DE60130193T2 - Vorrichtung zur Steuerung der Wellenlänge eines Lasers - Google Patents

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    • H01S5/0683Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J9/00Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength
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    • H01S5/023Mount members, e.g. sub-mount members
    • H01S5/02325Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Überwachen der Emissionswellenlänge eines Lasers.
  • Handelsübliche WDM ("Wavelength Division Multiplex") Übertragungssysteme, wie etwa "dichte" WDM (DWDM) Systeme stellen durch Verwendung eines Kanalabstands von 100 bis 50 GHz eine hohe Übertragungskapazität bereit. Wellenlängenüberwachung und -steuerung in Echtzeit sind somit notwendig, um die für die optische Quelle erforderliche Wellenlängenstabilität sicherzustellen.
  • Eine Reihe von dazu geeigneten Anordnungen werden z.B. in der US-A-5 781 572 offenbart, nach der der Oberbegriff von Anspruch 1 gebildet wurde.
  • Zusätzlich zu einem Laser, der die Strahlung emittiert, deren Wellenlänge zu steuern ist, weisen derartige Anordnungen mindestens eine wellenlängenselektive Optikkomponente, eine Vorrichtung (wie etwa ein Peltier-Element) zum Steuern einer Temperatur der Laserdiode sowie eine Treiberschaltung zum Ansteuern des Peltier-Elements auf. Die Strahlung von dem Laser (die aus dem Hauptstrahlungsbündel des Lasers abgeleitet wird) wird über zwei Wege geteilt. Wellenlängenselektive Optikkomponenten werden in mindestens einem der beiden Lichtwege angeordnet. Diese Komponenten sind optische Filter mit Spektraleigenschaften, deren Transmissionsgrad sich als Funktion der Wellenlänge kontinuierlich ändert. Strahlung, die durch die optischen Filter geht, wird anhand von Photodetektoren erfasst. Das derart erzeugte Signal wird verwendet, um das Peltier-Element anzusteuern.
  • Eine in etwa ähnliche Anordnung wird in der EP-A-0 284 908 und der entsprechenden US-A-4 815 081 offenbart. Dort wird eine Anordnung zum Steuern oder Regulieren der Emissionswellenlänge und der emittierten optischen Leistung eines Halbleiterlasers offenbart, die zum Einsatz bei einer integrierten Optik angepasst ist. Bei dieser Anordnung sind der Laser, die Filtervorrichtung und erste und zweite Photodetektoren (in Form von Photodioden) auf einem gemeinsamen Substrat integriert. Die integrierte Filtervorrichtung umfasst ein oder mehrere Bragg-Gitter, einen optischen Richtungskoppler oder ein Interferenzfilter, die in den Ausbreitungsrichtungen der Leitungsleistung in Reihe geschaltet sind. Die optischen Leistungen, die zu der integrierten Filtervorrichtung und zu den ersten und zweiten Photodioden geleitet werden, werden in jedem Fall in einem optischen Wellenleiter geführt, der auf dem Substrat in Form eines Bandwellenleiters integriert ist.
  • In der US-A-6 094 446 wird eine Anordnung offenbart, bei der das von einer Laserdiode emittierte Licht auf ein optisches Interferenzfilter gerichtet ist. Das durch das Filter gehende Licht und das davon reflektierte Licht werden von jeweiligen Photodioden erfasst.
  • Ähnlich wird bei der Anordnung, die in der US-A-6 134 253 offenbart wird, ein optisches Filter bereitgestellt, um die Laserstrahlung zu empfangen und um die ersten und zweiten gefilterten Strahlen jeweils zu senden und zu reflektieren. Die Strahlen werden gemäß jeweiligen ersten und zweiten Spektralfilterfunktionen gefiltert, die mindestens eine Kreuzungswellenlänge kreuzen. Eine Veränderung des Einfallswinkels der Laserstrahlung auf das optische Filter verändert die Spektralfunktion desselben, wodurch die Betriebswellenlänge des Lasers gewählt oder verändert wird.
  • Eine weitere für die Erfindung interessante Anordnung wird in der EP-A-0 818 859 (d.h. der US-A-5 825 792 ) offenbart.
  • Um eine kompakte wellenlängenstabilisierte Laserquelle anzufertigen, müssen eine Reihe von Problemen berücksichtigt werden.
  • Z.B. müssen die wellenlängenselektiven Teile unter optimalen bzw. nahezu optimalen Bedingungen betrieben werden, und sollten bevorzugt temperaturgesteuert sein, um eine temperaturabhängige Abweichung ihres Wellenlängen-Haltepunktes zu vermeiden.
  • Um mehr Leistung zu sammeln, muss die zu erfassende Strahlung im Allgemeinen kollimiert werden, um durch die Verwendung einer Linse, die möglicherweise eine aktive Ausrichtung benötigt, wie von K. Anderson in "IEEE Electronic Component and Technology Conference", 1999, S. 197 bis 200, besprochen, einen Strahl mit geringer Abweichung zu ergeben.
  • Die oben stehend erwähnten Anforderungen können jedoch zu Anordnungen führen, die übermäßig kompliziert und teuer anzufertigen sind.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes System bereitzustellen, das die Nachteile der zuvor betrachteten Lösungen nach dem Stand der Technik überwindet, das kompakt ist und sich dazu eignet, in demselben Gehäuse mit einer Laseremissionsquelle zusammen untergebracht zu werden, indem Kopplungs-, Platzbedarf- und Verlustleistungsprobleme gelöst werden, und dabei auch ein Feedback an die Wellenlängensteuerung effizient über den gesamten Betriebstemperaturbereich der Laserquelle erfolgen kann.
  • Die EP-A-0 325 152 offenbart einen Wellenlängenmultiplexer, der eine Materialscheibe aufweist, die eine Filterschicht aufweist, auf die ein ankommender Lichtstrahl auftrifft, der in einen reflektierten Strahl mit einer ersten Wellenlänge und einen gebrochenen Strahl mit einer zweiten Wellenlänge aufgeteilt werden soll.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Lasersystem bereitgestellt, das einen Laser, der eine Strahlungskeule um eine Hauptemissionsachse emittiert, und eine Vorrichtung zur Überwachung der Emissionswellenlänge desselben aufweist, wobei die Vorrichtung eine Materialscheibe aufweist, die erste und zweite gegenüberliegende Oberflächen aufweist, und ein wellenlängenselektives Filter aufweist, das der Strahlung ausgesetzt ist, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das für die Wellenlänge der Strahlung indikativ ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe eine Halbleiterscheibe ist, dass die erste Oberfläche angeordnet ist, um der Strahlung in einem Winkel zu der Hauptemissionsachse derart ausgesetzt zu sein, dass ein Teil der Strahlung auf der ersten Oberfläche in Winkeln in der Nähe des Brewster-Winkels für die erste Oberfläche auftrifft, um in die Halbeiterscheibe zu der zweiten Oberfläche hin gebrochen zu werden, und dass das wellenlängenselektive Filter an der zweiten Oberfläche angeordnet ist.
  • Anordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung bestehen aus einem Wellenlängen-Überwachungssystem, das auf einem wellenlängenselektiven Element basiert (typischerweise einem Interferenzfilter) zum Erfassen eines Fehlersignals und geeignet zur Verwendung in einem Steuerungssystem, das eine Temperaturrückmeldung verwendet. Das optische Filter wird auf eine Si-Scheibe abgeschieden, die auf einer Silizium-Optikbank (SiOB) angeordnet ist. Die Si-Scheibe bzw. die Platte ist bevorzugt keilförmig und ist in einer senkrechten Position angeordnet, wobei der Strahl aus der Laserquelle in einem hohen Einfallswinkel darauf auftritt. Die Position/Ausrichtung der Scheibe wird derart bestimmt, dass das optische Signal über zwei Wege aufgeteilt wird, die von zwei Photodetektoren gesammelt werden. Einer dieser Wege geht durch die Si-Scheibe und das optische Filter.
  • Der hohe Brechungsindex des Si (und die Form der Scheibe) kollimierten diesen Strahl, wodurch die Leistungsübertragung optimiert wird. Daher wird der Einfallswinkel bestimmt, um die Übertragung an den Luft-Si- und Si-Luft-Schnittstellen zu maximieren, indem in einem Brewster-Winkel gearbeitet wird, wodurch der Einfallswinkel auf dem Interferenzfilter nahezu konstant ist und sehr nahe bei 0° (normaler Einfall) liegt.
  • Die SiOB-Plattform ist vollständig kompatibel mit modernen Herstellungsverfahren und ermöglicht dabei eine effiziente Temperatursteuerung des optischen Filters und vereinfacht den Einbau der optischen Elemente. Insbesondere ist die Anordnung der Erfindung ganz und gar kompatibel mit dem passiven Ausrichtungsvorgang der Optik-Halterung, wodurch es zu geringeren Kosten kommt.
  • Die Erfindung soll nun nur beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, wobei
  • 1 die allgemeine Anlage und Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt,
  • 2 eine schematische Seitenansicht der in 1 gezeigten Anordnung zeigt,
  • 3 eine typische Winkelverteilung der von einer Laserquelle wie einer Laserdiode emittierten Leistung zeigt, und
  • 4 bis 6 verschiedene Diagramme sind, die das snelliussche Gesetz für diverse Schnittstellen zwischen einem ersten Medium und einem zweiten Medium mit unterschiedlichen Brechungsindexen zeigen.
  • Bei der Anordnung von 1 und 2 wird eine Laserquelle 10, wie etwa ein Halbleiterlaser, zusammen mit einem ersten Photodetektor 11 und einem zweiten Photodetektor 12 gezeigt. Typischerweise bestehen die Photodetektoren 11 und 12 aus Photodioden, die angepasst sind, um mit der Laserquelle 10 auf einer insgesamt mit 13 bezeichneten gemeinsamen Silizium-Optikbank (SiOB) integriert zu werden.
  • Die Bezugszahl 14 bezeichnet eine Siliziumscheibe bzw. eine Siliziumplatte, die ebenfalls auf der Optikbank bzw. Plattform 13 integriert ist und mit ersten und zweiten gegenüberliegenden Oberflächen versehen ist, die mit 141 bzw. 142 bezeichnet werden.
  • Die Oberflächen 141 und 142 liegen auf Ebenen, die im Allgemeinen bezüglich der Hauptebene der Optikbank 13 orthogonal sind. Mit anderen Worten befindet sich die Siliziumscheibe bzw. die Siliziumplatte 14 in einer "vertikalen" Position bezüglich der Optik-Bank 13.
  • Die Oberflächen 141 und 142 können entweder parallel zueinander sein oder bevorzugt zueinander gewinkelt sein, um ein Dieder zu bilden. Somit weist die Scheibe bzw. die Platte 14 mit den Oberflächen 141 und 142, die in einem gegebenen Winkel in der sich von der Laserquelle 10 entfernenden Richtung aufeinander zu laufen, insgesamt eine sich verjüngende (d.h. keilartige) Form auf.
  • Der Winkel der sich verjüngenden Form der Scheibe bzw. der Platte 14 (d.h. der Winkel des Dieders, das von den Ebenen gebildet wird, auf denen sich die Oberflächen 141 und 142 befinden) spielt eine Rolle bei der Festlegung der Ausbreitungseigenschaften der Strahlung durch die Scheibe 14, wie nachstehend besser beschrieben wird.
  • Die Oberflächen 141 und 142 befinden sich vorgeschaltet bzw. nachgeschaltet voneinander, in der Ausbreitungsrichtung der Strahlung, die von der Laserquelle 10 emittiert wird. Mit anderen Worten trifft die von der Laserquelle 10 emittierte Strahlung zunächst auf die Oberfläche 141, um sich dann durch die Scheibe 14 in Richtung auf die Oberfläche 142 auszubreiten. Somit wird die erste Oberfläche 141 der Scheibe 14 der Strahlung aus dem Laser 10 ausgesetzt, wenn sich keine fokussierende Einrichtung auf dem Ausbreitungsweg der Strahlung zwischen dem Laser 10 und der ersten Oberfläche 14 zwischengeschaltet befindet.
  • Eine derartige Strahlung besteht im Wesentlichen aus "optischer" bzw. "Licht-" Strahlung mit der Bedeutung, die diesen Begriffen derzeit in der Faser- und integrierten Optik zugewiesen wird, nämlich dass Strahlung zusätzlich zum sichtbaren Licht auch Infrarot- und Ultraviolett-Strahlung aufweist.
  • Die betreffende Strahlung ist in einer Strahlungskeule enthalten, die von der hinteren Facette 10b des Lasers 10 emittiert wird, wobei ein Hauptstrahlungsbündel von einer vorderen Oberfläche bzw. -facette 10a des Lasers 10 emittiert wird. Der Fachmann wird leicht verstehen, dass die Vorrichtung der Erfindung alternativ angeordnet werden kann, um mit optischer Strahlung zu funktionieren, die von dem Hauptstrahlungsbündel des Lasers 10 abgeleitet wird (z.B. durch Abtrennen aus dem Hauptstrahlungsbündel mittels eines Strahlteilers bekannter Art).
  • Ein optisches wellenlängenempfindliches Interferenzfilter 15 (auf bekannte Art und Weise, z.B. aus der aktuellen Interferenzfilter-Glastechnologie) wird auf der Oberfläche 142 bereitgestellt, um von der optischen Strahlung durchquert zu werden, die sich durch die Scheibe oder die Platte 14 ausgebreitet hat.
  • Betreiben der Anordnung der Erfindung stellt im Wesentlichen die Strahlung bereit, die aus der Laserquelle 10 emittiert wird und teilweise auf die erste Photodiode 11 (durch das wellenlängenempfindliche Interferenzfilter 15 hindurch) und teilweise auf die zweite Photodiode 12 (dies geschieht üblicherweise mittels einer direkten Ausbreitung in Luft) gerichtet ist.
  • Am Ausgang der Photodiode 11, wird somit auf einer Leitung 110 ein Signal erzeugt, das indikativ für die Wellenlänge der Strahlung ist, die von der Quelle 10 emittiert wird. Am Ausgang der Photodiode 12 wird auf einer Leitung 120 ein anderes Signal erzeugt, das indikativ für die optische Leistung ist, die mit der von der Laserquelle 10 emittierten Strahlung assoziiert ist.
  • Die Signale auf den Leitungen 110 und 120 sind somit dazu geeignet, um verarbeitet zu werden, um ein Steuersignal zu erzeugen, das auf einer Leitung 102 zu einem Temperaturkonditionierungselement, wie ein Peltier-Element 102, angewendet wird, um die Temperatur der Laserquelle 10 zu steuern, um sicherzustellen, dass die Wellenlänge derselben konstant gehalten wird.
  • Die besagte Verarbeitung wird auf bekannte Art und Weise in einer Steuereinheit ausgeführt, die allgemein mit CU bezeichnet ist. Sie kann entweder auf derselben Plattform 13 wie die Vorrichtung der Erfindung integriert sein oder auf einem Träger, wie etwa einem in der Nähe befindlichen Halbleiterchip, angeordnet sein. Dies alles erfolgt nach bekannten Prinzipien und Kriterien, so dass hier keine ausführliche Beschreibung notwendig ist.
  • Es versteht sich jedoch, dass das Einbauen der diversen Elemente der Anordnung der Erfindung auf derselben Optikbank 13 vorteilhaft ist, dadurch dass das Element 102 auch eine Temperatursteuerung der Scheibe oder Platte 14 sicherstellen kann. Somit ermöglicht es die Anordnung der Erfindung, die von der Laserquelle 10 emittierte Wellenlänge 10 mit einem Genauigkeitsgrad (in Form von GHz/°C thermischer Drift) zu stabilisieren, der im Wesentlichen von der Temperaturstabilität des Interferenzfilters 15 vorgegeben wird.
  • Das Diagramm von 3 zeigt eine typische Winkelverteilung der optischen Leistungsdichte in der Hauptstrahlungskeule, die von einer Laserquelle emittiert wird, wie etwa von der Quelle 10. Eine derartige Verteilung kann im Wesentlichen einer Gauß'schen Verteilung gleichgesetzt werden mit Werten, die für Winkel von weniger als –90° und mehr als 90° im Bezug zur mittleren Hauptrichtung der Ausbreitung praktisch auf Null zurückgehen.
  • Bei der in 1 gezeigten Anordnung sind die Photodiode 12 und die Scheibe 14 derart angeordnet, dass sie der Strahlung ausgesetzt sind, die von der Laserquelle 10 emittiert wird, und in jeweiligen Abschnitten ihrer Winkelverteilung enthalten sind.
  • Typischerweise wird die Position der Photodiode 12 derart gewählt, dass sie sicherstellt, dass eine ausreichende Leistungsmenge gesammelt wird, um eine richtige Messung der von der Laserquelle 10 emittierten optischen Leistung zu ermöglichen.
  • Dies kann man erreichen, indem man z.B. eine Leistungsmenge von etwa 2 % einer derartigen Leistung verwendet.
  • Bei Versuchen, die von der Anmelderin ausgeführt wurden, wurde die wirksame Oberfläche der Photodiode 12 einer Strahlung in der Keule ausgesetzt, die von einer Laserquelle 10 emittiert wurde und zwischen –6,8° und –22,3° lag (mit Bezug auf die in 3 gezeigte Winkelleistungsdichteverteilung), wobei die derart von der aktiven Oberfläche der Photodiode 12 gesammelte Leistung ungefähr 2,4 % der von der Laserquelle 10 emittierten Leistung betrug.
  • Im Gegensatz dazu wird die Stellung und – treffender – die Orientierung der Scheibe 14 derart gewählt, dass die von der Laserquelle 10 emittierte Strahlung in Winkeln in der Nähe des Brewster-Winkels für die Schnittstelle zwischen Luft (z.B. dem Medium, durch das sich die Strahlung zwischen der Quelle 10 und der Oberfläche 41 ausbreitet) und Silizium (d.h. dem Material, welches die Scheibe oder Platte 14 aufweist) auf die Oberfläche 141 auftrifft.
  • Für den besonderen Fall von Luft (deren Brechungsindex im Wesentlichen 1 ist) und Silizium (mit einem Brechungsindex von 3,5) liegt der Wert eines derartigen Winkels bei etwa 74° (insbesondere 74,0546 Grad).
  • Die Strahlung aus der Laserquelle 10, die auf die Oberfläche 141 in Winkeln in der Nähe des Brewster-Winkels auftrifft, bedeutet, dass eine derartige optische Strahlung tatsächlich von der Scheibe 14 "eingefangen" wird, und somit dazu veranlasst wird, sich durch die Scheibe oder Platte 14 auf die Oberfläche 142 hin durch das Interferenzfilter 15 und auf die Photodiode 11 hin auszubreiten.
  • Die Diagramme aus 4 bis 6 (snelliussche Gesetz für verschiedene Schnittstellen) geben die Beziehungen zwischen den Winkeln (mit Bezug auf die zu der betreffenden Schnittstelle normale Richtung) der ankommenden oder auftreffenden Strahlung (X-Achsen) und den Winkeln (wiederum mit Bezug auf die zu der Schnittstelle senkrechten Richtung) der übertragenen Strahlung (Y-Achsen) an.
  • Insbesondere bezieht sich das Diagramm von 4 auf die Schnittstelle zwischen Luft (Brechungsindex für die ankommende Strahlung Ni = 1) und Silizium (Brechungsindex für die übertragene Strahlung Nt = 3,5).
  • Das Diagramm von 5 zeigt die Beziehung im Falle einer Schnittstelle zwischen Glas (Ni = 1,9) und Silizium (Nt = 3,5).
  • Schließlich zeigt das Diagramm von 6 die Beziehung im Falle der Schnittstelle zwischen Luft (Ni = 1) und Glas (Nt = 1,9). Es versteht sich, dass die Diagramme von 4 bis 6 bei Austauschen der X- und Y-Achsen in einer komplementären Weise gelten. Es versteht sich ebenfalls, dass Glas (Ni oder Nt = 1,9) das Material ist, das derzeit verwendet wird, um wellenlängenselektive Filter, wie das Filter 15, anzufertigen.
  • Das Diagramm von 4 zeigt, dass der Bereich der Winkeländerung (d.h. der Winkelaufweitung) der Strahlung, die von der Quelle 10 kommt und auf die Oberfläche 141 auftrifft, wesentlich reduziert wird, sobald diese Strahlung von der Scheibe 14 "eingefangen" wird und dazu gebracht wird, sich durch diese zu verbreiten. Die Scheibe 14 führt somit zu einer Art fokussierendem Effekt der Strahlung.
  • Insbesondere wurden von der Anmelderin Versuche durchgeführt unter Verwendung einer ersten Scheibe 14 mit einem Verjüngungswinkel von 13° (d.h. einem Öffnungswinkel der Keilform) sowie mit einer zweiten Scheibe 14 mit einem Verjüngungswinkel von 15°.
  • Die Scheibe 14 wurde derart angeordnet, dass die Oberfläche 141 Strahlung in der Strahlungskeule sammeln mag, die von der Quelle 10 emittiert wird, die in dem Winkelbereich zwischen –9,9° und 2,6° in dem Diagramm von 2 liegt.
  • Eine Orientierung der ersten Scheibe (13°-Verjüngung) mit dem Filter 15 (in der Praxis Oberfläche 142) in einem Winkel von 40° im Verhältnis zur Hauptachse der Strahlpropagation (0° im Diagramm von 2) führte zu Einfallswinkeln der Strahlung auf der Oberfläche 141 zwischen 69 und 52,1° (in der Praxis 50°).
  • Umgekehrt führte eine Anordnung der zweiten Scheibe 14 (15°-Verjüngung) mit dem Filter 15 (Oberfläche 142) in einem Winkel von 34° im Bezug zur Hauptrichtung der Strahlpropagation (0° im Schema von 2) zu Einfallswinkeln der Strahlung auf der Oberfläche 141 zwischen 73 (in der Praxis 75) und 61°.
  • In beiden Fällen war die "Divergenz" des Strahlungsbündels, das an der Oberfläche 142 auf das Filter 15 traf, wesentlich geringer. Insbesondere lag in dem ersten oben betrachteten Fall (Scheibe mit 13°-Verjüngung und 40°-Filterneigung) der Einfallswinkel der Strahlung auf dem Filter 15 zwischen 0,77 und 0,4° (für Silizium) und zwischen 2,7 und 1,4° (für Luft/Ausgangsstrahl).
  • Im zweiten betrachteten Fall (Scheibe mit 15°-Verjüngung und 34°-Filterneigung) lag der Einfallswinkel der Strahlung auf dem Filter 15 zwischen 0,86 und 0,54° (wieder für Silizium) und zwischen 3,0 und 1,9° (für Luft/Ausgangsstrahl).
  • Bei den beiden betrachteten Fällen betrug die Leistungsmenge an der Photodiode 11 1,84 bzw. 1,94 % Die betrachteten Anordnungen und Ergebnisse beziehen sich auf die Strahlung, die von der Quelle 10 emittiert werden, die in einer Richtung parallel zu den betrachteten Schnittstellen polarisiert wird.
  • Es versteht sich ebenfalls, dass die Einfallswinkel auf dem Filter 15, die vorstehend angegeben wurden, zusätzlich zu der Tatsache, dass sie einen Variationsbereich aufweisen, der viel kleiner ist als der Variationsbereich der Einfallswinkel der Strahlung auf die Oberfläche 141, sich alle in unmittelbarer Nähe von 0° befinden, was bedeutet, dass die optische Strahlung auf das Filter 15 in einer dazu im Wesentlichen orthogonalen Richtung auftrifft, d.h. unter optimalen Betriebsbedingungen für ein derartiges Filter.
  • Weitere Versuche, die von der Anmelderin ausgeführt wurden, zeigen, dass die Anordnung der Erfindung gegenüber Toleranzen bei der jeweiligen Anordnung der Laserquelle 10 und der Scheibe oder Platte 14 sehr unempfindlich ist. Dies gilt sowohl für den Abstand zwischen Laser 10 und Scheibe oder Platte 14 als auch für Änderungen des Winkels zwischen der Oberfläche 141 und der Hauptausbreitungsrichtung der von der Laserquelle 10 emittierten Strahlung.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt der Abstand zwischen der Laserquelle 10 und der Photodiode 11 (wobei die Platte oder die Scheibe 14 dazwischen angeordnet ist) bei ungefähr 800 Mikrometern. Der Abstand zwischen der Laserquelle 10 und der Photodiode 12 (ohne dazwischen gesetzte Elemente) beträgt ungefähr 700 Mikrometer.
  • Natürlich können sich bei gleich bleibendem Prinzip der Erfindung die Konstruktionseinzelheiten und die Ausführungsformen der Erfindung im Bezug zu dem, was nur beispielhaft beschrieben und abgebildet wurde, stark verändern, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die Oberfläche 141 kann z.B. derart ausgestaltet werden, dass sie leicht konvex ist, um zu einer zusätzlichen fokussierenden Wirkung auf die Strahlung zu führen, die sich durch die Scheibe oder Platte 14 ausbreitet.
  • Ebenso kann jeder Bereich bzw. Vorrichtungswert, der hier angegeben wird, erweitert oder geändert werden, ohne die angestrebten Wirkungen zu verlieren, wie es für den Fachmann für das Verständnis der vorliegenden Lehren hervorgehen wird.

Claims (22)

  1. Ein Lasersystem, das einen Laser (10), der eine Strahlungskeule um eine Hauptemissionsachse emittiert, und eine Vorrichtung zum Überwachen der Emissionswellenlänge derselben aufweist, wobei die Vorrichtung ein Stück (14) aus einem Material umfasst, das eine erste (141) und eine zweite (142) gegenüberliegende Oberfläche aufweist und ein wellenlängenselektives Filter (15) aufweist, der der Strahlung ausgesetzt ist, um ein Ausgangssignal (110) zu erzeugen (11), das die Wellenlänge der Strahlung angibt, dadurch gekennzeichnet, dass das Stück (14) ein Halbleiterstück ist, dadurch, dass die erste Oberfläche (141) angeordnet ist, um der Strahlung in einem Winkel zu der Hauptemissionsachse derart ausgesetzt zu sein, dass ein Teil der Strahlung auf der ersten Oberfläche (141) in Winkeln in der Nähe des Brewster-Winkels für die erste Oberfläche (141) auftrifft, um in das Halbleiterstück (14) zu der zweiten Oberfläche (142) hin gebrochen zu werden, und dadurch, dass das wellenlängenselektive Filter (15) an der zweiten Oberfläche (142) angeordnet ist.
  2. Ein System gemäß Anspruch 1, bei dem die gegenüberliegende erste (141) und zweite (142) Oberfläche parallel zueinander sind.
  3. Ein System gemäß Anspruch 1, bei dem die erste (141) und zweite (142) gegenüberliegende Oberfläche bezüglich einander in einem Winkel sind, wodurch das Halbleiterstück (14) eine sich im Allgemeinen verjüngende, keilähnliche Form aufweist, die einen entsprechenden Öffnungswinkel aufweist.
  4. Ein System gemäß Anspruch 3, bei dem der Öffnungswinkel in einer derartigen Weise gewählt ist, dass der Teil der Strahlung im Wesentlichen orthogonal zu derselben zu der zweiten Oberfläche (142) hin gebrochen wird.
  5. Ein System gemäß Anspruch 3, bei dem der Öffnungswinkel des keilbeabstandeten Halbleiterstückes (14) in der Nähe von 13–15° liegt.
  6. Ein System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Halbleiterstück (14) angepasst ist, um bezüglich der Hauptemissionsachse in einer derartigen Weise ausgerichtet zu sein, dass der Teil der Strahlung im Wesentlichen orthogonal zu derselben zu der zweiten Oberfläche hin (142) gebrochen wird.
  7. Ein System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Oberfläche (141) des Halbleiterstückes (14) angepasst ist, um der Strahlung des Lasers (10) ausgesetzt zu sein, ohne dass eine fokussierende Einrichtung in dem Ausbreitungsweg der Strahlung zwischen dem Laser (10) und der ersten Oberfläche (141) positioniert ist.
  8. Ein System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Halbleiter des Stückes (14) einen Brechungsindex aufweist, der höher als 1 ist.
  9. Ein System gemäß Anspruch 7, bei dem der Halbleiter des Stückes (14) einen Brechungsindex von etwa 3,5 aufweist.
  10. Ein System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Halbleiter des Stückes (14) Silizium ist.
  11. Ein System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Halbleiterstück (14) mit der ersten Oberfläche (141) in einer derartigen Weise angeordnet ist, dass Strahlung auf der ersten Oberfläche (141) in Winkeln zwischen 50 und 75° auftrifft.
  12. Ein System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Strahlung zwischen dem Laser (10) und der ersten Oberfläche (141) in einem Medium ausgebreitet wird, das einen Brechungsindex in der Nähe von 1 aufweist.
  13. Ein System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Strahlung zwischen dem Laser (10) und der ersten Oberfläche (141) in der Luft ausgebreitet wird.
  14. Ein System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Strahlung in der Keule in eine gegebene Richtung polarisiert ist und die erste Oberfläche (141) des Halbleiterstückes (14) sich in die gegebene Richtung erstreckt.
  15. Ein System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Strahlung der Keule aus der hinteren Facette eines Lasers (10) erzeugt wird.
  16. Ein System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das ein optisch empfindliches Element (12) umfasst, das zum Erzeugen eines weiteren Signals angepasst ist, das die Intensität der auf demselben auftreffenden Strahlung angibt, wobei die erste Oberfläche (141) des Halbleiterstückes (14) und das optisch empfindliche Element (12) angepasst sind, um der Strahlung in winklig benachbarten Regionen der Keule ausgesetzt zu sein, wobei die Strahlung der Keule zum Teil auf das Halbleiterstück (14) und zum Teil auf das optisch empfindliche Element (12) auftrifft.
  17. Ein System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das wellenlängenselektive Filter (15) ein zu demselben zugeordnetes entsprechendes optisch empfindliches Element (11) aufweist, das angepasst ist, um das Ausgangssignal zu erzeugen, das die Wellenlänge der Strahlung angibt.
  18. Ein System gemäß Anspruch 16 und Anspruch 17, wobei es ferner ein Temperaturkonditionierungselement (101) umfasst, das angepasst ist, um auf der Basis der Ausgangssignale des optisch empfindlichen Elements (12) und des entsprechenden optisch empfindlichen Elements (11) gesteuert (CU) zu werden, um die Wellenlänge des Lasers (10) temperaturzustabilisieren.
  19. Ein System gemäß Anspruch 18, bei dem das Halbleiterstück (14) der Tätigkeit des Temperaturkonditionierungselements (101) ausgesetzt ist, wobei die Temperaturstabilität des Lasers (10) hauptsächlich von der Temperaturstabilität des Halbleiterstückes (14) diktiert wird.
  20. Ein System gemäß Anspruch 18 oder Anspruch 19, bei dem das Temperaturkonditionierungselement ein Peltier-Element (101) ist.
  21. Ein System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Vorrichtung mit dem Laser (10) auf einer gemeinsamen Plattform (13) integriert ist.
  22. Ein System gemäß Anspruch 21, bei dem die gemeinsame Plattform (13) eine Optikbank ist, wie z.B. eine Silizium-Optikbank (SiOB).
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