitted by the laser light source in the horizontal direction, i.e. preferably the opening angle of the fast axis, in such a way that a desired angular range is illuminated in the horizontal direction. The horizontal spread preferably causes an angle-dependent emission intensity that is as uniform as possible in a desired angular range, which is particularly preferably larger than the opening angle of the beam profile of the laser light source along the fast axis. In particular, the horizontal spread is preferably symmetrical. In particular, this can mean that the angle-dependent emission intensity distribution is symmetrical to the left and right in the horizontal direction. The surroundings are also effectively illuminated in the horizontal direction.

Das Licht divergierende Optikelement kann eine makroskopische Linsenfläche aufweisen oder dadurch gebildet sein. Das Licht divergierende Optikelement kann beispielsweise eine konkave Linsenfläche, insbesondere eine zylinderlinsenartigen Linsenfläche, aufweisen oder dadurch gebildet sein. Das Licht divergierende Optikelement kann auch als Fresnellinse ausgebildet sein, was zu einem kompakteren Optikelement führt.The light-diverging optical element can have or be formed by a macroscopic lens surface. The light-diverging optical element can have, for example, a concave lens surface, in particular a cylindrical lens-like lens surface, or be formed thereby. The light-diverging optical element can also be designed as a Fresnel lens, which leads to a more compact optical element.

Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform ist das Licht divergierende Optikelement des Optiksystems als Mikrolinsenarray ausgebildet, welches eine Mehrzahl von Mikrolinsen aufweist. Die Mikrolinsen weisen eine Dimension auf, die derart klein ist, dass das Licht der Laserlichtquelle und insbesondere das Licht jeder Laseremittereinheit auf mehrere Mikrolinsen fällt. Die Mikrolinsen werden bevorzugt durch sich eindimensional in eine Richtung erstreckende Strukturen gebildet. Mit anderen Worten kann jede der Mikrolinsen durch eine Zylinderlinse gebildet werden. Als Zylinderlinsen können hier und im Folgenden Strukturen bezeichnet werden, die wie weiter oben beschrieben zylinderlinsenartig ausgebildet sind. Beispielsweise kann eine Zylinderlinse eine Linsenfläche aufweisen, die einer entlang einer Richtung extrudierten Form entspricht, wobei die Linsenfläche einem Teil einer Mantelfläche eines Zylinders mit runder und/oder eckiger Grundfläche entsprechen kann. Eine „entlang einer Richtung extrudierte Form“ bezieht sich insbesondere auf eine geometrische Beschreibung der Form und ist nicht beschränkend in Bezug auf das Herstellungsverfahren zu verstehen. Insbesondere kann sich eine solche Form entlang eines Extrusionspfads, auch als Extrusionsrichtung bezeichenbar, erstrecken, dessen Richtungsvektor um maximal 30° oder maximal 20° oder maximal 10° von der Symmetrieebene abweicht. Die Verwendung eines Mikrolinsenarrays ermöglicht die kompakte Implementierung des Licht divergierenden Optikelements.According to at least one further embodiment, the light-diverging optics element of the optics system is designed as a microlens array, which has a plurality of microlenses. The microlenses have a dimension that is so small that the light from the laser light source and in particular the light from each laser emitter unit falls on a plurality of microlenses. The microlenses are preferably formed by structures extending one-dimensionally in one direction. In other words, each of the micro lenses can be formed by a cylindrical lens. Here and in the following, structures can be referred to as cylindrical lenses which are designed in the manner of a cylindrical lens as described further above. For example, a cylindrical lens can have a lens surface that corresponds to a shape extruded along one direction, wherein the lens surface can correspond to part of a lateral surface of a cylinder with a round and/or angular base. A “shape extruded along a direction” specifically refers to a geometric description of the shape and is not meant to be limiting in terms of the manufacturing process. In particular, such a shape can extend along an extrusion path, also referred to as an extrusion direction, whose direction vector deviates from the plane of symmetry by a maximum of 30° or a maximum of 20° or a maximum of 10°. The use of a microlens array enables the compact implementation of the light diverging optical element.

Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform sind zumindest zwei Optikelemente des Optiksystems einstückig ausgebildet. Das kann insbesondere bedeuten, dass das Licht reflektierende und das Licht kollimierende Optikelement einstückig ausgebildet sein können. Alternativ können das Licht reflektierende und das Licht divergierende Optikelement einstückig ausgebildet sein. Alternativ können das Licht divergierende und das Licht kollimierende Optikelement einstückig ausgebildet sein. In diesem Fall können die beiden Optikelemente einen gemeinsamer Linsenkörper aufweisen, dessen eine Linsenfläche das Licht kollimierende Optikelement und dessen andere Linsenfläche das Licht divergierende Optikelement bildet. Es kann auch sein, dass das Licht reflektierende, das Licht divergierende und das Licht kollimierende Optikelement einstückig ausgebildet sind.In accordance with at least one further embodiment, at least two optical elements of the optical system are formed in one piece. This can mean in particular that the light-reflecting and the light-collimating optical element can be designed in one piece. Alternatively, the light-reflecting and the light-diverging optical element can be formed in one piece. Alternatively, the light-diverging and the light-collimating optical element can be formed in one piece. In this case, the two optical elements can have a common lens body, one of which lenses surface forms the light-collimating optical element and whose other lens surface forms the light-diverging optical element. It can also be the case that the optical element reflecting the light, diverging the light and collimating the light are formed in one piece.

Eine einstückige Ausbildung kann insbesondere bedeuten, dass einstückig ausgebildete Elemente gemeinsam durch eine einzige Komponente gebildet werden. Eine solche einstückige Komponente kann durch ein einzelnes Bauteil gebildet werden. Beispielsweise können einstückig ausgebildete Optikelemente durch unterschiedliche Oberflächen eines solchen Bauteils gebildet werden. Weiterhin kann eine einstückige Komponente durch fest miteinander verbundene, zuvor separat hergestellte Bauteile, beispielsweise verschmolzene oder verklebte Bauteile, gebildet werden. Eine einstückige Ausführung führt zur Verringerung von optischen Verlusten, da die Anzahl der Oberflächen und damit Fresnel-Reflexionsverluste reduziert werden. Des Weiteren werden durch die einstückige Ausführung optische Anordnungsschwierigkeiten umgangen.A one-piece design can in particular mean that elements designed in one piece are formed together by a single component. Such a one-piece component can be formed by a single component. For example, optical elements designed in one piece can be formed by different surfaces of such a component. Furthermore, a one-piece component can be formed by components that are firmly connected to one another and previously produced separately, for example components that are fused or glued together. A one-piece design leads to a reduction in optical losses, since the number of surfaces and thus Fresnel reflection losses are reduced. Furthermore, optical arrangement difficulties are avoided by the one-piece design.

Alternativ können die Optikelemente des Optiksystems getrennt voneinander ausgebildet und in der Strahlung emittierenden Vorrichtung montiert sein. Mit anderen Worten können die Optikelemente auch als separate Komponenten ausgebildet sein, die zueinander passend angeordnet werden. Die Fabrikation separater Komponenten kann im Vergleich zur einstückigen Ausführung leichter zu realisieren sein.Alternatively, the optical elements of the optical system can be designed separately from one another and mounted in the radiation-emitting device. In other words, the optical elements can also be designed as separate components that are arranged to match one another. Fabrication of separate components may be easier to implement compared to a one-piece design.

Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform weist die Strahlung emittierende Vorrichtung weiterhin einen Gehäusekörper auf. Der Gehäusekörper umschließt mit zumindest einem Optikelement des Optiksystems und mit der Montageebene einen hermetisch dichten Innenraum, in dem die Laserlichtquelle angeordnet ist. Das kann insbesondere bedeuten, dass je nach Ausbildung der Laserlichtquelle eine Halbleiterlaserdiode oder eine Mehrzahl von Halbleiterlaserdioden im Gehäusekörper angeordnet und besonders bevorzugt elektrisch angeschlossen ist.In accordance with at least one further embodiment, the radiation-emitting device also has a housing body. The housing body, with at least one optical element of the optical system and with the mounting plane, encloses a hermetically sealed interior space in which the laser light source is arranged. This can mean in particular that, depending on the design of the laser light source, a semiconductor laser diode or a plurality of semiconductor laser diodes is arranged in the housing body and particularly preferably electrically connected.

Ein Optikelement, mehrere Optikelemente oder alle Optikelemente des Optiksystems können in oder am Gehäusekörper angeordnet und insbesondere montiert sein, beispielsweise durch verkleben. Sind alle Optikelement des Optiksystems in oder am Gehäusekörper angeordnet, kann eine große Kompaktheit der Strahlung emittierenden Vorrichtung erreicht werden. Die Integration der optischen Funktion in einen Gehäusekörper führt zur Miniaturisierung und reduziert gleichzeitig die Anzahl der Flächen, was ferner Fresnel-Reflexionsverluste reduziert. Besonders bevorzugt kann zumindest ein Optikelement des Optiksystems mit dem Gehäusekörper und der Montageebene einen hermetisch dichten Innenraum umschließen, in dem zumindest die Laserlichtquelle angeordnet ist. „Hermetisch dicht“ kann hier und im Folgenden insbesondere bedeuten, dass schädigende Substanzen oder andere schädigenden Einflüsse aus der Umgebung nicht in einem solchen Maß in den Innenraum gelangen können, dass dadurch beispielsweise im Laufe einer üblichen zu erwartenden oder spezifizierten Lebensdauer ein schädigender Effekt hervorgerufen wird. Weiterhin kann ein Optikelement des Optiksystems eine Austrittsflache der Strahlung emittierenden Vorrichtung bilden, durch das das Licht in die Umgebung abgestrahlt wird.An optics element, several optics elements or all optics elements of the optics system can be arranged in or on the housing body and in particular mounted, for example by gluing. If all optical elements of the optical system are arranged in or on the housing body, the radiation-emitting device can be very compact. The integration of the optical function in a housing body leads to miniaturization and at the same time reduces the number of surfaces, which further reduces Fresnel reflection losses. Particularly preferably, at least one optical element of the optical system with the housing body and the mounting plane can enclose a hermetically sealed interior space in which at least the laser light source is arranged. Here and in the following, "hermetically sealed" can mean in particular that harmful substances or other harmful influences from the environment cannot get into the interior to such an extent that a damaging effect is caused, for example, in the course of a normal expected or specified service life . Furthermore, an optical element of the optical system can form an exit surface of the radiation-emitting device, through which the light is emitted into the environment.

Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform umfasst die Laserlichtquelle zumindest eine auf der Montageebene angeordnete vertikal emittierende Laserdiode mit horizontaler Kavität. Die vertikal emittierende Laserdiode mit horizontaler Kavität koppelt im Betrieb das in der Kavität generierte Licht über eine integrierte Spiegelschicht zur Abstrahlrichtung aus.In accordance with at least one further embodiment, the laser light source comprises at least one vertically emitting laser diode with a horizontal cavity which is arranged on the mounting plane. During operation, the vertically emitting laser diode with a horizontal cavity couples the light generated in the cavity to the emission direction via an integrated mirror layer.

Eine vertikal emittierende Laserdiode mit horizontaler Kavität kann im Folgenden auch als HCSEL („Horizontal Cavity surface emitting Laser“) bezeichnet werden. Bei einer vertikal emittierenden Laserdiode mit horizontaler Kavität beziehen sich die Bezeichnungen „horizontal“ und „vertikal“ allein auf die Halbleiterlaserdiode und nicht auf die in Verbindung mit der Strahlung emittierenden Vorrichtung definierten Richtungen. Indes kann die Ausrichtung der Kavität entlang der lateralen Richtungen erfolgen, d.h. die Kavität kann entlang der horizontalen und/oder transversalen Richtung ausgerichtet sein. Die vertikale Lichtemission der Laserdiode fällt dann mit der Abstrahlrichtung der Strahlung emittierenden Vorrichtung zusammen.A vertically emitting laser diode with a horizontal cavity can also be referred to below as an HCSEL (“Horizontal Cavity Surface Emitting Laser”). In a horizontal cavity vertical emitting laser diode, the terms "horizontal" and "vertical" refer solely to the semiconductor laser diode and not to the directions defined in connection with the radiation emitting device. However, the orientation of the cavity can be along the lateral directions, i.e. the cavity can be oriented along the horizontal and/or transverse direction. The vertical light emission of the laser diode then coincides with the emission direction of the radiation-emitting device.

Eine vertikal emittierende Laserdiode mit horizontaler Kavität basiert auf dem Aufbau einer kantenemittierenden Laserdiode, bei der durch Gräben in der Halbleiterschichtenfolge zumindest eine Facette ausgebildet wird, über die im Betrieb Licht parallel zur aktiven Schicht abgestrahlt werden kann. Die der zumindest einen Facette gegenüber liegende, durch die Gräben erzeugte Fläche der Halbleiterschichtenfolge ist beispielsweise in einem Winkel von 45° geneigt und reflektierend ausgebildet, so dass das auf diese von den Facette abgestrahlte Licht in eine Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht stehende Richtung abgestrahlt wird.A vertically emitting laser diode with a horizontal cavity is based on the construction of an edge emitting laser diode in which at least one facet is formed by trenches in the semiconductor layer sequence, via which light can be emitted parallel to the active layer during operation. The surface of the semiconductor layer sequence opposite the at least one facet and produced by the trenches is inclined at an angle of 45°, for example, and is reflective, so that the light emitted by the facet onto this surface is emitted in a direction perpendicular to the main plane of extension of the active layer becomes.

Zur Herstellung einer solchen Laserlichtquelle können nach dem Aufwachsen der Halbleiterschichtenfolge Teile dieser beispielsweise durch Ätzen in monolithisch integrierte Umlenkelemente mit einer Reflektorfläche strukturiert werden. Den Reflektorflächen gegenüberliegend werden die Lichtauskoppelflächen ausgebildet, so dass im Betrieb Licht, das von den Lichtauskoppelflächen emittiert wird, auf die Reflektorflächen gestrahlt wird. Die Reflektorflächen können bevorzugt mit einer reflektierenden Beschichtung, beispielsweise einer Metallbeschichtung oder einer Bragg-Spiegel-Schichtenfolge, beschichtet werden. Die so hergestellten Umlenkelemente können beispielsweise als gerade Prismen mit einer ebenen Reflektorfläche oder als gekrümmte Prismen mit einer gekrümmten Reflektorfläche, die beispielsweise zur Erzeugung eines zirkularen Lichtflecks dienen kann, ausgebildet werden.In order to produce such a laser light source, parts of the semiconductor layer sequence can be integrated into monolithically integrated deflection elements after the growth thereof, for example by etching be structured with a reflector surface. The light output surfaces are formed opposite the reflector surfaces, so that during operation light emitted by the light output surfaces is radiated onto the reflector surfaces. The reflector surfaces can preferably be coated with a reflective coating, for example a metal coating or a Bragg mirror layer sequence. The deflection elements produced in this way can be designed, for example, as straight prisms with a flat reflector surface or as curved prisms with a curved reflector surface, which can be used, for example, to generate a circular light spot.

Alternativ kann die vertikal emittierende Laserdiode beispielsweise auch Reflektorflächen aufweisen, die über Totalreflexion das in der aktiven Schicht im Betrieb erzeugte Licht vor dem Austritt aus der Halbleiterschichtenfolge in eine Richtung senkrecht zur Resonatorrichtung umlenken. Ausbildungsformen für derartige Laserdioden sind in den Druckschriften DE 10 2007 062 050 B4 und US 2009/0097519 A1 aus derselben Patentfamilie beschrieben, deren Offenbarungsgehalte hiermit vollumfänglich aufgenommen werden.Alternatively, the vertically emitting laser diode can also have reflector surfaces, for example, which, via total reflection, deflect the light generated in the active layer during operation in a direction perpendicular to the resonator direction before it emerges from the semiconductor layer sequence. Training forms for such laser diodes are in the publications DE 10 2007 062 050 B4 and U.S. 2009/0097519 A1 described from the same patent family, the disclosure contents of which are hereby incorporated in their entirety.

Durch die Verwendung einer vertikal emittierenden Laserdiode sind kein externer Spiegel und keine Umlenkung des von der Laserdiode emittierten Laserlichts erforderlich. Das bedeutet, dass weniger diskrete Bauteile vorliegen, die zueinander ausgerichtet werden müssen. Das wiederum reduziert die Herstellungskosten. Des Weiteren kann somit die Strahlung emittierende Vorrichtung größenmäßig reduziert werden. Wenn mehrere vertikal emittierenden Laserdioden verwendet werden oder die vertikal emittierende Laserdiode aus einer Mehrzahl von Laseremittereinheiten besteht, können diese eine gemeinsame Anode aufweisen. Vorteilhafterweise kann durch die Verwendung einer vertikal emittierenden Laserdiode die Abstrahlcharakteristik einer kantenemittierender Laserdiode beibehalten werden, wodurch sich im Fernfeld eine schmale langsame Achse des Strahlprofils ausbildet, als dies unter Verwendung einer VCSEL-Diode der Fall wäre. Das wiederum führt zu reduzierten Anforderungen an das verwendete Optiksystem.By using a vertically emitting laser diode, no external mirror and no deflection of the laser light emitted by the laser diode are required. This means there are fewer discrete components that need to be aligned with one another. This in turn reduces the manufacturing costs. Furthermore, the radiation-emitting device can thus be reduced in size. If a plurality of vertically emitting laser diodes are used or the vertically emitting laser diode consists of a plurality of laser emitter units, these can have a common anode. Advantageously, the emission characteristics of an edge-emitting laser diode can be retained through the use of a vertically emitting laser diode, as a result of which a narrow, slow axis of the beam profile is formed in the far field than would be the case using a VCSEL diode. This in turn leads to reduced demands on the optical system used.

Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform weist die zumindest eine vertikal emittierende Laserdiode mit horizontaler Kavität eine Mehrzahl von Emissionsbereichen auf, ausgehend von denen Licht entlang der Abstrahlrichtung ausgekoppelt wird.In accordance with at least one further embodiment, the at least one vertically emitting laser diode with a horizontal cavity has a plurality of emission regions, starting from which light is coupled out along the emission direction.

Wie oben beschrieben, werden die Emissionsbereiche durch Gräben in der Halbleiterschichtenfolge gebildet. Hierbei wird eine Mehrzahl von Facetten ausgebildet, und eine der jeweiligen Facette gegenüberliegende geneigte Fläche. Die gegenüberliegende geneigte Fläche reflektiert das von der jeweiligen Facette abgestrahlte Licht in eine Richtung, die senkrecht zur Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht steht. Die Emissionbereiche können in einer Linie angeordnet sein und voneinander in einem definierten Abstand entfernt sein. Beispielsweise befindet sich jeweils ein Emissionsbereich an gegenüberliegenden Enden des Laserdiodenchips. Vorteilhafterweise ergibt sich durch die Mehrzahl von Emissionsbereichen eine bessere Ausleuchtung des Optiksystem und damit der Umgebung. Durch die Verteilung des abgestrahlten Lichts auf mehrere Emissionsbereiche wird ferner Verschleiß reduziert. Insbesondere kann eine hohe Intensität der Strahlung und/oder eine lange Betriebsdauer ein Schmelzen der aktiven Schicht am Emissionsbereich begünstigen. Das Schmelzen wird regelmäßig als COD („Catastrophic Optical Damage“) bezeichnet. Der COD Pegel wird durch die Verteilung auf mehrere Emissionsbereiche reduziert. Außerdem führt die Verwendung mehrerer Emissionsbereiche zu einer höheren Homogenität an den äußeren Rändern des Sichtfeldes, auch genannt FoV (engl: „Field of View“) der Strahlung emittierenden Vorrichtung. Dies ist möglich durch eine Überlagerung zweier oder mehrerer Strahlenbündel desselben Laserdiodenchips.As described above, the emission regions are formed by trenches in the semiconductor layer sequence. Here, a plurality of facets are formed, and an inclined surface opposed to each facet. The opposite inclined surface reflects the light emitted by the respective facet in a direction that is perpendicular to the main plane of extension of the active layer. The emission areas can be arranged in a line and separated from each other by a defined distance. For example, there is in each case an emission region at opposite ends of the laser diode chip. Advantageously, the plurality of emission areas results in better illumination of the optics system and thus of the surroundings. Wear is also reduced by distributing the emitted light over a number of emission areas. In particular, a high intensity of the radiation and/or a long operating time can promote melting of the active layer in the emission area. Melting is regularly referred to as COD (Catastrophic Optical Damage). The COD level is reduced by the distribution over several emission areas. In addition, the use of multiple emission regions leads to higher homogeneity at the outer edges of the field of view, also called FoV (Engl: "Field of View") of the radiation-emitting device. This is possible by superimposing two or more beams of rays from the same laser diode chip.

Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform weist die zumindest eine vertikal emittierende Laserdiode eine Mehrzahl horizontaler Kavitäten auf, die um einen zentralen Emissionsbereich paarweise gegenüberliegend angeordnet sind. Das kann bedeuten, dass in jeder der sich gegenüberliegenden Kavitäten Laserlicht generiert wird, welches über einen gemeinsamen zentralen Emissionsbereich emittiert wird. Die horizontalen Kavitäten und der Emissionsbereich sind in der lateralen Ebene angeordnet. Beispielsweise kann eine vertikal emittierende Laserdiode zwei sich gegenüberliegende horizontale Kavitäten aufweisen, und einen zwischen den Kavitäten liegenden Emissionsbereich. Es ist auch möglich, dass mehrere horizontale Kavitäten sternförmig um einen zentralen Emissionsbereich angeordnet sind.In accordance with at least one further embodiment, the at least one vertically emitting laser diode has a plurality of horizontal cavities which are arranged in pairs opposite one another around a central emission region. This can mean that laser light is generated in each of the opposing cavities, which laser light is emitted via a common central emission area. The horizontal cavities and the emission area are arranged in the lateral plane. For example, a vertically emitting laser diode can have two opposite horizontal cavities and an emission region located between the cavities. It is also possible for several horizontal cavities to be arranged in a star shape around a central emission area.

Eine vertikal emittierende Laserdiode mit einer Mehrzahl horizontaler Kavitäten kann auch als Verbindung mehrere HCSEL-Dioden aufgefasst werden, die sich einen Emissionsbereich teilen. Mit anderen Worten werden durch diese Anordnung zwei oder mehr HCSEL-Dioden miteinander verbunden. Auf diese Weise kann eine hohe Leistung des Laserlichts erzielt und ein kompakter Laserdiodenchip realisiert werden. Aufgrund des im Vergleich zum gesamten Laserdiodenchip kleinen Emissionsbereichs kann eine kleine Etendue erreicht werden, d.h. die Ausdehnung eines von der Laserdiode abgestrahlten Strahlenbündels kann gering sein. Insbesondere kann im Fall sternförmig angeordneter horizontaler Kavitäten der vom Emissionsbereich abgestrahlte Lichtkegel symmetrisch sein und sich damit vom typischen Strahlprofil eines kantenemittierenden Emitters unterscheiden.A vertically emitting laser diode with a plurality of horizontal cavities can also be understood as a connection of several HCSEL diodes that share an emission area. In other words, this arrangement connects two or more HCSEL diodes together. In this way, a high power of the laser light can be achieved and a compact laser diode chip can be realized. Because the emission area is small compared to the entire laser diode chip, a small etendue can be achieved, ie the extent of a radiated beam can be small. In particular, in the case of horizontal cavities arranged in a star shape, the light cone emitted by the emission area can be symmetrical and thus differ from the typical beam profile of an edge-emitting emitter.

Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform ist jeder der zumindest einen vertikal emittierenden Laserdiode ein weiteres Optikelement zugeordnet ist. Das weitere Optikelement ist dazu vorgesehen und ausgebildet, das von der jeweiligen Laserdiode zur Abstrahlrichtung ausgekoppelte Licht entlang der horizontalen Richtung umzulenken.According to at least one further embodiment, each of the at least one vertically emitting laser diode is assigned a further optical element. The additional optical element is provided and designed to deflect the light coupled out from the respective laser diode to the direction of emission along the horizontal direction.

Das kann bedeuten, dass an dem zumindest einen Emissionsbereich einer vertikal emittierenden Laserdiode ein weiteres Optikelement angeordnet ist. Das weitere Optikelement kann in Abstrahlrichtung auf oder über dem jeweiligen Emissionsbereich angeordnet sein. Das weitere Optikelement kann direkt auf dem Laserdiodenchip angebracht sein, wodurch eine Ausrichtung des weiteren Optikelements in der Strahlung emittierenden Vorrichtung vermieden wird. In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem weiteren Optikelement um ein refraktives Optikelement. Alternativ kann das weitere Optikelement auch diffraktiv oder phasenmodulierend sein. Wenn eine Mehrzahl von Laserdiodenchips verwendet wird, kann durch die weiteren Optikelemente insbesondere erreicht werden, dass die von den Laserdiodenchips abgestrahlten Lichtkegel in unterschiedliche Richtungen umgelenkt werden. Auf diese Weise können das Optiksystem und die Umgebung effektiv ausgeleuchtet werden.This can mean that a further optical element is arranged on the at least one emission region of a vertically emitting laser diode. The further optical element can be arranged in the emission direction on or above the respective emission area. The further optics element can be mounted directly on the laser diode chip, thereby avoiding an alignment of the further optics element in the radiation-emitting device. In one embodiment, the further optical element is a refractive optical element. Alternatively, the additional optical element can also be diffractive or phase-modulating. If a plurality of laser diode chips is used, the additional optical elements can in particular ensure that the light cones emitted by the laser diode chips are deflected in different directions. In this way, the optical system and the environment can be effectively illuminated.

Insbesondere können in dieser Ausführungsform individuell adressier- und steuerbare Laserdiodenchips verwendet werden, die sequentielle Lichtblitze abstrahlen. Die Laserdiodenchips können individuell oder in Gruppen angesteuert werden. Jeder Laserdiodenchip oder jede Gruppe von Laserdiodenchips kann einen anderen Bereich im Fernfeld ausleuchten, wobei das Strahlprofil im Fernfeld durch das Optiksystem optimiert wird. Insbesondere kann das Optiksystem dergestalt sein, dass für unterschiedliche Bereiche des Fernfeldes unterschiedliche Strahlmuster generiert werden, d.h. dass das Strahlprofil für jeden der ausgeleuchteten Bereiche im Fernfeld unterschiedlich sein kann.In particular, individually addressable and controllable laser diode chips that emit sequential light flashes can be used in this embodiment. The laser diode chips can be controlled individually or in groups. Each laser diode chip or group of laser diode chips can illuminate a different area in the far field, with the beam profile in the far field being optimized by the optics system. In particular, the optical system can be such that different beam patterns are generated for different areas of the far field, i.e. the beam profile can be different for each of the illuminated areas in the far field.

Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform ist das weitere Optikelement ein Prisma. Alternativ kann das weitere Optikelement ein Beugungsgitter, ein photonischer Kristall, oder eine integrierte Phasenmodulationsstruktur sein. Mithilfe eines Prismas, eines Beugungsgitters, eines photonischen Kristalls, oder eine integrierten Phasenmodulationsstruktur können die von einem Laserdiodenchip abgestrahlten Strahlbündel modelliert und in unterschiedliche Richtungen umgelenkt werden.According to at least one further embodiment, the further optical element is a prism. Alternatively, the further optical element can be a diffraction grating, a photonic crystal, or an integrated phase modulation structure. With the help of a prism, a diffraction grating, a photonic crystal, or an integrated phase modulation structure, the beam of rays emitted by a laser diode chip can be modeled and deflected in different directions.

Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform umfasst die zumindest eine Laserlichtquelle eine auf der Montageebene angeordnete oberflächenemittierende Laserdiode mit vertikaler Kavität. Im Betrieb koppelt die oberflächenemittierende Laserdiode mit vertikaler Kavität das in der Kavität generierte Licht zur Abstrahlrichtung aus.According to at least one further embodiment, the at least one laser light source comprises a vertical cavity surface-emitting laser diode arranged on the mounting plane. During operation, the surface-emitting laser diode with a vertical cavity couples the light generated in the cavity to the emission direction.

Eine vertikal emittierende Laserdiode mit vertikaler Kavität kann auch VCSEL-Diode (VCSEL: „vertical-cavity surfaceemitting laser“) genannt werden. Bei dieser Art von Laserdiode wird das in der zumindest einen aktiven Schicht im Betrieb erzeugte Licht über eine parallel zur aktiven Schicht angeordnete Oberfläche der Halbleiterschichtenfolge abgestrahlt wird. Die VCSEL-Diode kann direkt auf der Montageebene angebraucht sein. Wenn neben einer oder mehrerer VCSEL-Dioden zusätzlich noch kantenemittierende Dioden verwendet werden, kann die VCSEL-Diode auch zusammen mit diesen auf einem Trägersubstrat angeordnet sein, was die Fabrikation erleichtert und Ausrichtungsschwierigkeiten reduziert.A vertically emitting laser diode with a vertical cavity can also be called a VCSEL diode (VCSEL: "vertical-cavity surface-emitting laser"). In this type of laser diode, the light generated in the at least one active layer during operation is emitted via a surface of the semiconductor layer sequence arranged parallel to the active layer. The VCSEL diode can be applied directly at the assembly level. If edge-emitting diodes are also used in addition to one or more VCSEL diodes, the VCSEL diode can also be arranged together with these on a carrier substrate, which facilitates fabrication and reduces alignment difficulties.

Eine VCSEL-Diode besitzt im Fernfeld ein symmetrischeres Strahlprofil als eine kantenemittierende Laserdiode. Beispielsweise kann der Lichtkegel einer kantenemittierenden Laserdiode im Fernfeld einen Öffnungswinkel entlang der schnellen Achse von etwa 120°, und entlang der langsamen Ache von etwa 12° erreichen. Demgegenüber kann der Lichtkegel einer VCSEL-Diode oder eines VCSEL-Dioden Arrays im Fernfeld Öffnungswinkel von etwa 30°-60° in der horizontalen Richtung und 30° in der transversalen Richtung erreichen. Die Verwendung einer VCSEL-Diode oder eines VCSEL-Dioden Arrays kann deshalb vorteilhaft sein, um im Fernfeld Hindernisse oberhalb der Straße, wie beispielsweise Auffahrrampen, Brücken oder Garagen, auszuleuchten. Die VCSEL-Diode oder das VCSEL-Dioden Array kann zum Beispiel je nach Situation an- oder ausgeschaltet werden. Das von der VCSEL-Diode oder von dem VCSEL-Dioden Array ausgehende Licht kann vorteilhafterweise ohne zusätzliche Kollimierung abgestrahlt werden, und die Strahlung emittierende Vorrichtung kann deshalb kompakt realisiert werden.A VCSEL diode has a more symmetrical beam profile in the far field than an edge-emitting laser diode. For example, in the far field, the light cone of an edge-emitting laser diode can achieve a beamwidth of about 120° along the fast axis and about 12° along the slow axis. In contrast, the light cone of a VCSEL diode or a VCSEL diode array in the far field can achieve opening angles of about 30°-60° in the horizontal direction and 30° in the transverse direction. The use of a VCSEL diode or a VCSEL diode array can therefore be advantageous in order to illuminate obstacles above the road, such as ramps, bridges or garages, in the far field. For example, the VCSEL diode or VCSEL diode array can be turned on or off depending on the situation. The light emanating from the VCSEL diode or from the VCSEL diode array can advantageously be emitted without additional collimation, and the radiation-emitting device can therefore be implemented in a compact manner.

Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform bildet das Optiksystem eine kuppelförmige Austrittsfläche für das abgestrahlte Licht. Alternativ weist das Optiksystem eine Mehrzahl von Austrittsflächen auf, deren Flächennormalen in unterschiedliche Richtungen zeigen.According to at least one further embodiment, the optics system forms a dome-shaped exit surface for the emitted light. Alternatively, the optics system has a plurality of exit surfaces whose surface normals point in different directions.

Die Austrittsfläche oder die Mehrzahl an Austrittsflächen können eine Abdeckung des Gehäusekörpers bilden. Im Fall einer kuppelförmigen Austrittsfläche kann die Austrittsfläche beispielsweise halbkugelförmig über der Montageebene angeordnet sein und mit dem Gehäusekörper abschließen. In der Austrittsfläche können die oben erwähnten Optikelemente, insbesondere das Licht divergierende und/oder das Licht kollimierende Optikelement, integriert sein. Wenn das Optiksystem eine Mehrzahl von Austrittsflächen aufweist, können diese abschnittsweise ebene Flächen sein. Ferner können die Austrittsflächen in geeigneter Weise miteinander verbunden, z.B. verklebt, sein und mit dem Gehäusekörper abschließen. Ausgehend von einem zentralen Punkt auf der Montageebene können die Austrittsfläche oder die Mehrzahl von Austrittsflächen einen großen Raumwinkel in der horizontalen Richtung abdecken. Mithilfe einer kuppelförmigen Austrittsfläche oder einer Mehrzahl von Austrittsflächen, deren Flächennormalen in unterschiedliche Richtungen zeigen, kann die Strahlung emittierende Vorrichtung Licht in einen weiten Winkelbereich abstrahlen. Beispielsweise kann ein Winkelbereich von etwa 240° in horizontaler Richtung und 12° in vertikaler Richtung abgedeckt werden. Besonders bevorzugt kann diese Ausführungsform mit Ausführungsformen kombiniert werden, in denen kantenemittierende Laserdioden auf zu der Montageebene verkippten Trägersubstraten angeordnet sind, so dass die Laserdioden Licht im Wesentlichen senkrecht zu einer jeweiligen Austrittsfläche abstrahlen. Alternativ kann mit entsprechenden Licht reflektierenden Optikelementen, wie oben ausgeführt, ein von einer Laserdiode abgestrahltes Strahlenbündel im Wesentlich senkrecht zur jeweiligen Austrittsfläche umgelenkt werden. Eine derartige Strahlung emittierende Vorrichtung kann zum Beispiel auf dem Dach eines Fahrzeuges montiert sein, so dass ein großer Winkelbereich um das Fahrzeug ausgeleuchtet wird.The exit surface or the plurality of exit surfaces can cover the housing body. In the case of a dome-shaped exit surface, the exit surface can be arranged, for example, in a hemispherical shape above the mounting plane and can end with the housing body. The optical elements mentioned above, in particular the light-diverging and/or the light-collimating optical element, can be integrated in the exit surface. If the optical system has a plurality of exit surfaces, these can be flat surfaces in sections. Furthermore, the exit surfaces can be connected to one another in a suitable manner, for example glued, and can end with the housing body. Starting from a central point on the mounting plane, the exit surface or the plurality of exit surfaces can cover a large solid angle in the horizontal direction. With the aid of a dome-shaped exit surface or a plurality of exit surfaces whose surface normals point in different directions, the radiation-emitting device can emit light over a wide angular range. For example, an angular range of approximately 240° in the horizontal direction and 12° in the vertical direction can be covered. Particularly preferably, this embodiment can be combined with embodiments in which edge-emitting laser diodes are arranged on carrier substrates that are tilted relative to the mounting plane, so that the laser diodes emit light essentially perpendicularly to a respective exit surface. Alternatively, a bundle of rays emitted by a laser diode can be deflected essentially perpendicularly to the respective exit surface with appropriate light-reflecting optical elements, as explained above. Such a radiation-emitting device can be mounted on the roof of a vehicle, for example, so that a large angular range around the vehicle is illuminated.

Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform weist ein Messsystem eine solche Strahlung emittierende Vorrichtung auf. Weiterhin weist das Messsystem eine Detektoreinheit auf. Die Detektoreinheit ist dazu vorgesehen und eingerichtet, von der Strahlung emittierenden Vorrichtung abgestrahltes und zur Detektoreinheit reflektiertes Licht zu detektieren. Die Detektoreinheit ist auf der Montageebene oder einer im Wesentlichen parallel zur Montageebene ausgerichteten weiteren Montageebene angeordnet.According to at least one further embodiment, a measuring system has such a radiation-emitting device. Furthermore, the measuring system has a detector unit. The detector unit is provided and set up to detect light emitted by the radiation-emitting device and reflected to the detector unit. The detector unit is arranged on the assembly plane or on another assembly plane aligned essentially parallel to the assembly plane.

Die Strahlung emittierende Vorrichtung kann insbesondere eine Sendereinheit des Messsystems bilden und dazu vorgesehen und eingerichtet sein, im Betrieb zumindest einen Lichtpuls oder ein kontinuierlich emittiertes Licht als Sendersignal abzustrahlen. Ein Lichtpuls kann je nach gewünschter Anwendung beispielsweise die Form eines Rechteckpulses, eines Sägezahnpulses, eines Dreieckspulses, einer Halbwelle oder eine Kombination hieraus aufweisen. Ein kontinuierlich emittiertes Licht kann insbesondere moduliert sein, beispielsweise amplituden- und/oder phasenmoduliert.The radiation-emitting device can in particular form a transmitter unit of the measurement system and be provided and set up to emit at least one light pulse or continuously emitted light as a transmitter signal during operation. Depending on the desired application, a light pulse can, for example, have the form of a square pulse, a sawtooth pulse, a triangular pulse, a half-wave or a combination thereof. A continuously emitted light can in particular be modulated, for example amplitude and/or phase modulated.

Die Detektoreinheit kann ein Detektorelement aufweisen, beispielsweise in Form einer Fotodiode oder eines Fotodiodenarrays. Beispielsweise kann die Detektoreinheit ein SPAD-Array (SPAD: „single-photon avalanche diode“, Einzelphotonenlawinendiode), ein APD-Array (APD: „avalanche photodiode“, Lawinenfotodiode) oder ein sogenanntes Gated-Imaging-System aufweisen. Die Detektoreinheit ist dazu vorgesehen und eingerichtet, ein Rücksignal zu empfangen, das zumindest einen Teil des von einem externen Objekt zurückgestrahlten Sendersignals aufweist. Das Rücksignal kann demensprechend beispielsweise einem zumindest in Bezug auf einige spektrale Komponenten abgeschwächten und/oder zumindest teilweise frequenzverschobenen und/oder zumindest teilweise phasenverschobenen Sendersignal entsprechen, was durch Interaktionen des Sendersignals mit dem Objekt hervorgerufen werden kann. Bei einem Verfahren zum Betrieb eines solchen Messsystems sendet die als Sendereinheit ausgebildete Strahlung emittierende Vorrichtung ein Sendersignal aus. Die Empfängereinheit detektiert das Rücksignal.The detector unit can have a detector element, for example in the form of a photodiode or a photodiode array. For example, the detector unit can have a SPAD array (SPAD: “single-photon avalanche diode”, single-photon avalanche diode), an APD array (APD: “avalanche photodiode”, avalanche photodiode) or what is known as a gated imaging system. The detector unit is provided and set up to receive a return signal which has at least a part of the transmitter signal radiated back from an external object. The return signal can accordingly correspond to a transmitter signal that is attenuated and/or at least partially frequency-shifted and/or at least partially phase-shifted at least with respect to some spectral components, which can be caused by interactions of the transmitter signal with the object. In a method for operating such a measuring system, the radiation-emitting device designed as a transmitter unit emits a transmitter signal. The receiver unit detects the return signal.

Beispielsweise kann das Verfahren dazu verwendet werden, einen oder mehrere Parameter in Bezug auf das Sendersignal und/oder das Rücksignal zu bestimmen. Der eine oder die mehreren Parameter können beispielsweise ausgewählt sein aus einem Zeitunterschied zwischen dem Sendersignal und dem Rücksignal, einer Wellenlängenverschiebung und/oder Phasenverschiebung zwischen dem Sendersignal und dem Rücksignal, einer spektralen Änderung zwischen dem Sendersignal und dem Rücksignal. Aus dem einen oder den mehreren durch Auswertung bestimmten Parametern können eine oder mehrere Zustandsgrößen in Bezug auf das das Sendersignal zumindest teilweise reflektierende Objekt abgeleitet werden, beispielsweise ein Abstand und/oder eine Geschwindigkeit und/oder zumindest eine oder mehrere Geschwindigkeitskomponenten und/oder zumindest ein Teil einer chemischen und/oder physikalischen Zusammensetzung. Zur Parameterbestimmung kann das Messsystem weiterhin eine dafür vorgesehene und eingerichtete Auswertungseinheit aufweisen. Insbesondere kann das Messsystem Eigenschaften und Merkmale eines LIDAR-Systems aufweisen oder ein LIDAR-System sein.For example, the method can be used to determine one or more parameters related to the transmitter signal and/or the return signal. The one or more parameters can be selected, for example, from a time difference between the transmitter signal and the return signal, a wavelength shift and/or phase shift between the transmitter signal and the return signal, a spectral change between the transmitter signal and the return signal. One or more state variables in relation to the object that at least partially reflects the transmitter signal can be derived from the one or more parameters determined by evaluation, for example a distance and/or a speed and/or at least one or more speed components and/or at least a part a chemical and/or physical composition. In order to determine the parameters, the measuring system can also have an evaluation unit provided and set up for this purpose. In particular, the measurement system can have properties and features of a LIDAR system or be a LIDAR system.

Wie oben erwähnt hat eine Detektoreinheit insbesondere ein nach oben gerichtetes Sichtfeld. Vorteilhafterweise strahlt die Strahlung emittierende Vorrichtung Licht senkrecht zur Montageebene ab, und hat damit ein gleiches oder ähnliches Sichtfeld wie die Detektoreinheit. Die Strahlung emittierende Vorrichtung und die Detektoreinheit können somit auf der gleichen Montageebene angeordnet sein, oder auf zueinander parallel ausgerichteten Montageebenen. Eine Rotation der Montageebene um 90° ist nicht notwendig.In particular, as mentioned above, a detector unit has an upwardly directed field of view. Advantageously, the radiation-emitting device emits light perpendicular to the mounting plane and thus has the same or a similar field of view as the detector unit. The Radiation Emitting The device and the detector unit can thus be arranged on the same assembly level, or on assembly levels aligned parallel to one another. It is not necessary to rotate the mounting level by 90°.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Messsystems ist die Laserlichtquelle und die Detektoreinheit in einem gemeinsamen Gehäusekörper angeordnet. Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn der Gehäusekörper eine optische Trennung zwischen der Laserlichtquelle und der Detektoreinheit aufweist, beispielsweise in Form einer Trennwand. Durch einen gemeinsamen Gehäusekörper kann das Messsystem sehr kompakt sein. Beispielsweise kann die Strahlung emittierende Vorrichtung und die Detektoreinheit auf der gleichen Montageebene, z.B. einer Platine, angeordnet sein.According to at least one embodiment of the measuring system, the laser light source and the detector unit are arranged in a common housing body. It can be advantageous here if the housing body has an optical separation between the laser light source and the detector unit, for example in the form of a partition. The measuring system can be very compact thanks to a common housing body. For example, the radiation-emitting device and the detector unit can be arranged on the same mounting level, e.g.

Elektrische Verbindung und/oder optische Ausrichtung werden dadurch erleichtert.Electrical connection and/or optical alignment are thereby facilitated.

Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform weist ein Fahrzeug ein solches Messsystem auf. Das Fahrzeug kann beispielsweise ein Straßenfahrzeug, ein schienengebundenes Fahrzeug, ein Wasserfahrzeug oder ein Luftfahrzeug sein. Besonders bevorzugt ist das Fahrzeug ein Kraftfahrzeug wie etwa ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen. Weiterhin ist es auch möglich, das Messsystem beispielsweise in einer anderen Vorrichtung wie einer festen Installation, etwa in einer Überwachungsvorrichtung, zu verwenden. Entsprechend kann eine solche Vorrichtung, etwa eine Überwachungsvorrichtung, beispielsweise für ein Verkehrsmanagement, eine Parkplatzmanagement, eine Sicherheitsanwendung oder industrielle Zwecke, das Messsystem aufweisen.According to at least one further embodiment, a vehicle has such a measuring system. The vehicle can be, for example, a road vehicle, a rail vehicle, a watercraft or an aircraft. The vehicle is particularly preferably a motor vehicle such as a passenger car or a truck. Furthermore, it is also possible to use the measuring system, for example, in another device such as a fixed installation, for example in a monitoring device. Accordingly, such a device, for example a monitoring device, for example for traffic management, parking lot management, a security application or industrial purposes, can have the measuring system.

Die vorherige und nachfolgende Beschreibung bezieht sich gleichermaßen auf die Strahlung emittierende Vorrichtung, das Messsystem mit der Strahlung emittierenden Vorrichtung und Verwendungen des Messsystems, also beispielsweise ein Fahrzeug oder eine fest installierte Vorrichtung mit dem Messsystem.The previous and following description relates equally to the radiation-emitting device, the measurement system with the radiation-emitting device and uses of the measurement system, ie for example a vehicle or a permanently installed device with the measurement system.

Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.Further advantages, advantageous embodiments and developments result from the exemplary embodiments described below in connection with the figures.

In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.

  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Strahlung emittierenden Vorrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels.
  • 2 und 3 zeigen schematische Darstellungen von Laserlichtquellen und Eigenschaften dieser gemäß weiterer Ausführungsbeispiele.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Strahlung emittierenden Vorrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels.
  • 5a bis 5c zeigen schematische Darstellungen eines Optiksystems gemäß 4.
  • 6 bis 12 zeigen schematische Darstellungen einer Strahlung emittierenden Vorrichtung gemäß weiterer Ausführungsbeispiele.
  • 13 zeigt eine schematische Darstellung einer Laserlichtquelle und Eigenschaften dieser gemäß weiterer Ausführungsbeispiele.
  • 14 zeigt eine schematische Darstellung einer Strahlung emittierenden Vorrichtung gemäß weiterer Ausführungsbeispiele.
  • 15 zeigt eine schematische Aufsicht einer Laserlichtquelle und Eigenschaften dieser gemäß weiterer Ausführungsbeispiele.
  • 16 zeigt eine schematische Darstellung einer Strahlung emittierenden Vorrichtung gemäß weiterer Ausführungsbeispiele.
  • 17 zeigt eine schematische Aufsicht einer Laserlichtquelle und Eigenschaften dieser gemäß weiterer Ausführungsbeispiele.
  • 18 zeigt eine schematische Darstellung einer Strahlung emittierenden Vorrichtung gemäß weiterer Ausführungsbeispiele.
  • 19 zeigt eine schematische Darstellung eines Strahlprofils im Fernfeld gemäß weiterer Ausführungsbeispiele.
  • 20 und 21 zeigen schematische Darstellungen einer Strahlung emittierenden Vorrichtung gemäß weiterer Ausführungsbeispiele.
  • 22 zeigt eine schematische Detailansicht gemäß des Ausführungsbeispiels von 21.
  • 23 zeigt eine schematische Darstellung einer Strahlung emittierenden Vorrichtung gemäß weiterer Ausführungsbeispiele.
  • 24 zeigt eine Abstrahlcharakteristik einer Strahlung emittierenden Vorrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels.
  • 25 zeigt eine schematische Darstellung eines Messsystems gemäß eines Ausführungsbeispiels.
  • 26 bis 28 zeigen schematische Darstellungen eines Fahrzeugs und einer Vorrichtung mit einem Messsystem gemäß weiterer Ausführungsbeispiele.
In the exemplary embodiments and figures, elements which are the same, of the same type or have the same effect can each be provided with the same reference symbols. The elements shown and their proportions to one another are not to be regarded as true to scale; instead, individual elements, such as layers, components, components and areas, may be shown in an exaggerated size for better representation and/or better understanding.
  • 1 shows a schematic representation of a radiation-emitting device according to an embodiment.
  • 2 and 3 show schematic representations of laser light sources and properties of these according to further exemplary embodiments.
  • 4 shows a schematic representation of a radiation-emitting device according to a further embodiment.
  • 5a until 5c show schematic representations of an optical system according to FIG 4 .
  • 6 until 12 show schematic representations of a radiation-emitting device according to further exemplary embodiments.
  • 13 shows a schematic representation of a laser light source and properties of this according to further exemplary embodiments.
  • 14 shows a schematic representation of a radiation-emitting device according to further exemplary embodiments.
  • 15 shows a schematic top view of a laser light source and properties of this according to further exemplary embodiments.
  • 16 shows a schematic representation of a radiation-emitting device according to further exemplary embodiments.
  • 17 shows a schematic top view of a laser light source and properties of this according to further exemplary embodiments.
  • 18 shows a schematic representation of a radiation-emitting device according to further exemplary embodiments.
  • 19 shows a schematic representation of a beam profile in the far field according to further embodiments.
  • 20 and 21 show schematic representations of a radiation-emitting device according to further exemplary embodiments.
  • 22 shows a schematic detailed view according to the embodiment of FIG 21 .
  • 23 shows a schematic representation of a radiation-emitting device according to further exemplary embodiments.
  • 24 FIG. 1 shows an emission characteristic of a radiation-emitting device according to a further exemplary embodiment.
  • 25 shows a schematic representation of a measurement system according to an embodiment.
  • 26 until 28 show schematic representations of a vehicle and a device with a measuring system according to further exemplary embodiments.

In Verbindung mit der 1 ist ein Ausführungsbeispiel für die Strahlung emittierende Vorrichtung 100 gezeigt, anhand dessen ein mögliches Anordnungskonzept einer Montageebene 6, einer Laserlichtquelle 1 und eines Optiksystems 2 veranschaulicht werden sollen.In connection with the 1 an exemplary embodiment of the radiation-emitting device 100 is shown, based on which a possible arrangement concept of a mounting plane 6, a laser light source 1 and an optical system 2 is to be illustrated.

Die Strahlung emittierende Vorrichtung 100 nach 1 ist auf einer sich in lateralen Richtungen x, y erstreckenden Montageebene 6 angeordnet und dazu vorgesehen, Licht entlang einer Abstrahlrichtung z abzustrahlen, wobei die Abstrahlrichtung z eine Richtung senkrecht zur Montageebene 6 umfasst. Zwei mögliche Strahlengänge sind in 1 durch Pfeile dargestellt. Die Strahlung emittierende Vorrichtung 100 weist zumindest eine Laserlichtquelle 1 auf, die in 1 rein beispielhaft in Form eines Laserdiodenchips dargestellt ist. Des Weiteren weist die Strahlung emittierende Vorrichtung 100 ein der zumindest einen Laserlichtquelle 1 nachgeordnetes und zumindest ein Optikelement 21, 22, 23 umfassendes nicht-abbildendes Optiksystem 2 auf. Das Optiksystem 2 ist dazu vorgesehen und ausgebildet, ein Strahlprofil der Strahlung emittierenden Vorrichtung 100 entlang der lateralen Richtungen x, y zu formen.The radiation-emitting device 100 according to FIG 1 is arranged on a mounting plane 6 extending in lateral directions x, y and is intended to emit light along an emission direction z, wherein the emission direction z comprises a direction perpendicular to the assembly plane 6 . Two possible beam paths are in 1 represented by arrows. The radiation-emitting device 100 has at least one laser light source 1, which in 1 is shown purely by way of example in the form of a laser diode chip. Furthermore, the radiation-emitting device 100 has a non-imaging optical system 2 which is arranged downstream of the at least one laser light source 1 and comprises at least one optical element 21, 22, 23. The optics system 2 is provided and designed to shape a beam profile of the radiation-emitting device 100 along the lateral directions x, y.

In 1 ist die Laserlichtquelle 1 auf einem Trägersubstrat 7 angeordnet, welches auf der Montageebene 6 platziert ist. Das Trägersubstrat weist eine zur Montageebene planparallele Vorder- und Rückseite auf. Die Rückseite des Trägersubstrats 7 ist der Montageebene 6 zugewandt und mit dieser direkt verbunden. Die Laserlichtquelle 1 ist auf der der Montageebene abgewandten Vorderseite des Trägersubstrats angeordnet. Die Laserlichtquelle 1 kann über das Trägersubstrat 7 elektrisch mit der Montageebene verbunden sein. Zu diesem Zweck kann die Montageebene als Leiterplatte oder Platine („PCB: printed circuit board“) ausgebildet sein und eine Montage und einen elektrischen Anschluss der Laserlichtquelle 1 mittels geeigneter elektrischer Kontakte ermöglichen.In 1 the laser light source 1 is arranged on a carrier substrate 7, which is placed on the mounting plane 6. The carrier substrate has a front and rear side that are plane-parallel to the mounting plane. The back of the carrier substrate 7 faces the mounting level 6 and is directly connected to it. The laser light source 1 is arranged on the front side of the carrier substrate facing away from the mounting plane. The laser light source 1 can be electrically connected to the mounting level via the carrier substrate 7 . For this purpose, the mounting level can be embodied as a printed circuit board or circuit board ("PCB: printed circuit board") and enable mounting and electrical connection of the laser light source 1 by means of suitable electrical contacts.

Der Laserdiodenchip 1 aus 1 besitzt eine Haupterstreckungsebene, die im Wesentlichen parallel zur Montageebene verläuft. Der Laserdiodenchip 1 koppelt Laserlicht an einer Seitenfläche aus, die im Wesentlichen senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung verläuft. Das bedeutet, dass die Laserlichtquelle 1 aus 1 als kantenemittierende Laserdiode ausgebildet sein kann. In diesem Fall ist die Abstrahlrichtung der Laserlichtquelle 1 nicht identisch mit der Abstrahlrichtung z der Strahlung emittierenden Vorrichtung 100. Vielmehr verläuft die Abstrahlrichtung der Laserlichtquelle 1 entlang einer lateralen Richtung x, y, zum Beispiel entlang der horizontalen Richtung x, wie in 1 angedeutet.The laser diode chip 1 off 1 has a main extension plane, which runs essentially parallel to the mounting plane. The laser diode chip 1 decouples laser light on a side face that runs essentially perpendicularly to the main direction of extent. This means that the laser light source 1 is off 1 can be designed as an edge-emitting laser diode. In this case, the emission direction of the laser light source 1 is not identical to the emission direction z of the radiation-emitting device 100. Rather, the emission direction of the laser light source 1 runs along a lateral direction x, y, for example along the horizontal direction x, as in FIG 1 implied.

Auf der Montageebene 6 ist ferner ein Licht reflektierendes Optikelement 21 mit zumindest einer Reflektorfläche 25 angeordnet. Das Licht reflektierendes Optikelement 21 ist Teil des Optiksystems 2. Die Reflektorfläche 25 kann beispielsweise durch eine Metallbeschichtung realisiert sein. Das von der Laserlichtquelle 1 abgestrahlte Laserlicht wird auf die Reflektorfläche 25 projiziert. Das Licht reflektierende Optikelement 21 ist dazu vorgesehen und ausgebildet, das Licht zur Abstrahlrichtung z umzulenken. Des Weiteren kann das Licht reflektierende Optikelement 21 dafür vorgesehen sein, eine schnelle Achse 13 des Strahlprofils entlang einer horizontalen Richtung x auszurichten. Wie anhand von 3 erläutert, besitzt eine kantenemittierende Laserdiode insbesondere ein Strahlprofil, das in einer Ebene senkrecht zur Haupterstreckungsebene einen anderen Öffnungswinkel als in einer Ebene parallel zur Haupterstreckungsebene aufweist. Die Ebene beziehungsweise Richtung, in der das Strahlprofil den größten Öffnungswinkel aufweist wird auch als schnelle Achse 13 („fast axis“) bezeichnet, während die Ebene beziehungsweise Richtung, in der das Strahlprofil den kleinsten Öffnungswinkel aufweist als langsame Achse 14 („slow axis“) bezeichnet wird. Mit anderen Worten rotiert das Licht reflektierende Optikelement 21 die schnelle Achse 13 der Laserlichtquelle 1 um 90°, so dass der größte Öffnungswinkel des Strahlprofils entlang der horizontalen Richtung z ausgerichtet wird. Auf diese Weise kann beispielsweise ein breiter Straßenbereich ausgeleuchtet werden. Die langsame Achse 14 des Strahlprofils ist der transversalen Richtung y zugeordnet und kann beispielsweise der Richtung senkrecht zur Fahrbahn entsprechen.A light-reflecting optical element 21 with at least one reflector surface 25 is also arranged on the mounting plane 6 . The light-reflecting optical element 21 is part of the optical system 2. The reflector surface 25 can be realized, for example, by a metal coating. The laser light emitted by the laser light source 1 is projected onto the reflector surface 25 . The light-reflecting optical element 21 is provided and designed to deflect the light to the emission direction z. Furthermore, the light-reflecting optical element 21 can be provided for aligning a fast axis 13 of the beam profile along a horizontal direction x. How based on 3 explained, an edge-emitting laser diode has in particular a beam profile which has a different aperture angle in a plane perpendicular to the main plane than in a plane parallel to the main plane. The plane or direction in which the beam profile has the largest opening angle is also referred to as the fast axis 13 (“fast axis”), while the plane or direction in which the beam profile has the smallest opening angle is referred to as the slow axis 14 (“slow axis”). ) referred to as. In other words, the light-reflecting optical element 21 rotates the fast axis 13 of the laser light source 1 by 90°, so that the largest opening angle of the beam profile is aligned along the horizontal direction z. In this way, for example, a wide street area can be illuminated. The slow axis 14 of the beam profile is associated with the transverse direction y and can, for example, correspond to the direction perpendicular to the roadway.

Die Laserlichtquelle 1 auf dem Trägersubstrat 7 und das Licht reflektierendes Optikelement 21 sind auf der Montageebene 6 innerhalb eines Gehäusekörpers 5 angeordnet. Der Gehäusekörper 5 ist mit der Montageebene 6 fest verbunden und bildet, wie in 1 zu sehen, die Seitenflächen der Strahlung emittierenden Vorrichtung 100. Der Gehäusekörper 5 kann beispielsweise ein Kunststoffgehäuse oder Keramikgehäuse sein.The laser light source 1 on the carrier substrate 7 and the light-reflecting optical element 21 are arranged on the mounting plane 6 within a housing body 5 . The housing body 5 is firmly connected to the mounting level 6 and forms, as in 1 to see the side surfaces of the radiation-emitting device 100. The housing body 5 can be, for example, a plastic housing or ceramic housing.

Das Optiksystem 2 der Strahlung emittierenden Vorrichtung kann ferner weitere Optikelement 22, 23 aufweisen, wie in 1 dargestellt. Insbesondere kann das Optiksystem 2 ein Licht kollimierendes Optikelement 22 aufweisen, das dazu vorgesehen und ausgebildet ist, eine Kollimierung des Lichts entlang der transversalen Richtung y zu bewirken. Das Optiksystem 2 weist außerdem ein Licht divergierendes Optikelement 23 auf, das dazu vorgesehen und ausgebildet ist, eine Aufspreizung des Lichts entlang der horizontalen Richtung x zu bewirken, wie in 1 zu sehen ist. Wie beispielhaft in 1 gezeigt, können das Licht kollimierende Optikelement 22 und das Licht divergierendes Optikelement 23 einstückig ausgebildet sein. Die beiden Optikelemente 22, 23 können beispielsweise einen gemeinsamen Linsenkörper aufweisen, dessen eine Linsenfläche das Licht kollimierende Optikelement 22 und dessen andere Linsenfläche das Licht divergierende Optikelement 23 bildet. Das Licht kollimierende Optikelement 22 und das Licht divergierende Optikelement 23 können als makroskopische Linsen oder als Mikrolinsenarrays ausgebildet sein.The optical system 2 of the radiation-emitting device can also have further optical elements 22, 23, as in FIG 1 shown. In particular, the optics system 2 can have a light-collimating optics element 22 which is provided and designed to collimate the light along the transverse direction y. The optics system 2 also has a light-diverging optics element 23, which is provided and designed for spreading the light along to effect the horizontal direction x, as in 1 you can see. As exemplified in 1 shown, the light-collimating optical element 22 and the light-diverging optical element 23 can be formed in one piece. The two optical elements 22, 23 can, for example, have a common lens body, one lens surface of which forms the light-collimating optical element 22 and the other lens surface of which forms the light-diverging optical element 23. The light-collimating optics element 22 and the light-diverging optics element 23 can be designed as macroscopic lenses or as microlens arrays.

Der Gehäusekörper 5 kann, wie in 1 gezeigt, mit zumindest einem Optikelement 21, 22, 23 des Optiksystems 2 und der Montageebene 6 einen hermetisch dichten Innenraum umschließen, in dem die Laserlichtquelle 1 angeordnet ist. In dem Ausführungsbeispiel nach 1 bilden das Licht kollimierende Optikelement 22 und das Licht divergierende Optikelement 23 eine Abdeckung zum Gehäusekörper 5 und verschließen diesen hermetisch. Optional kann eine Abdeckung auch durch eine für das Laserlicht transparente Platte, z.B. Glasplatte, gebildet werden.The housing body 5 can, as in 1 shown, with at least one optical element 21, 22, 23 of the optical system 2 and the mounting plane 6 enclose a hermetically sealed interior space in which the laser light source 1 is arranged. In the embodiment after 1 the light-collimating optical element 22 and the light-diverging optical element 23 form a cover for the housing body 5 and seal it hermetically. Optionally, a cover can also be formed by a plate that is transparent to the laser light, for example a glass plate.

In Verbindung mit den 2 und 3 sind Ausführungsbeispiele für Laserlichtquellen 1 gezeigt, die in der Strahlung emittierenden Vorrichtung 100 verwendet werden können. Insbesondere kann die Laserlichtquelle 1 der Strahlung emittierenden Vorrichtung 100 eine oder mehrere Laseremittereinheiten 10 aufweisen.In connection with the 2 and 3 exemplary embodiments of laser light sources 1 that can be used in the radiation-emitting device 100 are shown. In particular, the laser light source 1 of the radiation-emitting device 100 can have one or more laser emitter units 10 .

In 2 ist als Laserlichtquelle 1 eine Halbleiterlaserdiode gezeigt, die als kantenemittierende Laserdiode ausgebildet ist und die eine Laseremittereinheit 10 bildet. Die Halbleiterlaserdiode weist eine Halbleiterschichtenfolge 11 mit einer aktiven Schicht 12 auf, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, im Betrieb in zumindest einem aktiven Bereich Licht zu erzeugen. Die aktive Schicht 12 kann zusammen mit einer Mehrzahl von Halbleiterschichten die Halbleiterschichtenfolge 11 bilden und eine Haupterstreckungsebene aufweisen, die senkrecht zu einer Anordnungsrichtung der Schichten der Halbleiterschichtenfolge 11 ist. Die Halbleiterlaserdiode weist eine Lichtauskoppelfläche und eine der Lichtauskoppelfläche gegenüberliegende Rückseitenfläche auf. Die Lichtauskoppelfläche und die Rückseitenfläche können insbesondere Seitenflächen der Halbleiterlaserdiode, besonders bevorzugt Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge 11, sein, die auch als sogenannte Facetten bezeichnet werden können. Über die Lichtauskoppelfläche kann die Halbleiterlaserdiode im Betrieb das im zumindest einen aktiven Bereich der aktiven Schicht 12 erzeugte Licht abstrahlen. Auf der Lichtauskoppelfläche und der Rückseitenfläche können geeignete optische Beschichtungen, insbesondere reflektierende oder teilreflektierende Schichten oder Schichtenfolgen, aufgebracht sein, die einen optischen Resonator für das in der aktiven Schicht 12 erzeugte Licht bilden können. Der zumindest eine aktive Bereich der aktiven Schicht 12 kann sich zwischen der Rückseitenfläche und der Lichtauskoppelfläche entlang einer Richtung erstrecken, die die Resonatorrichtung definiert.In 2 1, a semiconductor laser diode is shown as the laser light source 1, which is designed as an edge-emitting laser diode and which forms a laser emitter unit 10. The semiconductor laser diode has a semiconductor layer sequence 11 with an active layer 12 which is designed and provided to generate light in at least one active region during operation. The active layer 12 can form the semiconductor layer sequence 11 together with a plurality of semiconductor layers and can have a main extension plane which is perpendicular to an arrangement direction of the layers of the semiconductor layer sequence 11 . The semiconductor laser diode has a light coupling-out surface and a rear surface opposite the light coupling-out surface. The light coupling-out surface and the rear surface can in particular be side surfaces of the semiconductor laser diode, particularly preferably side surfaces of the semiconductor layer sequence 11, which can also be referred to as so-called facets. During operation, the semiconductor laser diode can emit the light generated in the at least one active region of the active layer 12 via the light coupling-out surface. Suitable optical coatings, in particular reflective or partially reflective layers or layer sequences, which can form an optical resonator for the light generated in the active layer 12, can be applied to the light coupling-out surface and the rear surface. The at least one active region of the active layer 12 can extend between the rear surface and the light coupling-out surface along a direction that defines the resonator direction.

Die aktive Schicht 12 und insbesondere die Halbleiterschichtenfolge 11 mit der aktiven Schicht 12 können auf einem Substrat (nicht gezeigt) aufgebracht sein. Beispielsweise kann das Substrat als Aufwachssubstrat ausgebildet sein, auf dem die Halbleiterschichtenfolge 11 aufgewachsen wird. Die aktive Schicht 12 und insbesondere die Halbleiterschichtenfolge 11 mit der aktiven Schicht 12 können mittels eines Epitaxieverfahrens, beispielsweise mittels metallorganischer Gasphasenepitaxie (MOVPE) oder Molekularstrahlepitaxie (MBE), aufgewachsen werden. Weiterhin kann die Halbleiterschichtenfolge 11 mit elektrischen Kontakten (nicht gezeigt) in Form von einem oder mehreren Kontaktelementen versehen werden. Darüber hinaus kann es auch möglich sein, dass das Aufwachssubstrat nach dem Aufwachsprozess entfernt wird. Hierbei kann die Halbleiterschichtenfolge 11 beispielsweise auch nach dem Aufwachsen auf ein als Trägersubstrat ausgebildetes Substrat übertragen werden. Das Substrat kann beispielsweise Saphir, GaAs, GaP, GaN, InP, SiC, Si, Ge und/oder ein Keramikmaterial wie beispielsweise SiN oder AlN aufweisen oder aus einem solchen Material sein.The active layer 12 and in particular the semiconductor layer sequence 11 with the active layer 12 can be applied to a substrate (not shown). For example, the substrate can be in the form of a growth substrate on which the semiconductor layer sequence 11 is grown. The active layer 12 and in particular the semiconductor layer sequence 11 with the active layer 12 can be grown by means of an epitaxy method, for example by means of metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE) or molecular beam epitaxy (MBE). Furthermore, the semiconductor layer sequence 11 can be provided with electrical contacts (not shown) in the form of one or more contact elements. In addition, it can also be possible for the growth substrate to be removed after the growth process. In this case, the semiconductor layer sequence 11 can, for example, also be transferred after the growth onto a substrate embodied as a carrier substrate. The substrate can have, for example, sapphire, GaAs, GaP, GaN, InP, SiC, Si, Ge and/or a ceramic material such as SiN or AlN or be made of such a material.

Besonders bevorzugt ist das von der Laserlichtquelle 1 im Betrieb erzeugte Licht langwelliges Licht im infraroten Spektralbereich und weist eine Wellenlänge von größer oder gleich 800 nm oder größer oder gleich 850 nm auf. Weiterhin kann das Licht eine Wellenlänge von kleiner oder gleich 2 µm oder kleiner oder gleich 1,5 µm oder kleiner oder gleich 1 µm aufweisen. Eine bevorzugte Wellenlänge kann bei etwa 940 nm liegen. Für eine langwellige, infrarote Strahlung ist beispielsweise eine Halbleiterschichtenfolge 11 oder zumindest eine aktive Schicht 12 auf Basis von InxGayAl1-x-yAs oder auf Basis von InxGayAl1-x-yP geeignet, wobei jeweils 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 gilt.The light generated by the laser light source 1 during operation is particularly preferably long-wave light in the infrared spectral range and has a wavelength of greater than or equal to 800 nm or greater than or equal to 850 nm. Furthermore, the light can have a wavelength of less than or equal to 2 μm, or less than or equal to 1.5 μm, or less than or equal to 1 μm. A preferred wavelength may be around 940 nm. For example, a semiconductor layer sequence 11 or at least one active layer 12 based on In x Ga y Al 1-xy As or based on In x Ga y Al 1-xy P is suitable for long-wave infrared radiation, with 0≦x≦ in each case 1, 0 ≤ y ≤ 1 and x + y ≤ 1.

Die aktive Schicht 12 kann beispielsweise einen herkömmlichen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopfstruktur (SQW-Struktur) oder eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW-Struktur) oder andere dafür geeignete Strukturen zur Lichterzeugung aufweisen. Die Halbleiterschichtenfolge 11 kann zusätzlich zur aktiven Schicht 12 weitere funktionale Schichten und funktionelle Bereiche aufweisen, etwa p- oder n-dotierte Ladungsträgertransportschichten, also Elektronen- oder Löchertransportschichten, undotierte oder p- oder n-dotierte Confinement-, Cladding- oder Wellenleiterschichten, Barriereschichten, Planarisierungsschichten, Pufferschichten, Schutzschichten und/oder Elektrodenschichten sowie Kombinationen daraus. Darüber hinaus können zusätzliche Schichten, etwa Pufferschichten, Barriereschichten und/oder Schutzschichten auch senkrecht zur Aufwachsrichtung der Halbleiterschichtenfolge 11 beispielsweise um die Halbleiterschichtenfolge 11 herum angeordnet sein, also etwa auf den Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge 11.The active layer 12 can have, for example, a conventional pn junction, a double heterostructure, a single quantum well structure (SQW structure) or a multiple quantum well structure (MQW structure) or other suitable structures for light generation. In addition to the active layer 12, the semiconductor layer sequence 11 can have further functional layers and functional regions, for example p- or n-doped charge carrier transport layers, ie Electron or hole transport layers, undoped or p- or n-doped confinement, cladding or waveguide layers, barrier layers, planarization layers, buffer layers, protective layers and/or electrode layers and combinations thereof. In addition, additional layers, such as buffer layers, barrier layers and/or protective layers, can also be arranged perpendicular to the growth direction of the semiconductor layer sequence 11, for example around the semiconductor layer sequence 11, i.e. for example on the side surfaces of the semiconductor layer sequence 11.

In der aktiven Schicht 12 können auch mehrere senkrecht zur Resonatorrichtung nebeneinander angeordnete aktive Bereiche ausgebildet sein, die unabhängig voneinander oder bevorzugt gemeinsam ansteuerbar sein können. Bei einer derartigen, auch als Laserbarren bezeichneten Ausführung weist die Halbleiterlaserdiode und damit die Laserlichtquelle 1 eine Mehrzahl von Laseremittereinheiten 10 auf.In the active layer 12, a plurality of active regions arranged next to one another perpendicularly to the resonator direction can also be formed, which can be controlled independently of one another or preferably together. In such an embodiment, also referred to as a laser bar, the semiconductor laser diode and thus the laser light source 1 has a plurality of laser emitter units 10 .

Wie in 2 angedeutet ist, weist das Strahlprofil des von der kantenemittierenden Laserdiode im Betrieb erzeugten Lichts in einer Ebene senkrecht zur Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht 12 einen anderen Öffnungswinkel als in einer Ebene parallel zur Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht 12 auf. Dies gilt sowohl für Laserdioden, die im sogenannten TM-Mode (TM: transversal magnetisch) oder im sogenannten TE-Mode (TE: transversal elektrisch) oszillieren. Die Ebene beziehungsweise Richtung, in der das Strahlprofil den größten Öffnungswinkel aufweist und die im gezeigten Ausführungsbeispiel der zur Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht 12 senkrechten Ebene entspricht, wird auch als schnelle Achse 13 („fast axis“) bezeichnet, während die Ebene beziehungsweise Richtung, in der das Strahlprofil den kleinsten Öffnungswinkel aufweist und die im gezeigten Ausführungsbeispiel der zur Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht 12 parallelen Ebene entspricht, als langsame Achse 14 („slow axis“) bezeichnet wird.As in 2 is indicated, the beam profile of the light generated by the edge-emitting laser diode during operation has a different opening angle in a plane perpendicular to the main plane of extension of the active layer 12 than in a plane parallel to the main plane of extension of the active layer 12 . This applies both to laser diodes that oscillate in the so-called TM mode (TM: transverse magnetic) or in the so-called TE mode (TE: transverse electric). The plane or direction in which the beam profile has the greatest opening angle and which, in the exemplary embodiment shown, corresponds to the plane perpendicular to the main extension plane of the active layer 12, is also referred to as the fast axis 13 (“fast axis”), while the plane or direction in which the beam profile has the smallest opening angle and which, in the exemplary embodiment shown, corresponds to the plane parallel to the main extension plane of the active layer 12, is referred to as the slow axis 14.

In Verbindung mit der 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Laserlichtquelle 1 gezeigt, die im Vergleich zum vorherigen Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von Laseremittereinheiten 10 in Form einer Mehrzahl von aktiven Schichten 12 aufweist, die innerhalb der Halbleiterschichtenfolge 11 übereinander gestapelt und beispielsweise über Tunnelübergänge miteinander in Serie geschaltet sein können. Weiterhin können auch für jede aktive Schicht 12 Kontaktelemente, beispielsweise in Form von Elektrodenschichten, vorgesehen sein, über die die aktiven Schichten 12 getrennt ansteuerbar sein können. Besonders bevorzugt sind die aktiven Schichten 12 sowie die übrigen Schichten der Halbleiterschichtenfolge 11 verspannungsoptimiert aufgewachsen.In connection with the 3 a further exemplary embodiment of a laser light source 1 is shown which, in comparison to the previous exemplary embodiment, has a plurality of laser emitter units 10 in the form of a plurality of active layers 12 which are stacked one on top of the other within the semiconductor layer sequence 11 and can be connected to one another in series, for example via tunnel junctions. Furthermore, contact elements, for example in the form of electrode layers, can also be provided for each active layer 12, via which the active layers 12 can be controlled separately. The active layers 12 and the other layers of the semiconductor layer sequence 11 are particularly preferably grown in a stress-optimized manner.

Weiterhin können in jeder aktiven Schicht 12 auch mehrere aktive Bereiche nebeneinander ausgebildet sein, so dass sich eine zweidimensionale Matrix von Laseremittereinheiten 10 ergibt. Die übereinander angeordneten aktiven Bereiche können beispielsweise gemeinsam ansteuerbar sein und einen Kanal bilden, so dass eine solche Laserlichtquelle mehrere Multiemitter-Kanäle aufweisen kann. Rein beispielhaft weist die in 4 gezeigte Laserlichtquelle 1 sieben übereinander gestapelte aktive Schichten 12 auf. Alternativ hierzu können auch mehr oder weniger aktiven Schichten 12 vorhanden sein, beispielsweise drei oder fünf aktive Schichten.Furthermore, a plurality of active regions can also be formed next to one another in each active layer 12, resulting in a two-dimensional matrix of laser emitter units 10. The active regions arranged one above the other can, for example, be controlled together and form a channel, so that such a laser light source can have a number of multi-emitter channels. Purely as an example, the in 4 Laser light source 1 shown has seven active layers 12 stacked one on top of the other. As an alternative to this, more or fewer active layers 12 can also be present, for example three or five active layers.

In Verbindung mit der 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Strahlung emittierende Vorrichtung 100 gezeigt. Das Ausführungsbeispiel nach 4 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach 1 darin, dass die Optikelemente 21, 22, 23 einstückig ausgeführt sind. Das bedeutet, dass das Licht reflektierende 21, das Licht kollimierende 22 und das Licht divergierende Optikelement 23 als einstückige Komponente ausgeführt sind. Weitere Details eines derartigen Optiksystems 2 werden in den folgenden 5a bis 5c gezeigt.In connection with the 4 Another exemplary embodiment of the radiation-emitting device 100 is shown. The embodiment after 4 differs from the embodiment 1 in that the optical elements 21, 22, 23 are made in one piece. This means that the light-reflecting 21, the light-collimating 22 and the light-diverging optical element 23 are designed as a one-piece component. Further details of such an optical system 2 are given below 5a until 5c shown.

5a zeigt eine dreidimensionale schematische Darstellung des Optiksystems 2 gemäß des Ausführungsbeispiels nach 4. Das Licht kollimierende Optikelement 22 und das Licht divergierende Optikelement 23 weisen in diesem Ausführungsbeispiel einen gemeinsamen Linsenkörper 24 auf, wobei das Licht kollimierende Optikelement 22 auf einer Seite des Linsenkörpers und das Licht divergierende Optikelement 23 auf der anderen Seite des Linsenkörpers angeordnet ist. In dem gezeigten Beispiel sind das Licht kollimierende Optikelement 22 und das Licht divergierende Optikelement 23 als makroskopische zylinderlinsenartige Linsen ausgelegt. Das Licht kollimierende Optikelement 22 ist ausgebildet als eine konvexe, das heißt nach außen gewölbte, Zylinderlinse, die entlang der horizontalen Richtung x ausgerichtet ist. Das Licht divergierende Optikelement 23 ist ausgebildet als eine konkave, das heißt nach innen gewölbte, Zylinderlinse, die entlang der transversalen Richtung y ausgerichtet ist. Alternativ können das Licht kollimierende Optikelement 22 und das Licht divergierende Optikelement 23 als Mikrolinsenarrays oder als Fresnellinsen ausgelegt sein, um ein kompaktes Design des Optiksystems 2 zu ermöglichen. 5a FIG. 12 shows a three-dimensional schematic representation of the optical system 2 according to the exemplary embodiment 4 . In this exemplary embodiment, the light-collimating optical element 22 and the light-diverging optical element 23 have a common lens body 24, with the light-collimating optical element 22 being arranged on one side of the lens body and the light-diverging optical element 23 being arranged on the other side of the lens body. In the example shown, the light-collimating optical element 22 and the light-diverging optical element 23 are designed as macroscopic cylindrical lens-like lenses. The light-collimating optical element 22 is designed as a convex, ie outwardly curved, cylindrical lens which is aligned along the horizontal direction x. The light-diverging optical element 23 is designed as a concave, that is to say inwardly curved, cylindrical lens which is aligned along the transverse direction y. Alternatively, the light-collimating optics element 22 and the light-diverging optics element 23 can be designed as microlens arrays or as Fresnel lenses in order to enable a compact design of the optics system 2 .

Das Licht reflektierende Optikelement 21 ist über eine Haltevorrichtung an einem oberen Ende mit dem Linsenkörper 24 verbunden. An einem unteren Ende kann das Licht reflektierende Optikelement 21 mit den Montageebene 6 in Kontakt stehen. Das Licht reflektierende Optikelement 21 ist gegenüber der Montageebene 6 in horizontaler Richtung x gekippt.The light-reflecting optical element 21 is connected to the lens body 24 via a holder at an upper end. The light-reflecting optical element 21 can be in contact with the mounting plane 6 at a lower end. That Light-reflecting optical element 21 is tilted in the horizontal direction x with respect to the mounting plane 6 .

In den 5b und 5c sind Seitenansichten des in 5a gezeigten Optiksystems 2 zu sehen. Beispielhaft sind mögliche Strahlengänge illustriert. In 5b ist die Aufspreizung des Strahlprofils entlang der horizontalen Richtung x zu sehen, die hauptsächlich vom Licht divergierenden Optikelement 23 verursacht wird. Aber auch das Licht reflektierende Optikelement 21 kann zu einer Aufspreizung des Strahlprofils beitragen. Das Strahlprofil der Strahlung emittierenden Vorrichtung 100 weist nach dem Optiksystem 2 einen Öffnungswinkel C'” in horizontaler Richtung x auf.In the 5b and 5c are side views of the in 5a shown optical system 2 to see. Possible beam paths are illustrated as examples. In 5b the spread of the beam profile along the horizontal direction x can be seen, which is mainly caused by the light-diverging optical element 23 . However, the light-reflecting optical element 21 can also contribute to spreading the beam profile. After the optics system 2, the beam profile of the radiation-emitting device 100 has an aperture angle C′″ in the horizontal direction x.

In 5c ist die Kollimierung des Strahlprofils entlang der transversalen Richtung y zu sehen, die hauptsächlich vom Licht kollimierenden Optikelement 22 verursacht wird. Das Strahlprofil der Strahlung emittierenden Vorrichtung 100 weist nach dem Optiksystem 2 einen Öffnungswinkel ϑy in transversaler Richtung y auf.In 5c one can see the collimation of the beam profile along the transverse direction y, which is mainly caused by the light-collimating optics element 22. After the optical system 2, the beam profile of the radiation-emitting device 100 has an opening angle θ y in the transverse direction y.

In Verbindung mit 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Strahlung emittierende Vorrichtung 100 gezeigt. Das Ausführungsbeispiel nach 6 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach 1 darin, dass das Licht reflektierende Optikelement 21 eine gekrümmte Reflektorfläche 25 aufweist. Wie in 6 angedeutet, kann die Krümmung der Reflektorfläche 25 entlang der horizontalen Richtung x als konkave Funktion realisiert sein. In diesem Fall ist das Licht reflektierende Optikelement 21 also als Zylindersegment ausgebildet. Entlang der transversalen Richtung y kann das Licht reflektierende Optikelement 21 ebenfalls eine Krümmung aufweisen. Die gekrümmte Reflektorfläche 25 unterstützt die Aufspreizung des Strahlprofils entlang der horizontalen Richtung x. Entlang der transversalen Richtung y kann die Krümmung der Reflektorfläche 25 zur Kollimierung des Strahlprofils beitragen. Auf diese Weise werden die optischen Anforderungen an das Licht kollimierende Optikelement 22 und das Licht divergierende Optikelement 23 reduziert.Combined with 6 Another exemplary embodiment of the radiation-emitting device 100 is shown. The embodiment after 6 differs from the embodiment 1 in that the light-reflecting optical element 21 has a curved reflector surface 25 . As in 6 indicated, the curvature of the reflector surface 25 along the horizontal direction x can be implemented as a concave function. In this case, the light-reflecting optical element 21 is therefore designed as a cylinder segment. The light-reflecting optical element 21 can also have a curvature along the transverse direction y. The curved reflector surface 25 supports the spread of the beam profile along the horizontal direction x. Along the transverse direction y, the curvature of the reflector surface 25 can contribute to the collimation of the beam profile. In this way, the optical requirements for the light-collimating optical element 22 and the light-diverging optical element 23 are reduced.

In 7 ist eine Weiterentwicklung des in 6 gezeigten Ausführungsbeispiels zu sehen. Zusätzlich zur Krümmung weist die Reflektorfläche 25 Facetten auf, die als Wölbungen innerhalb der Reflektorfläche 25 ausgebildet sind. Durch die Facetten wird eine Aufspreizung des Strahlprofils entlang der horizontalen Richtung x und eine Kollimierung des Strahlprofils entlang der transversalen Richtung y erreicht. Durch diese Anordnung werden die optischen Anforderungen an das Licht kollimierende Optikelement 22 und das Licht divergierende Optikelement 23 weiter reduziert. In einem Ausführungsbeispiel können diese beiden Optikelemente durch eine lediglich für Licht transparente planare Platte ersetzt werden, wobei die Platte als Abdeckung des Gehäusekörpers 5 ausgebildet ist. Vorteilhaft wird das Optiksystem 2 durch nur ein Optikelement 21 gebildet.In 7 is a further development of the in 6 shown embodiment to see. In addition to the curvature, the reflector surface 25 has facets that are designed as bulges within the reflector surface 25 . The facets achieve spreading of the beam profile along the horizontal direction x and collimation of the beam profile along the transverse direction y. This arrangement further reduces the optical requirements for the light-collimating optics element 22 and the light-diverging optics element 23 . In one exemplary embodiment, these two optical elements can be replaced by a planar plate that is only transparent to light, with the plate being designed as a cover for the housing body 5 . The optical system 2 is advantageously formed by only one optical element 21 .

Die in 8 dargestellte Strahlung emittierende Vorrichtung 100 weist eine Vielzahl von Reflektorflächen 25 des Licht reflektierenden Optikelements 21 auf. Die Reflektorflächen 25 sind entlang der transversalen Richtung y angeordnet. Die Reflektorflächen 25 weisen unterschiedliche Neigungswinkel in Bezug auf die Montagebene 6 auf. Die Laserlichtquelle 1, die insbesondere eine Mehrzahl von Laseremittereinheiten entlang der transversalen Richtung y aufweisen kann, strahlt Licht auf jede der Reflektorflächen 25 ab, so dass dieses in unterschiedliche Richtungen entlang der Abstrahlrichtung z umgelenkt wird, wie durch die in 8 gezeigten Pfeile dargestellt. Auf diese Weise lässt sich ein großer Öffnungswinkel C'' in horizontaler Richtung x realisieren.In the 8th The radiation-emitting device 100 shown has a multiplicity of reflector surfaces 25 of the light-reflecting optical element 21 . The reflector surfaces 25 are arranged along the transverse direction y. The reflector surfaces 25 have different angles of inclination in relation to the mounting plane 6 . The laser light source 1, which can in particular have a plurality of laser emitter units along the transversal direction y, emits light onto each of the reflector surfaces 25, so that it is deflected in different directions along the direction of emission z, as shown in FIG 8th arrows shown. In this way, a large opening angle C'' can be realized in the horizontal direction x.

In 9 ist eine perspektivische Ansicht auf die Laserlichtquelle 1 und das Licht reflektierende Optikelement 21 des in 8 gezeigten Ausführungsbeispiels zu sehen. Laseremittereinheiten 10 sind auf einem gemeinsamen Trägersubstrat 7 entlang der transversalen Richtung y angeordnet. Die Laseremittereinheiten 10 können als separate Laserdiodenchips oder als Laserbarren ausgebildet sein. Jede der Laseremittereinheiten 10 strahlt Licht auf eine der Reflektorflächen 25 ab, an denen das Licht in unterschiedliche Richtungen entlang der Abstrahlrichtung z reflektiert wird. Das Licht reflektierende Optikelement 21 kann als einstückige Komponente ausgebildet sein, wie in 9 gezeigt.In 9 FIG. 14 is a perspective view of the laser light source 1 and the light-reflecting optical element 21 of FIG 8th shown embodiment to see. Laser emitter units 10 are arranged on a common carrier substrate 7 along the transverse direction y. The laser emitter units 10 can be designed as separate laser diode chips or as laser bars. Each of the laser emitter units 10 emits light onto one of the reflector surfaces 25, on which the light is reflected in different directions along the emission direction z. The light-reflecting optical element 21 can be designed as a one-piece component, as in FIG 9 shown.

In Verbindung mit 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der strahlungsemittierenden Vorrichtung 100 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Strahlung emittierende Vorrichtung 100 eine Mehrzahl von Laserlichtquellen 1, 1' an unterschiedlichen peripheren Positionen auf der Montageebene 6 auf. Die Laserlichtquellen 1 sind als separate Laserdiodenchips 1 ausgebildet, die auf jeweiligen Trägersubstraten 7 angeordnet sind. Die Laserlichtquellen 1 strahlen Licht auf ein zentral auf der Montageebene 6 positioniertes Licht reflektierendes Optikelement 21 ab, wobei das Licht reflektierende Optikelement 21 Reflektorflächen 25, 25' aufweist, die der jeweiligen Laserlichtquelle 1 zugewandt sind. Wie in 10 gezeigt kann das Licht reflektierende Optikelement 21 eine pyramidale Struktur aufweisen, wobei die Reflektorflächen 25, 25' Seitenflächen der pyramidalen Struktur darstellen. Das von einer ersten Laserlichtquelle 1 abgestrahlte Licht, das von einer ersten Reflektorfläche 25 in Abstrahlrichtung z reflektiert wird, leuchtet einen ersten Winkelbereich ϑx in horizontaler Richtung x aus, während das von einer zweiten Laserlichtquelle 1' abgestrahlte Licht, das von einer zweiten Reflektorfläche 25' in Abstrahlrichtung z reflektiert wird, einen zweiten Winkelbereich ϑx' in horizontaler Richtung x ausleuchtet. Der erste Winkelbereich ϑx und der zweite Winkelbereich ϑx' können aneinander angrenzen oder leicht überlappen. Beispielsweise umfassen beide Winkelbereiche ϑx, ϑx' jeweils 60°, wodurch die Strahlung emittierende Vorrichtung 100 einen Gesamtwinkelbereich von bis zu 120° ausleuchtet. Durch die Verteilung des Gesamtwinkelbereichs auf mehrere Laserlichtquellen 1, 1' und/oder Reflektorflächen 25, 25' werden die optischen Anforderungen an ein Licht divergierendes Optikelement 23 reduziert. Des Weiteren kann die durch die einzelnen Laserdiodenchips 1 erzeugte Wärme besser abgeführt werden.Combined with 10 a further exemplary embodiment of the radiation-emitting device 100 is shown. In this exemplary embodiment, the radiation-emitting device 100 has a plurality of laser light sources 1 , 1 ′ at different peripheral positions on the mounting plane 6 . The laser light sources 1 are in the form of separate laser diode chips 1 which are arranged on respective carrier substrates 7 . The laser light sources 1 emit light onto a light-reflecting optical element 21 positioned centrally on the mounting plane 6 , the light-reflecting optical element 21 having reflector surfaces 25 , 25 ′ that face the respective laser light source 1 . As in 10 shown, the light-reflecting optical element 21 can have a pyramidal structure, with the reflector surfaces 25, 25' representing side surfaces of the pyramidal structure. The light emitted by a first laser light source 1, which is reflected by a first reflector surface 25 in the emission direction z, illuminates a first angular range θ x in the horizontal direction direction x, while the light emitted by a second laser light source 1' and reflected by a second reflector surface 25' in the emission direction z illuminates a second angular range θ x 'in the horizontal direction x. The first angular range θ x and the second angular range θ x 'can adjoin one another or slightly overlap. For example, both angular ranges θ x , θ x ′ each comprise 60°, as a result of which the radiation-emitting device 100 illuminates a total angular range of up to 120°. By distributing the total angular range over a plurality of laser light sources 1, 1' and/or reflector surfaces 25, 25', the optical requirements for a light-diverging optical element 23 are reduced. Furthermore, the heat generated by the individual laser diode chips 1 can be better dissipated.

In Verbindung mit 11 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Strahlung emittierenden Vorrichtung 100 gezeigt. Das gezeigte Ausführungsbeispiel weist anstatt der in vorgenannten Beispielen verwendeten kantenemittierenden Laserdioden eine vertikal emittierende Laserdiode 1 mit horizontaler Kavität 16 (nicht gezeigt) auf, die im Betrieb über eine integrierte Spiegelschicht 17 (siehe 13) das in der Kavität generierte Licht zur Abstrahlrichtung z auskoppelt. Die vertikal emittierende Laserdiode weist einen Emissionsbereich 15 auf, ausgehend von dem Licht entlang der Abstrahlrichtung z ausgekoppelt wird.Combined with 11 Another exemplary embodiment of the radiation-emitting device 100 is shown. Instead of the edge-emitting laser diodes used in the aforementioned examples, the exemplary embodiment shown has a vertically emitting laser diode 1 with a horizontal cavity 16 (not shown), which, during operation, has an integrated mirror layer 17 (see FIG 13 ) decouples the light generated in the cavity to the emission direction z. The vertically emitting laser diode has an emission region 15, starting from which light is coupled out along the emission direction z.

Ferner können zum Beeinflussen der von der Laserlichtquelle 1 abgestrahlten Strahlung eine, zwei oder mehrere optisch wirksame Schichten an ein, zwei oder mehreren Grenzflächen des Laserdiodenchips 1 ausgebildet sein. Die optisch wirksamen Schichten dienen in diesem Zusammenhang dazu, eine Reflektion an der entsprechenden Grenzfläche zu erhöhen oder zu verringern. Die optisch wirksamen Schichten umfassen beispielsweise eine erste und/oder zweite optisch wirksame Oberflächenschicht 31, 32. Die optisch wirksamen Schichten können eine Strahlungsausbeute pro aufgewendeter Energie beeinflussen. Ferner kann eine Energieschwelle, in anderen Worten Laserschwelle, ab der Laserstrahlung erzeugt wird, herabgesenkt werden. Ferner kann durch die optisch wirksamen Schichten eine Strahlungsleistung der vertikal emittierende Laserdiode 1 bei einer vorgegebenen Versorgungsenergie eingestellt werden. Ferner können die optisch wirksamen Schichten genutzt werden, um eine Wellenlänge der aus der Laserlichtquelle 1 austretenden Strahlung besonders präzise vorzugeben.Furthermore, in order to influence the radiation emitted by the laser light source 1, one, two or more optically active layers can be formed on one, two or more boundary surfaces of the laser diode chip 1. In this context, the optically active layers serve to increase or reduce reflection at the corresponding interface. The optically active layers include, for example, a first and/or second optically active surface layer 31, 32. The optically active layers can influence a radiation yield per energy expended. Furthermore, an energy threshold, in other words a laser threshold, from which laser radiation is generated can be lowered. Furthermore, a radiant power of the vertically emitting laser diode 1 can be set at a given supply energy by the optically active layers. Furthermore, the optically effective layers can be used to specify a wavelength of the radiation emerging from the laser light source 1 in a particularly precise manner.

Die erste optisch wirksame Oberflächenschicht 31 kann beispielsweise eine Reflektion der aus dem Emissionsbereich ausgekoppelten Strahlung verringern und somit als antireflektierende Schicht ausgebildet sein.The first optically effective surface layer 31 can, for example, reduce a reflection of the radiation coupled out of the emission region and can therefore be designed as an anti-reflective layer.

Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise die zweite optisch wirksame Oberflächenschicht 32 eine Reflexion an der Oberfläche der Laserlichtquelle 1 erhöhen. Dabei kann die Reflexion durch die zweite optisch wirksame Oberflächenschicht 32 beispielsweise so weit erhöht werden, dass nahezu Totalreflexion an der Oberfläche der Laserlichtquelle 1 stattfindet. Dies führt dazu, dass die aus einen aktiven Schicht 12 (siehe 13) ausgekoppelte Strahlung zurück in die aktive Schicht 12 reflektiert wird. Dies bewirkt, dass die Strahlung nur in einem kleinen Emissionsbereich 15 austritt. Ferner kann dadurch die Laserschwelle abgesenkt werden, bei der Laserstrahlerzeugung auftritt. Alternativ dazu kann auch nur eine der beiden optisch wirksamen Oberflächenschichten 31, 32 vorgesehen sein. Durch die Verwendung einer vertikal emittierenden Laserdiode 1 ist kein externes Licht reflektierendes Optikelement 21 notwendig, da das in der Kavität generierte Licht durch eine integrierte Spiegelschicht 17 umgelenkt wird.Alternatively or additionally, for example, the second optically effective surface layer 32 can increase reflection at the surface of the laser light source 1 . In this case, the reflection by the second optically effective surface layer 32 can be increased, for example, to such an extent that almost total reflection takes place on the surface of the laser light source 1 . This means that the active layer 12 (see 13 ) out-coupled radiation is reflected back into the active layer 12 . The effect of this is that the radiation only exits in a small emission area 15 . Furthermore, the laser threshold at which laser beam generation occurs can thereby be lowered. As an alternative to this, only one of the two optically active surface layers 31, 32 can also be provided. The use of a vertically emitting laser diode 1 means that no optical element 21 that reflects external light is necessary, since the light generated in the cavity is deflected by an integrated mirror layer 17 .

In Verbindung mit 12 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Strahlung emittierenden Vorrichtung 100 gezeigt. Hier weist die vertikal emittierende Laserdiode 1 eine Mehrzahl von Emissionsbereichen 15 auf, die bevorzugt in einer Linie entlang der horizontalen Richtung x angeordnet sind. Beispielhaft sind in 12 zwei Emissionsbereiche 15 an gegenüberliegenden Enden des Laserdiodenchips 1 gezeigt. An oder auf jedem der Emissionsbereiche 15 kann eine optisch aktive Oberflächenschicht 31 angeordnet sein, die beispielsweise als antireflektierende Schicht ausgebildet ist. Mithilfe der Mehrzahl von Emissionsbereichen 15 kann das Optiksystem 2 und die Umgebung homogen ausgeleuchtet werden, da sich die von den Emissionsbereichen 15 ausgehenden Strahlengänge überlagern können. Ferner wird durch die Verteilung auf mehrere Emissionsbereiche 15 innerhalb eines Laserdiodenchips 1 der Verschleiß, z.B. in Form eines Schmelzens der aktiven Schicht 12, verringert.Combined with 12 Another exemplary embodiment of the radiation-emitting device 100 is shown. Here, the vertically emitting laser diode 1 has a plurality of emission regions 15, which are preferably arranged in a line along the horizontal direction x. Examples are in 12 two emission regions 15 at opposite ends of the laser diode chip 1 are shown. An optically active surface layer 31 can be arranged at or on each of the emission regions 15, which is embodied, for example, as an anti-reflective layer. The optical system 2 and the surroundings can be illuminated homogeneously with the aid of the plurality of emission regions 15 since the beam paths emanating from the emission regions 15 can be superimposed. Furthermore, the wear, for example in the form of melting of the active layer 12, is reduced by the distribution over a plurality of emission regions 15 within a laser diode chip 1.

In 13 ist eine Detailansicht für eine Laserlichtquelle 1 gezeigt, die in den Ausführungsbeispielen der Strahlung emittierenden Vorrichtung gemäß den 11, 12, 14 und 16 verwendet werden kann. Die vertikal emittierende Laserdiode mit horizontaler Kavität gemäß 13 weist mehrere Emissionsbereiche 15, und somit mehrere Laseremittereinheiten 10 auf. Die Emissionsrichtung der in 13 gezeigten Laserlichtquelle 1 kann mit der Abstrahlrichtung z der Strahlung emittierende Vorrichtung zusammenfallen.In 13 is a detailed view for a laser light source 1 shown in the embodiments of the radiation-emitting device according to the 11 , 12 , 14 and 16 can be used. The vertical emitting horizontal cavity laser diode according to FIG 13 has a plurality of emission regions 15, and thus a plurality of laser emitter units 10. The emission direction of the in 13 The laser light source 1 shown can coincide with the emission direction z of the radiation-emitting device.

Die in 13 gezeigte Laserlichtquelle 1 basiert auf dem Aufbau einer kantenemittierenden Laserdiode, bei der durch Gräben in der Halbleiterschichtenfolge 11 mehrere Facetten ausgebildet sind, über die im Betrieb Licht parallel zur aktiven Schicht 12 abgestrahlt werden kann. Den Facetten gegenüber liegende, durch die Gräben erzeugte Flächen der Halbleiterschichtenfolge 11 sind beispielsweise in einem Winkel von 45° geneigt und mit einer integrierten Spiegelfläche 17 ausgebildet, so dass das auf diese von den Facetten abgestrahlte Licht in eine Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht stehende Richtung abgestrahlt wird, wie in 13 durch die gestrichelten Pfeile angedeutet ist. Für weitere Details der in 13 gezeigten Laserlichtquelle 1 wird auf die Ausführungen des allgemeinen Teils dieser Beschreibung verwiesen.In the 13 The laser light source 1 shown is based on the construction of an edge-emitting laser diode, in which a plurality of facets are formed by trenches in the semiconductor layer sequence 11, via which light is emitted parallel to the active one during operation Layer 12 can be radiated. Surfaces of the semiconductor layer sequence 11 that are opposite the facets and are produced by the trenches are inclined at an angle of 45°, for example, and are formed with an integrated mirror surface 17, so that the light emitted onto it by the facets is in a direction perpendicular to the main plane of extension of the active layer direction, as in 13 is indicated by the dashed arrows. For more details of the in 13 laser light source 1 shown, reference is made to the explanations of the general part of this description.

In 14 ist ein Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels gezeigt, bei dem die vertikal emittierende Laserdiode 1 eine Mehrzahl horizontaler Kavitäten 16 aufweist, die um eine zentralen Emissionsbereich 15 paarweise gegenüberliegend angeordnet sind. In jeder der sich gegenüberliegenden Kavitäten 16 wird Laserlicht generiert, welches über den gemeinsamen zentralen Emissionsbereich 15 emittiert wird. Beispielsweise und wie in 14 angedeutet, umfasst die Laserdiode zwei Kavitäten 16 und einen Emissionsbereich 15, so dass der Emissionsbereich 15 zwischen den beiden Kavitäten 16 liegt. Wie in den zuvor erläuterten Beispielen können ein, zwei oder mehrere optisch wirksame Schichten 31, 32 an der Oberfläche der Laserlichtquelle 1 angeordnet sein. Eine derartige Laserlichtquelle 1 erzielt eine hohe Lichtleistung. Ferner wiest die Laserlichtquelle durch den kleinen gemeinsamen Emissionbereich 15 eine kleine Etendue auf, und der vom Emissionsbereich 15 abgestrahlte Lichtkegel kann symmetrischer als der einer typischen kantenemittierenden Laserdiode sein.In 14 1 shows a cross section of a further exemplary embodiment, in which the vertically emitting laser diode 1 has a plurality of horizontal cavities 16 which are arranged in pairs opposite one another around a central emission region 15 . Laser light is generated in each of the opposing cavities 16 and is emitted via the common central emission area 15 . For example and as in 14 indicated, the laser diode comprises two cavities 16 and an emission region 15, so that the emission region 15 lies between the two cavities 16. As in the examples explained above, one, two or more optically active layers 31, 32 can be arranged on the surface of the laser light source 1. Such a laser light source 1 achieves a high light output. Furthermore, the laser light source has a small etendue due to the small common emission region 15, and the cone of light emitted from the emission region 15 can be more symmetrical than that of a typical edge-emitting laser diode.

Ferner können, wie in 15 gezeigt, mehrere derartige Laseremittereinheiten 10 kombiniert werden. 15 zeigt eine Aufsicht auf ein eindimensionales Array von Laseremittereinheiten 10, wobei jede Laseremittereinheit 10 von einer vertikal emittierenden Laserdiode 1 mit zwei um einen zentralen Emissionsbereich 15 angeordneten Kavitäten 16 gebildet wird. Die Laseremittereinheiten 10 können bevorzugt entlang der transversalen Richtung y angeordnet sein. Weiterhin kann, wie in 15 gezeigt eine Metaoptik über jedem der Emissionsbereiche 15 angeordnet sein. Die Metaoptik kann als weiteres Optikelement 18, wie zum Beispiel ein Beugungsgitter, ausgebildet und dafür vorgesehen sein, das von der jeweiligen Laseremittereinheit 10 abgestrahlte Licht in eine vordefinierte Richtung zu lenken und/oder das Strahlprofil des von der jeweiligen Laseremittereinheit 10 abgestrahlten Lichts zu formen. Ferner sind die Laseremittereinheiten 10 bevorzugt individuell ansteuerbar, so dass bestimmte Winkelbereiche definiert werden können, die häufiger beleuchtet werden, und andere, die weniger häufig beleuchtet werden.Furthermore, as in 15 shown, several such laser emitter units 10 are combined. 15 shows a top view of a one-dimensional array of laser emitter units 10, each laser emitter unit 10 being formed by a vertically emitting laser diode 1 with two cavities 16 arranged around a central emission region 15. The laser emitter units 10 can preferably be arranged along the transverse direction y. Furthermore, as in 15 meta-optics may be placed over each of the emission regions 15 as shown. The meta-optics can be embodied as a further optical element 18, such as a diffraction grating, and can be provided to direct the light emitted by the respective laser emitter unit 10 in a predefined direction and/or to shape the beam profile of the light emitted by the respective laser emitter unit 10. Furthermore, the laser emitter units 10 can preferably be controlled individually, so that specific angular ranges can be defined which are illuminated more frequently and others which are illuminated less frequently.

In 16 ist eine perspektivische Sicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem wiederum ein eindimensionales Array aus Laseremittereinheiten 10 verwendet wird. Die Laseremittereinheiten 10 sind als vertikal emittierende Laserdioden mit jeweils einem Emissionsbereich 15 ausgebildet. Auf oder über dem Emissionsbereich 15 der ersten und dritten Laseremittereinheit 10 sind weitere Optikelemente 18 angeordnet, die beispielhaft als Prismen dargestellt sind. Alternativ kann das weitere Optikelement 18 ein Beugungsgitter, ein photonischer Kristall, oder eine integrierte Phasenmodulationsstruktur sein. Das weitere Optikelement 18 ist dazu vorgesehen und ausgebildet, das von der jeweiligen Laseremittereinheit, bzw. Laserdiode, zur Abstrahlrichtung z ausgekoppelte Licht entlang der horizontalen Richtung x umzulenken, so dass ein weiter Winkelbereich in horizontaler Richtung x ausgeleuchtet werden kann.In 16 1 is a perspective view of another embodiment, again using a one-dimensional array of laser emitter units 10. FIG. The laser emitter units 10 are in the form of vertically emitting laser diodes each having an emission region 15 . Further optical elements 18 are arranged on or above the emission region 15 of the first and third laser emitter unit 10, which are shown as prisms by way of example. Alternatively, the further optical element 18 can be a diffraction grating, a photonic crystal, or an integrated phase modulation structure. The further optical element 18 is provided and designed to deflect the light coupled out from the respective laser emitter unit or laser diode to the emission direction z along the horizontal direction x, so that a wide angular range in the horizontal direction x can be illuminated.

17 zeigt ein weiteres Beispiel für eine Laserlichtquelle 1, bei der mehrere horizontale Kavitäten 16 sternförmig um einen zentralen Emissionsbereich 15 angeordnet sind. Die in 17 gezeigt Laserlichtquelle umfasst ferner optisch wirksame Oberflächenschichten 31, 32 zur Beeinflussung des abgestrahlten Lichts, zum Beispiel indem eine Reflektion an der entsprechenden Grenzfläche erhöht oder verringert wird. Eine derartige Laserlichtquelle weist eine hohe Leistung auf, ist kompakt und führt zu einem symmetrischen abgestrahlten Lichtkegel, vergleichbar mit dem Lichtkegel einer VCSEL-Diode. 17 shows another example of a laser light source 1, in which several horizontal cavities 16 are arranged in a star shape around a central emission area 15. In the 17 The laser light source shown also includes optically effective surface layers 31, 32 for influencing the emitted light, for example by increasing or decreasing a reflection at the corresponding interface. Such a laser light source has high power, is compact and leads to a symmetrical emitted light cone, comparable to the light cone of a VCSEL diode.

In 18 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel ähnlich zu dem in 10 gezeigten Beispiel zu sehen. Zusätzlich zu den kantenemittierenden Laserdioden 1 in der Peripherie der Montageebene 6 weist die Strahlung emittierende Vorrichtung 100 eine auf der Montageebene 6 angeordnete oberflächenemittierende Laserdiode 1' mit vertikaler Kavität (VCSEL-Diode) auf, die im Betrieb das in der Kavität generierte Licht zur Abstrahlrichtung z auskoppelt. Ein Array aus VCSEL-Dioden ist ebenfalls möglich. Die VCSEL-Diode 1' bzw. das VCSEL-Dioden Array kann direkt und mittig auf der Montageebene 6 angeordnet sein. Wie gezeigt können sich die von den jeweiligen Laserdioden 1, 1' ausgeleuchteten Winkelbereiche überlappen und so zu einem Gesamtwinkelbereich ϑx,ges in horizontaler Richtung x beitragen.In 18 is another embodiment similar to that in FIG 10 see example shown. In addition to the edge-emitting laser diodes 1 in the periphery of the mounting level 6, the radiation-emitting device 100 has a surface-emitting laser diode 1' with a vertical cavity (VCSEL diode) arranged on the mounting level 6, which, during operation, directs the light generated in the cavity to the emission direction z decouples. An array of VCSEL diodes is also possible. The VCSEL diode 1 ′ or the VCSEL diode array can be arranged directly and centrally on the mounting plane 6 . As shown, the angular ranges illuminated by the respective laser diodes 1, 1' can overlap and thus contribute to a total angular range θ x,ges in the horizontal direction x.

In diesem Zusammenhang zeigt 19 schematisch das zusammengesetzte Strahlprofil im Fernfeld in Abhängigkeit vom Abstrahlwinkel ϑx in horizontaler Richtung x und in Abhängigkeit vom Abstrahlwinkel ϑy in transversaler Richtung y. Das Strahlprofil kann hierbei durch das Optiksystem 2 optimiert sein. Das in 19 gezeigte zusammengesetzte Strahlprofil weist einen ersten, von kantenemittierenden Laserdioden 1 ausgehenden, Bereich 41, und einen zweiten, von vertikal emittierenden Laserdioden 1' ausgehenden Bereich 42 auf. Der erste Strahlprofilbereich 41 besitzt einen im Vergleich zum transversalen Abstrahlwinkel ϑy größeren horizontalen Abstrahlwinkel ϑx, während der Strahlprofilbereich 42 in Bezug auf beide Abstrahlwinkel beinahe symmetrisch, d.h. kreisförmig, sein kann.In this context shows 19 Schematically the composite beam profile in the far field as a function of the radiation angle ϑ x in the horizontal direction x and as a function of the radiation angle ϑ y in the transverse direction y. In this case, the beam profile can be optimized by the optics system 2 . This in 19 composite beam profile shown has a first, from kantene area 41 emanating from emitting laser diodes 1, and a second area 42 emanating from vertically emitting laser diodes 1'. The first beam profile area 41 has a horizontal emission angle θ x that is greater than the transverse emission angle θ y , while the beam profile area 42 can be almost symmetrical, ie circular, in relation to both emission angles.

Beispielsweise kann der Lichtkegel kantenemittierender Laserdioden 1 im Fernfeld einen Öffnungswinkel entlang der schnellen Achse 13 (entspricht nach Rotation durch das Licht reflektierende Optikelement 21 dem Öffnungswinkel C'') von etwa 120°, und entlang der langsamen Ache (entspricht dem Öffnungswinkel ϑy) von etwa 12° erreichen. Demgegenüber kann der Lichtkegel einer VCSEL-Diode oder eines VCSEL-Dioden Arrays im Fernfeld Öffnungswinkel von etwa 30°-60° in der horizontalen Richtung x und 30° in der transversalen Richtung y erreichen. Die Verwendung einer VCSEL-Diode oder eines VCSEL-Dioden Arrays kann deshalb vorteilhaft sein, um im Fernfeld Hindernisse oberhalb der Straße, wie beispielsweise Auffahrrampen, Brücken oder Garagen, auszuleuchten. Die VCSEL-Diode oder das VCSEL-Dioden Arrays kann zum Beispiel je nach Situation an- oder ausgeschaltet werden.For example, the light cone of edge-emitting laser diodes 1 in the far field can have an opening angle along the fast axis 13 (corresponds to the opening angle C'' after rotation through the light-reflecting optical element 21) of about 120°, and along the slow axis (corresponds to the opening angle ϑ y ) of reach about 12°. In contrast, the light cone of a VCSEL diode or a VCSEL diode array in the far field can achieve opening angles of about 30°-60° in the horizontal direction x and 30° in the transverse direction y. The use of a VCSEL diode or a VCSEL diode array can therefore be advantageous in order to illuminate obstacles above the road, such as ramps, bridges or garages, in the far field. For example, the VCSEL diode or VCSEL diode array can be turned on or off depending on the situation.

In 20 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Strahlung emittierenden Vorrichtung 100 gezeigt. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach 18 ist die vertikal emittierende VCSEL-Diode 1', bzw. das VCSEL-Dioden Array, auf dem gleichen Trägersubstrat 7 wie die kantenemittierenden Laserdioden 1 angeordnet. Vorteilhafterweise werden dadurch Ausrichtungsanforderungen gemindert und die Montage erleichtert. In diesem Fall strahlen die kantenemittierenden Laserdioden 1 Licht in Richtung der auf der Montageebene 6 in der Peripherie befindlichen Licht reflektierenden Optikelemente 21 ab, die das Licht in Richtung der Abstrahlrichtung z umlenken. Die Licht reflektierenden Optikelemente 21 weisen Reflektorflächen 25 auf, die den jeweiligen kantenemittierenden Laserdioden 1 zugewandt sind.In 20 Another exemplary embodiment of the radiation-emitting device 100 is shown. In contrast to the embodiment according to 18 the vertically emitting VCSEL diode 1 ′, or the VCSEL diode array, is arranged on the same carrier substrate 7 as the edge emitting laser diodes 1 . Advantageously, this reduces alignment requirements and eases assembly. In this case, the edge-emitting laser diodes 1 emit light in the direction of the light-reflecting optical elements 21 located on the mounting plane 6 in the periphery, which deflect the light in the direction of the emission direction z. The light-reflecting optical elements 21 have reflector surfaces 25 which face the respective edge-emitting laser diodes 1 .

21 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Strahlung emittierenden Vorrichtung 100 mit einem weiten horizontalen Gesamtabstrahlwinkel. Die Strahlung emittierende Vorrichtung 100 weist zumindest zwei kantenemittierende Laserdioden 1 auf, die auf jeweils einem zur Montageebene 6 verkippten Trägersubstrat 7 angeordnet sind. Durch die Verkippung der Trägersubstrate 7 weist das von der jeweiligen Laserdiode 1 abgestrahlte Licht eine Komponente in Abstrahlrichtung z auf, weshalb das Optiksystem 2 in diesem Fall nicht notwendigerweise ein Licht reflektierendes Optikelement 21 enthalten muss. Die Laserdioden 1 strahlen Licht in Richtung der Optikelemente 22, 23 ab, die für eine Kollimierung des Lichts in transversaler Richtung y und eine Aufspreizung des Lichts in horizontaler Richtung x sorgen. Das Optiksystem 2 bildet eine oder mehrere Austrittsflächen 29 für das abgestrahlte Licht. Beispielweise (nicht gezeigt) bildet das Optiksystem 2 eine kuppelförmige Austrittsfläche, deren Flächennormale abschnittsweise in unterschiedliche Richtungen zeigt. Alternativ, und wie in 21 gezeigt, bildet das Optiksystem 2 eine Mehrzahl von Austrittsflächen 29, deren Flächennormalen in unterschiedliche Richtungen zeigen. Das kann bedeuten, dass zumindest eine Austrittsfläche 29 des Optiksystems in einer zur Montageebene 6 verkippten Position steht. Beispielsweise und wie in 21 gezeigt, kann eine Austrittsfläche 29 senkrecht zur Abstrahlrichtung der jeweiligen Laserdiode 1 stehen, bzw. senkrecht zu einer Oberfläche des Trägersubstrats 7, auf der diese Laserdiode 1 angeordnet ist. Das Optiksystem 2 kann dafür vorgesehen und ausgebildet sein, eine Aufspreizung des Strahlprofils der Strahlung emittierenden Vorrichtung 100 in horizontaler Richtung x auf beispielsweise zumindest 240° zu bewirken, wobei das von den zwei Laserdioden 1 abgestrahlte Licht jeweils auf 120° aufgespreizt wird und eine Richtung umfasst, die senkrecht zur Montagebene 6 steht. 21 FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a radiation-emitting device 100 with a wide horizontal total emission angle. The radiation-emitting device 100 has at least two edge-emitting laser diodes 1, which are each arranged on a carrier substrate 7 that is tilted with respect to the mounting plane 6. Due to the tilting of the carrier substrates 7, the light emitted by the respective laser diode 1 has a component in the emission direction z, which is why the optical system 2 does not necessarily have to contain a light-reflecting optical element 21 in this case. The laser diodes 1 emit light in the direction of the optical elements 22, 23, which collimate the light in the transverse direction y and spread the light in the horizontal direction x. The optical system 2 forms one or more exit surfaces 29 for the emitted light. For example (not shown), the optical system 2 forms a dome-shaped exit surface, the surface normal of which points in different directions in sections. Alternatively, and as in 21 shown, the optical system 2 forms a plurality of exit surfaces 29 whose surface normals point in different directions. This can mean that at least one exit surface 29 of the optical system is in a position that is tilted relative to the mounting plane 6 . For example and as in 21 shown, an exit surface 29 can be perpendicular to the emission direction of the respective laser diode 1, or perpendicular to a surface of the carrier substrate 7 on which this laser diode 1 is arranged. The optics system 2 can be provided and configured to spread the beam profile of the radiation-emitting device 100 in the horizontal direction x to at least 240°, for example, with the light emitted by the two laser diodes 1 being spread to 120° in each case and comprising one direction , which is perpendicular to the mounting plane 6.

In 22 ist eine perspektivische Ansicht auf die Montageebene 6 mit zwei darauf angeordneten verkippten Trägersubstraten 7, auf die jeweils eine kantenemittierende Laserdiode 1, bzw. ein Laserdiodenchip 1 angeordnet ist, zu sehen. Die Anordnung entspricht der Anordnung der in 21 gezeigten Ausführungsform, bei der die Trägersubstrate 7 in transversaler Richtung y hintereinander angeordnet sind. Die Abstrahlrichtung der beiden Laserdiodenchips 1 ist ebenfalls angedeutet.In 22 is a perspective view of the assembly level 6 with two tilted carrier substrates 7 arranged thereon, on each of which an edge-emitting laser diode 1 or a laser diode chip 1 is arranged. The arrangement corresponds to the arrangement in 21 embodiment shown, in which the carrier substrates 7 are arranged one behind the other in the transverse direction y. The emission direction of the two laser diode chips 1 is also indicated.

23 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Strahlung emittierenden Vorrichtung 100. Der Strahlung emittierende Vorrichtung 100 umfasst eine Montageebene 6 und ein mittig auf der Montageebene 7 angeordnetes, zur Montageebene 6 planparalleles Trägersubstrat 7. Auf dem Trägersubstrat 7 ist mittig eine vertikal emittierende Laserdiode 1' angeordnet, die im Betrieb Licht zur Abstrahlrichtung z auskoppelt, welches über eine parallel zur Montagebene 6 stehende erste Austrittsfläche 29 abgestrahlt wird. Weiterhin sind 2 kantenemittierende Laserdioden 1 an gegenüberliegenden Rändern des Trägersubstrates 7 angeordnet, die Licht in Richtung zweier am Rand der Montageebene 6 befindlicher Licht reflektierender Optikelemente 21 abstrahlen. Von dort wird das Licht in Richtung einer zweiten und dritten Austrittsfläche 29 des Optiksystems 2 reflektiert. Wie im Ausführungsbeispiel gemäß 20 ermöglicht die Anordnung der Laserlichtquellen 1, 1' auf einem gemeinsamen Trägersubstrat 7 eine kompakte und effiziente Montage. Die Umlenkung des von den kantenemittierenden Laserdioden 1 abgestrahlten Lichts mittels Licht reflektierender Optikelemente 21 ermöglicht die Montage auf einem planparallelen Trägersubstrat 7, was auch in thermischer Hinsicht vorteilhaft ist. Die Realisierung einer Mehrzahl von Austrittsflächen 29 ermöglicht ein weites horizontales Sichtfeld der Strahlung emittierenden Vorrichtung 100, beispielsweise von etwa 240°. 23 shows a further exemplary embodiment of the radiation-emitting device 100. The radiation-emitting device 100 comprises a mounting plane 6 and a carrier substrate 7 which is arranged centrally on the mounting plane 7 and is plane-parallel to the mounting plane 6. A vertically emitting laser diode 1' is arranged centrally on the carrier substrate 7 during operation, decouples light for the direction of emission z, which is emitted via a first exit surface 29 that is parallel to the mounting plane 6 . Furthermore, 2 edge-emitting laser diodes 1 are arranged on opposite edges of the carrier substrate 7 , which emit light in the direction of two light-reflecting optical elements 21 located on the edge of the mounting plane 6 . From there, the light is reflected in the direction of a second and third exit surface 29 of the optical system 2 . As in the embodiment according to 20 allows the arrangement of the laser light sources 1, 1 'on a common carrier substrate 7 compact and efficient assembly. The deflection of the edge-emitting laser diodes 1 light emitted by means of light-reflecting optical elements 21 enables assembly on a plane-parallel carrier substrate 7, which is also advantageous from a thermal point of view. The realization of a plurality of exit surfaces 29 enables a wide horizontal field of view of the radiation-emitting device 100, for example of approximately 240°.

In 24 ist beispielhaft eine mit der hier beschriebenen Strahlung emittierenden Vorrichtung erzielbare winkelabhängige Intensitätsverteilung I im Fernfeld in Abhängigkeit vom Abstrahlwinkel ϑx in horizontaler Richtung x und in Abhängigkeit vom Abstrahlwinkel ϑy in transversaler Richtung y gezeigt. Es ist zu erkennen, dass eine gleichmäßige Aufspreizung entlang der horizontalen Richtung x in einem breiten Winkelbereich erreicht werden kann, der deutlich größer ist als der Öffnungswinkel des Strahlprofils der Laserlichtquelle 1. Gleichzeitig kann eine Kollimierung entlang der transversalen Richtung y erzielt werden.In 24 shows an example of an angle-dependent intensity distribution I in the far field that can be achieved with the radiation-emitting device described here as a function of the emission angle θ x in the horizontal direction x and as a function of the emission angle θ y in the transverse direction y. It can be seen that a uniform spread can be achieved along the horizontal direction x in a wide angular range, which is significantly larger than the opening angle of the beam profile of the laser light source 1. At the same time, collimation along the transverse direction y can be achieved.

In 25 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Messsystem 1000 mit einer Strahlung emittierenden Vorrichtung 100 als Sendereinheit und einer Detektoreinheit 200 als Empfängereinheit gezeigt, mit dem nicht zum Messsystem 1000 gehörende, in 25 durch die gepunkteten Elemente angedeutete Objekte 99 detektiert werden können. Bei den Objekten 99 kann es sich beispielsweise um Gegenstände oder Personen oder um andere mittels Licht untersuchbare Objekte handeln.In 25 an exemplary embodiment of a measuring system 1000 with a radiation-emitting device 100 as a transmitter unit and a detector unit 200 as a receiver unit is shown, with which, in 25 objects 99 indicated by the dotted elements can be detected. The objects 99 can be, for example, objects or people or other objects that can be examined using light.

Die Strahlung emittierende Vorrichtung 100 des Messsystems 1000 ist dazu vorgesehen und eingerichtet, im Betrieb ein Sendersignal L abzustrahlen, wie durch die entsprechend gekennzeichneten Pfeile in 25 angedeutet ist. Hierzu weist die Strahlung emittierende Vorrichtung 100 eine Laserlichtquelle 1 auf, die im Betrieb Licht entlang einer Abstrahlrichtung z abstrahlt. Weiterhin weist die Strahlung emittierende Vorrichtung 100 ein Optiksystem 2 auf, das zur Formung einer Abstrahlcharakteristik der Strahlung emittierenden Vorrichtung 100 ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist das Optiksystem 2 ein nicht-abbildendes Optiksystem.The radiation-emitting device 100 of the measuring system 1000 is provided and set up to emit a transmitter signal L during operation, as indicated by the arrows in FIG 25 is indicated. For this purpose, the radiation-emitting device 100 has a laser light source 1 which, during operation, emits light along an emission direction z. Furthermore, the radiation-emitting device 100 has an optical system 2 which is designed to shape an emission characteristic of the radiation-emitting device 100 . The optical system 2 is particularly preferably a non-imaging optical system.

Beispielsweise kann die Strahlung emittierende Vorrichtung 100 so ausgebildet sein, dass ein Bereich mit einer Breite B von mehreren 10 m in einer horizontalen Richtung x, beispielsweise mit einer Breite B von mindestens 20 m oder mindestens 30 m oder mindestens 50 m, in einer Entfernung D von mehreren 10 m, beispielsweise in einer Entfernung D von mindestens 50 m oder mindestens 100 m oder mindestens 200 m, ausleuchtet wird. Weiterhin kann der vom Sendersignal L ausgeleuchtete Bereich in einer transversalen Richtung y eine Höhe von mehreren Metern, beispielsweise eine Höhe von mindestens 2 m oder mindestens 5 m, ausleuchten.For example, the radiation-emitting device 100 can be configured such that an area with a width B of several 10 m in a horizontal direction x, for example with a width B of at least 20 m or at least 30 m or at least 50 m, at a distance D is illuminated by several 10 m, for example at a distance D of at least 50 m or at least 100 m or at least 200 m. Furthermore, the area illuminated by the transmitter signal L can illuminate a height of several meters in a transversal direction y, for example a height of at least 2 m or at least 5 m.

Die Richtungsangaben „horizontal“ und „transversal“ beziehen sich bevorzugt auf eine derartige Anordnung des Messsystems 1000, in der das Messsystem 1000 und insbesondere die Strahlung emittierende Vorrichtung 100 im Messsystem 1000 für den bestimmungsgemäßen Gebrauch relativ zur Umgebung ausgerichtet sind. Wird das Messsystem 1000 beispielsweise in einem Fahrzeug wie einem Straßenfahrzeug oder in einer Überwachungsvorrichtung verwendet, wie in Verbindung mit den 26 bis 28 gezeigt ist, bezeichnet die horizontale Richtung x bevorzugt eine Richtung parallel oder zumindest im Wesentlichen parallel zur Fahrbahnoberfläche. Die transversale Richtung y, die beispielsweise in 28 angedeutet ist und die senkrecht zur horizontalen Richtung steht, entspricht dann bevorzugt einer Richtung senkrecht oder zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Fahrbahnoberfläche. Die Abstrahlrichtung z steht bevorzugt senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur horizontalen Richtung x und zur transversalen Richtung y.The directional information “horizontal” and “transverse” preferably refers to such an arrangement of the measuring system 1000 in which the measuring system 1000 and in particular the radiation-emitting device 100 in the measuring system 1000 are aligned relative to the environment for the intended use. For example, when the measurement system 1000 is used in a vehicle, such as a road vehicle, or in a monitoring device, as in connection with FIGS 26 until 28 is shown, the horizontal direction x preferably denotes a direction parallel or at least substantially parallel to the road surface. The transverse direction y, for example in 28 is indicated and which is perpendicular to the horizontal direction, then preferably corresponds to a direction perpendicular or at least substantially perpendicular to the road surface. The emission direction z is preferably perpendicular or essentially perpendicular to the horizontal direction x and to the transverse direction y.

Das Sendersignal L kann beispielsweise ein Lichtpuls sein, der in Form eines Einzelpulses mit einer bestimmten Pulsfrequenz abgestrahlt wird. Weiterhin kann das Sendersignal L anstelle eines Einzelpulses beispielsweise auch einen Pulszug, also eine Mehrzahl von Pulsen, und/oder einen in seiner Amplitude modulierten Puls oder einen amplituden- und/oder phasenmodulierten kontinuierlichen Lichtstrahl aufweisen.The transmitter signal L can be a light pulse, for example, which is emitted in the form of a single pulse with a specific pulse frequency. Furthermore, instead of an individual pulse, the transmitter signal L can, for example, also have a pulse train, ie a plurality of pulses, and/or a pulse modulated in its amplitude or an amplitude- and/or phase-modulated continuous light beam.

Die Detektoreinheit 200 ist dazu vorgesehen und eingerichtet, ein Rücksignal R zu empfangen, das zumindest einen Teil des von einem externen Objekt 99 zurückgestrahlten Sendersignals L aufweist. Das Rücksignal R kann durch Interaktion des Sendersignals L mit einem Objekt 99 vom Sendersignal L abweichen, beispielsweise im Hinblick auf den zeitlichen Verlauf, auf eine spektrale Zusammensetzung, eine Amplitude und/oder eine Phase. So kann das Rücksignal R etwa einem zumindest in Bezug auf einige spektrale Komponenten abgeschwächten und/oder zumindest teilweise frequenzverschobenen und/oder phasenverschobenen Sendersignal L entsprechen.The detector unit 200 is provided and set up to receive a return signal R, which has at least part of the transmitter signal L reflected back from an external object 99 . The return signal R can deviate from the transmitter signal L as a result of the interaction of the transmitter signal L with an object 99, for example with regard to the time profile, a spectral composition, an amplitude and/or a phase. For example, the return signal R can correspond to a transmitter signal L that has been attenuated and/or at least partially frequency-shifted and/or phase-shifted, at least with respect to some spectral components.

Die Detektoreinheit 200 weist zumindest ein Detektorelement 3 auf, beispielsweise in Form einer Fotodiode oder einem Fotodiodenarray. Beispielsweise kann die Detektoreinheit 200 ein SPAD-Array, ein APD-Array oder ein Gated-Imaging-System aufweisen oder sein. Weiterhin kann die Detektoreinheit 200 ein Optiksystem 4 aufweisen, das besonders bevorzugt ein abbildendes Optiksystem ist.The detector unit 200 has at least one detector element 3, for example in the form of a photodiode or a photodiode array. For example, the detector unit 200 can have or be a SPAD array, an APD array or a gated imaging system. Furthermore, the detector unit 200 can have an optical system 4, which is particularly preferably an imaging optical system.

Die Strahlung emittierende Vorrichtung 100 und die Detektoreinheit 200 und damit die Laserlichtquelle 1, das Optiksystem 2, das Detektorelement 3 und das Optiksystem 4, können, wie in 25 entsprechend gestrichelt angedeutet ist, in oder an einem oder mehreren Gehäusekörpern angeordnet sein. Insbesondere können die Strahlung emittierende Vorrichtung 100 und die Detektoreinheit 200 auch in oder an einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Insbesondere können die Strahlung emittierende Vorrichtung 100 und die Detektoreinheit auf derselben Montageebene angeordnet sein, oder zumindest auf zueinander parallelen Montageebenen.The radiation-emitting device 100 and the detector unit 200 and thus the laser light source 1, the optical system 2, the detector element 3 and the optical system 4 can, as in 25 is indicated accordingly by dashed lines, be arranged in or on one or more housing bodies. In particular, the radiation-emitting device 100 and the detector unit 200 can also be arranged in or on a common housing. In particular, the radiation-emitting device 100 and the detector unit can be arranged on the same mounting plane, or at least on mounting planes that are parallel to one another.

Bei einem Verfahren zum Betrieb des Messsystems 1000 sendet die Strahlung emittierende Vorrichtung 100 wie beschrieben als Sendersignal L zumindest einen Lichtpuls aus. Die Detektoreinheit 200 detektiert das Rücksignal R. Beispielsweise kann das Verfahren dazu verwendet werden, einen oder mehrere Parameter in Bezug auf das Sendersignal L und/oder das Rücksignal R zu bestimmen, um so Rückschlüsse auf ein Objekt 99 ziehen zu können. Beispielsweise können ein Zeitunterschied zwischen dem Sendersignal L und dem Rücksignal R und/oder eine Wellenlängenverschiebung und/oder Phasenverschiebung zwischen dem Sendersignal L und dem Rücksignal R und/oder eine spektrale Änderung zwischen dem Sendersignal L und dem Rücksignal R bestimmt werden. Aus dem einen oder den mehreren aus dem Rücksignal R bestimmten Parametern können eine oder mehrere Zustandsgrößen in Bezug auf das Objekt 99 abgeleitet werden, beispielsweise ein Abstand und/oder eine Geschwindigkeit und/oder zumindest eine oder mehrere Geschwindigkeitskomponenten. Insbesondere können mit einem abbildenden Optiksystem 4 und einem Detektorarray als Detektorelement 3 mehrere Objekte gleichzeitig detektiert werden. Zur Parameterbestimmung kann das Messsystem 1000 weiterhin eine dafür vorgesehene und eingerichtete Auswertungseinheit aufweisen (nicht gezeigt). Bevorzugt weist das Messsystem 1000 Eigenschaften und Merkmale eines LIDAR-Systems auf und ist besonders bevorzugt ein LIDAR-System.In a method for operating the measurement system 1000, the radiation-emitting device 100 emits at least one light pulse as the transmitter signal L, as described. The detector unit 200 detects the return signal R. For example, the method can be used to determine one or more parameters in relation to the transmitter signal L and/or the return signal R in order to be able to draw conclusions about an object 99 in this way. For example, a time difference between the transmitter signal L and the return signal R and/or a wavelength shift and/or phase shift between the transmitter signal L and the return signal R and/or a spectral change between the transmitter signal L and the return signal R can be determined. One or more state variables in relation to the object 99 can be derived from the one or more parameters determined from the return signal R, for example a distance and/or a speed and/or at least one or more speed components. In particular, multiple objects can be detected simultaneously with an imaging optical system 4 and a detector array as detector element 3 . In order to determine the parameters, the measuring system 1000 can also have an evaluation unit provided and set up for this purpose (not shown). The measurement system 1000 preferably has properties and features of a LIDAR system and is particularly preferably a LIDAR system.

In den 26 bis 27 sind ein Fahrzeug 2000 mit einem Messsystem 1000 angedeutet. Das Fahrzeug 2000 kann beispielsweise ein Straßenfahrzeug, ein schienengebundenes Fahrzeug, ein Wasserfahrzeug oder ein Luftfahrzeug sein. Besonders bevorzugt ist das Fahrzeug 2000 ein Kraftfahrzeug, wie in 26 und 27 angedeutet ist. In 27 sind zwei Situationen illustriert, bei denen das Fahrzeug 2000 eine im Vergleich zum Objekt 99 in transversaler Richtung y erhöhte oder vertiefte Position einnimmt. Das in das Fahrzeug 2000 integrierte Messsystem 1000, insbesondere die Strahlung emittierende Vorrichtung 100 des Messsystems 1000, kann in diesen Fällen dergestalt sein, dass zusätzliche Laserlichtquellen 1 zugeschaltet werden und das von ihnen abgestrahlte Licht über das Optiksystem 2 auf die Szene projiziert wird. Auf diese Weise lässt sich der ausgeleuchtete Bereich dynamisch verändern. Beispielsweise kann eine in der Strahlung emittierenden Vorrichtung integrierte VCSEL-Diode oder ein Array von VCSEL-Dioden je nach Situation an- oder ausgeschaltet werden, um im Fernfeld Hindernisse oberhalb oder unterhalb der Straße, wie beispielsweise Auffahrrampen, Brücken oder Garagen, auszuleuchten.In the 26 until 27 a vehicle 2000 with a measuring system 1000 is indicated. The vehicle 2000 can be, for example, a road vehicle, a rail vehicle, a watercraft or an aircraft. The vehicle 2000 is particularly preferably a motor vehicle, as in 26 and 27 is indicated. In 27 two situations are illustrated in which the vehicle 2000 assumes an elevated or lowered position in the transverse direction y compared to the object 99 . In these cases, the measuring system 1000 integrated into the vehicle 2000, in particular the radiation-emitting device 100 of the measuring system 1000, can be such that additional laser light sources 1 are switched on and the light emitted by them is projected onto the scene via the optical system 2. In this way, the illuminated area can be changed dynamically. For example, a VCSEL diode integrated in the radiation-emitting device or an array of VCSEL diodes can be switched on or off depending on the situation in order to illuminate obstacles above or below the road, such as ramps, bridges or garages, in the far field.

Wie in 28 angedeutet ist, kann das Messsystem 1000 in einer Vorrichtung in Form einer festen Installation, etwa der gezeigten Überwachungsvorrichtung 3000, verwendet werden. Die Überwachungsvorrichtung 3000 kann beispielsweise für ein Verkehrsmanagement, eine Parkplatzmanagement, eine Sicherheitsanwendung oder industrielle Zwecke das Messsystem 1000 aufweisen.As in 28 As indicated, the measurement system 1000 can be used in a device in the form of a fixed installation, such as the monitoring device 3000 shown. The monitoring device 3000 can have the measuring system 1000 for traffic management, parking lot management, a security application or industrial purposes, for example.

Die in den in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen explizit beschrieben sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen.The features and exemplary embodiments described in connection with the figures can be combined with one another according to further exemplary embodiments, even if not all combinations are explicitly described. Furthermore, the exemplary embodiments described in connection with the figures can alternatively or additionally have further features in accordance with the description in the general part.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.The invention is not limited to these by the description based on the exemplary embodiments. Rather, the invention encompasses every new feature and every combination of features, which in particular includes every combination of features in the patent claims, even if this feature or this combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.

BezugszeichenlisteReference List

11
Laserlichtquellelaser light source
22
Optiksystemoptical system
33
Detektorelementdetector element
44
Optiksystemoptical system
55
Gehäusekörpercase body
66
Montageebenemounting level
77
Trägersubstratcarrier substrate
1010
Laseremittereinheitlaser emitter unit
1111
Halbleiterschichtenfolgesemiconductor layer sequence
1212
aktive Schichtactive layer
1313
schnelle Achsefast axis
1414
langsame Achseslow axis
1515
Emissionsbereichemission range
1616
Kavitätcavity
1717
Spiegelschichtmirror layer
1818
weiteres Optikelementanother optical element
2121
reflektierendes Optikelementreflective optical element
2222
kollimierendes Optikelementcollimating optical element
2323
divergierendes Optikelementdiverging optical element
2525
Reflektorflächereflector surface
2929
Austrittsflächeexit surface
31, 3231, 32
optisch wirksame Oberflächenschichtoptically effective surface layer
41, 4241, 42
Strahlprofilbeam profile
100100
Strahlung emittierende VorrichtungRadiation Emitting Device
200200
Detektoreinheitdetector unit
10001000
Messsystemmeasuring system
20002000
Fahrzeugvehicle
30003000
Überwachungsvorrichtungmonitoring device
BB
BreiteBroad
DD
Entfernungdistance
LL
Sendersignaltransmitter signal
RR
Rücksignalreturn signal
xx
horizontale Richtunghorizontal direction
yy
transversale Richtungtransverse direction
ze.g
Abstrahlrichtungbeam direction
ϑx, ϑyϑx, ϑy
Abstrahlwinkelbeam angle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102007062050 B4 [0050]DE 102007062050 B4 [0050]
  • US 2009/0097519 A1 [0050]US 2009/0097519 A1 [0050]

Claims (20)

Strahlung emittierende Vorrichtung (100), die auf einer sich in lateralen Richtungen (x, y) erstreckenden Montageebene (6) angeordnet ist und dazu vorgesehen ist, Licht entlang einer Abstrahlrichtung (z) abzustrahlen, wobei die Abstrahlrichtung (z) eine Richtung senkrecht zur Montageebene (6) umfasst, aufweisend zumindest eine Laserlichtquelle (1), und ein der zumindest einen Laserlichtquelle (1) nachgeordnetes und zumindest ein Optikelement (21, 22, 23) umfassendes nicht-abbildendes Optiksystem (2) zur Formung eines Strahlprofils der Strahlung emittierenden Vorrichtung (100) entlang der lateralen Richtungen (x, y).Radiation-emitting device (100), which is arranged on a mounting plane (6) extending in lateral directions (x, y) and is intended to emit light along an emission direction (z), the emission direction (z) being a direction perpendicular to the Mounting level (6), having at least one laser light source (1), and a non-imaging optical system (2) arranged downstream of the at least one laser light source (1) and comprising at least one optical element (21, 22, 23) for shaping a beam profile of the radiation emitting device (100) along the lateral directions (x,y). Strahlung emittierende Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die die zumindest eine Laserlichtquelle (1) als Laserbarren oder Lasermatrix ausgebildet ist.Radiation-emitting device (100) after claim 1 , wherein the at least one laser light source (1) is designed as a laser bar or laser matrix. Strahlung emittierende Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zumindest eine Laserlichtquelle (1) eine kantenemittierende Laserdiode umfasst, die auf einem zur Montageebene (6) planparallelen oder verkippten Trägersubstrat (7) angeordnet ist.Radiation-emitting device (100) after claim 1 or 2 wherein the at least one laser light source (1) comprises an edge-emitting laser diode which is arranged on a carrier substrate (7) which is plane-parallel or tilted to the mounting plane (6). Strahlung emittierende Vorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Optiksystem (2) ein Licht reflektierendes Optikelement (21) mit zumindest einer Reflektorfläche (25) aufweist, das dazu vorgesehen und ausgebildet ist, das Licht zur Abstrahlrichtung (z) umzulenken und eine schnelle Achse (13) des Strahlprofils entlang einer horizontalen Richtung (x) auszurichten.Radiation-emitting device (100) according to one of the preceding claims, wherein the optical system (2) has a light-reflecting optical element (21) with at least one reflector surface (25), which is provided and designed to deflect the light to the emission direction (z) and aligning a fast axis (13) of the beam profile along a horizontal direction (x). Strahlung emittierende Vorrichtung (100) nach Anspruch 4, wobei die Reflektorfläche (25) des Licht reflektierenden Optikelements (21) als gekrümmte und/oder facettierte Reflektorfläche (25) ausgebildet ist.Radiation-emitting device (100) after claim 4 , The reflector surface (25) of the light-reflecting optical element (21) being designed as a curved and/or faceted reflector surface (25). Strahlung emittierende Vorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Optiksystem (2) ein Licht kollimierendes Optikelement (22) aufweist, das dazu vorgesehen und ausgebildet ist, eine Kollimierung des Lichts entlang einer transversalen Richtung (y) zu bewirken.Radiation-emitting device (100) according to one of the preceding claims, wherein the optical system (2) comprises a light-collimating optical element (22) which is intended and configured to bring about collimation of the light along a transverse direction (y). Strahlung emittierende Vorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Optiksystem (2) ein Licht divergierendes Optikelement (23) aufweist, das dazu vorgesehen und ausgebildet ist, eine Aufspreizung des Lichts entlang der horizontalen Richtung (x) zu bewirken.Radiation-emitting device (100) according to one of the preceding claims, wherein the optics system (2) has a light-diverging optics element (23) which is provided and designed to spread the light along the horizontal direction (x). Strahlung emittierende Vorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Licht divergierende Optikelement (23) des Optiksystems (2) als Mikrolinsenarray ausgebildet ist, welches eine Mehrzahl von Mikrolinsen aufweist.Radiation-emitting device (100) according to one of the preceding claims, wherein the light-diverging optical element (23) of the optical system (2) is designed as a microlens array which has a plurality of microlenses. Strahlung emittierende Vorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zumindest zwei Optikelemente (21, 22, 23) des Optiksystems (2) einstückig ausgebildet sind.Radiation-emitting device (100) according to one of the preceding claims, wherein at least two optical elements (21, 22, 23) of the optical system (2) are formed in one piece. Strahlung emittierende Vorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, weiterhin aufweisend einen Gehäusekörper (5), wobei der Gehäusekörper (5) mit zumindest einem Optikelement (21, 22, 23) des Optiksystems (2) und der Montageebene (6) einen hermetisch dichten Innenraum umschließt, in dem die Laserlichtquelle (1) angeordnet ist.Radiation-emitting device (100) according to one of the preceding claims, further comprising a housing body (5), wherein the housing body (5) with at least one optical element (21, 22, 23) of the optical system (2) and the mounting plane (6) has a hermetically encloses dense interior space in which the laser light source (1) is arranged. Strahlung emittierende Vorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Laserlichtquelle (1) zumindest eine auf der Montageebene (6) angeordnete vertikal emittierende Laserdiode mit horizontaler Kavität (16) umfasst, die im Betrieb über eine integrierte Spiegelschicht (17) das in der Kavität generierte Licht zur Abstrahlrichtung (z) auskoppelt.Radiation-emitting device (100) according to one of the preceding claims, wherein the laser light source (1) comprises at least one on the mounting plane (6) arranged vertically emitting laser diode with a horizontal cavity (16), which during operation via an integrated mirror layer (17) in light generated by the cavity to the emission direction (z). Strahlung emittierende Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die zumindest eine vertikal emittierende Laserdiode mit horizontaler Kavität (16) eine Mehrzahl von Emissionsbereichen (15) aufweist, ausgehend von denen Licht entlang der Abstrahlrichtung (z) ausgekoppelt wird.Radiation-emitting device after claim 11 wherein the at least one vertically emitting laser diode with a horizontal cavity (16) has a plurality of emission regions (15), starting from which light is coupled out along the direction of emission (z). Strahlung emittierende Vorrichtung (100) nach Anspruch 11, wobei die zumindest eine vertikal emittierende Laserdiode eine Mehrzahl horizontaler Kavitäten (16) aufweist, die um eine zentralen Emissionsbereich (15) paarweise gegenüberliegend angeordnet sind.Radiation-emitting device (100) after claim 11 wherein the at least one vertically emitting laser diode has a plurality of horizontal cavities (16) which are arranged in pairs opposite one another around a central emission region (15). Strahlung emittierende Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei jeder der zumindest einen vertikal emittierenden Laserdiode ein weiteres Optikelement (18) zugeordnet ist, das dazu vorgesehen und ausgebildet ist, das von der jeweiligen Laserdiode zur Abstrahlrichtung (z) ausgekoppelte Licht entlang der horizontalen Richtung (x) umzulenken.Radiation-emitting device (100) according to any one of Claims 11 until 13 , each of the at least one vertically emitting laser diode being assigned a further optical element (18) which is provided and designed to deflect the light coupled out from the respective laser diode to the emission direction (z) along the horizontal direction (x). Strahlung emittierende Vorrichtung (100) nach Anspruch 14, wobei das weitere Optikelement ein Prisma, ein Beugungsgitter, ein photonischer Kristall, oder eine integrierte Phasenmodulationsstruktur ist.Radiation-emitting device (100) after Claim 14 , wherein the further optical element is a prism, a diffraction grating, a photonic crystal, or an integrated phase modulation structure. Strahlung emittierende Vorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zumindest eine Laserlichtquelle (1) eine auf der Montageebene angeordnete oberflächenemittierende Laserdiode mit vertikaler Kavität umfasst, die im Betrieb das in der Kavität generierte Licht zur Abstrahlrichtung (z) auskoppelt.Radiation-emitting device (100) according to any one of the preceding claims, wherein the at least one laser light source (1) comprises a vertical-cavity surface-emitting laser diode arranged on the mounting plane, the decouples the light generated in the cavity to the emission direction (z) during operation. Strahlung emittierende Vorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Optiksystem (2) eine kuppelförmige Austrittsfläche (29) für das abgestrahlte Licht bildet, oder eine Mehrzahl von Austrittsflächen (29) aufweist, deren Flächennormalen in unterschiedliche Richtungen zeigen.Radiation-emitting device (100) according to one of the preceding claims, wherein the optical system (2) forms a dome-shaped exit surface (29) for the emitted light, or has a plurality of exit surfaces (29) whose surface normals point in different directions. Messsystem (1000) aufweisend eine Strahlung emittierende Vorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche und eine Detektoreinheit (200), wobei die Detektoreinheit (200) auf der Montageebene (6) oder einer im Wesentlichen parallel zur Montageebene (6) ausgerichteten weiteren Montageebene angeordnet ist, und dazu vorgesehen ist, von der Strahlung emittierenden Vorrichtung abgestrahltes und zur Detektoreinheit (200) reflektiertes Licht zu detektieren.Measuring system (1000) having a radiation-emitting device (100) according to one of the preceding claims and a detector unit (200), the detector unit (200) being arranged on the mounting plane (6) or on a further mounting plane aligned essentially parallel to the mounting plane (6). and is intended to detect light emitted by the radiation-emitting device and reflected to the detector unit (200). Messsystem (1000) nach Anspruch 18, wobei die Laserlichtquelle (1) und die Detektoreinheit (200) in einem gemeinsamen Gehäusekörper (5) angeordnet sind.Measuring system (1000) according to Claim 18 , wherein the laser light source (1) and the detector unit (200) are arranged in a common housing body (5). Fahrzeug mit einem Messsystem (1000) nach einem der Ansprüche 18 und 19.Vehicle with a measuring system (1000) according to one of claims 18 and 19 .
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