[go: up one dir, main page]

DE10205310B4 - Verfahren zum Erzeugen der Wirkung einer breitbandigen inkohärenten LED-ähnlichen Lichtquelle und Verwendung eines solchen Verfahrens in einer Gasmessvorrichtung und in einer Beleuchtungsvorrichtung - Google Patents

Verfahren zum Erzeugen der Wirkung einer breitbandigen inkohärenten LED-ähnlichen Lichtquelle und Verwendung eines solchen Verfahrens in einer Gasmessvorrichtung und in einer Beleuchtungsvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE10205310B4
DE10205310B4 DE10205310A DE10205310A DE10205310B4 DE 10205310 B4 DE10205310 B4 DE 10205310B4 DE 10205310 A DE10205310 A DE 10205310A DE 10205310 A DE10205310 A DE 10205310A DE 10205310 B4 DE10205310 B4 DE 10205310B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
quantum cascade
pulse
cascade laser
gas
laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10205310A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10205310A1 (de
Inventor
Armin Lambrecht
Thomas Beyer
Marcus Braun
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority to DE10205310A priority Critical patent/DE10205310B4/de
Priority to PCT/EP2002/014017 priority patent/WO2003067720A2/de
Publication of DE10205310A1 publication Critical patent/DE10205310A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10205310B4 publication Critical patent/DE10205310B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0235—Method for mounting laser chips
    • H01S5/02375—Positioning of the laser chips
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/3401—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers having no PN junction, e.g. unipolar lasers, intersubband lasers, quantum cascade lasers
    • H01S5/3402—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers having no PN junction, e.g. unipolar lasers, intersubband lasers, quantum cascade lasers intersubband lasers, e.g. transitions within the conduction or valence bands
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/02208—Mountings; Housings characterised by the shape of the housings
    • H01S5/02212—Can-type, e.g. TO-CAN housings with emission along or parallel to symmetry axis
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0225—Out-coupling of light
    • H01S5/02253—Out-coupling of light using lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024—Arrangements for thermal management
    • H01S5/02407—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling
    • H01S5/02415—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling by using a thermo-electric cooler [TEC], e.g. Peltier element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0428—Electrical excitation ; Circuits therefor for applying pulses to the laser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/06209—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in single-section lasers
    • H01S5/06216—Pulse modulation or generation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

Verfahren zum Erzeugen der Wirkung einer breitbandigen inkohärenten LED-ähnlichen Lichtquelle durch gepulstes Betreiben eines Quantenkaskadenlasers (7) ohne modenselektive Strukturierung, bei dem der Quantenkaskadenlaser (7) mit Pulspaketen (38) aus einzelnen sehr kurzen Pulsen im Bereich von 1 ns bis 200 ns betrieben wird, wobei die Pulspakete (38) mit Frequenzen im Bereich von 1 Hz bis 100 kHz ein- und ausgeschaltet werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen der Wirkung einer breitbandigen inkohärenten LED-ähnlichen Lichtquelle, die Verwendung eines solchen Verfahrens in einer Gasmessvorrichtung und die Verwendung eines solchen Verfahrens in einer Beleuchtungsvorrichtung.
  • Die US 5 901 168 A beschreibt Quantenkaskadenlaser, die im Multimode-Betrieb und gepulst betrieben werden. Im Zusammenhang mit einem Quantenkaskadenlaser mit einer distributed feed back Strukturierung werden eine Stromrampe mit einer Dauer von 250 ms, Pulse mit einer Pulsbreite von 5 ms, einer Repititionsrate von 500 Hz und ein Modulationssignal beschrieben. Die sich daraus ergebende Stromrampe mit den überlagerten Pulsen und einer Sinuswelle wird an den Laser angelegt.
  • Die DE 100 15 615 A1 zeigt ein Gasmesssystem mit einer offenen optischen Messstrecke zur spektroskopischen Messung mindestens einer Komponente einer Gasprobe mit einer Laserquelle.
  • CAPASSO, F. u. a.: New Frontiers in Quantum Cascade Lasers and Applications, in: IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 6, No. 6, 2000, S. 931–947, beschreibt Quantenkaskadenlaser und ihre Anwendungen. Die beschriebenen Laser werden z. B. für chemische Bestimmungen oder bei spektroskopischen Anwendungen verwendet.
  • Laservorrichtungen mit einem Quantenkaskadenlaser sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Am Markt für infrarotoptische Gasmessgeräte werden derzeit vorwiegend nicht dispersive Geräte angeboten. Dabei werden üblicherweise breitbandige, thermische Emitter als Infrarotlichtquellen eingesetzt. Die Strahlungsdetektion geschieht vorzugsweise mit thermischen Detektoren wie Thermopiles, Pyrodetektoren oder auch mit fotoakustischen Nachweisverfahren. Bei dem NDIR-Verfahren (nichtdisperse IR-Absorption) ist allgemein eine spektrale Filterung der Strahlung notwendig, die mit Interferenzfiltern, mit mikromechanischen Fabry-Perot-Resonatoren oder mit Gasfiltern realisiert werden kann. Begrenzend auf die Leistungsdaten dieser Messgeräte wirkt sich zum einen die geringe Modulierarbeit der thermischen Strahler aus, so dass im Allgemeinen nur mit Frequenzen im 10 bis 100 Hz-Bereich moduliert werden kann. Vor allem sind die Geräte aber durch die physikalisch vorgegebene, zu geringe spektrale Leistungsdichte eines Planck-Strahlers begrenzt.
  • Mit großflächigen Strahlern würde man zwar höhere Leistungen erreichen, diese lassen sich aber nicht gut auf kleine Detektionselemente abbilden.
  • Ein weiterer Nachteil thermischer Strahler ist, dass ihre Strahlung nur unter erheblichen Leistungseinbußen kollimiert werden kann und somit Messungen über große Strecken nur mit erheblichem Aufwand machbar sind.
  • Bei den kostenmäßig aufwändigeren, dispersiven Geräten werden im Allgemeinen auch thermische Lichtquellen eingesetzt, so dass viele der vorgenannten Nachteile bestehen bleiben.
  • Laserspektroskopische Messverfahren werden generell nur für spezielle Anwendungen und für hochempfindliche Labormessungen eingesetzt. Dies ist unter anderem durch die hohen Komponentenpreise und die hochempfindliche und häufig wartungsintensive Messtechnik bedingt.
  • Diese Verfahren benötigen Laser, die nur auf einer Mode emittieren. Diese Art von Lasern ist aber im Allgemeinen nur durch aufwändige Selektion oder zusätzliche Strukturierung des Lasers zu erhalten, wie beispielsweise durch eine „distributed feedback(DFB)-Strukturierung”. Dadurch werden die Kosten eines solchen Lasers erhöht.
  • Andere kompakte Lichtquellen, wie IR-LEDs oder andere nichtthermische inkohärente Quellen im langwelligen mittleren Infrarotbereich (MIR) sind jedoch nicht verfügbar.
  • Die Entwicklung neuer Gas- und Flüssigkeitsmessgeräte verläuft derzeit in Richtung der Verwendung nichtthermischer Lichtquellen. Vor allem werden sogenannte Quantenkaskadenlaser (QCL) eingesetzt, die bei Raumtemperatur betrieben eine pulsförmige Laserquelle mit hoher Leistungsdichte darstellen.
  • Die Entwicklung neuer Beleuchtungsvorrichtungen zum Beispiel für Kraftfahrzeuge, Schiffe oder Flugzeuge verläuft derzeit in Richtung der Anwendung von infraroten Lichtquellen. Infrarotes Licht durchdringt deutlich besser Nebel, so dass ein mit Infrarotsichtgerät und Infrarotscheinwerfer ausgerüstetes Kraftfahrzeug, Schiff oder Flugzeug auch im Nebel deutlich sicherer gesteuert werden kann, als mit der üblichen Ausstattung. Inzwischen werden passive Infrarotsensoren und Infrarotkamerasysteme im Automobilbereich zur Kollisionsvermeidung mit Mensch und Tieren auf der Fahrbahn eingesetzt. Durch eine zusätzliche Infrarotbeleuchtung würde die Sicherheit erhöht werden.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erzeugen der Wirkung einer breitbandigen inkohärenten LED-ähnlichen Lichtquelle anzugeben, bei dem die mittlere spektrale Leistungsdichte gegenüber bisherigen Verfahren erhöht ist. Weiterhin soll die Verwendung eines Verfahrens in einer Gasmessvorrichtung angegeben werden, so dass mit der Gasmessvorrichtung schnellere und empfindlichere Messungen möglich sind. Außerdem soll die Verwendung eines Verfahrens in einer Beleuchtungsvorrichtung angegeben werden, so dass die die Sicht bei schlechten Witterungsbedingungen, wie z. B. Nebel erhöht wird.
  • Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens zum Erzeugen der Wirkung einer breitbandign inkohärenten LED-ähnlichen Lichtquelle erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1.
  • Hinsichtlich der Verwendung eines Verfahrens in einer Gasmessvorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Verwendung eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruches 6 gelöst.
  • Die Aufgabe wird bezüglich der Verwendung eines Verfahrens in einer Beleuchtungsvorrichtung erfindungsgemäß durch die Verwendung eines Verfahrens mit den Merkmalen der Ansprüche 10 und 11 gelöst.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Erzeugen der Wirkung einer breitbandigen inkohärenten LED-Lichtquelle durch gepulstes Betreiben eines Quantenkaskadenlasers ohne modemselektive Strukturierung wird der Quantenkaskadenlaser mit Pulspaketen aus einzelnen sehr kurzen Pulsen im Bereich von 1 ms bis 200 ms betrieben, wobei die Pulspakete mit Frequenzen im Bereich von 1 Hz bis 100 Hz ein- und ausgeschaltet werden.
  • Von Vorteil kann es sein, wenn mit dem Quantenkaskadenlaser eine Wärmeabführeinrichtung, die die Wärme passiv ableitet, verbunden ist.
  • Ein derartiges Verfahren ist kostengünstig und der Quantenkaskadenlaser und der Pulserzeuger weisen eine kompakte Bauweise auf. Deshalb kann es in einer Gasmessvorrichtung oder einer Beleuchtungsvorrichtung verwendet werden. Als QCL werden vorzugsweise Fabry-Perot-Laser oder Ridge-Laser ohne modenselektive Strukturierung verwendet.
  • Mit einem derartigen Verfahren können um ein Vielfaches höhere mittlere spektrale Leistungsdichten als mit verfügbaren IR-LEDs erreicht werden. Mit diesen hohen spektralen Leistungsdichten sind somit schnellere und empfindlichere Infrarotmessgeräte möglich. Hierbei kann die bessere Kollimierbarkeit gegenüber thermischen Emittern ausgenutzt werden.
  • Die Modulierbarkeit in der Leistung ist ohne Probleme über den Betriebsstrom möglich und besser als bei thermischen Emittern. Weiterhin kann eine derartige Laservorrichtung in eine bestehende Anordnung z. B. einen Scheinwerfer eingebaut und aus dem 12 V/24 V-Bordnetz eines Kraftfahrzeuges betrieben werden.
  • Von Vorteil kann es sein, wenn die Frequenz variabel ist. Auf diese Weise kann die Frequenz gemäß der jeweiligen Anforderung gewählt werden.
  • Weiterhin ist es günstig, wenn die Pulshöhe und/oder Pulsdauer eines Einzelpulses und/oder die Pulsabstände von Einzelpulsen im Verlauf des Pulspaketes und/oder in verschiedenen Pulspaketen variiert werden kann. Dadurch ist eine gute Anpassung an verschiedene Arbeitsvorgänge möglich.
  • In einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung kann sich der Quantenkaskadenlaser in einem vorzugsweise genormten, standardmäßigen Gehäuse mit zumindest einem für die Laserstrahlung durchlässigen Wandabschnitt befinden. Dieser Wandabschnitt kann beispielsweise aus einem teilweise IR(Infrarot)-durchlässigen Polymer (z. B. Polyethylen) gebildet sein. Dadurch ist eine kompakte Bauweise gegeben und das Verfahren kann auch in anderen Vorrichtungen leicht verwendet werden, wodurch die Kosten gesenkt werden.
  • Von Vorteil kann es sein, wenn das Gehäuse mit einem Gas, wie z. B. Stickstoff oder Argon gefüllt und versiegelt ist. Dadurch wird der Quantenkaskadenlaser, bzw. die Aufbautechnik (Lötverbindungen etc.) geschützt, die empfindlich auf oxidierende Gase reagieren kann.
  • Günstig kann es sein, wenn der für die Laserstrahlung durchlässige Wandabschnitt eine Fresnel-Linse aufweist. Dadurch kann die Strahlung je nach Anwendung geformt werden. Diese Fresnel-Linse kann beispielsweise durch Heißpressen aus einem Kunststoffmaterial (z. B. Polyethylen) gebildet sein.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn die Fresnel-Linse segmentiert ist, da sie dann zur Lichtstreuung, z. B. in einem Scheinwerfer, geeignet ist.
  • Von Vorteil kann es auch sein, wenn sich die Wärmeabführeinrichtung im Gehäuse befindet, da dadurch eine effektive Wärmeabführung und eine kompakte Bauweise gegeben ist.
  • Weiterhin kann es günstig sein, wenn die Wärmeabführeinrichtung als passive Kühleinrichtung ausgebildet ist, da dadurch die Kosten gesenkt werden
  • Weiterhin kann es günstig sein, wenn die Strahlung in eine Infrarotlichtleiterfaser gekoppelt wird. Dadurch ist eine Umleitung der Strahlung möglich.
  • Zudem kann es günstig sein, wenn der Abstand zwischen dem Quantenkaskadenlaser und der Linse veränderbar ist. Dadurch können verschiedene Möglichkeiten der Beleuchtung realisiert werden. Diese Abstandsveränderung kann beispielsweise durch eine im Gehäuse integrierte elektromagnetische Einrichtung, wie z. B. einer Topfspule oder einem Piezoversteller, erreicht werden.
  • Von Vorteil kann es sein, wenn zur Erzeugung der Pulszüge eine Spannungsversorgung mit einer DC/DC-Wandlung verwendet wird. Dadurch ist ein universeller Einsatz des Verfahrens, z. B. in Kraftfahrzeugen oder Flugzeugen möglich. Dabei kann z. B. die Spannungsversorgung aus einem 12 V- oder einem 24 V-Bordnetz eines Kraftfahrzeugs verwendet werden.
  • Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Gasmessvorrichtung ist eine schnellere und empfindlichere Infrarotmessung als mit üblichen NDIR-Techniken möglich.
  • Zudem kann es günstig sein, wenn die Gasmessvorrichtung zum Nachweis der Strahlung einen kostengünstigen thermischen Detektor aufweist, z. B. Thermopile, Pyrodetektor, Mikrobolometer oder fotoakustischen Detektor.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn der Quantenkaskadenlaser und die Detektionseinheit auf einem gemeinsamen Substrat befestigt sind, da dadurch der Platzbedarf und auch die Kosten verringert werden. Beispielsweise können dadurch Optikkomponenten eingespart werden.
  • Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Beleuchtungsvorrichtung ist eine gute Szenenbeleuchtung möglich.
  • Es kann günstig sein, wenn eine weitere, von dem Verfahren verschiedene Beleuchtungseinrichtung, vorgesehen ist. Dadurch ist ein unabhängiger Betrieb möglich.
  • Von Vorteil kann es auch sein, wenn Teile des Scheinwerfers für sichtbares und infrarotes Licht verwendbar sind. Dadurch werden Bauteile eingespart und die Kosten weiter gesenkt.
  • In einem Verfahren, das nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, zur Detektion von Licht aus einer Beleuchtungsvorrichtung, in der das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird, wird zur Detektion ein Infrarotempfängersystem verwendet. Dadurch ist eine Weiterverarbeitung des von der Beleuchtungsvorrichtung ausgesandten Infrarotlichts möglich.
  • Von Vorteil kann es auch sein, wenn das Infrarotempfängersystem ein Wärmebildgerät aufweist, da dadurch ein Abbild des von der Beleuchtungsvorrichtung beleuchteten Bereichs gezeigt wird. Das Infrarotempfängersystem kann aber auch aus diskreten unabhängigen Infrarotsensoren bestehen.
  • Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert.
  • Diese zeigen:
  • 1 einen Quantenkaskadenlaser in einem Gehäuse, der nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist;
  • 2 die Ansteuerung einer Quantenkaskadenlaser-LED;
  • 3 eine schematische Darstellung einer Beleuchtungsvorrichtung mit einem Quantenkaskadenlaser und einer herkömmlichen Beleuchtungsvorrichtung;
  • 4 eine schematische Darstellung der Laservorrichtung für Messungen über große Distanzen;
  • 5 eine schematische Darstellung der Laservorrichtung für kurze Messstrecken und große Detektoren;
  • 6 einen schematischen Aufbau eines Messsystems mit gepulstem Quantenkaskadenlaser, einer Gasküvette und einem Detektor;
  • 7 eine Darstellung der Pulspakete.
  • Eine Laservorrichtung mit einem gepulsten Quantenkaskadenlaser 7, wie sie z. B. in einer Gasmessvorrichtung 15 oder einer Beleuchtungsvorrichtung 16 verwendet werden kann, wird anhand von 1 näher erläutert. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Wirkung einer breitbandigen inkohärenten LED-ähnlichen Lichtquelle (im Folgenden Quantenkaskadenlaser – LED genannt) durch gepulstes Betreiben des Quantenkaskadenlasers ohne modenselektive Strukturierung erzeugt. Bei der Laservorrichtung handelt es sich um eine Quantenkaskadenlaser-LED 1.
  • Die Laservorrichtung weist einen Quantenkaskadenlaser 7 auf, der mit Pulspaketen, die mit Frequenzen im Bereich von 1 Hz bis 100 kHz geschaltet werden, betreibbar ist. Da der Quantenkaskadenlaser 7 keine spezielle Kühlung benötigt, kann er über eine Wärmeabführeinrichtung 8, z. B. einer passiven Wärmesenke, mittels einer Befestigungseinrichtung 20 an ein Gehäuse 4 gekoppelt werden, welches dann z. B. über eine Luftkühlung gekühlt wird. Die Befestigung erfolgt an der Gehäuserückseite 23. Der Quantenkaskadenlaser 7, die Wärmeabführeinrichtung 8 und die Befestigungseinrichtung 20 befinden sich im Gehäuse 4. Das Gehäuse 4 ist üblicherweise ein genormtes, stan dardmäßiges Gehäuse. Als Quantenkaskadenlaser werden vorzugsweise Fabry-Perot-Laser oder Ridge-Laser ohne modenselektive Strukturierung verwendet.
  • Die Gehäusevorderseite 22 weist einen für die Laserstrahlung durchlässigen Wandabschnitt 6 auf, der in einer strahlungsseitigen Gehäuseöffnung 18 angebracht ist. Der Wandabschnitt 6 kann z. B. aus einem teilweise IR-durchlässigen Polymer, wie z. B. Polyethylen gebildet sein.
  • Da der Quantenkaskadenlaser 7 bzw. die Aufbautechnik (Lötverbindungen etc.) empfindlich auf oxidierende Gase reagieren kann, wird das Gehäuse 4 beispielsweise mit trockenem Stickstoff 5 oder einem anderen Gas 5, z. B. Argon, gefüllt und versiegelt.
  • Zur Strahlformung ist in die strahlungsseitige Gehäuseöffnung 18 auf der Gehäusevorderseite 22 eine Linse 6, vorzugsweise eine Fresnel-Linse 6, eingesetzt. Durch eine segmentierte Gestaltung der Fresnel-Linse 6 kann ein „Lichtfächer” wie bei Fahrzeugscheinwerfern realisiert werden. Die Fresnel-Linse 6 kann beispielsweise durch Heißpressen aus einem Kunststoffmaterial, wie z. B. Polyethylen, gebildet sein.
  • An der Gehäuserückseite 23 sind mehrere Gehäusedurchführungen 17 angebracht. Durch die Gehäusedurchführung 2 wird ein negativer Kontakt 21 in das Gehäuse 4 eingebracht und mit dem Quantenkaskadenlaser 7 verbunden. Durch die Gehäusedurchführung 3 wird ein positiver Kontakt über die Wärmeabführeinrichtung 8 und den Halter 2 in das Gehäuse 4 eingebracht. Durch die übrigen Gehäusedurchführungen 17 können bei Bedarf weitere Kontakte, z. B. Temperaturfühler, in das Gehäuse eingebracht oder das Gas 5 ausgetauscht werden. Weiterhin sind Durchführungen 17 für eine aktive Wärmeabführeinrichtung, wie z. B. einen Peltierkühler oder für eine Abstandsregelung zwischen Quantenkaskadenlaser 7 und der dem Quantenkaskadenlaser 7 zugewandten Seite 19 der Fresnel-Linsen, wie z. B. ein Piezoversteller, vorgesehen.
  • In 2 ist die Ansteuerung der Quantenkaskadenlaser-LED 1 dargestellt. Von einem Pulserzeuger 9 werden zum Betreiben der Quantenkaskadenlaser-LED 1 Pulszüge aus einzelnen Pulsen im Bereich von 1 ns bis 200 ns ausgesendet. Die schnellen Pulsfolgen werden mit einer Frequenz im 1 Hz bis 100 kHz-Bereich ein- und ausgetastet, so dass sich die Quantenkaskadenlaser-LED 1 wie eine strommodulierte LED verhält. Das Tast verhältnis zwischen den schnellen Pulsfolgen und den Auszeiten wird so gewählt, dass der Quantenkaskadenlaser 7 thermisch während der Auszeit wieder auf den Anfangstemperaturwert relaxiert.
  • Zwischen dem Pulserzeuger 9 und der Quantenkaskaden-LED 1 befindet sich ein Leistungsschalter 10, mit dem die Weiterleitung der Pulszüge vom Pulserzeuger 9 zur Quantenkaskadenlaser-LED 1 ein-/ausgeschaltet oder gesteuert werden kann.
  • Die Verwendung einer nicht dargestellte Spannungsversorgung mit einer DC/DC-Wandlung zur Erzeugung der Pulszüge ist günstig, da dadurch die Quantenkaskadenlaser-LED 1 universell einsetzbar ist.
  • Dadurch, dass ein 12-Volt oder ein 24-Volt Bordnetz für die Spannungsversorgung verwendet werden kann, ist ein Einsatz z. B. in einem Kraftfahrzeug möglich.
  • In 3 ist ein Schweinwerfer 16 mit einem Quantenkaskadenlaser-LED 1 und einer herkömmlichen Beleuchtungseinrichtung 33 schematisch dargestellt.
  • In einem Scheinwerfergehäuse 34 befinden sich eine Quantenkaskadenlaser-LED 1 und eine weitere von der Quantenkaskadenlaser-LED 1 verschiedene Beleuchtungseinrichtung 33. Dies kann beispielsweise ein Glühemissionsleuchtkörper, eine Halogenlampe oder eine Gasentladungslampe sein.
  • Die beiden Beleuchtungsvorrichtungen 1 und 33 sind hinter einer gemeinsamen Scheinwerferabdeckung 35 angebracht.
  • Für die Szenenbeleuchtung kann der Abstand d des Quantenkaskadenlasers 7 von der dem Quantenkaskadenlaser zugewandten Seite 19 der Fresnel-Linse 6 kleiner gewählt werden als die Linsenbrennweite, wodurch ein divergenter Strahl 11 erzeugt wird. Durch segmentierte Gestaltung der Fresnel-Linse 6 kann ein „Lichtfächer” wie bei Fahrzeugscheinwerfern realisiert werden. Dadurch, dass Teile des Scheinwerfers 16 wie z. B. ein nicht dargestellter Reflektor oder die Schweinwerferabdeckung 35 sowohl für sichtbares als auch für infrarotes Licht verwendbar sind, kann ein derartiger Scheinwerfer 16 leicht und kostengünstig hergestellt werden.
  • Für die Detektion von Infrarotlicht, das z. B. von einer Beleuchtungsvorrichtung, wie in 3 beschrieben, ausgesendet wird, kann ein Infrarotempfängersystem verwendet werden, das z. B. ein Wärmebildgerät aufweist. Weiterhin sind auch Infrarotdetektoren 14 auf der Basis von Thermopiles, Solometern oder Pyrodetektoren sowie ein phasensynchrones Detektionsverfahren denkbar. Das Infrarotempfängersystem kann aber auch aus diskreten unabhängigen Infrarotsensoren bestehen. Mit einem solchen System kann z. B. bei Nebel die Sicht eines Kraftfahrzeugführers wesentlich verbessert werden. Ein derartiges System trägt somit wesentlich zur Erhöhung der Sicherheit bei.
  • Durch die Änderung des Abstandes d zwischen dem Quantenkaskadenlaser 7 und der dem Quantenkaskadenlaser zugewandten Seite 19 der Linse 6 kann die Form des Strahls 11 verändert werden. Die Änderung des Abstandes d kann z. B. durch eine Veränderung der Größe der Wärmeabführeinrichtung 8 vorgenommen werden. Die Änderung des Abstandes d kann beispielsweise auch durch einen Piezoversteller oder eine im Gehäuse integrierte elektromagnetische Einrichtung (Topfspule) erreicht werden.
  • In 4 ist eine Quantenkaskadenlaser-LED 1 für Messungen über große Distanzen schematisch dargestellt. Um über große Distanzen messen zu können, muss der Strahl 11 kollimiert werden. Hierfür wird der Abstand d des Quantenkaskadenlasers 7 von der Fresnel-Linse 6 gleich der Linsenbrennweite gewählt.
  • In 5 ist eine Quantenkaskadenlaser-LED 1 für eine direkte Abbildung des Strahls 11 auf einen großflächigen, nicht gezeigten Detektor dargestellt. Für kurze Messstrecken und große Detektoren (z. B. Pyrodetektoren) kann der Strahl 11 direkt durch die Fresnel-Linse 6 wieder auf einem Fokus 12 fokussiert werden, indem der Abstand d des Quantenkaskadenlasers 7 von der dem Quantenkaskadenlaser zugewandten Seite 19 der Fresnel-Linse 6 größer als die Linsenbrennweite gewählt wird.
  • In 6 ist der schematische Aufbau einer Gasmessvorrichtung 15 mit einer Quantenkaskadenlaser-LED 1, einer Gasküvette 13 und einem Detektor 14 dargestellt. Die Gasküvette 13 weist ein Gasküvettengehäuse 24, eine Seitenwand für Lichteintritt 25, durch die der vom Quantenkaskadenlaser 7 emittierte Strahl 11 in den Gasküvetteninnenraum 27 eintreten kann und eine Seitenwand für Lichtaustritt 26 auf, durch die der Strahl 11 wieder aus dem Gasküvetteninnenraum 27 austreten kann. Der Gasküvetteninnenraum 27 ist mit Gas gefüllt. Alternativ kann der Gasküvetteninnenraum 27 auch mit einer Flüssigkeit gefüllt werden. Dann kann die Gasmessvorrichtung 15 auch als Flüssigkeitsmessvorrichtung verwendet werden.
  • Der Detektor 14 weist ein Detektorgehäuse 28 und einen Sensor 29, der mittels eines Sensorhalters 30 an der Detektorrückseite 36 angebracht ist, auf. Der Sensor 29 und der Sensorhalter 30 befinden sich im Detektorgehäuse 28. Das Detektorgehäuse 28 weist eine Strahlungseintrittsöffnung 31 auf der Detektorvorderseite 37 auf, durch die der Strahl 11 in den Detektor 14 eintreten kann. An der Detektorrückseite 36 sind Gehäusedurchführungen 32 angeordnet, durch die z. B. nicht dargestellte Leitungen in das Detektorgehäuse 28 eingebracht werden können.
  • Es ist denkbar, dass die Gasmessvorrichtung 15 zum Nachweis der Strahlung 11 einen thermischen Detektor 14 aufweist. Derartige Detektoren 14 sind günstig und gut für die Detektion von Infrarotlicht geeignet.
  • Außerdem ist denkbar, dass der Quantenkaskadenlaser 7 und die Detektoreinheit 14 auf einem gemeinsamen Substrat befestigt sind. Dadurch kann eine kompakte Bauform der Gasmessvorrichtung 15 erreicht und Optikkomponenten können eingespart werden.
  • Insbesondere bei einer Gasmessvorrichtung 15 kann es von Vorteil sein, wenn die vom Quantenkaskadenlaser 7 ausgehende Strahlung 11 in eine nicht dargestellte Infrarotlichtleiterfaser gekoppelt wird. Dadurch kann die Strahlung 11 des Quantenkaskadenlasers 7 umgeleitet werden und die Anordnung der Gasküvette 13 nach den jeweiligen Erfordernissen der Messung vorgenommen werden.
  • In 7 sind die Pulspakete 38 in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. Die Schaltfrequenz 1/Zeit muss nicht notwendigerweise konstant sein. Für Beleuchtungszwecke, z. B. bei Fahrzeugen, kann es vorteilhaft sein, einen ”Schlaf”-Modus mit relativ kleiner Schaltfrequenz, z. B. 10 Hz, zu haben. Bei Beobachtung eines interessanten Objektes mit einer IR-Kamera, kann die Schaltfrequenz erhöht werden, um eine bessere Erfassung von bewegten Objekten zu gewährleisten oder um eine hellere Beleuchtung zu erreichen.
  • Auch bei der Gassensorik kann es vorteilhaft sein, wenn die Schaltfrequenz nicht konstant ist. Bei einer geringen Gaskonzentration kann eine relativ kleine Schaltfrequenz ausreichen. Bei einem plötzlichen Anstieg der Gaskonzentration über eine bestimmte Schwelle kann die Schaltfrequenz erhöht werden, um eine rasche Erfassung der erhöhten Gaskonzentration zu gewährleisten.
  • Ebenso muss die in 7 gezeigte Pulshöhe eines Einzelpulses 39 nicht konstant bleiben, sondern kann im Verlauf des Pulspaketes 38 oder auch von Pulspaket 38 zu Pulspaket 38 variiert werden. Dies gilt ebenso für die Pulsdauer und die Abstände von Einzelpulsen. Dadurch ist eine gute Anpassung an verschiedene Anwendungsfälle möglich. In 7 ist das Laseransteuerungssignal, z. B. Betriebsspannung am Laser (Volt) oder Betriebsstrom (Ampere), auf der Ordinate angetragen.
  • Mit der Quantenkaskadenlaser-LED 1 können mittlere spektrale Leistungsdichten von > 1 mW/(mm2·sr·μm) erreicht werden. Dies ist um ein Vielfaches höher als mit verfügbaren IR-LEDs, die zudem nur in einem Wellenlängenbereich von 3 bis 5 μm zur Verfügung stehen. Dies ist auch um ein Vielfaches höher als mit thermischen Emittern erreicht werden kann.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass Gasmessvorrichtungen 15 mit deutlich besseren Eigenschaften als bisher realisiert werden können. Dies gilt ebenso für Flüssigkeitsmessvorrichtungen. Weiter wird der Aufwand für die Ansteuer- und Nachweiselektronik gegenüber den laserspektroskopischen Messsystemen reduziert, so dass sich deutliche Kostenvorteile ergeben. Damit können laserbasierte Systeme erstmals auch mit nicht dispersiven Infrarotmessgeräten preislich konkurrieren, ohne wichtige Vorteile der Lasermesstechnik aufzugeben.
  • Mit diesen hohen spektralen Leistungsdichten sind somit schnellere und empfindlichere Infrarotmessgeräte mit kompakten, aber spezifischen und hochempfindlichen Sensoren, die in der Produktions- und Prozessmesstechnik, im Automobilbereich, in der Sicherheitstechnik und in der Klima- und Umweltsensorik eingesetzt werden können, möglich. Hierbei kann auch die bessere Kollimierbarkeit gegenüber thermischen Emittern ausgenutzt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch zur Szenenbeleuchtung im Infraroten eingesetzt werden. Infrarotes Licht im Spektralbereich zwischen 8 und 12 μm durchdringt Nebel deutlich besser, so dass ein mit Infrarotsichtgerät und Infrarotscheinwerfer ausgerüstetes Kraftfahrzeug, Schiff oder Flugzeug auch im Nebel deutlich sicherer gesteuert werden kann, als mit der üblichen Ausstattung. Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung 16 liefert eine zusätzliche Sicherheit gegenüber bisherigen passiven Infrarotsensoren. Eine zusätzliche Infrarotbeleuchtung erhöht die Erkennungssicherheit von Menschen und Tieren auf der Fahrbahn und hat eine Reduzierung von Fehlfunktionen zur Folge. Beim stationären Einsatz kann die Funktion von Infrarotmeldern, wie z. B. von Bewegungsmeldern, beim Objektschutz durch eine zusätzliche Infrarotbeleuchtung verbessert werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine ideale Lichtquelle für die vorgenannten Anwendungen dar. Es kann in vorhandenen Beleuchtungseinrichtungen, wie z. B. Scheinwerfer 16, integriert werden und kann über das übliche 12 V-/24 V Kfz-Bordnetz betrieben werden. Der Spektralbereich ist auch dem Bereich der natürlichen Emission von Objekten nahe Raumtemperatur (10 μm) angepasst, so dass dieselben Detektionssysteme wie für die passive Detektion verwendet werden können.
  • Bei Kfz-Anwendungen ist die Blendsicherheit beim Einsatz solcher zusätzlicher Lichtquellen ein wichtiges Thema. Der stark polarisierte Strahl 11 einer Quantenkaskadenlaser-LED 1 kann zum einen im direkten Reflex durch geeignete Polarisationsfilter vor den entsprechenden IR-Sensoren abgeblockt werden. Die Strahlung ist schmalbandig, so dass geeignete Filter vor breitbandigen Empfängern eingesetzt werden können. Vor allem ist aber durch die gute Modulierbarkeit der Quantenkaskadenlaser-LED 1 bis in den 100 kHz-Bereich eine phasensynchrone Lockin-Detektion möglich. Damit kann Streu- und Blendlicht eines anderen Fahrzeuges effektiv unterdrückt werden.
  • Ein empfindliches Messverfahren, wie das Lockin-Verfahren, für die Szenenanalyse ist nur möglich, da die Modulierbarkeit in der Leistung ohne Probleme über den Betriebsstrom möglich und besser als bei thermischen Emittern ist. Die Modulierbarkeit ist nur durch den Wärmehaushalt des Quantenkaskadenlasers 7 begrenzt.
  • Für die Szenenanalyse kann ein geringer duty-cycle < 1% (d. h. Pulsfolge An/Aus-Tastverhältnis) verwendet werden. Damit ist die Wärmelast des Bauteils gering, so dass dieses auch in bestehende Anordnungen, wie z. B. einen Scheinwerfer 16, eingebaut werden kann.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Erzeugen der Wirkung einer breitbandigen inkohärenten LED-ähnlichen Lichtquelle durch gepulstes Betreiben eines Quantenkaskadenlasers (7) ohne modenselektive Strukturierung, bei dem der Quantenkaskadenlaser (7) mit Pulspaketen (38) aus einzelnen sehr kurzen Pulsen im Bereich von 1 ns bis 200 ns betrieben wird, wobei die Pulspakete (38) mit Frequenzen im Bereich von 1 Hz bis 100 kHz ein- und ausgeschaltet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Pulszüge eine Spannungsversorgung mit einer DC/DC-Wandlung verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsversorgung aus dem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einem 12 V- oder einem 24 V-Bordnetz, verwendet wird.
  4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz, mit der die Pulspakete (38) ein- und ausgeschaltet werden, variabel ist.
  5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulshöhe und/oder Pulsdauer des Einzelpulses (39) und/oder die Pulsabstände von Einzelpulsen (39) im Verlauf des Pulspaketes (38) und/oder in verschiedenen Pulspaketen (38) variiert werden kann.
  6. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in einer Gasmessvorrichtung.
  7. Verwendung eines Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasmessvorrichtung (15) eine Gasküvette (13) aufweist.
  8. Verwendung eines Verfahrens nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasmessvorrichtung (15) zum Nachweis der Strahlung einen thermischen Detektor (14) aufweist.
  9. Verwendung eines Verfahrens nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Quantenkaskadenlaser (7) und die Detektionseinheit (14) auf einem gemeinsamen Substrat befestigt sind.
  10. Verwendung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5 in einer Beleuchtungsvorrichtung.
  11. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in einer Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere einem Scheinwerfer (16), dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere vom Quantenkaskadenlaser verschiedene Beleuchtungseinrichtung (33) vorgesehen ist.
  12. Verwendung eines Verfahrens nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Quantenkaskadenlaser verschiedene Beleuchtungseinrichtung (33) einen Glühemissionsleuchtkörper, eine Halogenlampe oder eine Gasentladungslampe aufweist.
  13. Verwendung eines Verfahrens nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass Teile des Scheinwerfers (16) für sichtbares und infrarotes Licht verwendbar sind.
DE10205310A 2002-02-08 2002-02-08 Verfahren zum Erzeugen der Wirkung einer breitbandigen inkohärenten LED-ähnlichen Lichtquelle und Verwendung eines solchen Verfahrens in einer Gasmessvorrichtung und in einer Beleuchtungsvorrichtung Expired - Fee Related DE10205310B4 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10205310A DE10205310B4 (de) 2002-02-08 2002-02-08 Verfahren zum Erzeugen der Wirkung einer breitbandigen inkohärenten LED-ähnlichen Lichtquelle und Verwendung eines solchen Verfahrens in einer Gasmessvorrichtung und in einer Beleuchtungsvorrichtung
PCT/EP2002/014017 WO2003067720A2 (de) 2002-02-08 2002-12-10 Laservorrichtung mit einem quantenkaskadenlaser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10205310A DE10205310B4 (de) 2002-02-08 2002-02-08 Verfahren zum Erzeugen der Wirkung einer breitbandigen inkohärenten LED-ähnlichen Lichtquelle und Verwendung eines solchen Verfahrens in einer Gasmessvorrichtung und in einer Beleuchtungsvorrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10205310A1 DE10205310A1 (de) 2003-09-18
DE10205310B4 true DE10205310B4 (de) 2010-04-15

Family

ID=27674589

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10205310A Expired - Fee Related DE10205310B4 (de) 2002-02-08 2002-02-08 Verfahren zum Erzeugen der Wirkung einer breitbandigen inkohärenten LED-ähnlichen Lichtquelle und Verwendung eines solchen Verfahrens in einer Gasmessvorrichtung und in einer Beleuchtungsvorrichtung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE10205310B4 (de)
WO (1) WO2003067720A2 (de)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7492806B2 (en) 2005-06-15 2009-02-17 Daylight Solutions, Inc. Compact mid-IR laser
US7535656B2 (en) 2005-06-15 2009-05-19 Daylight Solutions, Inc. Lenses, optical sources, and their couplings
US7920608B2 (en) 2007-03-12 2011-04-05 Daylight Solutions, Inc. Quantum cascade laser suitable for portable applications
US7848382B2 (en) 2008-01-17 2010-12-07 Daylight Solutions, Inc. Laser source that generates a plurality of alternative wavelength output beams
US8565275B2 (en) 2008-04-29 2013-10-22 Daylight Solutions, Inc. Multi-wavelength high output laser source assembly with precision output beam
US8774244B2 (en) 2009-04-21 2014-07-08 Daylight Solutions, Inc. Thermal pointer
WO2011156033A2 (en) 2010-03-15 2011-12-15 Daylight Solutions, Inc. Laser source that generates a rapidly changing output beam
US8335413B2 (en) 2010-05-14 2012-12-18 Daylight Solutions, Inc. Optical switch
US8467430B2 (en) 2010-09-23 2013-06-18 Daylight Solutions, Inc. Continuous wavelength tunable laser source with optimum orientation of grating and gain medium
US9225148B2 (en) 2010-09-23 2015-12-29 Daylight Solutions, Inc. Laser source assembly with thermal control and mechanically stable mounting
US9042688B2 (en) 2011-01-26 2015-05-26 Daylight Solutions, Inc. Multiple port, multiple state optical switch
US9625671B2 (en) 2013-10-23 2017-04-18 Lasermax, Inc. Laser module and system
US9859680B2 (en) 2013-12-17 2018-01-02 Lasermax, Inc. Shock resistant laser module
CN111766220A (zh) * 2020-07-28 2020-10-13 中煤科工集团重庆研究院有限公司 一种甲烷气体检测光电探测模组及检测装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5901168A (en) * 1997-05-07 1999-05-04 Lucent Technologies Inc. Article comprising an improved QC laser
DE10015615A1 (de) * 2000-03-29 2001-10-18 Draegerwerk Ag Gasmesssystem
EP1154532A2 (de) * 2000-05-08 2001-11-14 Lucent Technologies Inc. Selbstmodengekoppelter Quantumkaskaden-Laser [1989/18]

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2908854C2 (de) * 1979-03-07 1986-04-17 Endress U. Hauser Gmbh U. Co, 7867 Maulburg Entfernungsmeßgerät nach dem Impulslaufzeitverfahren
CA1197280A (en) * 1981-05-01 1985-11-26 Norihiro Suenaga Multiplier power supply for pulse laser
DE19546563C2 (de) * 1995-12-13 1997-09-18 Leica Ag Spannungsversorgung für eine Impulsendstufe
US5727010A (en) * 1996-03-20 1998-03-10 Lucent Technologies Inc. Article comprising an improved quantum cascade laser

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5901168A (en) * 1997-05-07 1999-05-04 Lucent Technologies Inc. Article comprising an improved QC laser
DE10015615A1 (de) * 2000-03-29 2001-10-18 Draegerwerk Ag Gasmesssystem
EP1154532A2 (de) * 2000-05-08 2001-11-14 Lucent Technologies Inc. Selbstmodengekoppelter Quantumkaskaden-Laser [1989/18]

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Capasso, F., u.a.: New Frontiers in Quantum Cascade Lasers and Applications. In: IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 6, No. 6, 2000, S. 931-947 *
Faist, J., u.a.: High power mid-infrared (lambda~5µm) quantum cascade lasers operating above room temperature. In: Appl. Phys. Lett., Vol. 68, No. 26, 1996, S. 3680-3882 *
Tribastone, C., Teyssier, C.: Designing Plastic Optics for Manufacturing. In: Photonics Spectra, May 1991, S. 120-128 *
Yang, R.Q., u.a.: Power, Efficiency and Thermal Characteristics of Type-II Interband Cascade Lasers. In: IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 37, No. 2, 2001, S. 282-289 *
Yang, R.Q., u.a.: Power, Efficiency and Thermal Characteristics of Type-II Interband Cascade Lasers. In: IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 37, No. 2, 2001, S. 282-289 Capasso, F., u.a.: New Frontiers in Quantum Cascade Lasers and Applications. In: IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 6, No. 6, 2000, S. 931-947 Tribastone, C., Teyssier, C.: Designing Plastic Optics for Manufacturing. In: Photonics Spectra, May 1991, S. 120-128 Faist, J., u.a.: High power mid-infrared (λ~5µm) quantum cascade lasers operating above room temperature. In: Appl. Phys. Lett., Vol. 68, No. 26, 1996, S. 3680-3882

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003067720A3 (de) 2003-10-02
DE10205310A1 (de) 2003-09-18
WO2003067720A2 (de) 2003-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10205310B4 (de) Verfahren zum Erzeugen der Wirkung einer breitbandigen inkohärenten LED-ähnlichen Lichtquelle und Verwendung eines solchen Verfahrens in einer Gasmessvorrichtung und in einer Beleuchtungsvorrichtung
DE19731754C2 (de) Kombination Infrarot-Laser-Abstandssensoren mit Scheinwerfern
DE19520488C1 (de) Meßvorrichtung zur Infrarotabsorption
EP0054680B1 (de) Rauchmelder nach dem Strahlungs-Extinktions-Prinzip
DE102004044145B3 (de) Reflektormodul für einen photometrischen Gassensor
DE2737345C2 (de) Halbleiterlaser-Vorrichtung mit einem Peltier-Element
DE102004034007A1 (de) Aktives Nachtsicht-Kühlsystem
DE102006004003A1 (de) Infrarot-Gasdetektor
DE2717233A1 (de) Lichtquelle
DE19608604A1 (de) Gasanalysator
DE112019002260T5 (de) Optisches Modul
DE102006045549B4 (de) Transportmittel mit 3D-Kamera
DE102016101884A1 (de) Scheinwerfer
DE10255022A1 (de) Resonatorverstärktes Absorptions-Spektrometer
DE60222527T2 (de) Infrarot-Abbildungsgerät und Infrarot-Überwachungssystem für Fahrzeuge
EP1727708A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur sichtverbesserung bei einem fahrzeug
EP3077255B1 (de) Beleuchtung zur detektion von regentropfen auf einer scheibe mittels einer kamera
DE4215908A1 (de) Optische Einrichtung zur Bestimmung der Größe von Partikeln
DE10259236A1 (de) Innenleuchte für Fahrzeuge
DE202023106095U1 (de) Laser-Fern- und -Abblendlicht-Schweinwerfervorrichtung
DE2814934A1 (de) Schalteinrichtung zur drahtlosen schaltung
DE102017203242B4 (de) Vorrichtung zur Lasertriangulation
DE102005006642A1 (de) Objekterkennungsvorrichtung
DE2619082C3 (de) Rauchdetektor
WO2022223441A1 (de) Reichweitenoptimiertes lidar-system sowie lidar-vorrichtung (110) und steuereinrichtung für ein solches lidar-system

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee