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Die Erfindung betrifft eine Laservorrichtung mit einer Laserbank, an der ein Halbleiterlaser zum Emittieren eines Laserlichts entlang einer Laserachse vorgesehen ist.
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Eine Laservorrichtung mit einer Laserbank kann sich bei einer Temperaturänderung verformen. Insbesondere sind Temperaturgradienten und Temperaturausdehnungskoeffizienten unterschiedlicher Bauteile der Laservorrichtung ursächlich für solch eine Verformung. Die Verformung hat unmittelbaren Einfluss auf die Effizienz der Laservorrichtung, da sich die Bauteile der Laservorrichtung wie Optikelemente und der Halbleiterlaser gegenüber der Laserachse verstellen.
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Es wird vorgeschlagen, eine Laservorrichtung mit einer Laserbank vorzusehen, an der ein Halbleiterlaser zum Emittieren eines Laserlichts entlang einer Laserachse, ein erstes Optikelement zum Formen des Laserlichts und ein Temperaturelement zum Regulieren der Temperatur der Laservorrichtung angebracht sind, wobei die Laservorrichtung ein Halteelement aufweist, an dem ein Bragggitterkörper angebracht ist, das von der Laserbank beabstandet ist.
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Der Bragggitterkörper enthält ein Bragggitter, das eine auf Grundlage der Braggreflexion beruhende Stabilisierung des Laser erlaubt.
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Das Temperaturelement kann ein Peltierelement oder ein Mikrokanalkühler sein. Damit eine vorteilhafte Regelung der Temperatur mittels des Temperaturelements erfolgen kann, kann ein Thermistor insbesondere in die Nähe oder in direktem Kontakt mit dem Halbleiterlaser positioniert werden. Der Thermistor kann die Temperatur an der Laserdiode direkt abgreifen. Ein Temperatursignal des Thermistors wird durch eine Auswerteeinheit des Regelkreises, in dem sich der Thermistor und das Temperaturelement befinden, zur Regelung der Temperatur des Temperaturelements verwendet.
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Das erste Optikelement kann eine Linse zur Kollimation des Laserlichts sein.
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Durch die Beabstandung des Bragggitterkörpers von der Laserbank kann sich eine Verformung der Laserbank nicht unmittelbar auf die Lage des Bragggitterkörpers auswirken. Das Halteelement kompensiert die Verformung der Laserbank, sodass die gewünschte relative Position des Bragggitterkörpers zur Laserachse weitgehend erhalten bleibt. Geringe Verformungen sind dennoch möglich. Jedoch liegen solche Verformungen nur in einem Maße vor, die die Effizienz der Laservorrichtung näherungsweise nicht beeinträchtigen.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführung und Weiterbildung der Erfindung möglich.
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Vorteilhafterweise ist das Temperaturelement auf einer bezogen auf das Optikelement unterschiedlichen, vorzugsweise gegenüberliegenden, Seite der Laserbank angebracht. Dabei ist die Laserbank insbesondere zwischen dem Temperaturelement und der Laserdiode angeordnet, sodass ein Wärmetransfer von der Laserdiode zum Temperaturelement vorzugsweise über die Laserbank erfolgt.
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Das Halteelement kann an einer der Laserbank abgewandten Seite des Optikelements angebracht sein. Dabei kann es an der Seite des Optikelements angebracht sein, die der Oberfläche der Laserbank abgewandt ist. Dadurch wird eine Beabstandung des Bragggitterkörpers von der Laserbank in Abhängigkeit der Höhe des Optikelements erreicht. Die Höhe des Optikelements bezieht sich auf die Oberfläche der Laserbank, auf der das Optikelement angebracht ist.
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Um eine besonders effiziente Formung des Laserlichts zu ermöglichen, kann ein zweites Optikelement vorgesehen werden, wobei der Bragggitterkörper zwischen den beiden Optikelementen angeordnet sein kann. Dabei kann das Halteelement bei einer besonderen Weiterbildung auf beiden Optikelementen angeordnet sein, wobei die Optikelemente gleich hoch sind.
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Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Bragggitterkörper an einer Seite des Halteelements angebracht sein, die der Laserbank zugewandt ist, wobei der Bragggitterkörper von einer Oberfläche beabstandet ist, an der das Optikelement angebracht ist. Dadurch steht der Bragggitterkörper nicht in direktem Kontakt mit der Laserbank, sodass eine Verformung der Laserbank durch das Halteelement kompensiert wird.
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Bei einer besonderen Weiterbildung kann das Halteelement mindestens einen Distanzabschnitt aufweisen, der an der Laserbank angebracht ist, sodass das Halteelement von der Laserbank beabstandet ist. Der Distanzabschnitt ist zwischen dem Halteelement und der Laserbank angeordnet. Vorzugsweise weist der Distanzabschnitt eine Höhe von 100 bis 500 Mikrometer auf.
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Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann der Bragggitterkörper auf einer der Laserbank abgewandten Seite angebracht sein. Dieses Ausführungsbeispiel ist mit dem vorherstehenden Ausführungsbeispiel kombinierbar, sodass beispielsweise zwei Bragggitterkörper vorgesehen sind, die an unterschiedlichen Seiten eines oder mehrerer Halteelemente angebracht sind.
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Vorteilhafterweise ist ein drittes Optikelement vorgesehen, das zum Kollimieren des Laserlichts vorgesehen ist und zwischen dem ersten Optikelement und dem Halbleiterlaser positioniert ist. Das dritte Optikelement kann an dem Halbleiterlaser angebracht sein, sodass es nicht direkt an der Laserbank angebracht ist. Das dritte Optikelement ist zur Kollimation des Laserlichts in einer Richtung senkrecht bezüglich der Oberfläche der Laserbank vorgesehen, auf der das erste Optikelement steht. Durch das erste Optikelement wird eine Kollimation des Laserlichts senkrecht zur Kollimation des dritten Optikelements erzeugt. Das zweite Optikelement dient insbesondere in Form eines Dünnschichtpolarisators zum Rausfiltern der Senkrechtpolarisation, sodass eine parallele Polarisation durchgelassen wird.
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Insbesondere ist der Bragggitterkörper von dem wenigstens einen Optikelement und von der Laserbank beabstandet, sodass der Bragggitterkörper lediglich mit dem Halteelement in unmittelbaren Kontakt steht. Der Bragggitterkörper kann von jedem Optikelement beabstandet sein, sodass kein unmittelbarer Kontakt zwischen einem Optikelement und dem Bragggitterkörper besteht.
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Bei einer besonderen Weiterbildung ist das Halteelement ein Gehäuseabschnitt der Laservorrichtung. Dadurch kann auf ein separates Bauteil verzichtet werden und das Gehäuse der Laservorrichtung kann die Funktion des Halteelements übernehmen.
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Besonders bevorzugt beinhaltet das Halteelement ein Keramikmaterial. Es kann elastisch sein. Vorzugsweise ist das Halteelement plattenförmig oder stäbchenförmig ausgebildet.
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Zwischen einer Kavität des Halbleiterlasers und dem Bragggitterkörper ist vorzugsweise ein Resonator ausgebildet, der sich entlang der Laserachse erstreckt und der zur Stabilisierung einer Lasermode des Laserlichts dient. Dabei kann eine Rückseitenfacette der Kavität des Halbleiterlasers als eine Grenze des Resonators dienen, während das Bragggitter des Bragggitterkörpers die andere Grenze bildet. Vorzugsweise ist die Auskoppelfacette des Lasers aus dem das Laserlicht emittiert wird antireflexbeschichtet. Die Rückseitenfacette ist die Rückwand der Kavität innerhalb des Halbleiterlasers, die einem Emissionsbereich auf der Auskoppelfacette des Halbleiterlasers aufweist, wobei der Emissionsbereich der Rückseitenfacette gegenüberliegt. Aus dem Emissionsbereich tritt das Laserlicht aus dem Halbleiterlaser aus. Dabei bildet sich zwischen der Rückseitenfacette der Kavität des Halbeliterlasers und dem Bragggitter des Bragggitterkörtpers der externe Resonator aus, der einen schmalbandigen Betrieb ermöglicht. Die damit erzeugte Wellenlängenbreite liegt bei 1 bis 100 pm, insbesondere 1 bis 50 pm.
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Der Rahmen der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Richtungsangaben in der folgenden Erläuterung sind gemäß der Leserichtung der Zeichnungen zu verstehen.
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Es zeigen:
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, bei dem das Halteelement auf den Optikelementen angeordnet ist, und
- 2 ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem das Halteelement mittels Distanzelementen auf der Laserbank angebracht ist.
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In den Figuren ist eine Laservorrichtung 10 gezeigt, die eine Laserbank 12 umfasst, an der ein Halbleiterlaser 14 angebracht ist, der zum Emittieren eines Laserlichts entlang einer Laserachse 16 vorgesehen ist. Entlang der Laserachse 16 ist ein erstes Optikelement 181 und ein zweites Optikelement 182 angeordnet, die zum Formen des Laserlichts vorgesehen sind. Das erste Optikelement 181 ist zwischen dem zweiten Optikelement 182 und dem Halbleiterlaser 14 angeordnet.
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Das Optikelement 181 ist zum Kollimieren des Laserlichts entlang der Laserachse 16 vorgesehen. Ferner ist ein drittes Optikelement 183 vorgesehen, das zum Kollimieren des Laserlichts vorgesehen ist. Es ist zwischen dem ersten Optikelement 181 und dem Halbleiterlaser 14 positioniert. Das dritte Optikelement 183 kann an dem Halbleiterlaser 14 angebracht sein, sodass es nicht direkt an der Laserbank 12 angebracht ist. Alternativ kann das dritte Optikelement 183 auch direkt auf der Laserbank 12 angeordnet sein.
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Das dritte Optikelement 183 ist zur Kollimation des Laserlichts in einer Richtung senkrecht bezüglich der Oberfläche der Laserbank 12 vorgesehen, auf der das erste Optikelement 181 steht. Durch das erste Optikelement 181 wird eine Kollimation des Laserlichts senkrecht zur Kollimation des dritten Optikelements 183 erzeugt. Das zweite Optikelement 182 dient insbesondere in Form eines Dünnschichtpolarisators zum Rausfiltern der Senkrechtpolarisation, sodass eine parallele Polarisation durchgelassen wird.
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Die Optikelemente 181, 182, 183 und der Halbleiterlaser 14 sind auf einer gemeinsamen Seite der Laserbank 12 angeordnet, wobei das erste und das zweite Optikelement 181, 182 auf einer Oberfläche 20 der Laserbank 12 angebracht sind.
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Auf einer gegenüberliegenden Seite der Laserbank 12 ist ein Temperaturelement 22 zum Regulieren der Temperatur der Laservorrichtung 10 angebracht. Das Temperaturelement 22 kann ein Peltierelement oder ein Mikrokanalkühler sein. Es steht mit der Oberfläche der Laserbank 12 in Kontakt. Die Laserbank 12 ist zwischen dem Temperaturelement 22 und der Laserdiode 14 angeordnet, sodass ein Wärmetransfer von der Laserdiode 14 zum Temperaturelement 22 über die Laserbank 12 erfolgt.
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Die Laservorrichtung 10 weist ein Halteelement 24 auf, das für einen Bragggitterkörper 26 vorgesehen ist. Der Bragggitterkörper 26 ist an dem Halteelement 24 angebracht, wobei es von der Laserbank 12 so beabstandet ist, dass es keinen unmittelbaren Kontakt zur Laserbank 12 aufweist.
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Der Bragggitterkörper enthält ein Bragggitter, das eine auf Grundlage der Braggreflexion beruhende Stabilisierung des Lasers erlaubt.
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Durch die Beabstandung des Bragggitterkörpers 26 von der Laserbank 12 kann sich eine Verformung der Laserbank 12 nicht unmittelbar auf die Lage des Bragggitterkörpers 26 auswirken. Das Halteelement 26 kompensiert die Verformung der Laserbank 12, sodass die gewünschte relative Position des Bragggitterkörpers 26 zur Laserachse 16 weitgehend erhalten bleibt.
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Das Halteelement 24 weist vorzugsweise ein Keramikmaterial auf, dass elastisch ist. Dabei ist das Halteelement 24 plattenförmig oder stäbchenförmig ausgebildet.
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Zwischen einer Kavität 13 des Halbleiterlasers 14 und dem Bragggitterkörper 26 ist vorzugswiese ein externer Resonator ausgebildet, der sich entlang der Laserachse 16 erstreckt. Der Resonator dient zur Stabilisierung einer Lasermode des Laserlichts, die durch das Bragggitter vorgegeben ist. Dabei wirkt das Bragggitter als Auskoppelelement des externen Resonators, sodass nur eine sehr schmalbandige Laserlinie im Picometerbereich, insbesondere 1 bis 100 pm, vorzugsweise 1 bis 50 pm, emittiert wird. Dabei ist in dem Halbleiterlasers 14 eine Kavität enthalten, die eine Rückseitenfacette und eine der Rückseitenfacette gegenüberliegende Auskoppelfacette aufweist, wobei beide Facetten entlang der Laserachse 16 angeordnet sind. Die Rückseitenfacette ist die Rückwand der Kavität 13 des Halbleiterlasers 14, die einem Emissionsbereich auf der Auskoppelfacette des Halbleiterlasers 14 gegenüberliegt. Aus dem Emissionsbereich tritt das Laserlicht aus. Die Rückseitenfacette stellt die erste Grenze bezüglich der Laserachse 16 des Resonators dar, während das Bragggitter des Bragggitterkörpers 26 eine zweite Grenze bildet.
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In 1 ist ein Halteelement 24 in einer Laservorrichtung 10 dargestellt, die auf dem ersten und zweiten Optikelement 181, 182 angeordnet sind, sodass die Optikelemente 181, 182 zwischen dem Halteelement 24 und der Laserbank 12 abgeordnet sind. Dabei ist das Halteelement 24 an einer der Laserbank 12 abgewandten Seite des jeweiligen Optikelements 181, 182 angebracht.
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Der Bragggitterkörper 26 steht von dem Halteelement 24 in Richtung der Laserbank 12 ab. Dabei berührt der Bragggitterkörper 26 die Laserbank 12 nicht. Ferner ist der Bragggitterkörper 26 zwischen dem ersten und zweiten Optikelement 181, 182 angeordnet, wobei alle Optikelemente 181, 182, 183 und der Bragggitterkörper 26 entlang der Laserachse 16 angeordnet sind. Vorzugsweise sind die beiden Optikelemente 181, 182 gleich hoch und das Halteelement 24 parallel zur Oberfläche 20 der Laserbank 12 ausgerichtet.
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Der Bragggitterkörper 26 berührt die Optikelemente 181, 182 nicht. Der Bragggitterkörper 26 steht frei von dem Halteelement 24 ab.
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Bei einer weiteren Ausführungsform kann nur das erste Optikelement 181 das Laserlicht formen. Anstatt des zweiten Optikelements 182 kann ein Stützelement verwendet werden, dass das Laserlicht nicht formt. Beispielsweise kann ein für das Laserlicht transparentes Material verwendet werden, das zudem noch eine Aussparung aufweist, durch die das Laserlicht ungehindert hindurchtreten kann. Zum Beispiel kann ein Glasquader mit einem Loch verwendet werden, wobei das Loch die Aussparung darstellt.
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In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt, bei der das Halteelement 24 mit mindestens einem Distanzabschnitt 28 auf der Laserbank 12 so angebracht ist, dass das Halteelement 24 von der Oberfläche 20 der Laserbank 24 beabstandet ist. Der Distanzabschnitt 28 ist zwischen dem Halteelement 24 und der Laserbank 12 angeordnet und kann die Form einer Scheibe aufweisen. Vorzugsweise weist der Distanzabschnitt 28 eine Höhe von 100 bis 500 Mikrometer auf. Vorzugsweise sind mehrere Distanzabschnitte 28 vorgesehen, die auf der Unterseite des Halteelements 24 angeordnet sind, sodass zwischen den Distanzabschnitten 28 der Oberfläche 20 der Laserbank 12 und einer Unterseite 32 des Halteelements 24 ein Freiraum 30 ausgebildet ist.
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Der Bragggitterkörper 26 ist auf einer der Laserbank 12 abgewandten Seite angebracht. Der Bragggitterkörper 26 ist ebenfalls freistehend und von der Laserbank 12 beabstandet. Dabei steht der Bragggitterkörper 26 nach oben ab. Er ist zwischen dem ersten und dem zweiten Optikelement 181, 182 angeordnet.
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Beide Ausführungsbeispiele können mit nur einem Optikelement 181 realisiert werden. Ferner können die Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden, sodass beispielsweise zwei Bragggitterkörper 26 vorgesehen werden insbesondere in Verbindung mit mehreren Halbleiterlasern 14. Die Bragggitterkörper 26 können an unterschiedlichen Seiten eines oder mehrerer Halteelemente 24 angebracht werden.
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Ferner kann das Halteelement 24 alternativer Weise durch ein Gehäuseabschnitt eines nicht abgebildeten Gehäuses der Laservorrichtung 10 gebildet sein.
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Insgesamt kann auf das zweite Optikelement 182 auch verzichtet werden.
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Nach dem zweiten Optikelement 182, bzw. falls auf das zweite Optikelement verzichtet wird, nach dem Bragggitterkörper 26, kann eine Fokussierlinse angeordnet werden, welche das Laserlicht in einen Wellenleiter einkoppelt. Die Fokussierlinse kann an dem Gehäuse der Laservorrichtung 10 angebracht werden. Sie kann an das Gehäuse geklebt werden. Dadurch ist sie von der Struktur der Laserbank 12 entkoppelt. Die Fokussierlinse kann alternativ direkt auf die Laserbank als letztes strahlformendes Element vor dem Wellenleiter geklebt werden.
