WO2022053326A1 - Umgebungssensor, messvorrichtung und verfahren zum betreiben einer messvorrichtung - Google Patents

Umgebungssensor, messvorrichtung und verfahren zum betreiben einer messvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2022053326A1
WO2022053326A1 PCT/EP2021/073633 EP2021073633W WO2022053326A1 WO 2022053326 A1 WO2022053326 A1 WO 2022053326A1 EP 2021073633 W EP2021073633 W EP 2021073633W WO 2022053326 A1 WO2022053326 A1 WO 2022053326A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
semiconductor layer
layer sequence
environmental sensor
change
environmental
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/073633
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Ebbecke
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors 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 Osram Opto Semiconductors Gmbh filed Critical Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority to US18/044,416 priority Critical patent/US20230378715A1/en
Publication of WO2022053326A1 publication Critical patent/WO2022053326A1/de

Links

Classifications

    • 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
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1071—Ring-lasers
    • H01S5/1075—Disk lasers with special modes, e.g. whispering gallery lasers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
    • 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
    • H01S5/0014—Measuring characteristics or properties thereof
    • H01S5/0028—Laser diodes used as detectors
    • 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
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
    • 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
    • H01S5/0607—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying physical parameters other than the potential of the electrodes, e.g. by an electric or magnetic field, mechanical deformation, pressure, light, temperature
    • 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
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1071—Ring-lasers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N2021/7769—Measurement method of reaction-produced change in sensor
    • G01N2021/7776—Index
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N2021/7769—Measurement method of reaction-produced change in sensor
    • G01N2021/7789—Cavity or resonator
    • 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
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/17—Semiconductor lasers comprising special layers
    • H01S2301/176—Specific passivation layers on surfaces other than the emission facet
    • 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
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
    • H01S5/0282—Passivation layers or treatments
    • 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
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
    • H01S5/0284—Coatings with a temperature dependent reflectivity
    • 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
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
    • H01S5/0285—Coatings with a controllable reflectivity

Definitions

  • An environmental sensor is specified.
  • a measuring device and a method for operating a measuring device are specified.
  • One problem to be solved is, among other things, to specify an environment sensor that can be designed to be particularly compact and has a high level of sensitivity. Another problem to be solved is, among other things, to specify a measuring device that includes such an environmental sensor in order to measure an environmental parameter. Another problem to be solved is, among other things, to specify a method for operating such a measuring device.
  • the environmental sensor described here is particularly suitable for detecting at least one environmental parameter. If the environmental sensor is used, for example, as part of a measuring device, in particular a measuring device described here, the value of the at least one environmental parameter can be determined.
  • the environmental sensor comprises a semiconductor layer sequence.
  • the semiconductor layer sequence includes a p-conducting one Area and an n-type area and arranged between these two areas active zone.
  • the active zone serves to generate electromagnetic radiation.
  • the active zone contains in particular at least one quantum well structure in the form of a single quantum well, SQW for short, or in the form of a multi-quantum well structure, MQW for short.
  • the active zone contains one, preferably several side well structures. For example, electromagnetic radiation in the blue or green or red spectral range or in the UV range or in the IR range is generated in the active zone during normal operation.
  • the semiconductor layer sequence is based on a nitride compound semiconductor material, such as Al n Inj__ nm Ga m N, or on a phosphide compound semiconductor material, such as Al n In]__ nm Ga m P, or on an arsenide compound semiconductor material, such as Al n In]__ nm Ga m As , where 0 ⁇ n ⁇ 1 , 0 ⁇ m ⁇ 1 and m + n ⁇ 1 in each case .
  • the semiconductor layer sequence can have dopants and additional components.
  • the environment sensor comprises a casing.
  • the cladding is formed with a material whose refractive index changes as a function of an environmental parameter.
  • the cladding is formed with a dielectric material, for example. All refractive indices that are mentioned here and below relate in particular to the radiation generated in the active zone at an operating temperature of the environmental sensor.
  • the environmental sensor comprises a first electrical contact and a second electrical contact for energizing the semiconductor layer sequence.
  • the electrical contacts are arranged in particular on opposite outer surfaces of the semiconductor layer sequence, the outer surfaces running parallel to the main extension plane of the semiconductor layer sequence and/or the active zone.
  • the electrical contacts are formed, for example, with one of the following materials or with a mixture of the following materials: Au, Ag, Al, Ti.
  • the semiconductor layer sequence has the shape of a general cylinder with a main axis.
  • the main axis runs, in particular, perpendicular to a main extension plane of the semiconductor layer sequence.
  • the main axis runs perpendicular to a main extension plane of the active zone.
  • General cylinder means in particular the term in the mathematical sense. Accordingly, a general cylinder is formed from a geometric base area and a geometric top area, with the top area being results from a parallel displacement of the base area. In particular, the base area and the top area are congruent in the direction of the main axis. This means that the parallel displacement preferably takes place in the direction of the main axis. A lateral surface of the general cylinder connects the base surface and the top surface to each other.
  • the semiconductor layer sequence has the geometric shape of a right circular cylinder.
  • the semiconductor layer sequence is then circular in plan view.
  • the main axis is then an axis of rotational symmetry of the semiconductor layer sequence.
  • both the base and the top surface are formed from a circular disk.
  • top view means a view of the semiconductor layer sequence in the direction of the main axis.
  • the semiconductor layer sequence is at least partially covered by the encapsulation in the direction perpendicular to the main axis.
  • the semiconductor layer sequence is preferably completely covered by the encapsulation in these directions. This means that the encapsulation encloses the semiconductor layer sequence, in particular completely, in a plan view.
  • the semiconductor layer sequence has a refractive index that is greater than the refractive index of the encapsulation.
  • refractive index of the semiconductor layer sequence refers in particular to an average refractive index of the semiconductor layer sequence.
  • the semiconductor layer sequence has a refractive index means that a layer, for example the active layer, or a region of the semiconductor layer sequence, for example a mode-guiding region, has a corresponding refractive index.
  • a difference in the refractive index between the semiconductor layer sequence and the encapsulation is at least 0.1% and at most 1%.
  • the refractive index difference of this magnitude is still present.
  • the difference in refractive index is Ixl O- ⁇ .
  • the semiconductor layer sequence is set up to form laser modes within the environmental sensor.
  • so-called ring modes also known as whispering gallery modes
  • These modes run along an interface between the semiconductor layer sequence and the cladding. Due to total reflection at this interface, the modes within the semiconductor layer sequence are amplified and laser modes are formed.
  • a current is impressed into the semiconductor layer sequence via the electrical contacts, which current pumps the semiconductor layer sequence and excites the laser modes.
  • a basic principle of operation and examples of semiconductor laser diodes that form ring modes are for example in the document DE 102015108529 A1, the pertinent disclosure content of which is hereby incorporated by reference.
  • the environment sensor is set up such that when it is operated as intended, a change in the refractive index of the cladding causes a change in the electrical resistance of the semiconductor layer sequence due to a change in the radiation losses within the semiconductor layer sequence .
  • the electrical resistance of the semiconductor layer sequence or of the environmental sensor is a function of the environmental parameter. Since the laser modes generated in normal operation run in particular at the interface between the semiconductor layer sequence and the cladding and the generation of the laser modes is based on total reflection occurring at the interface, the refractive index of the cladding has a considerable influence on radiation losses within the semiconductor layer sequence.
  • the environmental sensor for detecting at least one environmental parameter comprises a semiconductor layer sequence, a cladding whose refractive index changes as a function of the environmental parameter, and a first electrical contact and a second electrical contact, which are used in particular for energizing the semiconductor layer sequence.
  • the semiconductor layer sequence has the shape of a general cylinder with a main axis. In the direction perpendicular to the main axis, the semiconductor layer sequence is at least partially covered by the encapsulation.
  • the The semiconductor layer sequence has a refractive index that is greater than the refractive index of the cladding.
  • the semiconductor layer sequence is set up to form laser modes within the environmental sensor. Furthermore, the environmental sensor is set up such that when it is operated as intended, a change in the refractive index of the encapsulation causes a change in the electrical resistance of the semiconductor layer sequence due to a change in the radiation losses within the semiconductor layer sequence.
  • An environmental sensor described here is based, among other things, on the following special technical features.
  • a cylindrical semiconductor layer sequence is encased in a material whose refractive index reacts to changes in the environment.
  • a ring mode formed in the semiconductor layer sequence is guided within the semiconductor layer sequence by total reflection at an interface between the semiconductor layer sequence and the encapsulation.
  • part of the reflected laser radiation penetrates the cladding as an evanescent field.
  • optical properties are affected. For example, the frequency at which the laser radiation has its maximum intensity can shift, or one resonance of the laser radiation is split into two resonances.
  • the environmental sensor described here makes use, inter alia, of the idea of using a functional relationship between an environmental parameter and the electrical resistance of the semiconductor layer sequence or of the environmental sensor as a measured variable. A change in an environmental parameter can thus be determined via the electrical resistance of the environmental sensor.
  • cylindrical semiconductor laser diodes can advantageously be designed to be particularly compact.
  • a further advantage results from the fact that because of the casing arranged on a lateral surface of the general cylinder, a particularly large proportion of the outer surface of the surroundings sensor reacts sensitively to a change in the surroundings.
  • the environmental parameter is one of the following parameters: temperature, pressure, humidity, light intensity, magnetic field strength, pH value.
  • the refractive index of the cladding changes due to a change in one of these parameters.
  • exactly one value of the refractive index of the sheathing is assigned to a specific temperature value, pressure value, humidity value, a specific light intensity, magnetic field strength and/or a pH value.
  • the casing has at least one of the following materials: Bromophenol Blue, Polyvinyl Alcohol , FegC ⁇ -Ferrofizid, Lithium Niobate , AlGaN .
  • bromophenol blue responds to a change in pH with a change in refractive index.
  • Polyvinyl alcohol reacts in particular to a change in humidity, for example the atmospheric humidity of the air surrounding the environmental sensor, with a change in the refractive index.
  • the refractive index of FegC ⁇ -Ferrofizid is a function of the light intensity and/or the magnetic field strength.
  • the refractive index of lithium niobate shows a strong dependence on temperature, for example on the ambient temperature.
  • the refractive index of AlGaN depends, for example, on a pressure, for example an ambient pressure. Radiation that is generated during operation in the environmental sensor is preferably not absorbed by AlGaN.
  • the functional relationship between the refractive index of the cladding and the at least one environment parameter is linear.
  • the refractive index is a linear function of the environmental parameter to be detected.
  • a side of the casing that faces away from the semiconductor layer sequence is directly adjacent to the environment to be monitored.
  • the casing is exposed to the outside, ie no further materials and/or layers between the casing and the environment with the at least one environmental parameter are arranged.
  • the environmental parameter can thus be recorded particularly well, since environmental influences can be registered directly by the casing.
  • the sensitivity of the ambient sensor can be increased by an externally exposed casing.
  • a passivation layer is arranged on a side of the encapsulation remote from the semiconductor layer sequence.
  • the casing can be protected by the passivation layer.
  • the passivation layer has no effect on the environmental parameter that is intended to be seen by the encapsulation.
  • a light intensity and/or a magnetic field strength can be considered as such environmental parameters.
  • the passivation layer is preferably permeable to ambient light and/or magnetic fields.
  • the passivation layer has, for example, a thickness measured perpendicularly to the main axis of between 1 nm and 100 nm inclusive.
  • the passivation layer is formed, for example, with an oxide such as silicon oxide or aluminum oxide, or a nitride such as silicon nitride.
  • the casing has a thickness of at least 1 nm and at most 1 ⁇ m.
  • the cladding has a thickness of between 10 nm and 200 nm inclusive. The thickness is preferably between 90 nm and including 110 nm. In particular, the thickness is measured in the direction perpendicular to the main axis.
  • the semiconductor layer sequence has the shape of a prism.
  • the environment sensor has the shape of a prism.
  • the semiconductor layer sequence and/or the environmental sensor each have the shape of a regular polygon, for example.
  • the regular polygon has at least five or at least six or at least eight corners.
  • the prism is in particular a general cylinder in which the base and the top surface are formed from a regular polygon.
  • any prism which can form ring modes in the interior of the semiconductor layer sequence is conceivable for the semiconductor layer sequence. If the semiconductor layer sequence is based on an InGaN material system, for example, then a semiconductor layer sequence in the form of a prism with a hexagon as the base area can be implemented particularly easily.
  • the environment sensor has an extension perpendicular to the main axis of at most 1000 ⁇ m or at most 20 ⁇ m or at most 5 ⁇ m.
  • the extent is at least 500 nm or at least 1 pm or at least 5 pm.
  • An axis 12 along which the extension is measured preferably passes through the major axis 12. At the expansion acts it is in particular a maximum extension of the Haiblei ter strata.
  • the semiconductor layer sequence comprises a mode-guiding region.
  • the mode-guiding area contains in particular the active zone of the semiconductor layer sequence, which is set up for generating electromagnetic radiation.
  • the mode-guiding area is preferably spaced apart from the first electrical contact and the second contact.
  • the mode-guiding region comprises a first waveguide layer and a second waveguide layer, between which the active zone is arranged.
  • radiation that is generated in the active zone is guided within the mode-guiding region.
  • the mode-guiding region limits the propagation of the radiation in a direction parallel to the main axis.
  • regions of the semiconductor layer sequence that delimit the mode-guiding region in the direction of the main axis preferably have a lower refractive index than the mode-guiding region.
  • the distance between the mode-guiding area and the electrical contacts advantageously reduces a disruptive influence of the electrical contacts or the outer surfaces on which the electrical contacts are arranged on the laser mode in the mode-guiding area.
  • the mode-guiding area points in the direction perpendicular to the main axis a greater extent than the rest of the semiconductor layer sequence.
  • the influence of the electrical contacts or the top and bottom areas of the semiconductor layer sequence can thus be further reduced.
  • the environment sensor has a substrate.
  • the substrate is arranged in particular between the semiconductor layer sequence and the first electrical contact.
  • the substrate is preferably formed from an electrically conductive material.
  • the substrate comprises Si or GaAs, for example, or is formed from one of these materials.
  • the substrate is, for example, a growth substrate for the semiconductor layer sequence. Because the semiconductor layer sequence remains on the growth substrate, the environment sensor can be produced relatively easily and inexpensively.
  • the measuring device comprises an environment sensor, in particular an environment sensor according to one of the embodiments described above. This means that all features disclosed for the environmental sensor are also disclosed for the measuring device and vice versa.
  • the measuring device comprises a current source which is set up to impress a constant current into the semiconductor layer sequence via the electrical contacts. Furthermore, the measuring device includes a Voltmeter coupled to the environmental sensor and configured to measure an electrical voltage drop across the environmental sensor. Due to the constant power supply, an electrical resistance of the environmental sensor can be determined using the voltmeter.
  • the measuring device also includes an evaluation device which is set up to assign, for example to calculate, the value to be determined of the environmental parameter from a voltage drop measured by the voltmeter.
  • the evaluation device stores how a functional relationship between the voltage drop, which occurs due to the dependence of the refractive index of the cladding on the environmental parameter, is related to the at least one environmental parameter.
  • one value of the environmental parameter is in each case assigned to one value of the voltage drop and vice versa.
  • the measuring device can in particular be a measuring device described here with an environmental sensor described here. This means that all features disclosed for the measuring device and/or the environmental sensor are also disclosed for the method and vice versa.
  • a constant current is impressed in the environmental sensor, which leads to the generation of laser modes in the semiconductor layer sequence.
  • a current is impressed in such a way that in particular a current density in the semiconductor layer sequence is sufficient to operate the semiconductor layer sequence above a laser threshold.
  • Current with a constant value is preferably impressed into the semiconductor layer sequence via the electrical contacts during the entire method.
  • a voltage drop is measured at the environmental sensor.
  • the voltage drop is measured using the voltmeter of the measuring device.
  • a value of an environmental parameter to be determined is assigned to the measured voltage drop. This is done in particular by means of the evaluation device.
  • the measuring device is calibrated before the method is carried out. That is, the voltage drop across the environmental sensor is measured at a known environmental parameter. This pair of values from the voltage drop and the value of the environmental parameter is stored, for example, in a memory of the evaluation device. In particular, this is repeated for a large number of values of the environmental parameter. During the method for operating the measuring device, these stored pairs of values are then accessed, for example, in order to determine the value of the environmental parameter from the measured voltage drop.
  • a change in the at least one environmental parameter causes a Change in the refractive index of the environmental sensor cladding.
  • This change in the refractive index brings about a change in electrical losses within the semiconductor layer sequence. This happens in particular because the condition for total reflection changes at an interface between the semiconductor layer sequence and the encapsulation.
  • part of the totally reflected radiation penetrates into the cladding, for example in the form of an evanescent field, as a result of which the change in the refractive index of the cladding influences the laser mode in the semiconductor layer sequence.
  • the change in losses within the semiconductor layer sequence causes a change in the measured voltage drop due to a change in the electrical resistance of the environmental sensor. If, for example, higher losses occur within the semiconductor layer sequence due to the change in the refractive index of the cladding, the environmental sensor must be operated with a higher electrical power. Because of the constant current, the voltage drop increases.
  • a change in the at least one environmental parameter is determined from the change in the measured voltage drop. This makes it possible not only to determine a constant value of an environmental parameter, but also a change in the value.
  • a change in the refractive index of the cladding causes a change in the amount of light emitted by the environmental sensor. Due to the change in the refractive index of the cladding, the condition for total internal reflection changes in particular Interface between the semiconductor layer sequence and the cladding, which also changes the portion of the radiation that is reflected due to total reflection at the interface. If, for example, the condition shifts in such a way that a smaller part of the incoming radiation is totally reflected, a larger part of the radiation leaves the environmental sensor in the direction perpendicular to the main axis. It is possible that the condition for total internal reflection changes in such a way that total internal reflection no longer occurs.
  • the amount of light emitted by the environmental sensor increases sharply.
  • the amount of light can be registered by a human observer with the naked eye.
  • the amount of light emitted represents, for example, an additional signal from which a change in the environmental parameter can be identified. In particular, this signal is visible to a human observer with the naked eye.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a measuring device in a perspective view
  • FIGS. 6 and 7 show the dependence of the refractive index on each material as a function of an environmental parameter.
  • an environmental sensor 1 comprises a semiconductor layer sequence
  • the environment sensor 1 also includes a casing 4 .
  • the environmental sensor 1 and the semiconductor layer sequence 2 each have the shape of a right circular cylinder with a main axis 7 .
  • the main axis 7 is in particular an axis of rotational symmetry of the environmental sensor 1 .
  • the cladding 4 covers in directions perpendicular to the major axis
  • the cladding 4 has a refractive index that changes as a function of an environmental parameter of a medium surrounding the environmental parameter 1 .
  • the casing 4 is formed with a dielectric material, for example consists entirely of a dielectric material.
  • the semiconductor layer sequence 2 in particular the mode-guiding region 9 , has a refractive index that is greater than the refractive index of the cladding 4 . Due to the difference in refractive index between the semiconductor layer sequence 2 and the cladding 4, electromagnetic radiation propagates at a boundary surface 16 between the semiconductor layer sequence 2 and the encapsulation 4 . In particular, due to the difference in refractive index, electromagnetic radiation is totally reflected at the interface 16 . In normal operation, the electromagnetic radiation is generated in the active zone 3 . A laser mode 11 is thus formed in the interior of the semiconductor layer sequence 2 . The laser mode 11 is indicated in particular in FIG. 3 as a dashed line.
  • the refractive index difference is, for example, Ixl O- ⁇ .
  • the semiconductor layer sequence 2 is based, for example, on a compound semiconductor material such as InAlGaAs or InGaN. Examples of materials in the semiconductor layer sequence and the principle of operation that lead to the formation of laser modes within the semiconductor layer sequence 2 are described, for example, in publication DE 102015108529 A1.
  • the mode-guiding region 9 includes the active layer 3 and a first waveguide 12 and a second waveguide 13 .
  • the active zone 3 is arranged between the waveguides 12 , 13 .
  • the mode-guiding area 9 is arranged between a first cover layer 14 and a second cover layer 15 .
  • Electromagnetic radiation that is generated in the active zone 3 preferably propagates only in the mode-guiding region 9 .
  • the mode-guiding region 9 has, for example, a refractive index that differs from that of the first and second cover layers 14 , 15 .
  • the cover layers 14 , 15 each have a lower refractive index than the mode-guiding region 9 .
  • the first waveguide 12 and the first cover layer 14 are in particular n-doped and the second waveguide 13 and the second cover layer 15 are in particular p-doped. Alternatively, the doping is selected in reverse, for example.
  • a substrate 10 is arranged on a surface of the first covering layer 14 which is remote from the active zone 3 .
  • a first electrical contact 5 is arranged in a side of the substrate 10 which is remote from the semiconductor layer sequence 2 .
  • the first electrical contact 5 is in particular an n-contact.
  • the substrate 10 is preferably formed from a semiconductor material and is electrically conductive.
  • the substrate 10 comprises one of the following materials: Si, Ga, As.
  • the growth substrate 10 is in particular a growth substrate for the semiconductor layer sequence 2 .
  • a second electrical contact 6 is arranged on a surface of the second covering layer 15 which is remote from the active zone 3 .
  • the second electrical contact 6 is in particular a p-contact.
  • the electrical contacts 5, 6 preferably include one of the following metals: Au, Pt, Ag, Al.
  • the semiconductor layer sequence 2 is energized via the electrical contacts 5 , 6 .
  • the measuring device 100 includes a current source 105 via which current is impressed in such a way that laser modes are excited in the mode-guiding region 9 .
  • the measuring device 100 includes a voltmeter 110 which is coupled to the environmental sensor 1 and via which a voltage drop at the environmental sensor 1 can be measured.
  • the measuring device 100 in FIG. 1 is suitable both for determining an environmental parameter and for measuring a change in an environmental parameter. Since the Because the refractive index of the cladding 4 is a function of the environmental parameter, an electrical resistance of the environmental sensor 1 is also a function of the environmental parameter. The reason for this is that a condition for total reflection at the interface 16 depends on the refractive index of the cladding 4 . This means that the refractive index of the cladding 4 is used to determine what proportion of the radiation generated in the active zone 3 is totally reflected at the interface 16 . Among other things, this proportion determines how large the radiation loss is within the semiconductor layer sequence 2 and thus the power at which the environmental sensor 1 must be operated so that laser modes 11 can continue to be excited in the mode-guiding region 9 . This means in turn that the electrical resistance of the environment sensor 1 depends on the radiation losses within the semiconductor layer sequence 2 and thus on the refractive index of the cladding 4 . In turn, the electrical resistance depends on the environmental parameter that is to be determined.
  • the electrical resistance of the environmental sensor 1 can be determined via the voltage drop, which is measured across the voltmeter 110, since the current source 105 impresses a constant current into the semiconductor layer sequence 2 via the operation of the measuring device.
  • An evaluation device 120 connected to the voltmeter 110 determines the value of the environmental parameter from the voltage drop.
  • cladding 4 comprises bromophenol blue.
  • the refractive index of the cladding 4 is a function of the pH of the environment. A pH value measurement can thus be carried out with the measuring device 100 .
  • the exemplary embodiment of environmental sensor 1 in FIG. 2 has essentially the same features as environmental sensor 1 in FIG.
  • the remaining regions of the semiconductor layer sequence 2 are formed in particular by the first and second cover layers 14 , 15 .
  • FIG. 3 shows a cross section perpendicular to a main axis 7 of an environment sensor 1 .
  • the sectional plane runs through the active zone 3 in particular.
  • the environment sensor 1 is, for example, an environment sensor 1 according to one of FIGS.
  • FIG. 3 indicates how laser modes 11 form in the semiconductor layer sequence 2 due to total reflection at the interface 16 .
  • the exemplary embodiment in FIG. 4 shows essentially the same features as the exemplary embodiments in FIGS. 1 to 3, with the difference that the semiconductor layer sequence 2 and the environmental sensor 1 have the shape of a prism. In the cross section of FIG. 4, this can be seen from the fact that the semiconductor layer sequence 2 and the environmental sensor 1 have the shape of a hexagon (hexagon).
  • the semiconductor layer sequence 2 is based, for example, on the InGaN material system. Due to a crystal structure of this material system, an environment sensor 1 with a hexagon as the base area can be produced particularly easily.
  • FIG. 5 shows an environment sensor 1 in a sectional view, the sectional plane running parallel and along the main axis 7 .
  • the environmental sensor 1 in FIG. 5 has essentially the same features as the environmental sensor 1 in FIG. 1, with the difference that a passivation layer 8 is present.
  • the passivation layer 8 is arranged on a side of the encapsulation 4 which is remote from the semiconductor layer sequence 2 . In particular, this side of the cladding 4 is completely covered by the passivation layer 8 .
  • Such an environment sensor 1 can be used, for example, to determine a light intensity of the environment or a magnetic field strength.
  • the passivation layer 8 is preferably permeable to magnetic fields and/or electromagnetic fields.
  • the passivation layer 8 also protects the cladding 4 and is made of silicon oxide, for example.
  • a passivation layer 8 can also be present in all other exemplary embodiments of the environmental sensor 1 .
  • FIG. 6 shows a refractive index 30 of FegC ⁇ ferrous fluid as a function of a light output 31 in pW at different magnetic field strengths 32 (curves A to E).
  • FIG. 6 like FIG. 7 mentioned further below, is from the publication M. G . Shlyagin et al. , int . J. for Light and Elec. opt . 186, 418-422, 2019, the disclosure content of which is hereby incorporated by reference.
  • the magnetic field strength 32 is 40 Oe
  • curve B it is 70 Oe
  • curve C it is 100 Oe
  • curve D it is 130 Oe
  • curve E it is 0 Oe.
  • the magnetic field strength 32 is given in oersteds (Oe) in the cgs system of units.
  • FIG. 6 shows, on the one hand, that with increasing light output 31 or light intensity, the refractive index 30 of FegO ⁇ Ferrof fluid increases if a magnetic field is present.
  • the refractive index 30 is essentially a linear function of the light output 31 .
  • FIG. 7 illustrates the refractive index 30 of FegO 4 ferrofluid as a function of a magnetic field strength 32 in Oe (cgs unit system) for two optical powers 31 (curves F and G).
  • FIG. 7 is like FIG. 6 of publication M. G . Shlyagin et al. removed . It can be seen that the refractive index 30 increases with constant light output 31 as the magnetic field strength 32 increases. Furthermore, in a range of magnetic field strength 32 from 40 Oe to 120 Oe, the functional relationship between magnetic field strength 32 and refractive index 30 is linear.
  • An environmental sensor 1 for determining light output 31 or light intensity and/or magnetic field strength 32 can thus be implemented using FeO ⁇ Ferrof fluid as the material for the casing 4 .
  • the invention is not limited to the description based on the exemplary embodiments. Rather, the invention encompasses every new feature and every combination of features, which in particular includes every combination of features in the patent claims, even if this feature or this combination itself is not explicitly stated in the patent claims or the exemplary embodiments.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

In mindestens einer Ausführungsform umfasst der Umgebungssensor (1) zur Erfassung von zumindest einem Umgebungsparameter eine Halbleiterschichtenfolge (2), eine Ummantelung (4), deren Brechungsindex sich als Funktion des Umgebungsparameters ändert, einen ersten elektrischen Kontakt (5) sowie einen zweiten elektrischen Kontakt (6) zur Bestromung der Halbleiterschichtenfolge (2). Die Halbleiterschichtenfolge (2) weist die Form eines allgemeinen Zylinders mit einer Hauptachse (7) auf. In Richtungen senkrecht zur Hauptachse (7) ist die Halbleiterschichtenfolge (2) zumindest teilweise von der Ummantelung (4) bedeckt. Die Halbleiterschichtenfolge (2) weist einen Brechungsindex auf, der größer ist als der Brechungsindex der Ummantelung (4). Die Halbleiterschichtenfolge (2) ist dazu eingerichtet, innerhalb des Umgebungssensors (1) Lasermoden auszubilden. Ferner ist der Umgebungssensor (1) so eingerichtet, dass in dessen bestimmungsgemäßem Betrieb eine Änderung des Brechungsindexes der Ummantelung (4) eine Änderung des elektrischen Widerstands der Halbleiterschichtenfolge (2) aufgrund einer Änderung von Strahlungsverlusten innerhalb der Halbleiterschichtenfolge (2) bewirkt.

Description

Beschreibung
UMGEBUNGSSENSOR, MESSVORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER MESSVORRICHTUNG
Es wird ein Umgebungssensor angegeben . Darüber hinaus werden eine Messvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Messvorrichtung angegeben .
Eine zu lösende Aufgabe besteht unter anderem darin, einen Umgebungssensor anzugeben, der besonders kompakt ausgestaltet werden kann und eine hohe Sensitivität besitzt . Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht unter anderem darin, eine Messvorrichtung anzugeben, die einen solchen Umgebungssensor umfasst , um einen Umgebungsparameter zu messen . Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht unter anderem darin, ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Messvorrichtung anzugeben .
Diese Aufgaben werden durch die Gegenstände beziehungsweise Verfahren der unabhängigen Patentansprüche gelöst .
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der j eweils abhängigen Patentansprüche .
Der hier beschriebene Umgebungssensor eignet sich insbesondere zur Erfassung von zumindest einem Umgebungsparameter . Wird der Umgebungssensor beispielsweise als Bestandteil einer Messvorrichtung, insbesondere einer hier beschriebenen Messvorrichtung, verwendet , lässt sich der Wert des zumindest einen Umgebungsparameters ermitteln .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Umgebungssensors umfasst dieser eine Halbleiterschichtenfolge . Beispielsweise umfasst die Halbleiterschichtenfolge einen p-leitenden Bereich und einen n-leitenden Bereich und eine zwischen diesen beiden Bereichen angeordnete aktive Zone . Die aktive Zone dient zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung . Die aktive Zone beinhaltet insbesondere wenigstens eine Quantentopfstruktur in Form eines Einzelquantentopfs , kurz SQW, oder in Form einer Multiquantentopfstruktur, kurz MQW . Zusätzlich beinhaltet die aktive Zone eine , bevorzugt mehrere Nebentopfstrukturen . Beispielsweise wird in der aktiven Zone im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung im blauen oder grünen oder roten Spektralbereich oder im UV- Bereich oder im IR-Bereich erzeugt .
Beispielsweise basiert die Halbleiterschichtenfolge auf einem Nitridverbindungshalbleitermaterial , wie zum Beispiel AlnInj__ n-mGamN, oder auf einem Phosphidverbindungshalbleitermaterial , wie zum Beispiel AlnIn]__n-mGamP, oder auf einem Arsenidverbindungshalbleitermaterial , wie zum Beispiel AlnIn]__n-mGamAs , wobei j eweils 0 < n < 1 , 0 < m < 1 und m + n < 1 ist . Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstof fe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen . Der Einfachheit halber sind j edoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge , also Al , As , Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stof fe ersetzt und/oder ergänzt sein können .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Umgebungssensors oder seiner oben beschriebenen Aus führungs form umfasst der Umgebungssensor eine Ummantelung . Die Ummantelung ist insbesondere mit einem Material gebildet , deren Brechungsindex sich als Funktion eines Umgebungsparameters ändert . Insbesondere lässt sich aus dem Brechungsindex der Ummantelung eindeutig der Wert des Umgebungsparameters ermitteln . Die Ummantelung ist zum Beispiel mit einem dielektrischen Material gebildet . Alle Brechungsindices , die hier und im Folgenden genannt werden, beziehen sich insbesondere auf die in der aktiven Zone erzeugte Strahlung bei einer Betriebstemperatur des Umgebungssensors .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Umgebungssensors oder einer seiner oben beschriebenen Aus führungs formen umfasst dieser einen ersten elektrischen Kontakt und einen zweiten elektrischen Kontakt zur Bestromung der Halbleiterschichtenfolge . Die elektrischen Kontakte sind insbesondere an gegenüberliegenden Außenflächen der Halbleiterschichtenfolge angeordnet , wobei die Außenflächen parallel zur Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichtenfolge und/oder der aktiven Zone verlaufen . Die elektrischen Kontakte sind zum Beispiel mit einem der folgenden Materialien oder mit einer Mischung der folgenden Materialien gebildet : Au, Ag, Al , Ti .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Umgebungssensors oder einer seiner oben beschriebenen Aus führungs formen weist die Halbleiterschichtenfolge die Form eines allgemeinen Zylinders mit einer Hauptachse auf . Die Hauptachse verläuft insbesondere senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichtenfolge . Insbesondere verläuft die Hauptachse senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der aktiven Zone .
Mit „allgemeiner Zylinder" ist insbesondere der Begri f f im mathematischen Sinne gemeint . Demnach ist ein allgemeiner Zylinder aus einer geometrischen Grundfläche und einer geometrischen Deckfläche gebildet , wobei die Deckfläche sich aus einer Parallelverschiebung der Grundfläche ergibt . Insbesondere sind die Grundfläche und die Deckfläche in Richtung der Hauptachse deckungsgleich . Das heißt , die Parallelverschiebung erfolgt vorzugsweise in Richtung der Hauptachse . Eine Mantel fläche des allgemeinen Zylinders verbindet die Grundfläche und die Deckfläche miteinander .
Beispielsweise weist die Halbleiterschichtenfolge die geometrische Form eines geraden Kreis zylinders auf . Beispielsweise ist die Halbleiterschichtenfolge in Draufsicht dann kreis förmig . Insbesondere handelt es sich dann bei der Hauptachse um eine Rotationssymmetrieachse der Halbleiterschichtenfolge . Bei einem geraden Kreis zylinder ist sowohl die Grundfläche als auch die Deckfläche aus einer Kreisscheibe gebildet . Mit Draufsicht ist hier und im Folgenden eine Ansicht der Halbleiterschichtenfolge in Richtung der Hauptachse gemeint .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Umgebungssensors oder einer seiner oben beschriebenen Aus führungs formen ist in Richtung senkrecht zur Hauptachse die Halbleiterschichtenfolge von der Ummantelung zumindest teilweise bedeckt . Vorzugsweise ist die Halbleiterschichtenfolge in diesen Richtungen vollständig von der Ummantelung bedeckt . Das heißt , in Draufsicht umschließt die Ummantelung die Halbleiterschichtenfolge insbesondere vollständig .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Umgebungssensors oder einer seiner oben beschriebenen Aus führungs formen weist die Halbleiterschichtenfolge einen Brechungsindex auf , der größer ist als der Brechungsindex der Ummantelung . „Brechungsindex der Halbleiterschichtenfolge" bezieht sich insbesondere auf einen mittleren Brechungsindex der Halbleiterschichtenfolge . Alternativ ist mit „die Halbleiterschichtenfolge weist einen Brechungsindex auf" gemeint , dass eine Schicht , zum Beispiel die aktive Schicht , oder ein Bereich der Halbleiterschichtenfolge , zum Beispiel ein modenführender Bereich, einen entsprechenden Brechungsindex aufweist .
Zum Beispiel beträgt ein Unterschied im Brechungsindex zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der Ummantelung, im Folgenden auch Brechungsindexunterschied genannt , zumindest 0 , 1 % und höchstens 1 % . Insbesondere auch für den Fall , dass sich der Brechungsindex der Ummantelung verändert , ist der Brechungsindexunterschied in dieser Größenordnung noch vorhanden . Zum Beispiel beträgt der Unterschied im Brechungsindex Ixl O-^ .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Umgebungssensors oder einer seiner oben beschriebenen Aus führungs formen ist die Halbleiterschichtenfolge dazu eingerichtet , innerhalb des Umgebungssensors Lasermoden aus zubilden . Beispielsweise werden in der Halbleiterschichtenfolge sogenannte Ringmoden, aus dem Englischen auch Whispering Gallery Modes genannt , erzeugt . Diese Moden laufen entlang einer Grenz fläche zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der Ummantelung . Aufgrund von Totalreflexion an dieser Grenz fläche werden die Moden innerhalb der Halbleiterschichtenfolge verstärkt und es werden Lasermoden ausgebildet . Insbesondere wird im bestimmungsgemäßen Betrieb über die elektrischen Kontakte ein Strom in die Halbleiterschichtenfolge eingeprägt , der die Halbleiterschichtenfolge pumpt und die Lasermoden anregt . Ein grundlegendes Funktionsprinzip und Beispiele für Halbleiterlaserdioden, die Ringmoden ausbilden, sind beispielsweise in der Druckschri ft DE 102015108529 Al beschrieben, deren dahingehender Of fenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Umgebungssensors oder einer seiner oben beschriebenen Aus führungs formen ist der Umgebungssensor dazu eingerichtet , dass in dessen bestimmungsgemäß em Betrieb eine Änderung des Brechungsindexes der Ummantelung eine Änderung des elektrischen Widerstandes der Halbleiterschichtenfolge aufgrund einer Änderung der Strahlungsverluste innerhalb der Halbleiterschichtenfolge bewirkt . Mit anderen Worten, der elektrische Widerstand der Halbleiterschichtenfolge beziehungsweise des Umgebungssensors ist eine Funktion des Umgebungsparameters . Da im bestimmungsgemäßen Betrieb die erzeugten Lasermoden insbesondere an der Grenz fläche zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der Ummantelung verlaufen und das Erzeugen der Lasermoden auf an der Grenz fläche auftretende Totalreflexion basiert , hat der Brechungsindex der Ummantelung erheblichen Einfluss auf Strahlungsverluste innerhalb der Halbleiterschichtenfolge .
In mindestens einer Aus führungs form umfasst der Umgebungssensor zur Erfassung von zumindest einem Umgebungsparameter eine Halbleiterschichtenfolge , eine Ummantelung, deren Brechungsindex sich als Funktion des Umgebungsparameters ändert , sowie einen ersten elektrischen Kontakt und einen zweiten elektrischen Kontakt , die insbesondere zur Bestromung der Halbleiterschichtenfolge dienen . Die Halbleiterschichtenfolge weist die Form eines allgemeinen Zylinders mit einer Hauptachse auf . In Richtung senkrecht zur Hauptachse ist die Halbleiterschichtenfolge zumindest teilweise von der Ummantelung bedeckt . Die Halbleiterschichtenfolge weist einen Brechungsindex auf , der größer ist als der Brechungsindex der Ummantelung . Die Halbleiterschichtenfolge ist dazu eingerichtet , innerhalb des Umgebungssensors Lasermoden aus zubilden . Ferner ist der Umgebungssensor so eingerichtet , dass in dessen bestimmungsgemäß em Betrieb eine Änderung des Brechungsindexes der Ummantelung eine Änderung des elektrischen Widerstands der Halbleiterschichtenfolge aufgrund einer Änderung der Strahlungsverluste innerhalb der Halbleiterschichtenfolge bewirkt .
Einem hier beschriebenen Umgebungssensor liegen unter anderem folgende technische Besonderheiten zugrunde . Um einen besonders sensitiven Umgebungssensor zu realisieren wird eine zylinderförmige Halbleiterschichtenfolge mit einem Material ummantelt , dessen Brechungsindex auf Änderung der Umgebung reagiert . Durch Totalreflexion an einer Grenz fläche zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der Ummantelung wird eine in der Halbleiterschichtenfolge ausgebildete Ringmode innerhalb der Halbleiterschichtenfolge geführt . Bei der Totalreflexion dringt ein Teil der reflektierten Laserstrahlung als evanes zentes Feld in die Ummantelung ein . Unter anderem dadurch beeinflusst der Brechungsindex der Ummantelung die Lasermode innerhalb der Halbleiterschichtenfolge . Insbesondere werden optische Eigenschaften beeinflusst . Zum Beispiel kann sich die Frequenz verschieben, bei der die Laserstrahlung ihre maximale Intensität aufweist , oder eine Resonanz der Laserstrahlung wird in zwei Resonanzen auf gespaltet . Diese Änderungen können als Messsignal genutzt werden . Herkömmlicherweise ist dazu eine Auswertung der optischen Eigenschaften der Laserstrahlung zum Beispiel mit Hil fe eines Spektrometers notwendig . Ein solches Messverfahren ist beispielsweise in der Druckschri ft US 7,749,748 B2 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern durch Rückbezug aufgenommen wird.
In den Druckschriften Behringer M. (2007) High-Power Diode Laser Technology and Characteristics. In: Bachmann F., Loosen P., Poprawe R. (eds) High Power Diode Lasers. Springer Series in Optical Sciences, vol 128. Springer, New York, NY sowie Y. Mitsuhashi et al., IEEE J. of Quantum Electronics 17, 1216 ,1981, und A. A. Sahai et al., Optic Letters 39, 5630, 2014, ist beispielsweise beschrieben, dass ein elektrischer Widerstand einer herkömmlichen Halbleiterlaserdiode eine Funktion der Ref lektivität von Resonatorendflächen ist.
Der hier beschriebene Umgebungssensor macht unter anderem von der Idee Gebrauch, einen funktionalen Zusammenhang zwischen einem Umgebungsparameter und dem elektrischen Widerstand der Halbleiterschichtenfolge beziehungsweise des Umgebungssensors als Messgröße zu nutzen. Damit lässt sich über den elektrischen Widerstand des Umgebungssensors eine Änderung eines Umgebungsparameters ermitteln.
Aufgrund der Änderung des Brechungsindex der Ummantelung ändert sich die Bedingung für Totalreflexion an einer Grenzfläche zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der Ummantelung, wodurch sich Strahlungsverluste innerhalb der Halbleiterschichtenfolge verändern. Dies bewirkt eine Änderung des elektrischen Widerstands der Halbleiterschichtenfolge. Somit besteht zwischen einem an der Halbleiterschichtenfolge gemessenen Spannungsabfall bei einer konstanten Stromversorgung ein direkter Zusammenhang mit einer Änderung eines Umgebungsparameters. Besteht ein funktionaler Zusammenhang, insbesondere ein eineindeutiger Zusammenhang, zwischen dem Umgebungsparameter und dem elektrischen Widerstand, können beispielsweise aufgrund einer Kalibrierung des Umgebungssensors , auch absolute Werte des Umgebungsparameters erfasst werden .
Vorteilhafterweise wird bei einem hier beschriebenen Umgebungssensor kein weiteres Auslesegerät wie ein Spektrometer benötigt . Darüber hinaus können zylinderförmige Halbleiterlaserdioden vorteilhafterweise besonders kompakt ausgestaltet werden . Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass aufgrund der an einer Mantel fläche des allgemeinen Zylinders angeordneten Ummantelung ein besonders großer Anteil der Außenfläche des Umgebungssensors sensitiv auf eine Änderung der Umgebung reagiert .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Umgebungssensors oder einer seiner oben beschriebenen Aus führungs formen handelt es sich bei dem Umgebungsparameter um einen der folgenden Parameter : Temperatur, Druck, Feuchtigkeit , Lichtintensität , Magnetfeldstarke , pH-Wert . Beispielsweise ändert sich der Brechungsindex der Ummantelung aufgrund einer Änderung von einem dieser Parameter . Insbesondere ist einem bestimmten Temperaturwert , Druckwert , Feuchtigkeitswert , einer bestimmten Lichtintensität , Magnetfeldstärke und/oder einem pH-Wert genau ein Wert des Brechungsindex der Ummantelung zugeordnet . Mit anderen Worten zwischen dem Umgebungsparameter und dem Brechungsindex der Ummantelung, und damit insbesondere dem elektrischen Widerstand des Umgebungssensors , besteht ein eineindeutiger Zusammenhang .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Umgebungssensors oder einer seiner oben genannten Aus führungs formen weist die Ummantelung mindestens eines der folgenden Materialien auf : Bromphenolblau, Polyvinylalkohol , FegC^-Ferrof luid, Lithiumniobat , AlGaN .
Beispielsweise reagiert Bromphenolblau auf eine Änderung des pH-Werts mit einer Änderung des Brechungsindexes .
Polyvinylalkohol reagiert insbesondere auf eine Änderung der Feuchtigkeit , beispielsweise der Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft des Umgebungssensors , mit einer Änderung des Brechungsindexes . Der Brechungsindex von FegC^-Ferrof luid ist beispielsweise eine Funktion der Lichtintensität und/oder der Magnetfeldstärke . Beispielsweise zeigt der Brechungsindex von Lithiumniobat eine starke Abhängigkeit von der Temperatur, zum Beispiel von der Umgebungstemperatur . Der Brechungsindex von AlGaN ist zum Beispiel von einem Druck, beispielsweise einem Umgebungsdruck, abhängig . Vorzugweise wird Strahlung, die im Betrieb in dem Umgebungssensor erzeugt wird, nicht von AlGaN absorbiert .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Umgebungssensors oder einer seiner oben beschriebenen Aus führungs formen ist der funktionale Zusammenhang zwischen dem Brechungsindex der Ummantelung und dem mindestens einen Umgebungsparameter linear . Beispielsweise ist der Brechungsindex eine lineare Funktion des zu erfassenden Umgebungsparameters .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Umgebungssensors oder einer seiner oben beschriebenen Aus führungs formen ist eine von der Halbleiterschichtenfolge abgewandte Seite der Ummantelung direkt an die zu überwachende Umgebung angrenzend . Damit ist insbesondere gemeint , dass die Ummantelung nach außen freiliegt , also keine weiteren Materialien und/oder Schichten zwischen der Ummantelung und der Umgebung mit dem mindestens einen Umgebungsparameter angeordnet sind . Vorteilhafterweise kann damit der Umgebungsparameter besonders gut erfasst werden, da Umwelteinflüsse direkt von der Ummantelung registriert werden können . Insbesondere zur Ermittlung von Temperatur, Umgebungsdruck und Feuchtigkeit sowie dem pH-Wert lässt sich durch eine nach außen freiliegende Ummantelung die Sensitivität des Umgebungssensors erhöhen .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Umgebungssensors oder einer seiner oben beschriebenen Aus führungs formen ist an einer von der Halbleiterschichtenfolge abgewandten Seite der Ummantelung eine Passivierungsschicht angeordnet . Durch die Passivierungsschicht lässt sich insbesondere die Ummantelung schützen . Vorzugsweise hat die Passivierungsschicht keine Auswirkungen auf den Umgebungsparameter, der von der Ummantelung gesehen werden soll . Beispielsweise kommen als solche Umgebungsparameter eine Lichtintensität und/oder eine Magnetfeldstärke in Betracht . Die Passivierungsschicht ist in diesem Fall bevorzugt durchlässig für Umgebungslicht und/oder magnetische Felder . Die Passivierungsschicht weist zum Beispiel eine senkrecht zur Hauptachse gemessene Dicke zwischen einschließlich 1 nm und 100 nm auf . Die Passivierungsschicht ist zum Beispiel mit einem Oxid, wie Sili ziumoxid oder Aluminiumoxid, oder einem Nitrid, wie etwa Sili ziumnitrid gebildet .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Umgebungssensors oder einer seiner oben beschriebenen Aus führungs formen weist die Ummantelung eine Dicke von mindestens 1 nm und höchstens 1 pm auf . Insbesondere weist die Ummantelung eine Dicke zwischen einschließlich 10 nm und einschließlich 200 nm auf . Bevorzugt beträgt die Dicke zwischen einschließlich 90 nm und einschließlich 110 nm . Die Dicke wird insbesondere in Richtung senkrecht zur Hauptachse gemessen .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Umgebungssensors oder einer seiner oben beschriebenen Aus führungs formen weist die Halbleiterschichtenfolge die Form eines Prismas auf . Insbesondere weist der Umgebungssensor die Form eines Prismas auf . Die Halbleiterschichtenfolge und/oder der Umgebungssensor weisen in Draufsicht j eweils zum Beispiel die Form eines regelmäßigen Vielecks auf . Das regelmäßige Vieleck hat insbesondere mindestens fünf oder mindestens sechs oder mindestens acht Ecken . Bei dem Prisma handelt es sich insbesondere um einen allgemeinen Zylinder, bei dem die Grund- und die Deckfläche aus einem regelmäßigen Vieleck gebildet sind . Insbesondere ist für die Halbleiterschichtenfolge j egliches Prisma denkbar, welches Ringmoden im Inneren der Halbleiterschichtenfolge ausbilden kann . Basiert die Halbleiterschichtenfolge beispielsweise auf einem InGaN-Materialsystem, so lässt sich eine Halbleiterschichtenfolge in Form eines Prismas mit einem Hexagon als Grundfläche besonders einfach realisieren .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Umgebungssensors oder einer seiner oben beschriebenen Aus führungs formen weist der Umgebungssensor senkrecht zur Hauptachse eine Ausdehnung von maximal 1000 pm oder maximal 20 pm oder maximal 5 pm auf . Alternativ oder zusätzlich beträgt die Ausdehnung mindestens 500 nm oder mindestens 1 pm oder mindestens 5 pm . Im Falle einer Halbleiterschichtenfolge in der Form eines geraden Kreis zylinders ist die Ausdehnung insbesondere durch den Durchmesser des Umgebungssensors bestimmt . Eine Achse , entlang welcher die Ausdehnung gemessen wird, verläuft vorzugsweise durch die Hauptachse . Bei der Ausdehnung handelt es sich insbesondere um eine maximale Ausdehnung der Haiblei ter schichtenfolge .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Umgebungssensors oder einer seiner oben beschriebenen Aus führungs formen umfasst die Halbleiterschichtenfolge einen modenführenden Bereich . Der modenführende Bereich beinhaltet insbesondere die aktive Zone der Halbleiterschichtenfolge , die zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung eingerichtet ist . Ferner ist der modenführende Bereich vorzugsweise von dem ersten elektrischen Kontakt und dem zweiten Kontakt j eweils beabstandet . Insbesondere umfasst der modenführende Bereich eine erste Wellenleiterschicht und eine zweite Wellenleiterschicht , zwischen denen die aktive Zone angeordnet ist . Insbesondere wird Strahlung, die in der aktiven Zone erzeugt wird, innerhalb des modenführenden Bereichs geführt . Beispielsweise begrenzt der modenführende Bereich die Ausbreitung der Strahlung in einer Richtung parallel zur Hauptachse . Dazu weisen Bereiche der Halbleiterschichtenfolge , die den modenführenden Bereich in Richtung der Hauptachse begrenzen, vorzugsweise einen niedrigeren Brechungsindex auf als der modenführende Bereich .
Durch den Abstand des modenführenden Bereichs zu den elektrischen Kontakten lässt sich ein störender Einfluss der elektrischen Kontakte beziehungsweise der Außenflächen, an denen die elektrischen Kontakte angeordnet sind, auf die Lasermode im modenführenden Bereich vorteilhafterweise verringern .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Umgebungssensors oder seiner eben beschriebenen Aus führungs form weist der modenführende Bereich in Richtung senkrecht zur Hauptachse eine größere Ausdehnung auf als die übrige Halbleiterschichtenfolge . Vorteilhafterweise lässt sich damit der Einfluss der elektrischen Kontakte beziehungsweise der Deck- und der Grundfläche der Halbleiterschichtenfolge weiter verringern .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Umgebungssensors oder einer seiner oben beschriebenen Aus führungs formen weist der Umgebungssensor ein Substrat auf . Das Substrat ist insbesondere zwischen der Halbleiterschichtenfolge und dem ersten elektrischen Kontakt angeordnet . Vorzugsweise ist das Substrat aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet . Das Substrat umfasst beispielsweise Si oder GaAs oder ist aus einem dieser Materialien gebildet . Bei dem Substrat handelt es sich zum Beispiel um ein Aufwachssubstrat der Halbleiterschichtenfolge . Durch das Verbleiben der Halbleiterschichtenfolge auf dem Aufwachssubstrat ist der Umgebungssensor relativ einfach und kostengünstig herzustellen .
Es wird des Weiteren eine Messvorrichtung zur Ermittlung des Wertes zumindest eines Umgebungsparameters angegeben . Die Messvorrichtung umfasst einen Umgebungssensor, insbesondere einen Umgebungssensor gemäß einer der oben beschriebenen Aus führungs formen . Das heißt , sämtliche für den Umgebungssensor of fenbarten Merkmale sind auch für die Messvorrichtung of fenbart und umgekehrt .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form der Messvorrichtung umfasst die Messvorrichtung eine Stromquelle , die dazu eingerichtet ist , über die elektrischen Kontakte einen konstanten Strom in die Halbleiterschichtenfolge einzuprägen . Des Weiteren umfasst die Messvorrichtung einen Spannungsmesser, der an den Umgebungssensor gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist , einen elektrischen Spannungsabfall an dem Umgebungssensor zu messen . Aufgrund der konstanten Stromversorgung lässt sich mittels des Spannungsmessers ein elektrischer Widerstand des Umgebungssensors ermitteln .
Die Messvorrichtung umfasst ferner eine Auswertevorrichtung, die dazu eingerichtet ist , aus einem von dem Spannungsmesser gemessenen Spannungsabfall den zu ermittelnden Wert des Umgebungsparameters zuzuordnen, beispielsweise zu berechnen . Beispielsweise ist in der Auswertevorrichtung hinterlegt , wie ein funktionaler Zusammenhang zwischen dem Spannungsabfall , der aufgrund der Abhängigkeit des Brechungsindex der Ummantelung von dem Umgebungsparameter auftritt , mit dem zumindest einem Umgebungsparameter zusammenhängt .
Vorzugsweise ist j eweils einem Wert des Spannungsabfalls genau ein Wert des Umgebungsparameters zugeordnet und umgekehrt . Es handelt sich somit insbesondere um einen bi ektiven beziehungsweise eineindeutigen Zusammenhang zwischen dem Umgebungsparameter und dem Spannungsabfall .
Es wird des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben einer Messvorrichtung angegeben . Die Messvorrichtung kann insbesondere eine hier beschriebene Messvorrichtung mit einem hier beschriebenen Umgebungssensor sein . Das heißt sämtliche für die Messvorrichtung und/oder den Umgebungssensor of fenbarten Merkmale sind auch für das Verfahren of fenbart und umgekehrt .
Bei dem Verfahren zum Betreiben einer Messvorrichtung wird in dem Umgebungssensor ein konstanter Strom eingeprägt , der zur Erzeugung von Lasermoden in der Halbleiterschichtenfolge führt . Es wird ein Strom derart eingeprägt , dass insbesondere eine Stromdichte in der Halbleiterschichtenfolge ausreichend ist , um die Halbleiterschichtenfolge oberhalb einer Laserschwelle zu betreiben . Vorzugsweise wird während des gesamten Verfahrens Strom mit einem konstanten Wert in die Halbleiterschichtenfolge über die elektrischen Kontakte eingeprägt .
In einem weiteren Verfahrensschritt wird ein Spannungsabfall an dem Umgebungssensor gemessen . Insbesondere wird der Spannungsabfall mittels des Spannungsmessers der Messvorrichtung gemessen .
In einem weiteren Verfahrensschritt wird dem gemessenen Spannungsabfall ein Wert eines zu ermittelnden Umgebungsparameters zugeordnet . Dies geschieht insbesondere mittels der Auswertevorrichtung .
Beispielsweise wird die Messvorrichtung vor dem Durchführen des Verfahrens kalibriert . Das heißt , der Spannungsabfall an dem Umgebungssensor wird bei einem bekannten Umgebungsparameter gemessen . Dieses Wertepaar aus Spannungsabfall und Wert des Umgebungsparameters wird beispielsweise in einem Speicher der Auswertevorrichtung hinterlegt . Dies wird insbesondere für eine Viel zahl von Werten des Umgebungsparameters wiederholt . Während des Verfahrens zum Betreiben der Messvorrichtung wird dann zum Beispiel auf diese gespeicherten Wertepaare zurückgegri f fen, um aus dem gemessenen Spannungsabfall den Wert des Umgebungsparameters zu bestimmen .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens oder einer seiner oben beschriebenen Aus führungs formen bewirkt eine Änderung des zumindest einen Umgebungsparameters eine Änderung des Brechungsindexes der Ummantelung des Umgebungssensors . Diese Änderung des Brechungsindexes bewirkt eine Änderung von elektrischen Verlusten innerhalb der Halbleiterschichtenfolge . Dies geschieht insbesondere deshalb, da sich die Bedingung für Totalreflexion an einer Grenz fläche zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der Ummantelung ändert . Darüber hinaus dringt ein Teil der totalreflektierten Strahlung in die Ummantelung ein, beispielsweise in Form eines evanes zenten Feldes , wodurch die Änderung des Brechungsindexes der Ummantelung Einfluss auf die Lasermode in der Halbleiterschichtenfolge nimmt . Die Änderung von Verlusten innerhalb der Halbleiterschichtenfolge bewirkt eine Änderung des gemessenen Spannungsabfalls aufgrund einer Änderung des elektrischen Widerstandes des Umgebungssensors . Treten beispielsweise aufgrund der Brechungsindexänderung der Ummantelung höhere Verluste innerhalb der Halbleiterschichtenfolge auf , so muss der Umgebungssensor mit einer höheren elektrischen Leistung betrieben werden . Aufgrund der konstanten Stromstärke steigt damit der Spannungsabfall an .
Aus der Änderung des gemessenen Spannungsabfalls wird eine Änderung des zumindest einen Umgebungsparameters ermittelt . Damit ist es möglich, nicht nur einen konstanten Wert eines Umgebungsparameters zu ermitteln, sondern auch eine Änderung des Wertes .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens oder einer seiner oben genannten Aus führungs formen bewirkt eine Änderung des Brechungsindexes der Ummantelung eine Änderung einer von dem Umgebungssensor abgegebenen Lichtmenge . Aufgrund der Brechungsindexänderung der Ummantelung ändert sich insbesondere die Bedingung für Totalreflexion an der Grenz fläche zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der Ummantelung, wodurch sich auch der Anteil der Strahlung ändert , der aufgrund von Totalreflexion an der Grenz fläche reflektiert wird . Verschiebt sich beispielsweise die Bedingung derart , dass ein geringerer Teil der eintretenden Strahlung totalreflektiert wird, so verlässt ein größerer Anteil der Strahlung den Umgebungssensor in Richtung senkrecht zur Hauptachse . Es ist möglich, dass sich die Bedingung für Totalreflexion derart verändert , dass keinerlei Totalreflexion mehr auftritt . In diesem Fall steigt die von dem Umgebungssensor abgegebene Lichtmenge stark an . Die Lichtmenge kann beispielsweise von einem menschlichen Beobachter mit bloßem Auge registriert werden . Die abgegebene Lichtmenge stellt zum Beispiel ein zusätzliches Signal dar, anhand welchem eine Änderung des Umgebungsparameters erkennbar ist . Insbesondere ist dieses Signal für einen menschlichen Beobachter mit bloßem Auge erkennbar .
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Umgebungssensors , der Messvorrichtung und des Verfahrens zum Betreiben einer Messvorrichtung ergeben sich aus den im Folgenden in Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen dargestellten Aus führungsbeispielen . Gleiche , gleichartige und gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugs zeichen versehen . Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht grundsätzlich als maßstäblich zu betrachten . Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein .
Es zeigen : Figur 1 ein Aus führungsbeispiel einer Messvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht ,
Figuren 2 bis 5 Aus führungsbeispiele eines Umgebungssensors in verschiedenen Ansichten, und
Figuren 6 und 7 die Abhängigkeit des Brechungsindexes von j e einem Material als Funktion eines Umgebungsparameters .
Bei dem Aus führungsbeispiel der Messvorrichtung 100 der Figur
1 umfasst ein Umgebungssensor 1 eine Halbleiterschichtenfolge
2 mit einem modenführenden Bereich 9 . Der Umgebungssensor 1 umfasst darüber hinaus eine Ummantelung 4 . Der Umgebungssensor 1 und die Halbleiterschichtenfolge 2 weisen j eweils die Form eines geraden Kreis zylinders mit einer Hauptachse 7 auf . Die Hauptachse 7 ist insbesondere eine Rotationsymmetrieachse des Umgebungssensors 1 . Die Ummantelung 4 bedeckt in Richtungen senkrecht zur Hauptachse
7 die Halbleiterschichtenfolge 2 vollständig . Die Ummantelung 4 weist einen Brechungsindex auf , der sich als Funktion eines Umgebungsparameters eines den Umgebungsparameter 1 umgebenen Mediums ändert . Insbesondere ist die Ummantelung 4 mit einem dielektrischen Material gebildet , besteht beispielsweise vollständig aus einem dielektrischen Material .
Die Halbleiterschichtenfolge 2 , insbesondere der modenführende Bereich 9 , weist einen Brechungsindex auf , der größer ist als der Brechungsindex der Ummantelung 4 . Aufgrund des Brechungsindexunterschieds zwischen der Halbleiterschichtenfolge 2 und der Ummantelung 4 breitet sich elektromagnetische Strahlung an einer Grenz fläche 16 zwischen der Halbleiterschichtenfolge 2 und der Ummantelung 4 aus . Insbesondere wird aufgrund des Brechungsindexunterschieds elektromagnetische Strahlung an der Grenz fläche 16 totalreflektiert . Die elektromagnetische Strahlung wird im bestimmungsgemäßen Betrieb in der aktiven Zone 3 erzeugt . Im Inneren der Halbleiterschichtenfolge 2 bildet sich damit eine Lasermode 11 aus . Die Lasermode 11 ist insbesondere in der Figur 3 als gestrichelte Linie angedeutet . Der Brechungsindexunterschied beträgt zum Beispiel Ixl O-^ .
Die Halbleiterschichtenfolge 2 basiert beispielsweise auf einem Verbindungshalbleitermaterial , wie etwa InAlGaAs oder InGaN . Beispiele für Materialien der Halbleiterschichtenfolge und die prinzipielle Funktionsweise , die zur Ausbildung von Lasermoden innerhalb der Halbleiterschichtenfolge 2 führen, sind beispielsweise in der Druckschri ft DE 102015108529 Al beschrieben .
Der modenführende Bereich 9 umfasst die aktive Schicht 3 sowie einen ersten Wellenleiter 12 und einen zweiten Wellenleiter 13 . Die aktive Zone 3 ist zwischen den Wellenleitern 12 , 13 angeordnet . Der modenführende Bereich 9 ist zwischen einer ersten Deckschicht 14 und einer zweiten Deckschicht 15 angeordnet . Vorzugsweise breitet sich elektromagnetische Strahlung, die in der aktiven Zone 3 erzeugt wird, lediglich in dem modenführenden Bereich 9 aus . Dazu weist der modenführende Bereich 9 beispielsweise einen Brechungsindex auf , der von denen der ersten und zweiten Deckschicht 14 , 15 verschieden ist . Insbesondere weisen die Deckschichten 14 , 15 j eweils einen geringeren Brechungsindex auf als der modenführende Bereich 9 . Der erste Wellenleiter 12 und die erste Deckschicht 14 sind insbesondere n-dotiert und der zweite Wellenleiter 13 und die zweite Deckschicht 15 sind insbesondere p-dotiert . Alternativ ist die Dotierung beispielsweise umgekehrt gewählt .
An einer von der aktiven Zone 3 abgewandten Fläche der ersten Deckschicht 14 ist ein Substrat 10 angeordnet . In einer von der Halbleiterschichtenfolge 2 abgewandten Seite des Substrats 10 ist ein erster elektrischer Kontakt 5 angeordnet . Bei dem ersten elektrischen Kontakt 5 handelt es sich insbesondere um einen n-Kontakt . Das Substrat 10 ist bevorzugt aus einem Halbleitermaterial gebildet und elektrisch leitend . Beispielsweise umfasst das Substrat 10 eines der folgenden Materialien : Si , Ga, As . Das Aufwachssubstrat 10 ist insbesondere ein Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge 2 .
An einer von der aktiven Zone 3 abgewandten Fläche der zweiten Deckschicht 15 ist ein zweiter elektrischer Kontakt 6 angeordnet . Bei dem zweiten elektrischen Kontakt 6 handelt es sich insbesondere um einen p-Kontakt . Die elektrischen Kontakte 5 , 6 umfassen bevorzugt eines der folgenden Metalle : Au, Pt , Ag, Al . Über die elektrischen Kontakte 5 , 6 wird im bestimmungsgemäßen Betrieb die Halbleiterschichtenfolge 2 bestromt . Dazu umfasst die Messvorrichtung 100 eine Stromquelle 105 , über die Strom derart eingeprägt wird, dass in dem modenführenden Bereich 9 Lasermoden angeregt werden . Des Weiteren umfasst die Messvorrichtung 100 einen Spannungsmesser 110 , der an den Umgebungssensor 1 gekoppelt ist und über den ein Spannungsabfall an dem Umgebungssensor 1 gemessen werden kann .
Die Messvorrichtung 100 der Figur 1 eignet sich sowohl zur Bestimmung eines Umgebungsparameters als auch zur Messung einer Änderung eines Umgebungsparameters . Da der Brechungsindex der Ummantelung 4 eine Funktion des Umgebungsparameters ist , ist auch ein elektrischer Widerstand des Umgebungssensors 1 eine Funktion des Umgebungsparameters . Grund dafür ist , dass eine Bedingung für Totalreflexion an der Grenz fläche 16 von dem Brechungsindex der Ummantelung 4 abhängt . Das heißt , über den Brechungsindex der Ummantelung 4 wird bestimmt , welcher Anteil an in der aktiven Zone 3 erzeugter Strahlung an der Grenz fläche 16 totalreflektiert wird . Unter anderem dieser Anteil bestimmt wie groß der Strahlungsverlust innerhalb der Halbleiterschichtenfolge 2 ist und damit , mit welcher Leistung der Umgebungssensor 1 betrieben werden muss , so dass sich im modenführenden Bereich 9 weiterhin Lasermoden 11 anregen lassen . Das heißt wiederum, der elektrische Widerstand des Umgebungssensors 1 hängt von den Strahlungsverlusten innerhalb der Halbleiterschichtenfolge 2 und damit vom Brechungsindex der Ummantelung 4 ab . Damit wiederum hängt der elektrische Widerstand von dem Umgebungsparameter ab, der zu ermitteln ist .
Der elektrische Widerstand des Umgebungssensors 1 lässt sich über den Spannungsabfall , der über dem Spannungsmesser 110 gemessen wird, ermitteln, da die Stromquelle 105 über den Betrieb der Messvorrichtung einen konstanten Strom in die Halbleiterschichtenfolge 2 einprägt . Eine mit dem Spannungsmesser 110 verbundene Auswertevorrichtung 120 ermittelt aus dem Spannungsabfall den Wert des Umgebungsparameters .
Da eine Änderung des Umgebungsparameters eine Änderung des Brechungsindexes der Ummantelung 4 bewirkt , wird aus den eben dargelegten Gründen ein veränderter Spannungsabfall an dem Umgebungssensor 1 gemessen . Damit lässt sich mittels der Auswertevorrichtung 120 eine Änderung des Umgebungsparameters ermitteln .
Zum Beispiel umfasst die Ummantelung 4 Bromphenolblau . In diesem Fall ist der Brechungsindex der Ummantelung 4 eine Funktion des pH-Wertes der Umgebung . Damit kann mit der Messvorrichtung 100 eine pH-Wert-Messung durchgeführt werden .
Das Aus führungsbeispiel des Umgebungssensors 1 der Figur 2 weist im Wesentlichen dieselben Merkmale wie der Umgebungssensor 1 der Figur 1 auf mit dem Unterschied, dass der modenführende Bereich 9 eine größere Ausdehnung senkrecht zur Hauptachse 7 aufweist als die übrigen Bereiche der Halbleiterschichtenfolge 2 . Die übrigen Bereiche der Halbleiterschichtenfolge 2 sind insbesondere durch die erste und zweite Deckschicht 14 , 15 gebildet .
Die Figur 3 zeigt einen Querschnitt senkrecht zu einer Hauptachse 7 eines Umgebungssensor 1 . Die Schnittebene verläuft insbesondere durch die aktive Zone 3 . Bei dem Umgebungssensor 1 handelt es sich zum Beispiel um einen Umgebungssensor 1 gemäß einer der Figuren 1 und 2 . In der Figur 3 ist angedeutet , wie sich Lasermoden 11 in der Halbleiterschichtenfolge 2 aufgrund von Totalreflexion an der Grenz fläche 16 ausbilden .
Das Aus führungsbeispiel der Figur 4 zeigt im Wesentlichen dieselben Merkmale wie die Aus führungsbeispiele der Figuren 1 bis 3 , mit dem Unterschied, dass die Halbleiterschichtenfolge 2 und der Umgebungssensor 1 die Form eines Prismas aufweisen . Im Querschnitt der Figur 4 ist dies daran zu erkennen, dass die Halbleiterschichtenfolge 2 und der Umgebungssensor 1 die Form eines Sechsecks (Hexagon) aufweist . Die Halbleiterschichtenfolge 2 basiert in diesem Fall beispielsweise auf dem Materialsystem InGaN . Aufgrund einer Kristallstruktur dieses Materialsystems lässt sich ein Umgebungssensor 1 mit einem Hexagon als Grundfläche besonderes einfach herstellen .
Figur 5 zeigt einen Umgebungssensor 1 in einer Schnittansicht , wobei die Schnittebene parallel und entlang der Hauptachse 7 verläuft . Der Umgebungssensor 1 der Figur 5 weist im Wesentlichen dieselben Merkmale auf wie der Umgebungssensor 1 der Figur 1 mit dem Unterschied, dass eine Passivierungsschicht 8 vorhanden ist . Die Passivierungsschicht 8 ist an einer von der Halbleiterschichtenfolge 2 abgewandten Seite der Ummantelung 4 angeordnet . Insbesondere wird diese Seite der Ummantelung 4 vollständig von der Passivierungsschicht 8 bedeckt . Ein solcher Umgebungssensor 1 kann zum Beispiel zur Ermittlung einer Lichtintensität der Umgebung oder einer Magnetfeldstärke verwendet werden . Bevorzugt ist die Passivierungsschicht 8 dazu für magnetische Felder und/oder elektromagnetische Felder durchlässig . Damit ist gemeint , dass die physikalischen Eigenschaften dieser Felder durch die Passivierungsschicht 8 nicht wesentlich oder gar nicht beeinflusst werden . Die Passivierungsschicht 8 schützt darüber hinaus die Ummantelung 4 und ist zum Beispiel aus Sili ziumoxid . Eine Passivierungsschicht 8 kann auch bei allen anderen Aus führungsbeispielen des Umgebungssensors 1 vorhanden sein .
Figur 6 zeigt einen Brechungsindex 30 von FegC^-Ferrof luid als Funktion einer Lichtleistung 31 in pW bei verschiedenen Magnetfeldstärken 32 (Kurven A bis E ) . Die Figur 6 ist wie auch die weiter unten erwähnte Figur 7 aus der Druckschri ft M . G . Shlyagin et al . , Int . J . for Light and Elec . Opt . 186 , 418-422 , 2019 entnommen, deren Of fenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird . Bei der Kurve A beträgt die Magnetfeldstärke 32 40 Oe , bei der Kurve B 70 Oe , bei der Kurve C 100 Oe , bei der Kurve D 130 Oe und bei der Kurve E 0 Oe . Die Magnetfeldstärke 32 ist in Oersted ( Oe ) im cgs-Einheitensystem angegeben .
Figur 6 verdeutlicht zum einen, dass bei zunehmender Lichtleistung 31 beziehungsweise Lichtintensität der Brechungsindex 30 von FegO^Ferrof luid ansteigt , sofern ein Magnetfeld anliegt . Zum anderen ist in diesem Fall der Brechungsindex 30 im Wesentlichen eine lineare Funktion der Lichtleistung 31 .
Figur 7 illustriert den Brechungsindex 30 von FegO^ Ferrofluid als Funktion einer Magnetfeldstärke 32 in Oe ( cgs- Einheitensystem) für zwei Lichtleistungen 31 (Kurven F und G) . Figur 7 ist wie Figur 6 der Druckschri ft M . G . Shlyagin et al . entnommen . Es ist zu erkennen, dass der Brechungsindex 30 bei konstanter Lichtleistung 31 mit zunehmender Magnetfeldstärke 32 ansteigt . Ferner ist in einem Bereich der Magnetfeldstärke 32 von 40 Oe bis 120 Oe der funktionale Zusammenhang zwischen Magnetfeldstärke 32 und Brechungsindex 30 linear .
Damit kann unter Verwendung von FegO^Ferrof luid als Material für die Ummantelung 4 ein Umgebungssensor 1 zur Ermittlung von Lichtleistung 31 beziehungsweise Lichtintensität und/oder Magnetfeldstärke 32 realisiert werden .
Die in den Figuren gezeigten Komponenten folgen, sofern nicht anders kenntlich gemacht , bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge j eweils unmittelbar aufeinander . Sich in den Figuren nicht berührende Schichten sind bevorzugt voneinander beabstandet . Soweit Linien parallel zueinander gezeichnet sind, sind die entsprechenden Flächen bevorzugt ebenso parallel zueinander ausgerichtet . Ebenfalls , soweit nicht anders kenntlich gemacht , sind die relativen Positionen der gezeichneten Komponenten zueinander in den Figuren realistisch wiedergegeben .
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Aus führungsbeispiele auf diese beschränkt . Vielmehr umfasst die Erfindung j edes neue Merkmal sowie j ede Kombination von Merkmalen, was insbesondere j ede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet , auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht expli zit in den Patentansprüchen oder den Aus führungsbeispielen angegeben ist .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102020123477 . 5 , deren Of fenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird .
Bezugs zeichenliste
1 Umgebungssensor
2 Halbleiterschichtenfolge
3 aktive Zone
4 Ummantelung
5 erster elektrischer Kontakt
6 zweiter elektrischer Kontakt
7 Hauptachse
8 Passivierungsschicht
9 modenführender Bereich
10 Substrat
11 Lasermode
12 erster Wellenleiter
13 zweiter Wellenleiter
14 erste Deckschicht
15 zweite Deckschicht
16 Grenz fläche
30 Brechungsindex von FegC^-Ferrof luid
31 Lichtleistung in pW
32 Magnetfeldstärke in pW
100 Messvorrichtung
105 Stromquelle
110 Spannungsmesser
120 Auswertevorrichtung
A bis G Messkurven

Claims

28 Patentansprüche
1. Umgebungssensor (1) zur Erfassung von zumindest einem Umgebungsparameter umfassend
- eine Halbleiterschichtenfolge (2) , die dazu eingerichtet ist, innerhalb des Umgebungssensors (1) Lasermoden auszubilden,
- eine Ummantelung (4) , deren Brechungsindex sich als Funktion des Umgebungsparameters ändert,
- einen ersten elektrischen Kontakt (5) und einen zweiten elektrischen Kontakt (6) zur Bestromung der Halbleiterschichtenfolge (2) , wobei
- die Halbleiterschichtenfolge (2) die Form eines allgemeinen Zylinders mit einer Hauptachse (7) aufweist,
- in Richtungen senkrecht zur Hauptachse (7) die Halbleiterschichtenfolge (2) von der Ummantelung (4) zumindest teilweise bedeckt ist,
- die Halbleiterschichtenfolge (2) einen Brechungsindex aufweist, der größer ist als der Brechungsindex der Ummantelung (4) ,
- der Umgebungssensor (1) dazu eingerichtet ist, dass in dessen bestimmungsgemäßen Betrieb eine Änderung des Brechungsindexes der Ummantelung (4) eine Änderung des elektrischen Widerstands der Halbleiterschichtenfolge
(2) aufgrund einer Änderung der Strahlungsverluste innerhalb der Halbleiterschichtenfolge (2) bewirkt.
2. Umgebungssensor (1) nach Anspruch 1, bei dem der Umgebungsparameter einer der folgenden Parameter ist: Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, Lichtintensität, Magnetfeldstärke, pH-Wert.
3. Umgebungssensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ummantelung (4) mindestens eines der folgenden Materialien umfasst: Bromphenolblau, Polyvinylalkohol, FegC^-Ferrof luid, Lithiumniobat , AlGaN.
4. Umgebungssensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der funktionelle Zusammenhang zwischen dem Brechungsindex der Ummantelung (4) und dem mindestens einen Umgebungsparameter linear ist.
5. Umgebungssensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine von der Halbleiterschichtenfolge (2) abgewandte Seite der Ummantelung (4) direkt an die zu überwachende Umgebung grenzt.
6. Umgebungssensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei an einer von der Halbleiterschichtenfolge (2) abgewandten Seite der Ummantelung (4) eine Passivierungsschicht (8) angeordnet ist.
7. Umgebungssensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ummantelung (4) eine Dicke von mindestens 1 nm und höchstens 1 pm aufweist.
8. Umgebungssensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halbleiterschichtenfolge (2) die Form eines Prismas aufweist . Umgebungssensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Umgebungssensor (1) senkrecht zur Hauptachse (7) eine Ausdehnung von maximal 20 pm aufweist. Umgebungssensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- die Halbleiterschichtenfolge (2) einen modenführenden Bereich (9) umfasst,
- der modenführende Bereich (9) eine aktive Zone (3) der Halbleiterschichtenfolge (2) beinhaltet, und
- der modenführende Bereich (9) von dem ersten elektrischen Kontakt (5) und dem zweiten elektrischen Kontakt (6) jeweils beabstandet ist. Umgebungssensor (1) nach Anspruch 10, wobei der modenführende Bereich (9) in Richtungen senkrecht zur Hauptachse (7) eine größere Ausdehnung aufweist als die übrige Halbleiterschichtenfolge (2) . Umgebungssensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- der Umgebungssensor (1) ein Substrat (10) aufweist,
- das Substrat (10) zwischen der
Halbleiterschichtenfolge (2) und dem ersten elektrischen Kontakt (5) angeordnet ist,
- das Substrat (10) aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist. Messvorrichtung (100) zur Ermittlung des Wertes zumindest eines Umgebungsparameters umfassend - einen Umgebungssensor (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
- eine Stromquelle (105) , die dazu eingerichtet ist, über die elektrischen Kontakte (5, 6) einen konstanten Strom in die Halbleiterschichtenfolge (2) einzuprägen,
- einen Spannungsmesser (110) , der an den Umgebungssensor (1) gekoppelt und dazu eingerichtet ist, einen elektrischen Spannungsabfall an dem Umgebungssensor (1) zu messen,
- eine Auswertevorrichtung (120) , die dazu eingerichtet ist, aus einem von dem Spannungsmesser (110) gemessenen Spannungsabfall den zu ermittelnden Wert des Umgebungsparameters zuzuordnen. Verfahren zum Betreiben einer Messvorrichtung (100) gemäß Anspruch 13, bei dem
- in den Umgebungssensors (1) ein konstanter Strom eingeprägt wird, der eine Erzeugung von Lasermoden in der Halbleiterschichtenfolge (2) bewirkt,
- ein Spannungsabfall an dem Umgebungssensor (1) gemessen wird,
- dem gemessenen Spannungsabfall ein Wert eines zu ermittelnden Umgebungsparameters zugeordnet wird. Verfahren nach Anspruch 14, wobei
- eine Änderung des zumindest einen Umgebungsparameters eine Änderung des Brechungsindex der Ummantelung (4) des Umgebungssensors (1) bewirkt,
- die Änderung des Brechungsindex der Ummantelung (4) eine Änderung von elektrischen Verlusten innerhalb der Halbleiterschichtenfolge (2) bewirkt, 32
- die Änderung von elektrischen Verlusten innerhalb der Halbleiterschichtenfolge ( 2 ) eine Änderung des gemessenen Spannungsabfalls bewirkt ,
- aus der Änderung des gemessenen Spannungsabfalls eine Änderung des zumindest einem Umgebungsparameters ermittelt wird . Verfahren nach Anspruch 14 oder 15 , wobei eine Änderung des Brechungsindex der Ummantelung ( 4 ) eine Änderung einer von dem Umgebungssensor ( 1 ) abgegebene Lichtmenge bewirkt .
PCT/EP2021/073633 2020-09-09 2021-08-26 Umgebungssensor, messvorrichtung und verfahren zum betreiben einer messvorrichtung WO2022053326A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18/044,416 US20230378715A1 (en) 2020-09-09 2021-08-26 Environment sensor, measuring device and method for operating a measuring device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020123477.5A DE102020123477A1 (de) 2020-09-09 2020-09-09 Umgebungssensor, messvorrichtung und verfahren zum betreiben einer messvorrichtung
DE102020123477.5 2020-09-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022053326A1 true WO2022053326A1 (de) 2022-03-17

Family

ID=77666512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2021/073633 WO2022053326A1 (de) 2020-09-09 2021-08-26 Umgebungssensor, messvorrichtung und verfahren zum betreiben einer messvorrichtung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230378715A1 (de)
DE (1) DE102020123477A1 (de)
WO (1) WO2022053326A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5099350A (en) * 1988-08-11 1992-03-24 Etat Francais Represente Par Le Ministere Des Postes, Des Telecommunications Et De L'espace (Centre National D'etudes Des Telecommunications) Method and device for the optical filtering and photodetection of intensity-modulated optical signals
US7749748B2 (en) 2004-09-01 2010-07-06 Palo Alto Research Center, Inc. Biosensor using microdisk laser
DE112008002059B4 (de) * 2007-07-30 2013-11-14 Hewlett-Packard Development Co., L.P. Mikroresonatorsysteme und Verfahren zum Herstellen derselben
DE102015108529A1 (de) 2015-05-29 2016-12-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaserdiode und Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaserdiode

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101896180B1 (ko) 2017-04-11 2018-09-07 재단법인대구경북과학기술원 마이크로 디스크, 마이크로 디스크 레이저 및 이를 이용한 화학 센서

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5099350A (en) * 1988-08-11 1992-03-24 Etat Francais Represente Par Le Ministere Des Postes, Des Telecommunications Et De L'espace (Centre National D'etudes Des Telecommunications) Method and device for the optical filtering and photodetection of intensity-modulated optical signals
US7749748B2 (en) 2004-09-01 2010-07-06 Palo Alto Research Center, Inc. Biosensor using microdisk laser
DE112008002059B4 (de) * 2007-07-30 2013-11-14 Hewlett-Packard Development Co., L.P. Mikroresonatorsysteme und Verfahren zum Herstellen derselben
DE102015108529A1 (de) 2015-05-29 2016-12-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaserdiode und Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaserdiode

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"High Power Diode Lasers. Springer Series in Optical Sciences", vol. 128, SPRINGER, article "Laser Technology and Characteristics"
A. A. SAHAI ET AL., OPTIC LETTERS, vol. 39, 2014, pages 5630
BACKES S A ET AL: "Threshold reduction in pierced microdisk lasers", APPLIED PHYSICS LETTERS, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS, 2 HUNTINGTON QUADRANGLE, MELVILLE, NY 11747, vol. 74, no. 2, 11 January 1999 (1999-01-11), pages 176 - 178, XP012022632, ISSN: 0003-6951, DOI: 10.1063/1.123285 *
JIANG XUEFENG ET AL: "Whispering-gallery microresonators for sensing technologies", PROCEEDINGS OF SPIE; [PROCEEDINGS OF SPIE ISSN 0277-786X VOLUME 10524], SPIE, US, vol. 10629, 16 May 2018 (2018-05-16), pages 106290R - 106290R, XP060105080, ISBN: 978-1-5106-1533-5, DOI: 10.1117/12.2305458 *
M. G. SHLYAGIN ET AL., INT. J. FOR LIGHT AND ELEC. OPT., vol. 186, 2019, pages 418 - 422
Y. MITSUHASHI ET AL., IEEE J. OF QUANTUM ELECTRONICS, vol. 17, pages 1216
YIN BIN ET AL: "Wavelength- and Intensity-Demodulated Dual-Wavelength Fiber Laser Sensor for Simultaneous RH and Temperature Detection", IEEE ACCESS, IEEE, USA, vol. 8, 7 March 2020 (2020-03-07), pages 52091 - 52099, XP011779855, DOI: 10.1109/ACCESS.2020.2979470 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102020123477A1 (de) 2022-03-10
US20230378715A1 (en) 2023-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1344046B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur analyse der qualitativen und/oder quantitativen zusammensetzung von fluiden
EP2702364B1 (de) Vorrichtung zur messung von zustandsgrössen
EP3373023B1 (de) Sensor und verfahren zu dessen herstellung und verwendung
DE102008022941A1 (de) Sensorsystem mit einer Beleuchtungseinrichtung und einer Detektoreinrichtung
EP1197738A1 (de) Anisotroper Faserlaser-Sensor mit verteilter Rückkopplung
DE102007059309A1 (de) System und Verfahren für integrierte Messungen unter Anwendung optischer Sensoren
EP2488851A1 (de) Photoakustischer gassensor sowie verfahren zu seiner herstellung und verwendung
CN104662677A (zh) 光源和包括光源的光学相干层析成像装置
DE102015110496B4 (de) Integriertes, lichtemittierendes bauelement,integriertes sensorbauelement undherstellungsverfahren
DE102009056387B4 (de) Kantenemittierender Halbleiterlaser Halbleiterlaser mit einem Phasenstrukturbereich zur Selektion lateraler Lasermoden
DE102013210438B4 (de) Quantenkaskadenlaser
DE112015006195T5 (de) Spektral programmierbarer Memristor
DE102010006773A1 (de) Wellenlängensensitives plasmonisch aktives Modul zur spektral aufgelösten Detektion von Licht
DE102016014939A1 (de) Laservorrichtung, basierend auf einem photonischen Kristall mit säulen- oder wandförmigen Halbleiterelementen, und Verfahren zu deren Betrieb und Herstellung
WO2022053326A1 (de) Umgebungssensor, messvorrichtung und verfahren zum betreiben einer messvorrichtung
DE60106555T2 (de) Sensor unter Verwendung von abgeschwächter Totalreflektion
DE102015108402A1 (de) Halbleiterbauelemente, ein Fluidsensor und ein Verfahren zum Bilden eines Halbleiterbauelements
EP2096459B1 (de) Sensorsystem mit einer Beleuchtungseinrichtung und einer Detektoreinrichtung
DE112021000941T5 (de) Sensormethode und Sensorsystem
DE19839088B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Temperaturstabilisierung einer Halbleiter-Lichtemissionsvorrichtung
DE102011017196A1 (de) Polarisierte Strahlung emittierender Halbleiterchip
DE102009019516A1 (de) Kantenemittierender Halbleiterlaser
DE19636229B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Degradationsprozessen in Halbleiterlasern
AT511032B1 (de) Zweidimensionales distributed-feedback halbleiter laser array
DE102017206279A1 (de) Verfahren zum Fertigen einer Kristallkörpereinheit für eine Sensorvorrichtung, Verfahren zum Herstellen einer Sensorvorrichtung, Verfahren zum Erfassen einer Messgröße, Kristallkörpereinheit und Sensorvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21766478

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21766478

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1