WO2024061605A1 - Laservorrichtung und verfahren - Google Patents

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WO2024061605A1
WO2024061605A1 PCT/EP2023/074204 EP2023074204W WO2024061605A1 WO 2024061605 A1 WO2024061605 A1 WO 2024061605A1 EP 2023074204 W EP2023074204 W EP 2023074204W WO 2024061605 A1 WO2024061605 A1 WO 2024061605A1
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WO
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light
wavelength
waveguide
coupled
coupling element
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Application number
PCT/EP2023/074204
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Ebbecke
Original Assignee
Ams-Osram International Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S5/0078—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for frequency filtering
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/011—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  in optical waveguides, not otherwise provided for in this subclass
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/0009—Materials therefor
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S5/0085—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for modulating the output, i.e. the laser beam is modulated outside the laser cavity

Definitions

  • the present invention relates to a laser device, in particular a laser device comprising a self-adjusting feedback for stabilizing a laser light emitted by the laser device, and to a method for operating the laser device.
  • Laser emitters such as B. used in laser beam protectors must be powered by a current to emit laser light.
  • Laser operation begins at a characteristic current in the direction of flow, the threshold current. Below this current, the laser emitter emits non-coherent radiation, similar to a light-emitting diode, but not laser light. Above the threshold current, the optical output power of the laser emitter is proportional to the impressed current.
  • the wavelength of the light emitted by the laser emitter depends, among other things, on the material used for the laser emitter. the material system, the impressed current and the temperature, in particular the transition temperature, in the laser emitter.
  • a laser emitter that is designed to generate particularly narrow-band light, or also called wavelength-stable light.
  • This can be achieved, for example, by a suitable structure of the laser emitter or the use of suitable materials can be achieved, or it can be achieved in that the laser emitter filter, for example a bandpass filter, is downstream, which reduces a light generated by the laser emitter with a broader wavelength spectrum to a desired narrow wavelength spectrum.
  • the laser emitter filter for example a bandpass filter
  • Another possibility to reduce light generated within the laser emitter with a broader wavelength spectrum to a desired narrow wavelength spectrum, i.e. to stabilize the wavelength of the laser emitter is, for example, to feed back the light generated by the laser emitter by means of a resonator, e.g. B. a ring resonator or microring.
  • a resonator e.g. B. a ring resonator or microring.
  • the resonance wavelength of the laser emitter per se does not correspond to the resonance wavelength of the resonator due to manufacturing tolerances. In a laboratory environment, this can be done through targeted tuning of the laser emitter or Although the resonator can be brought into agreement, this coordination represents a major problem for economical product realization.
  • the core of the invention is to embed a resonator, in particular a ring resonator, in a piezoelectric capacitor, and to use one or more detected light signals before and/or after a light is coupled into the resonator in order to, depending on this, use the piezoelectric material in the piezoelectric material embedded resonator to adapt to the resonance wavelength.
  • a voltage on the piezoelectric capacitor can be increased, decreased or set to a corresponding level Level can be maintained in order to brace, relax or leave the resonator embedded in the piezoelectric material unchanged and to adapt it accordingly to the resonance wavelength of the laser emitter in order to maximize coupling of the light coupled into the resonator.
  • the procedure described results in a self-adjustment of the coordination between the laser emitter and the resonator by adjusting the resonance wavelength of the resonator to the light emitted by the laser emitter by tensioning/deforming it.
  • a laser device comprises at least one laser diode, which is designed to emit light of at least a first wavelength, and a photonic integrated circuit (PIC) with an output and with an input, the input having the at least one Laser diode is coupled, and wherein the photonic integrated circuit is designed to process a light coupled in via the input and coupled out via the output.
  • the photonic integrated circuit has a first waveguide that is coupled to the input, a second waveguide that is arranged at a distance from the first waveguide and is coupled to the output, and a coupling element with an adjustable resonance wavelength, in particular a ring resonator.
  • the coupling element is arranged between the first and second waveguides, is optically coupled to the two waveguides, and is embedded in a piezoelectric material.
  • the piezoelectric material can be used to tension/deform the coupling element with an adjustable resonance wavelength, whereby the resonance wavelength of the coupling element can be changed.
  • the laser device also includes a first detector element which is designed to detect a detector element emitted by the at least one laser diode and processed by the photonically integrated circuit to detect light, as well as a feedback loop which is designed to apply a signal, in particular a voltage, to the piezoelectric material in order to adapt the resonance wavelength of the coupling element to the first wavelength, depending on the light detected by the first detector element.
  • a first detector element which is designed to detect a detector element emitted by the at least one laser diode and processed by the photonically integrated circuit to detect light
  • a feedback loop which is designed to apply a signal, in particular a voltage, to the piezoelectric material in order to adapt the resonance wavelength of the coupling element to the first wavelength, depending on the light detected by the first detector element.
  • the at least one laser diode is designed to emit light with a first spectral bandwidth, comprising the first wavelength
  • the photonic integrated circuit is designed to process and transmit light coupled in via the input with the first spectral bandwidth to decouple the output with a second spectral bandwidth that is narrower than the first, also comprising the first wavelength
  • the first wavelength can in particular be the peak wavelength of a desired narrow spectral bandwidth of the laser device, which is to be emitted by the laser device.
  • the at least one laser diode can be designed to emit light with a spectral bandwidth that has the first wavelength
  • the laser device or the photonic integrated circuit can be designed to reduce the spectral bandwidth emitted by the laser diode to a narrower spectral band range with the first wavelength as the peak wavelength.
  • the laser device or the photonic integrated circuit can be designed to emit a light of a narrower second spectral bandwidth that is stabilized with respect to the first wavelength compared to the light emitted by the laser diode with a first spectral bandwidth.
  • the coupling element with an adjustable resonance wavelength can in particular be designed as a ring resonator or micro-ring resonator.
  • the invention makes use of the single-mode operation of ring resonators, according to which essentially only a single wavelength, namely the resonance wavelength, is coupled into the ring resonator and guided along the ring resonator.
  • Ringre- Sonators have the particular advantage that this can be done with just a few frequency or wavelength-selective elements can be achieved. Compared to filters, for example, this has the advantage that the photonically integrated circuit or the coupling element with an adjustable resonance wavelength easily results in a laser device by means of which laser light that is highly stabilized with respect to a specific wavelength can be provided.
  • a light processed by the photonic integrated circuit should be understood as a light emitted by the laser diode, which is coupled into the photonic integrated circuit and guided along at least one component of the photonic integrated circuit or. is processed by a component of the photonic integrated circuit.
  • the light processed by the photonically integrated circuit can, for example, be a light that is coupled into the first waveguide and guided along the first waveguide, and/or the light processed by the photonically integrated circuit can be a light that is coupled into the coupling element and light coupled out of the coupling element, and/or the light processed by the photonic integrated circuit can be light coupled into the second waveguide and guided along the second waveguide.
  • the light processed by the photonically integrated circuit and detected by means of the first detector element can further serve to provide an indicator as to whether and to what extent the resonance wavelength of the coupling element corresponds to the first wavelength of the light emitted by the laser diode. Based on this information, the resonance wavelength of the coupling element can then be adjusted to the first wavelength by means of the feedback loop and the piezoelectric material surrounding the coupling element, for example by tensioning or relaxing the coupling element using the piezoelectric material.
  • the photonically integrated circuit in particular for controlling the piezoelectric material, further comprises a first electrode and a second electrode opposite the first.
  • the piezoelectric material is arranged between the first and second electrodes, and the first electrode, the second electrode and the piezoelectric material in particular form a piezoelectric capacitor.
  • the first electrode is coupled to an actuating and/or control output of the feedback loop.
  • the piezoelectric capacitor can be charged, discharged or the voltage of the piezoelectric capacitor can be kept constant, so that the coupling element can be tensioned, relaxed or held “in position” to adjust its resonance wavelength to the first wavelength.
  • the arrangement of the piezoelectric material as well has the advantage that a voltage applied to the capacitor is maintained by the capacitor itself and a tension of the coupling element can be kept constant by the piezoelectric material in a simple manner by interrupting the applied voltage.
  • the laser device is designed to adapt the resonance wavelength of the coupling element to any desired wavelength lying within the spectral bandwidth of the laser light emitted by the laser diode.
  • a wavelength lying within the spectral bandwidth of the laser light emitted by the laser diode can be selectively selected, which is provided by the laser device in a highly stabilized manner, for example via the output of the photonic integrated circuit.
  • the coupling element is tensioned, relaxed or held “in position” in a corresponding manner in order to essentially only transmit laser light via the output of the photonic integrated circuit to output the wavelength that corresponds to the set resonance wavelength of the coupling element.
  • the laser device is designed to adapt the resonance wavelength of the coupling element to a wavelength within the spectral bandwidth of the laser light emitted by the laser diode, which is closest to the resonance wavelength of the unstressed coupling element.
  • an offset between the resonance wavelength of the unstressed coupling element and a wavelength within the spectral bandwidth of the laser light emitted by the laser diode, which is closest to the resonance wavelength of the unstressed coupling element can be compensated for by adjusting the resonance wavelength of the coupling element this wavelength is adjusted.
  • the coupling element is clamped in a corresponding manner and held in position in the clamped state in order to essentially only output laser light with this wavelength via the output of the photonic integrated circuit.
  • the first and second waveguides run parallel to one another at least in regions within the integrated photonic switching circuit.
  • the coupling element which can be adjusted to its resonance wavelength, can be arranged in the area between the first and the second waveguide and can be optically coupled to the two, in which the first and the second waveguide run parallel to one another.
  • the first detector element is designed to detect a portion of the light emitted by the at least one laser diode and not coupled into the coupling element and/or a portion of the light emitted by the at least one laser diode and transmitted via the first waveguide and the coupling element into the to detect light coupled into the second waveguide.
  • Each of the information obtained or a combination of the information obtained can then be used to to apply a corresponding signal, in particular a voltage, to the piezoelectric material to adapt the resonance wavelength of the coupling element to the first wavelength.
  • the first detector element is coupled to an end of the first waveguide opposite the input and a second detector element is coupled to the second waveguide.
  • the first detector element can be designed to detect a portion of the light emitted by the at least one laser diode and not coupled into the coupling element, wherein the second detector element can be designed to detect a portion of the light emitted by the at least one laser diode and via the first Waveguide and the coupling element to detect light coupled into the second waveguide. From the information obtained in each case. Using a combination of the information obtained, it can then be determined which signal or which voltage must be applied to the piezoelectric material to adapt the resonance wavelength of the coupling element to the first wavelength.
  • the feedback loop is designed to apply a signal, in particular a voltage, to the piezoelectric material for adapting the resonance wavelength of the coupling element to the first wavelength, depending on the light detected by the first detector element and/or the light detected by the second detector element.
  • an ever-increasing voltage can be applied to the piezoelectric material until a proportion of the light emitted by the at least one laser diode and not coupled into the coupling element is less than 10% and/or until a proportion of the light emitted by the at least one laser diode and coupled into the second waveguide via the first waveguide and the coupling element is greater than 90%.
  • the values mentioned are exemplary and represent adjustable thresholds. If one or both of the two cases is reached, the voltage applied to the piezoelectric material can be maintained, since then It can be assumed that the resonance wavelength of the coupling element is sufficiently adapted to the first wavelength and that narrow-band laser light with the first wavelength as peak wavelength can be coupled out of the laser device via the output of the photonic integrated circuit.
  • the second waveguide is divided into at least a first and a second branch, the first branch being coupled to the second detector element and the second branch being coupled to the output.
  • the second waveguide divides into the first and second branches after the light coming from the coupling element is coupled into the second waveguide.
  • the feedback loop is designed to apply a signal, in particular a voltage, to the piezoelectric material for adapting the resonance wavelength of the coupling element to the first wavelength when the first detector element exceeds a predefined threshold value of detected light, and/or wherein the Feedback loop is designed to apply a signal, in particular a voltage, to the piezoelectric material to adapt the resonance wavelength of the coupling element to the first wavelength when the second detector element falls below a predefined threshold value of detected light.
  • the threshold values can be values of the photovoltage or of the photocurrent measured by the detectors in comparison to their maximum photovoltage that can be achieved or in comparison to their minimum possible photocurrent generated.
  • the feedback loop can be designed to apply a voltage to the piezoelectric material to adapt the resonance wavelength of the coupling element to the first wavelength when the photocurrent generated by the first detector element is more than 10% above the minimum photocurrent of the first detector element, and / or if the information about the second de- The photovoltage measured by the detector element is below 90% of the maximum photovoltage that can be achieved via the second detector element.
  • the feedback loop is designed to apply a signal, in particular a voltage, to the piezoelectric material for adapting the resonance wavelength of the coupling element to the first wavelength when the first detector element exceeds a predefined threshold value of detected light, and/or to that Piezoelectric material applied signal, in particular a voltage, to interrupt or keep constant when the second detector element exceeds a predefined threshold value of detected light.
  • the feedback loop may comprise a field effect transistor (FET), wherein the first detector element is coupled to the source terminal of the field effect transistor and the second detector element is coupled to the control terminal of the field effect transistor, and wherein the drain terminal of the field effect transistor is coupled to the piezoelectric material to apply a signal to the piezoelectric material. If the second detector element does not exceed a predefined threshold value of detected light, i.e.
  • the photovoltage measured via the second detector element is below 90% of the maximum photovoltage that can be achieved via the second detector element, and optionally at the same time the first detector element exceeds a predefined threshold value of detected light, For example, if the photocurrent generated by the first detector element is more than 10% above the minimum photocurrent of the first detector element, the FET can be switched on via the control connection and the voltage applied via the source connection can be connected to the piezoelectric material to tension the coupling element.
  • the FET can be switched non-conductive in order not to further tension the coupling element or even to relax it as required .
  • the feedback loop is designed to form a difference signal depending on the light detected by the first detector element and the light detected by the second detector element, and is also designed to apply the difference signal to the piezoelectric material to adapt the resonance wavelength of the coupling element to the first wavelength.
  • At least one laser diode in such a way that it emits light of at least a first wavelength
  • the step of detecting comprises detecting a portion of the light emitted by the at least one laser diode and not coupled into the coupling element and/or detecting a portion of the light emitted by the at least one laser diode and transmitted via the first waveguide and that Coupling element light coupled into the second waveguide.
  • the step of processing includes guiding the light with the first wavelength along the first waveguide, coupling the light with the first wavelength from the first waveguide into the coupling element, coupling out the light with the first wavelength from the coupling element the second waveguide, guiding the light with the first wavelength along the second waveguide and coupling the light with the first wavelength from the output of the photonic integrated circuit.
  • the step of regulating includes forming a difference signal depending on the light detected by the first detector element and the light detected by the second detector element, as well as applying the difference signal to the piezoelectric material to adapt the resonance wavelength of the coupling element to the first wavelength.
  • Figure 1 shows a laser device according to the proposed principle
  • Figure 2 shows a piezoelectric capacitor according to the proposed principle
  • Figure 3 shows an interconnection of a laser device according to the proposed principle.
  • Fig. 1 shows a laser device 1 according to the proposed principle.
  • the laser device comprises a laser diode 2, which is designed to emit laser light L, which comprises at least a first wavelength Xi.
  • the laser diode 2 is designed to emit laser light L with a first spectral bandwidth comprising the first wavelength (Xi).
  • the light emitted by the laser diode 2 is coupled into the same via an input 9 of a photonic integrated circuit 3 .
  • a lens 18 or comparable optics can be arranged in the beam path between the laser diode 2 and the input 9 in order to focus the laser light L of the laser diode 2 on the input, for example.
  • the photonically integrated circuit 3 includes, in addition to the input 9, an output 10 via which the photonically integrated circuit
  • the Light coupled out of the photonic integrated circuit 3 has in particular a second spectral bandwidth comprising the first wavelength (Xi), the second spectral bandwidth being narrower than the first spectral bandwidth.
  • Xi the first wavelength
  • the photonic integrated circuit 3 By means of the photonic integrated circuit 3, light emitted by the laser diode with a wider spectral bandwidth can be modified or modified in this way. be processed so that the laser device emits light with a narrower spectral bandwidth. With the help of the photonically integrated circuit 3, the laser device is designed to emit particularly narrow-band laser light.
  • the photonic integrated circuit 3 comprises a first waveguide 4, which is coupled to the input 9, a second waveguide 5, which is arranged at a distance from the first waveguide 4 and is coupled to the output 10, and a coupling element 6 with an adjustable resonance wavelength, in particular a ring resonator, which is arranged between the first and the second waveguides 4, 5 and is optically coupled to the two waveguides 4, 5.
  • the coupling element is embedded in a piezoelectric material 11.
  • the piezoelectric material 11 serves in particular to cause a deformation and thus a change in the resonance wavelength of the coupling element by applying a voltage to the piezoelectric material 11.
  • the laser device 1 also includes a first detector element 7 and a second detector element 8, which are designed to detect a light L emitted by the laser diode 2 and processed by the photonic integrated circuit 3.
  • the first detector element 7 is designed to detect a portion of the light Li emitted by the laser diode 2 and not coupled into the coupling element 6, and the second detector element 8 is designed to detect a portion of the light Li emitted by the laser diode 2 and transmitted via the first waveguide 4 and the coupling element 6 to detect light L2 coupled into the second waveguide 5.
  • the signal detected by both the first detector element 7 and the second detector element 8 each provides information about how much light is coupled into the coupling element 6, whether and to what degree the resonance frequency of the coupling element 6 has a wavelength, in particular the first Wavelength Xi, of the light L emitted by the laser diode 2 matches.
  • This information can then be used to apply a signal, in particular a voltage, to the piezoelectric material 11, the resonance wavelength of the coupling element 6, by means of a feedback loop which is designed to apply a signal, in particular a voltage, to the piezoelectric material 11 depending on the light L detected by the first and second detector elements to adjust the first wavelength Xi.
  • the first detector is arranged, for example, at an end of the first waveguide opposite the input 9 and the second detector is arranged at one end of the second waveguide.
  • the end of the second waveguide, which lies opposite a region at which the second waveguide is optically coupled to the coupling element, is arranged outside the photonic integrated circuit 3.
  • the two detectors are integrated into the photonically integrated circuit 3.
  • the second waveguide is also divided into a first branch 5a, which is coupled to the second detector, and into a second branch 5b, which is coupled to the output 10, in order to provide information about the amount of light guided along the second waveguide obtained, but still enable the light with the first wavelength Xi to be coupled out via a separate branch of the second waveguide via the output 10.
  • the photonic integrated circuit 3 can, for example, use a material such as aluminum gallium arsenide (AlGaAs) with a refractive index of approx. 3, 5 or a comparable material, especially in the area of the coupling element.
  • AlGaAs aluminum gallium arsenide
  • the piezoelectric material 11, for example, lithium niobate (LiNbOs) or lithium tantalate (LiTaOs), each with a refractive index of approx. 2, 2 include, i.e. have a smaller refractive index than the material in the area of the coupling element.
  • the photonically integrated circuit 3 includes, in particular for controlling the piezoelectric material 11, as shown in FIG. 2 also has a first electrode 12 and a second electrode 13 opposite the first.
  • the piezoelectric material 11 is disposed between the first and second electrodes, and the first electrode 12, the second electrode 13 and the piezoelectric material 11 form the piezoelectric capacitor 17 shown in the figure.
  • the first electrode 12 is coupled, for example, to an actuating and/or control output of the feedback loop of the laser device 1.
  • the piezoelectric capacitor 17 can be charged, discharged or the voltage of the piezoelectric capacitor 17 can be kept constant, so that the coupling element 6 can be tensioned, relaxed or held “in position” to adjust its resonance wavelength to the first wavelength.
  • the arrangement of the piezoelectric material and the coupling element within a capacitor has the advantage that a voltage applied to the capacitor is maintained by the capacitor itself and a tension of the coupling element can be kept constant by the piezoelectric material in a simple manner by interrupting the applied voltage .
  • the piezoelectric capacitor 17 is arranged on a substrate 14.
  • Fig. 3 shows an exemplary circuit of a laser device according to the proposed principle and the function of the feedback loop 15.
  • the second electrode 13 of the piezoelectric capacitor 17 is coupled to the ground potential GND and the first electrode 12 is connected to the signal output of the first detector via a FET 16.
  • tector 7 coupled.
  • the FET is designed in such a way that it is continuous from the first detector to the first electrode without a voltage being applied to its control connection.
  • the output of the second detector is connected to the control terminal of the FET and thus controls the current flow from the first detector 7 to the piezoelectric capacitor 18.
  • the second detector element 8 does not exceed a predefined threshold value of detected light, i.e. the photovoltage measured via the second detector element 8 is below 90% of the maximum photovoltage to be achieved by the second detector element, and optionally at the same time the first detector element 7 detects a predefined threshold value
  • Light exceeds, for example the photocurrent generated by the first detector element is more than 10% above the minimum photocurrent of the first detector element, the FET is switched on via the control connection and the voltage applied via the source connection is connected to the piezoelectric material to brace the coupling element 6.
  • the second detector element 8 exceeds a predefined threshold value of detected light, i.e.
  • the photovoltage measured via the second detector element is above 90% of the maximum photovoltage to be achieved by the second detector element, and optionally at the same time the first detector element falls below a predefined threshold value of detected light, For example, if the photocurrent generated by the first detector element is less than 10% above the minimum photocurrent of the first detector element, the FET is switched non-conductive in order not to further tension the coupling element or even to relax it as required.
  • the coupling element 6 and the emission wavelength (first wavelength Xi) of the laser diode 2 are generally not coordinated with one another in the vast majority of cases. This means that when the laser diode 2 is turned on, the light L is in the first Waveguide 4 couples in, but since the coupling element 6 is not per se in resonance with the emission wavelength of the laser diode 2, the light does not couple into the coupling element 6, but only hits the first detector 7.
  • the resulting photocurrent is now used when the FET 16 is conducting to charge the piezoelectric capacitor 17 .
  • the more the capacitor is charged the greater the voltage between the electrodes 12, 13 of the capacitor and the greater the electric field in the capacitor becomes.
  • the resonance wavelength of the coupling element 6 changes increasingly. If the coupling element 6 comes into resonance with the emission wavelength, light increasingly couples into the coupling element 6 . This light can lead to non-linear effects in the microring and a part or The majority of the light couples into the second waveguide 5.

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Abstract

Die Erfindung betriff eine Laservorrichtung mit wenigstens einer Laserdiode, die dazu ausgebildet ist Licht einer ersten Wellenlänge zu emittieren, und einem photonisch integrierten Schaltkreis mit einem Ausgang und mit einem Eingang, wobei der Eingang mit der wenigstens einen Laserdiode gekoppelt ist. Der photonisch integrierte Schaltkreis umfasst weiter einen ersten Wellenleiter, der mit dem Eingang gekoppelt ist; einen zweiten Wellenleiter, der beabstandet zu dem ersten Wellenleiter angeordnet und mit dem Ausgang gekoppelt ist; und ein Koppelungselement mit einer einstellbaren Resonanzwellenlänge, insbesondere ein Ringresonator, das zwischen dem ersten und dem zweiten Wellenleiter angeordnet und mit den beiden Wellenleitern optisch gekoppelt ist, und das in ein piezoelektrisches Material eingebettet ist. Zudem umfasst die Laservorrichtung ein erstes Detektorelement, das dazu ausgebildet ist, ein von der wenigstens einen Laserdiode emittiertes und von dem photonisch integrierten Schaltkreis prozessiertes Licht zu detektieren, und sie umfasst eine Rückkoppelschleife, die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit des von dem ersten Detektorelement detektierten Lichts ein Signal, insbesondere eine Spannung, an das piezoelektrische Material zur Anpassung der Resonanzwellenlänge des Koppelungselements an die erste Wellenlänge anzulegen.

Description

LASERVORRICHTUNG UND VERFAHREN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung Nr . 10 2022 123 998 . 5 vom 19 . September 2022 , deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung auf genommen wird .
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laservorrichtung , insbesondere eine Laservorrichtung umfassend eine selbst j ustierende Rückkopplung zur Stabilisation eines von der Laservorrichtung emittierten Laserlichts , sowie ein Verfahren zum Betreiben der Laservorrichtung .
HINTERGRUND
Laseremitter , wie sie z . B . in Laserstrahlpro ektoren verwendet werden, müssen mit einem Strom betrieben werden, um Laserlicht zu emittieren . Der Laserbetrieb beginnt bei einem charakteristischen Strom in Flussrichtung , dem Schwellenstrom . Unterhalb dieses Stroms emittiert der Laseremitter eine nicht kohärente Strahlung , ähnlich wie eine Leuchtdiode , aber kein Laserlicht . Oberhalb des Schwellenstroms ist die optische Ausgangsleistung des Laseremitters proportional zum eingeprägten Strom . Die Wellenlänge des vom Laseremitter emittierten Lichts hängt unter anderem von dem für den Laseremitter verwendeten Material bzw . dem Materialsystem, dem eingeprägten Strom und der Temperatur, insbesondere der Übergangstemperatur, im Laseremitter ab .
Für unterschiedliche Anwendungen ist es von Vorteil , einen Laseremitter bereitzustellen, der dazu ausgebildet ist besonders schmalbandi- ges Licht , oder auch wellenlängenstabiles Licht genannt , zu erzeugen . Dies kann beispielsweise durch einen geeigneten Aufbau des Laseremitters bzw . die Verwendung geeigneter Materialen erreicht werden, oder es kann dadurch erreicht werden, dass dem Laseremitter Filter , beispielsweise ein Bandpassfilter nachgelagert ist , das ein von dem Laseremitter erzeugtes Licht mit einem breiteren Wellenlängenspektrum auf ein gewünschtes schmales Wellenlängenspektrum reduziert . Jedoch kann es für manche Anwendungen von Vorteil sein, einen Laseremitter bereitzustellen, der ein derart schmalbandiges Licht zur Verfügung stellt , was mit einem geeigneten Aufbau des Laseremitters bzw . der Verwendung geeigneter Materialen oder der Verwendung von Filtern nicht oder nur schwer zu realisieren ist .
Eine weitere Möglichkeit ein innerhalb des Laseremitters erzeugtes Licht mit einem breiteren Wellenlängenspektrum auf ein gewünschtes schmales Wellenlängenspektrum zu reduzieren, also die Wellenlänge des Laseremitters zu stabilisieren, besteht beispielsweise in einer Rückkopplung des von dem Laseremitter erzeugten Licht , mittels eines Resonators , z . B . eines Ringresonators oder Mikrorings . Dabei besteht allerdings das Problem, dass die Resonanzwellenlänge des Laseremitters aufgrund von Herstellungstoleranzen per se nicht mit der Resonanzwellenlänge des Resonators übereinstimmt . In Laborumgebung kann dies durch ein gezieltes Tuning des Laseremitters , bzw . des Resonators zwar in Übereinstimmung gebracht werden, für eine wirtschaftliche Produktrealisierung stellt diese Abstimmung j edoch ein großes Problem dar .
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung , eine Laservorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben der Laservorrichtung bereitzustellen, das mindestens einem der genannten Probleme entgegenwirkt .
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diesem Bedürfnis wird mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche Rechnung getragen . Weiterbildungen und Ausgestaltungsformen des vorgeschlagenen Prinzips sind in den Unteransprüchen angegeben .
Der Kern die Erfindung ist es , einen Resonator , insbesondere Ringresonator in einen piezoelektrischen Kondensator einzubetten, und ein oder mehrere detektierte Lichtsignale vor und/oder nach einer Einkopplung eines Lichts in den Resonator zu verwenden, um in Abhängigkeit davon mittels des piezoelektrischen Materials den in das piezoelektrische Material eingebetteten Resonator an die Resonanzwellenlänge anzupassen . Anhand der ein oder mehreren detektierten Lichtsignale vor und/oder nach einer Einkopplung des Lichts in den Resonator kann ermittelt werden, ob und wenn j a wieviel des von einem Laseremitter emittierten Lichts in den Resonator eingekoppelt wird, und anhand dessen kann eine Spannung an den piezoelektrischen Kondensator erhöht , gesenkt oder auf einem entsprechenden Niveau gehalten werden, um den in das piezoelektrische Material eingebetteten Resonator zu verspannen, entspannen oder unverändert zu lassen und entsprechend an die Resonanzwellenlänge des Laseremitters anzupassen, um eine Einkopplung des in den Resonator eingekoppelten Lichts zu maximieren . Durch das beschriebene Vorgehen erfolgt entsprechend eine Selbstj ustage der Abstimmung zwischen Laseremitter und Resonator, indem die Resonanzwellenlänge des Resonators an das von dem Laseremitter emittierte Licht durch Verspannung/Verf ormung desselben angeglichen wird .
Eine erfindungsgemäße Laservorrichtung umfasst wenigstens eine Laserdiode , die dazu ausgebildet ist , Licht zumindest einer ersten Wellenlänge zu emittieren, sowie einen photonisch integrierten Schaltkreis ( PIC , englisch : photonic integrated circuit ) mit einem Ausgang und mit einem Eingang, wobei der Eingang mit der wenigstens einen Laserdiode gekoppelt ist , und wobei der photonisch integrierte Schaltkreis dazu ausgebildet ist ein über den Eingang eingekoppeltes Licht zu prozessieren und über den Ausgang auszukoppeln . Der photonisch integrierte Schaltkreis weist einen ersten Wellenleiter , der mit dem Eingang gekoppelt ist , einen zweiten Wellenleiter , der beabstandet zu dem ersten Wellenleiter angeordnet und mit dem Ausgang gekoppelt ist , und ein Koppelungselement mit einer einstellbaren Resonanzwellenlänge , insbesondere einen Ringresonator , auf . Das Koppelungselement ist zwischen dem ersten und dem zweiten Wellenleiter angeordnet , mit den beiden Wellenleitern optisch gekoppelt , und ist in ein piezoelektrisches Material eingebettet . Insbesondere kann durch das piezoelektrische Material das Koppelungselement mit einstellbarer Resonanzwellenlänge verspannt/verf ormt werden, wodurch sich die Resonanzwellenlänge des Koppelungselementes verändern lässt .
Die Laservorrichtung umfasst zudem ein erstes Detektorelement , das dazu ausgebildet ist , ein von der wenigstens einen Laserdiode emittiertes und von dem photonisch integrierten Schaltkreis prozessiertes Licht zu detektieren, sowie eine Rückkoppelschleife , die dazu ausgebildet ist , in Abhängigkeit des von dem ersten Detektorelement detek- tierten Lichts ein Signal , insbesondere eine Spannung , an das piezoelektrische Material zur Anpassung der Resonanzwellenlänge des Koppelungselements an die erste Wellenlänge anzulegen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die wenigstens eine Laserdiode dazu ausgebildet Licht , mit einer ersten spektralen Bandbreite , umfassend die erste Wellenlänge , zu emittieren und der photonisch integrierte Schaltkreis ist dazu ausgebildet , ein über den Eingang eingekoppeltes Licht mit der ersten spektralen Bandbreite zu prozessieren und über den Ausgang mit einer zweiten gegenüber der ersten schmaleren spektralen Bandbreite , ebenfalls umfassend die erste Wellenlänge , auszukoppeln .
Bei der ersten Wellenlänge kann es sich insbesondere um die Peak- Wellenläge einer gewünschten schmalen spektralen Bandbreite der Laservorrichtung handeln, die mittels der Laservorrichtung emittiert werden soll . Insbesondere kann die wenigstens eine Laserdiode dazu ausgebildet sein, Licht mit einer spektralen Bandbreite aus zusenden, welche die erste Wellenlänge innehat , und die Laservorrichtung bzw . der photonisch integrierte Schaltkreis kann dazu ausgebildet sein, die von der Laserdiode emittierte spektrale Bandbreite auf einen schmaleren spektralen Bandbereich mit der ersten Wellenlänge als Peak-Wellenlänge zu reduzieren . Entsprechend kann die Laservorrichtung bzw . der photonisch integrierte Schaltkreis dazu ausgebildet sein, ein gegenüber dem von der Laserdiode emittiertes Licht mit einer ersten spektralen Bandbreite bezüglich der ersten Wellenlänge stabilisiertes Licht einer schmaleren zweiten spektralen Bandbreite zu emittieren .
Das Koppelungselement mit einstellbarer Resonanzwellenlänge kann dazu insbesondere als Ringresonator oder Mikro- Ringresonator ausgebildet sein . Dabei macht es sich die Erfindung den Einmodenbetrieb von Ringresonatoren zunutze , entsprechend dem im Wesentlichen nur eine einzige Wellenlänge , nämlich die Resonanzwellenlänge , in den Ringresonator eingekoppelt und entlang des Ringresonators geleitet wird . Ringre- sonatoren haben dabei insbesondere den Vorteil , dass dies mit wenigen frequenz- bzw . wellenlängenselektiven Elementen erreicht werden kann . Gegenüber beispielsweise Filtern ergibt sich dadurch der Vorteil , dass mittels des photonisch integrierten Schaltkreises bzw . des Koppelungselementes mit einstellbarer Resonanzwellenlänge auf einfache Weise eine Laservorrichtung ergibt , mittels der ein bezüglich einer spezifischen Wellenlänge höchst stabilisiertes Laserlicht bereitgestellt werden kann .
Ein von dem photonisch integrierten Schaltkreis prozessiertes Licht soll dabei als ein von der Laserdiode emittiertes Licht verstanden werden, welches in den photonisch integrierten Schaltkreis eingekoppelt und entlang zumindest einer Komponente des photonisch integrierten Schaltkreises geleitet wird bzw . von einer Komponente des photonisch integrierten Schaltkreises prozessiert wird . Bei dem von dem photonisch integrierten Schaltkreis prozessierten Licht kann es sich beispielsweise um ein in den ersten Wellenleiter eingekoppeltes und entlang des ersten Wellenleiters geleitetes Licht handeln, und/oder bei dem von dem photonisch integrierten Schaltkreis prozessierten Licht kann es sich um ein in das Koppelungselement eingekoppeltes und aus dem Koppelungselement ausgekoppeltes Licht handeln, und/oder bei dem von dem photonisch integrierten Schaltkreis prozessierten Licht kann es sich um ein in den zweiten Wellenleiter eingekoppeltes und entlang des zweiten Wellenleiters geleitetes Licht handeln .
Das von dem photonisch integrierten Schaltkreis prozessierte und mittels dem ersten Detektorelement detektierte Licht kann im Weiteren dazu dienen, einen Indikator zu liefern, ob und zu welchem Grad die Resonanzwellenlänge des Koppelungselementes mit der ersten Wellenlänge des von der Laserdiode emittierten Lichts übereinstimmt . Anhand dieser Information kann anschließend mittels der Rückkoppelschleife sowie dem das Koppelungselement umgebenden piezoelektrischen Material die Resonanzwellenlänge des Koppelungselements an die erste Wellenlänge angepasst werden, durch beispielweise Verspannen oder Entspannen des Koppelungselement mittels dem piezoelektrischen Material . Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der photonisch integrierte Schaltkreis , insbesondere zur Ansteuerung des piezoelektrischen Materials , ferner eine erste Elektrode und eine der ersten gegenüberliegende zweite Elektrode . Das piezoelektrische Material ist dabei zwischen der ersten und er zweiten Elektrode angeordnet , und die erste Elektrode , die zweite Elektrode und das piezoelektrische Material bilden insbesondere einen piezoelektrischen Kondensator . Zur Ansteuerung des piezoelektrischen Kondensators , und insbesondere um ein Verspannen oder Entspannen des Koppelungselementes in gewünschter Weise zu erreichen, ist die erste Elektrode mit einem Stell- und/oder Regelausgang der Rückkoppelschleife gekoppelt . Je nach Bedarf kann entsprechend der piezoelektrische Kondensator aufgeladen, entladen oder die Spannung des piezoelektrischen Kondensators konstant gehalten werden, sodass das Koppelungselement zum Angleich dessen Resonanzwellenlänge an die erste Wellenlänge verspannt , entspannt oder „in Position" gehalten werden kann . Die Anordnung des piezoelektrischen Materials sowie des Koppelungselement innerhalb eines Kondensators hat dabei den Vorteil , dass eine an den Kondensator angelegte Spannung durch den Kondensator selbst gehalten wird und eine Verspannung des Koppelungselementes durch das piezoelektrische Material auf einfache Weise durch Unterbrechung der angelegten Spannung konstant gehalten werden kann .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Laservorrichtung dazu ausgebildet , die Resonanzwellenlänge des Koppelungselementes an eine beliebig gewünschte innerhalb der spektralen Bandbreite des von der Laserdiode emittierten Laserlichts liegende Wellenlänge anzupassen . Mittels der Laservorrichtung bzw . dem photonisch integrierten Schaltkreis und der Rückkoppelschleife kann entsprechend selektiv eine innerhalb der spektralen Bandbreite des von der Laserdiode emittierten Laserlichts liegende Wellenlänge ausgewählt werden, die von der Laservorrichtung beispielsweise über den Ausgang des photonisch integrierten Schaltkreises höchst stabilisiert bereitgestellt wird . Dazu wird das Koppelungselement in entsprechender Weise verspannt , entspannt oder „in Position" gehalten, um über den Ausgang des photo- nisch integrierten Schaltkreises im Wesentlichen nur Laserlicht mit der Wellenlänge auszugeben, die mit der eingestellten Resonanzwellenlänge des Koppelungselementes übereinstimmt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Laservorrichtung dazu ausgebildet , dass sie die Resonanzwellenlänge des Koppelungselementes an eine Wellenlänge innerhalb der spektralen Bandbreite des von der Laserdiode emittierten Laserlichts anpasst , die der Resonanzwellenlänge des unverspannten Koppelungselementes am nächsten liegt . Mittels der Laservorrichtung bzw . dem photonisch integrierten Schaltkreis und der Rückkoppelschleife kann entsprechend ein Versatz zwischen der Resonanzwellenlänge des unverspannten Koppelungselementes und einer Wellenlänge innerhalb der spektralen Bandbreite des von der Laserdiode emittierten Laserlichts , die der Resonanzwellenlänge des unverspannten Koppelungselementes am nächsten liegt , ausgeglichen werden, indem die Resonanzwellenlänge des Koppelungselementes an diese Wellenlänge angepasst wird . Dazu wird das Koppelungselement in entsprechender Weise verspannt und in verspanntem Zustand in Position gehalten, um über den Ausgang des photonisch integrierten Schaltkreises im Wesentlichen nur Laserlicht mit eben dieser Wellenlänge auszugeben .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform verlaufen der erste und der zweite Wellenleiter innerhalb des integrierten photonischen Schaltreises zumindest bereichsweise parallel zueinander . Insbesondere kann das bzgl . seiner Resonanzwellenlänge einstellbare Kopplungselement in dem Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Wellenleiter angeordnet und mit den beiden optisch gekoppelt sein, in dem der erste und der zweite Wellenleiter parallel zueinander verlaufen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das erste Detektorelement dazu ausgebildet einen Anteil des von der wenigstens einen Laserdiode emittierten und nicht in das Koppelungselement eingekoppelten Lichts zu detektieren und/oder einen Anteil des von der wenigstens einen Laserdiode emittierten und über den ersten Wellenleiter und das Koppelungselement in den zweiten Wellenleiter eingekoppelten Lichts zu detektieren . Jede der gewonnenen Informationen bzw . eine Kombination aus den gewonnenen Informationen kann dann dazu verwendet werden, um ein entsprechendes Signal , insbesondere eine Spannung, an das piezoelektrische Material zur Anpassung der Resonanzwellenlänge des Koppelungselements an die erste Wellenlänge anzulegen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das erste Detektorelement mit einem dem Eingang gegenüberliegenden Ende des ersten Wellenleiters gekoppelt und ein zweites Detektorelement mit dem zweiten Wellenleiter gekoppelt . Das erste Detektorelement kann dabei dazu ausgebildet sein, einen Anteil des von der wenigstens einen Laserdiode emittierten und nicht in das Koppelungselement eingekoppelten Lichts zu detektieren, wobei das zweite Detektorelement dazu ausgebildet sein kann, einen Anteil des von der wenigstens einen Laserdiode emittierten und über den ersten Wellenleiter und das Koppelungselement in den zweiten Wellenleiter eingekoppelten Lichts zu detektieren . Aus den j eweils gewonnenen Informationen bzw . einer Kombination aus den gewonnenen Informationen kann dann bestimmt werden, welches Signal , bzw . welche Spannung, an das piezoelektrische Material zur Anpassung der Resonanzwellenlänge des Koppelungselements an die erste Wellenlänge angelegt werden muss .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Rückkoppelschleife dazu ausgebildet , in Abhängigkeit des von dem ersten Detektorelement und/oder des von dem zweiten Detektorelement detektierten Lichts ein Signal , insbesondere eine Spannung, an das piezoelektrische Material zur Anpassung der Resonanzwellenlänge des Koppelungselements an die erste Wellenlänge anzulegen .
Beispielsweise kann so lange eine immer größer werdende Spannung an das piezoelektrische Material angelegt werden, bis ein Anteil des von der wenigstens einen Laserdiode emittierten und nicht in das Koppelungselement eingekoppelten Lichts kleiner als 10% ist und/oder bis ein Anteil des von der wenigstens einen Laserdiode emittierten und über den ersten Wellenleiter und das Koppelungselement in den zweiten Wellenleiter eingekoppelten Lichts größer als 90% ist . Die genannten Werte sind beispielshaf t und stellen einstellbare Schwellen dar . Ist einer oder beide der zwei Fälle erreicht , kann die an das piezoelektrische Material angelegte Spannung gehalten werden, da dann davon auszugehen ist , dass die Resonanzwellenlänge des Koppelungselements ausreichend an die erste Wellenlänge angepasst ist und schmalbandiges Laserlicht mit der ersten Wellenlänge als Peak-Wellenlänge über den Ausgang des photonischen integrierten Schaltkreises aus der Laservorrichtung ausgekoppelt werden kann .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform teilt sich der zweite Wellenleiter in zumindest einen ersten und einen zweiten Zweig auf , wobei der erste Zweig mit dem zweiten Detektorelement und der zweite Zweig mit dem Ausgang gekoppelt ist . Insbesondere teilt sich der zweite Wellenleiter in den ersten und zweiten Zweig auf , nachdem eine Einkopplung des aus dem Kopplungselement kommenden Lichts in den zweiten Wellenleiter erfolgt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Rückkoppelschleife dazu ausgebildet , ein Signal , insbesondere eine Spannung , an das piezoelektrische Material zur Anpassung der Resonanzwellenlänge des Koppelungselements an die erste Wellenlänge anzulegen, wenn das erste Detektorelement einen vordefinierten Schwellwert an detektiertem Licht übersteigt , und/oder wobei die Rückkoppelschleife dazu ausgebildet ist ein Signal , insbesondere eine Spannung, an das piezoelektrische Material zur Anpassung der Resonanzwellenlänge des Koppelungselements an die erste Wellenlänge anzulegen, wenn das zweite Detektorelement einen vordefinierten Schwellwert an detektiertem Licht unterschreitet .
Beispielsweise kann es sich bei den Schwellwerten um Werte der über die Detektoren abfallenden Fotospannung bzw . des von den Detektoren gemessenen Fotostroms im Vergleich zu deren maximal zu erreichender Fotospannung oder im Vergleich zu deren minimal möglich erzeugtem Fotostrom handeln . Beispielsweise kann die Rückkoppelschleife dazu ausgebildet sein, eine Spannung an das piezoelektrische Material zur Anpassung der Resonanzwellenlänge des Koppelungselements an die erste Wellenlänge anzulegen, wenn der von dem ersten Detektorelement erzeugte Fotostrom mehr als 10% oberhalb des minimalen Fotostroms des ersten Detektorelementes liegt , und/oder wenn die über das zweite De- tektorelement gemessene Fotospannung unterhalb von 90% der über das zweite Detektorelement maximal zu erreichende Fotospannung liegt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Rückkoppelschleife dazu ausgebildet ein Signal , insbesondere eine Spannung, an das piezoelektrische Material zur Anpassung der Resonanzwellenlänge des Koppelungselements an die erste Wellenlänge anzulegen, wenn das erste Detektorelement einen vordefinierten Schwellwert an detektiertem Licht übersteigt , und/oder ein an das piezoelektrische Material angelegtes Signal , insbesondere eine Spannung, zu unterbrechen oder konstant zu halten, wenn das zweite Detektorelement einen vordefinierten Schwellwert an detektiertem Licht übersteigt .
Beispielsweise kann die Rückkoppelschleife einen Feldeffekttransistor ( FET ) umfassen, wobei das erste Detektorelement mit dem Source- Anschluss des Feldeffekttransistors und das zweite Detektorelement mit dem Steuer-Anschluss des Feldeffekttransistors gekoppelt ist , und wobei der Drain-Anschluss des Feldeffekttransistors mit dem piezoelektrischen Material gekoppelt ist , um ein Signal an das piezoelektrische Material anzulegen . Wenn das zweite Detektorelement einen vordefinierten Schwellwert an detektiertem Licht nicht übersteigt , also die über das zweite Detektorelement gemessene Fotospannung unterhalb von 90% der über das zweite Detektorelement maximal zu erreichende Fotospannung liegt , und optional gleichzeitig das erste Detektorelement einen vordefinierten Schwellwert an detektiertem Licht übersteigt , also beispielsweise der von dem ersten Detektorelement erzeugte Fotostrom mehr als 10% oberhalb des minimalen Fotostroms des ersten Detektorelementes liegt , kann der FET über den Steuer- Anschluss leitend geschalten sein und die über den Source-Anschluss angelegte Spannung an das piezoelektrische Material angeschlossen sein, um das Kopplungselement zu verspannen .
Wenn hingegen das zweite Detektorelement einen vordefinierten Schwellwert an detektiertem Licht übersteigt , also die über das zweite Detektorelement gemessene Fotospannung oberhalb von 90% der über das zweite Detektorelement maximal zu erreichende Fotospannung liegt , und optional gleichzeitig das erste Detektorelement einen vordefi- nierten Schwellwert an detektiertem Licht unterschreitet , also beispielsweise der von dem ersten Detektorelement erzeugte Fotostrom weniger als 10% oberhalb des minimalen Fotostroms des ersten Detektorelementes liegt , kann der FET nicht-leitend geschalten sein um das Kopplungselement nicht weiter zu verspannen oder nach Bedarf sogar zu entspannen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Rückkoppelschleife zur Bildung eines Differenzsignals in Abhängigkeit des von dem ersten Detektorelement und des von dem zweiten Detektorelement detektierten Lichts ausgeführt , sowie zudem dazu ausgeführt das Differenzsignal an das piezoelektrische Material zur Anpassung der Resonanzwellenlänge des Koppelungselements an die erste Wellenlänge anzulegen .
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Laservorrichtung gemäß zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte :
Betreiben der wenigsten einen Laserdiode derart , dass diese Licht zumindest einer ersten Wellenlänge emittiert ,
Einkoppeln des von der Laserdiode emittierten Lichts in den Eingang des photonisch integrierten Schaltkreises ,
Prozessieren des von der Laserdiode emittierten Lichts in dem photonisch integrierten Schaltkreis ,
Detektieren zumindest eines Teils des in dem photonisch integrierten Schaltkreis prozessierten Lichts ,
Regeln eines an das piezoelektrische Material angeschlossenen Signals , insbesondere einer Spannung , in Abhängigkeit des detektierten Lichts , derart , dass die Resonanzwellenlänge des Koppelungselements auf die erste Wellenlänge eingestellt wird .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Detek- tierens ein Detektieren eines Anteils des von der wenigstens einen Laserdiode emittierten und nicht in das Koppelungselement eingekoppelten Lichts und/oder ein Detektieren eines Anteils des von der wenigstens einen Laserdiode emittierten und über den ersten Wellenleiter und das Koppelungselement in den zweiten Wellenleiter eingekoppelten Lichts . Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Prozessierens ein Leiten des Lichts mit der ersten Wellenlänge entlang des ersten Wellenleiters , ein Einkoppeln des Lichts mit der ersten Wellenlänge von dem ersten Wellenleiter in das Koppelungselement , ein Auskoppeln des Lichts mit der ersten Wellenlänge von dem Kopplungselement in den zweiten Wellenleiter , ein Leiten des Lichts mit der ersten Wellenlänge entlang des zweiten Wellenleiters und ein Aus koppeln des Lichts mit der ersten Wellenlänge aus dem Ausgang des photo- nisch integrierten Schaltkreis .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Regelns das Bilden eines Differenzsignals in Abhängigkeit des von dem ersten Detektorelement und des von dem zweiten Detektorelement detektierten Lichts , sowie ein Anlegen des Differenzsignals an das piezoelektrische Material zur Anpassung der Resonanzwellenlänge des Koppelungselements an die erste Wellenlänge .
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Aspekte und Ausführungsformen nach dem vorgeschlagenen Prinzip werden sich in Bezug auf die verschiedenen Ausführungsformen und Beispiele offenbaren, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben werden .
Figur 1 zeigt eine Laservorrichtung nach dem vorgeschlagenen Prinzip ;
Figur 2 stellt einen piezoelektrischen Kondensator nach dem vorgeschlagenen Prinzip dar ; und
Figur 3 zeigt eine Verschaltung einer Laservorrichtung nach dem vorgeschlagenen Prinzip .
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgenden Ausführungsformen und Beispiele zeigen verschiedene Aspekte und ihre Kombinationen nach dem vorgeschlagenen Prinzip . Die Ausführungsformen und Beispiele sind nicht immer maßstabsgetreu . Ebenso können verschiedene Elemente vergrößert oder verkleinert dargestellt werden, um einzelne Aspekte hervorzuheben . Es versteht sich von selbst , dass die einzelnen Aspekte und Merkmale der in den Abbildungen gezeigten Ausführungsformen und Beispiele ohne weiteres miteinander kombiniert werden können, ohne dass dadurch das erfindungsgemäße Prinzip beeinträchtigt wird . Einige Aspekte weisen eine regelmäßige Struktur oder Form auf . Es ist zu beachten, dass in der Praxis geringfügige Abweichungen von der idealen Form auftreten können, ohne j edoch der erfinderischen Idee zu widersprechen .
Außerdem sind die einzelnen Figuren, Merkmale und Aspekte nicht unbedingt in der richtigen Größe dargestellt , und auch die Proportionen zwischen den einzelnen Elementen müssen nicht grundsätzlich richtig sein . Einige Aspekte und Merkmale werden hervorgehoben, indem sie vergrößert dargestellt werden . Begriffe wie "oben" , "oberhalb" , "unten" , "unterhalb" , "größer" , " kleiner" und dergleichen werden j edoch in Bezug auf die Elemente in den Figuren korrekt dargestellt . So ist es möglich, solche Beziehungen zwischen den Elementen anhand der Abbildungen abzuleiten .
Fig . 1 zeigt eine Laservorrichtung 1 nach dem vorgeschlagenen Prinzip . Die Laservorrichtung umfasst eine Laserdiode 2 , die dazu ausgebildet Laserlicht L zu emittieren, welches mindestens eine erste Wellenlänge Xi umfasst . Insbesondere ist die Laserdiode 2 dazu ausgebildet , Laserlicht L mit einer ersten spektralen Bandbreite umfassend die erste Wellenlänge ( Xi ) zu emittieren . Das von der Laserdiode 2 emittierte Licht wird über einen Eingang 9 eines photonisch integrierten Schaltkreises 3 in denselben eingekoppelt . Dazu kann, wie in Fig . 1 dargestellt , eine Linse 18 oder eine vergleichbare Optik im Strahlengang zwischen der Laserdiode 2 und dem Eingang 9 angeordnet sein, um das Laserlicht L der Laserdiode 2 auf den Eingang beispielsweise zu fokussieren .
Der photonisch integrierte Schaltkreis 3 umfasst neben dem Eingang 9 einen Ausgang 10 , über den mittels des photonisch integrierten
Schaltkreises 3 prozessiertes Licht L wieder ausgekoppelt wird . Das aus dem photonisch integrierten Schaltkreis 3 ausgekoppelte Licht weist dabei insbesondere eine zweite spektrale Bandbreite umfassend die erste Wellenlänge ( Xi ) auf , wobei die zweite spektrale Bandbreite schmaler als die erste spektrale Bandbreite ist . Mittels des photonisch integrierten Schaltkreises 3 kann entsprechend ein von der Laserdiode emittiertes Licht mit einer breiteren spektralen Bandbreite derart modifiziert bzw . prozessiert werden, dass die Laservorrichtung Licht mit einer schmaleren spektralen Bandbreite emittiert . Mithilfe des photonisch integrierten Schaltkreises 3 ist die Laservorrichtung entsprechend ausgebildet besonders schmalbandiges Laserlicht zu emittieren .
Der photonisch integrierte Schaltkreis 3 umfasst dazu einen ersten Wellenleiter 4 , der mit dem Eingang 9 gekoppelt ist , einen zweiten Wellenleiter 5 , der beabstandet zu dem ersten Wellenleiter 4 angeordnet und mit dem Ausgang 10 gekoppelt ist , und ein Koppelungselement 6 mit einer einstellbaren Resonanzwellenlänge , insbesondere ein Ringresonator, das zwischen dem ersten und dem zweiten Wellenleiter 4 , 5 angeordnet und mit den beiden Wellenleitern 4 , 5 optisch gekoppelt ist . Zudem und insbesondere um die Resonanzwellenläge des Koppelungselementes 6 einstellen zu können, ist das Koppelungselement in ein piezoelektrisches Material 11 eingebettet . Das piezoelektrische Material 11 dient dabei insbesondere dazu, eine Verformung und damit eine Änderung der Resonanzwellenlänge des Koppelungselementes durch Anlegen einer Spannung an das piezoelektrische Material 11 zu bewirken .
Die Laservorrichtung 1 umfasst zudem ein erstes Detektorelement 7 und ein zweites Detektorelement 8 , die dazu ausgebildet sind, ein von der Laserdiode 2 emittiertes und von dem photonischen integrierten Schaltkreis 3 prozessiertes Licht L zu detektieren . Im dargestellten Fall ist das erste Detektorelement 7 dazu ausgebildet , einen Anteil des von der Laserdiode 2 emittierten und nicht in das Koppelungselement 6 eingekoppelten Lichts Li zu detektieren, und das zweite Detektorelement 8 dazu ausgebildet , einen Anteil des von der Laserdiode 2 emittierten und über den ersten Wellenleiter 4 und das Koppelungselement 6 in den zweiten Wellenleiter 5 eingekoppelten Lichts L2 zu detektieren . Das sowohl von dem ersten Detektorelement 7 als auch von dem zweiten Detektorelement 8 detektierte Signal liefert dabei j eweils eine Information dafür, wieviel Licht in das Koppelungselement 6 eingekoppelt wird, ob und zu welchem Grad die Resonanzfrequenz des Koppelungselementes 6 mit einer Wellenlänge , insbesondere der ersten Wellenlänge Xi , des von der Laserdiode 2 emittierten Lichts L übereinstimmt .
Diese Information kann anschließend genutzt werden, um mittels einer Rückkoppelschleife , die dazu ausgebildet ist , in Abhängigkeit des von dem ersten und des zweiten Detektorelement detektierten Lichts L ein Signal , insbesondere eine Spannung, an das piezoelektrische Material 11 anzulegen, die Resonanzwellenlänge des Koppelungselements 6 an die erste Wellenlänge Xi anzupassen .
Im dargestellten Fall ist der erste Detektor beispielhaft an einem dem Eingang 9 gegenüberliegenden Ende des ersten Wellenleiters und der zweite Detektor an einem Ende des zweiten Wellenleiters angeordnet . Das Ende des zweiten Wellenleiters , das einem Bereich, an dem der zweite Wellenleiter mit dem Koppelungselement optisch gekoppelt ist , gegenüberliegt , außerhalb des photonisch integrierten Schaltkreises 3 angeordnet . Es ist j edoch auch denkbar, dass die beiden Detektoren in den photonisch integrierten Schaltkreis 3 integriert sind .
Der zweite Wellenleiter teilt sich zudem in einen ersten Zweig 5a, der mit dem zweiten Detektor gekoppelt ist , und in einen zweiten Zweig 5b, der mit dem Ausgang 10 gekoppelt ist , auf , um zwar eine Information über die entlang des zweiten Wellenleiters geleitete Lichtmenge zu erhalten, dennoch aber eine Aus kopplung des Lichts mit der ersten Wellenlänge Xi über eine separaten Zweig des zweiten Wellenleiters über den Ausgang 10 zu ermöglichen .
Der photonisch integrierte Schaltkreis 3 kann beispielsweise ein Ma- terial wie Aluminium-Gallium-Arsenid (AlGaAs ) mit einem Brechungsindex von ca . 3 , 5 oder ein vergleichbares Material , insbesondere im Bereich des Koppelungselementes umfassen . Das piezoelektrische Material 11 kann beispielsweise Lithiumniobat ( LiNbOs ) oder Lithiumtantalat (LiTaOs ) mit j eweils einem Brechungsindex von ca . 2 , 2 umfassen, also einem kleineren Brechungsindex als das Material im Bereich des Koppelungselementes aufweisen .
Der photonisch integrierte Schaltkreis 3 umfasst , insbesondere zur Ansteuerung des piezoelektrischen Materials 11 , entsprechend der Fig . 2 ferner eine erste Elektrode 12 und eine der ersten gegenüberliegende zweite Elektrode 13 . Das piezoelektrische Material 11 ist zwischen der ersten und er zweiten Elektrode angeordnet , und die erste Elektrode 12 , die zweite Elektrode 13 und das piezoelektrische Material 11 bilden den in der Figur dargestellten piezoelektrischen Kondensator 17 . Zur Ansteuerung des piezoelektrischen Kondensators 17 , und insbesondere um ein Verspannen oder Entspannen des Koppelungselementes 6 in gewünschter Weise zu erreichen ist die erste Elektrode 12 beispielsweise mit einem Stell- und/oder Regelausgang der Rückkoppelschleife der Laservorrichtung 1 gekoppelt . Je nach Bedarf kann entsprechend der piezoelektrische Kondensator 17 aufgeladen, entladen oder die Spannung des piezoelektrischen Kondensators 17 konstant gehalten werden, sodass das Koppelungselement 6 zum Angleich dessen Resonanzwellenlänge an die erste Wellenlänge verspannt , entspannt oder „in Position" gehalten werden kann .
Die Anordnung des piezoelektrischen Materials sowie des Koppelungselement innerhalb eines Kondensators hat dabei den Vorteil , dass eine an den Kondensator angelegte Spannung durch den Kondensator selbst gehalten wird und eine Verspannung des Koppelungselementes durch das piezoelektrische Material auf einfache Weise durch Unterbrechung der angelegten Spannung konstant gehalten werden kann . Im dargestellten Fall ist der piezoelektrische Kondensator 17 auf einem Substrat 14 angeordnet .
Fig . 3 zeigt eine beispielhafte Verschaltung einer Laservorrichtung nach dem vorgeschlagenen Prinzip sowie die Funktion der Rückkoppelschleife 15 . Dabei ist die zweite Elektrode 13 des piezoelektrischen Kondensators 17 mit dem Massepotential GND gekoppelt und die erste Elektrode 12 über einen FET 16 mit dem Signalausgang des ersten De- tektors 7 gekoppelt . Der FET ist derart ausgebildet , dass er ohne einer an seinem Steuer-Anschluss angelegten Spannung von dem ersten Detektor zur ersten Elektrode durchgängig ist . Der Ausgang des zweiten Detektors ist an den Steuer-Anschluss des FETs angeschlossen und steuert somit den Stromfluss von dem ersten Detektor 7 zum piezoelektrischen Kondensator 18 .
Wenn beispielsweise das zweite Detektorelement 8 einen vordefinierten Schwellwert an detektiertem Licht nicht übersteigt , also die über das zweite Detektorelement 8 gemessene Fotospannung unterhalb von 90% der maximal zu erreichende Fotospannung des zweiten Detektorelementes liegt , und optional gleichzeitig das erste Detektorelement 7 einen vordefinierten Schwellwert an detektiertem Licht übersteigt , also beispielsweise der von dem ersten Detektorelement erzeugte Fotostrom mehr als 10% oberhalb des minimalen Fotostroms des ersten Detektorelementes liegt , wird der FET über den Steuer-Anschluss leitend geschalten und die über den Source-Anschluss angelegte Spannung an das piezoelektrische Material angeschlossen um das Kopplungselement 6 zu verspannen . Wenn hingegen das zweite Detektorelement 8 einen vordefinierten Schwellwert an detektiertem Licht übersteigt , also die über das zweite Detektorelement gemessene Fotospannung oberhalb von 90% der maximal zu erreichende Fotospannung des zweiten Detektorelementes liegt , und optional gleichzeitig das erste Detektorelement einen vordefinierten Schwellwert an detektiertem Licht unterschreitet , also beispielsweise der von dem ersten Detektorelement erzeugte Fotostrom weniger als 10% über dem minimalen Fotostroms des ersten Detektorelementes liegt , wird der FET nicht-leitend geschalten um das Kopplungselement nicht weiter zu verspannen oder nach Bedarf sogar zu entspannen .
Daraus resultiert eine Selbst j ustierung des Systems die folgendermaßen zustande kommt :
Wird eine solche Laservorrichtung 1 mit Laserdiode 2 und PIC 3 prozessiert , so sind in der Regel das Koppelungselement 6 und die Emissionswellenlänge ( erste Wellenlänge Xi ) der Laserdiode 2 in den allermeisten Fällen nicht auf einander abgestimmt . Das bedeutet , wenn die Laserdiode 2 angeschaltet wird, dass das Licht L in den ersten Wellenleiter 4 einkoppelt , aber da sich das Koppelungselement 6 nicht per se in Resonanz mit der Emissionswellenlänge der Laserdiode 2 befindet , dass das Licht nicht in das Koppelungselement 6 einkoppelt , sondern ausschließlich auf den ersten Detektor 7 trifft .
Der daraus resultierende Fotostrom wird nun bei leitendem FET 16 dazu verwendet , dass der piezoelektrische Kondensator 17 aufgeladen wird . Je mehr der Kondensator geladen wird, desto größer wird die Spannung zwischen den Elektroden 12 , 13 des Kondensators und desto größer wird das elektrische Feld in dem Kondensator . Die führt zu einer zunehmenden Verspannung des piezoelektrischen Materials 11 und damit auch zu einer Verspannung des Koppelungselementes 6 , so dass sich aufgrund der Brechungsindexänderung auch die optische Weglänge ändert . Dadurch ändert sich die Resonanzwellenlänge des Koppelungselementes 6 zunehmend . Kommt das Koppelungselement 6 in Resonanz mit der Emissionswellenlänge , koppelt zunehmend Licht in das Koppelungselement 6 ein . Dieses Licht kann zu nichtlinearen Effekten im Mikroring führen und ein Teil bzw . Großteil des Lichts koppelt in den zweiten Wellenleiter 5 ein . Dort gelangt ein Teil dieses Lichts auf den zweiten Detektor und erzeugt eine Fotospannung . Diese Fotospannung schaltet den FET in den sperrenden Zustand, so dass der Kondensator nicht weiter geladen wird und die Vorrichtung in dem Resonanzzustand verbleibt . Ändert sich nun etwas an der Vorrichtung und das System kommt aus der Resonanz heraus , so wird der FET wieder leitend und der Kondensator wird wieder so lange geladen, bis die Resonanz wieder erreicht wird . Somit ist diese Vorrichtung nach kurzer Zeit immer in Resonanz von PIC und Laserdiode .
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Laservorrichtung
2 Laserdiode
3 photonisch integrierter Schaltkreis
4 erster Wellenleiter
5 zweiter Wellenleiter
5a erster Zweig
5b zweiter Zweig
6 Koppelungselement
7 erster Detektor
8 zweiter Detektor
9 Eingang
10 Ausgang
11 piezoelektrische Material
12 erste Elektrode
13 zweite Elektrode
14 Substrat
15 Rückkoppelschleife
16 Feldeffekttransistor
17 Piezoelektrische Kondensator
18 Linse
L, Li , L2 Licht
Xi erste Wellenlänge
S Signal
GND Masse

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Eine Laservorrichtung (1) mit wenigstens einer Laserdiode (2) , die dazu ausgebildet ist Licht (L) einer ersten Wellenlänge (Xi) zu emittieren, einem photonisch integrierten Schaltkreis (3) mit einem Ausgang (10) und mit einem Eingang (9) , wobei der Eingang (9) mit der wenigstens einen Laserdiode (2) gekoppelt ist, wobei der photonisch integrierte Schaltkreis (3) dazu ausgebildet ist ein über den Eingang (9) eingekoppeltes Licht (L) zu prozessieren und über den Ausgang (10) auszukoppeln, und wobei der photonisch integrierte Schaltkreis (3) weiter umfasst: einen ersten Wellenleiter (4) , der mit dem Eingang (9) gekoppelt ist; einen zweiten Wellenleiter (5) , der beabstandet zu dem ersten Wellenleiter (4) angeordnet und mit dem Ausgang (10) gekoppelt ist; und ein Koppelungselement (6) mit einer einstellbaren Resonanzwellenlänge, insbesondere ein Ringresonator, das zwischen dem ersten und dem zweiten Wellenleiter (4, 5) angeordnet und mit den beiden Wellenleitern (4, 5) optisch gekoppelt ist, und das in ein piezoelektrisches Material (11) eingebettet ist; einem ersten Detektorelement (7) , das dazu ausgebildet ist, ein von der wenigstens einen Laserdiode (2) emittiertes und von dem photonisch integrierten Schaltkreis (3) prozessiertes Licht (L) zu detektieren, und einer Rückkoppelschleife (15) , die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit des von dem ersten Detektorelement (7) detektierten Lichts (L) ein Signal (S) , insbesondere eine Spannung, an das piezoelektrische Material (11) zur Anpassung der Resonanzwellenlänge des Koppelungselements (6) an die erste Wellenlänge (Xi) anzulegen .
2. Laservorrichtung nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Laserdiode (2) dazu ausgebildet ist Licht (L) mit einer ersten spektralen Bandbreite umfassend die erste Wellenlänge (Xi) zu emittieren, und wobei der photonisch integrierte Schaltkreis (3) dazu ausgebildet ist ein über den Eingang (9) eingekoppeltes Licht (L) mit der ersten spektralen Bandbreite zu prozessieren und über den Ausgang (10) mit einer zweiten zur ersten schmaleren spektralen Bandbreite umfassend die erste Wellenlänge (Xi) auszukoppeln. Laservorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der photonisch integrierte Schaltkreis
(3) ferner umfasst: eine erste Elektrode (12) und eine der ersten gegenüberliegende zweite Elektrode (13) , wobei das piezoelektrische Material (11) zwischen diesen angeordnet ist, und insbesondere die erste Elektrode (12) , die zweite Elektrode (13) und das piezoelektrische Material (11) einen piezoelektrischen Kondensator (17) bilden, und wobei die erste Elektrode (12) mit einem Stell- und/oder Regelausgang der Rückkoppelschleife (15) gekoppelt ist. Laservorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der erste und der zweite Wellenleiter (4, 5) zumindest bereichsweise parallel zueinander verlaufen. Laservorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das erste Detektorelement (7) dazu ausgebildet ist:
- einen Anteil des von der wenigstens einen Laserdiode (2) emittierten und nicht in das Koppelungselement (6) eingekoppelten Lichts (Li) zu detektieren; und/oder
- einen Anteil des von der wenigstens einen Laserdiode (2) emittierten und über den ersten Wellenleiter (4) und das Koppelungselement (6) in den zweiten Wellenleiter (5) eingekoppelten Lichts (L2) zu detektieren. Laservorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das erste Detektorelement (7) mit einem dem Eingang (9) gegenüberliegenden Ende des ersten Wellenleiters (4) gekoppelt ist und ein zweites Detektorelement (8) mit dem zweiten Wellenleiter (5) gekoppelt ist. Laservorrichtung nach Anspruch 6, wobei das erste Detektorelement (7) dazu ausgebildet ist, einen Anteil des von der wenigstens einen Laserdiode (2) emittierten und nicht in das Koppelungselement (6) eingekoppelten Lichts (Li) zu detektieren, und wobei das zweite Detektorelement (8) dazu ausgebildet ist, einen Anteil des von der wenigstens einen Laserdiode (2) emittierten und über den ersten Wellenleiter
(4) und das Koppelungselement (6) in den zweiten Wellenleiter (5) eingekoppelten Lichts (L2) zu detektieren. Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 7, wobei die Rückkoppelschleife (15) dazu ausgebildet ist in Abhängigkeit des von dem ersten Detektorelement (7) und des von dem zweiten Detektorelement (8) detektierten Lichts ein Signal (S) , insbesondere eine Spannung, an das piezoelektrische Material (11) zur Anpassung der Resonanzwellenlänge des Koppelungselements (6) an die erste Wellenlänge (Xi) anzulegen. Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei sich der zweite Wellenleiter (5) in zumindest einen ersten und einen zweiten Zweig (5a, 5b) aufteilt und der erste Zweig (5a) mit dem zweiten Detektorelement (8) und der zweite Zweig (5b) mit dem Ausgang (10) gekoppelt ist. Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Rückkoppelschleife (15) dazu ausgebildet ist, ein Signal
(5) , insbesondere eine Spannung, an das piezoelektrische Material (11) zur Anpassung der Resonanzwellenlänge des Koppelungselements
(6) an die erste Wellenlänge (Xi) anzulegen, wenn das erste Detektorelement (7) einen vordefinierten Schwellwert an detektiertem Licht übersteigt, und/oder wobei die Rückkoppelschleife (15) dazu ausgebildet ist ein Signal (S) , insbesondere eine Spannung, an das piezoelektrische Material (11) zur Anpassung der Resonanzwellenlänge des Koppelungselements (6) an die erste Wellenlänge (Xi) an- zulegen, wenn das zweite Detektorelement (8) einen vordefinierten Schwellwert an detektiertem Licht unterschreitet. Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Rückkoppelschleife (15) dazu ausgebildet ist ein Signal
(5) , insbesondere eine Spannung, an das piezoelektrische Material (11) zur Anpassung der Resonanzwellenlänge des Koppelungselements
(6) an die erste Wellenlänge (Xi) anzulegen, wenn das erste Detektorelement (7) einen vordefinierten Schwellwert an detektiertem Licht übersteigt, und/oder wobei die Rückkoppelschleife (15) dazu ausgebildet ist ein an das piezoelektrische Material (11) angelegtes Signal (S) , insbesondere eine Spannung, zu unterbrechen oder konstant zu halten, wenn das zweite Detektorelement (8) einen vordefinierten Schwellwert an detektiertem Licht übersteigt. Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei die Rückkoppelschleife (15) zur Bildung eines Differenzsignals in Abhängigkeit des von dem ersten Detektorelement (7) und des von dem zweiten Detektorelement (8) detektierten Lichts ausgeführt ist und dazu ausgeführt ist das Differenzsignal an das piezoelektrische Material (11) zur Anpassung der Resonanzwellenlänge des Koppelungselements (6) an die erste Wellenlänge (Xi) anzulegen . Verfahren zum Betreiben einer Laservorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend die Schritte:
Betreiben der wenigsten einen Laserdiode (2) derart, dass diese Licht (L) einer ersten Wellenlänge (Xi) emittiert,
Einkoppeln des von der Laserdiode (2) emittierten Lichts (L) in den Eingang (9) des photonisch integrierten Schaltkreises (3) ,
Prozessieren des von der Laserdiode (2) emittierten Lichts (L) in dem photonisch integrierten Schaltkreis (3) ,
Detektieren zumindest eines Teils des in dem photonisch integrierten Schaltkreis (3) prozessierten Lichts,
Regeln eines an das piezoelektrische Material (11) angeschlossenen Signals (S) , insbesondere einer Spannung, in Abhängig- keit des detektierten Lichts, derart, dass die Resonanzwellenlänge des Koppelungselements (6) auf die erste Wellenlänge (Xi) eingestellt wird. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Detektierens ein Detektieren eines Anteils des von der wenigstens einen Laserdiode (2) emittierten und nicht in das Koppelungselement eingekoppelten Lichts (Li) und/oder ein Detektieren eines Anteils des von der wenigstens einen Laserdiode (2) emittierten und über den ersten Wellenleiter und das Koppelungselement in den zweiten Wellenleiter eingekoppelten Lichts (L2) umfasst. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Schritt des Prozessierens ein Leiten des Lichts mit der ersten Wellenlänge (Xi) entlang des ersten Wellenleiters (4) , ein Einkoppeln des Lichts mit der ersten Wellenlänge (Xi) von dem ersten Wellenleiter (4) in das Koppelungselement (6) , ein Auskoppeln des Lichts mit der ersten Wellenlänge (Xi) von dem Kopplungselement (6) in den zweiten Wellenleiter (5) , ein Leiten des Lichts mit der ersten Wellenlänge (Xi) entlang des zweiten Wellenleiters (5) und ein Auskoppeln des Lichts mit der ersten Wellenlänge (Xi) aus dem Ausgang (10) des photonisch integrierten Schaltkreises (3) umfasst . Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei der Schritt des Regelns das Bilden eines Differenzsignals in Abhängigkeit des von dem ersten Detektorelement (7) und des von dem zweiten Detektorelement (8) detektierten Lichts, sowie ein Anlegen des Differenzsignals an das piezoelektrische Material (11) zur Anpassung der Resonanzwellenlänge des Koppelungselements an die erste Wellenlänge (Xi) umfasst.
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