專(zhuān)利名稱(chēng)：具有有所減小的干擾信號(hào)的激光二極管結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生激光束、優(yōu)選用于氣體檢測(cè)應(yīng)用中的激光二極管結(jié)構(gòu)。該激光二極管結(jié)構(gòu)具有布置在封閉殼內(nèi)的激光二極管，其中，該封閉殼包括殼底、激光束的出射窗、電連接、激光二極管的溫控裝置和用于對(duì)激光束進(jìn)行引導(dǎo)和/或成形的光學(xué)元件，且該光學(xué)元件定位在距激光二極管一定距離處。溫控裝置布置在殼底上并且承載著激光二極管。為了確定出某氣體與其它氣體相混合的氣體混合物中的某氣體的濃度，這種激光二極管結(jié)構(gòu)例如可用作一種窄帶輻射源連同一種相對(duì)應(yīng)的輻射檢測(cè)器。利用這些氣體傳感器，通常通過(guò)使用吸收光譜法實(shí)現(xiàn)待檢測(cè)氣體的檢測(cè)。利用這種技術(shù)，由激光二極管結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一種激光束并且其波長(zhǎng)被調(diào)整到待檢測(cè)的氣體，所述激光束穿過(guò)氣體混合物。對(duì)激光的波長(zhǎng)進(jìn)行選擇從而使得激光由氣體進(jìn)行強(qiáng)烈吸收。激光束的吸收度然后用作待檢測(cè)氣體的濃度的指示。
背景技術(shù)：
已知單模激光二極管(例如，一種借助于工作溫度來(lái)運(yùn)用二極管在發(fā)射波長(zhǎng)方面的可調(diào)整性的DFB或VCSEL激光二極管)能夠用于對(duì)于待分析的氣體的光譜的多個(gè)部分進(jìn)行掃描，并且在這種操作的過(guò)程中，用于在它們的特征譜線基礎(chǔ)上檢測(cè)氣體。通常借助于一種熱電溫控裝置(例如，冷卻珀耳帖效應(yīng)元件(Peltier element))來(lái)選擇激光二極管的工作溫度并且保持恒定，并且通過(guò)改變激光二極管的工作電流來(lái)對(duì)由激光二極管發(fā)射的激光輻射進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)在氣體傳感器技術(shù)中使用激光二極管結(jié)構(gòu)時(shí)，例如在可調(diào)整二極管激光光譜法(TDLS)中所需的高檢測(cè)靈敏度要求由激光二極管結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的激光輻射以最小干擾現(xiàn)象從激光二極管出射。即使在激光二極管結(jié)構(gòu)的殼、準(zhǔn)直透鏡或出射窗的反射表面上從激光二極管發(fā)出的激光束的激光的非常小的背反射仍具有標(biāo)準(zhǔn)具(etalon)效應(yīng)和/或激光束的自混合的效應(yīng)。這兩種效應(yīng)產(chǎn)生光學(xué)噪聲，光學(xué)噪聲會(huì)降低在高分辨率測(cè)試裝置中的信號(hào)分辨率，并具有弱的氣體吸收。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了明顯降低或完全消除由于激光二極管結(jié)構(gòu)的殼內(nèi)部的背反射導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)具和/或激光二極管的自混合的問(wèn)題，以便改善測(cè)試信號(hào)的分辨率。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)具有如上面所主張?zhí)匦缘募す舛O管結(jié)構(gòu)解決這個(gè)問(wèn)題。在相關(guān)的主張中給出了有利的實(shí)施例。本發(fā)明基于對(duì)進(jìn)入激光二極管的激光孔徑內(nèi)的激光在激光二極管結(jié)構(gòu)的殼壁的、以及殼內(nèi)的光學(xué)部件的反射表面上的的背反射而特定地進(jìn)行時(shí)間平均的核心思想。通過(guò)借助于一種可移動(dòng)光學(xué)元件而連續(xù)地和周期性地略微改變?cè)诜瓷浔砻媾c激光孔徑之間的激光束的光徑長(zhǎng)度或光程(optical length)，可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。在這個(gè)上下文中，“略微改變”是指激光的波長(zhǎng)量值的光徑長(zhǎng)度的變化。除了可移動(dòng)光學(xué)元件以外，還可以在光束路徑中布置非移動(dòng)光束成形或光束引導(dǎo)光學(xué)元件。為了對(duì)由激光二極管產(chǎn)生的反射回到激光孔徑的激光束的若干部分進(jìn)行時(shí)間平均，根據(jù)本發(fā)明的激光二極管結(jié)構(gòu)包括用于周期性改變光學(xué)元件相對(duì)于激光二極管的位置和/或排列的可電控的動(dòng)力裝置。光學(xué)元件的移動(dòng)與介于激光二極管與可移動(dòng)光學(xué)元件之間的光徑長(zhǎng)度的變化進(jìn)行耦合。該激光二極管結(jié)構(gòu)能夠發(fā)射準(zhǔn)直或發(fā)散的輻射。如果激光二極管結(jié)構(gòu)對(duì)激光束進(jìn)行準(zhǔn)直，則可以移動(dòng)準(zhǔn)直透鏡自身或者布置在準(zhǔn)直透鏡之間并且可以改變相對(duì)于殼的位置和/或排列的另一個(gè)光學(xué)元件。利用一種與殼進(jìn)行固定連接的準(zhǔn)直透鏡形成例如激光二極管結(jié)構(gòu)的出射窗，其它光學(xué)元件可以包括例如偏轉(zhuǎn)鏡。在認(rèn)為激光二極管結(jié)構(gòu)發(fā)射發(fā)散光的情況下、即在沒(méi)有設(shè)置一種準(zhǔn)直透鏡的情況下，可移動(dòng)光學(xué)元件可以與非準(zhǔn)直出射窗進(jìn)行協(xié)作工作。動(dòng)力裝置利用周期性振蕩而改變激光二極管結(jié)構(gòu)的殼中的激光束的光徑長(zhǎng)度。優(yōu)選的是，沿著激光束直達(dá)到可移動(dòng)光學(xué)元件的路線的振蕩是與激光二極管的激光電流相對(duì)于激光波長(zhǎng)的調(diào)制不同時(shí)的或異步的。通常，有三種改變光徑長(zhǎng)度的可能性。光學(xué)元件可以在與之垂直的光徑的方向上進(jìn)行移動(dòng)或者可以在光徑上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。這些類(lèi)型的運(yùn)動(dòng)的組合也是可能的。關(guān)于第一可能性，例如，可以通過(guò)沿光軸移動(dòng)且同時(shí)振蕩所述準(zhǔn)直透鏡來(lái)改變激光二極管到準(zhǔn)直透鏡的距離。代替了準(zhǔn)直透鏡，移動(dòng)由(通常是Peltier元件)布置在殼的底部上的溫控裝置進(jìn)行支撐的激光二極管的替代方案必須被認(rèn)為是有問(wèn)題的。布置在溫控裝置與激光二極管之間、或者在殼底與溫控裝置之間的例如呈壓電部件形式的用于移動(dòng)激光二極管的致動(dòng)器將會(huì)總是對(duì)激光二極管的熱穩(wěn)定性具有負(fù)面效應(yīng)。即使激光二極管的溫度的稍微變化仍會(huì)對(duì)激光束的波長(zhǎng)穩(wěn)定性和品質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響。為了改變光徑長(zhǎng)度的目的，由此特別地通過(guò)連續(xù)改變激光二極管與溫控裝置和/或殼底相距的距離，在激光二極管結(jié)構(gòu)的殼內(nèi)部周期性移動(dòng)激光二極管將會(huì)是不利的。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，能夠借助于動(dòng)力裝置影響到光學(xué)元件(例如，準(zhǔn)直透鏡、偏轉(zhuǎn)鏡、或者影響激光束的某其它光學(xué)元件)的距激光二極管的距離。為了移動(dòng)準(zhǔn)直透鏡、偏轉(zhuǎn)鏡和/或改變激光束的方向或光束外形的某其它光學(xué)元件，動(dòng)力裝置優(yōu)選包括連接到可移動(dòng)光學(xué)元件和殼優(yōu)選殼底的一種電致動(dòng)器。這里，可移動(dòng)準(zhǔn)直透鏡包括光學(xué)元件， 優(yōu)選為微透鏡。在準(zhǔn)直透鏡形成出射窗的情況下，偏轉(zhuǎn)鏡優(yōu)選地包括微反射鏡。微透鏡或微反射鏡可以分別布置在與致動(dòng)器相連接的載體上、或者直接地布置在致動(dòng)器自身上。證實(shí)了使用載體和懸臂是有利的，且載體牢固地附連到致動(dòng)器并且微透鏡或微反射鏡布置在從致動(dòng)器橫向延伸的懸臂上。優(yōu)選的是，能夠借助于致動(dòng)器執(zhí)行光學(xué)元件的平移運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。取決于致動(dòng)器的工作方向以及它與光學(xué)元件的連接類(lèi)型和它的連接方向，能夠根據(jù)致動(dòng)器的需要周期性移動(dòng)這個(gè)元件相對(duì)于激光二極管的激光孔徑的光軸的位置。盡管保持了光學(xué)元件相對(duì)于從激光孔徑發(fā)出的激光束的傾角，但是光學(xué)元件可以例如僅僅沿激光二極管結(jié)構(gòu)的光徑或與之垂直進(jìn)行移動(dòng)，或者可以繞一個(gè)或若干個(gè)空間軸線而傾斜。動(dòng)力裝置還能夠處理一個(gè)或若干個(gè)傾斜方向與一個(gè)或若干個(gè)平移方向的組合。優(yōu)選的是，一種呈壓電振蕩元件、電力機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、或者靜電或熱控裝置形式的微致動(dòng)器被用作致動(dòng)器。在根據(jù)本發(fā)明的激光二極管結(jié)構(gòu)的所有可能實(shí)施例中，動(dòng)力裝置還包括一種控制系統(tǒng)用于對(duì)致動(dòng)器施加直流電壓和/或交流電壓。在一種中意的實(shí)施例中，致動(dòng)器控制系統(tǒng)的直流電壓部分用于將激光束與輻射檢測(cè)器進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。這里，控制系統(tǒng)能夠改變用于對(duì)經(jīng)背反射的激光進(jìn)行最佳時(shí)間平均的交流電壓部分的幅值、頻率和/或波形。例如，為了借助于一種可移動(dòng)準(zhǔn)直透鏡實(shí)現(xiàn)對(duì)激光的背反射進(jìn)行時(shí)間平均，則可以設(shè)置一種由硅形成的微透鏡，該微透鏡附連到致動(dòng)器以使得激光孔徑位于微透鏡的焦平面上。 對(duì)準(zhǔn)直微透鏡進(jìn)行定位以使得在激光束的延伸的方向(ζ方向)上它與激光二極管的激光孔徑(例如，VCSEL的激光孔徑)相距的距離是幾百微米。為了進(jìn)行平均化，利用交流電壓由動(dòng)力裝置的控制系統(tǒng)操作致動(dòng)器以使得激光孔徑上方的準(zhǔn)直透鏡的位置在ζ方向上進(jìn)行振蕩。交流電壓的頻率選擇為足夠高以確保通過(guò)足夠多數(shù)目的位置對(duì)每個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行平均。 利用這個(gè)過(guò)程，由微型透鏡的邊界表面導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)具效應(yīng)和/或自混合效應(yīng)被有效地加以平均。在一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)施例中，例如，當(dāng)施加電壓時(shí)改變了結(jié)構(gòu)高度的壓電振蕩元件能夠被用作致動(dòng)器。此外，可有利地將激光孔徑布置在準(zhǔn)直透鏡的焦平面上、但不在透鏡自身的焦點(diǎn)上。實(shí)際上，相對(duì)于激光孔徑的光軸而發(fā)生的準(zhǔn)直透鏡的光軸橫向移動(dòng)30 μ m到50 μ m 被證實(shí)是最佳的。此外，可有利地將致動(dòng)器透鏡附連到致動(dòng)器，以使得準(zhǔn)直透鏡的焦平面不與激光束的光束方向垂直、但相對(duì)于激光束傾斜10°到30°的角。原理上，可以在根據(jù)本發(fā)明的激光二極管結(jié)構(gòu)中使用具有相同效果的任何其它光束成形元件以替代準(zhǔn)直透鏡。例如，這些光束成形元件可以包括由許多類(lèi)型的材料形成的準(zhǔn)直微型透鏡、準(zhǔn)直鏡、或者準(zhǔn)直GRIN透鏡。例如，作為準(zhǔn)直鏡可使用凸鏡、拋物鏡、離軸拋物鏡或橢圓鏡等等。作為可移動(dòng)光學(xué)元件或者作為固定光學(xué)元件，還可以使用衍射光學(xué)部件。為了對(duì)朝向激光二極管的激光孔徑的激光的背反射進(jìn)行時(shí)間平均的目的，還可以將激光束的軸線相對(duì)于準(zhǔn)直透鏡的軸線連續(xù)進(jìn)行往復(fù)回轉(zhuǎn)。這對(duì)背反射產(chǎn)生連續(xù)不同的光徑長(zhǎng)度，這具有對(duì)相關(guān)的干擾效應(yīng)進(jìn)行有效平均的效果。為了以振蕩方式連續(xù)地回轉(zhuǎn)激光束的光軸，例如可以將可移動(dòng)偏轉(zhuǎn)鏡附連到致動(dòng)器以使得激光束在到達(dá)準(zhǔn)直透鏡的表面之前首先撞擊鏡表面。為了保持激光二極管結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化尺寸較小，例如可以使用只具有幾個(gè)平方毫米的鏡表面尺寸的一種所謂微反射鏡。偏轉(zhuǎn)鏡可以繞至少一個(gè)軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。通常，利用一種疊加了交流電壓的直流電壓來(lái)對(duì)這個(gè)微反射鏡進(jìn)行操作。借助于直流電壓，能夠限定微反射鏡的中立位置，而同時(shí)交流電壓用來(lái)繞中立位置連續(xù)地往復(fù)對(duì)微反射鏡進(jìn)行回轉(zhuǎn)。由于在整個(gè)近似1到2mm的激光束的光徑長(zhǎng)度上必需產(chǎn)生近似1到2 μ m的徑差用以對(duì)背反射進(jìn)行有效時(shí)間平均，所以偏轉(zhuǎn)鏡的繞中立位置的非常小偏轉(zhuǎn)對(duì)此是足夠的。通過(guò)旋轉(zhuǎn)激光束的軸線，對(duì)所有可能的反射表面連續(xù)地產(chǎn)生這些徑差，從而使得這種類(lèi)型的布置能夠?qū)λ邪l(fā)生的光學(xué)干擾進(jìn)行有效平均。這極大地抑制了由標(biāo)準(zhǔn)具或自混合導(dǎo)致的干擾效應(yīng)。此外還可以采用借助于移動(dòng)微反射鏡的直流電壓部分來(lái)設(shè)置激光束的中立位置，以自動(dòng)調(diào)整激光束朝向光電檢測(cè)器。這里，能夠通過(guò)致動(dòng)器繞兩個(gè)軸線進(jìn)行偏轉(zhuǎn)的微反射鏡是優(yōu)點(diǎn)。似乎這種類(lèi)型的一種偏轉(zhuǎn)鏡明顯強(qiáng)于只能夠在一個(gè)單一軸線上進(jìn)行偏轉(zhuǎn)的反射鏡。優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明的激光二極管結(jié)構(gòu)的所有可能實(shí)施例中，出射窗、準(zhǔn)直透鏡、和/或偏轉(zhuǎn)鏡相對(duì)于激光二極管進(jìn)行布置，從而使得它們的光軸相對(duì)于激光二極管的激光孔徑的光軸發(fā)生傾斜。這里，對(duì)傾角進(jìn)行選擇，從而使得在出射窗、準(zhǔn)直透鏡或偏轉(zhuǎn)鏡處發(fā)生的背反射將錯(cuò)過(guò)激光孔徑。提議的激光二極管結(jié)構(gòu)不限于VCSEL但能夠類(lèi)似用于DFB和任何其它類(lèi)型的激光二極管。具體地講，這種激光二極管結(jié)構(gòu)可以包括一種可移動(dòng)準(zhǔn)直透鏡與一種可移動(dòng)偏轉(zhuǎn)鏡的組合。在下文中參照附圖所示的三個(gè)實(shí)施例詳細(xì)解釋本發(fā)明。結(jié)合權(quán)利要求和附圖在本發(fā)明的實(shí)施例的下面描述中給出本發(fā)明的附加特征。在本發(fā)明的不同實(shí)施例中可以通過(guò)本發(fā)明的各個(gè)特征自身或者幾種組合實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各個(gè)特征。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一激光二極管結(jié)構(gòu)，其中，可移動(dòng)微型透鏡布置為與激光二極管的激光孔徑平行；
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第二激光二極管結(jié)構(gòu)，其中，可移動(dòng)微型透鏡相對(duì)于激光孔徑成一定傾角；以及
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的第三激光二極管結(jié)構(gòu)，其中，可移動(dòng)微型透鏡相對(duì)于激光二極管的激光孔徑成一定傾角。
具體實(shí)施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的激光二極管結(jié)構(gòu)1的第一實(shí)施例，它具有密封地閉合的殼2，在殼2的殼底4上包括有一定數(shù)目的電連接3。在與殼底4相對(duì)處設(shè)置了一種出射窗 5，用于使通過(guò)激光二極管6發(fā)射的激光束7從殼2穿過(guò)出射窗5出射。出射窗5與殼2的殼底4以及與激光二極管6的激光孔徑8成一定角度進(jìn)行延伸。激光二極管6安裝在溫控裝置9上，溫控裝置9由珀耳帖效應(yīng)元件形成。珀耳帖效應(yīng)元件9布置在殼底4上，并且在一種冷的平坦表面上承載著激光二極管6。珀耳帖效應(yīng)元件9的暖的平坦表面位于相對(duì)側(cè)上，珀耳帖效應(yīng)元件9以熱良導(dǎo)方式與殼底4相連接。此外，除了激光二極管6以外，電熱調(diào)節(jié)器(未示出)也可以布置在珀耳帖效應(yīng)元件9上，該電熱調(diào)節(jié)器(未示出)用作熱傳感器并且控制著珀耳帖效應(yīng)元件的工作電流。在激光二極管結(jié)構(gòu)1的激光二極管6與出射窗5之間設(shè)置了覆蓋著激光孔徑8并且用于對(duì)激光束7進(jìn)行準(zhǔn)直的準(zhǔn)直透鏡10。準(zhǔn)直透鏡10布置成與激光二極管6的激光孔徑8具有一定距離并且與之平行，并且由微型透鏡組成。與激光孔徑8相距的距離大約為 2mm。借助于呈一種壓電振蕩元件形式的致動(dòng)器12，微型透鏡10能夠取決于激光的波長(zhǎng)在激光束7的傳播或延伸方向11上或者在與之相反的方向上移動(dòng)通常為1到3μπι。壓電振蕩元件12在珀耳帖效應(yīng)元件9之后布置在殼底4上，且懸臂13攜載著準(zhǔn)直透鏡10，懸臂 13從壓電振蕩元件12橫向延伸。通常，微型透鏡10相對(duì)于激光孔徑8以及由此相對(duì)于激光束7在橫貫方向上近似移動(dòng)30到50 μ m。附圖中不能夠清楚看出的這個(gè)移動(dòng)具有如下效果與發(fā)射的激光束7平行出現(xiàn)的來(lái)自微型透鏡10的激光束7的可能背反射將會(huì)錯(cuò)過(guò)激光孔徑8。致動(dòng)器12與懸臂13 —起形成一種可電控的動(dòng)力裝置14，該可電控的動(dòng)力裝置14 借助于一種控制系統(tǒng)(未示出)能夠連續(xù)地和周期性地改變介于準(zhǔn)直透鏡10與激光二極管 6之間的光徑長(zhǎng)度15?？梢酝ㄟ^(guò)各種類(lèi)型的偏轉(zhuǎn)而確定隨時(shí)間連續(xù)變化的準(zhǔn)直透鏡10的位置。例如，控制系統(tǒng)可以對(duì)致動(dòng)器12施用一種具有隨機(jī)幅值或隨機(jī)頻率的鋸齒狀、弦狀、 隨機(jī)或高斯分布狀控制信號(hào)。另外，為了可靠地防止在殼2的出射窗5處干擾朝向激光二極管6的激光孔徑8 的背反射，出射窗5相對(duì)于準(zhǔn)直透鏡10和激光孔徑8呈一種傾斜結(jié)構(gòu)而布置在激光二極管結(jié)構(gòu)的殼2上。出于這個(gè)原因，由初始窗5反射的激光束7的一部分將錯(cuò)過(guò)準(zhǔn)直透鏡10并且將不會(huì)撞擊激光孔徑8。這可靠地防止自混合。圖2示出了與第一實(shí)施例類(lèi)似的本發(fā)明的第二實(shí)施例。圖2所示的根據(jù)本發(fā)明的激光二極管結(jié)構(gòu)1'與圖1所示的激光二極管結(jié)構(gòu)1的不同點(diǎn)僅僅在于準(zhǔn)直透鏡10相對(duì)于激光束7的角位置。在激光二極管結(jié)構(gòu)1中，準(zhǔn)直透鏡10與激光束7正交地即垂直地延伸，而在激光二極管結(jié)構(gòu)1'中，它以與90°不同的角度(傾角)進(jìn)行延伸。優(yōu)選的是，該傾角在10°與30°之間。在準(zhǔn)直透鏡10相對(duì)于激光束7的延伸方向11傾斜的此情況下，由準(zhǔn)直透鏡10進(jìn)行反射的激光束7的一部分被引導(dǎo)經(jīng)過(guò)激光二極管6的激光孔徑8。通過(guò)這個(gè)措施，由于準(zhǔn)直透鏡10的邊界表面上的激光的反射導(dǎo)致的自混合效應(yīng)明顯下降，并且其它所發(fā)生的標(biāo)準(zhǔn)具效應(yīng)的時(shí)間平均顯著地變得更加有效。為了相對(duì)于激光束7傾斜懸臂13，在致動(dòng)器12與懸臂13之間設(shè)置傾斜楔16，在這種情況下該傾斜楔16與懸臂13和致動(dòng)器12 —起形成動(dòng)力裝置14。準(zhǔn)直透鏡10布置為與懸臂13平行、并且由此橫向于激光束7而進(jìn)行延伸。對(duì)于準(zhǔn)直透鏡10與激光孔徑8之間的相似距離，與圖1所示的激光二極管結(jié)構(gòu)1相比致動(dòng)器12具有較低的設(shè)計(jì)高度。借助于致動(dòng)器12，并且它的傾角相對(duì)于激光束7保持相同，準(zhǔn)直透鏡10能夠利用振蕩運(yùn)動(dòng)而被相對(duì)于激光二極管6進(jìn)行往復(fù)移動(dòng)。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的激光二極管結(jié)構(gòu)的第三實(shí)施例。在這里所示的激光二極管結(jié)構(gòu)1"中，準(zhǔn)直透鏡10同時(shí)形成出射窗5，在這種情況下出射窗5被布置為與殼2的殼底4平行。與激光二極管結(jié)構(gòu)1和1'中的激光二極管6—樣，激光二極管6'由溫控裝置 9進(jìn)行承載，溫控裝置9偏心布置在殼底4上。與用于激光二極管結(jié)構(gòu)1和1'中的激光二極管6相比較，激光二極管6'的激光孔徑8側(cè)向設(shè)置在激光二極管6'上。在從激光孔徑 8進(jìn)行出射以后，在準(zhǔn)直透鏡10的方向上由一種呈微反射鏡形式的偏轉(zhuǎn)鏡17來(lái)偏轉(zhuǎn)激光束 7。另一方面，微反射鏡17被可回轉(zhuǎn)地連接到保持器18，該保持器18附連到接近于溫控裝置9處的殼底4，另一方面，它在與保持器18相距的一定距離處連接到致動(dòng)器12，該致動(dòng)器12也布置在殼底4上。借助于致動(dòng)器12，反射鏡17的傾斜可以相對(duì)于激光孔徑8、由此相對(duì)于激光束7還相對(duì)于形成出射窗5的準(zhǔn)直透鏡10而連續(xù)地和周期性進(jìn)行回轉(zhuǎn)。致動(dòng)器12與保持器18 —起形成可電控的動(dòng)力裝置14，這使得可以連續(xù)地和周期性地改變介于準(zhǔn)直透鏡10與激光二極管6'之間的光徑長(zhǎng)度15。正如在上述的兩個(gè)實(shí)施例中，致動(dòng)器 12由動(dòng)力裝置14的控制系統(tǒng)(未示出)進(jìn)行控制，該控制系統(tǒng)(未示出)利用交流電壓按照與激光二極管結(jié)構(gòu)1和1'相似的方式控制致動(dòng)器12。交流電壓可以疊加在能夠用于對(duì)微反射鏡17的中立位置加以限定的直流電壓上。通過(guò)借助于微反射鏡17而相對(duì)于準(zhǔn)直透鏡 10使得激光束7回轉(zhuǎn)，對(duì)激光二極管結(jié)構(gòu)1"的殼2中的所有可能反射表面產(chǎn)生激光束7 的徑差，從而實(shí)現(xiàn)跨越所有正發(fā)生的光學(xué)干擾的一種有效平均。這很大程度上抑制了由于標(biāo)準(zhǔn)具或自混合導(dǎo)致的干擾效應(yīng)。 結(jié)合權(quán)利要求和附圖在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的描述中可發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的另外特征。 在本發(fā)明的實(shí)施例中，這些特征可以被單獨(dú)或幾個(gè)一起實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生激光束、優(yōu)選地用于在氣體檢測(cè)中的應(yīng)用的激光二極管結(jié)構(gòu)，且一種激光二極管布置在一種封閉的殼內(nèi)，所述殼包括殼底、激光束的出射窗、電連接、激光二極管的溫控裝置、和用于引導(dǎo)激光束和/或?qū)す馐尚蔚墓鈱W(xué)元件，溫控裝置布置在殼底上并且承載激光二極管，光學(xué)元件定位在與激光二極管相距一定距離處，其中，所述激光二極管結(jié)構(gòu)包括一種可電控的動(dòng)力裝置，所述可電控的動(dòng)力裝置用于周期性地改變光學(xué)元件相對(duì)于激光二極管的位置和/或?qū)?zhǔn)，以使得介于激光二極管與光學(xué)元件之間的光徑長(zhǎng)度可周期性變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的激光二極管結(jié)構(gòu)，其中，光學(xué)元件是用于對(duì)激光二極管的激光束進(jìn)行準(zhǔn)直的一種透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的激光二極管結(jié)構(gòu)，其中，光學(xué)元件是一種衍射光學(xué)元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的激光二極管結(jié)構(gòu)，其中，光學(xué)元件是用于引導(dǎo)激光二極管的激光束的一種偏轉(zhuǎn)鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的激光二極管結(jié)構(gòu)，其中，動(dòng)力裝置具有電致動(dòng)器，所述電致動(dòng)器將光學(xué)元件與殼、優(yōu)選地與殼底進(jìn)行連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的激光二極管結(jié)構(gòu)，其中，可以借助于致動(dòng)器執(zhí)行光學(xué)元件的平移運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的激光二極管結(jié)構(gòu)，其中，借助于動(dòng)力裝置的控制系統(tǒng)，直流電壓部分和/或交流電壓部分可以施用到致動(dòng)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的激光二極管結(jié)構(gòu)，其中，控制系統(tǒng)改變交流電壓部分的幅值、頻率和/或波形。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的激光二極管結(jié)構(gòu)，其中，致動(dòng)器是微致動(dòng)器，優(yōu)選為壓電振蕩元件、電力機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、靜電或熱控制裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的激光二極管結(jié)構(gòu)，其中，出射窗、準(zhǔn)直透鏡和/或偏轉(zhuǎn)鏡具有的光軸相對(duì)于激光二極管的激光孔徑的光軸傾斜。
11.根據(jù)權(quán)利要求6的激光二極管結(jié)構(gòu)，其中，致動(dòng)器是微致動(dòng)器，優(yōu)選為壓電振蕩元件、電力機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、靜電或熱控制裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求7的激光二極管結(jié)構(gòu)，其中，致動(dòng)器是微致動(dòng)器，優(yōu)選為壓電振蕩元件、電力機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、靜電或熱控制裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有有所減小的干擾信號(hào)的激光二極管結(jié)構(gòu)，特別是提供了一種用于產(chǎn)生準(zhǔn)直或發(fā)散激光束優(yōu)選用于氣體檢測(cè)的激光二極管結(jié)構(gòu)，且一種激光二極管布置在一種封閉的殼內(nèi)，且殼包括殼底、出射窗、電連接、激光二極管的溫控裝置、以及用于影響激光束的光學(xué)元件。承載著激光二極管的溫控裝置布置在殼底上，并且光學(xué)元件定位在與激光二極管相距一定距離處。本發(fā)明提出了用于周期性改變光學(xué)元件相對(duì)于激光二極管的位置和/或排列的一種可電控的動(dòng)力裝置，從而使得殼中的激光束的光徑長(zhǎng)度周期性變化。光學(xué)元件的振蕩運(yùn)動(dòng)具有對(duì)由殼中激光束的背反射導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)具效應(yīng)和/或自混合效應(yīng)進(jìn)行時(shí)間平均的效果，由此降低激光二極管結(jié)構(gòu)的光學(xué)噪聲。
文檔編號(hào)H01S5/06GK102195233SQ20111005084
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月3日
發(fā)明者B·威林, M·蓋拉德, S·曼策內(nèi)德 申請(qǐng)人:萊丹加工技術(shù)公司