DE202020107484U1

DE202020107484U1 - Laser projection arrangement

Info

Publication number: DE202020107484U1
Application number: DE202020107484.9U
Authority: DE
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2020-12-22
Publication date: 2021-02-01
Anticipated expiration: 2030-12-23

Abstract

Laserprojektionsanordnung, umfassend:
- einen Montageträger mit einer Hauptoberfläche;
- mindestens einen kantenemittierenden Laser, der auf der Hauptoberfläche angeordnet ist, während der mindestens eine kantenemittierende Laser dem Träger zugewandt ist und mindestens eine Laserfacette umfasst, die in einem vordefinierten Abstand von der Hauptoberfläche positioniert ist;
- eine planare Lichtschaltung mit mindestens einem einen Einlass aufweisenden Lichtleiter, wobei die planare Lichtschaltung auf der Hauptoberfläche so angeordnet ist, dass der mindestens eine Lichtleiter und der Einlass der mindestens einen Laserfacette zugewandt ist und in dem vordefinierten Abstand von der Hauptoberfläche der Träger positioniert ist.

Laser projection arrangement comprising:
- a mounting bracket with a major surface;
- At least one edge-emitting laser which is arranged on the main surface, while the at least one edge-emitting laser faces the carrier and comprises at least one laser facet which is positioned at a predefined distance from the main surface;
A planar light circuit with at least one light guide having an inlet, the planar light circuit being arranged on the main surface in such a way that the at least one light guide and the inlet face the at least one laser facet and is positioned at the predefined distance from the main surface of the carrier.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Laserprojektionsanordnung.The present invention relates to a laser projection arrangement.

Heutige Projektionssysteme benötigen rote, grüne und blaue Lichtquellen, um Licht für die Projektion eines Bildes, eines Symbols und dergleichen zu erhalten. Während vormals lichtemittierende Dioden zur Bereitstellung der Lichtquellen verwendet werden können, werden in letzter Zeit Laserquellen aufgrund ihrer verschiedenen Vorteile gegenüber konventionellen Lichtquellen bevorzugt. Laserbasierten Projektionssysteme werden auch als „Laser Beam Scanning“ (LBS) bezeichnet. Diese Systeme verwenden Laser, die Licht roter, grüner und blauer Farbe aussenden und das emittierte Licht zu einem kombinierten Strahl überlagern.Today's projection systems require red, green, and blue light sources to obtain light for projecting an image, an icon, and the like. While previously light-emitting diodes could be used to provide the light sources, laser sources have recently been preferred because of their various advantages over conventional light sources. Laser-based projection systems are also known as "Laser Beam Scanning" (LBS). These systems use lasers that emit light in red, green and blue colors and superimpose the emitted light into a combined beam.

Für die Überlagerung des Strahls stehen verschiedene Konzepte zur Verfügung, z.B. dichroitischer Strahlkombinator und nachfolgende Linsenanordnungen für Strahlkollimationen. Die verschiedenen Lösungen erfordern jedoch einzelne Komponenten, deren Beschaffung und Wartung teuer sein kann. Die weitere Herstellung und insbesondere die Kalibrierung oder Justierung der Komponente ist zeitaufwendig und erhöht die Gesamtkosten weiter.Various concepts are available for superimposing the beam, e.g. dichroic beam combiner and subsequent lens arrangements for beam collimations. However, the various solutions require individual components, which can be expensive to procure and maintain. The further manufacture and in particular the calibration or adjustment of the component is time-consuming and further increases the overall costs.

Daher besteht die Notwendigkeit, die Gesamtkosten zu senken.Hence, there is a need to reduce the overall cost.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGENSUMMARY OF THE INVENTIONS

Die vorliegende Offenbarung enthält eine Laserprojektionsanordnung und eine Methode zur Anordnung einer Laserprojektionsanordnung. Die vorliegende Offenbarung schlägt eine kompakte und kostenreduzierte Lösung für eine Laserprojektionsanordnung vor. In einigen Fällen schlägt die vorliegende Offenbarung eine Lösung für kombiniertes lasererzeugtes Licht in einer kosteneffizienten und kompakten Weise vor.The present disclosure includes a laser projection assembly and a method of arranging a laser projection assembly. The present disclosure proposes a compact and cost-reduced solution for a laser projection arrangement. In some cases, the present disclosure suggests a solution to combined laser generated light in a cost effective and compact manner.

In einem Aspekt umfasst eine Laserprojektionsanordnung einen Träger mit einer Hauptfläche und mindestens einen auf der Hauptfläche angeordneten kantenemittierenden Laser. Der mindestens eine kantenemittierende Laser ist dem Träger zugewandt und umfasst mindestens eine Laserfacette, die sich in einem vordefinierten Abstand von der Hauptoberfläche befindet. Eine planare Lichtschaltung mit mindestens einem Lichtleiter umfasst einen Einlass, wobei die planare Lichtschaltung auf der Hauptoberfläche so angeordnet ist, dass der mindestens eine Lichtleiter und der Einlass der mindestens einen Laserfacette zugewandt ist und der Einlass sich in einem vordefinierten Abstand von der Hauptoberfläche des Trägers befindet.In one aspect, a laser projection arrangement comprises a carrier with a main surface and at least one edge-emitting laser arranged on the main surface. The at least one edge-emitting laser faces the carrier and comprises at least one laser facet which is located at a predefined distance from the main surface. A planar light circuit with at least one light guide comprises an inlet, the planar light circuit being arranged on the main surface such that the at least one light guide and the inlet face the at least one laser facet and the inlet is at a predefined distance from the main surface of the carrier .

Die Lichtleiter-Elemente oder auch die Lichtschaltung sind vorzugsweise so konfiguriert, dass sie die Wellenfronten eines Lichtsignals, die durch die Länge und Krümmung verursacht werden, relativ zueinander bewegen. Dies trägt zur Unterdrückung von Interferenzeffekten bei, die wiederum eine der Hauptursachen für optische Artefakte in abbildenden Systemen sind.The light guide elements or the light circuit are preferably configured in such a way that they move the wave fronts of a light signal, which are caused by the length and curvature, relative to one another. This helps to suppress interference effects, which in turn are one of the main causes of optical artifacts in imaging systems.

Eine typische Anwendung für AR/VR-Brillenkonzepte verwendet diffraktive Lichtleiter in den Brillengläsern. Diffraktive Lichtleiter (Lichtverteilung durch Beugungseffekte) in Verbindung mit kohärenten Lichtquellen können anfällig für optische Artefakte sein, die durch den Einsatz von planaren Lichtschaltungen vermieden werden können. Die Bereitstellung des kantenemittierenden Lasers und der planaren Lichtschaltung auf einer definierten gleichen Höhe reduziert den Gesamtaufwand für die Justage. Die Justierung beider Elemente kann einfacher werden, da die Justierung in einer Dimension nicht mehr erforderlich ist. In einem Aspekt kann sich ein Abstandshalter zwischen dem mindestens einen kantenemittierenden Laser und dem mindestens einen Lichtleiter befinden. Der Abstandshalter kann Teil einer Metallisierungsschicht sein, die die Hauptoberfläche bildet. Alternativ kann der Abstandhalter auf der dem mindestens einen kantenemittierenden Laser zugewandten Oberfläche der planaren Lichtschaltung oder der der planaren Lichtschaltung zugewandten Oberfläche des mindestens einen kantenemittierenden Lasers angeordnet werden.A typical application for AR / VR glasses concepts uses diffractive light guides in the glasses. Diffractive light guides (light distribution through diffraction effects) in connection with coherent light sources can be prone to optical artifacts, which can be avoided by using planar light circuits. The provision of the edge-emitting laser and the planar light circuit at a defined same height reduces the overall effort for the adjustment. The adjustment of both elements can become easier, since adjustment in one dimension is no longer necessary. In one aspect, a spacer can be located between the at least one edge emitting laser and the at least one light guide. The spacer can be part of a metallization layer which forms the main surface. Alternatively, the spacer can be arranged on the surface of the planar light circuit facing the at least one edge-emitting laser or on the surface of the at least one edge-emitting laser facing the planar light circuit.

In einem Aspekt kann ein Monomode-Laser als kantenemittierender Laser mit einer Facettenfläche im Bereich von 200 nm² bis 2 pm², insbesondere 800 nm² bis 1,2 pm², eingesetzt werden. Der Abstand zwischen der Laserfacette und dem Einlass des mindestens einen Lichtleiters kann im Bereich von einigen 100 nm bis zu einigen µm liegen.In one aspect, a single-mode laser can be used as an edge-emitting laser with a facet surface in the range from 200 nm ² to 2 pm ² , in particular 800 nm ² to 1.2 pm ² . The distance between the laser facet and the inlet of the at least one light guide can be in the range from a few 100 nm to a few μm.

In anderer Hinsicht besteht die planare Lichtschaltung aus einem Träger, auf dem der mindestens eine Lichtleiter angeordnet ist. Der Träger kann Glas, Silizium, Saphir oder einem anderen geeigneten Material aufweisen. In einigen Aspekten kann der mindestens eine Lichtleiter in den Glasträger eingebettet sein. Die Einbettung eines Lichtleiters in einen Träger kann durch Ionenimplantation oder eine andere Methode, die eine Änderung des Brechungsindexes bewirkt, erreicht werden.In another respect, the planar light circuit consists of a carrier on which the at least one light guide is arranged. The carrier can comprise glass, silicon, sapphire or another suitable material. In some aspects, the at least one light guide can be embedded in the glass substrate. The embedding of a light guide in a carrier can be achieved by ion implantation or another method that causes a change in the refractive index.

In einigen Fällen weist die Hauptoberfläche des Trägers eine erste metallisierte Kontaktschicht auf. Die Kontaktschicht ist flach und weist nur eine sehr geringe Oberflächenrauhigkeit auf. Insbesondere die Metallisierungsschicht des Trägers bietet eine definierte glatte Oberfläche, auf die alle anderen Elemente der Anordnung aufgesetzt werden können. Der mindestens eine kantenemittierende Laser ist auf der Metallisierungsschicht angeordnet und mit dieser verklebt, wodurch der Abstand von der Hauptoberfläche des Trägers definiert wird. Der mindestens eine kantenemittierende Laser umfasst in mancher Hinsicht einen ersten, dem Träger zugewandten Oberflächenabschnitt, der direkt mit der metallisierten Kontaktschicht in Kontakt steht, und einen zweiten, dem Träger zugewandten Oberflächenabschnitt, der zum Träger beabstandet aber an dem Träger befestigt, insbesondere gelötet, ist. Alternativ kann der Laser von der Metallisierungsschicht durch vordefinierte und bekannte Abstände beabstandet und z.B. mit der Metallisierungsschicht verlötet werden.In some cases the main surface of the carrier has a first metallized contact layer. The contact layer is flat and has very little surface roughness. In particular, the metallization layer of the carrier offers a defined smooth surface on which all other elements of the arrangement can be placed. The at least one edge-emitting laser is on the metallization layer arranged and glued to this, whereby the distance from the main surface of the carrier is defined. The at least one edge-emitting laser comprises in some respects a first surface section facing the carrier, which is in direct contact with the metallized contact layer, and a second surface section facing the carrier, which is spaced apart from the carrier but fastened, in particular soldered, to the carrier . Alternatively, the laser can be separated from the metallization layer by predefined and known distances and, for example, soldered to the metallization layer.

In einigen Fällen kann eine gemeinsame Metallisierungsschicht verwendet werden, auf der die planare Lichtschaltung und der mindestens eine kantenemittierende Laser angeordnet sind. Beide Elemente können auf die Metallisierungsschicht gelötet, geklebt oder anderweitig an dieser fixiert werden, so dass der Eingang des Lichtleiters und die Laserfacette einander zugewandt sind und sich insbesondere auf gleicher Höhe befinden. Der mindestens eine kantenemittierende Laser umfasst in mancher Hinsicht einen geriffelten Resonator („ridged resonator“), wobei der geriffelte Resonator entlang der Seiten mit einer Passivierungsschicht umgeben und mit einer Metallisierung bedeckt ist, wobei die Metallisierung der Träger zugewandt ist. In einigen weiteren Aspekten umfasst der mindestens eine kantenemittierende Laser zwei oder mehr geriffelte Resonatoren, die im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Die zwei oder mehr geriffelte Resonatoren können in einem Abstand im Bereich von 10 µm bis 100 µm, insbesondere im Bereich von 50 µm, angeordnet sein. Eine solche Ausführung liefert einen Laser mit mehreren Laserfacetten, die so konfiguriert sind, dass sie im Betrieb Laserlicht emittieren. Folglich kann die planare Lichtschaltung zwei oder mehr Lichtleiter umfassen, wobei die Einlässe derjenigen, im gleichen Abstand voneinander liegen und den Laserfacetten zugewandt sind. die geriffelten Resonatoren können aus der Oberfläche herausstehen und so auch entlang einer Richtung verlaufende Stege bilden.In some cases, a common metallization layer can be used on which the planar light circuit and the at least one edge-emitting laser are arranged. Both elements can be soldered, glued or otherwise fixed to the metallization layer, so that the entrance of the light guide and the laser facet face one another and, in particular, are located at the same height. The at least one edge-emitting laser comprises in some respects a ridged resonator, the ridged resonator being surrounded along the sides with a passivation layer and covered with a metallization, the metallization facing the carrier. In some further aspects, the at least one edge emitting laser comprises two or more corrugated resonators that are substantially parallel to one another. The two or more corrugated resonators can be arranged at a distance in the range from 10 μm to 100 μm, in particular in the range from 50 μm. One such embodiment provides a laser with multiple laser facets that are configured to emit laser light when in use. Consequently, the planar light circuit can comprise two or more light guides, the inlets of those being equidistant from one another and facing the laser facets. the corrugated resonators can protrude from the surface and thus also form webs running in one direction.

Ein weiterer Aspekt betrifft die Justierung nicht in z-Richtung, da diese Richtung durch den Abstand des Zentrums der Laserfacette von der Hauptfläche oder einer anderen Bezugsebene definiert ist, sondern in x- und y-Richtung. In einigen Aspekten wird ein Abstandshalter zwischen dem mindestens einen kantenemittierenden Laser und dem mindestens einen Lichtleiter angeordnet. Die Länge oder Größe des Abstandhalters kann daher den Abstand zwischen dem Einlass und der Laserfacette definieren, der als Abstand in y-Richtung bezeichnet wird. Die Einstellung beider Elemente in y-Richtung kann erreicht werden, indem die Elemente aufeinander zu bewegt werden, bis der Abstandshalter mit beiden Elementen in Kontakt ist. Der Abstandhalter kann Teil des kantenemittierenden Lasers, der planaren Lichtschaltung, des Träger oder einer Kombination davon sein und beispielsweise als Vorsprung und ähnliches ausgestaltet sein.Another aspect relates to the adjustment not in the z direction, since this direction is defined by the distance between the center of the laser facet and the main surface or another reference plane, but in the x and y directions. In some aspects, a spacer is placed between the at least one edge emitting laser and the at least one light guide. The length or size of the spacer can therefore define the distance between the inlet and the laser facet, which is referred to as the distance in the y-direction. The adjustment of both elements in the y-direction can be achieved by moving the elements towards one another until the spacer is in contact with both elements. The spacer can be part of the edge-emitting laser, the planar light circuit, the carrier or a combination thereof and can be configured, for example, as a projection and the like.

Ein weiterer Aspekt ist die Justierung in x-Richtung. In einigen Aspekten kann die Laserprojektionsanordnung mindestens eine Referenzmarke umfassen, die auf dem mindestens einen kantenemittierenden Laser angeordnet ist. Mindestens eine weitere Referenzpunktmarkierung ist auf dem planaren Lichtschaltung angeordnet. Die jeweiligen Referenzpunkte sind in einem definierten Verhältnis zur Laserfacette und zum Einlass angeordnet und zur Justierung des Einlasses des mindestens einen Lichtleiters und der mindestens einen Laserfacette konfiguriert. In einigen Aspekten sind die mindestens zwei Referenzpunkte im Wesentlichen in der gleichen Ebene angeordnet, wobei diese Ebene parallel zur Hauptoberfläche der Träger verläuft. Dies ermöglicht eine automatische Justierung mit Hilfe von Kameras, die auf beide Referenzpunkte fokussieren können. Bei Bedarf können weitere Referenzpunkte auf dem Laser und dem planaren Lichtschaltung angeordnet werden. Die Referenzpunkte können als Zeichen oder Markierungen implementiert oder einfach auf die Oberfläche gezeichnet werden.Another aspect is the adjustment in the x-direction. In some aspects, the laser projection arrangement can include at least one reference mark arranged on the at least one edge emitting laser. At least one further reference point marking is arranged on the planar light circuit. The respective reference points are arranged in a defined relationship to the laser facet and to the inlet and are configured to adjust the inlet of the at least one light guide and the at least one laser facet. In some aspects, the at least two reference points are arranged substantially in the same plane, this plane being parallel to the main surface of the carrier. This enables automatic adjustment with the aid of cameras that can focus on both reference points. If necessary, further reference points can be arranged on the laser and the planar light circuit. The reference points can be implemented as characters or markings or simply drawn on the surface.

In einigen Aspekten besteht das Material des mindestens einen Lichtleiters aus Si₃N₄ und der mindestens eine Lichtleiter ist von mindestens einer Seite mit einer Metallisierungsschicht bedeckt. In einigen anderen Aspekten kann der Lichtleiter ein ionendotiertes Glas oder ein Material mit einem anderen Brechungsindex als der Index des umgebenden Körpers umfassen.In some aspects, the material of the at least one light guide consists of Si ₃ N ₄ and the at least one light guide is covered on at least one side with a metallization layer. In some other aspects, the light guide may comprise an ion-doped glass or a material having a different index of refraction than the index of the surrounding body.

Ein weiterer Aspekt bezieht sich auf eine Anordnung mit mehreren kantenemittierenden Lasern. Eine Ausführungsform betrifft eine Laserprojektionsanordnung mit mindestens drei kantenemittierenden Lasern, die so konfiguriert sind, dass sie Licht unterschiedlicher Wellenlängen emittieren, wobei die mindestens drei kantenemittierenden Laser auf dem Träger angeordnet sind und jeder der drei kantenemittierenden Laser mindestens eine Laserfacette umfasst. Die planare Lichtschaltung umfasst mindestens drei Lichtleiter mit einem Einlass, wobei ein jeweiliger Einlass einer der mindestens einen Laserfacette zugewandt ist. Darüber hinaus ist die planare Lichtschaltung so konfiguriert, dass sie das Licht der mindestens drei Lichtleiter kombiniert und das kombinierte Licht an einem gemeinsamen Ausgang bereitstellt. Diese Konfiguration ermöglicht es, einen oder mehrere einzelne weiße (oder andersfarbige) Lichtpunkte zu erzeugen. In Kombination mit zusätzlichen Laserfacetten pro kantenemittierendem Laser kann man auch die Intensität über einen weiten Bereich verändern.Another aspect relates to an arrangement with a plurality of edge-emitting lasers. One embodiment relates to a laser projection arrangement with at least three edge-emitting lasers which are configured in such a way that they emit light of different wavelengths, the at least three edge-emitting lasers being arranged on the carrier and each of the three edge-emitting lasers comprising at least one laser facet. The planar light circuit comprises at least three light guides with an inlet, with a respective inlet facing one of the at least one laser facet. In addition, the planar light circuit is configured in such a way that it combines the light of the at least three light guides and provides the combined light at a common output. This configuration makes it possible to generate one or more individual white (or other colored) light points. In combination with additional laser facets per edge-emitting laser, the intensity can also be changed over a wide range.

In einigen Aspekten ist eine gemeinsame Metallisierungsschicht auf dem Träger vorgesehen, um eine planare Oberfläche zu schaffen. Die mindestens drei kantenemittierenden Laser sind auf der Metallisierung angebracht, wodurch der Abstand von der Hauptoberfläche der Träger definiert wird. Darüber hinaus kann die Metallisierung auch als planare Oberfläche für die planare Lichtschaltung verwendet werden. Die gemeinsame Metallisierungsschicht kann geglättet werden, so dass die Schicht eine gleiche Höhe aufweist. In anderer Hinsicht umfasst der Träger auch eine oder mehrere zweite Kontaktschichten auf dem Träger, die so konfiguriert sind, dass sie einen elektrischen Kontakt zu einem der mindestens einen kantenemittierenden Laser herstellen, insbesondere um eine Fläche für den Bondkontakt zur Verbindung mit dem mindestens einen kantenemittierenden Laser zu schaffen.In some aspects, a common layer of metallization is provided on the carrier to create a planar surface. The at least three edge-emitting lasers are attached to the metallization, whereby the distance from the main surface of the carrier is defined. In addition, the metallization can also be used as a planar surface for the planar light circuit. The common metallization layer can be smoothed so that the layer has the same height. In another respect, the carrier also comprises one or more second contact layers on the carrier, which are configured such that they produce an electrical contact to one of the at least one edge-emitting laser, in particular around an area for the bond contact for connection to the at least one edge-emitting laser to accomplish.

Einige weitere Aspekte betreffen eine Methode zur Anordnung einer Laserprojektionsanordnung. In einem ersten Schritt wird eine Unterbaugruppe mit einer Hauptoberfläche bereitgestellt, die so konfiguriert ist, dass sie mindestens einen kantenemittierenden Laser und mindestens eine planare Lichtschaltung aufnehmen kann. Der mindestens eine kantenemittierende Laser wird so auf der Träger angeordnet, dass der mindestens eine kantenemittierende Laser der Hauptfläche zugewandt ist. Ebenso befindet sich mindestens eine Laserfacette des mindestens einen kantenemittierenden Lasers in einem vordefinierten Abstand von der Hauptoberfläche. In einem weiteren Schritt wird ein planarer Lichtschaltung mit mindestens einem Lichtleiter mit einem Einlass vorgesehen. Die planare Lichtschaltung ist so konfiguriert, dass die Wellenfronten des Lichtsignals unter Verwendung unterschiedlicher Länge und Krümmung relativ zueinander bewegt werden, wodurch Interferenzen des emittierten Lasersignals unterdrückt werden. Die planare Lichtschaltung ist so angeordnet, dass der mindestens eine Lichtleiter der Hauptoberfläche zugewandt ist, so dass der Einlass des mindestens einen Lichtleiters in dem vordefinierten Abstand von der Hauptoberfläche positioniert ist und dem mindestens einen kantenemittierenden Laser zugewandt ist.Some other aspects relate to a method of arranging a laser projection assembly. In a first step, a subassembly is provided with a major surface that is configured to receive at least one edge emitting laser and at least one planar light circuit. The at least one edge-emitting laser is arranged on the carrier in such a way that the at least one edge-emitting laser faces the main surface. Likewise, at least one laser facet of the at least one edge-emitting laser is located at a predefined distance from the main surface. In a further step, a planar light circuit with at least one light guide with an inlet is provided. The planar light circuit is configured such that the wavefronts of the light signal are moved relative to one another using different lengths and curvatures, thereby suppressing interference in the emitted laser signal. The planar light circuit is arranged such that the at least one light guide faces the main surface, so that the inlet of the at least one light guide is positioned at the predefined distance from the main surface and faces the at least one edge-emitting laser.

Zur Fixierung des mindestens einen kantenemittierenden Lasers und der planaren Lichtschaltung sind mehrere Ansätze möglich. Zum einen wird der mindestens eine kantenemittierende Laser gelötet, geklebt, reibgeschweißt oder anderweitig mechanisch auf dem Träger fixiert. Ebenso kann die planare Lichtschaltung auf den Träger gelötet, geklebt, reibgeschweißt oder anderweitig mechanisch auf dem Träger fixiert sein. In einigen Fällen kann der kantenemittierende Laser so auf dem Träger angeordnet werden, dass Teile davon, z.B. sein als geriffelter Resonator agierender Steg, in direktem Kontakt mit der Metallisierung des Trägers stehen. Der kantenemittierende Laser kann dann an seinen Rändern mit dem Träger verlötet werden.Several approaches are possible for fixing the at least one edge-emitting laser and the planar light circuit. On the one hand, the at least one edge-emitting laser is soldered, glued, friction-welded or otherwise mechanically fixed on the carrier. The planar light circuit can also be soldered, glued, friction-welded or otherwise mechanically fixed to the carrier on the carrier. In some cases, the edge-emitting laser can be arranged on the carrier in such a way that parts of it, e.g. its web acting as a corrugated resonator, are in direct contact with the metallization of the carrier. The edge-emitting laser can then be soldered to the carrier at its edges.

Um eine ebene und glatte Oberfläche zu erhalten, wird eine strukturierte planarisierte Metallisierungsschicht auf dem Träger abgeschieden.In order to obtain a flat and smooth surface, a structured, planarized metallization layer is deposited on the carrier.

FigurenlisteFigure list

Weitere Aspekte und Ausführungsformen im Sinne des vorgeschlagenen Prinzips werden im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungsformen und Beispielen deutlich, die im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben werden, in denen

eine Seitenansicht einer Laserprojektionsanordnung in Übereinstimmung mit einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt;
die Anordnung der Laserprojektion aus in Draufsicht veranschaulicht;
eine Vorderansicht auf die Laserfacetten eines Lasers mit mehreren Stegen zeigt, um einige Aspekte der vorliegenden Offenbarung zu veranschaulichen;
eine Vorderansicht eines Laserelements einer beispielhaften Ausführungsform zeigt, die auf einer Träger gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung angeordnet ist;
eine Vorderansicht eines Laserelements einer anderen beispielhaften Ausführungsform zeigt, das auf einer Träger gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung angeordnet ist;
eine Vorderansicht einer planaren Lichtschaltung einer beispielhaften Verkörperung zeigt, die auf einem Untergestell entsprechend einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung angeordnet ist;
eine Vorderansicht einer planaren Lichtschaltung einer anderen beispielhaften Ausführungsform zeigt, die auf einem Untergestell entsprechend einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung angeordnet ist;
eine Draufsicht auf eine beispielhafte Laseranordnung mit drei verschiedenen Lasern in Übereinstimmung mit einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt;
eine Draufsicht auf eine weitere beispielhafte Laseranordnung zeigt, bei der ein Laser mit mehreren Laserfacetten gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung verwendet wird;
eine beispielhafte Methode zur Anordnung einer Laserprojektionsanordnung veranschaulicht.

Further aspects and embodiments within the meaning of the proposed principle become clear in connection with the various embodiments and examples which are described in detail in connection with the accompanying drawings, in which

Figure 12 shows a side view of a laser projection assembly in accordance with some aspects of the present disclosure;
the arrangement of the laser projection illustrated in plan view;
Figure 12 shows a front view of the laser facets of a multiple land laser to illustrate some aspects of the present disclosure;
Figure 12 shows a front view of a laser element of an exemplary embodiment disposed on a carrier in accordance with some aspects of the present disclosure;
Figure 12 shows a front view of another exemplary embodiment laser element disposed on a carrier in accordance with some aspects of the present disclosure;
FIG. 3 shows a front view of a planar light circuit of an exemplary embodiment disposed on a pedestal in accordance with some aspects of the present disclosure;
Figure 12 shows a front view of another exemplary embodiment planar light circuit disposed on a pedestal in accordance with some aspects of the present disclosure;
Figure 8 illustrates a top view of an exemplary laser assembly having three different lasers in accordance with some aspects of the present disclosure;
Figure 12 shows a top view of another exemplary laser assembly employing a laser with multiple laser facets in accordance with some aspects of the present disclosure;
illustrates an exemplary method for arranging a laser projection assembly.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Die folgenden Ausführungsformen und Beispiele zeigen verschiedene Aspekte und ihre Kombinationen nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Die Ausführungsformen und Beispiele sind nicht immer maßstabsgetreu. Verschiedene Elemente können vergrößert oder verkleinert dargestellt werden, um einzelne Aspekte hervorzuheben. Es versteht sich von selbst, dass die einzelnen Aspekte der in den Abbildungen gezeigten Ausführungsformen und Beispiele ohne weiteres miteinander kombiniert werden können, ohne dass dies dem erfindungsgemäßen Prinzip widerspricht. Einige Aspekte weisen eine regelmäßige Struktur oder Form auf. Es ist zu beachten, dass in der Praxis leichte Abweichungen und Abweichungen von der idealen Form auftreten können, ohne dass dies jedoch der erfinderischen Idee widerspricht.The following embodiments and examples show various aspects and their combinations according to the proposed principle. The embodiments and examples are not always to scale. Various elements can be enlarged or reduced in order to emphasize individual aspects. It goes without saying that the individual aspects of the embodiments and examples shown in the figures can be easily combined with one another without this contradicting the principle according to the invention. Some aspects have a regular structure or shape. It should be noted that slight deviations and deviations from the ideal shape can occur in practice, but this does not contradict the inventive idea.

Hinzu kommt, dass die einzelnen Figuren und Aspekte nicht unbedingt in der richtigen Größe dargestellt sind und auch die Proportionen zwischen den einzelnen Elementen nicht unbedingt stimmen müssen. Einige Aspekte werden hervorgehoben, indem sie vergrößert dargestellt werden. Begriffe wie „oben“, „oben“, „unten“, „unten“, „größer“, „kleiner“ und dergleichen werden jedoch in Bezug auf die Elemente in den Abbildungen korrekt dargestellt. Es ist also möglich, solche Beziehungen zwischen den Elementen anhand der Abbildungen abzuleiten.In addition, the individual figures and aspects are not necessarily shown in the correct size and the proportions between the individual elements do not necessarily have to be right. Some aspects are emphasized by making them larger. However, terms such as "top", "top", "bottom", "bottom", "larger", "smaller" and the like are correctly represented in relation to the elements in the illustrations. It is therefore possible to derive such relationships between the elements from the figures.

zeigt eine Seitenansicht einer Laserprojektionsanordnung in Übereinstimmung mit einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Die Laserprojektionsanordnung umfasst einen Träger 30 mit einer metallisierten und planaren Oberfläche 31. Mindestens ein kantenemittierender Laser 10 ist auf der Oberfläche des Trägers 30 angeordnet. Der mindestens eine kantenemittierende Laser ist der Oberfläche des Trägers 30 zugewandt und enthält einen oder mehrere Laserstege 14a, die als geriffelte Resonatoren wirken. Eine Laserfacette 14 an einem Ende des kantenemittierenden Lasers wird zum Auskoppeln des im Resonator erzeugten Laserlichts verwendet. Das Zentrum der Laserfacette 14 befindet sich in einem vordefinierten Abstand von der Hauptoberfläche des Trägers 30. Figure 12 shows a side view of a laser projection assembly in accordance with some aspects of the present disclosure. The laser projection arrangement comprises a carrier 30th with a metallized and planar surface 31 . At least one edge emitting laser 10 is on the surface of the support 30th arranged. The at least one edge-emitting laser is the surface of the carrier 30th facing and contains one or more laser bars 14a that act as corrugated resonators. A laser facet 14th at one end of the edge-emitting laser is used to couple out the laser light generated in the resonator. The center of the laser facet 14th is at a predefined distance from the main surface of the carrier 30th .

Gemäß dem vorgeschlagenen Prinzip wird eine planare Lichtschaltung 20, auch PLC (planar light circuit) genannt, mit mindestens einem Lichtleiter 22 mit einem Einlass 26 neben und gegenüber der Laserfacette des kantenemittierenden Lasers 10 angeordnet. Ähnlich wie beim kantenemittierenden Laser ist der mindestens eine Lichtleiter 22 der Hauptoberfläche des Trägers 30 und der Metallisierungsschicht 31 zugewandt. Der Einlass 26 ist gegenüber der Laserfacette angeordnet und befindet sich insbesondere im gleichen vordefinierten Abstand von der Hauptoberfläche des Trägers 30. Durch die in gezeigte Anordnung und insbesondere durch die Anordnung der Laserfacette 14 sowie des Einlasses 26 im gleichen vordefinierten Abstand von der Hauptoberfläche des Trägers kann die Einkopplung von Laserlicht, das von einem anderen kantenemittierenden Laser 10 kommt, in den Lichtleiter des PLC 20 deutlich verbessert werden. Die planare Lichtschaltung mit dem Lichtleiter ist so konfiguriert, dass sie Licht in einer bestimmten Weise verarbeitet und das Licht an ihrem Ausgang 22 auskoppelt.According to the proposed principle, a planar light circuit is used 20th , also called PLC (planar light circuit), with at least one light guide 22nd with an inlet 26th next to and opposite the laser facet of the edge-emitting laser 10 arranged. Similar to the edge-emitting laser, there is at least one light guide 22nd the main surface of the carrier 30th and the metallization layer 31 facing. The inlet 26th is arranged opposite the laser facet and is in particular at the same predefined distance from the main surface of the carrier 30th . The in Arrangement shown and in particular by the arrangement of the laser facet 14th as well as the inlet 26th The coupling of laser light emitted by another edge-emitting laser can take place at the same predefined distance from the main surface of the carrier 10 into the fiber optic cable of the PLC 20th can be significantly improved. The planar light circuit with the light guide is configured in such a way that it processes light in a certain way and the light at its output 22nd decoupled.

In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die Laserfacette 14 und der Einlass 26 des Lichtleiters 20 gleich weit von der Hauptoberfläche entfernt sind, d.h. ihr jeweiliger Mittelpunkt umfasst den gleichen Abstand zur Oberfläche. Es wird verstanden und für die Zwecke der offengelegten Prinzipien als gleichwertig betrachtet, dass die Oberfläche durch jede andere definierte Bezugsebene ersetzt werden kann, zu der der Abstand gehört. Die Benutzung des Abstands zu der Oberfläche, auf der beide Elemente, Laser 10 und PLC 20, angebracht sind, bietet eine einfache Lösung, aber es kann auch jede andere Bezugsebene verwendet werden, solange der Vektor zu dieser Bezugsebene eine Komponente in z-Richtung umfasst.In this context, it should be noted that the laser facet 14th and the inlet 26th of the light guide 20th are equidistant from the main surface, ie their respective center point comprises the same distance from the surface. It is understood and considered equivalent for the purposes of the principles disclosed that the surface can be replaced by any other defined reference plane to which the distance belongs. The use of the distance to the surface on which both elements, laser 10 and PLC 20th , offers a simple solution, but any other reference plane can also be used as long as the vector to this reference plane includes a component in the z-direction.

zeigt die Draufsicht der vorgeschlagenen Laseranordnung aus . Wie gezeigt, umfasst der planare Baugruppenträger 30 eine Fläche, die größer ist als die tatsächliche Fläche, auf der sowohl der Laser 10 als auch der PLC 20 angeordnet ist. Beispielsweise kann der planare Träger 30 zwei Metallisierungsschichten 31 und 32 umfassen. Die erste Metallisierungsschicht 31 ist eine planare Metallisierungsschicht mit der gleichen Dicke und dem gleichen Niveau über die gesamte Fläche des Trägers 30. Die Metallisierungsschicht 31 kann auch als elektrischer Kontakt für die Laseranordnung und insbesondere für den kantenemittierenden Laser 10 dienen. Auf der Oberseite des kantenemittierenden Lasers 10 ist ein zweiter Kontaktbereich 19 angeordnet, der mit der zweiten planaren Metallisierungsschicht 32 verbunden ist. shows the top view of the proposed laser arrangement from . As shown, the planar subrack includes 30th an area that is larger than the actual area on which both the laser is located 10 as well as the PLC 20th is arranged. For example, the planar carrier 30th two layers of metallization 31 and 32 include. The first metallization layer 31 is a planar metallization layer of the same thickness and level over the entire surface of the substrate 30th . The metallization layer 31 can also be used as an electrical contact for the laser arrangement and in particular for the edge-emitting laser 10 to serve. On top of the edge emitting laser 10 is a second contact area 19th arranged with the second planar metallization layer 32 connected is.

Die erste Metallisierungsschicht 31 dient als Träger sowohl für den kantenemittierenden Laser 10 als auch für die planare Lichtschaltung 20. Aufgrund ihrer flachen Ebene ist die Höhe gut definiert, so dass, wie in gezeigt, der Einlass 26 der planaren Lichtschaltung 20 direkt gegenüber der Laserfacette 14 des Stegresonator 14a positioniert werden kann. Die Ausrichtung der Laserfacette 14 und des Einlasses 26 des Lichtleiters 22 in z-Richtung ist präzise einstellbar und kann durch die Wahl des richtigen Designs im Voraus festgelegt werden. Folglich müssen die Laserfacette 14 und der Einlass 26 des Lichtleiters nur in x- oder y-Richtung positioniert werden, was die Komplexität eines Einstellvorgangs verringert.The first metallization layer 31 serves as a carrier for both the edge-emitting laser 10 as well as for planar light switching 20th . Because of its flat plane, the height is well defined, so, as in shown the inlet 26th the planar light circuit 20th directly opposite the laser facet 14th of the bridge resonator 14a can be positioned. The alignment of the laser facet 14th and the inlet 26th of the light guide 22nd in the z-direction is precisely adjustable and can be determined in advance by choosing the right design. Consequently, the laser facet must be 14th and the inlet 26th of the light guide can only be positioned in the x or y direction, which reduces the complexity of an adjustment process.

Es versteht sich, dass die Metallisierungsschicht eine flache Oberfläche bereitstellt, so dass die Ausrichtung der Laserfacette 14 und des Einlasses 26 des Lichtleiters 22 in z-Richtung ausgerichtet ist. Der Baugruppenträger und / oder die Metallisierungsschicht können jedoch Stufen außerhalb des Bereichs umfassen, auf dem der kantenemittierende Laser 10 und die planare Lichtschaltung 20 angeordnet sind. Beispielsweise können der Baugruppenträger und / oder die Metallisierungsschicht einen oder mehrere Sockel oder erhabene Bereiche bilden, auf denen Laser 10 und PLC 20 angeordnet sind. Beispielsweise kann der Laser 10 auf einer erhöhten Basis angeordnet sein (d.h. die durch eine Metallisierungsschicht bereitgestellt wird), während die PLC aufgrund ihres Designs außerhalb dieser Basis angeordnet ist. Die Anforderung, dass die Laserfacette gegenüber dem Einlass in z-Richtung ausgerichtet ist (und x- und y-Richtung, siehe unten) wird beibehalten. Mit anderen Worten, kann der Baugruppenträger verschiedene metallische und nichtmetallische Strukturen umfassen, auf denen die PLC und der Laser 10 angeordnet sein können, wobei diese Strukturen unterschiedlich hoch sind, während die oben erwähnte Ausrichtung beibehalten wird.It is understood that the metallization layer provides a flat surface so that the alignment of the laser facet 14th and the inlet 26th of the light guide 22nd is aligned in the z-direction. However, the subrack and / or the metallization layer may include steps outside of the area on which the edge emitting laser 10 and the planar light circuit 20th are arranged. For example, the subrack and / or the metallization layer can form one or more sockets or raised areas on which lasers 10 and PLC 20th are arranged. For example, the laser 10 be placed on a raised base (ie, provided by a layer of metallization), while the PLC is by design placed outside that base. The requirement that the laser facet be aligned with respect to the inlet in the z direction (and the x and y directions, see below) is retained. In other words, the subrack can comprise various metallic and non-metallic structures on which the PLC and the laser 10 may be arranged, these structures being of different heights while maintaining the above-mentioned orientation.

Zur weiteren Verbesserung der Einkopplung von Laserlicht in einen Lichtleiter 22 ist es sinnvoll, den Einlass 26 so nah wie möglich an der Laserfacette 14 anzuordnen, ohne die Gefahr einer Beschädigung der Laserfacette. Dies kann durch einen geeigneten Abstandshalter 27 erreicht werden, von denen zwei an der Vorderseite des PLC 20 angebracht sind. Die Abstandshalter 27 sind als Vorsprünge auf der Oberfläche der Lichtschaltung 20 in der Nähe des Einlasses 26 ausgeführt, wodurch ein gewisser Abstand D zur Hauptoberfläche des Einlasses 26 entsteht. Die Höhe der Abstandhalter 27 kann im Bereich von einigen µm bis zu 10 bis 50 µm liegen und sollte ausreichen, um jegliche thermische Ausdehnung oder Bewegung der beiden Elemente 10 und 20 während des Betriebs der Anordnung auszugleichen. Zur korrekten Positionierung der Anordnung wird entweder der kantenemittierende Laser 10 oder der PLC 20 bewegt, bis die Abstandhalter 27 die gegenüberliegende Fläche berühren.To further improve the coupling of laser light into a light guide 22nd does it make sense to the inlet 26th as close as possible to the laser facet 14th to be arranged without the risk of damaging the laser facet. This can be done with a suitable spacer 27 can be reached, two of which are at the front of the PLC 20th are appropriate. The spacers 27 are as protrusions on the surface of the light circuit 20th near the inlet 26th running, creating a certain distance D. to the main surface of the inlet 26th arises. The height of the spacers 27 can range from a few µm up to 10 to 50 µm and should be sufficient to prevent any thermal expansion or movement of the two elements 10 and 20th balance during operation of the arrangement. Either the edge-emitting laser 10 or the PLC 20th moved up the spacers 27 touch the opposite surface.

In einer alternativen Ausführung können Abstandshalter 27 auch auf dem Laser 10 nahe der Laserfacette oder sogar auf der Metallisierungsschicht 31 angeordnet werden.In an alternative embodiment, spacers 27 even on the laser 10 near the laser facet or even on the metallization layer 31 to be ordered.

veranschaulicht eine alternative Anordnung eines kantenemittierenden Lasers 10 in Übereinstimmung mit einigen Aspekten der vorliegenden Erfindung. Im vorliegenden Fall umfasst der kantenemittierende Laser 10 eine Multi-Quantum-Well-Struktur 12, die zwischen einer ersten dotierten Schicht 13 und einer zweiten dotierten Schicht 11 angeordnet ist. Schicht 11 kann n-dotiert sein, Schicht 13 kann p-dotiert sein, die Dotierung kann aber auch vertauscht sein. Weitere Schichten können auch Teil des kantenemittierenden Lasers sein, und der Aufbau von Laser 10 ist dem Fachmann bekannt. Figure 11 illustrates an alternative arrangement of an edge emitting laser 10 in accordance with some aspects of the present invention. In the present case, the edge-emitting laser comprises 10 a multi-quantum-well structure 12th between a first doped layer 13th and a second doped layer 11 is arranged. layer 11 can be n-doped, layer 13th can be p-doped, but the doping can also be interchanged. Further layers can also be part of the edge-emitting laser, and the structure of the laser 10 is known to the person skilled in the art.

Je nach Designwahl des jeweiligen Lasers rekombinieren Elektronen-Loch-Paare in der Multi-Quantum-Well-Struktur und insbesondere in der Nähe der Facetten 14 und 14'. Die Facetten 14 und 14' sind Teil eines länglichen Stegresonator 14a in die Zeichnungsebene, der als geriffelter Resonator („ridge resonator“) wirkt. Seine Länge und seine beiden Enden bilden die Resonatorspiegel, wobei die Facetten 14, 14' für die Auskopplung des Laserlichts verwendet werden. Der Stegresonator 14a kann auch aus undotiertem oder dotiertem Material realisiert werden, zum Beispiel aus der materialbildenden Schicht 13. Der Stegresonator 14a bildet einen Confinement und bewirkt die Rekombination von Elektronen-Loch-Paaren, insbesondere in den Quantum-Well-Bereichen oberhalb der jeweiligen Stegs bzw. Resonators.Depending on the design of the respective laser, electron-hole pairs recombine in the multi-quantum-well structure and especially in the vicinity of the facets 14th and 14 '. The facets 14th and 14 'are part of an elongated web resonator 14a in the plane of the drawing, which acts as a ridge resonator. Its length and its two ends form the resonator mirror, with the facets 14th , 14 'can be used for coupling out the laser light. The bridge resonator 14a can also be made from undoped or doped material, for example from the material-forming layer 13th . The bridge resonator 14a forms a confinement and brings about the recombination of electron-hole pairs, in particular in the quantum well regions above the respective ridge or resonator.

Zwischen den beiden Stegen mit den Facetten 14 und 14' ist ein Passivierungselement 15a angeordnet, um die beiden Laserstege voneinander zu trennen. Der Abstand der beiden Laserfacetten 14 und 14' kann im Bereich von etwa hundert Mikrometern liegen, kann aber näher bei 50 µm oder bis zu 500 µm liegen. Zur Verbindung des p-dotierten Bereiches 13 und der jeweiligen Laserstege ist neben dem Passivierungselement 15a eine Metallisierungsschicht 16 angeordnet, welche die beiden Laserfacetten 14 und 14' voneinander trennt. Weitere Passivierungsschichten 15 befinden sich unter der dotierten Schicht 13, um die Strominjektion in einem bestimmten Bereich nahe der Multi-Quantum-Well-Struktur über den Stegen zu gewährleisten. Für den elektrischen Kontakt umfasst die n-dotierte Schicht 11 auf ihrer Hauptoberfläche die Kontaktfläche 19. Die Kontaktfläche 19 verbindet sich mit der Schicht 11 und ist so gestaltet, dass ein Bonddraht oder eine andere elektrische Verbindung möglich ist.Between the two webs with the facets 14th and 14 'is a passivation element 15a arranged to separate the two laser bars from each other. The distance between the two laser facets 14th and 14 'can be in the range of about one hundred micrometers, but can be closer to 50 µm or up to 500 µm. For connecting the p-doped area 13th and the respective laser bars is next to the passivation element 15a a metallization layer 16 arranged which the two laser facets 14th and 14 'separates from each other. Further passivation layers 15th are located under the doped layer 13th to ensure current injection in a certain area near the multi-quantum well structure above the bars. For the electrical contact, the n-doped layer comprises 11 the contact area on its main surface 19th . The contact area 19th connects to the layer 11 and is designed so that a bond wire or other electrical connection is possible.

zeigt eine Vorderansicht auf die Laserfacette 14 eines kantenemittierenden Lasers, der auf einem Träger 30 in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung angeordnet ist. Wie zuvor skizziert, weist der kantenemittierende Laser 10 eine erste dotierte Schicht 11, eine Multi-Quantum-Well-Struktur 12 und eine zweite dotierte Schicht 13 auf. Die Laserfacette 14 entspricht der dem geriffelten Stegresonator 14a und umfasst den vorderen Spiegel, auf dem das von dem kantenemittierenden Laser erzeugte Laserlicht aus dem Element ausgekoppelt wird. Der Stegresonator 14a ist von einer Metallisierungsschicht 16 umgeben, die auf der einen Seite einen elektrischen Kontakt zur dotierten Schicht 13 und auf der anderen Seite eine optische Barriere für den Stegresonator 14a bildet. Angrenzend an die Metallisierung 16 in der Nähe des Stegresonator 14a sind auf der dotierten Schicht 13 zwei Passivierungsschichten 15 angeordnet. Folglich wird eine Strominjektion über die Metallisierung 16 näher am Stegresonator 14a erreicht, wodurch die Lichterzeugung auf die hier durch die gepunktete Linie dargestellte Umgebung beschränkt wird. shows a front view of the laser facet 14th of an edge-emitting laser, which is on a carrier 30th is arranged in accordance with an aspect of the present disclosure. As previously outlined, the edge-emitting laser 10 a first doped layer 11 , a multi-quantum-well structure 12th and a second doped layer 13th on. The laser facet 14th corresponds to that of the corrugated bridge resonator 14a and comprises the front mirror on which the laser light generated by the edge-emitting laser is coupled out of the element. The bridge resonator 14a is of a metallization layer 16 surrounded, which on one side makes electrical contact with the doped layer 13th and on the other hand an optical barrier for the web resonator 14a forms. Adjacent to the Metallization 16 near the bridge resonator 14a are on the doped layer 13th two passivation layers 15th arranged. As a result, current is injected through the metallization 16 closer to the bridge resonator 14a achieved, whereby the light generation is limited to the area shown here by the dotted line.

Der Träger 30 umfasst die Metallisierungsschicht 31, die sich gegenüber dem Laserelement 10 befindet. In diesem speziellen Beispiel ist ein Lotmaterial 17 zwischen der Metallisierungsschicht 31 und der Metallisierungsschicht 16 angeordnet, wobei die Metallisierungsschicht 16 die Passivierungsschichten 15 und den Resonatorsteg 14a vollständig bedeckt. Das Lötmaterial 17 füllt den Raum zwischen dem kantenemittierenden Laser 10 und der Metallisierungsschicht 31 des Trägers 30 aus. Der Abstand zwischen der Laserfacette 14 und der Oberseite der Metallisierungsschicht 31 ist demzufolge durch die Dicke der Metallisierungsschicht 16 auf der Unterseite des Stegresonators 14a und die Dicke des Lotmaterials 17 zwischen dem Resonator 14a und der Metallisierungsschicht 31 gegeben. Diese Dicke kann genau definiert werden, so dass es möglich ist, den kantenemittierenden Laser 10 in einem vordefinierten Abstand zur Oberfläche des Trägers 30, der Metallisierungsschicht 31 oder einer anderen Bezugsebene zu positionieren. In jedem Fall erlaubt die Anordnung die Positionierung der Laserfacette 14 in einer präzisen und vordefinierten Höhe zu einem bestimmten und definierten Referenzniveau.The carrier 30th comprises the metallization layer 31 facing the laser element 10 is located. In this particular example, there is a solder material 17th between the metallization layer 31 and the metallization layer 16 arranged, the metallization layer 16 the passivation layers 15th and the resonator bridge 14a completely covered. The solder material 17th fills the space between the edge emitting laser 10 and the metallization layer 31 of the wearer 30th out. The distance between the laser facet 14th and the top of the metallization layer 31 is consequently through the thickness of the metallization layer 16 on the underside of the bar resonator 14a and the thickness of the solder material 17th between the resonator 14a and the metallization layer 31 given. This thickness can be precisely defined so that it is possible to use the edge emitting laser 10 at a predefined distance from the surface of the carrier 30th , the metallization layer 31 or another reference plane. In any case, the arrangement allows the laser facet to be positioned 14th at a precise and predefined level at a certain and defined reference level.

zeigt eine alternative Lösung, um eine Laserprojektionsanordnung zu erhalten, bei der die Position einer definierten Höhe weiter verbessert werden kann, d.h. die Position kann mit geringerer Unsicherheit definiert werden. Die Laserprojektionsanordnung umfasst einen kantenemittierenden Laser 10, der auf der oberen Metallisierungsschicht 31 des Trägers 30 befestigt ist. In diesem Beispiel weist der kantenemittierende Laser 10 einen Stegresonator 14a mit einer Facette 14 auf, die von der Metallisierungsschicht 16 umgeben ist. Wie dargestellt, erstreckt sich der von der Metallisierungsschicht umgebene Stegresonator leicht über die Hauptoberfläche des Lasers 10 und bildet einen erhöhten Vorsprung des kantenemittierenden Lasers. Dieser Vorsprung ist im Wesentlichen flach und befindet sich nun direkt auf der Metallisierungsschicht 31 der Träger 30. shows an alternative solution for obtaining a laser projection arrangement in which the position of a defined height can be further improved, ie the position can be defined with less uncertainty. The laser projection arrangement comprises an edge emitting laser 10 that is on the top metallization layer 31 of the wearer 30th is attached. In this example, the edge emitting laser 10 a bridge resonator 14a with a facet 14th on that from the metallization layer 16 is surrounded. As shown, the ridge resonator surrounded by the metallization layer extends slightly over the main surface of the laser 10 and forms a raised protrusion of the edge emitting laser. This projection is essentially flat and is now located directly on the metallization layer 31 the carrier 30th .

Aufgrund dieser Anordnung werden unter der Metallisierungsschicht 16 auf der Passivierungsschicht 15 Zwischenräume gebildet. Diese Zwischenräume befinden sich zwischen der Metallisierungsschicht 31 und Teilen des kantenemittierenden Lasers 10 neben dem hervorstehenden Stegresonator 14a. Die Höhe h ist nun durch den Abstand h zwischen einem Zentrum des Stegresonators 14a und der Oberseite der Metallisierungsschicht 31 definiert, wobei letztere als Bezugsebene dient. Da die Metallisierungsschicht 16 und der Stegresonator 14a präzise hergestellt werden können, ist der Abstand h gut bekannt.Because of this arrangement, under the metallization layer 16 on the passivation layer 15th Gaps formed. These spaces are located between the metallization layer 31 and sharing the edge emitting laser 10 next to the protruding bridge resonator 14a . The height h is now the distance h between a center of the web resonator 14a and the top of the metallization layer 31 defined, with the latter serving as a reference plane. As the metallization layer 16 and the bridge resonator 14a can be made precisely, the distance h is well known.

Das Lötmaterial 17a ist jetzt entlang der Kante des Körpers von Laser 10 angeordnet, um einen weiteren metallisierten Kontakt und mechanische Stabilität zu gewährleisten. Wie gezeigt, fließt ein Teil des Lötmaterials, verursacht durch einen Kapillareffekt, unter den kleinen Raum zwischen der Passivierungsschicht 15 und der Metallisierungsschicht 31. Der Vorteil dieser Struktur liegt in der präzisen Steuerung des Abstands zwischen der Mitte der Laserfacette 14 und der Oberfläche der Metallisierungsschicht 31, die unter anderem durch die Wahl des Designs des kantenemittierenden Lasers 10 gegeben ist. Im Gegensatz zu der bisherigen Ausführung befindet sich zwischen der Metallisierungsschicht 31 und der Metallisierungsschicht 16 unterhalb des Stegresonators kein Lotmaterial, wodurch die durch das Lotmaterial verursachte Toleranz verringert wird.The solder material 17a is now along the edge of the body of the laser 10 arranged to ensure a further metallized contact and mechanical stability. As shown, some of the solder flows, caused by a capillary effect, under the small space between the passivation layer 15th and the metallization layer 31 . The advantage of this structure is the precise control of the distance between the center of the laser facet 14th and the surface of the metallization layer 31 among other things through the choice of the design of the edge-emitting laser 10 given is. In contrast to the previous version, it is located between the metallization layer 31 and the metallization layer 16 no solder material below the bar resonator, whereby the tolerance caused by the solder material is reduced.

zeigt nun eine Frontansicht eines PLC 20b, der die Laserprojektionsanordnung bildet. Die planare Lichtschaltung PLC 20b enthält ein Glas- oder Schaltungskörpersubstrat 21 mit einer planaren Oberfläche, die dem Träger 30 und der Metallisierungsschicht 31 zugewandt ist. In der Abbildung hat die Metallisierungsschicht 31 die gleichen seitlichen Abmessungen wie die PLC 20b, kann sich aber auch über die gesamte Oberfläche des Trägers 30 erstrecken und diese bedecken. Die Dicke der Metallisierungsschicht 31 entspricht der Metallisierungsschicht 31 der und . now shows a front view of a PLC 20b which forms the laser projection arrangement. The planar light circuit PLC 20b contains a glass or circuit body substrate 21 with a planar surface that the carrier 30th and the metallization layer 31 is facing. In the picture has the metallization layer 31 the same side dimensions as the PLC 20b , but can also cover the entire surface of the carrier 30th extend and cover them. The thickness of the metallization layer 31 corresponds to the metallization layer 31 of the and .

Entsprechend dem vorgeschlagenen Prinzip sind auf der Unterseite des Schaltungskörpers 21 der PLC 20b eine Vielzahl von Lichtleitern 22 angeordnet. Jeder Lichtleiter umfasst eine Eintrittsfläche 26, die der jeweiligen Laserfacette des kantenemittierenden Lasers zugewandt ist. Eine Metallisierungsschicht 23 umgibt jeden der Lichtleiter und bietet eine zusätzliche optische Begrenzung für die Lichteinkopplung in die Lichtleiter. Die Metallisierungsschicht 23 erstreckt sich nicht nur zwischen den jeweiligen Lichtleitern 22, sondern auch auf der unteren Fläche eines jeden Lichtleiters, die der Metallisierungsschicht 31 zugewandt ist.According to the proposed principle are on the underside of the circuit body 21 the PLC 20b a variety of light guides 22nd arranged. Each light guide has an entry surface 26th facing the respective laser facet of the edge-emitting laser. A metallization layer 23 surrounds each of the light guides and offers an additional optical limitation for the coupling of light into the light guide. The metallization layer 23 extends not only between the respective light guides 22nd , but also on the lower surface of each light guide, that of the metallization layer 31 is facing.

Die Dicke der Schicht 23 in diesem Bereich unterhalb des Lichtleiters 22 entspricht der Dicke der Metallisierungsschicht des Stegresonators des kantenemittierenden Lasers. Ähnlich wie bei der vorherigen Ausführung in befindet sich zwischen der Unterseite des PLC und der Metallisierungsschicht 31 ein Lötmaterial 17, das den PLC 20b mechanisch auf dem Träger fixiert. Die Dicke der Metallisierung unter den Lichtleitern und die Dicke des Lotmaterials sind so eingestellt, dass die Mitte des Einlasses 26 eines jeden Lichtleiters der entsprechenden Mitte der Laserfacette eines entsprechenden kantenemittierenden Lasers zugewandt ist. Ein Material für die Lichtleiter ist Si₃N₄, während eine optische Einschließung oder Confinement zwischen dem Material des Lichtleiters 22, des Schaltungskörpers 21 und der Metallisierung 23 erreicht wird. Jedes andere geeignete Material mit einem entsprechend anderen Brechungsindex im Vergleich zum umgebenden Material kann ebenfalls verwendet werden. The thickness of the layer 23 in this area below the light guide 22nd corresponds to the thickness of the metallization layer of the bar resonator of the edge-emitting laser. Similar to the previous run in is located between the bottom of the PLC and the metallization layer 31 a solder material 17th that the PLC 20b mechanically fixed on the carrier. The thickness of the metallization under the light guides and the thickness of the solder material are adjusted so that the center of the inlet 26th of each light guide faces the corresponding center of the laser facet of a corresponding edge emitting laser. One material for the light guide is Si ₃ N ₄ , while an optical confinement or confinement between the material of the light guide 22nd , of the circuit body 21 and metallization 23 is achieved. Any other suitable material with a correspondingly different refractive index compared to the surrounding material can also be used.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Design des kantenemittierenden Lasers und der SPS so aufeinander abgestimmt ist, dass die jeweiligen Zentren den gleichen Abstand zu einer Referenzebene, meist einer Fläche des gemeinsamen Trägers, aufweisen. Daraus folgt, dass der Abstand h zwischen der Oberfläche der Unterbaugruppe 30 und einem Zentrum des Einlasses 26 dem Abstand des kantenemittierenden Lasers entspricht. Dies ermöglicht eine präzise Positionierung in z-Richtung und damit ein vereinfachtes Positionier- und Justageverfahren bei der Herstellung der Laserprojektionsanordnung.In summary, it can be said that the design of the edge-emitting laser and the PLC are matched to one another in such a way that the respective centers are at the same distance from a reference plane, usually a surface of the common carrier. It follows that the distance h between the surface of the subassembly 30th and a center of inlet 26th corresponds to the distance of the edge-emitting laser. This enables precise positioning in the z-direction and thus a simplified positioning and adjustment process in the manufacture of the laser projection arrangement.

zeigt eine alternative Ausführungsform für einen planaren Lichtschaltung 20b in Übereinstimmung mit einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips. Figure 3 shows an alternative embodiment for a planar light circuit 20b in accordance with some aspects of the proposed principle.

Die planare Lichtschaltung 20b einen Schaltkreiskörper 21, während mehrere Lichtleiter 22a in den Schaltkreiskörper 21 eingebettet sind. Schaltkreiskörper 21 und Lichtleiter 22a bestehen aus unterschiedlichem Material mit einem Brechungsindex, der ausreichend unterschiedlich ist, um den Einschluss bzw. das Confinement von Licht innerhalb des Lichtleiters 22a zu ermöglichen. Die Metallisierungsschicht 23a ist auf der Oberseite der Lichtleiter und des Schaltkreiskörpers angeordnet und bildet eine ebene Oberfläche mit definierten Abmessungen. Die Schicht 23a wird mechanisch auf der Metallisierungsschicht 31 des Trägers 30 befestigt, zum Beispiel durch Reibschweißen. Die Dicke der Metallisierungsschicht 23a wird so eingestellt, dass sie der Dicke der Metallisierungsschicht 16 unterhalb des Stegresonators in entspricht.The planar light circuit 20b a circuit body 21 while multiple light guides 22a into the circuit body 21 are embedded. Circuit body 21 and light guides 22a consist of different materials with a refractive index that is sufficiently different to allow the inclusion or confinement of light within the light guide 22a to enable. The metallization layer 23a is arranged on top of the light guide and the circuit body and forms a flat surface with defined dimensions. The layer 23a is mechanically applied to the metallization layer 31 of the wearer 30th attached, for example by friction welding. The thickness of the metallization layer 23a is adjusted to match the thickness of the metallization layer 16 below the bar resonator in corresponds to.

Infolgedessen ist die Mitte des Einlasses jedes Lichtleiters von der Oberseite der Metallisierungsschicht 31 (oder einer anderen gemeinsamen Bezugsebene) um einen Wert beabstandet, der dem Abstand zwischen der Mitte der Laserfacette 14 und der Oberseite der Metallisierungsschicht 31 in der Verkörperung von entspricht. Ähnlich wie bei der vorherigen Lösung kann eine Justierung für die Facette des kantenemittierenden Lasers und den Einlass des PLC 20b vereinfacht werden, da sich die Laserfacette und der Einlass im Vergleich zu einem gemeinsamen Referenzniveau auf derselben Höhe befinden.As a result, the center of the inlet of each light pipe is from the top of the metallization layer 31 (or some other common reference plane) spaced apart by an amount equal to the distance between the center of the laser facet 14th and the top of the metallization layer 31 in the embodiment of corresponds to. Similar to the previous solution, an adjustment can be made for the facet of the edge emitting laser and the inlet of the PLC 20b can be simplified because the laser facet and the inlet are at the same height compared to a common reference level.

Für ein weiter vereinfachtes Verfahren zur Positionierung des Kantenlasers in x- und y-Richtung werden Referenzpunkte oder andere Markierungen auf dem kantenemittierenden Laser und dem PLC vorgeschlagen. zeigt ein Beispiel für eine Laserprojektionsanordnung, die geeignet ist, weißes oder farbiges Licht in Übereinstimmung mit einigen Aspekten der vorliegenden Erfindung zu liefern.For a further simplified method for positioning the edge laser in the x and y directions, reference points or other markings on the edge-emitting laser and the PLC are proposed. Figure 12 shows an example of a laser projection arrangement suitable for providing white or colored light in accordance with some aspects of the present invention.

Der Träger 30 der Laserprojektionsanordnung umfasst eine Vielzahl von Metallisierungsschichten 31, 31a, 31b und 32, 32a, 32b. Jede Metallisierungsschicht 31, 31a und 31b sowie 32, 32a und 32b umfasst eine planare Oberfläche mit einer definierten Dicke zur Oberfläche des Trägers 30. Auf den jeweiligen Oberflächen der Metallisierungsschichten 31, 31a und 31b sind mehrere kantenemittierende Laser 10 angeordnet. Die Metallisierungsschichten werden auch dazu verwendet, einen elektrischen Kontakt zu den jeweiligen kantenemittierenden Lasern 10 herzustellen. Auf jedem kantenemittierenden Laser 10 befinden sich Kontaktflächen 19, von denen sich ein Bonddraht zu den entsprechenden zweiten Metallisierungsschichten 31, 31a und 31b erstreckt. Damit können die Laser einzeln adressiert und ein- oder ausgeschaltet werden.The carrier 30th the laser projection arrangement comprises a plurality of metallization layers 31 , 31a , 31b and 32 , 32a , 32b . Any metallization layer 31 , 31a and 31b such as 32 , 32a and 32b comprises a planar surface with a defined thickness to the surface of the carrier 30th . On the respective surfaces of the metallization layers 31 , 31a and 31b are several edge emitting lasers 10 arranged. The metallization layers are also used to establish electrical contact with the respective edge-emitting lasers 10 to manufacture. On every edge-emitting laser 10 there are contact surfaces 19th , one of which is a bond wire to the corresponding second metallization layers 31 , 31a and 31b extends. This allows the lasers to be addressed individually and switched on or off.

Darüber hinaus umfasst der Träger die Metallisierungsschicht 33, auf der eine planare Lichtschaltung 20b angeordnet ist. Die planare Lichtschaltung 20b besteht aus einer Vielzahl von Lichtleitern 22, die zu einer gemeinsamen Leitung zusammengefasst und am Ausgang 28 auf der rechten Seite der Anordnung angebracht sind. Jeder Lichtleiter erstreckt sich bis zum Einlass 26 an der linken Frontfläche des Schaltkreiskörpers des PLC 20b. Der Einlass 26 befindet sich in z-Richtung in einem Abstand von einer Bezugsebene, der dem Abstand (in z-Richtung) zwischen der gegenüberliegenden Laserfacette 14 und der Bezugsebene des kantenemittierenden Lasers, der dem Einlass 26 gegenüberliegt, entspricht. Da der Abstand in z-Richtung zwischen der Bezugsebene und den Laserfacetten und -einlässen gleich ist, ist die z-Position zwischen dem jeweiligen Laser und dem Lichtleiter bereits definiert.In addition, the carrier comprises the metallization layer 33 on which a planar light circuit 20b is arranged. The planar light circuit 20b consists of a large number of light guides 22nd , which are combined into a common line and attached to the outlet 28 on the right-hand side of the arrangement. Each light guide extends to the inlet 26th on the left front face of the circuit body of the PLC 20b . The inlet 26th is located in the z-direction at a distance from a reference plane that is the distance (in the z-direction) between the opposite laser facet 14th and the reference plane of the edge emitting laser, the inlet 26th opposite, corresponds. Since the distance in the z-direction between the reference plane and the laser facets and inlets is the same, the z-position between the respective laser and the light guide is already defined.

Der Abstand (in y-Richtung) zwischen dem kantenemittierenden Laser 10 und der Oberfläche des PLC, die dem entsprechenden kantenemittierenden Laser zugewandt ist, ist durch Abstandshalter gegeben, die auf der Oberseite des PLC 20b angeordnet sind. Daher muss nur die x-Richtung des jeweiligen kantenemittierenden Lasers und der Lichtleiter 22 des PLC 20b eingestellt werden. Zu diesem Zweck besitzt jeder kantenemittierende Laser ein Referenzpunktpaar 18 auf der jeweiligen Oberseite. Die Referenzpunkte 18 sind auf beiden Seiten des Stegresonators angeordnet und markieren so die Position des Stegresonators. Ebenso umfasst der PLC drei Paare von Referenzpunkten 24, die den Eingang 26 der jeweils dazwischen angeordneten Lichtleiter markieren.The distance (in y-direction) between the edge-emitting laser 10 and the surface of the PLC that faces the corresponding edge emitting laser is given by spacers that are on top of the PLC 20b are arranged. Therefore, only the x-direction of the respective edge-emitting laser and the light guide has to be 22nd of the PLC 20b can be set. For this purpose, each edge-emitting laser has a pair of reference points 18th on the respective top. The reference points 18th are on both sides of the Arranged bar resonator and thus mark the position of the bar resonator. The PLC also includes three pairs of reference points 24 showing the entrance 26th mark the light guides arranged in between.

Bei der Herstellung der Laserprojektionsanordnung befinden sich die Referenzpunkte 18 und 24 auf derselben Ebene. Dies ermöglicht es einer automatisierten Kamera, auf beide Referenzpunkte 18 und 24 gleichzeitig zu fokussieren. Wenn beide Referenzpunkte im Fokus sind, ist eine einfache Justierung in x-Richtung möglich, bis beide Referenzpunkte 18 und 24 zueinander ausgerichtet sind, wodurch die Laserfacette direkt gegenüber dem Einlass 26 ausgerichtet wird. Diese Position, in der die Referenzpunkte 18 und 24 ausgerichtet sind, ist in dargestellt.The reference points are located during the manufacture of the laser projection arrangement 18th and 24 on the same level. This enables an automated camera to point to both reference points 18th and 24 focus at the same time. If both reference points are in focus, a simple adjustment in the x-direction is possible until both reference points 18th and 24 are aligned with each other, making the laser facet directly opposite the inlet 26th is aligned. This position in which the reference points 18th and 24 are aligned is in shown.

zeigt ein weiteres Beispiel für eine Laserprojektionsanordnung 1b. In diesem Beispiel ist eine gemeinsame Metallisierungsschicht 32c vorgesehen, die sowohl für den kantenemittierenden Laser 10 als auch für den PLC 20a eine planare und ebene Oberfläche aufweist. Der kantenemittierende Laser 10a umfasst zwei Stegresonatoren („ridged resonators) mit zwei Laserfacetten 14 und 14'. Die Facetten haben einen definierten Abstand von etwa 100 µm voneinander. Auf der Oberseite des kantenemittierenden Lasers 10a sind zwei Kontaktflächen 19 zur Kontaktierung der jeweiligen Kontaktflächen 31 auf dem Träger angeordnet. Die Kontaktflächen 19 sind elektrisch mit einem der Stegresonatoren gekoppelt, um jedes Resonatorelement im kantenemittierenden Laser 10 separat anzusteuern. shows another example of a laser projection arrangement 1b . In this example there is a common metallization layer 32c provided for both the edge emitting laser 10 as well as for the PLC 20a has a planar and flat surface. The edge-emitting laser 10a comprises two ridged resonators with two laser facets 14th and 14 '. The facets have a defined distance of about 100 µm from one another. On top of the edge emitting laser 10a are two contact surfaces 19th for contacting the respective contact surfaces 31 arranged on the carrier. The contact areas 19th are electrically coupled to one of the ridge resonators to each resonator element in the edge emitting laser 10 to be controlled separately.

Darüber hinaus umfasst die obere Fläche auch drei Referenzpunkte 18, die sich in der Nähe der jeweiligen Laserfacetten befinden und deren Position in x-Richtung markieren. Der kantenemittierende Laser 10a ist auf der Metallisierungsschicht 32 in Übereinstimmung mit früheren Aspekten der vorliegenden Offenbarung angeordnet. Die Laserprojektionsanordnung 1b umfasst auch einen PLC 20a, einschließlich zweier Lichtleiter 22 mit entsprechenden Einlassabschnitten 26 an der linken Vorderseite. Der Abstand zwischen den beiden Einlassabschnitten 26 entspricht dem Abstand zwischen den beiden Laserfacetten 14 und 14' des kantenemittierenden Lasers 10a. Die beiden Lichtleiter sind in Ausgangsrichtung zu einem einzigen Lichtleiter zusammengefasst und an einen gemeinsamen Auslass 25 geführt.In addition, the top surface also includes three reference points 18th that are located near the respective laser facets and mark their position in the x-direction. The edge-emitting laser 10a is on the metallization layer 32 Arranged in accordance with previous aspects of the present disclosure. The laser projection arrangement 1b also includes a PLC 20a , including two light guides 22nd with corresponding inlet sections 26th on the left front. The distance between the two inlet sections 26th corresponds to the distance between the two laser facets 14th and 14 'of the edge emitting laser 10a . The two light guides are combined to form a single light guide in the exit direction and are connected to a common outlet 25th guided.

Zusätzlich zu dieser Anordnung des PLC 20a sind drei weitere Markierungen 24 auf der Oberseite des PLC angeordnet. Die Position der Markierungen auf dem Laser oder der PLC 20a in Bezug auf die Position der jeweiligen Laserfacette oder des Einlasses ist bekannt. Um den PLC 20a korrekt zu den Laserfacetten 14 und 14' des kantenemittierenden Lasers 10 auszurichten, wird die Konstruktion der PLC 20a so gewählt, dass der Abstand von der Mitte des Einlasses 26 zur Oberseite der Metallisierungsschicht 32c dem Abstand zwischen der Mitte der Laserfacetten 14 und der Oberseite der Metallisierungsschicht 32 entspricht. Somit ist der Abstand in z-Richtung durch die Konstruktion des Lasers und des PLC definiert.In addition to this arrangement of the PLC 20a are three more marks 24 placed on top of the PLC. The position of the markings on the laser or PLC 20a with respect to the position of the respective laser facet or the inlet is known. To the PLC 20a correct to the laser facets 14th and 14 'of the edge emitting laser 10 align, the construction of the PLC 20a chosen so that the distance from the center of the inlet 26th to the top of the metallization layer 32c the distance between the center of the laser facets 14th and the top of the metallization layer 32 corresponds to. Thus, the distance in the z-direction is defined by the design of the laser and the PLC.

Die Justierung in y-Richtung erfolgt durch Abstandshalter zwischen dem kantenemittierenden Laser 10a und dem PLC 20a. Die Justierung in x-Richtung erfolgt durch Ausrichten der Referenzpunkte 18 am kantenemittierenden Laser 10a und der Referenzpunkte 24 am PLC 20a, bis sie einander gegenüberliegen. Die Toleranz für eine solche Ausrichtung in x-Richtung liegt im Bereich von 0,2 µm bis wenige µm.The adjustment in the y-direction is carried out by spacers between the edge-emitting laser 10a and the PLC 20a . The adjustment in the x-direction is carried out by aligning the reference points 18th on the edge-emitting laser 10a and the reference points 24 on the PLC 20a until they face each other. The tolerance for such an alignment in the x direction is in the range from 0.2 µm to a few µm.

zeigt ein Beispiel für mehrere Verfahrensschritte zur Anordnung einer Laserprojektionsanordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip. shows an example of several method steps for arranging a laser projection arrangement according to the proposed principle.

In Schritt S1 wird ein Träger mit der Hauptoberfläche bereitgestellt. Der Träger ist so konfiguriert, dass er mindestens einen kantenemittierenden Laser und mindestens eine planare Lichtschaltung aufnehmen kann. In einigen Beispielen kann der Träger auch aus einer planaren und flachen Metallisierungsschicht bestehen, auf der jeweils der mindestens eine kantenemittierende Laser und die mindestens eine planare Lichtschaltung angeordnet werden können.In step S1, a carrier with the main surface is provided. The carrier is configured to accommodate at least one edge emitting laser and at least one planar light circuit. In some examples, the carrier can also consist of a planar and flat metallization layer, on which the at least one edge-emitting laser and the at least one planar light circuit can be arranged.

In einem nächsten Schritt S2 wird der mindestens eine kantenemittierende Laser so auf dem Träger positioniert, dass der kantenemittierende Laser der Hauptfläche zugewandt ist. Beispielsweise kann der Stegresonator des mindestens einen kantenemittierenden Lasers der Hauptoberfläche der Metallisierungsschicht oder der Hauptoberfläche des Trägers zugewandt sein. Mindestens eine Laserfacette des mindestens einen kantenemittierenden Lasers befindet sich nun in einem vordefinierten und bekannten Abstand von einem Referenzniveau in z-Richtung, d.h. der Hauptoberfläche der Metallisierungsschicht oder des Trägers. Da die Dicke der Metallisierungsschicht einstellbar ist, handelt es sich bei dem Abstand lediglich um eine Designwahl, so dass der Abstand an bekannte Elemente angepasst werden kann. Beispielsweise kann man einfach eine SPS mit einer definierten Position des Einlasses kaufen. Man kann nun die Position der Laserfacette in z-Richtung entweder durch Design oder durch eine entsprechende Metallisierungsschicht auf dem Träger einstellen, um einen Unterschied in z-Richtung auszugleichen.In a next step S2, the at least one edge-emitting laser is positioned on the carrier in such a way that the edge-emitting laser faces the main surface. For example, the bar resonator of the at least one edge-emitting laser can face the main surface of the metallization layer or the main surface of the carrier. At least one laser facet of the at least one edge-emitting laser is now located at a predefined and known distance from a reference level in the z-direction, i.e. the main surface of the metallization layer or of the carrier. Since the thickness of the metallization layer can be adjusted, the distance is merely a design choice, so that the distance can be adapted to known elements. For example, you can simply buy a PLC with a defined position of the inlet. The position of the laser facet in the z-direction can now be set either by design or by a corresponding metallization layer on the carrier in order to compensate for a difference in the z-direction.

Die planare Lichtschaltung mit mindestens einem Lichtleiter mit einem Eingang ist in Schritt S3 vorgesehen. In einigen Aspekten, die ebenfalls in Schritt S3 implementiert wurden, kann die planare Lichtschaltung auch ein oder mehrere Abstandselemente umfassen, die auf der gleichen Oberfläche wie der Eingang so angeordnet sind, dass diese Abstandselemente einen vordefinierten Abstand in y-Richtung bieten, wenn später die planare Lichtschaltung und der mindestens eine kantenemittierende Laser angeordnet werden.The planar light circuit with at least one light guide with an input is provided in step S3. In some aspects, which were also implemented in step S3, the planar light circuit can also comprise one or more spacer elements which are arranged on the same surface as the entrance in such a way that these spacer elements offer a predefined distance in the y-direction, if later the planar light circuit and the at least one edge-emitting laser are arranged.

Im Schritt S4 wird die planare Lichtschaltung mit dem mindestens einen Lichtleiter, der der Hauptoberfläche zugewandt ist, auf dem Träger oder dessen Metallisierungsschicht angeordnet. Die Anordnung erfolgt so, dass der Einlass des mindestens einen Lichtleiters in z-Richtung im gleichen Abstand von der vorgegebenen Bezugsebene positioniert ist wie die Laserfacette. Dabei stehen sich sowohl der Einlass als auch die Laserfacette gegenüber. Mit anderen Worten: Planarer Lichtschaltung und kantenemittierender Laser sind so angeordnet und ausgelegt, dass ihre jeweiligen Laserfacetten und Einlässe immer auf gleicher Höhe oder im gleichen Abstand zu einer Bezugsebene positioniert sind.In step S4, the planar light circuit with the at least one light guide facing the main surface is arranged on the carrier or its metallization layer. The arrangement is such that the inlet of the at least one light guide is positioned in the z-direction at the same distance from the specified reference plane as the laser facet. Both the inlet and the laser facet face each other. In other words: the planar light circuit and the edge-emitting laser are arranged and designed in such a way that their respective laser facets and inlets are always positioned at the same height or at the same distance from a reference plane.

In Schritt S5 wird ein Justiervorgang durchgeführt, um sowohl die Laserfacette als auch den Einlass in y- und x-Richtung zu justieren. Beide Elemente sollten so nahe wie möglich beieinander positioniert werden, ohne jedoch zu riskieren, eines davon zu beschädigen, beispielsweise durch thermische Ausdehnung, Biegung oder andere mechanische Beanspruchung. Der Abstand in y-Richtung kann durch Abstandshalter definiert werden. Für die Einstellung in x-Richtung ist ein Verfahren erforderlich. Um diese Justierung zu unterstützen, können Markierungen bereitgestellt werden, die als Referenzpunkt für die Justierung eines oder beider Elemente in x-Richtung verwendet werden können, bis Laserfacette und Einlass ausgerichtet sind. Zu diesem Zweck ist die Position der Markierungen in Bezug auf die Position der Laserfacette oder des Einlasses auf dem jeweiligen Laser oder der SPS bekannt.In step S5, an adjustment process is carried out in order to adjust both the laser facet and the inlet in the y and x directions. Both elements should be positioned as close to one another as possible, but without risking damage to one of them, for example through thermal expansion, bending or other mechanical stress. The distance in the y-direction can be defined using spacers. A procedure is required for setting in the x direction. To support this adjustment, markings can be provided which can be used as a reference point for the adjustment of one or both elements in the x-direction until the laser facet and inlet are aligned. For this purpose, the position of the markings in relation to the position of the laser facet or the inlet on the respective laser or the PLC is known.

Schließlich wird der mindestens eine kantenemittierende Laser oder die planare Lichtschaltung auf den Träger gelötet. Der Lötprozess von mindestens einem dieser beiden Elemente wird in der Regel nach dem Justagevorgang durchgeführt. Alternativ ist es möglich, die Justierung während des Lötvorgangs durchzuführen. Anstelle eines Lötprozesses kann auch ein anderes mechanisches Fixierungsverfahren verwendet werden. Als weitere Alternative kann man das Reibschweißen eines oder mehrerer dieser beiden Elemente auf den Träger verwenden.Finally, the at least one edge-emitting laser or the planar light circuit is soldered onto the carrier. The soldering process of at least one of these two elements is usually carried out after the adjustment process. Alternatively, it is possible to carry out the adjustment during the soldering process. Instead of a soldering process, another mechanical fixing method can also be used. As a further alternative one can use the friction welding of one or more of these two elements onto the carrier.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1, 1a, 1b1, 1a, 1b: Laser-AnordnungLaser arrangement
10, 10a10, 10a: kantenemittierender Laseredge emitting laser
1111: HalbleiterkörperSemiconductor body
1212th: aktive Fläche, Multi-Quanten-Brunnenactive area, multi-quantum well
1313th: HalbleiterschichtSemiconductor layer
1414th: LaserfacetteLaser facet
14a14a: StegresonatorBridge resonator
15, 15a15, 15a: PassivierungsschichtPassivation layer
1616: MetallisierungsschichtMetallization layer
17, 17a17, 17a: LötschichtSolder layer
1818th: ReferenzpunktReference point
1919th: KontaktpadContact pad
19a19a: BonddrahtBond wire
20, 20a, 20b20, 20a, 20b: planare Lichtschaltungplanar light circuit
2121: Schaltkreis-KörperCircuit body
22, 22a22, 22a: LichtleiterLight guide
22b22b: Ausgangoutput
23, 23a23, 23a: MetallisierungsschichtMetallization layer
2424: treuhänderischin trust
2525th: VerkaufsstellePoint of sale
2626th: Einlassinlet
2727: AbstandhalterSpacers
3030th: Trägercarrier
31, 31a, 31b31, 31a, 31b: MetallisierungsschichtMetallization layer
32, 32a, 32b32, 32a, 32b: MetallisierungsschichtMetallization layer
32c32c: gemeinsame Metallisierungsschichtcommon metallization layer
3333: MetallisierungsschichtMetallization layer
DD.: Entfernungdistance

Claims

Laser projection arrangement according to Claim 1 wherein the at least one edge-emitting laser has a single-mode laser with a facet surface in the range from 200 nm ² to 2 pm ² , in particular 800 nm ² to 1.2 pm ² .

Laser projection arrangement according to Claim 1 wherein the planar light circuit comprises a glass substrate on which the at least one light guide is arranged or in which the at least one light guide is embedded.

Laser projection arrangement according to Claim 1 wherein a distance between the at least one laser facet and the inlet of the at least one light guide is in the range from 500 nm to 50 μm, in particular in the range from 1 μm to 10 μm.

Laser projection arrangement according to Claim 1 , further comprising a spacer which is arranged between the at least one edge-emitting laser and the at least one light guide, the spacer being arranged on one of the following: a metallization layer which forms the main surface; the surface of the planar light circuit facing the at least one edge-emitting laser; the surface of the at least one edge-emitting laser facing the planar light circuit.

Laser projection arrangement according to Claim 1 , in which the main surface comprises a first metallized contact strip on which at least the at least one edge-emitting laser is glued, whereby the distance from the main surface of the carrier is defined.

Laser projection arrangement according to Claim 6 , wherein the at least one edge-emitting laser has a first surface area facing the mounting support, which is formed in particular by a bar resonator and is in direct contact with the metallized contact strip, and a second surface area facing the mounting support, which is glued, in particular soldered, to the mounting support .

Laser projection arrangement according to Claim 6 , wherein the first metallized contact strip is designed as a common metallized contact strip on which the planar light circuit is arranged.

Laser projection arrangement according to Claim 1 wherein the at least one edge-emitting laser has a bar resonator, the bar resonator being surrounded along the sides with a passivation layer and covered with a metallization, the metallization facing the carrier.

Laser projection arrangement according to Claim 1 further comprising at least one reference mark arranged on the at least one edge-emitting laser and at least one reference mark arranged on the planar light circuit, wherein the reference marks are configured to adjust the inlet of the at least one light guide and the at least one laser facet; wherein optionally the at least two reference marks are arranged essentially in the same plane, the plane being parallel to the main surface of the carrier.

Laser projection arrangement according to Claim 1 wherein the at least one edge-emitting laser has two bar resonators which run essentially parallel to one another and are spaced apart from one another by a distance in the range of 10 μm to 100 μm, in particular in the range of 50 μm; and wherein the planar light circuit comprises two light guides, the inlets of the two being equidistant from one another.

Laser projection arrangement according to Claim 1 , wherein the material of the at least one light guide _{comprises Si 3} N ₄ and the at least one light guide is covered on at least one side with a metallization layer.

Laser projection arrangement according to Claim 1 comprising: - at least three edge emitting lasers configured to emit light of different wavelengths, the at least three edge emitting lasers being arranged on the mounting bracket and each of the three edge emitting lasers comprising at least one laser facet; wherein the planar light circuit comprises at least three light guides with an inlet, wherein a respective inlet faces one of the at least one laser facets; wherein the planar light circuit is configured to combine light of the at least three light guides and provide the combined light at a common output.

Laser projection arrangement according to Claim 1 wherein the mounting bracket comprises a common metallization layer on which the at least three edge emitting lasers are mounted, whereby the distance from the main surface of the carriers is defined.

Laser projection arrangement according to Claim 1 , which further comprises a second contact strip on the mounting support, which is configured to produce an electrical contact to one of the at least one edge-emitting laser, in particular to an area for a bond contact to provide for connection to the at least one edge-emitting laser.