波长受控的半导体激光器设备制造技术

半导体激光器设备包含具有集成光电二极管的激光二极管，其中具有集成光电二极管的激光二极管的部件其中之一也被用于加热激光二极管。因而获得了一种设计更简单的波长受控的半导体激光器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及光学计量设备的领域，且更具体地涉及光学自混合传感器。
技术介绍
具有集成光电二极管的VCSEL (VIP)将是车辆传感器中用于例如对地速度测量的关键部件。车辆应用要求设备工作的宽的温度范围(例如_40°C至120°C)。然而，VIP在这个宽的范围上显著改变它们的属性(如果它们还工作的话)。特征VCSEL性能参数的温度依存性在文献(例如H. Li和K. Iga, "Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser Devices", S69ff, Springer 2003)中是公知的。可以确认三个主要效应腔体共振按照下述关系随温度偏移 O λ res/ O T ^ 0. 07nm/K 另外，增益峰按照下述关系偏移 B 入 gain/ T 0. 32nm/K附加效应为激光阈值的变化以及增益/电流随温度增加而减小。恰当的设计允许VCSEL在宽的温度范围从头到尾工作(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，这种设备的输出功率在该工作温度范围内变化大于10倍，且激射波长偏移大约lOnm。原则上，集成光电二极管的性能(灵敏度和噪声)也随温度强烈变化。所有这些效应与诸如下述的稳定VIP性能的目标相抵触恒定的信噪比、恒定的输出功率(输出功率应优选地保持低于人眼安全限制)以及严格限定的波长。如果该激光器用作自混合传感器， 则IOnm的偏移已经造成距离和速度测量中1%的系统误差。VCSEL的温度依存波长偏移已经被采用来调整用于DWDM的激光器阵列的波长。 US2008/0031294A1公开了一种VCSEL阵列，其中对VCSEL进行单独的波长调整。波长调整是通过偏置加热来实现的。阵列安装在被冷却的表面上。波长随后由邻近VCSEL的加热元件单独地设定。然而，该布置需要VCSEL附近的附加部件从而实现波长调整。另外，根据 US2008/0031294A1的偏置加热需要被冷却的表面。尽管VCSEL不是单独被冷却，但是该冷却需要用于热散逸的附加部件。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是提供一种设计更简单的波长受控的半导体激光器。该目的是通过如权利要求1限定的激光器设备来实现。本专利技术的有利实施例和改进在从属权利要求中限定。作为大体思想，提供了一种激光器设备，其中具有集成光电二极管的激光二极管的部件其中之一也被用于加热该激光二极管。具体而言，提出了一种半导体激光器设备，其包含激光二极管设备，其具有半导体激光二极管， 集成光电二极管，以及电接触，典型地为沉积金属层，其用于电连接该半导体激光二极管和该集成光电二极管。因此，提出了一种包含集成加热装置的半导体激光器设备，例如具体而言为具有集成光电二极管的VCSEL。本专利技术特别适合用于在宽的工作温度范围从头到尾稳定激光波长。本专利技术的基本思想是采用一种加热元件，该加热元件为比如VIP的激光二极管设备的集成部分。换言之，除了其正常功能之外，具有集成光电二极管的激光二极管的元件其中之一也被用作受控加热元件。因此，不需要单独的加热器。因此，包含激光二极管设备的电接触的现有结构至少其一用作加热元件。该半导体激光器设备还包含用于通过稳定或设定激光二极管设备的温度来设定或稳定激光波长的反馈控制电路。该电路被设置从而响应于测量的温度依存参数生成加热电压或电流。该加热电压或电流应用到激光二极管设备的至少一个电接触。该电接触的至少其一也电连接半导体激光二极管或集成光电二极管，使得加热电流流过激光二极管设备并加热半导体激光二极管。大体上，反馈控制电路包含反馈环路，在该反馈环路中，所述测量的温度依存参数从激光二极管设备被反馈到该控制电路。该半导体激光二极管优选地为具有垂直集成光电二极管的垂直腔面发射激光器 (VCSEL)(VIP)0 VCSEL结构有利于光电二极管的集成。较低的功耗且因此较低的热发射扩大了温度调整范围。根据本专利技术一个实施例，集成光电二极管在反向偏置工作，且用于稳定或设定激光二极管设备的温度的反馈控制电路被设置从而设定集成光电二极管两端的电压，该集成光电二极管藉此被由所接收的光感应形成的光电流加热。这种情况下，附加加热元件是不需要的且具有集成光电二极管的常规激光二极管 (例如VIP)可以与反馈控制电路一起被采用。根据又一实施例，用于电连接半导体激光二极管和集成光电二极管的电接触至少其一具有连接到用于稳定或设定激光波长的电路的两个端点或电极。这种情况下，由该电路控制的加热电流横向流过两个端点之间的电接触。另一可能性为将加热电流部分地传导通过相应电接触之下的衬底或层。因此，替代使用具有两个端点的电接触，该电接触也可以分离成两个横向分离接触。加热电流或电压因此在位于公共表面上的两个分离电接触之间馈送，所述电接触至少其一接触半导体激光二极管或集成光电二极管。为了提高这种类型加热元件的电阻，可以由不同材料生产所述分离电接触。具体而言，尽管一个接触可以是标准合金接触，但是另一个可以是纯金属接触，从而造成附加高损耗且由此提高包含接触电阻和薄层电阻的总电阻。通过光电流和光电二极管两端的电压来加热以及经由设计成加热元件的一个或多个电接触来加热也可以被组合。激光二极管的温度可以使用合适的温度传感器来检测。然而，监测激光二极管的工作温度而无需额外的温度传感器，这是有可能的且是有利的。具体而言，活性区域的相关温度可以直接测量。为此目的，激光二极管正向电压(工作电压)的温度依存性可以被计量。典型地，该依存性是负的。 根据本专利技术的该实施例，反馈控制电路的输入端连接到半导体激光二极管的电接触，该反馈控制电路测量激光二极管的正向电压作为温度依存输入参数。根据该实施例的改进，为了控制激光波长，如果激光二极管温度低于与预定波长 (即，将被设定或稳定的波长)对应的温度，只要在固定工作电流时工作电压低于预定值，则该二极管被反馈控制电路加热。可替换地或者附加地，由集成光电二极管测量的光输出可以用作反馈控制电路的输入参数。根据本专利技术的有利改进，反馈控制电路的输入端因而连接到集成光电二极管的电接触，且由集成光电二极管测量的光输出作为输入参数被馈送到反馈控制电路，该反馈控制电路依据该光输出设定加热电流或电压。尽管该参数对反馈略微敏感，特别是在激射条件下，但是该实施例也具有非常简单的设计，因为不需要附加的温度传感器。另外，如已经在上文所述，激光强度的温度依存性非常强，这允许进行非常敏感的温度测量。作为另一可替换或附加的输入参数，反馈控制电路可以被设置成直接使用在加热部分上测量的信号。具体而言，与由加热电压或加热电流加热的部分的电阻对应的参数可以被检测。加热部分两端的电压也依赖于温度，特别是由于温度依存电阻的原因。如果被加热部分在几何上是分离的，则控制被加热元件的温度而不是激光器的温度会是有用的。这种情况下，如果激光器温度是从激光器电压导出，则该温度的反应时间将使得反馈环路非常慢。根据本专利技术的另一改进，激光二极管设备的被加热部分两端的电压因而作为输入参数被馈送到反馈控本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种半导体激光器设备（１），包含激光二极管设备（３），其具有半导体激光二极管，集成光电二极管（２００），以及用于电连接所述半导体激光二极管和所述集成光电二极管（２００）的电接触，所述半导体激光器设备还包含用于通过稳定或设定该激光二极管设备（３）的温度来设定或稳定激光波长的反馈控制电路（１０），所述反馈控制电路（１０）被设置以响应于测量的温度依存参数生成加热电压或电流，所述加热电压或电流应用到所述激光二极管设备（３）的电接触，所述电接触至少其一也电连接所述半导体激光二极管或所述集成光电二极管（２００），使得加热电流流过该激光二极管设备（３）并且加热所述半导体激光二极管。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·M·门希，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL