DE2803558A1

DE2803558A1 - Miniaturlasermodul

Info

Publication number: DE2803558A1
Application number: DE19782803558
Authority: DE
Inventors: Alistair David James Ford; Melvyn Paul Newbery
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1977-02-15
Filing date: 1978-01-27
Publication date: 1978-08-17
Also published as: GB1569794A

Description

M.P.Newbery 2-ΐ

MINIATÜRLASERMODUL·

Die Erfindung betrifft einen Impulslaser mit Änsteuerungsschaltung.

Es ist die Aufgabe der Erfindung eine solche Anordnung in Miniaturbauweise anzugeben.

Die Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Mitteln gelöst.

Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert.

Es zeigen:

Fig.1 eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Miniaturlasermodul,

Fig.2 eine Seitenansicht des Miniaturlasermoduls nach Fig.1 in vergrößertem Maßstab,

Fig.3 eine Draufsicht auf die Unterseite der die Anordnung nach Fig.1 und Fig.2 tragenden Grundplatte,

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Fig.4 ein Schaltbild des Miniaturmoduls mit einem npn-Transistor,

Fig.5 eine externe Eingangs-Triggerschaltung für einen npn-Transistor,

Fig.6 eine selbsttriggernde Eingangsschaltung,

Fig.7 die Seitenansicht einer anderen räumlichen

Anordnung der Bauelemente der Schaltung nach Fig.4 und

Fig.8 eine zu Fig.7 alternative Anordnung bei anderer Befestigung und Anschlußweise der Laserdiode,

Die Fig.1 zeigt in der Draufsicht die verschiedenen Bauelemente eines Impulslasermoduls in Miniaturbauweise, die auf einer Transistor-Grundplatte, beispielsweise auf einer TO5-Platte angeordnet sind.

Auf der Grundplatte ist eine Unterlage 1 aus Beryllium befestigt. Die Unterlage ist an ihrer Ober- und Unterseite metallisiert. Ein Transistorplättchen 2 (hier npn-Transistor) ist auf die Unterlage aufgelötet, so daß sein Kollektor mit der metallisierten Oberfläche der Unterlage elektrischen Kontakt hat. Ein Verbindungsdraht 3 verbindet die Basiselektrode des Transistors mit einem Anschlußstift A und ein Verbindungsdraht 4 verbindet die Emitterelektrode des Transistors 2 mit einem Anschlußstift B. Eine Halbleiter-

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Laserdiode 5 in Plättchenform ist ebenfalls auf die metallisierte Oberseite der Beryllium-Unterlage 1 aufgelötet, so daß ihre Kathode elektrisch mit der metallisierten Oberfläche und somit mit dem Kollektor des Transistors 2 verbunden ist. Ein Verbindungsdraht 6 verbindet die Anode der Laserdiode mit der Oberseite der Grundplatte und damit mit einem Anschlußstift C. Die Laserdiode ist so angeordnet, daß sie im Betrieb ihre Strahlung in einem Strahl abgibt, der im wesentlichen parallel zur Ebene der Grundplatte verläuft. Ein Kondensator 7, hier aus drei Keramik-Kondensatorplättchen aufgebaut, ist so an die Grundplatte angelötet, daß eine Elektrode mit der Oberseite der Grundplatte und damit mit der Anode der Laserdiode und mit dem Anschlußstift C verbunden ist. Ein Draht 8 verbindet die andere Kondensatorelektrode mit dem Emitter des Transistors 2 und damit mit dem Anschlußstift B.

Die Fig.2 zeigt in der Seitenansicht die räumliche Anordnung der verschiedenen bisher aufgezählten Bauelemente.

Die Fig.3 zeigt die Anordnung der Anschlußstifte, von der Unterseite der Grundplatte aus gesehen.

Die Fig.4 stellt ein Schaltbild dar, das die elektrische Verbindung der verschiedenen Bauelemente zeigt. Zwischen den Anschlußstiften B und C liegt eine Schaltung zur Gleichstromversorgung, wobei der Anschlußstift C positiv gegenüber B ist. Wenn nun ein Trigger-

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impuls an den Anschlußstift A, d.h. an die Basis des Transistors angelegt wird, wird der Transistor, der im Avalanche-Betrieb arbeitet, leitend und bewirkt, daß sich der Kondensator 7, der von der Gleichstromversorgung geladen wird, durch die Laserdiode entlädt und dadurch diese einen Strahlungsimpuls abgeben läßt. Nach Beendigung der Entladung sperrt der Transistor wieder, da der Triggerimpuls bereits verschwunden ist.

Die Fig.5 zeigt eine Triggerschaltung, mit der Triggerimpulse von einem externen Generator an die Anschlußstifte A und B und somit an den Basis-Emitter-Kreis des Transistors angelegt werden können, um ihn einzuschalten.

Um eine Triggerfunktion der Schaltung zu erreichen,ist _es notwendig, daß zwischen den Anschlußstift C und den positiven Pol der Gleichstromversorgung ein Reihenwiderstand 9 geschaltet ist, daß ein Kondensator 10 als Impulsformer in Reihe zwischen den Anschlußstift A und einen Eingangsanschluß 11 geschaltet ist, und daß eine Diode 12 parallel mit einem Widerstand 13 zwischen den Anschlußstiften A und B liegt. Am Einganganschluß 11 erscheinen Rechteckimpulse aus einer nicht gezeigten Quelle. Der Anschlußstift B ist mit dem negativen Pol der Gleichstromversorgung verbunden.

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Die Fig.2 zeigt eine selbsttriggernde Schaltung. Ein fester Widerstand 9a liegt in Reihe mit einem einstellbaren Widerstand 9b zwischen dem positiven Pol der Gleichstromversorgung und dem Anschlußstift C. Zwischen A und B liegt ein Widerstand 13a. Diese Schaltung beruht darauf, daß der Transistor eine von den Widerstandswerten der Widerstände 9a, 9b und 13a abhängige Zeit braucht, um sich nach einerLawinenentladung wieder auf einen Zustand zu erholen, bei dem er wieder leitend wird. Diese Zeit ist natürlich auch zum Teil durch die Zeitkonstante des aus dem Kondensator 7 und den Widerständen 9a und 9b bestehenden RC-Kreises bestimmt.

Die Anordnung nach den Figuren 1, 2 und 3 produziert einen Lichtstrahl, der parallel zur Ebene der Grundplatte verläuft.

Sie kann von einem Schutzgehäuse umgeben sein, das wenigstens in der Umgebung der Laserdiode durchsichtig ist, so daß es den Lichtstrahl entweichen läßt. Die Fig.7 zeigt dagegen eine andere Ausführungsform, bei der durch eine räumliche Umordnung einiger Bauelemente bewirkt ist, daß der Lichtstrahl in axialer Richtung nach oben verläuft.

Eine Elektrode des Kondensators 7 ist wiederum direkt mit der Grundplatte verbunden, jedoch ist die Berylliumunterlage nicht direkt an der Grundplatte, sondern an einer Seite

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eines Wärmeableitelements 14 befestigt, so daß die Oberfläche der Unterlage, auf der der Transistor und die Laserdiode befestigt ist, seniorecht zur Ebene der Grundplatte ist. Das Wärmeableitelement ist sowohl elektrisch leitend als auch wärmeleitend und ist mit der Oberfläche der Grundplatte und damit mit dem Anschlußstift C verbunden. Der Draht 6a von der Anode der Laserdiode endet an einem Punkt auf der Oberfläche des Wärmeableitelements 14 anstatt auf der Grundplatte wie der Draht 6 in Fig.2. Eine Haube 15 mit einem für die Laserstrahlung durchlässigen Fenster 16 bedeckt die Anordnung. Sie läßt sich hermetisch abdichten.

Wenn man die Polarität der Laserdiode umkehrt, so kann diese direkt an das Wärmeableitelement der Fig.7 angebondet werden, wie dies in Fig.8 gezeigt ist. In ähnlicher Weise läßt sich auch die in Fig.2 gezeigte Konstruktion abwandeln.

An Stelle eines npn-Transistors kann auch ein pnp-Transistor verwendet werden, wobei die Verbindungen zur Versorgungsspannungsquelle entsprechend zu ändern sind.

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Leerse ite

Claims

Patentanwalt Dipl.-Phys.Leo Thul Kurze Straße 8 7 Stuttgart 30 M.P.Newbery-A.D.J.Ford 2-1 INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK Patentansprüche

1. Miniaturlasermodul, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Grundplatte eine Unterlage (1) am elektrisch isolierenden Material mit mindestens einer metallisierten Oberfläche derart an einen Wärmeableitelement (14) befestigt ist, daß die metallisierte Oberfläche mit ihm nicht in Kontakt ist, daß ein Laserdiodenplättchen (5) und ein Transistorplättchen (2) an dem Wärmeableitelement (14) befestigt sind, daß ein Kondensatorplättchen (7) an der Grundplatte befestigt ist, wobei sein einer Anschluß elektrisch mit ihr verbunden ist, daß die beiden Kondensatoranschlüsse an die aus dem Transistor und der Laserdiode bestehende Reihenschaltung (Fig.4) und an zwei durch die Grundplatte führende Anschlußstifte (A,C) angeschaltet sind und daß die dritte Transistorelektrode mit einem dritten durch die Grundplatte führenden Anschlußstift <C) elektrisch verbunden ist.

2. Lasermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeableitelement Bestandteil der Grundplatte ist (Fig.2)

Kg/Sch
25.1.1978

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ORiGiNAL

2 δ Ο 3 5 5

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3. Lasermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeableitelement (14) auf der Grundplatte befestigt ist.

4. Laserraodul nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Laserdiodenplättchen (5) und das Transistorplattchen (2) auf der metallisierten Oberfläche der an dem Wärmeableitelement befestigten Unterlage (1) angeordnet sind (Fig.1, Fig.7)

5. Lasermodul nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet/

daß eines der Bauteile Laserdiodenplättchen (5) und Transistorplattchen (2) direkt auf dem Wärmeableitelement und das andere auf der metallisierten Oberfläche der Unterlage (1) angeordnet ist (Fig.8).

6. Lasermodul nach einem der vorstehenden Ansprüche/ dadurch gekennzeichnet/ daß die Kathode der Laserdiode (5) an die metallisierte Oberfläche der isolierenden Unterlage angebondet und ihre Anode über einen Draht (6, 6a) mit der Trägerplatte verbunden ist (Fig.1, Fig.7).

7. Lasermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode der Laserdiode über einen Draht mit der metallisierten Oberfläche der Unterlage (1) verbunden und die Anode an die Grundplatte angebondet ist (Fig.8).

8. Laserdiode nach den Ansprüchen ^, 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserdiode (5) so angeordnet ist, daß der von ihr abgegebene Lichtstrahl im wesentlichen oarallel zur Grundplatte verläuft (Fig.1).

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9. Laserdiode nach den Ansprüchen 3 und 4 oder 3 und 5/ dadurch gekennzeichnet, daß die Laserdiode (5) so an dem Wärmeableitelement (14) angeordnet ist, daß der von ihr abgegebene Lichtstrahl im wesentlichen senkrecht zur Grundplatte verläuft.

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