EP3631495A1 - Sendeeinheit zur emission von strahlung in die umgebung - Google Patents

Sendeeinheit zur emission von strahlung in die umgebung

Info

Publication number
EP3631495A1
EP3631495A1 EP18723820.9A EP18723820A EP3631495A1 EP 3631495 A1 EP3631495 A1 EP 3631495A1 EP 18723820 A EP18723820 A EP 18723820A EP 3631495 A1 EP3631495 A1 EP 3631495A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
section
emitter
radiation
supply
emitters
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP18723820.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Jochen Schwarz
Stefan Spiessberger
Martin Kastner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3631495A1 publication Critical patent/EP3631495A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/484—Transmitters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G01S7/4815—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone using multiple transmitters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S5/0071—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for beam steering, e.g. using a mirror outside the cavity to change the beam direction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0428—Electrical excitation ; Circuits therefor for applying pulses to the laser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/0615—Q-switching, i.e. in which the quality factor of the optical resonator is rapidly changed
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/0625—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in multi-section lasers
    • H01S5/06253—Pulse modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031—Edge-emitting structures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • H01S5/06835—Stabilising during pulse modulation or generation

Definitions

  • Transmitting unit for emitting radiation into the environment
  • the present invention relates to a transmission unit for emitting radiation into the environment and to a method for controlling a transmission unit according to the preamble of the independently formulated claims.
  • Solid state laser is operated by passive Q-switching.
  • the present invention relates to a transmitting unit for emitting radiation into the environment with at least one semiconductor laser, comprising at least a first emitter having a first section and a second section, and at least one control unit for controlling the
  • control unit is designed to have the first section of the at least one emitter with a first supply size and the second section of the at least one emitter with one of the first Supply size differing second supply size
  • a supply quantity can be electrical charge.
  • a supply quantity may be, for example, a current or a voltage.
  • the first section can be called amplifier section. Here can z. As charge carriers are stored.
  • the second section can be called switching section. The second section can be switched quickly.
  • the radiation can be laser radiation.
  • the laser radiation can be pulsed.
  • the first and the second supply size may differ, for example, in their amounts.
  • the timing of loading the first section with the first supply size may differ from the time of loading the second section with the second supply size.
  • the contacting of the first section may differ from the contacting of the second section.
  • the advantage of the invention is that the semiconductor laser can be selectively influenced by means of active Q-switching, that is to say with at least one second supply variable.
  • the transmitting unit can emit (emit) short laser pulses with high energy and high power.
  • high pulse repetition rates in particular in the range from 100 kHz to 1 MHz, can be achieved by means of the semiconductor laser.
  • Semiconductor laser offers the advantage of smaller size and lower cost. Compared to transmitter units with lasers that are not Q-switched, higher pulse powers can be made possible with the same pulse energy. This is advantageous with respect to the eye safety of the transmitting unit and the
  • Detection range of the receiving unit improved signal-to-noise ratio
  • the first section has a first region with at least one semiconducting material.
  • the second section has a second area with at least one semiconducting material. The first region and the second region are spaced apart.
  • the first and second areas may be constructed of different materials.
  • the first and the second area can be structured differently. Due to the spacing of the first and the second region, a third region may be formed between the first and the second region.
  • This third area can, for. B. may be an insulating region, so that no electrical charge directly from the first to the second region, or vice versa, can be transmitted. The first and the second region can thus be electrically separated at least in the contacting plane.
  • the admission of the first section with the first supply size and the admission of the second section with the second supply size can be defined and done very precisely. For example, a charge carrier exchange between the first and the second region can be avoided. As a result, the amplifier section can be subjected to electrical charge in a targeted manner. The second section can be switched specifically and quickly.
  • the semiconductor laser may have exactly one emitter.
  • Laser radiation in the form of a point-shaped laser beam with high energy and high power can emit.
  • Semiconductor laser at least two emitters.
  • Each of the at least two emitters has a respective first section assigned to the emitter and a second section assigned in each case to the emitter.
  • the transmitting unit with the arrangement of the at least two emitters side by side, can emit the laser radiation in the form of a linear laser beam with high energy and high power.
  • the at least two emitters are further geometries of the
  • Control unit designed to act on the respective second section of each of the at least two emitters with a, the respective emitter associated second supply size, wherein the second supply variables are in particular different.
  • the advantage is that each of the at least two emitters can be switched individually.
  • the advantage is that even higher pulse powers and even lower pulse widths can be realized.
  • Sending unit further comprises a detector for detecting at least one
  • Supply size is dependent on the at least one reference radiation.
  • the advantage is that this makes possible an analysis of the laser radiation emitted by each of the at least two emitters.
  • This adaptation can z. B. be such that the emission of the radiation can be even better time correlated.
  • Transmitting unit to further optical elements.
  • the transmitting unit points
  • a deflection unit for deflecting the radiation emitted by the semiconductor laser along a deflection direction into the environment.
  • the Deflection unit can be movable and its movement can be controlled.
  • Deflection unit can z. B. be a mirror.
  • the advantage is that the radiation emitted by the semiconductor laser can be changed in its shape and propagation direction. So can the
  • Propagation direction by optical elements such. B. mirror or beam splitter can be changed.
  • the shape of the radiation can z. B. be changed by optical lenses or prisms.
  • the transmission unit can be used for systems in which the laser radiation must be deflected in different spatial directions.
  • the present invention is further based on a LiDAR sensor with a transmitting unit, as just described.
  • the LiDAR sensor further includes a receiving unit for receiving radiation reflected from an object in the environment.
  • the receiving unit can have a
  • the detector may be a Single Photon Avalanche Photodiode Detector (SPAD).
  • SPAD Single Photon Avalanche Photodiode Detector
  • Semiconductor laser results in an improved signal-to-noise ratio for the LiDAR sensor.
  • the good signal-to-noise ratio may be due to the short laser pulses with high energy and high power of the transmitting unit.
  • the system resolution for the LiDAR sensor can be increased.
  • the range of the LIDAR sensor described here can be significantly greater than in the case of LiDAR sensors whose transmitting unit does not have an active-contact semiconductor laser.
  • the present invention is further based on a method for
  • Driving a transmitter unit with at least one semiconductor laser comprising at least a first emitter having a first section and a second section, for the emission of radiation into the environment.
  • the method comprises the step of applying the first section by means of a
  • Control unit with a first supply size.
  • the method further comprises the step of loading the second section by means of Control unit, with one of the first supply size
  • the semiconductor laser has at least two emitters.
  • Each of the at least two emitters has a respective first section assigned to the emitter and a second section assigned in each case to the emitter.
  • the respective second section of each of the at least two emitters is acted upon by a second supply variable assigned to the respective emitter.
  • the second supply variables are different in particular.
  • the method comprises the further step of detecting at least one reference radiation by means of a detector.
  • the second supply variable assigned to the respective emitter is adapted as a function of the analysis.
  • FIG. 1 shows a LiDAR sensor with a transmitting unit according to the invention
  • FIG. 2 shows a first embodiment of a transmitting unit
  • FIG. 3 shows a second embodiment of a transmitting unit
  • FIG. 4A shows the emitted laser radiation of a transmitting unit without
  • FIG. 4B shows the emitted laser radiation of a transmitting unit
  • Figure 5 shows the cross section of an emitter of the semiconductor laser.
  • FIG. 1 shows, by way of example, the schematic structure of a LIDARR sensor 100.
  • the LiDAR sensor 100 has the transmitting unit 100-1. This in turn has the control unit 101.
  • the semiconductor laser 102 is driven and thus operated.
  • the semiconductor laser 102 emits radiation in the form of laser radiation.
  • the laser radiation can be pulsed.
  • the laser radiation can be changed in the form and propagation direction by means of at least one further optical element 103 of the transmitting unit 100-1.
  • the optical element 103 is shown here only schematically.
  • the optical element 103 may be, for example, a mirror, a beam splitter, a lens or a prism.
  • the laser radiation can be emitted (emitted) into the environment.
  • the laser radiation can be emitted (emitted) after the change by means of the optical element 103 into the environment.
  • the laser radiation can be reflected by an object 104.
  • the laser radiation may be scattered by an object 104.
  • the radiation reflected and / or scattered by the object 104 can be received by the receiving unit 100-2 of the lidar sensor 100. This can also be the
  • Receiving unit 100-2 optical elements 105 have.
  • the received radiation may be directed to a detector 106. This will be on
  • Detector signals generated. By means of a device for signal processing 107, these signals can be evaluated.
  • FIG. 2 shows the first embodiment of the transmission unit 100-1A.
  • the illustrated semiconductor laser 102 has the six emitters 201-1 to 201-6 (in FIG. 2
  • Each of the emitters 201-x of the semiconductor laser 102 has a first section 202-x and a second section 203-x.
  • the first sections 202-x may be the amplifier sections.
  • the second sections 203-x can be the switching sections.
  • An example of the detailed structure of such an emitter 201-x is described below in FIG.
  • the first sections 202-x of the six emitters 201-x shown are subjected to a first supply variable 204. It can be any of the first sections 202-x with the first
  • Supply size 204 are applied.
  • the current 204 flows to the amplifier sections 202-x.
  • the second sections 203-x of the six emitters 201-x shown are subjected to a second supply variable 205. It can be applied to each of the second sections with the second supply size 205.
  • the current 205 flows to the switching sections 203-x.
  • the control unit 201 is preferably designed to perform the admission of the first sections 202-x with the first supply variable 204 independently of the admission of the second sections 203-x with the second supply variable 205. This may be the control unit 201 z.
  • B. may be a multi-section laser diode driver.
  • the emitters 201-x By actively charging the second sections 203-x with the second supply variable 205, the emitters 201-x can be disconnected. As a result, the individual pulses of the six emitters 201-x can be time-correlated. The individual pulses of the emitter 201-x can
  • Pulse power can be achieved.
  • the location of the first sections 202-x and the second sections 203-x is variable.
  • the first sections 202-x and the second sections 203-x may also be positioned such that the second sections 203-x are located closer to the control unit 201. This has the advantage of a short electrical connection of the control unit 201 to the switching sections 203-x. This results in a lower inductance, resulting in a faster switching process at lower voltages.
  • the switching sections 203-x may also be mounted centrally to the semiconductor laser 102.
  • the pulsed laser beams of all emitters 201-x are bundled in the example shown by means of an optical lens 206 and placed on a movable
  • the laser radiation 209 is emitted in the form of a linear laser beam along the deflection direction 208 into the surroundings of the transmission unit 100-1A.
  • FIG. 3 shows the transmitting unit 100-lB as a second exemplary embodiment.
  • the transmitting unit 100-lB further optical elements such. As an optical lens or a deflection mirror. These further optical elements are not shown separately in FIG.
  • the illustrated semiconductor laser 102 of the transmitting unit 100-lB has six emitters 201-x. Each of the emitters 201-x has a first section 202-x, which
  • Amplifier section and a second section 203-x, the switching section.
  • the transmitting unit 100-IB further comprises the detector 303 for detecting the reference radiation 302-x from the back facet of the emitter 201-x.
  • the detector 303 may, for. B. be a monitor diode array.
  • the reference radiation can be analyzed. Based on the reference radiation 302-x, the time sequence of the laser pulses 209-x of the emitter 201-x can be detected.
  • a signal 304 which represents the information about the time sequence, can be sent to the
  • Control unit 101 are transmitted.
  • the first sections 202-x of the six emitters 201-x shown can be acted upon by a first supply variable 204.
  • Each of the first sections 202-x can be supplied with the first supply variable 204.
  • Supply size 204 for all of the six emitters 201-x have the same amount.
  • the amplifier sections 202-x of all emitters 201-x are charged by a common current 204.
  • the second sections 203-x of the six emitters 201-x shown can be connected to one, assigned to the respective emitter, second supply size 205-x be applied.
  • the current 205-1 flowing to the switching section 203-1 may have a different amount than the current 205-2 flowing to the switching section 203-2, etc.
  • the second supply sizes 205-x are adjusted so that the emission of the laser pulses 209-x is even better time-correlated. The synchronicity of the emitted laser pulses 209-x is increased.
  • FIG. 4A shows a diagram in which the optical power 401 is plotted over time 402. It is qualitatively the individual pulses 209-x of the emitter 201-x of a transmitting unit, as they are z. As Figure 3 shows, shown without time correlation / synchronization.
  • FIG. 4B likewise shows a diagram in which the optical power 401 is plotted over time 402. It is qualitatively the individual pulses 209-x of the emitter 201-x of a transmitting unit 100-1, as z. B.
  • Figure 3 shows, with
  • Time correlation / synchronization shown.
  • the synchronicity of the laser pulses 209-x is clearly increased compared to FIG. 4A.
  • the detector 303 of the transmitting unit 100-1B may alternatively be a single
  • each emitters 201-x of the semiconductor laser 102 of a transmitting unit 100-1 it is possible to individually control the emitters 201-x of the semiconductor laser 102 of a transmitting unit 100-1.
  • individual emitters 201-x can be selectively switched off. This can be advantageous if there are highly reflective objects in the measurement path that disturb the measurement.
  • FIG. 5 shows the cross section of an emitter 201 of a semiconductor laser 102, as may be provided by a transmitting unit 100-1 shown in the preceding figures.
  • the emitter 201 has the first section 202, which is connected to the first
  • the emitter 201 further has the second section 203, which can be acted upon by the second supply variable 205.
  • the emitter 201 may emit laser pulses 209.
  • the first section 202 has a first region 502 with at least one semiconducting material.
  • the second section 203 has a second area 503 with at least one semiconducting material.
  • the first area 502 and the second area 503 are spaced from each other.
  • between the first region 502 and the second region 503 is an isolation region 501.
  • the first region 502 and the second region 503 are arranged on layers that can share the first section 202 and the second section in common.
  • the first region 502 and the second region 503 may be disposed on a common waveguiding layer 504. In the middle of
  • Wave guiding layer 504, the active zone 505 may be arranged.
  • the first section 202 and the second section 203 may further share a common substrate 506.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

Sendeeinheit (100-1) zur Emission von Strahlung (209, 209-1, 209-2) in die Umgebung mit • wenigstens einem Halbleiterlaser (102), aufweisend wenigstens einen ersten Emitter mit einer ersten Sektion (202) und einer zweiten Sektion (203), und • wenigstens einer Steuerungseinheit (101) zur Ansteuerung des Halbleiterlasers (102), wobei die Steuerungseinheit (101) dazu ausgebildet ist, die erste Sektion (202) des wenigstens einen Emitters mit einer ersten Versorgungsgröße (204) und die zweite Sektion (203) des wenigstens einen Emitters mit einer sich von der ersten Versorgungsgröße (204) unterscheidenden zweiten Versorgungsgröße (205, 301-1, 301-2) zu beaufschlagen.

Description

Beschreibung Titel
Sendeeinheit zur Emission von Strahlung in die Umgebung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sendeeinheit zur Emission von Strahlung in die Umgebung und ein Verfahren zur Ansteuerung einer Sendeeinheit gemäß dem Oberbegriff der unabhängig formulierten Ansprüche.
Stand der Technik
Die Veröffentlichung PORTNOI, E. L. et al., Superhigh-Power Picosecond Optical Pulses from Q-Switched Diode Laser. I EEE Journal of Selected Topics in
Quantum Electronics. April 1997, Vol. 3, No. 2, Seiten 256-260 offenbart einen Halbleiterlaser, der mittels passiver Güteschaltung betrieben wird.
Aus der US7428342 ist ein LiDAR-System bekannt, in welchem ein
Festkörperlaser mittels passiver Güteschaltung betrieben wird.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Sendeeinheit zur Emission von Strahlung in die Umgebung mit wenigstens einem Halbleiterlaser, aufweisend wenigstens einen ersten Emitter mit einer ersten Sektion und einer zweiten Sektion, und wenigstens einer Steuerungseinheit zur Ansteuerung des
Halbleiterlasers.
Erfindungsgemäß ist die Steuerungseinheit dazu ausgebildet, die erste Sektion des wenigstens einen Emitters mit einer ersten Versorgungsgröße und die zweite Sektion des wenigstens einen Emitters mit einer sich von der ersten Versorgungsgröße unterscheidenden zweiten Versorgungsgröße zu
beaufschlagen.
Eine Versorgungsgröße kann elektrische Ladung sein. Eine Versorgungsgröße kann beispielsweise ein Strom oder eine Spannung sein. Die erste Sektion kann Verstärkersektion genannt werden. Hier können z. B. Ladungsträger gespeichert werden. Die zweite Sektion kann Schaltsektion genannt werden. Die zweite Sektion kann schnell geschaltet werden. Die Strahlung kann Laserstrahlung sein. Die Laserstrahlung kann gepulst sein.
Die erste und die zweite Versorgungsgröße können sich beispielsweise in ihren Beträgen voneinander unterscheiden. Der Zeitpunkt des Beaufschlagens der ersten Sektion mit der ersten Versorgungsgröße kann sich vom Zeitpunkt des Beaufschlagens der zweiten Sektion mit der zweiten Versorgungsgröße unterscheiden. Hierfür kann sich die Kontaktierung der ersten Sektion von der Kontaktierung der zweiten Sektion unterscheiden.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Halbleiterlaser mittels aktiver Güteschaltung, also mit mindestens einer zweiten Versorgungsgröße, gezielt beeinflusst werden kann. Somit kann der Zeitpunkt des Aussendens von
Laserstrahlung durch den Halbleiterlaser sehr genau gesteuert werden. Die Sendeeinheit kann kurze Laserpulse mit hoher Energie und hoher Leistung emittieren (aussenden). Im Vergleich zu beispielsweise der Verwendung von Festkörperlasern können mittels des Halbleiterlasers hohe Pulswiederholraten, insbesondere im Bereich von 100 kHz bis 1 MHz, erreicht werden. Der
Halbleiterlaser bietet den Vorteil der geringeren Baugröße und geringer Kosten. Im Vergleich zu Sendeeinheiten mit Lasern, die nicht gütegeschaltet werden, können bei gleicher Pulsenergie höhere Pulsleistungen ermöglicht werden. Dies ist vorteilhaft in Bezug auf die Augensicherheit der Sendeeinheit und der
Detektionsreichweiter der Empfangseinheit (Verbessertes Signal-zu- Rauschverhältnis).
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Sektion einen ersten Bereich mit wenigstens einem halbleitenden Material aufweist. Die zweite Sektion weist einen zweiten Bereich mit wenigstens einem halbleitenden Material auf. Der erste Bereich und der zweite Bereich sind voneinander beabstandet.
Der erste und der zweite Bereich können aus unterschiedlichen Materialien aufgebaut sein. Der erste und der zweite Bereich können unterschiedlich strukturiert sein. Durch die Beabstandung des ersten und des zweiten Bereichs kann ein dritter Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich ausgebildet sein. Dieser dritte Bereich kann z. B. ein Isolierbereich sein, so dass keine elektrische Ladung direkt vom ersten zum zweiten Bereich, oder umgekehrt, übertragen werden kann. Der erste und der zweite Bereich können somit mindestens in der Kontaktierungsebene elektrisch getrennt sein.
Der Vorteil besteht darin, dass an den halbleitenden Materialien eine
Kontaktierung der ersten und der zweiten Sektion des Halbleiterlasers ermöglicht wird. Durch die Beabstandung des ersten und des zweiten Bereichs kann die Beaufschlagung der ersten Sektion mit der ersten Versorgungsgröße und die Beaufschlagung der zweiten Sektion mit der zweiten Versorgungsgröße definiert und sehr genau geschehen. So kann beispielsweise ein Ladungsträgeraustausch zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich vermieden werden. Hierdurch kann gezielt die Verstärkersektion mit elektrischer Ladung beaufschlagt werden. Die zweite Sektion kann gezielt und schnell geschaltet werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann der Halbleiterlaser genau einen Emitter aufweisen. Der Vorteil besteht darin, dass die Sendeeinheit die
Laserstrahlung in Form eines punktförmigen Laserstrahls mit hoher Energie und hoher Leistung emittieren kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der
Halbleiterlaser wenigstens zwei Emitter auf. Jeder der wenigstens zwei Emitter weist eine jeweils dem Emitter zugeordnete erste Sektion und eine jeweils dem Emitter zugeordnete zweite Sektion auf.
Der Vorteil besteht darin, dass die Sendeeinheit, bei Anordnung der wenigstens zwei Emitter nebeneinander, die Laserstrahlung in Form eines linienförmigen Laserstrahls mit hoher Energie und hoher Leistung emittieren kann. Je nach Anordnung der wenigstens zwei Emitter sind weitere Geometrien des
Laserstrahls denkbar.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die
Steuerungseinheit dazu ausgebildet, die jeweils zweite Sektion jedes der wenigstens zwei Emitter mit einer, dem jeweiligen Emitter zugeordneten, zweiten Versorgungsgröße zu beaufschlagen, wobei die zweiten Versorgungsgrößen insbesondere unterschiedlich sind.
Der Vorteil besteht darin, dass jeder der wenigstens zwei Emitter einzeln geschaltet werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist durch das
Beaufschlagen der jeweils zweiten Sektion jeder der wenigstens zwei Emitter mit einer, dem jeweiligen Emitter zugeordneten, zweiten Versorgungsgröße eine zeitkorrelierte Emission der Strahlung erzeugbar.
Der Vorteil besteht darin, dass noch höhere Pulsleistungen und noch geringere Pulsbreiten realisierbar werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die
Sendeeinheit weiterhin einen Detektor zur Detektion wenigstens einer
Referenzstrahlung auf. Die dem jeweiligen Emitter zugeordnete, zweite
Versorgungsgröße ist abhängig von der wenigstens einen Referenzstrahlung.
Der Vorteil besteht darin, dass hierdurch eine Analyse der von jedem der wenigstens zwei Emitter ausgesendeten Laserstrahlungs möglich wird.
Ausgehend davon kann die dem jeweiligen Emitter zugeordnete zweite
Versorgungsgröße angepasst werden. Diese Anpassung kann z. B. derart sein, dass die Emission der Strahlung noch besser zeitkorreliert sein kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die
Sendeeinheit weitere optische Elemente auf. Die Sendeeinheit weist
insbesondere eine Ablenkeinheit zur Ablenkung der vom Halbleiterlaser ausgesendeten Strahlung entlang einer Ablenkrichtung in die Umgebung auf. Die Ablenkeinheit kann beweglich und ihre Bewegung ansteuerbar sein. Die
Ablenkeinheit kann z. B. ein Spiegel sein.
Der Vorteil besteht darin, dass die vom Halbleiterlaser ausgesendete Strahlung in ihrer Gestalt und Ausbreitungsrichtung verändert werden kann. So kann die
Ausbreitungsrichtung durch optische Elemente wie z. B. Spiegel oder Strahlteiler verändert werden. Die Gestalt der Strahlung kann z. B. durch optische Linsen oder Prismen verändert werden. Durch die Ansteuerung der beweglichen Ablenkeinheit kann die Sendeeinheit verwendbar für Systeme werden, bei denen die Laserstrahlung in verschiedene Raumrichtungen ablenkbar sein muss.
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem LiDAR-Sensor mit einer Sendeeinheit, wie sie eben beschrieben wurde. Der LiDAR-Sensor weist weiterhin eine Empfangseinheit zum Empfangen von Strahlung, die von einem Objekt in der Umgebung reflektiert wurde, auf. Die Empfangseinheit kann einen
Detektor zur Detektion der empfangenen Strahlung aufweisen. Der Detektor kann insbesondere ein Einzelphotonen-Lawinenphotodioden-Detektor (engl. Single Photon Avalanche Diode, SPAD) sein. Der Vorteil besteht darin, dass sich durch die aktive Güteschaltung des
Halbleiterlasers ein verbessertes Signal-zu-Rauschverhältnis für den LiDAR- Sensor ergibt. Das gute Signal-zu-Rauschverhältnis kann hierbei durch die kurzen Laserpulse mit hoher Energie und hoher Leistung der Sendeeinheit bedingt sein. Die Systemauflösung für den LiDAR-Sensor kann erhöht werden. Die Reichweite des hier beschriebenen LIDAR-Sensors kann signifikant größer sein als bei LiDAR-Sensoren, deren Sendeeinheit keinen Halbleiterlaser mit aktiver Güteschaltung aufweist.
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Verfahren zur
Ansteuerung einer Sendeeinheit mit wenigstens einem Halbleiterlaser, aufweisend wenigstens einen ersten Emitter mit einer ersten Sektion und einer zweiten Sektion, zur Emission von Strahlung in die Umgebung. Das Verfahren weist den Schritt der Beaufschlagung der ersten Sektion mittels einer
Steuerungseinheit mit einer ersten Versorgungsgröße auf. Das Verfahren weist weiterhin den Schritt der Beaufschlagung der zweiten Sektion mittels der Steuerungseinheit, mit einer sich von der ersten Versorgungsgröße
unterscheidenden zweiten Versorgungsgröße auf.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Halbleiterlaser wenigstens zwei Emitter auf. Jeder der wenigstens zwei Emitter weist eine jeweils dem Emitter zugeordnete erste Sektion und eine jeweils dem Emitter zugeordnete zweite Sektion auf. Die jeweils zweite Sektion jedes der wenigstens zwei Emitter wird mit einer, dem jeweiligen Emitter zugeordneten, zweiten Versorgungsgröße beaufschlagt. Die zweiten Versorgungsgrößen sind insbesondere unterschiedlich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Verfahren den weiteren Schritt der Detektion wenigstens einer Referenzstrahlung mittels eines Detektors auf. In einem weiteren Schritt wird die wenigstens eine
Referenzstrahlung analysiert. In einem weiteren Schritt wird die dem jeweiligen Emitter zugeordnete, zweite Versorgungsgröße wird in Abhängigkeit der Analyse angepasst.
Zeichnungen
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder gleichwirkende Elemente. Es zeigen:
Figur 1 einen LiDAR-Sensor mit einer erfindungsgemäßen Sendeeinheit;
Figur 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Sendeeinheit;
Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Sendeeinheit
Figur 4A die emittierte Laserstrahlung einer Sendeeinheit ohne
Zeitkorrelation Figur 4B die emittierte Laserstrahlung einer Sendeeinheit mit
Zeitkorrelation;
Figur 5 den Querschnitt eines Emitters des Halbleiterlasers.
Figur 1 zeigt beispielhaft den schematischen Aufbau eines LIDARr-Sensors 100. Der LiDAR-Sensor 100 weist die Sendeeinheit 100-1 auf. Diese wiederrum weist die Steuerungseinheit 101 auf. Mittels der Steuerungseinheit 101 wird der Halbleiterlaser 102 angesteuert und somit betrieben. Der Halbleiterlaser 102 emittiert Strahlung in Form von Laserstrahlung. Die Laserstrahlung kann gepulst sein. Die Laserstrahlung kann mittels wenigstens einem weiteren optischen Element 103 der Sendeeinheit 100-1 in Gestalt und Ausbreitungsrichtung verändert werden. Das optische Element 103 ist hierbei nur schematisch dargestellt. Das optische Element 103 kann beispielsweise ein Spiegel, ein Strahlteiler, eine Linse oder ein Prisma sein.
Die Laserstrahlung kann in die Umgebung emittiert (ausgesendet) werden. Die Laserstrahlung kann nach der Veränderung mittels des optischen Elements 103 in die Umgebung emittiert (ausgesendet) werden. In der Umgebung kann die Laserstrahlung von einem Objekt 104 reflektiert werden. In der Umgebung kann die Laserstrahlung von einem Objekt 104 gestreut werden. Die vom Objekt 104 reflektierte und/oder gestreute Strahlung kann von der Empfangseinheit 100-2 des Lidar-Sensors 100 empfangen werden. Hierfür kann auch die
Empfangseinheit 100-2 optische Elemente 105 aufweisen. Die empfangene Strahlung kann auf einen Detektor 106 geleitet werden. Hierdurch werden am
Detektor Signale generiert. Mittels einer Vorrichtung zur Signalverarbeitung 107 können diese Signale ausgewertet werden.
Figur 2 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel die Sendeeinheit 100-1A. Der gezeigte Halbleiterlaser 102 weist die sechs Emitter 201-1 bis 201-6 auf (im
Folgenden als 201-x bezeichnet). Der Übersicht halber sind nur die Emitter 201-1 und 201-2, sowie diesen beiden Emittern 201-1 und 201-2 weitere zugehörige Merkmale beschriftet. Jeder der Emitter 201-x des Halbleiterlasers 102 weist eine erste Sektion 202-x und eine zweite Sektion 203-x auf. Die ersten Sektionen 202-x können die Verstärkersektionen sein. Die zweiten Sektionen 203-x können die Schaltsektionen sein. Ein Beispiel für den genauen Aufbau eines solchen Emitters 201-x ist weiter unten in der Figur 5 beschrieben.
Mittels der Steuerungseinheit 101 werden die ersten Sektionen 202-x der gezeigten sechs Emitter 201-x mit einer ersten Versorgungsgröße 204 beaufschlagt. Es kann jede der ersten Sektionen 202-x mit der ersten
Versorgungsgröße 204 beaufschlagt werden. Zum Beispiel fließt der Strom 204 zu den Verstärkersektionen 202-x. Mittels der Steuerungseinheit 101 werden die zweiten Sektionen 203-x der gezeigten sechs Emitter 201-x mit einer zweiten Versorgungsgröße 205 beaufschlagt. Es kann jede der zweiten Sektionen mit der zweiten Versorgungsgröße 205 beaufschlagt werden. Zum Beispiel fließt der Strom 205 zu den Schaltsektionen 203-x. Die Steuerungseinheit 201 ist bevorzugt dazu ausgebildet, die Beaufschlagung der ersten Sektionen 202-x mit der ersten Versorgungsgröße 204 unabhängig von der Beaufschlagung der zweiten Sektionen 203-x mit der zweiten Versorgungsgröße 205 durchzuführen. Hierfür kann es sich bei der Steuerungseinheit 201 z. B. um einen Mehrsektions- Laserdiodentreiber handeln. Durch das aktive Beaufschlagen der zweiten Sektionen 203-x mit der zweiten Versorgungsgröße 205 können die Emitter 201-x freigeschaltet werden. Hierdurch können die Einzelpulse der sechs Emitter 201-x zeitkorreliert werden. Die Einzelpulse der Emitter 201-x können
synchronisiert werden. Hierdurch können hohe Pulsenergien und hohe
Pulsleistungen erzielt werden.
Die Lokalisation der ersten Sektionen 202-x und der zweiten Sektionen 203-x ist variabel. Die ersten Sektionen 202-x und die zweiten Sektionen 203-x können auch derart positioniert sein, dass die zweiten Sektionen 203-x näher an der Steuerungseinheit 201 lokalisiert sind. Dies hat den Vorteil einer kurzen elektrischen Verbindung der Steuerungseinheit 201 zu den Schaltsektionen 203-x. Hierdurch ergibt sich eine geringere Induktivität, was zu einem schnelleren Schaltprozess bei geringeren Spannungen führt. Die Schaltsektionen 203-x können auch mittig zum Halbleiterlaser 102 angebracht sein. Die Schaltsektionen 203-x können auch variabel versetzt angeordnet sein. Es können auch mehrere Schaltsektionen 203-x-y (y = 1 bis z) pro Emitter 201-x eingebaut werden. Die gepulsten Laserstrahlen aller Emitter 201-x werden im gezeigten Beispiel mittels einer optischen Linse 206 gebündelt und auf einen beweglichen
Spiegel 207 fokussiert. Die Laserstrahlung 209 wird in Form eines linienförmigen Laserstrahls entlang der Ablenkrichtung 208 in die Umgebung der Sendeeinheit 100-1A emittiert.
Figur 3 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel die Sendeeinheit 100-lB.
Bezugszeichen, die gleich zu Figur 1 oder 2 sind, bezeichnen gleiche oder gleichwirkende Elemente. Analog zum Ausführungsbeispiel aus Figur 2 kann auch die Sendeeinheit 100-lB weitere optische Elemente, wie z. B. eine optische Linse oder einen Ablenkspiegel, aufweisen. Diese weiteren optischen Elemente sind in Figur 3 nicht extra gezeigt,
Der gezeigte Halbleiterlaser 102 der Sendeeinheit 100-lB weist sechs Emitter 201-x auf. Jeder der Emitter 201-x weist eine erste Sektion 202-x, die
Verstärkersektion, und eine zweite Sektion 203-x, die Schaltsektion, auf.
Die Sendeeinheit 100-lB weist weiterhin den Detektor 303 zur Detektion der Referenzstrahlung 302-x aus der Rückfacette der Emitter 201-x auf. Der Detektor 303 kann z. B. ein Monitor-Diodenarray sein. Die Referenzstrahlung kann analysiert werden. Anhand der Referenzstrahlung 302-x kann die zeitliche Abfolge der Laserpulse 209-x der Emitter 201-x erfasst werden. Ein Signal 304, welches die Information zur zeitlichen Abfolge repräsentiert, kann an die
Steuerungseinheit 101 übermittelt werden.
Mittels der Steuerungseinheit 101 können die ersten Sektionen 202-x der gezeigten sechs Emitter 201-x mit einer ersten Versorgungsgröße 204 beaufschlagt werden. Es kann jede der ersten Sektionen 202-x mit der ersten Versorgungsgröße 204 beaufschlagt werden. Hierbei kann die
Versorgungsgröße 204 für alle der sechs Emitter 201-x den gleichen Betrag aufweisen. Die Verstärkersektionen 202-x aller Emitter 201-x werden durch einen gemeinsamen Strom 204 geladen.
Mittels der Steuerungseinheit 101 können die zweiten Sektionen 203-x der gezeigten sechs Emitter 201-x mit einer, dem jeweiligen Emitter zugeordneten, zweiten Versorgungsgröße 205-x beaufschlagt werden. Beispielsweise kann der Strom 205-1, der zur Schaltsektion 203-1 fließt, einen anderen Betrag haben, als der Strom 205-2, der zur Schaltsektion 203-2 fließt, usw.. Insbesondere können anhand der Information zur zeitlichen Abfolge der Laserpulse 209-x der Emitter 201-x die zweiten Versorgungsgrößen 205-x derart angepasst werden, dass die Emission der Laserpulse 209-x noch besser zeitkorreliert ist. Die Synchronität der emittierten Laserpulse 209-x wird gesteigert.
Figur 4A zeigt ein Diagramm bei dem die optische Leistung 401 über der Zeit 402 aufgetragen ist. Es sind qualitativ die Einzelpulse 209-x der Emitter 201-x einer Sendeeinheit, wie sie z. B. Figur 3 zeigt, ohne Zeitkorrelation/Synchronisation dargestellt.
Figur 4B zeigt ebenfalls ein Diagramm bei dem die optische Leistung 401 über der Zeit 402 aufgetragen ist. Es sind qualitativ die Einzelpulse 209-x der Emitter 201-x einer Sendeeinheit 100-1, wie sie z. B. Figur 3 zeigt, mit
Zeitkorrelation/Synchronisation dargestellt. Die Synchronizität der Laserpulse 209-x ist im Vergleich zu Figur 4A eindeutig erhöht.
Der Detektor 303 der Sendeeinheit 100-1B kann alternativ eine einzelne
Monitordiode sein. Mittels eines Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Optimierung können die Schaltzeiten der einzelnen Emitter 201-x
angeglichen werden.
Weiterhin ist es möglich, die Emitter 201-x des Halbleiterlasers 102 einer Sendeeinheit 100-1 einzeln anzusteuern. Zum Beispiel können einzelne Emitter 201-x gezielt abgeschaltet werden. Dies kann von Vorteil sein, wenn sich stark reflektierende Objekte im Messpfad befinden, die die Messung stören.
Figur 5 zeigt den Querschnitt eines Emitters 201 eines Halbleiterlasers 102, wie ihn eine in den vorherigen Figuren gezeigte Sendeeinheit 100-1 aufweisen kann. Der Emitter 201 weist die erste Sektion 202 auf, welche mit der ersten
Versorgungsgröße 204 beaufschlagt werden kann. Der Emitter 201 weist weiterhin die zweite Sektion 203 auf, welche mit der zweiten Versorgungsgröße 205 beaufschlagt werden kann. Der Emitter 201 kann Laserpulse 209 emittieren. Die erste Sektion 202 weist einen ersten Bereich 502 mit wenigstens einem halbleitenden Material auf. Die zweite Sektion 203 weist einen zweiten Bereich 503 mit wenigstens einem halbleitenden Material auf. Der erste Bereich 502 und der zweite Bereich 503 sind beabstandet voneinander. Im Beispiel ist zwischen dem ersten Bereich 502 und dem zweiten Bereich 503 ein Isolierbereich 501. Der erste Bereich 502 und der zweite Bereich 503 sind auf Schichten angeordnet, die sich die erste Sektion 202 und die zweite Sektion gemeinsam teilen können. Der erste Bereich 502 und der zweite Bereich 503 können auf einer gemeinsamen Wellenführungsschicht 504 angeordnet sein. In der Mitte der
Wellenführungsschicht 504 kann die aktive Zone 505 angeordnet sein. Die erste Sektion 202 und die zweite Sektion 203 können sich weiterhin ein gemeinsames Substrat 506 teilen.

Claims

Ansprüche
1. Sendeeinheit (100-1) zur Emission von Strahlung (209, 209-1, 209-2) in die
Umgebung mit
• wenigstens einem Halbleiterlaser (102), aufweisend wenigstens einen ersten Emitter mit einer ersten Sektion (202) und einer zweiten Sektion (203), und · wenigstens einer Steuerungseinheit (101) zur Ansteuerung des Halbleiterlasers
(102),
dadurch gekennzeichnet, dass
• die Steuerungseinheit (101) dazu ausgebildet ist, die erste Sektion (202) des wenigstens einen Emitters mit einer ersten Versorgungsgröße (204) und die zweite Sektion (203) des wenigstens einen Emitters mit einer sich von der ersten
Versorgungsgröße (204) unterscheidenden zweiten Versorgungsgröße (205, 301-1, 301-2) zu beaufschlagen.
2. Sendeeinheit (100-1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sektion (202) einen ersten Bereich (502) mit wenigstens einem halbleitenden
Material aufweist, und dass die zweite Sektion (203) einen zweiten Bereich (503) mit wenigstens einem halbleitenden Material aufweist, und dass der erste Bereich (502) und der zweite Bereich (503) beabstandet voneinander sind. 3. Sendeeinheit (100-1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Halbleiterlaser wenigstens zwei Emitter (201-1, 201-2) aufweist, wobei
• jeder der wenigstens zwei Emitter (201-1, 201-2) eine jeweils dem Emitter
zugeordnete erste Sektion (202-1, 202-2) und eine jeweils dem Emitter zugeordnete zweite Sektion (203-1, 203-2) aufweist.
4. Sendeeinheit (100-1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Steuerungseinheit (101) dazu ausgebildet ist, die jeweils zweite Sektion (203-1, 203-2) jedes der wenigstens zwei Emitter (201-1, 201-2) mit einer, dem jeweiligen Emitter (201-1, 201-2) zugeordneten, zweiten Versorgungsgröße (301-1, 301-2) zu beaufschlagen, wobei die zweiten Versorgungsgrößen (301-1, 301-2) insbesondere unterschiedlich sind.
Sendeeinheit (100-1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Beaufschlagen der jeweils zweiten Sektion (203-1, 203-2) jeder der wenigstens zwei Emitter (201-1, 201-2) mit einer, dem jeweiligen Emitter (201-1, 201-2) zugeordneten, zweiten Versorgungsgröße (301-1, 301-2) eine zeitkorrelierte Emission der Strahlung (209-1, 209-2) erzeugbar ist.
Sendeeinheit (100-1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (100-1) weiterhin einen Detektor (303) zur Detektion wenigstens einer Referenzstrahlung (302-1, 302-2) aufweist und, dass die dem jeweiligen Emitter (201- 1, 201-2) zugeordnete, zweite Versorgungsgröße (301-1, 301-2) abhängig von der wenigstens einen Referenzstrahlung (302-1, 302-2) ist.
Sendeeinheit (100-1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit weitere optische Elemente (103), insbesondere eine
Ablenkeinheit (207) zur Ablenkung der vom Halbleiterlaser ausgesendeten Strahlung (209-1, 209-2) entlang einer Ablenkrichtung (208) in die Umgebung aufweist.
Lidar-Sensor (100) mit einer Sendeeinheit (100-1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Lidar-Sensor weiterhin eine Empfangseinheit (100-2) zum Empfangen von Strahlung, die von einem Objekt (104) in der Umgebung reflektiert wurde, aufweist.
Verfahren zur Ansteuerung einer Sendeeinheit (100-1) mit wenigstens einem
Halbleiterlaser (102), aufweisend wenigstens einen ersten Emitter mit einer ersten Sektion (202) und einer zweiten Sektion (203), zur Emission von Strahlung (209-1, 209-2) in die Umgebung, aufweisend die Schritte
• Beaufschlagung der ersten Sektion (202) mittels einer Steuerungseinheit (101) mit einer ersten Versorgungsgröße (204), und
• Beaufschlagung der zweiten Sektion (203) mittels der Steuerungseinheit (101), mit einer sich von der ersten Versorgungsgröße (204) unterscheidenden zweiten Versorgungsgröße (205, 301-1, 301-2).
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass • der Halbleiterlaser (102) wenigstens zwei Emitter (201-1, 201-2) aufweist, wobei jeder der wenigstens zwei Emitter (201-1, 201-2) eine jeweils dem Emitter (201-1, 201-2) zugeordnete erste Sektion (202-1, 202-2) und eine jeweils dem Emitter (201-1, 201-2) zugeordnete zweite Sektion (203-1, 203-2) aufweist, und dass
• die jeweils zweite Sektion (203-1, 203-2) jedes der wenigstens zwei Emitter
(201-1, 201-2) mit einer, dem jeweiligen Emitter (201-1, 201-2) zugeordneten, zweiten Versorgungsgröße (301-1, 301-2) beaufschlagt wird, wobei die zweiten Versorgungsgrößen (301-1, 301-2) insbesondere unterschiedlich sind.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die
weiteren Schritte aufweist:
• Detektion wenigstens einer Referenzstrahlung (302-1, 302-2) mittels eines
Detektors (303);
• Analyse der wenigstens einen Referenzstrahlung (302-1, 302-2) , und
• Anpassung der dem jeweiligen Emitter (201-1, 201-2) zugeordneten, zweiten Versorgungsgröße (301-1, 301-2) in Abhängigkeit der Analyse.
EP18723820.9A 2017-05-23 2018-05-09 Sendeeinheit zur emission von strahlung in die umgebung Pending EP3631495A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017208705.6A DE102017208705A1 (de) 2017-05-23 2017-05-23 Sendeeinheit zur Emission von Strahlung in die Umgebung
PCT/EP2018/061976 WO2018215211A1 (de) 2017-05-23 2018-05-09 Sendeeinheit zur emission von strahlung in die umgebung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3631495A1 true EP3631495A1 (de) 2020-04-08

Family

ID=62148379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP18723820.9A Pending EP3631495A1 (de) 2017-05-23 2018-05-09 Sendeeinheit zur emission von strahlung in die umgebung

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11579261B2 (de)
EP (1) EP3631495A1 (de)
JP (1) JP2020521139A (de)
KR (1) KR102555227B1 (de)
CN (1) CN110662979B (de)
DE (1) DE102017208705A1 (de)
WO (1) WO2018215211A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019206675A1 (de) 2019-05-09 2020-11-12 Robert Bosch Gmbh Sendeeinheit zur Emission von Strahlung in eine Umgebung, LIDAR-Sensor mit einer Sendeeinheit und Verfahren zur Ansteuerung einer Sendeeinheit
DE102019121384A1 (de) * 2019-08-07 2021-02-11 Forschungsverbund Berlin E.V. Optischer Pulsgenerator und Verfahren zum Betrieb eines optischen Pulsgenerators hoher Leistung und kurzen Pulsen

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6090058A (ja) * 1983-10-21 1985-05-21 Kawasaki Refract Co Ltd 吹付けノズル
US5151915A (en) * 1990-12-27 1992-09-29 Xerox Corporation Array and method of operating a modulated solid state laser array with reduced thermal crosstalk
JP2827930B2 (ja) 1993-11-12 1998-11-25 日本電気株式会社 集積レーザ素子および光ビーム走査装置
GB2283858A (en) 1993-11-12 1995-05-17 British Tech Group Semiconductor laser
JP2853545B2 (ja) 1993-12-27 1999-02-03 松下電器産業株式会社 充電器
DE59700897D1 (de) * 1996-03-29 2000-01-27 Hertz Inst Heinrich Gütegesteuerter halbleiterlaser
JP3606183B2 (ja) * 2000-09-20 2005-01-05 日本電気株式会社 半導体光増幅装置及びそれに用いる利得調整方法
US6697408B2 (en) 2001-04-04 2004-02-24 Coherent, Inc. Q-switched cavity dumped CO2 laser for material processing
US7680364B2 (en) * 2001-10-09 2010-03-16 Infinera Corporation Wavelength locking and power control systems for multi-channel photonic integrated circuits (PICS)
JP2004198697A (ja) * 2002-12-18 2004-07-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体パルス光源
US7428342B2 (en) 2004-12-17 2008-09-23 Microsoft Corporation Reversible overlap operator for efficient lossless data compression
US7544945B2 (en) 2006-02-06 2009-06-09 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) array laser scanner
CN100428589C (zh) * 2006-04-24 2008-10-22 何建军 Q-调制半导体激光器
DE102008056096B4 (de) 2008-11-04 2016-09-29 Forschungsverbund Berlin E.V. Verfahren zur selektiven Transmission eines optischen Signals
US8471895B2 (en) 2008-11-25 2013-06-25 Paul S. Banks Systems and methods of high resolution three-dimensional imaging
JP5257053B2 (ja) * 2008-12-24 2013-08-07 株式会社豊田中央研究所 光走査装置及びレーザレーダ装置
US9124064B2 (en) * 2010-05-28 2015-09-01 Daniel Kopf Ultrashort pulse microchip laser, semiconductor laser, and pump method for thin laser media

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200009060A (ko) 2020-01-29
CN110662979B (zh) 2024-04-30
DE102017208705A1 (de) 2018-11-29
US11579261B2 (en) 2023-02-14
US20200116826A1 (en) 2020-04-16
KR102555227B1 (ko) 2023-07-14
WO2018215211A1 (de) 2018-11-29
JP2020521139A (ja) 2020-07-16
CN110662979A (zh) 2020-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3729137B1 (de) Multipuls-lidarsystem zur mehrdimensionalen erfassung von objekten
WO2017081294A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur optischen distanzmessung
WO2017042097A1 (de) Laserscanner für kraftfahrzeuge
EP3990887B1 (de) Sensoranordnung zur charakterisierung von partikeln
EP3631495A1 (de) Sendeeinheit zur emission von strahlung in die umgebung
EP3832344A1 (de) Optoelektronischer sensor und verfahren zur erfassung eines objekts
EP3798671B1 (de) Optoelektronischer sensor und verfahren zur erfassung von objekten
DE102019115723A1 (de) Fahrerassistenzsystem zur Bestimmung einer Farbe eines Objektes in einer Fahrzeugumgebung
DE102007024857A1 (de) Bildgebende Massenspektrometrie für kleine Moleküle in flächigen Proben
WO2020225008A1 (de) Sendeeinheit zur emission von strahlung in eine umgebung, lidar-sensor mit einer sendeeinheit und verfahren zur ansteuerung einer sendeeinheit
EP3519858B1 (de) Abtasteinheit einer optischen sende- und empfangseinrichtung einer optischen detektionsvorrichtung eines fahrzeugs
WO2022223441A1 (de) Reichweitenoptimiertes lidar-system sowie lidar-vorrichtung (110) und steuereinrichtung für ein solches lidar-system
EP4162289A1 (de) Lidar system mit grobwinkelsteuerung
DE102017101791A1 (de) Optoelektronische Sensoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug
EP4286886B1 (de) Optoelektronischer sensor zur entfernungsmessung mit einer routing-schicht
WO2018202426A1 (de) Senderoptik für ein lidar-system, lidar-system und arbeitsvorrichtung
DE102018117792A1 (de) Vorrichtung zur ortsaufgelösten Abstands- und/oder Geschwindigkeitsermittlung eines Objekts
DE102021120638A1 (de) Optische sensoranordnung
WO2018228855A1 (de) Vorrichtung zur erfassung eines objektes in der umgebung
EP4231045A1 (de) Optoelektronischer sensor
EP4386433A1 (de) Laserscanner zur überwachung eines raumbereichs und autonom fahrendes fahrzeug mit einem solchen laserscanner und verfahren zum betrieb eines solchen laserscanners
DE102016113909A1 (de) Optische Sendeeinheit für eine optische Detektionsvorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer optischen Sendeeinheit
DE102018212516B4 (de) LIDAR-Sensor und Verfahren zur optischen Erfassung eines Sichtfeldes
DE202022100888U1 (de) Optoelektronischer Sensor
DE202022106960U1 (de) Laserscanner zur Überwachung eines Raumbereichs und autonom fahrendes Fahrzeug mit einem solchen Laserscanner

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20200102

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: ROBERT BOSCH GMBH

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20211223