DE3413748A1 - Optisches system - Google Patents
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Description
TELEFUNKEN electronic GmbH 3413748
Theresienstr. 2, 7100 Heilbronn
Heilbronn, 14.03.1984 T/E7-Se/ra - HN 84/12
· Optisches System
Die Erfindung betrifft ein optisches System aus einem Halbleiterlaser und einer das Laserlicht kollimierenden
Optik, wobei für den Halbleiterlaser ein Halter vorgesehen ist, der mit der kollimierenden Optik in Verbindung
steht.
Halbleiterlaser emittieren ein stark divergierendes Strahlungsbündel. Bei der Anwendung von Halbleiterlasern
ist es in vielen Anwendungsfällen, z. B. bei Video Long-Play-Systemen,
bei digitalen optischen Aufzeichnungen oder bei auf interferrometrischem Prinzip basierenden
optischen Verschiebungsmessern notwendig, ein paralleles Strahlungsbündel zu erhalten. Deshalb muß das stark divergierende
Licht des Halbleiterlasers mit einem kollimierenden optischen System korrigiert werden. Dabei muß
das Linsensystem sehr genau in Bezug auf das Halbleiterlaserelement positioniert werden, wobei der Brennpunkt
des Linsensystems innerhalb einer Genauigkeit vom Bruchteil eines um in Bezug auf das Halbleiterlaserelement
eingestellt sein muß.
Ein optisches System der genannten Art ist aus der DE-OS 27 34 257 insbesondere Figur 16 bekannt. Es können dieser
Prinzipanordnung aber keine Anweisungen zur genauen Ein-
-Erstellung und einer geeigneten baulichen Ausführung des
Systems entnommen werden. Ein weiteres optisches System der genannten Art ist aus der DE-OS 31 42 630 insbesondere
Figur 1 bekannt.
Dort werden in einem röhrenförmigen Halter das Laserelement
und die kolliraierende Optik aufgenommen, justiert, optimiert und durch Laserschweißen starr verbunden. Dieses
System hat jedoch den Nachteil, daß eine Feder, ein erster Justierring, ein weiterer Justierring und ein Abschlußglied
notwendig sind, wobei der erste Justierring und das Abschlußglied über Sacklochbohrungen mit dem röhrenförmigen
Halter durch Laserschweißen starr verbunden werden. Es sind dabei also mehrere Teile bei der Montage des
optischen Systems notwendig und es müssen drei Teile miteinander verschweißt werden.
Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein optisches System für einen Halbleiterlaser
anzugeben, das ein kollimiertes Lichtbündel liefert, bei
dem nur wenige Teile notwendig sind und bei dem nur zwei Teile starr miteinander verbunden werden müssen.
Diese Aufgabe wird durch ein optisches System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß
die Anpassung und Zusammensetzung der rotationssymmetrischen Halter dann vorgenommen wird, wenn der Halbleiterlaser
aktiv ist und ein Halter in eine Aufnahmevorrichtung fixiert ist, während der andere Halter in axialer,
vertikaler, horizontaler und rotationssymmetrischer Richtung bewegt wird, bis ein Optimum - die Qualität des
Halbleiterlaserlichts betreffend - erreicht wird. In diesem justierten Zustand werden dann die beiden Halter
fixiert und raassenschlüssig miteinander verbunden.
Wei.tere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen
Anordnung und ihr Herstellungsverfahren ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Dieses erfindungsgemäße optische System mit einer kollimierenden
Optik für einen Halbleiterlaser hat den wesentlichen Vorteil, daß lediglich zwei Halter erforderlich
sind, wobei der eine den Halbleiterlaser und der andere die kollimierende Optik aufnimmt. Die Fixierung der beiden
das Außengehäuse bildenden Halter findet nur an der Justagestelle statt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur
dargestellt, die die ineinandergefügten rotationssymmetrischen Halter mit dem Halbleiterlaser und der kollimierenden
Optik in einem Längsschnitt durch die Symmetrie achse zeigt.
Das in der Figur dargestellte optische System für einen Halbleiterlaser mit einer kollimierenden Optik besteht
aus einem ersten rotationssymmetrischen Halter 1, der eine zentrale Bohrung 17 mit unterschiedlichen Innendurchmessern
für die Aufnahme des Halbleiterlasers 3 hat. Der Halbleiterlaser 3 wird mit seiner Bodenplatte
auf einen Anschlag 7 der Innenbohrung des Halters 1 gebracht. Die Gehäusekappe 15 des Halbleiterlasers 3 wird
auf der den Anschlußdrähten 16 des Halbleiterlasers abgewandten Seite durch eine planparallele Linse 11 hermetisch
gekapselt. Der gekapselte Halbleiterlaser 3 und das
-"frill ihm befindliche Halbleiterlaserelement 6 befinden sich
durch die Aufnahme in die Bohrung 17 und Anpassung gegen den Anschlag 7 auf der Symmetrieachse des Halters 1 Auf
der einen Stirnseite des Halters 1, wo die Anschlußdrähte 16 liegen, umfaßt ein rotationssymmetrischer Falz
(10) am Halter 1 die Bodenplatte 8 des Halbleiterlasers 3, wodurch an der Stirnseite des Halters 1 eine hermetische
Kapselung des Halbleiterlasers erreicht wird. Außerdem wird auf diese Weise ein guter wärmeleitender
Kontakt des Halbleiterlasers 3 über seine Bodenplatte mit dem Halter 1 hergestellt. An der Übergangsstelle
zwischen dem Anschlag 7 in der zentralen Bohrung 17 des Halters 1 und der Bodenplatte 8 des Halbleiterlasers 3
befindet sich eine Fuge 5, durch die eine Außenkante der Bodenplatte 8 in den dafür vorgesehenen freien Raum
in der Fuge 5 hineinreicht. Auf diese Weise liegen die Außenflächen 9 der Bodenplatte 8 plan mit gutem Wärmeübergang
an den Innenflächen der zentralen Bohrung 17 an.
Auf der Lichtaustrittsseite des Halters 1 ist die zentrale Bohrung zur Aufnahme eines weiteren Halters 2, der
eine kollimierende Optik 14 enthält, vorgesehen. Auf dieser Seite des Halters 1 befindet sich ein rotationssymmetrischer
Anschlag 12, der gegen einen Flansch 13 des zweiten Halters 2 positioniert wird.
Der zweite Halter 2 ist ebenfalls rotationssymmetrisch und hat abgestufte Innenbohrungen, die sich gegen die
dem Laseraustrittslicht zugewandten Seite verjüngen zur Aufnahme einer kollimierenden Optik 14, wodurch sich
eine bestimmte Montagefolge für die einzelnen Linsen der kollimierenden Optik ergibt.
Die Außendurchmesser des Anschlags 12 des Halters 1 und
des Flansches 13 des Halters 2 sind im Ausführungsbeispiel gleich groß, so daß sich an einer dafür vorgesehenen
Justagestelle 4 zwischen Flansch 13 und Anschlag 12 eine massenschlüssige Verbindung herstellen läßt.
Zur Erzeugung eines parallel austretenden Lichtbündels
muß der Brennpunkt F der kollimierenden Optik 14 sehr genau mit dem lichtemittierenden Halbleiterlaserelement
6 zusammenfallen. Dazu werden nach der Vormontage von Halter 1 mit dem Halbleiterlaser 3 und der Vormontage
von Halter 2 mit der kollimierenden Optik 14 die beiden Halter positioniert, indem ein Halter in einer Spannvorrichtung
ortsfest fixiert ist, während der andere Halter in einer beweglichen Haltevorrichtung in seinem Abstand
und seiner Drehrichtung variiert wird. Dabei ist der Halbleiterlaser aktiv, und über einen Lichtdetektor wird
das austretende Licht analysiert und in ein analoges elektrisches Signal umgesetzt, das einer Regeleinrichtung
zugeführt wird, die feststellt, wann das austretende Licht z. B. minimale Divergenz hat. Dabei erfolgt die
Optimierung des beweglichen Teils in axialer, horizontaler, vertikaler und rotationssymmetrischer Richtung.
Es ist dabei zu beachten, daß die Justage von kollimierender Optik 14 und Halbleiterlaserelement 6 mit der
Genauigkeit von einem Bruchteil eines um zu erfolgen hat. Wenn über die Regeleinrichtung, die z. B. aus 4 Schrittmotoren
und einem digitalen Regelkreis bestehen kann, eine minimale Divergenz festgestellt wurde, bleiben die
beiden Halter zueinander unbeweglich in ihren Haltevorrichtungen. Durch Schweißen, Kleben oder Löten an der
Justagestelle 4 werden die beiden Halter 1 und 2 miteinander verbunden. Dadurch wird die kollimierende Optik 14
im Halter 2 mit dem Halter 1, der den Halbleiterlaser
enthält, stoffschlüssig verbunden.
Die stoffschlüssige Verbindung an der Justagestelle 4
kann auch mit einem UV-härtenden Kleber vorgenommen werden. Die kollimierende Optik 14 bewirkt eine Korrektur
der Aberration. Durch die Zylinderlinse 19 am Austritt des Lichtstrahls aus der Optik 14 wird der Astigmatismus
des Halbleiterlasers 3 korrigiert. Die Feinjustage geschieht durch eine rotationssymmetrische Drehbewegung
des beweglichen Halterteils.
- Leerseite -
Claims (10)
1) Optisches System aus einem Halbleiterlaser (3) und
einer das Laserlicht kollimierenden Optik (14), wobei für den Halbleiterlaser (3) ein Halter (1) vorgesehen
ist, der mit der kollimierenden Optik (14) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die kollimierende
Optik (14) in einem gesonderten Halter (2) untergebracht ist, der einen Teil des Außengehäuses des Gesamtsystems
bildet und der so mit dem Halter (1) des Halbleiterlasers
(3) zur -Bildung des Gesamtsystems zusammengesetzt ist,
daß der Brennpunkt (F) der kollimierenden Optik (14) an das Halbleiterlaserelement (6) angepaßt ist.
2) Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindungsstelle der beiden Halter
so ausgebildet ist, daß beim Zusammensetzen der beiden Halter vor der mechanischen Fixierung eine gegenseitige
Justierung durch Verschieben und/oder Verdrehen der Halter gegeneinander vorgenommen werden kann.
30
3) Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Halter (1) und (2) für den Halbleiterlaser (3) und die kollimierende Optik (14) rotationssymmetrisch
sind.
4) Optisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Halter
(1, 2) an ihrer Justagestelle (4) je einen Anschlag (12,
13) haben, deren Außendurchmesser nahezu gleich groß sind.
5) Optisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (8)
des Halbleiterlasers (3) so zwischen einen Anschlag (7) und einen die Bodenplatte rotationssymmetrisch umfassenden
Falz (10) eingefügt ist, daß zwischen Bodenplatte und den Anschlag mitumfassenden Halter ein optimaler
Wärmekontakt zustande kommt.
6) Optisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (1) am
Übergang in den Anschlag (7) eine für die Aufnahme der Außenkante (18) der Bodenplatte (8) vorgesehene Nut (5)
aufweist.
7) Optisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (1) des
Halbleiterlasers (3) zur Verbesserung der Wärmeabführung einen durchschnittlichen Außendurchmesser hat, der etwa
doppelt so groß ist wie sein Innendurchmesser.
8) Verfahren zur Herstellung eines optischen Systems mit einer kollimierenden Optik für einen Halbleiterlaser nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung und die Zusammensetzung der beiden Halter (1, 2) dann vorgenommen
wird, wenn das Halbleiterlaserelement (6) aktiv ist und daß ein Halter in einer Aufnahmevorrichtung fixiert
wird, während der andere Halter in axialer, horizontaler, vertikaler und rotationssymmetrischer Richtung
bewegt wird.
9) Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung der beiden Halter (1, 2) durch ein
die Qualität des Austrittslichts des Lasers betreffendes Kriterium bestimmt wird und daß, sobald infolge
der Justage ein Optimum des betreffenden Kriteriums erreicht wird, die beiden Halter fixiert und massenschlüssig
an der dafür vorgesehenen Justagestelle (4) miteinander verbunden werden.
10) Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierung und massenschlüssige Verbindung
der beiden Halter (1) und (2) durch Schweißen, Kleben oder Löten vorgenommen wird.
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