DE10318395A1 - Arrangement and method for adjusting at least one component of a light-generating device - Google Patents
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Abstract
Anordnung zur Justierung oder Überprüfung mindestens einer Komponente einer lichterzeugenden Vorrichtung, umfassend eine Halbleiterlasereinheit (1) oder eine Leuchtdiode, mindestens ein optisches Bauteil, durch das im Betriebszustand der lichterzeugenden Vorrichtung das von mindestens einer Austrittsfläche der Halbleiterlasereinheit (1) oder der Leuchtdiode ausgehende Licht hindurchtreten kann, eine Lichtquelle für die Erzeugung von Licht (3) für die Justierung des mindestens einen optischen Bauteils oder für die Überprüfung der Halbleiterlasereinheit (1), Strahlführungsmittel, die das von der Lichtquelle erzeugte Licht (3) der mindestens einen Austrittsfläche der Halbleiterlasereinheit (1) oder der Leuchtdiode zuführen können, wobei die Anordnung Detektionsmittel umfasst, die von der mindestens einen Austrittsfläche der Halbleiterlasereinheit (1) oder der Leuchtdiode ausgehendes Licht (5) derart erfassen können, dass das von den Detektionsmitteln erfasste Licht der Justierung des mindestens einen optischen Bauteils oder der Überprüfung der Halbleiterlasereinheit (1) dienen kann. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Justierung oder Überprüfung mindestens einer Komponente einer lichterzeugenden Vorrichtung.Arrangement for adjusting or checking at least one component of a light-generating device, comprising a semiconductor laser unit (1) or a light-emitting diode, at least one optical component through which, in the operating state of the light-generating device, the light emerging from at least one exit surface of the semiconductor laser unit (1) or the light-emitting diode passes can, a light source for generating light (3) for adjusting the at least one optical component or for checking the semiconductor laser unit (1), beam guiding means that transmit the light (3) generated by the light source to the at least one exit surface of the semiconductor laser unit (1 ) or the light-emitting diode, the arrangement comprising detection means which can detect light (5) emanating from the at least one exit surface of the semiconductor laser unit (1) or the light-emitting diode such that the light of the justi detected by the detection means the at least one optical component or the checking of the semiconductor laser unit (1) can serve. Furthermore, the present invention relates to a method for adjusting or checking at least one component of a light-generating device.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Justierung oder Überprüfung mindestens einer Komponente einer lichterzeugenden Vorrichtung, umfassend eine Halbleiterlasereinheit oder eine Leuchtdiode, mindestens ein optisches Bauteil, durch das im Betriebszustand der lichterzeugenden Vorrichtung das von mindestens einer Austrittsfläche der Halbleiterlasereinheit oder der Leuchtdiode ausgehende Licht hindurchtreten kann, eine Lichtquelle für die Erzeugung von Licht für die Justierung des mindestens einen optischen Bauteils oder für die Überprüfung der Halbleiterlasereinheit sowie Strahlführungsmittel, die das von der Lichtquelle erzeugte Licht der mindestens einen Austrittsfläche der Halbleiterlasereinheit oder der Leuchtdiode zuführen können. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Justierung mindestens einer optischen Komponente einer Halbleiterlaservorrichtung, insbesondere vermittels einer Anordnung der vorgenannten Art, bei der Licht auf mindestens eine Austrittsfläche einer Halbleiterlasereinheit der Halbleiterlaservorrichtung eingestrahlt wird. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Überprüfung mindestens einer Komponente einer lichterzeugenden Vorrichtung, insbesondere vermittels einer Anordnung der vorgenannten Art, wobei die zu überprüfende Komponente als Halbleiterlasereinheit mit mindestens einer Austrittsfläche ausgebildet ist.The The present invention relates to an arrangement for adjusting or checking at least one Component of a light generating device, comprising a semiconductor laser unit or a light emitting diode, at least one optical component, through which in the operating state of the light-generating device that of at least an exit surface of the Pass through semiconductor laser unit or light emitting diode can, a light source for the generation of light for the adjustment of the at least one optical component or for checking the Semiconductor laser unit and beam guide means that the of the Light source generated light of the at least one exit surface of the Can supply semiconductor laser unit or the light emitting diode. Furthermore, the present invention a method for adjusting at least one optical component of a semiconductor laser device, in particular by means of an arrangement of the aforementioned type, with the light on at least one exit surface irradiated a semiconductor laser unit of the semiconductor laser device becomes. The present invention further relates to a method for review at least a component of a light-generating device, in particular by means of an arrangement of the aforementioned type, the component to be checked formed as a semiconductor laser unit with at least one exit surface is.
Eine
lichterzeugende Vorrichtung kann insbesondere als Halbleiterlaservorrichtung
ausgebildet sein. Eine Anordnung und ein Verfahren der vorgenannten
Art sind aus der deutschen Offenlegungsschrift
Als nachteilig bei dieser Anordnung erweist sich zum einen, dass die Halbleiterlasereinheit bei einer derartigen Anordnung beziehungsweise bei einem derartigen Verfahren bereits verdrahtet sein muss. Zum anderen besteht die Gefahr, dass das maximale Fotosignal ein Nebenmaximum ist, so dass nicht wirklich auf die optimale Anordnung der optischen Komponente justiert wird. Insbesondere wird hier nur ein Intensitätswert für sämtliche Austrittsflächen ermittelt.As One disadvantage of this arrangement is that the Semiconductor laser unit in such an arrangement or must already be wired in such a method. To the others there is a risk that the maximum photo signal is a secondary maximum is, so not really on the optimal arrangement of the optical Component is adjusted. In particular, here is only one intensity value for all exit surfaces determined.
Weiterhin sind aus dem Stand der Technik Verfahren zur Überprüfung einer Komponente einer lichterzeugenden Vorrichtung bekannt, nämlich Verfahren zur Überprüfung der Funktionstauglichkeit einer Halbleiterlasereinheit. Zu diesem Zweck muss die Halbleiterlasereinheit verdrahtet und aktiv betrieben werden. Anhand dieses Testbetriebs kann eine Aussage darüber gemacht werden, ob die Halbleiterlasereinheit den vorgegebenen Anforderungen genügt.Farther are methods from the prior art for checking a component of a light-generating device Device known, namely Procedure for checking the Functionality of a semiconductor laser unit. To this end the semiconductor laser unit must be wired and operated actively. On the basis of this test operation, a statement can be made as to whether the Semiconductor laser unit meets the specified requirements.
Dass der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem ist die Schaffung einer Anordnung und zweier Verfahren der eingangs genannten Art, die effektiver sind.That The problem underlying the present invention is to create an arrangement and two methods of the type mentioned, the are more effective.
Dies wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Anordnung durch die Merkmale des Anspruchs 1 sowie hinsichtlich der Verfahren durch die Merkmale der Ansprüche 12 und 13 erreicht.This according to the invention the arrangement by the features of claim 1 and with regard of the method achieved by the features of claims 12 and 13.
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Anordnung Detektionsmittel umfasst, die von der mindestens einen Austrittsfläche der Halbleiterlasereinheit oder der Leuchtdiode ausgehendes Licht derart erfassen können, dass das von den Detektionsmitteln erfasste Licht der Justierung des mindestens einen optischen Bauteils oder der Überprüfung der Halbleiterlasereinheit dienen kann. Die Halbleiterlasereinheit oder Leuchtdiode wird somit nicht als Fotodiode betrieben, so dass sie auch nicht verdrahtet werden muss. Vielmehr kann das von der Halbleiterlasereinheit ausgehende Licht mit der gewünschten Genauigkeit von den Detektionsmitteln erfasst werden, wobei die optische Komponente entsprechend den erfassten Anteilen justiert werden kann. Durch die erfindungsgemäße Anordnung ergibt sich eine einfachere Justage, weil nicht wie aus dem Stand der Technik bekannt nur ein beispielsweise Intensitätswert für alle Austrittsflächen verwendet wird, sondern für jede Austrittsfläche einzeln eine Optimierung durchgeführt werden kann.According to claim 1 it is provided that the arrangement comprises detection means which from the at least one exit surface of the semiconductor laser unit or can detect light emanating from the light emitting diode such that the light detected by the detection means of the adjustment of the at least one optical component or checking the semiconductor laser unit can serve. The semiconductor laser unit or light emitting diode is thus not operated as a photodiode, so it is not wired either must become. Rather, that starting from the semiconductor laser unit Light with the desired Accuracy can be detected by the detection means, the optical component adjusted according to the detected proportions can be. The arrangement according to the invention results in a easier adjustment because not as known from the prior art just an example of an intensity value for all exit surfaces is used, but for every exit surface optimization can be carried out individually.
Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 12 ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:
- – Hindurchtritt des von der mindestens einen Austrittsfläche der Halbleiterlasereinheit oder Leuchtdiode ausgehenden Lichtes durch das mindestens eine zu justierende optische Bauteil der lichterzeugenden Vorrichtung;
- – Detektion der durch das mindestens eine optische Bauteil hindurchtretenden Anteile des von der mindestens einen Austrittsfläche der Halbleiterlasereinheit oder der Leuchtdiode ausgehenden Lichtes;
- – Justierung des mindestens einen optischen Bauteils in Abhängigkeit von den detektierten Anteilen des Lichtes.
- Passing the light emanating from the at least one exit surface of the semiconductor laser unit or light-emitting diode through the at least one optical component of the light-generating device to be adjusted;
- - Detection of the parts of the at least one exit surface of the semiconductor laser unit or the light-emitting diode that pass through the at least one optical component the light;
- - Adjustment of the at least one optical component as a function of the detected portions of the light.
Das von der mindestens einen Austrittsfläche ausgehende beziehungsweise zurücklaufende Licht tritt somit im wesentlichen durch das mindestens eine zu justierende optische Bauteil derart hindurch, wie es auch bei dem Betrieb der Halbleiterlaservorrichtung hindurchtritt. Auf diese Weise kann durch die Detektion der zurücklaufenden Anteile ein genaues Bild über die während des Betriebs der beispielsweise als Halbleiterlaservorrichtung ausgeführten lichterzeugenden Vorrichtung durch das mindestens eine optische Bauteil hindurchtretende Laserstrahlung gewonnen werden. Durch entsprechende Justierung des mindestens einen optischen Bauteils in Abhängigkeit von den detektierten Anteilen des zurücklaufenden Lichtes kann somit die Strahlqualität der Halbleiterlaservorrichtung für den späteren Betriebszustand optimiert werden.The from the at least one exit surface returning light thus essentially occurs through the at least one to be adjusted optical component in such a way as in the operation of the Semiconductor laser device passes through. That way, by the detection of the returning Share an accurate picture about the while the operation of the light-generating device, for example a semiconductor laser device Device passing through the at least one optical component Laser radiation can be obtained. By adjusting the at least one optical component depending on the detected Proportions of the declining Light can thus affect the beam quality of the semiconductor laser device for the later Operating state can be optimized.
Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 13 ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:
- – Einstrahlen von Licht auf die mindestens eine Austrittsfläche der Halbleiterlasereinheit;
- – Detektion von Anteilen des von der mindestens einen Austrittsfläche der Halbleiterlasereinheit ausgehenden Lichtes;
- – Überprüfung der Halbleiterlasereinheit in Abhängigkeit von den detektierten Anteilen des von der Austrittsfläche ausgehenden Lichtes.
- - irradiation of light on the at least one exit surface of the semiconductor laser unit;
- - Detection of portions of the light emanating from the at least one exit surface of the semiconductor laser unit;
- - Checking the semiconductor laser unit as a function of the detected proportions of the light emerging from the exit surface.
Insbesondere kann hierbei vorgesehen sein, dass das von der mindestens einen Austrittsfläche ausgehende Licht vor der Detektion durch mindestens ein optisches Bauteil hindurchtritt. Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 13 stellt eine sehr einfache Möglichkeit zur Überprüfung der Qualität der Halbleiterlasereinheit dar. Insbesondere muss die Halbleiterlasereinheit nicht verdrahtet und betrieben werden, um zu überprüfen, ob sie den vorgegebenen Anforderungen genügt.In particular it can be provided here that the at least one Exit surface outgoing Light passes through at least one optical component before detection. The method according to the invention according to claim 13 represents a very simple way to check the quality of the semiconductor laser unit In particular, the semiconductor laser unit does not have to be wired and operated to check whether it meets the specified requirements.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das mindestens eine optische Bauteil als Fast-Axis-Kollimationslinse ausgebildet oder umfasst eine Fast-Axis-Kollimationslinse. Die Justierung einer derartigen Fast-Axis-Kollimationslinse ist vergleichsweise kompliziert, weil mit einer derartigen Fast-Axis-Kollimationslinse die von einem Halbleiterlaser ausgehende in der sogenannten Fast-Axis vergleichsweise stark divergente Laserstrahlung hinsichtlich der Fast-Axis kollimiert werden soll. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung beziehungsweise mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich eine derartige Fast-Axis-Kollimationslinse vergleichsweise problemlos justieren.According to one preferred embodiment of the The present invention is the at least one optical component as a fast-axis collimation lens formed or includes a fast-axis collimation lens. Adjusting one such a fast-axis collimation lens is comparatively complicated because with such a fast-axis collimation lens that emanating from a semiconductor laser in the so-called fast axis comparatively strongly divergent laser radiation in terms of Fast axis is to be collimated. With the arrangement according to the invention or with the method according to the invention such a fast-axis collimation lens adjust comparatively easily.
Vorzugsweise sind die Detektionsmittel als CCD-Element, insbesondere als CCD-Chip ausgebildet. Von diesem CCD-Chip können die detektierten Signale in einen Computer ausgelesen und auf einem entsprechenden Computerbildschirm angezeigt werden. Der Benutzer kann sich somit während der Justage die von der mindestens einen Austrittsfläche zurücklaufenden Anteile des Lichtes bildlich anzeigen lassen. Hier ergibt sich insbesondere deshalb eine einfache Justage, weil der Benutzer die einzelnen Austrittsflächen sehen kann.Preferably are the detection means as a CCD element, in particular as a CCD chip educated. The detected signals can be obtained from this CCD chip read out into a computer and on a corresponding computer screen are displayed. The user can thus during the adjustment of the at least one exit surface trailing Visualize portions of the light. This results in particular easy adjustment because the user can see the individual exit surfaces can.
Es besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit, dass das von den Strahlführungsmitteln der mindestens einen Austrittsfläche zugeführte Licht von der mindestens einen Austrittsfläche zumindest teilweise zurückreflektiert werden kann, insbesondere besser oder schlechter oder anders polarisiert zurückreflektiert werden kann, als von der unmittelbaren Umgebung der mindestens einen Austrittsfläche. Alternativ oder zusätzlich dazu besteht die Möglichkeit, dass das von den Strahlführungsmitteln der Austrittsfläche zugeführte Licht durch die Austrittsfläche in die Halbleiterlasereinheit eintreten kann und dass aufgrund des in die Halbleiterlasereinheit eingetretenen Lichtes aus der Austrittsfläche Licht austreten kann, das ebenfalls von den Detektionsmitteln erfasst werden kann. In beiden Fällen kann das von der mindestens einen Austrittsfläche ausgehende Licht vor der Detektion durch die Detektionsmittel durch das mindestens eine optische Bauteil hindurchtreten. Weiterhin besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit, dass das von der Lichtquelle ausgehende Licht vor dem Auftreffen auf die mindestens eine Austrittsfläche durch das mindestens eine optische Bauteil hindurchtreten kann. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird somit zum einen im Verlauf der erfindungsgemäßen Justage der Betriebszustand der lichterzeugenden Vorrichtung simuliert. Zum anderen ist die Genauigkeit, mit der das optische Bauteil justiert werden kann, größer, insbesondere etwa doppelt so groß wie bei der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung, weil das von den Detektionsmitteln letztlich detektierte Licht unter Umständen zweimal durch das optische Bauteil hindurchgetreten ist.It according to the invention there is the possibility that from the beam guidance means the at least one exit surface supplied Light at least partially reflected back from the at least one exit surface can be polarized, in particular better or worse or differently reflected back can be considered as from the immediate vicinity of at least one Exit surface. alternative or additionally there is also the possibility that from the beam guidance means the exit surface supplied Light through the exit surface in the semiconductor laser unit can enter and that due to the light entering the semiconductor laser unit from the exit surface light can emerge, which is also detected by the detection means can be. In both cases can the light emerging from the at least one exit surface in front of the Detection by the detection means by the at least one optical Step through the component. According to the invention there is also the possibility that the light emitted by the light source before it strikes the at least one exit surface through which at least one optical component can pass. By the device according to the invention becomes on the one hand in the course of the adjustment according to the invention simulates the operating state of the light-generating device. On the other hand is the accuracy with which the optical component is adjusted can become bigger, in particular about twice the size of in the device known from the prior art, because that Light eventually ultimately detected by the detection means may be twice has passed through the optical component.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Anordnung einen Strahlteiler, der das von den Detektionsmitteln zu erfassende Licht in Richtung auf die Detektionsmittel reflektieren kann. Dieser Strahlteiler kann beispielsweise unter einem Winkel von 45° in dem Strahlengang des auf die mindestens eine Austrittsfläche eingestrahlten zur Justage verwendeten Lichtes angeordnet sein, so dass das von der mindestens einen Austrittsfläche zurücklaufende Licht aus diesem Strahlengang unter einem Winkel von 90° herausreflektiert werden kann.According to one preferred embodiment of the In the present invention, the arrangement comprises a beam splitter, the direction of the light to be detected by the detection means can reflect on the detection means. This beam splitter can for example at an angle of 45 ° in the beam path of the the at least one exit surface radiated light used for adjustment may be arranged, so that the light returning from the at least one exit surface emerges therefrom Beam path can be reflected out at an angle of 90 °.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das von den Detektionsmitteln zu erfassende Licht durch ein Linsenmittel, insbesondere durch eine Zylinderlinse hindurchtreten kann, bevor es auf den Detektionsmitteln auftreffen. Vorzugsweise kann dabei die Brennweite der Fast-Axis-Kollimationslinse kleiner sein als die Brennweite der vor den Detektionsmitteln angeordneten Zylinderlinse, insbesondere kann die Brennweite der Fast-Axis-Kollimationslinse klein sein gegenüber der Brennweite der weiteren Zylinderlinse. Durch diese Dimensionierung von Fast-Axis-Kollimationslinse beziehungsweise weiterer Zylinderlinse kann erreicht werden, dass in einer der Fast-Axis entsprechenden Richtung die Abbildung auf die Detektionsmittel wesentlich stärker vergrößert ist als in einer dazu senkrechten Richtung, so dass insbesondere in der kritischen, der Fast-Axis entsprechenden Richtung mit hoher Genauigkeit die von den Detektionsmitteln erfasste Verteilung mit einer vorgegebenen Verteilung verglichen werden kann, um eine optimale Justierung zu ermöglichen.According to the invention, that the light to be detected by the detection means can pass through a lens means, in particular through a cylindrical lens, before it strikes the detection means. The focal length of the fast-axis collimation lens can preferably be smaller than the focal length of the cylindrical lens arranged in front of the detection means, in particular the focal length of the fast-axis collimation lens can be small compared to the focal length of the further cylindrical lens. With this dimensioning of the fast-axis collimation lens or further cylindrical lens, it can be achieved that in a direction corresponding to the fast-axis the image on the detection means is enlarged considerably more than in a direction perpendicular thereto, so that in particular in the critical, the fast -Axis corresponding direction with high accuracy, the distribution detected by the detection means can be compared with a predetermined distribution in order to enable an optimal adjustment.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das von der Halbleiterlasereinheit oder der Leuchtdiode im Betriebszustand der lichterzeugenden Vorrichtung erzeugte Licht etwa im gleichen Wellenlängenbereich liegt, insbesondere etwa die gleiche Wellenlänge aufweist, wie die Lichtquelle, deren Licht zur Justierung beziehungsweise Überprüfung genutzt wird. Durch die Verwendung Lichtes im gleichen Wellenlängenbereich oder insbesondere durch die Verwendung von Licht gleicher Wellenlänge bei der Justage oder Überprüfung der Komponente werden die späteren Betriebsbedingungen der lichterzeugenden Vorrichtung optimal simuliert, so dass mit der erfindungsgemäßen Anordnung eine Justage beziehungsweise Überprüfung mit hoher Genauigkeit und Verlässlichkeit vorgenommen werden können.According to the invention can be provided be that of the semiconductor laser unit or the light emitting diode Light generated in the operating state of the light-generating device approximately in the same wavelength range lies, in particular has approximately the same wavelength as the light source, whose light is used for adjustment or checking. Through the Use of light in the same wavelength range or in particular by using light of the same wavelength when adjusting or checking the Component will be the later Optimally simulated operating conditions of the light-generating device, so that with the arrangement according to the invention an adjustment or check with high accuracy and reliability can be made.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigenFurther Features and advantages of the present invention will become clear based on the following description of preferred exemplary embodiments with reference to the attached pictures. Show in it
In den Figuren sind zur besseren Verdeutlichung Achsen eines kartesischen Koordinatensystems x, y, z eingezeichnet.In the figures are axes of a Cartesian for better clarification Coordinate system x, y, z shown.
Die
in den
Die
in den Figuren abgebildete erfindungsgemäße Anordnung umfasst weiterhin
eine Lichtquelle, von der Licht zur Justierung des mindestens einen
optischen Bauteils ausgehen kann. Dieses von der Lichtquelle ausgehende
Licht ist in den Figuren mit dem Bezugszeichen
Das
durch den Strahlteiler
Das
auf diese mindestens eine Austrittsfläche auftreffende Licht
Es
besteht die Möglichkeit,
zwischen der mindestens einen Austrittsfläche und dem CCD-Element einen
Polarisator und ggf. auch ein Viertelwellenlängenplättchen anzuordnen. Dadurch
kann unter Umständen
das von der mindesten einen Austrittsfläche ausgehende Licht
Die
dargestellte Reihe von
Weiterhin
können
die Anordnung und die Position der Fast-Axis-Kollimationslinse
Während der
Justierung kann die Fast-Axis-Kollimationslinse
Es
besteht die Möglichkeit,
dass das von der Lichtquelle ausgehende Licht zwischen dem Strahlteiler
Claims (14)
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