(57)【要約】      （修正有）【課題】パルスダイオードをできるだけ安定させて作動させることのできる、パルスレーザダイオードの作動のための回路装置を提供する。【解決手段】パルスレーザーダイオード１とパルス発生回路５を有し、さらに、パルスレーザーダイオードに発光閾値よりも小さい値のバイアス電流を流し、そのバイアス電流の値を変化させパルスレーザーダイオードのチップの温度を制御することで、パルスレーザーダイオードの発光波長を可変できる直流電流源２を有する。【選択図】図１
2009076913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルスレーザーダイオードを作動させるための回路装置において、
パルスレーザーダイオード（１）を有し、さらに、
直流電流（ＩBIAS）をパルスレーザーダイオード（１）に給電するための電流源（２）を備えていることを特徴とする回路装置。
【請求項２】
給電される直流電流（ＩBIAS）を、パルスレーザーダイオード（１）のレーザー閾値よりも小さい値まで制限する、電流制限器（３）が設けられている、請求項１記載の回路装置。
【請求項３】
前記電流源（２）は、パルスレーザーダイオード（１）に対してレーザーダイオード（１）のチップ内で少なくとも１０Ｋ（ケルビン）の温度上昇を達成するのに十分な電流の給電に適するように構成されている、請求項１または２記載の回路装置。
【請求項４】
少なくとも３０ｍＡから最大で１５０ｍＡの電流強度を有する電流が給電される、請求項１から３いずれか１項記載の回路装置。
【請求項５】
パルスレーザーダイオード（１）の温度を求めるための温度測定装置（４）が設けられている、請求項１から４いずれか１項記載の回路装置。
【請求項６】
温度測定装置（４）が電流源（２）に連結され、パルスレーザーダイオード（１）へ給電される電流が電気的な信号によって制御可能である、請求項１から５いずれか１項記載の回路装置。
【請求項７】
パルスレーザーダイオード（１）を作動させるための方法において、
パルスレーザーダイオード（１）の温度を所定の値に整合させるために、パルスレーザーダイオード（１）に直流電流（ＩBIAS）が給電されるようにしたことを特徴とする方法。
【請求項８】
パルスレーザーダイオード（１）を作動させるための方法において、
制御装置を用いて温度を一定に維持するようにしたことを特徴とする方法。
【請求項９】
パルスレーザーダイオード（１）を作動させるための方法において、
パルスレーザーダイオード（１）のパルス波長（λ）が、パルスレーザーダイオード（１）内への直流電流（ＩBIAS）の給電によって制御されるようにしたことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルスレーザーダイオードを作動させるための回路装置並びにその方法に関している。
【背景技術】
【０００２】
ビームを放射する半導体構成素子を備え、半導体構成素子に少なくとも１つの電気的な加熱素子が配置されている装置は例えば DE 10 2005 004 145 A1明細書から公知である。
【特許文献１】DE 10 2005 004 145 A1明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、パルスレーザーダイオードをできるだけ安定させて作動させることのできる、パルスレーザーダイオードを作動するための回路装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記課題は本発明により、パルスレーザーダイオードを有し、さらに、直流電流をパルスレーザーダイオードに給電するための電流源を有している構成によって解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明によれば、直流電流を給電することによってレーザーダイオードのチップの温度を制御することが可能になる。それにより温度を所定の限界範囲内で制御できるようになる。
【０００６】
本発明の回路装置の有利な実施形態によれば、パルスレーザーダイオードへ給電される電流を制限する手段が設けられる。有利には電流が、パルスレーザーダイオードのレーザー閾値よりも小さい値に制限される。
【０００７】
このことは次のような利点となる。すなわち給電される直流電流がパルスレーザーダイオードのビーム発生に影響を及ぼさなくなる。なぜならその値がパルスレーザーダイオードのレーザー閾値以下にされるからである。それにより、電流源に依存しない手段を用いてパルスレーザーダイオードのビーム発生モードが保証されるようになる。そのためこの直流電流はパルスレーザーダイオードのポンピングには使用されない。
【０００８】
さらなる利点として、給電される直流電流のエネルギーの大半がパルスレーザーダイオード内部の熱発生に対して利用できることが挙げられる。これによってパルスレーザーダイオード内若しくはそのチップ内で発生する熱がコントロールできるようになると同時にパルスレーザーダイオードの温度も制御できるようになる。
【０００９】
パルスレーザーダイオードの温度の制御は有利には、温度を所定の限界範囲内に維持することのできる適切なさらなる手段の利用のもとで行われる。この手段は以下の明細書でも詳細に説明する。それによりパルスレーザーダイオードの温度の制御不能状態ないしは不所望な温度ドリフトは回避される。これにより、パルスレーザーダイオードのビームが放射される際のパルス波長が所定の限界範囲内で安定して維持されることが達成される。有利には、放射されるビームのピーク波長がパルスレーザーダイオードのチップ温度に依存するパルスレーザーダイオードが回路装置に用いられる。
【００１０】
例えばその放射波長ないしはパルス波長がケルビン絶対温度差毎に＋０.３ｎｍだけ変化するパルスレーザーダイオードが用いられてもよい。
【００１１】
このことは、パルスレーザーダイオードの特に自動車分野への適用を可能にする。そこではパルスレーザーダイオードが車間距離測定のためのセンサ系に用いられ、特にパルスレーザーダイオードのパルス波長が可及的に一定に維持されるようになるので、パルスレーザーダイオードから放射される光の受信器は常に良好で最適な作動ポイントで動作できる。
【００１２】
その上さらにここで説明するパルスレーザーダイオードを所属の回路装置と共に適用する場合には、受信器ないし検出器の前に狭帯域フィルタを用いることが可能となる。それにより周辺からのノイズ光を非常に良好に抑圧することができると同時に高いＳＮ比が維持できるようになる。
【００１３】
パルスレーザーダイオードを作動するための回路装置の別の実施形態によれば、電流源は、ダイオードチップ内の温度を少なくとも１０Ｋ（ケルビン）高めるのに十分となる電流をダイオード内へ給電するのに適している。
【００１４】
それにより有利には、パルスレーザーダイオードの温度が有意な領域内で変更可能となり、制御の可能性が拡大される。
【００１５】
さらに別の有利な実施形態によれば、測定装置が回路装置に含まれており、この測定装置はパルスレーザーダイオードの温度を求めるのに設けられている。そのような測定装置を用いることによって電流源の適切な選択のもとでパルスレーザーダイオードの温度の制御を行うことができる。このことは例えば次のようなことに利用できる。すなわちパルスレーザーダイオードの温度の維持と共にパルスレーザーダイオードから放射される光のピーク波長を可及的に一定に維持することに利用できる。
【００１６】
この目的のために本発明による回路装置の有利な実施例によれば、測定装置が電流源に連結される。その場合パルスレーザーダイオード内に給電される電流は、電気的な信号によって制御可能である。有利にはパルスレーザーダイオード内へ給電される電流の制御がパルスレーザーダイオードの測定された温度に依存する信号によって行われる。
【００１７】
さらに本発明によれば、パルスレーザーダイオードを作動するための方法も提供される。その場合パルスレーザーダイオードの温度を所定の値に整合するために、直流電流がパルスレーザーダイオードに給電される。
【００１８】
そのような方法は例えばこれまでに説明してきた回路装置を用いて実施することができる。
【００１９】
特に有利にはパルスレーザーダイオードを作動するための方法において、パルスレーザーダイオードの温度が適切な制御装置によって一定に維持される。
【００２０】
さらに有利には、パルスレーザーダイオードのパルス波長がパルスレーザーダイオード内への直流電流の給電によって制御される、パルスレーザーダイオードを作動するための方法が提供される。
【００２１】
このことは次のような利点となる。すなわちパルスレーザーダイオード内への電流の給電とそれに伴うパルスレーザーダイオードの加熱によって、パルスレーザーダイオードから放射される光の波長が簡単な手段で制御できるようになる。
【００２２】
特にパルスレーザーダイオードの温度が直流電流のレベルによって調整できるようになる。なぜなら給電される電流に伴ってパルスレーザーダイオードの温度も上昇するからである。
【００２３】
本発明によるパルスレーザーダイオードを作動するための方法ないし回路装置の実施形態によれば、外部の周辺温度の上昇などに影響されることなく、パルスレーザーダイオード加熱して一定の温度に維持するために、給電電流が一定に維持される。
【実施例】
【００２４】
以下では本発明によるパルスレーザダイオードを作動させるための回路装置並びにパルスレーザーダイオードを作動させるための方法を複数の実施例とそれに所属する図面に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
なおこれらの図面は必ずしも縮尺通りに示されているわけでなく、むしろ個々の寸法は分かり易くする理由から拡大若しくは縮小してあるいは分解されて表されている。また同じ機能を有する構成要素には同じ符号が付されている。
【００２６】
図１にはパルスレーザーダイオードを作動させるための回路装置が示されており、ここでは１つのパルスレーザーダイオード１が設けられている。このパルスレーザーダイオードを作動させるために、パルス発生回路５が用いられている。図１に示されている実施例は例えばＳＰＬモデルのＰＬ９０型パルスレーザーダイオードである。
【００２７】
パルス発生回路は３０Ａの電流をパルスレーザーダイオード１に給電できるように構成されている。この場合の電流パルスは１００ｎｓのパルス持続時間を有し、１ｋＨｚの周波数でパルスレーザーダイオードに給電される。
【００２８】
さらに直流電流源２が設けられており、この直流電流源２は直流電流をパルスレーザーダイオード１内へ給電している。その場合直流電流は有利には電流制限手段ないし電流制限器３を介して流される。この電流制限器は例えばオーム抵抗であってもよい。図１の例では、電流制限器３として１００Ωの抵抗が用いられている。前記電流源は図１の例では、０Ｖ〜１６.５Ｖの給電電圧を供給し、これは１００Ωの抵抗のもとでは０〜１５０ｍＡの直流電流となり、当該電流源２から電流制限器３、レーザーダイオード１を介して最終的にはアース端子６まで通流する。
【００２９】
さらに温度測定装置４が設けられており、この温度測定装置４は、例えば電気的な線路を介して電流源と連結可能である。
【００３０】
温度測定装置４から供給される、パルスレーザーダイオード１の温度に関する測定値は、電流源２の制御に用いられる。
【００３１】
図２には図１による回路装置内でパルスレーザーダイオードに給電される様々な直流電流毎に測定されたパルスレーザーダイオード１の光強度が、レーザーダイオードから放射された光の波長λに依存して示されている。ここでは特性曲線１０において、０ｍＡの直流電流に対する光強度Ｉが波長λに依存して示されている。特性曲線１１は、３０ｍＡの直流電流に対する光強度Ｉを表している。特性曲線１２は６０ｍＡの直流電流に対する光強度Ｉを表している。特性曲線１３は９０ｍＡの直流電流に対する光強度Ｉを表している。特性曲線１４は１２０ｍＡの直流電流に対する光強度を表している。特性曲線１５は１５０ｍＡの直流電流に対する光強度Ｉを表している。
【００３２】
この図２からはパルスレーザーダイオードから放射されるビームパルスの波長軸に沿った有意なシフトが可能であることがわかる。
【００３３】
これにより、ここで説明する本発明による回路装置の適用によってパルスレーザーダイオードの波長が電流源によって制御可能であることが示される。
【００３４】
図３には、図２に示されているようなパルス波長の変化が、給電された直流電流ＩBIASに依存して示されている。さらにこの図３では温度変化ΔＴも給電された直流電流ＩBIASに依存して表されている。
【００３５】
図３からは、約５０ｍＡの給電電流から、一方では、給電された直流電流ＩBIASと波長変化Δλとの間で、そして他方では、給電された直流電流ＩBIASと温度変化ΔＴとの間で、ほぼ比例した関係が生じていることがみてとれる。このことは、放射された光の波長制御とパルスレーザーダイオードの温度制御が多大な回路コストや計算コストをかけることなく非常に簡単にできることを表している。
【００３６】
図４には、パルスレーザーダイオードの光出力Ｐの依存性がパルスレーザーダイオードの温度変化ないし温度上昇ΔＴに依存して表されている。ここでも線形の関係が生じており、この場合は−０.０８Ｗ／Ｋの勾配を有する光出力の温度上昇に対する非常に僅かな依存性が確認できる。これにより、パルスダイオードの作動が温度上昇のもとでも光出力Ｐに関する大きな損失なしで非常に安定していることが表される。
【００３７】
本発明はドイツ連邦共和国特許出願  ＤＥ１０２００７０４４４３８.０の優先権を主張するものであり、この遡及によりその開示内容も含まれるものとなる。
【００３８】
本発明は実施例に基づいて説明してきたがこれらの実施例に限定されるものではない。それどころか本発明は、あらゆる新たな特徴並びにあらゆる特徴の組合わせ、特に請求の範囲に記載されている特徴部分のあらゆる組合わせを、たとえそれらの特徴あるいは組合わせ自体が請求の範囲ないしは実施例に詳細に示されていなくても含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明によるパルスレーザーダイオードの作動のための回路装置を表した図
【図２】パルスレーザーダイオードから放射されたビームをパルスレーザーダイオードに給電された直流電流に依存して表した図
【図３】パルスレーザーダイオードの温度変化の依存性と波長シフトの依存性を給電された直流電流に依存して表した図
【図４】パルスレーザーダイオードの光出力をパルスレーザーダイオードの温度変化に依存して表した図
【符号の説明】
【００４０】
１      パルスレーザーダイオード
２      電流源
３      電流制限器
４      温度測定装置
５      パルス発生回路
６      アース端子
【図１】
2009076913.tif 000003
【図２】
2009076913.tif 000004
【図３】
2009076913.tif 000005
【図４】
2009076913.tif 000006