DE2351233A1 - Verwendung einer laserdiode in einem elektrooptischen entfernungsmessgeraet - Google Patents

Description

Anmelderin: Stuttgart, den 10. Okt. 1973

Kern U Co. AG P 2?92 X/3c

Aarau, Schweiz

Verwendung einer Laserdiode in einem elektrooptischen Entfernungsmessgerät

Es ist bekannt, dass bei den üblichen in Entfernungsmessgeräten verwendeten, senkrecht: zur Sperrschicht emittierenden Leuchtdioden eine aufgeprägte Modulation sich nicht gleichzeitig auf der ganzen Diodenfläche auswirkt. Die Lichtemission über die ganze Diode ist deshalb nicht in Phase, was sich z.B. in einer Abhängigkeit des Entfernungsmesswertes von der Ausrichtung des Messgerätes auf den Reflektor auswirkt. Die deutschen Offenlegungsschriften 1 920 126, i 955 958, 2 201 463 und 2 260 842 beschreiben Möglichkeiten, wie dieser Uebelstand behoben werden kann. Allen gemeinsam ist? dass die aus dem modulierten lichtemittierenden Element austretende Strahlung nicht homogener Phase durch opti- ■ sehe Bauteile so verändert wird, dass auf das lichtempfindliche Eaipf ängerbauteil Strahlung jedes Oberflächenelementes der Sende-

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diode trifft. Zwei der erwähnter. Offenlegungsschriften benutzen dazu einen in den Lichtweg eingeschalteten Lichtleiter, dessen vielfältige innere Reflexionen eine Phasenmischung ergeben. Eine weitere Offenlegungsschrift legt die Verwendung eines Lichtfaserbündels mit regelloser Zuordnung der Ein- und Austrittsverteilung nahe. Die vierte benützt das Köhlersche Beleuchtungsprinzip. Sie haben alle den Nachteil, dass Bauelemente nahe oder sogar direkt auf die Diode sehr genau montiert werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Phasenmischung auf einfache Art ohne zusätzliche, genau zu justierende optische Bauelemente zu erzielen.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch eine Verwendung einer Lserdiode als Sender in einem elektrooptischen Entfernungsmessgerät gelöst, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Laserdiode unterhalb ihrer Laserschwelle betrieben wird, wodurch eine Homogenisierung der von der Laserdioden-Oberfläche emittierten Lichtstrahlen bezüglich ihrer Phase erreicht wird. Damit wird die Phasenmischung bereits in das Innere der Sendediode verlegt, da deren aktive Schicht dank dem grösseren Brechungsindex gegenüber den angrenzenden Gebieten als optischer Wellenleiter v/irkt. Ueberraschenderweise haben die aus der Diode austretenden Strahlen deshalb zum grossen Teil mehrfache Reflexionen an den Grenzflächen zwischen der aktiven Schicht und dem übrigen Halbleitermaterial erlitten.

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Die Verwendung der Laserdjode hat gegenüöer c.er senkrecht zur Sperrschicht strahlenden Diode weitere Vorteile : Da die leuchtenden Teile im Strahlengang mehrheitlich hintereinander statt nebeneinander liegen, erhält man eine zusätzliche Phasenmischung und eine grössere Leuchtdichte. Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemässe Verwendung einer "Superlumineszenzdiode" , da deren Eigenschaften für die vorliegenden Zwecke voll ausreichen und nur die Wellenleitereigenschaften, nicht aber die Lasereigenschaften ausgenutzt werden. Erfindungsgemäss lässt sich sogar eine Diode verwenden, deren Lichtaustrittsflache schiefwinklig zur aktiven Schicht liegt.

Im folgenden ist anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.

Die Figur zeigt eine Prinzipskizze der erfindungsgemässen Anordnung.

Eine Laserdiode 1 wird erfindungsgemäss mittels einer Speise- und Modulationseinheit 2 unterhalb der für den Laserbetrieb nötigen Schwellstromstärke betrieben. Zwei von einem leuchtenden Punkt 3 in der aktiven Schicht 4 ausgehende Strahlen 5 sind in vereinfachter Art eingezeichnet, um die Reflexionen am Rand der als Wellenleiter wirkenden aktiven Schicht 4 zu zeigen. Die aktive Schicht 4 ist von einer N-Zone und einer P-Zone umgeben. Die Strahlen 5 verlassen dann die Diode 1 und erreichen in bekannter Weise über ein Sendeobjektiv 6 die Messstrecke.

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Selbstverständlich ist man nicht auf die in der Zeichnung gezeigte einfache Schichtstruktur der Laserdiode 1 angewiesen. Erfindungsgemäss kann jegliche Ausführungsform einer Laserdiode für den angegebenen Zweck verwendet werden, wie z.B. Mehrfachschichten, Kombinationen von verschiedenen Halbleitermaterialien und Streifengeometrien.

Da für die erfindungsgemässe Verwendung hauptsächlich die Wellenleitereigenschaften der Laserdiode wichtig sind, die Lasereigenschaften aber gar nicht benutzt werden, ist die Struktur des der Lichtaustrittsfläche 7 gegenüberliegenden Endes der Diode 1 belanglos; es kann z.B. lichtabsorbierend sein. Für die vorliegenden Zwecke lässt sich deshalb gemäss einer weiteren Erkenntnis der Erfindung auch eine unter dem Namen "Superlumineszenzdiode" bekannt gewordene Diode verwenden (L.N. Kurbatov et al.: Sov. Phys. - Semicond., Vol.4, No. 11, p.1739-1744, Mai 1971). Ebenso kann die Lichtaustrittsfläche der Diode schiefwinklig, also nicht senkrecht, zur aktiven Schicht vorgesehen sein.

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- ORIGiMAL INSPECTED

Claims (3)

1. Patentansprüche

   Verwendung einer Laserdiode als Sender in einem elektrooptischen Entfernungsmessgerät, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserdiode unterhalb ihrer Laserschwelle betrieben wird, wodurch eine Homogenisierung der von der Laserdioden-Oberfläche emittierten Lichtstrahlen bezüglich ihrer Phase erreicht wird.
2. 2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Laserdiode eine Superlumineszenzdiode verwendet wird.
3. 3. Diode zur Verwendung in einem elektrooptischen Entfernungsmessgerät nach Anspruch¹!., dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtaustrittsfläche der Diode schiefwinklig zur aktiven Schicht der Diode liegt. .

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   ORIGINAL INSPECTED

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