DE19623270C2

DE19623270C2 - Adaptives optisches Abbildungssystem zur Abbildung eines von einem Laser emittierten Strahlenbündels

Info

Publication number: DE19623270C2
Application number: DE1996123270
Authority: DE
Inventors: Juergen Rebel
Original assignee: Individual
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1996-06-11
Publication date: 1998-05-20
Anticipated expiration: 2016-06-12
Also published as: DE19623270A1

Description

Die Erfindung betrifft ein adaptives optisches Abbildungssystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches adaptives optisches Abbildungssystem ist aus DE 42 12 779 A1 bekannt.

Ein optisches Abbildungssystem zur Abbildung eines von einem Halbleiterlaser emittierten Strahlenbündels auf eine Abbildungsfläche unter Korrektur der astigmatischen Differenz ist aus der DE-OS 26 43 364 bekannt.

Bei dem aus der DE-OS 26 43 364 bekannten optischen Abbildungssystem erfolgt die Korrektur der astigmatischen Differenz des Halbleiterlasers durch eine über der Oberfläche des Halbleiterlasers an der Lichtaustrittsseite planparallel angeordnete halbzylindrische Linse.

Aufgrund seines technologiebedingten Aufbaus weist der lichtemittierende Bereich eines Halbleiterlasers eine Rechteckform auf und nicht eine Kreisform, wie es zum Beispiel bei Gaslasern und anderen Lasern der Fall ist. Dadurch haben die in Richtung parallel zur Übergangszonenfläche emittierten Lichtstrahlen des Strahlenbündels und die in Richtung senkrecht zur Übergangszonenfläche emittierten Lichtstrahlen unterschiedliche Divergenzursprungspunkte, die einen bestimmten Abstand voneinander aufweisen. Dieser Abstand wird als astigmatische Differenz bezeichnet. Diese sogenannte astigmatische Differenz führt nun dazu, daß das Fernfeld des vom Halbleiterlaser emittierten Strahlenbündels eine elliptische Amplitudenverteilung aufweist. Dieser Sachverhalt wird beispielsweise in "Optische Telekommunikationssysteme, W. Haist, Hrsg., BD. I: Physik und Technik, Gelsenkirchen-Buer: Damm-Verlag KG, 1 S.73-74" beschrieben.

Halbleiterlaser werden beispielsweise verwandt, um Informationen auf ein lichtempfindliches Aufzeichnungsmedium zu schreiben. Dazu wird das Strahlenbündel, das von einem solchen Halbleiterlaser emittiert wird, mittels eines optischen Abbildungssystems auf ein lichtempfindliches Aufzeichnungsmedium abgebildet. Ein solches Abbildungssystem ist durch die o.g. DE-OS 26 43 364 oder auch durch die DE 29 17 221 C2 bekannt. Ein lichtempfindliches Aufzeichnungsmedium hat üblicherweise einen sogenannten Aufzeichnungsschwellenwert. Dies bedeutet, daß nur dann eine Information auf dem lichtempfindlichen Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet werden kann, wenn die Spitzenintensität des Strahlenbündels in der Aufzeichnungsfläche den Aufzeichnungsschwellenwert übersteigt. Aus diesem Grunde werden mittels des bekannten optischen Abbildungssystems die Lichtstrahlen des vom Halbleiterlaser emittierten Strahlenbündels in möglichst hohem Maße auf der Abbildungsfläche fokussiert.

In dem optischen Abbildungssystem nach der DE-OS 26 43 364 ist dazu vorgesehen, den innerhalb des Halbleiterlasers liegenden Divergenzursprungspunkt in einer parallel zur Übergangszonenfläche verlaufenden Ebene zur Abbildungsfläche konjugiert zu halten. Dasselbe gilt für den anderen, nahe der lichtemittierenden Endfläche des Halbleiterlasers liegenden Divergenzursprungspunkt. Ein solches Abbildungssystem, das beide Divergenzursprungspunkte scharf abbildet und in diesem Sinne die astigmatische Differenz kompensiert, wird als Abbildungssystem mit Korrektur der astigmatischen Differenz bezeichnet. Bei einem Abbildungssystem mit Korrektur der astigmatischen Differenz ist jedoch eine sehr genaue Justierung der Linsen des Abbildungssystems sowohl relativ zueinander als auch relativ zum Halbleiterlaser und zur Abbildungsfläche notwendig. Die Justierung muß dabei sowohl in der parallel zur Übergangszonenfläche verlaufenden Ebene als auch in der senkrecht zur Übergangszonenfläche verlaufenden Ebene vorgenommen werden. Eine derartige Justierung ist technisch aufwendig und daher zeit- und kostenintensiv.

Bei einem optischen Abbildungssystem nach DE 29 17 221 C2 wird auf eine Korrektur der astigmatischen Differenz verzichtet. Dabei werden nur Lichtstrahlen aus dem Divergenzursprungspunkt, der senkrecht zur Übergangszonenfläche des Halbleiterlasers liegt, scharf abgebildet. Durch das Vorschreiben eines eigenen Abbildungsmaßstabes sowohl für die Ebene senkrecht zur Übergangszonenfläche, als auch parallel zur Übergangszonenfläche wird dennoch gewährleistet, daß in den beiden genannten Ebenen bzw. Richtungen eine hohe Spitzenintensität erreicht wird. Dies gilt auch für die unscharf abgebildeten Lichtstrahlen, die aus dem in Richtung des parallel zur Übergangszonenfläche liegenden Divergenzursprung kommen. Hierbei wird die Justierung des optischen Systems gegenüber einem mit Korrektur der astigmatischen Differenz vereinfacht.

Ein Nachteil der aus der DE-OS 26 43 364 und der DE 29 17 221 C2 bekannten Abbildungssysteme ist, daß statistische Schwankungen in der Feldverteilung, bzw. in der Lage der Divergenzursprungspunkte, überhaupt nicht berücksichtigt werden können, da diese Systeme mit starren Linsen arbeiten.

Außerdem ist das bereits angesprochene Problem der Justierung immer noch nicht befriedigend gelöst, da die Anordnung der Linsen auf exakt vorgegebenen Abständen beruht.

Es sind zwar flüssige Linsen bekannt, z. B. aus JP-A 61-56303, P-482, July Patents Abstracts of Japan 31, 1986 Vol. 10/No. 220, jedoch werden sie dort nur zur Veränderung der Brennweite eingesetzt. Eine adaptive Korrektur der astigmatischen Differenz ist bei solchen flüssigen Linsen prinzipiell unmöglich, da nur die Brennweite verändert werden kann.

Aus der DE 28 17 525 C2 sind flüssige Linsen unter dem Begriff "Optisches System mit veränderbarer Brennweite" bekannt, jedoch werden sie dort auch nur zur Veränderung der Brennweite eingesetzt. Eine adaptive Korrektur der astigmatischen Differenz ist auch bei diesen Linsen prinzipiell unmöglich, da sie nur rotationssymmetrisch zur optischen Achse des Systems verändert werden können.

Aus der gattungsbildenden DE 42 12 779 A1 sind über Elektroden in flächiger oder Streifen-, ring- oder punktmatrixförmiger Ausführung angesteuerte Flüssigkristallzellen bekannt, die dort als adaptive Linsen zur Stabilisierung der Phase über den Querschnitt eines Laserstrahls verwendet werden. Diese Flüssigkristallzellen sind alle im Resonator eines Lasers, insbesondere eines Festkörperlasers angeordnet. Eine Anordnung solcher adaptiver optischer Elemente im Resonator eines Halbleiterlasers ist prinzipiell unmöglich. In DE 42 12 779 A1 ist auch eine Anordnung beschrieben, die andere als rotationssymmetrische Störungen der Phase über den Querschnitt des Laserstrahls ausgleichen kann. Jedoch befindet sich die Anordnung wiederum im Resonator des Lasers und ist deshalb bei Halbleiterlasern nicht anwendbar.

Adaptive Optiken, wie sie beispielsweise in Hochleistungslasern realisiert werden, sind ganz allgemein z. B. aus "Lexikon der Optik", H. Haferkorn, Hrsg., Hanau: Dausien 1988, S.n 13-14" bekannt.

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, das von einem Halbleiterlaser emittierte Strahlenbündel mit elliptischem Bündelquerschnitt, auf ein Strahlenbündel mit kreisrundem Bündelquerschnitt abzubilden (Korrektur der astigmatischen Differenz), und zwar so, daß einerseits statistische Schwankungen in der Feldverteilung selbstregelnd ausgeglichen werden können, und andererseits zugleich eine einfache Justierung des optischen Abbildungssystems gewährleistet ist.

Dieses Problem wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der Vorteil dieses Systems besteht darin, daß die Korrektur der astigmatischen Differenz vollkommen selbstregelnd geschieht, ohne daß das System justiert werden muß. Außerdem werden statistische Schwankungen in der Feldverteilung selbstregelnd ausgeglichen, was bei Systemen mit starren Linsen prinzipiell unmöglich ist. Auch kann der, bedingt durch die Größe der Austrittsapertur des Halbleiterlasers, große Divergenzwinkel des Austrittsstrahls leicht ausgeglichen werden, wenn das adaptive optische Abbildungssystem mit einer starren Linse ergänzt wird. Dies ist von besonderem Interesse in faseroptischen Systemen, da es bei der Einkopplung der Emissionsstrahlung in eine optische Faser normalerweise zu hohen Verlusten aufgrund des großen Divergenzwinkels kommt. Die Verzerrung der flüssigen Linse erfolgt selbstregelnd, so daß nach Inbetriebnahme der Anordnung das Strahlenbündel des Halbleiterlasers mit elliptischer Feldverteilung automatisch auf ein Strahlenbündel mit kreisrundem Bündelquerschnitt abgebildet wird.

Die Meßaufnehmer für die Rückkopplungsschleife bestehen gemäß dem An spruch 5 aus acht Schottky Photodioden, die gemäß dem Anspruch 6 kreisrund um die Austrittsöffnung des adaptiven optischen Abbildungssystems herum angeordnet sind. Die Form der Austrittsöffnung bestimmt die Geometrie der Feldverteilung des austretenden Strahlenbündels.

Das adaptive optische Abbildungssystem kann in herkömmlicher Si-Planartechnik hergestellt werden.

Das von diesem sogenannten adaptiven optischen Abbildungssystem austretende Strahlenbündel mit kreisrundem Bündelquerschnitt, kann dann auf herkömmliche Weise mit einer normalen sphärischen Linse exakt fokussiert werden.

Die Justierung eines auf dem in der Erfindung beschriebenen adaptiven optischen Abbildungssystems basierenden optischen Abbildungssystems, das zur Abbildung des Strahlenbündels auf eine Abbildungsflache dient, ist vollkommen unproblematisch. Bei einem optischen Abbildungssystem bestehend aus einem Halbleiterlaser, der hier beschriebenen Erfindung und einer herkömmlichen Abbildungslinse beschränkt sich die Justierung dann hauptsachlich auf den Abstand zwischen Abbildungslinse und Abbildungsfläche, wofür vielfältige technische Lösungen zur Verfügung stehen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen gekennzeichnet.

Es ist beispielsweise insbesondere möglich, durch eine Veränderung der Form der Austrittsöffnung die elliptische Feldverteilung auf eine andere als kreisrunde Feldverteilung abzubilden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.

Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein adaptives optisches Abbildungssystem,

Fig. 2 ein adaptives optisches Abbildungssystem gemäß Schnitt A-A in Fig. 1,

Fig. 3 eine andere Schnittdarstellung B-B des adaptiven optischen Abbildungssystems aus Fig. 2,

Fig. 4 einen Ausschnitt der Schnittansicht C-C aus Fig. 3,

Fig. 5 den Aufbau eines Segments in Draufsicht,

Fig. 6 den Schaltplan eines Segments,

Fig. 7 ein Anwendungsbeispiel des adaptiven optischen Abbildungssystems zur Erzeugung eines Strahlenbündels mit kleiner Divergenz,

Fig. 8 ein Anwendungsbeispiel des adaptiven optischen Abbildungssystems in einem optischen Abbildungssystem zur exakten Fokussierung des Strahlenbündels auf eine Abbildungsfläche,

Fig. 9 ein Anwendungsbeispiel des adaptiven optischen Abbildungssystems mit einer achtförmigen Austrittsöffnung zur Erzeugung eines Strahls mit zwei eng beieinanderliegenden Brennpunkten.

Fig. 1 zeigt die Draufsicht auf ein adaptives optisches Abbildungssystem 1, das 8 gleichartige Segmente 2.a bis 2.h aufweist. Die einzelnen Segmente 2.a-2.h sind voneinander elektrisch isoliert, was durch 8 Fugen 3.a bis 3.h angedeutet ist. Jedes Segment 2.a-2.h besteht aus der gleichen Anordnung von Elementen, die jedoch an einer Symmetrieachse 4 des adaptiven optischen Abbildungssystems 1 gespiegelt angeordnet sein können. Beispielsweise seien hier die Segmente 2.b, 2.c und 2.f, 2.g betrachtet, deren Elemente spiegelbildlich zur Symmetrieachse 4 angeordnet sind. Jeweils zwei gegenüberliegende Fugen bilden eine Symmetrieachse. So definieren zum Beispiel die Fugen 3.b und 3.f, die Symmetrieachse 4.

In Fig. 1 ist weiterhin eine Austrittsöffnung 5 zu erkennen, die im hier beschriebenen Fall kreisrund ist. Sie ist eines der wesentlichen Elemente des adaptiven optischen Abbildungssystems 1, da ihre Geometrie den Umriß der austretenden Wellenfront bestimmt.

In Fig. 2 ist das adaptive optische Abbildungssystem 1 im Querschnitt dargestellt, im Schnitt A-A aus Fig. 1. Das adaptive optische Abbildungssystem 1 ist direkt auf einem Halbleiterlaser 6 montiert, wobei die optische Achse 8 des adaptiven optischen Abbildungssystems 1 bezüglich der optischen Achse 8' der aktiven Zone 7 des Halbleiterlasers 6 zentriert ist. Das adaptive optische Abbildungssystem 1 besteht im wesentlichen aus einem planparallelen Glasplättchen 9 und einem Si-Plättchen 10.

Das Si-Plättchen 10 enthält alle Elemente, die die 8 Segmente 2.a bis 2.h beinhalten bzw. voneinander elektrisch isolieren. Es wird in herkömmlicher Si-Planartechnik hergestellt. Beispielsweise stellen die Fugen 3.a bis 3.h in technologischer Sicht bei Verwendung eines p-Substrats mit n-Epitaxieschicht p-Barrieren zwischen den einzelnen Segmenten 2.a bis 2.h dar.

Auf der Unterseite des Si-Plättchens 10 befindet sich eine SiO₂-Isolierschicht 11, die 8 Metallelektroden 12.a bis 12.h samt ihrer Zuleitungen 13.a bis 13.h trägt. Diese sind in Fig. 3 genauer beschrieben. In Fig. 2 sind die Metallelektrode 12.a mit Zuleitung 13.a, sowie die Metallelektrode 12.d mit Zuleitung 13.d zu erkennen.

Auf der Oberseite des Si-Plättchens 10 befinden sich 8 Schottky Photodioden 14.a bis 14.h (siehe Fig. 1). Diese Schottky Photodioden 14.a-14.h bestehen im wesentlichen jeweils aus einer Metallelektrode 15.a-15.h und einem ohmschen Kontakt 16.a-16.h. Sie sind in Fig. 5 anhand des Segments 2.g detailliert dargestellt.

In Fig. 2 sind die Metallelektroden 15.a bis 15.d der Schottky Photodioden 14.a bis 14.d zu erkennen. Durch die Darstellung im Schnitt, lassen sich auch eine Verbindung 17.a zwischen der Metallelektrode 15.a der Schottky Photodiode 14.a, einem integrierten Widerstand 18.a und der Zuleitung 13.a zur Metallelektrode 12.a erkennen. Gleiches gilt für eine Verbindung 17.d zwischen der Metallelektrode 15.d der Schottky Photodiode 14.d, einem integrierten Widerstand 18.d und der Zuleitung 13.d zur Metallelektrode 12.d. Außerdem sind Masseanschlüsse 19.a und 19.h von integrierten Widerständen 18.a und 18.d zu erkennen.

Das Si-Plättchen 10 liegt mit den Zuleitungen 13.a bis 13.h zu den Metallelektroden 12.a bis 12.h plan auf dem planparallelen Glasplättchen 9 auf.

Für die Abbildung des elliptischen Austrittsstrahles 31 auf einen mit sphärischer Wellenfront liegt eine flüssig Linse 21 auf dem planparallelen Glasplättchen 9 auf. Diese flüssige Linse 21 besteht aus einer wäßrigen elektrolytischen Lösung. Sie wird einerseits durch die Oberflächenspannung der wäßrigen Lösung in Form gehalten. Andererseits kann ihre Geometrie durch Anlegen eines elektrischen Potentials an die Metallelektroden 12.a bis 12.h verändert werden. Das Verändern der Geometrie der Linse geschieht durch Kräfte auf die geladenen Teilchen in der wäßrigen Lösung. Diese Kräfte werden durch Influenzwirkung des von den Metallelektroden 12.a bis 12.h erzeugten elektrische Feldes hervorgerufen.

Wesentlich ist noch die Geometrie des Si-Plättchens 10 bezüglich der kreisrunden Austrittsöffnung 5. Sie ist in dem mit 22 bezeichneten Kreis hervorgehoben. Das nach oben hin schräge Zulaufen des Si-Plättchens 10 ermöglicht es, daß radiales Streulicht aus dem Laserstrahl in die lichtempfindliche Zone der Schottky Photodioden 14.a bis 14.h gelangen kann.

Fig. 3 zeigt den Schnitt B-B aus Fig. 2. Hierin ist die Geometrie der Zuleitungen 13.a bis 13.h zu erkennen. Die genaue Lage und Form der Metallelektroden 12.a bis 12.h ist ebenfalls ersichtlich.

Die Zuleitungen 13.a bis 13.h sind durch Stege, die sich durch die Form der SiO₂ Isolierschicht 11 ergibt, voneinander elektrisch isoliert. Dies ist schematisch in Fig. 4 anhand der Zuleitungen 13.a und 13.h dargestellt, wobei ein Ausschnitt, der Schnittansicht C-C betrachtet wird.

Fig. 5 zeigt exemplarisch den Aufbau eines Segments anhand des Segments 2.g. Der Aufbau der übrigen Segmente 2.a bis 2.f und 2.h ergibt sich daraus sinngemäß.

Die Metallelektrode 15.g der Schottky Photodiode 14.g ist durch die Verbindung 17.g mit der Zuleitung 13.g zur Metallelektrode 12.g verbunden. Dabei wird auch Kontakt zum integrierten Widerstand 18.g hergestellt. Die elektrische Verbindung von außen zur Schottky Photodiode 14.g wird durch einen Anschluß 20.g zum ohmschen Kontakt der Schottky Photodiode 14.g bewerkstelligt. Der Anschluß des integrierten Widerstandes zum Massepotential wird über einen Masseanschluß 19.g des integrierten Widerstandes 18.g hergestellt.

Fig. 6 zeigt den Schaltplan eines Segments, wieder exemplarisch am Segment 2.g. Für die übrigen Segmente 2.a bis 2.f und 2.h gilt der Schaltplan sinngemäß.

Eine externe Konstantspannungsquelle 23 ist mit dem negativen Anschluß (ohmschen Kontakt 16.g) der Schottky Photodiode 14.g verbunden. Der positive Anschluß der Schottky Photodiode 14.g (Metallelektrode 15.g) ist sowohl mit der Metallelektrode 12.g zur Krümmungsänderung der Flüssiglinse 21 verbunden, als auch mit dem integrierten Widerstand 18.g. Ein Masseanschluß 24 vervollständigt den Schaltplan.

Aus diesem Schaltplan ergibt sich auch die Funktionsweise der Anordnung.

Der Laserstrahl 31 tritt aus der aktiven Zone 7 des Halbleiterlasers 6 unverändert durch das planparallele Glasplättchen 9 hindurch. Beim Verlassen des Glasplättchens 9 tritt er unverändert in die flüssige Linse 21 ein. Durch die gekrümmte Oberfläche der flüssigen Linse 21 wird der Laserstrahl beim Austritt aus der Linse gebündelt. Diese Bündelung ist abhängig von der momentanen Geometrie der flüssigen Linse 21.

Nach dem Verlassen der Linse trifft der jetzt gebündelte Laserstrahl auf die kreisrunde Austrittsöffnung 5. Ist die Geometrie der flüssigen Linse nun zu einem Zeitpunkt gerade so, daß sich kein kreisrunder Austrittsstrahl mit einem Durchmesser in der Größe der Austrittsöffnung ergibt, wird ein Teil des Austrittsstrahles auf eine oder mehrere der Schottky Photodioden treffen. Da alle Schottky Photodioden 14.a bis 14.g leicht negativ vorgespannt sind, werden die bestrahlten Photodioden leitfähig. Dadurch fließt ein Strom durch den integrierten Widerstand, wobei eine Spannung an ihm abfällt. Diese Spannung liegt gleichzeitig als elektrisches Potential bezüglich Masse (0 Volt) an der jeweiligen Metallelektrode an und erzeugt ein elektrisches Feld, das auf die flüssige Linse 21 einwirkt. Durch Influenzwirkung des elektrischen Feldes werden auf die geladenen Teilchen in der Flüssiglinse Kräfte ausgeübt, die diese verzerrt.

Durch die Verzerrung der flüssigen Linse 21 wird der austretende Laserstrahl so gebündelt, daß weniger Strahlung auf die entsprechende Photodiode fällt.

Fällt weniger Strahlung auf die Photodiode, leitet sie weniger, wodurch auch der Strom durch den Widerstand sinkt. Damit sinkt aufgrund des ohmschen Gesetzes (U = R.I, wobei U die Spannung, R den Widerstand und I den Strom bezeichnet) auch die an ihm abfallende Spannung. Dies bewirkt eine geringere Aufladung der entsprechenden Elektrode, was ein schwächeres elektrisches Feld zur Folge hat. Es wirken weniger Kräfte auf die flüssige Linse 21, die dadurch wieder weniger verzerrt wird, womit sich der Strahl wieder weitet. Ein geometrischer Strahlengang der Lichtstrahlen, die von dem in Richtung senkrecht zur Übergangszone des Halbleiterlasers liegenden Divergenzursprungs ausgehen, ist schematisch durch 25 in Fig. 2 angedeutet.

Der oben beschriebene Vorgang beginnt dann von neuem und hält somit den austretenden Laserstrahl genau in der durch die kreisrunde Austrittsöffnung 5 vorgegebenen Form. Der eben beschriebene Mechanismus kann als rückgekoppeltes System aufgefaßt werden, der den austretenden Laserstrahl bezüglich der Austrittsöffnung 5 im dynamischen Gleichgewicht hält.

Daraus ergibt sich nun die Möglichkeit, dem Austrittsstrahl auch eine andere als kreisrunde Form, d. h. eine beliebige geometrische Form, zu geben. Dies kann einfach durch Verwendung einer anders geformten Austrittsöffnung 5 bewerkstelligt werden. Daraus ergeben sich vollkommen neue Möglichkeiten bezüglich der Anpassung eines Laserstrahls an eine jeweilige Anwendung.

Fig. 7 zeigt ein Anwendungsbeispiel des adaptiven optischen Abbildungssystems 1 im Schnitt, wenn ein Austrittsstrahl mit sphärischer Wellenfront und geringer Strahldivergenz gewünscht wird.

Bekanntlich hängt der Divergenzwinkel eines durch eine kreisrunde Apertur hindurchtretenden Strahls vom Durchmesser der Öffnung ab. Vereinfacht ergibt sich die Aussage, daß je kleiner der Durchmesser der Öffnung ist, die Strahldivergenz größer wird. Wird nun das adaptive optische Abbildungssystem 1 direkt auf der Austrittsebene des Halbleiterlasers 6 montiert, ergeben sich bedingt durch die Abmessungen des Halbleiterlasers, sehr kleine Abmessungen für die Austrittsöffnung 5 und damit eine sehr kleine kreisrunde Apertur, die zu einer relativ großen Strahldivergenz führen würde. Da dies nur in den seltensten Fällen wünschenswert ist, könnte man den durch die Apertur bedingten dünnen Strahl mit Hilfe eines sogenannten "Beam-Expanders" auf einen dickeren Strahl mit kleinerer Divergenz aufweiten. Dies würde jedoch zwei weiter Linsen im Strahlengang erfordern, was sowohl in technischer als auch in wirtschaftlicher Hinsicht aufwendig wäre.

Ein weit einfacherer Weg, den Divergenzwinkel des Austrittsstrahls klein zu halten besteht darin, ein adaptives optisches Abbildungssystem 1 mit größerer Austrittsöffnung 5 zu verwenden, und damit größeren Gesamtabmessungen. Dies erfordert eine Montage des adaptiven optischen Abbildungssystems 1 in einem gewissen Abstand d zur Austrittsebene des Halbleiterlasers. Zugleich muß die optische Achse 8 des adaptiven optischen Abbildungssystems 1 wieder mit der optischen Achse 8' der aktiven Zone 7 des Halbleiterlasers 6 zusammenfallen.

Dies kann mit der Anordnung nach Fig. 7 bewerkstelligt werden. Der Halbleiterlaser 6 wird auf eine Halterung 27 montiert. Diese Halterung wird in einen quadratischen oder rechteckigen Abstandshalter 26 eingesetzt, der auch das adaptive optische Abbildungssystem 1 trägt.

Fig. 8 zeigt ein optisches Abbildungssystem 28, mit dem das von einem Halbleiterlaser emittierte Strahlenbündel exakt auf eine Abbildungsfläche 29 fokussiert werden kann. Dazu kann die in Fig. 7 beschriebene Anordnung bestehend aus der Halterung 27 und dem Abstandshalter 26 verwendet werden. Die in Fig. 7 beschrieben Anordnung erzeugt einen Austrittsstrahl mit kreisrunder Amplitudenverteilung, der einen relativ kleinen Divergenzwinkel aufweist. Dieser Strahl wird nun sehr einfach mit Hilfe einer herkömmlichen Abbildungslinse 30 auf die Abbildungsfläche 29 exakt fokussiert. Alle optischen Komponenten des optischen Abbildungssystems 28 sind wieder bezüglich der optischen Achse 8 der aktiven Zone 7 des Halbleiterlasers 6 ausgerichtet.

Fig. 9 zeigt eine Draufsicht eines adaptiven optischen Abbildungssystems 1 mit einer Austrittsöffnung 5 in Form einer Acht. Diese Geometrie der Austrittsöffnung 5 ermöglicht die Erzeugung eines Austrittsstrahls mit zwei dicht nebeneinander angeordneten Brennpunkten.

Bezugszeichenliste

1

Adaptives optisches Abbildungssystem

2

.a Segment

2

.b Segment

2

.c Segment

2

.d Segment

2

.e Segment

2

.f Segment

2

.g Segment

2

.h Segment

3

.a Fuge

3

.b Fuge

3

.c Fuge

3

.d Fuge

3

.e Fuge

3

.f Fuge

3

.g Fuge

3

.h Fuge

4

Symmetrieachse

5

Austrittsöffnung

6

Halbleiterlaser

7

aktive Zone des Halbleiterlasers

8

optische Achse von

1

8

' optische Achse von

6

9

planparalleles Glasplättchen

10

Si-Plättchen

11

SiO₂

-Isolierschicht

12

.a Metallelektrode

12

.b Metallelektrode

12

.c Metallelektrode

12

.d Metallelektrode

12

.e Metallelektrode

12

.f Metallelektrode

12

.g Metallelektrode

12

.h Metallelektrode

13

.a Zuleitung

13

.b Zuleitung

13

.c Zuleitung

13

.d Zuleitung

13

.e Zuleitung

13

.f Zuleitung

13

.g Zuleitung

13

.h Zuleitung

14

.a Schottky Photodiode

14

.b Schottky Photodiode

14

.c Schottky Photodiode

14

.d Schottky Photodiode

14

.e Schottky Photodiode

14

.f Schottky Photodiode

14

.g Schottky Photodiode

14

.h Schottky Photodiode

15

.a Metallelektrode der Schottky Photodiode

15

.b Metallelektrode der Schottky Photodiode

15

.c Metallelektrode der Schottky Photodiode

15

.d Metallelektrode der Schottky Photodiode

15

.e Metallelektrode der Schottky Photodiode

15

.f Metallelektrode der Schottky Photodiode

15

.g Metallelektrode der Schottky Photodiode

15

.h Metallelektrode der Schottky Photodiode

16

.a Ohmscher Kontakt der Schottky Photodiode

16

.b Ohmscher Kontakt der Schottky Photodiode

16

.c Ohmscher Kontakt der Schottky Photodiode

16

.d Ohmscher Kontakt der Schottky Photodiode

16

.e Ohmscher Kontakt der Schottky Photodiode

16

.f Ohmscher Kontakt der Schottky Photodiode

16

.g Ohmscher Kontakt der Schottky Photodiode

16

.h Ohmscher Kontakt der Schottky Photodiode

17

.a Verbindung zw. Schottky Photodiode, integriertem Widerstand und Zuleitung zur Metallelektrode

17

.b Verbindung zw. Schottky Photodiode, integriertem Widerstand und Zuleitung zur Metallelektrode

17

.c Verbindung zw. Schottky Photodiode, integriertem Widerstand und Zuleitung zur Metallelektrode

17

.d Verbindung zw. Schottky Photodiode, integriertem Widerstand und Zuleitung zur Metallelektrode

17

.e Verbindung zw. Schottky Photodiode, integriertem Widerstand und Zuleitung zur Metallelektrode

17

.f Verbindung zw. Schottky Photodiode, integriertem Widerstand und Zuleitung zur Metallelektrode

17

.g Verbindung zw. Schottky Photodiode, integriertem Widerstand und Zuleitung zur Metallelektrode

17

.h Verbindung zw. Schottky Photodiode, integriertem Widerstand und Zuleitung zur Metallelektrode

18

.a Integrierter Widerstand

18

.b Integrierter Widerstand

18

.c Integrierter Widerstand

18

.d Integrierter Widerstand

18

.e Integrierter Widerstand

18

.f Integrierter Widerstand

18

.g Integrierter Widerstand

18

.h Integrierter Widerstand

19

.a Masseanschluß des integrierten Widerstandes

19

.b Masseanschluß des integrierten Widerstandes

19

.c Masseanschluß des integrierten Widerstandes

19

.d Masseanschluß des integrierten Widerstandes

19

.e Masseanschluß des integrierten Widerstandes

19

.f Masseanschluß des integrierten Widerstandes

19

.g Masseanschluß des integrierten Widerstandes

19

.h Masseanschluß des integrierten Widerstandes

20

.a Anschluß zum ohmschen Kontakt

20

.b Anschluß zum ohmschen Kontakt

20

.c Anschluß zum ohmschen Kontakt

20

.d Anschluß zum ohmschen Kontakt

20

.e Anschluß zum ohmschen Kontakt

20

.f Anschluß zum ohmschen Kontakt

20

.g Anschluß zum ohmschen Kontakt

20

.h Anschluß zum ohmschen Kontakt

21

Flüssige Linse

22

Geometrie der Austrittsöffnung

23

Externe Konstantspannungsquelle

24

Masseanschluß

25

Geometrischer Strahlengang

26

Abstandshalter

27

Halterung

28

Optisches Abbildungssystem

29

Abbildungsfläche

30

Abbildungslinse

31

Elliptischer Austrittsstrahl
d Abstand zw. Halbleiterlaser und adaptivem optischen Abbildungssystem

Claims

1. Adaptives optisches Abbildungssystem zur Abbildung eines von einem Laser emittierten Strahlenbündels auf eine Abbildungsfläche mit einer flüssigen Linse, mit mindestens zwei Elektroden zur Erzeugung mindestens eines elektrischen Feldes, die so angeordnet sind, daß die flüssige Linse entsprechend der Stärke des elektrischen Feldes verzerrt wird, und mit mindestens einem optoelektronischen Aufnehmer, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser ein Halbleiterlaser ist, daß die flüssige Linse über der Oberfläche des Halbleiterlasers an der Lichtaustrittsseite planparallel angeordnet ist, die flüssige Linse aus einer elektrolytischen Lösung besteht, daß eine Elektrode Masse ist, daß die übrigen Elektroden Metallelektroden sind, daß die Anzahl der optoelektronischen Aufnehmer (14.a-14.h) der Anzahl der Metallelektroden (12.a-12.h) entspricht, und daß die optoelektronischen Aufnehmer, insbesondere Photodioden, um die Austrittsöffnung des optischen Abbildungssystems angeordnet sind.

2. Adaptives optisches Abbildungssystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Metallelektroden (12.a-12.h), vorzugsweise acht, angeordnet sind.

3. Adaptives optisches Abbildungssystem nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallelektroden (12.a-12.h) ringförmig um die flüssige Linse (21) angeordnet sind.

4. Adaptives optisches Abbildungssystem nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Linse (21) auf einem planparallel zur Oberfläche des Halbleiterlasers (6) angeordneten Glasplättchen (9) angeordnet ist.

5. Adaptives optisches Abbildungssystem nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die optoelektronischen Meßaufnehmer als Schottky-Photodioden (14.a-14.h), oder pn-Photodioden ausgebildet sind.

6. Adaptives optisches Abbildungssystem nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (5) des optischen Abbildungssystems kreisförmig ausgebildet ist.

7. Adaptives optisches Abbildungssystem nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (5) des optischen Abbildungssystems eine beliebige geometrische Form, insbesonders eine Acht-förmige Form, aufweist.

8. Adaptives optisches Abbildungssystem nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß um die flüssige Linse (21) ein Käfig mit einem nach innen weisenden Rand derart angeordnet ist, daß beim Umdrehen des Halbleiterlasers (6) ein Herauslaufen der flüssigen Linse verhindert wird.

9. Adaptives optisches Abbildungssystem nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterlaser (6) auf eine Halterung (27) montiert ist.

10. Adaptives optisches Abbildungssystem nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (27) in einen Abstandshalter (26) einsetzbar ist.

11. Adaptives optisches Abbildungssystem nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende des Abstandshalters (26) das Glasplättchen (9) einsetzbar ist.