專利名稱：波長(zhǎng)受控的半導(dǎo)體激光器設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及光學(xué)計(jì)量設(shè)備的領(lǐng)域，且更具體地涉及光學(xué)自混合傳感器。
背景技術(shù)：
具有集成光電二極管的VCSEL (VIP)將是車(chē)輛傳感器中用于例如對(duì)地速度測(cè)量的關(guān)鍵部件。車(chē)輛應(yīng)用要求設(shè)備工作的寬的溫度范圍(例如_40°C至120°C)。然而，VIP在這個(gè)寬的范圍上顯著改變它們的屬性(如果它們還工作的話)。特征VCSEL性能參數(shù)的溫度依存性在文獻(xiàn)(例如H. Li和K. Iga, "Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser Devices", S69ff, Springer 2003)中是公知的?？梢源_認(rèn)三個(gè)主要效應(yīng)
腔體共振按照下述關(guān)系隨溫度偏移 O λ res/ O T ^ 0. 07nm/K 另外，增益峰按照下述關(guān)系偏移 B 入 gain/ T 0. 32nm/K
附加效應(yīng)為激光閾值的變化以及增益/電流隨溫度增加而減小。恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)允許VCSEL在寬的溫度范圍從頭到尾工作(例如B. Weigl等的 "High-performance oxide-confined GaAs VCSELs，，， IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 3，409-415 (1997)中的-80°C至 180°C )。然而，這種設(shè)備的輸出功率在該工作溫度范圍內(nèi)變化大于10倍，且激射波長(zhǎng)偏移大約lOnm。原則上，集成光電二極管的性能(靈敏度和噪聲)也隨溫度強(qiáng)烈變化。所有這些效應(yīng)與諸如下述的穩(wěn)定VIP性能的目標(biāo)相抵觸恒定的信噪比、恒定的輸出功率(輸出功率應(yīng)優(yōu)選地保持低于人眼安全限制)以及嚴(yán)格限定的波長(zhǎng)。如果該激光器用作自混合傳感器， 則IOnm的偏移已經(jīng)造成距離和速度測(cè)量中1%的系統(tǒng)誤差。VCSEL的溫度依存波長(zhǎng)偏移已經(jīng)被采用來(lái)調(diào)整用于DWDM的激光器陣列的波長(zhǎng)。 US2008/0031294A1公開(kāi)了一種VCSEL陣列，其中對(duì)VCSEL進(jìn)行單獨(dú)的波長(zhǎng)調(diào)整。波長(zhǎng)調(diào)整是通過(guò)偏置加熱來(lái)實(shí)現(xiàn)的。陣列安裝在被冷卻的表面上。波長(zhǎng)隨后由鄰近VCSEL的加熱元件單獨(dú)地設(shè)定。然而，該布置需要VCSEL附近的附加部件從而實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)調(diào)整。另外，根據(jù) US2008/0031294A1的偏置加熱需要被冷卻的表面。盡管VCSEL不是單獨(dú)被冷卻，但是該冷卻需要用于熱散逸的附加部件。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單的波長(zhǎng)受控的半導(dǎo)體激光器。該目的是通過(guò)如權(quán)利要求1限定的激光器設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有利實(shí)施例和改進(jìn)在從屬權(quán)利要求中限定。作為大體思想，提供了一種激光器設(shè)備，其中具有集成光電二極管的激光二極管的部件其中之一也被用于加熱該激光二極管。具體而言，提出了一種半導(dǎo)體激光器設(shè)備，其包含激光二極管設(shè)備，其具有半導(dǎo)體激光二極管， 集成光電二極管，以及
電接觸，典型地為沉積金屬層，其用于電連接該半導(dǎo)體激光二極管和該集成光電二極管。因此，提出了一種包含集成加熱裝置的半導(dǎo)體激光器設(shè)備，例如具體而言為具有集成光電二極管的VCSEL。本發(fā)明特別適合用于在寬的工作溫度范圍從頭到尾穩(wěn)定激光波長(zhǎng)。本發(fā)明的基本思想是采用一種加熱元件，該加熱元件為比如VIP的激光二極管設(shè)備的集成部分。換言之，除了其正常功能之外，具有集成光電二極管的激光二極管的元件其中之一也被用作受控加熱元件。因此，不需要單獨(dú)的加熱器。因此，包含激光二極管設(shè)備的電接觸的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)至少其一用作加熱元件。該半導(dǎo)體激光器設(shè)備還包含用于通過(guò)穩(wěn)定或設(shè)定激光二極管設(shè)備的溫度來(lái)設(shè)定或穩(wěn)定激光波長(zhǎng)的反饋控制電路。該電路被設(shè)置從而響應(yīng)于測(cè)量的溫度依存參數(shù)生成加熱電壓或電流。該加熱電壓或電流應(yīng)用到激光二極管設(shè)備的至少一個(gè)電接觸。該電接觸的至少其一也電連接半導(dǎo)體激光二極管或集成光電二極管，使得加熱電流流過(guò)激光二極管設(shè)備并加熱半導(dǎo)體激光二極管。大體上，反饋控制電路包含反饋環(huán)路，在該反饋環(huán)路中，所述測(cè)量的溫度依存參數(shù)從激光二極管設(shè)備被反饋到該控制電路。該半導(dǎo)體激光二極管優(yōu)選地為具有垂直集成光電二極管的垂直腔面發(fā)射激光器 (VCSEL)(VIP)0 VCSEL結(jié)構(gòu)有利于光電二極管的集成。較低的功耗且因此較低的熱發(fā)射擴(kuò)大了溫度調(diào)整范圍。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，集成光電二極管在反向偏置工作，且用于穩(wěn)定或設(shè)定激光二極管設(shè)備的溫度的反饋控制電路被設(shè)置從而設(shè)定集成光電二極管兩端的電壓，該集成光電二極管藉此被由所接收的光感應(yīng)形成的光電流加熱。這種情況下，附加加熱元件是不需要的且具有集成光電二極管的常規(guī)激光二極管 (例如VIP)可以與反饋控制電路一起被采用。根據(jù)又一實(shí)施例，用于電連接半導(dǎo)體激光二極管和集成光電二極管的電接觸至少其一具有連接到用于穩(wěn)定或設(shè)定激光波長(zhǎng)的電路的兩個(gè)端點(diǎn)或電極。這種情況下，由該電路控制的加熱電流橫向流過(guò)兩個(gè)端點(diǎn)之間的電接觸。另一可能性為將加熱電流部分地傳導(dǎo)通過(guò)相應(yīng)電接觸之下的襯底或?qū)?。因此，替代使用具有兩個(gè)端點(diǎn)的電接觸，該電接觸也可以分離成兩個(gè)橫向分離接觸。加熱電流或電壓因此在位于公共表面上的兩個(gè)分離電接觸之間饋送，所述電接觸至少其一接觸半導(dǎo)體激光二極管或集成光電二極管。為了提高這種類(lèi)型加熱元件的電阻，可以由不同材料生產(chǎn)所述分離電接觸。具體而言，盡管一個(gè)接觸可以是標(biāo)準(zhǔn)合金接觸，但是另一個(gè)可以是純金屬接觸，從而造成附加高損耗且由此提高包含接觸電阻和薄層電阻的總電阻。通過(guò)光電流和光電二極管兩端的電壓來(lái)加熱以及經(jīng)由設(shè)計(jì)成加熱元件的一個(gè)或多個(gè)電接觸來(lái)加熱也可以被組合。激光二極管的溫度可以使用合適的溫度傳感器來(lái)檢測(cè)。然而，監(jiān)測(cè)激光二極管的工作溫度而無(wú)需額外的溫度傳感器，這是有可能的且是有利的。具體而言，活性區(qū)域的相關(guān)溫度可以直接測(cè)量。為此目的，激光二極管正向電壓(工作電壓)的溫度依存性可以被計(jì)量。典型地，該依存性是負(fù)的。 根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，反饋控制電路的輸入端連接到半導(dǎo)體激光二極管的電接觸，該反饋控制電路測(cè)量激光二極管的正向電壓作為溫度依存輸入?yún)?shù)。根據(jù)該實(shí)施例的改進(jìn)，為了控制激光波長(zhǎng)，如果激光二極管溫度低于與預(yù)定波長(zhǎng) (即，將被設(shè)定或穩(wěn)定的波長(zhǎng))對(duì)應(yīng)的溫度，只要在固定工作電流時(shí)工作電壓低于預(yù)定值，則該二極管被反饋控制電路加熱?？商鎿Q地或者附加地，由集成光電二極管測(cè)量的光輸出可以用作反饋控制電路的輸入?yún)?shù)。根據(jù)本發(fā)明的有利改進(jìn)，反饋控制電路的輸入端因而連接到集成光電二極管的電接觸，且由集成光電二極管測(cè)量的光輸出作為輸入?yún)?shù)被饋送到反饋控制電路，該反饋控制電路依據(jù)該光輸出設(shè)定加熱電流或電壓。盡管該參數(shù)對(duì)反饋略微敏感，特別是在激射條件下，但是該實(shí)施例也具有非常簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，因?yàn)椴恍枰郊拥臏囟葌鞲衅?。另外，如已?jīng)在上文所述，激光強(qiáng)度的溫度依存性非常強(qiáng)，這允許進(jìn)行非常敏感的溫度測(cè)量。作為另一可替換或附加的輸入?yún)?shù)，反饋控制電路可以被設(shè)置成直接使用在加熱部分上測(cè)量的信號(hào)。具體而言，與由加熱電壓或加熱電流加熱的部分的電阻對(duì)應(yīng)的參數(shù)可以被檢測(cè)。加熱部分兩端的電壓也依賴于溫度，特別是由于溫度依存電阻的原因。如果被加熱部分在幾何上是分離的，則控制被加熱元件的溫度而不是激光器的溫度會(huì)是有用的。這種情況下，如果激光器溫度是從激光器電壓導(dǎo)出，則該溫度的反應(yīng)時(shí)間將使得反饋環(huán)路非常慢。根據(jù)本發(fā)明的另一改進(jìn)，激光二極管設(shè)備的被加熱部分兩端的電壓因而作為輸入?yún)?shù)被饋送到反饋控制電路，并且加熱電壓或電流由反饋控制電路響應(yīng)于該電壓來(lái)設(shè)定。為了減小將激光二極管加熱到期望溫度所需的功率且同時(shí)使反饋環(huán)路更快，采用形成為襯底上的臺(tái)面結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光二極管也是有利的，該臺(tái)面結(jié)構(gòu)至少部分地被襯底中的槽圍繞。槽減小了在橫向上沿著襯底的熱散逸。為激光二極管提供某種熱絕緣的另一可替換或附加可能性是將部分氧化的層布置在臺(tái)面和襯底之間。到目前為止，激光二極管通常被冷卻從而最優(yōu)化它們的壽命和效率。然而，冷卻 (特別是主動(dòng)冷卻)需要附加部件。如果激光二極管被動(dòng)冷卻，則環(huán)境溫度限制工作溫度。然而，取決于應(yīng)用，環(huán)境溫度可以大范圍波動(dòng)。在波動(dòng)的環(huán)境溫度的環(huán)境中的典型應(yīng)用為用于車(chē)輛的傳感器，特別是車(chē)輛、航?；蚝娇諅鞲衅?。作為本發(fā)明的總體思想，如果激光二極管在環(huán)境溫度典型范圍內(nèi)的應(yīng)用的高溫端工作，則可以避免對(duì)激光傳感器的主動(dòng)冷卻。為此目的，提出了利用加熱元件從而顯著地減小溫度范圍，使得比如VIP的激光二極管總是工作于這樣的溫度，所述溫度遠(yuǎn)高于對(duì)于該應(yīng)用是典型的環(huán)境溫度范圍的下限。然而，對(duì)于高到可以預(yù)期對(duì)激光二極管壽命的負(fù)面影響的溫度的溫度范圍，優(yōu)選可能性是使VCSEL在中間溫度工作，這仍將出現(xiàn)的溫度的總跨度減小例如至少2倍。這種情況下，激光二極管在例如>100°C工作的時(shí)間間隔可以縮短，同時(shí)仍減小工作溫度范圍。因此通常優(yōu)選地將工作溫度設(shè)定為低于對(duì)激光二極管壽命有害的溫度范圍。該設(shè)備因而可以設(shè)計(jì)成針對(duì)更高溫度表現(xiàn)出最佳屬性。更具體而言，提出了一種具有半導(dǎo)體激光器設(shè)備(特別是如前文所述的半導(dǎo)體激光器設(shè)備)的車(chē)輛速度或距離傳感器，其包含
半導(dǎo)體激光二極管，自混合信號(hào)解碼電路，其用于根據(jù)激光強(qiáng)度的自混合振蕩測(cè)量與距離或速度有關(guān)的參數(shù)，以及
反饋控制電路，其具有用于檢測(cè)溫度相關(guān)參數(shù)的輸入端。該反饋控制電路控制加熱該半導(dǎo)體激光二極管的加熱電流或加熱電壓，并且藉此將半導(dǎo)體激光二極管的溫度穩(wěn)定在至少20°，優(yōu)選地至少50°，以及更優(yōu)選地至少60°的值。如前所述，車(chē)輛應(yīng)用中出現(xiàn)的溫度典型地是在-40°C至120°C的范圍。激光二極管因此工作于相關(guān)溫度范圍的上部60%。由于如此工作的原因，主動(dòng)冷卻是不需要的，并且加熱足以將激光二極管穩(wěn)定在固定但是相對(duì)較高的溫度。本發(fā)明特別適合用于激光自混合傳感器，因?yàn)樽曰旌险袷幍念l率是激光波長(zhǎng)的函數(shù)。在航海和航空應(yīng)用中的溫度范圍大體上是相似的。取決于應(yīng)用，激光二極管的溫度也可以設(shè)定為更高或更低。然而，由反饋控制電路穩(wěn)定的溫度優(yōu)選地低于100°c，更優(yōu)選地低于80°c，從而確保穩(wěn)定工作和長(zhǎng)壽命。


圖1和2分別為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器設(shè)備的俯視圖和側(cè)視圖。圖3為具有用作加熱元件的環(huán)形接觸的本發(fā)明第二實(shí)施例的俯視圖。圖4和5示出圖3所示實(shí)施例的變型。圖6為用于半導(dǎo)體激光二極管和集成光電二極管的控制電路的實(shí)施例的框圖。圖7示出半導(dǎo)體激光器設(shè)備1的應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式圖1和2分別為半導(dǎo)體激光器設(shè)備1的示意性俯視圖和側(cè)視圖。半導(dǎo)體激光器設(shè)備1包含激光二極管設(shè)備3，該激光二極管設(shè)備具有VCSEL 300和集成光電二極管200以及用于電連接VCSEL 300和集成光電二極管200的電接觸110、210、 310。VCSEL 300包含兩個(gè)布拉格反射器疊層301、303，該疊層具有例如三個(gè)量子阱的中間疊層302。VCSEL和光電二極管的多個(gè)層沉積在襯底100上。用于VCSEL的典型襯底材料為 GaAs0半導(dǎo)體激光器設(shè)備1還包含用于通過(guò)穩(wěn)定或設(shè)定激光二極管設(shè)備3的溫度來(lái)設(shè)定或穩(wěn)定激光波長(zhǎng)的反饋控制電路10。反饋控制電路10被設(shè)置成響應(yīng)于由反饋控制電路10 檢測(cè)的溫度依存參數(shù)產(chǎn)生加熱電壓或電流。此加熱電壓或電流應(yīng)用到激光二極管設(shè)備3的電接觸。至少一個(gè)電接觸還電連接VCSEL 300或集成光電二極管200，使得加熱電流流過(guò)激光二極管設(shè)備3并將VCSEL 300加熱直到與期望波長(zhǎng)關(guān)聯(lián)的預(yù)定溫度。具體而言，如果激光二極管溫度低于與預(yù)定波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的溫度，只要在固定工作電流時(shí)工作電壓低于預(yù)定值， 則VCSEL 300經(jīng)由光電流和經(jīng)調(diào)整的反向偏置電壓被反饋控制電路10加熱。具體而言，反饋控制電路10經(jīng)由線路12、14、16連接到激光二極管設(shè)備3。線路 12和16連接到VCSEL 300頂部上的環(huán)形接觸310以及連接集成監(jiān)測(cè)二極管200和VCSEL 的電接觸210。經(jīng)由這些線路12、16，反饋控制電路10測(cè)量VCSEL 300的正向電壓作為溫度依存參數(shù)。反饋控制電路10經(jīng)由線路14進(jìn)一步連接到背部接觸110。經(jīng)由線路12和14，集成光電二極管(200)在反向偏置工作，并且反饋控制電路10經(jīng)由線路12、14調(diào)整集成光電二極管(200)兩端的電壓。光電二極管因此被由所接收的光感應(yīng)形成的光電流加熱，并 且應(yīng)用到集成光電二極管200的加熱功率是由該光電流和通過(guò)反饋控制電路10應(yīng)用的電壓的乘積給出。由于在反向偏置工作時(shí)光電流幾乎不依賴于反向偏置電壓，加熱功率可以通過(guò)調(diào)整反向偏置電壓來(lái)控制，而不干擾對(duì)激光強(qiáng)度的測(cè)量。如果光電流也被反饋到反饋控制電路10，使得依據(jù)VCSEL 300的實(shí)際溫度和期望溫度的偏差可以確定電壓從而獲得特定加熱功率，這是進(jìn)一步有用的。集成光電二極管200和VCSEL 300 —起形成臺(tái)面結(jié)構(gòu)，該臺(tái)面結(jié)構(gòu)被引入在襯底 100中的槽600圍繞。槽600提供了臺(tái)面結(jié)構(gòu)的某種熱分離。除了蝕刻形成的槽600之外， 在臺(tái)面和襯底100之間具有部分氧化的層(與VCSEL的氧化物開(kāi)孔相似)會(huì)是有幫助的。圖3示出半導(dǎo)體激光器設(shè)備1的又一實(shí)施例。該實(shí)施例是基于采用電接觸110、 210、310其中之一作為加熱元件的認(rèn)識(shí)，所述電接觸連接VCSEL 300和集成光電二極管 200。為此目的，相應(yīng)電接觸被調(diào)整使得電接觸上的兩個(gè)端點(diǎn)被使用，所述端點(diǎn)連接到反饋控制電路10。反饋控制電路10接著控制兩個(gè)端點(diǎn)之間的加熱電流。在圖3所示實(shí)施例中，VCSEL頂部上的環(huán)形接觸310用作加熱元件。環(huán)形導(dǎo)電層被中斷從而形成兩個(gè)端部。所述端部用作端點(diǎn)18、19，反饋控制電路10經(jīng)由線路12、14被連接在所述端點(diǎn)。由反饋控制電路10控制的加熱電流因此沿著環(huán)形接觸在端點(diǎn)18、19之間流動(dòng)。再者，由于環(huán)形接觸310的導(dǎo)電材料具有溫度依存電阻，環(huán)形接觸310可以同時(shí)用作溫度傳感器。一種用作反饋控制的輸入的合適參數(shù)因而可以為在端點(diǎn)18、19之間流動(dòng)的電流與線路12、14之間的電勢(shì)差之間的比率。圖4示出圖3所示實(shí)施例的變型。替代VCSEL 300頂部上的環(huán)形接觸310，集成光電二極管200頂部上的電接觸210被用作加熱元件，該電接觸210優(yōu)選地為用于VCSEL 300 和集成光電二極管200的η接觸。為此目的，接觸210形成為繞VCSEL 300延伸的細(xì)長(zhǎng)U 形層。此U形接觸的腿部的端部被線路12、14接觸且由此構(gòu)成端點(diǎn)18、19。圖5示出實(shí)施例的另一變型，其中電接觸附加地被用作加熱元件。根據(jù)圖5所示的變型，加熱電流或電壓在位于公共表面上的兩個(gè)橫向分離電接觸之間饋送，所述電接觸至少其一接觸VCSEL 300和/或集成光電二極管200。與圖4所示實(shí)施例相似，接觸VCSEL 300和集成光電二極管200這二者的η接觸被調(diào)整以用作加熱元件。集成光電二極管200 上的η接觸被分離成兩個(gè)分離接觸230、231。接觸230、231其中之一或者這兩個(gè)接觸可以用于連接到用于VCSEL的電源(未示出)。由反饋控制電路10控制的加熱電壓經(jīng)由線路12、 14應(yīng)用在接觸230、231之間?？偧訜峁β适怯山佑|230、231之間的薄層電阻以及接觸230、 231與光電二極管200底層之間的接觸電阻引起。為了提高接觸電阻，對(duì)于接觸230、231可以使用不同金屬。具體而言，接觸230、231其中之一可以是標(biāo)準(zhǔn)合金，如通常用于VCSEL設(shè)備上的導(dǎo)電層的標(biāo)準(zhǔn)合金。另一接觸接著可以由這樣的材料制成，該材料提供了到臺(tái)面底層的高的過(guò)渡電阻。在上文描述的實(shí)施例中，反饋控制電路10被示為獨(dú)立部分。然而，反饋控制電路 10可以嵌在和/或集成在半導(dǎo)體激光器設(shè)備1的驅(qū)動(dòng)電路中。圖6的框圖示出包含反饋控制電路10的驅(qū)動(dòng)器電路的實(shí)施例。對(duì)于電接觸被調(diào)整為電加熱元件的激光二極管元件， 艮口，圖3至5所示的激光二極管元件，這種設(shè)置是特別有用的。通過(guò)VCSEL 300的電流由激光器驅(qū)動(dòng)器350控制，該激光器驅(qū)動(dòng)器也測(cè)量激光器電壓(用于溫度的指示)。集成光電二極管200上的反向電壓以及光電流在光電二極管控制電路250中 被控制。加熱元件700 (比如，如圖3至5所示的經(jīng)調(diào)整的電接觸)可以單獨(dú)由反饋控制電路10控制。反饋環(huán)路800獲得關(guān)于激光器電壓的信息，并且如果需要，如虛線所指示，還獲得關(guān)于光電流的信息。在圖1和2所示實(shí)施例中，經(jīng)由光電二極管(例如設(shè)備250)上的反向電壓可以影響該加熱。在此實(shí)施例中，反饋控制電路10因而也可以集成在光電二極管控制電路250中。圖7示出半導(dǎo)體激光器設(shè)備1的應(yīng)用。半導(dǎo)體激光器設(shè)備1被用作車(chē)輛速度傳感器，特別是用于測(cè)量汽車(chē)4的速度。半導(dǎo)體激光器設(shè)備1安裝在汽車(chē)4下面。通過(guò)評(píng)價(jià)比如自混合振蕩的自混合效應(yīng)和/或散斑效應(yīng)來(lái)測(cè)量速度。對(duì)于通過(guò)激光強(qiáng)度的多普勒感應(yīng)自混合振蕩來(lái)測(cè)量速度，設(shè)備1布置成使得激光束5以傾斜角度照在人行道6。為了在強(qiáng)烈變化的環(huán)境溫度下使激光波長(zhǎng)穩(wěn)定，反饋控制電路穩(wěn)定將VCSEL的溫度穩(wěn)定在介于50°C和 80°C之間的值。因此，不需要冷卻(特別是主動(dòng)冷卻)以保證在大的環(huán)境溫度范圍中的穩(wěn)定波長(zhǎng)，因?yàn)榘雽?dǎo)體激光器設(shè)備1的激光二極管總是在汽車(chē)典型環(huán)境條件下出現(xiàn)的溫度的上限范圍工作。然而，為了避免性能損失和壽命降低，溫度控制電路優(yōu)選地將VCSEL的溫度穩(wěn)定在不高于180°C，更優(yōu)選地不高于120°C的值。對(duì)于本發(fā)明的該實(shí)施例，通常也可以采用其它類(lèi)型的包含加熱元件的半導(dǎo)體激光器設(shè)備。例如，替代使用激光二極管的部件其中之一以及監(jiān)測(cè)二極管，可以將附加加熱元件布置在激光二極管的襯底上。盡管本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)在附圖中予以說(shuō)明且在前述說(shuō)明書(shū)中予以描述，但是將理解，本發(fā)明不限于所公開(kāi)的實(shí)施例且可以想到許多調(diào)整而不背離如所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍。附圖標(biāo)記列表
1 半導(dǎo)體激光器設(shè)備 3 激光二極管設(shè)備 4:汽車(chē)
5激光束
6人行道
10 反饋控制電路 12、14、16 線路 18、19 端點(diǎn) 100 襯底
110、210、310、230、231 電接觸 200 集成光電二極管 250 光電二極管控制電路 300 =VCSEL
301,303 布拉格反射器 302 量子阱350 激光器驅(qū)動(dòng)器 600 槽 700 加熱元件 800 反饋環(huán)路 。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體激光器設(shè)備(1)，包含激光二極管設(shè)備(3)，其具有半導(dǎo)體激光二極管，集成光電二極管(200)，以及用于電連接所述半導(dǎo)體激光二極管和所述集成光電二極管(200 )的電接觸，所述半導(dǎo)體激光器設(shè)備還包含用于通過(guò)穩(wěn)定或設(shè)定該激光二極管設(shè)備(3)的溫度來(lái)設(shè)定或穩(wěn)定激光波長(zhǎng)的反饋控制電路(10)，所述反饋控制電路(10)被設(shè)置以響應(yīng)于測(cè)量的溫度依存參數(shù)生成加熱電壓或電流，所述加熱電壓或電流應(yīng)用到所述激光二極管設(shè)備(3 )的電接觸，所述電接觸至少其一也電連接所述半導(dǎo)體激光二極管或所述集成光電二極管(200)，使得加熱電流流過(guò)該激光二極管設(shè)備(3)并且加熱所述半導(dǎo)體激光二極管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體激光器設(shè)備，其特征在于，所述激光二極管設(shè)備(3)包含具有集成光電二極管(200 )的垂直腔面發(fā)射激光器(300 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體激光器設(shè)備，其特征在于，所述集成光電二極管(200)在反向偏置工作，并且用于穩(wěn)定或設(shè)定該激光二極管設(shè)備的溫度的所述反饋控制電路被設(shè)置以設(shè)定該集成光電二極管(200)兩端的電壓，該集成光電二極管藉此被由所接收的光感應(yīng)形成的光電流加熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體激光器設(shè)備，其特征在于，用于電連接該半導(dǎo)體激光二極管和該集成光電二極管的所述電接觸至少其一具有連接到所述反饋控制電路的兩個(gè)端點(diǎn)， 其中所述加熱電流在所述兩個(gè)端點(diǎn)之間流動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體激光器設(shè)備，其特征在于，該加熱電流或電壓在位于公共表面上的兩個(gè)橫向分離電接觸之間饋送，所述電接觸至少其一接觸所述半導(dǎo)體激光二極管或所述集成光電二極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的半導(dǎo)體激光器設(shè)備，其特征在于，所述分離電接觸由不同材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體激光器設(shè)備，其特征在于，該反饋控制電路的輸入端連接到所述半導(dǎo)體激光二極管的電接觸，所述反饋控制電路測(cè)量該激光二極管的正向電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體激光器設(shè)備，其特征在于，如果激光二極管溫度低于與預(yù)定波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的溫度，只要在固定工作電流時(shí)該工作電壓低于預(yù)定值，則所述半導(dǎo)體激光二極管被該反饋控制電路加熱。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體激光器設(shè)備，其特征在于，該反饋控制電路(10)測(cè)量與由所述加熱電流或電壓加熱的部分的電阻對(duì)應(yīng)的參數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體激光器設(shè)備，其特征在于，該反饋控制電路的輸入端連接到所述集成光電二極管的電接觸，并且該集成光電二極管測(cè)量的光輸出作為輸入?yún)?shù)被饋送到該反饋控制電路，該反饋控制電路依據(jù)該光輸出設(shè)定該加熱電流或電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體激光器設(shè)備，其特征在于，該半導(dǎo)體激光二極管形成為襯底(100)上的臺(tái)面結(jié)構(gòu)，該臺(tái)面結(jié)構(gòu)至少部分地被所述襯底(100)中的槽(600)圍繞。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體激光器設(shè)備，其特征在于，該半導(dǎo)體激光二極管形成為襯底(100)上的臺(tái)面結(jié)構(gòu)，其中部分氧化的層布置在所述臺(tái)面和所述襯底(100)之間。
13.具有半導(dǎo)體激光器設(shè)備，特別是具有根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體激光器設(shè)備的車(chē)輛速度或距離傳感器，所述半導(dǎo)體激光器設(shè)備包含半導(dǎo)體激光二極管，自混合信號(hào)解碼電路，其用于根據(jù)激光強(qiáng)度的自混合振蕩測(cè)量與距離或速度有關(guān)的參數(shù)，以及反饋控制電路，其具有用于檢測(cè)溫度相關(guān)參數(shù)的輸入端并且控制加熱所述半導(dǎo)體激光二極管的加熱電流或加熱電壓，所述反饋環(huán)路電路藉此將所述半導(dǎo)體激光二極管的溫度穩(wěn)定在至少20°C的值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的車(chē)輛速度或距離傳感器，其特征在于，所述反饋控制電路將所述半導(dǎo)體激光二極管的溫度穩(wěn)定在不高于100°C的值。
全文摘要
半導(dǎo)體激光器設(shè)備包含具有集成光電二極管的激光二極管，其中具有集成光電二極管的激光二極管的部件其中之一也被用于加熱激光二極管。因而獲得了一種設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單的波長(zhǎng)受控的半導(dǎo)體激光器。
文檔編號(hào)H01S5/068GK102160246SQ200980136299
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2009年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月17日
發(fā)明者A·M·范德利, H·M·門(mén)希, M·卡派, P·G·格萊赫 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司