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DE10339952A1 - Infra red contactless temperature sensor for laser power control has micropeltier elements in integrated construction between insulating substrates - Google Patents

Infra red contactless temperature sensor for laser power control has micropeltier elements in integrated construction between insulating substrates Download PDF

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Publication number
DE10339952A1
DE10339952A1 DE10339952A DE10339952A DE10339952A1 DE 10339952 A1 DE10339952 A1 DE 10339952A1 DE 10339952 A DE10339952 A DE 10339952A DE 10339952 A DE10339952 A DE 10339952A DE 10339952 A1 DE10339952 A1 DE 10339952A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
detection device
infrared radiation
preferably less
substrate layer
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.)
Ceased
Application number
DE10339952A
Other languages
German (de)
Inventor
Tobias Dr. Reker
Axel Schubert
Fabian Rüchardt
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.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
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 Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE10339952A priority Critical patent/DE10339952A1/en
Publication of DE10339952A1 publication Critical patent/DE10339952A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
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    • GPHYSICS
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Abstract

An infra red contactless temperature sensor (1) has micro peltier elements (10) and silicon, silicon carbide or diamond substrate layers (11, 15) enclosing two different types (131, 132) of electrically connected (14) thermoelectric cells (13) and a thin lead zirconium, radiation absorbing layer (20) on the outer side of the first layer. Independent claims are included for the use of a thermistor (30) to measure the substrate temperature,a peltier element (60) to control it and a focussing element to concentrate the radiation. A laser system using the detector to provide a power control signal is also claimed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Detektionsvorrichtung zur Detektion von Infrarotstrahlung und ein die Detektionsvorrichtung umfassendes Lasersystem.The The present invention relates to a detection device for detection of infrared radiation and a detection device comprehensive Laser system.

Eine Vorrichtung zur Detektion von Infrarotstrahlung ist aus DE 196 45 036 A1 bekannt, welche ein pyroelektrisches Detektorelement umfaßt. Das pyroelektrische Detektorelement weist einen Schichtaufbau mit einer Schicht aus pyroelektrischen Material auf, welche zwischen zwei Elektroden angeordnet ist.A device for detecting infrared radiation is out DE 196 45 036 A1 known, which comprises a pyroelectric detector element. The pyroelectric detector element has a layer structure with a layer of pyroelectric material which is arranged between two electrodes.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine alternative Detektionsvorrichtung zur Detektion von Infrarotstrahlung und und ein die Detektionsvorrichtung umfassendes Lasersystem bereitzustellen, welche sich besonders dazu eignen, miniaturisiert zu werden.A The object of the invention is an alternative detection device for detecting infrared radiation and and the detecting device comprehensive To provide laser system, which are particularly suitable to be miniaturized.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegende Erfindung durch eine Detektionsvorrichtung zur Detektion von Infrarotstrahlung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und ein Lasersystem mit den in Anspruch 14 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These Task is in accordance with the present invention by a detection device for the detection of infrared radiation having the features specified in claim 1 and a laser system solved with the features indicated in claim 14. Preferred embodiments are the subject of the dependent Claims.

Gemäß der Erfindung wird eine Detektionsvorrichtung zur Detektion von Infrarotstrahlung bereitgestellt, umfassend:

  • – zumindest ein Mikropeltierelement, welches einen Schichtaufbau mit folgenden im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Schichten aufweist: – eine erste Substratschicht; – eine zweite Substratschicht; – eine thermoelektrische Schichtanordnung, welche zwischen der ersten und der zweiten Substratschicht angeordnet ist und zumindest eine Thermoelementzelle umfaßt, wobei die zumindest eine Thermoelementzelle ein erstes Element aus einem thermoelektrischen Material eines ersten Leitungstyps und ein zweites Element aus einem thermoelektrischen Material eines zweiten Leitungstyps aufweist, wobei die Elemente der zumindest einen Thermoelementzelle mittels einer Elementverbindungsbahn elektrisch miteinander verbunden sind; und
  • – zumindest eine Absorptionsschicht, welche an der der thermoelektrischen Schichtanordnung abgewandten Seite der ersten Substratschicht angeordnet und ausgelegt ist, die auf die Absorptionsschicht einfallende Infrarotstrahlung zu absorbieren.
According to the invention, there is provided a detection device for detecting infrared radiation, comprising:
  • At least one micropart element having a layer structure with the following layers arranged substantially parallel to each other: a first substrate layer; A second substrate layer; A thermoelectric layer assembly disposed between the first and second substrate layers and comprising at least one thermocouple cell, the at least one thermocouple cell comprising a first element of a thermoelectric material of a first conductivity type and a second element of a thermoelectric material of a second conductivity type the elements of the at least one thermocouple cell are electrically connected to each other by means of an element connecting track; and
  • - At least one absorption layer, which is arranged on the side facing away from the thermoelectric layer assembly side of the first substrate layer and designed to absorb the infrared radiation incident on the absorption layer.

Vorzugsweise umfaßt die thermoelektrische Schichtanordnung eine Vielzahl der Thermoelementzellen die Thermoelementzellen, wobei die Thermoelementzellen mit einer Vielzahl von Zellenverbindungsbahnen elektrisch seriell miteinander verbunden sind. Die Absorptionschicht kann elektromagnetische Strahlung im Nah-, Mittel- und Ferninfrarotbereich absorbieren. Dadurch wird eine Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der ersten Substratschicht und der Temperatur der zweiten Substratschicht in Abhängigkeit der Intensität der auf die absorbierende Schicht einfallenden Infrarotstrahlung generiert, wobei die Temperaturdifferenz mittels des Mikropeltierelements in ein elektrisches Detektionssignal gewandelt wird. Bei geeigneter Auslegung kann auch die erste Substratschicht selbst die Absorptionsschicht bilden. Das Detektionssignal kann zwischen zwei Detektorkontakten des Mikropeltierelement abgegriffen werden, wobei die Detektorkontakte derart angeordnet sind, daß zwischen den beiden Detektorkontakten sich vorzugsweise eine Vielzahl der seriell miteinander verbundenen Thermoelementzellen befindet.Preferably comprises the thermoelectric layer assembly comprises a plurality of the thermocouple cells the thermocouple cells, wherein the thermocouple cells with a Variety of cell interconnects electrically series with each other are connected. The absorption layer can be electromagnetic radiation absorb in the near, mid, and far infrared regions. This will a temperature difference between the temperature of the first substrate layer and the temperature of the second substrate layer depending the intensity the infrared radiation incident on the absorbing layer, wherein the temperature difference by means of the Mikropeltierelements in an electrical detection signal is converted. If appropriate Also, the first substrate layer can be the absorption layer itself form. The detection signal can be between two detector contacts of the micropelt element are picked up, the detector contacts are arranged such that between the two detector contacts preferably a plurality of serially interconnected thermocouple cells is located.

Das Mikropeltierelement weist einen Schichtaufbau auf, wobei die im wesentlichen planar ausgebildeten Schichten des Schichtaufbaus parallel zueinander oder stapelartig angeordnet sind, so daß sie im wesentlichen flächenartig in Kontakt miteinander stehen. Ein solches Mikropeltierelement wird mittels planarlithographischen Verfahren hergestellt, wie zum Beispiel in DE 198 45 104 A1 beschrieben ist. Hinsichtlich des Aufbaus und der Herstellung solcher Mikropeltierelemente wird auf die DE 198 45 104 A1 verwiesen, welche insoweit als integraler Offenbarungsbestandteil der vorliegenden Anmeldung zu verstehen ist.The micropart element has a layer structure, wherein the layers of the layer structure formed in a substantially planar manner are arranged parallel to one another or in a stack, so that they are in contact with each other in a substantially planar manner. Such a micropelt element is produced by means of planar lithography methods, such as in DE 198 45 104 A1 is described. With regard to the construction and the production of such micropelt elements is on the DE 198 45 104 A1 referred, which is to be understood as an integral part of the disclosure of the present application.

Die thermoelektrische Schichtanordnung zeichnet sich durch eine planare, schichtartige Anordnung von Thermoelementzellen aus. In diesem Sinne ist die thermoelektrische Schichtanordnung nicht als eine kontinuierlich durchgehende Schicht, sondern als eine strukturierte Schicht, welche eine Vielzahl von vorzugsweise voneinander räumlich getrennten Strukturelementen, d.h. Thermoelementzellen, umfaßt zu verstehen.The thermoelectric layer arrangement is characterized by a planar, Layered arrangement of thermocouple cells. In this sense the thermoelectric layer assembly is not considered to be continuous continuous layer, but as a structured layer, which a plurality of preferably spatially separate structural elements, i.e. Thermocouple cells to understand.

Das thermoelektrische Material des ersten und des zweiten Elements der Thermoelementzelle kann z.B. Bi2Te3, Bi2Se3, PbTe, Si, Ge usw. sein. Vorzugsweise sind das erste und das zweite Element aus unterschiedlich (n- oder p-) dotiertem Silizium gebildet. Das erste und das zweite Element der Thermoelementzelle können aber auch mehrere Schichten unterschiedlicher Materialzusammensetzung umfassen, welche ausgewählt sind, eine erhöhte Leistungsfähigkeit des Mikropeltierelements zu ermöglichen.The thermoelectric material of the first and second elements of the thermocouple cell may be, for example, Bi 2 Te 3 , Bi 2 Se 3 , PbTe, Si, Ge, etc. Preferably, the first and second elements are formed of different (n- or p-) doped silicon. However, the first and second elements of the thermocouple cell may also comprise multiple layers of different material composition, which are selected to allow increased performance of the micropart element chen.

Die Zellen- und die Elementverbindungsbahnen sind vorzugsweise als metallische oder als hochdotierte Halbleiter-Leiterbahnen ausgebildet. Sie werden vorzugsweise als strukturierte elektrisch leitfähige Schichten ausgebildet.The Cell and element interconnects are preferably metallic or formed as highly doped semiconductor printed conductors. you will be preferably formed as a structured electrically conductive layers.

Die thermoelektrische Schichtanordnung kann in direktem oder indirektem Kontakt (mittels zumindest einer zusätzlichen (Zwischen-)Schicht) mit der ersten und der zweiten Substratschicht stehen. Vorzugsweise ist die zusätzliche Schicht eine elektrisch isolierende Schicht, z.B. eine Siliziumoxid- oder Siliziumnitridschicht. Vorzugsweise ist die Absorptionsschicht aus Bleizirkonattitanat (PZT) gebildet. Weiter bevorzugt ist die erste und/oder die zweite Substratschicht aus Silizium, Siliziumcarbid oder Diamant.The Thermoelectric layer arrangement can be in direct or indirect Contact (by means of at least one additional (intermediate) layer) stand with the first and the second substrate layer. Preferably is the extra Layer an electrically insulating layer, e.g. a silica or Silicon nitride layer. Preferably, the absorption layer is made Lead zirconate titanate (PZT) formed. More preferred is the first and / or the second substrate layer of silicon, silicon carbide or diamond.

Die die Absorptionsschicht kann eine Dicke in Normalenrichtung einer Schichtebene des Schichtaufbaus von weniger als 200 μm, bevorzugt weniger als 20 μm, und am meisten bevorzugt weniger als 2 μm oder sogar weniger als 1 μm aufweisen.The the absorption layer may have a thickness in the normal direction of Layer of the layer structure of less than 200 microns, preferably less than 20 μm, and most preferably less than 2 μm or even less than 1 μm.

Die Normalenrichtung ist durch die Richtung, in welcher die Schichten des Schichtaufbaus übereinander angeordnet bzw. gestapelt sind, gegeben, d.h. die Normalenrichtung ist diejenige Richtung, welche senkrecht zu einer Schichtebene des Schichtaufaufbaus verläuft.The Normal direction is determined by the direction in which the layers of the layer structure on top of each other are stacked, i. e. the normal direction is the direction which is perpendicular to a layer plane of the layer structure runs.

Die erste Substratschicht weist vorzugsweise eine Dicke in Normalenrichtung einer Schichtebene des Schichtaufaufbaus von weniger als 100 μm, bevorzugt weniger als 50 μm, und am meisten bevorzugt weniger als 10 μm auf.The first substrate layer preferably has a thickness in the normal direction a layer plane of the layer structure of less than 100 microns, preferably less than 50 μm, and most preferably less than 10 microns.

Dadurch wird ein guter thermischer Kontakt zwischen der Absorptionsschicht und der ersten Substratschicht gewährleistet und dadurch die Empfindlichkeit der Detektionsvorrichtung erhöht.Thereby becomes a good thermal contact between the absorption layer and the first substrate layer and thereby ensures the sensitivity the detection device increases.

Weiter bevorzugt weist das Mikropeltierelement in einem parallel zu einer Schichtebene des Schichtaufbaus verlaufenden Schnitt eine Schnittfläche mit einem Flächeninhalt von weniger als 2 mm2, bevorzugt weniger als 1 mm2, und am meisten bevorzugt weniger als 0,1 mm2 auf.More preferably, in a section running parallel to a layer plane of the layer structure, the micropart element has a sectional area with an area of less than 2 mm 2 , preferably less than 1 mm 2 , and most preferably less than 0.1 mm 2 .

Der Durchmesser des Mikropeltierelements beträgt vorzugsweise in einer parallel zu der Schichtebene des Schichtaufbaus verlaufenden Richtung weniger als 1,5 mm, vorzugsweise weniger als 700 μm und am meisten bevorzugt weniger als 400 μm.Of the Diameter of the micropelt element is preferably in a parallel less towards the layer plane of the layer structure than 1.5 mm, preferably less than 700 μm and most preferably less as 400 μm.

Ein Mikropeltierelement umfaßt vorzugsweise 1 bis 10 Thermoelementzellen. Eine Thermoelementzelle weist vorzugsweise einen Durchmesser in einer parallel zu einer Schichtebene des Schichtaufbaus verlaufenden Richtung von weniger als 200 μm, vorzugsweise weniger als 150 μm, und am meisten bevorzugt weniger als 80 μm auf.One Micro-vertebrate element comprises preferably 1 to 10 thermocouple cells. A thermocouple cell preferably has a diameter in a parallel to a Layer plane of the layer structure extending direction of less as 200 microns, preferably less than 150 μm, and most preferably less than 80 microns.

Das Mikropeltierelelement weist vorzugsweise insgesamt eine Dicke in Normalenrichtung einer Schichtebene des Schichtaufaufbaus von weniger als 450 μm, bevorzugt weniger als 250 μm, und am meisten bevorzugt weniger als 150 μm auf.The Micro-element element preferably has a total thickness in Normal direction of a layer plane of the layer structure of less than 450 μm, preferably less than 250 μm, and most preferably less than 150 microns.

Ferner umfaßt die Detektionsvorrichtung vorzugsweise zumindest einen Thermistor, welcher in thermischem Kontakt mit der zweiten Substratschicht steht und dazu ausgelegt ist, die Temperatur der zweiten Substratschicht bzw. die Umgebungstemperatur zu messen. Insbesondere weist der Widerstand des Thermistors eine vorbestimmte Abhängigkeit von der Temperatur des zweiten Substratschicht auf.Further comprises the detection device preferably at least one thermistor, which is in thermal contact with the second substrate layer and adapted to the temperature of the second substrate layer or to measure the ambient temperature. In particular, the resistance of the Thermistors a predetermined dependence on the temperature of the second substrate layer.

Da das Detektionssignal von der Temperaturdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Substratschicht abhängt, kann somit der Einsatzpunkt der Detektionsvorrichtung bestimmt werden. Ferner kann eine Überwachung und gegebenenfalls eine Korrektur des Detektionssignals für die Temperatur bzw. für Temperaturschwankungen der zweiten Substratschicht vorgenommen werden. Vorzugsweise ist der Thermistor nicht der auf die Absorptionsschicht einfallenden Infrarotstrahlung ausgesetzt.There the detection signal of the temperature difference between the first and the second substrate layer depends, thus the point of use the detection device can be determined. Furthermore, a monitoring and optionally a correction of the detection signal for the temperature or for Temperature variations of the second substrate layer are made. Preferably, the thermistor is not on the absorption layer exposed to incident infrared radiation.

Bevorzugt umfaßt die Detektionsvorrichtung ferner zumindest ein Zusatzpeltierelement, welches in thermischem Kontakt mit der zweiten Substratschicht steht und dazu ausgelegt ist, die Temperatur der zweiten Substratschicht zu regeln und insbesondere im wesentlichen konstant zu halten. Das Zusatzpeltierelement kann vorzugsweise auch ein Mikropeltierelement sein.Prefers comprises the detection device further comprises at least one additional Peltier element, which is in thermal contact with the second substrate layer and adapted to the temperature of the second substrate layer to regulate and in particular to keep substantially constant. The Zusatzpeltierelement can preferably also a Mikropeltierelement be.

Das Zusatzpeltierelement arbeitet als Thermogenerator, so daß eine Temperaturdifferenz zwischen den beiden Seiten des Zusatzpeltierelements durch Anlegen einer Potentialdifferenz zwischen den beiden elektrischen Ausgängen des Zusatzpeltierelemes erzeugt wird. Somit kann die Temperatur der in thermischem Kontakt mit der zweiten Substratschicht des Mikropeltierelements stehenden Seite des Zusatzpeltierelements auf eine vorbestimmte oder vorbestimmbare Temperatur, vorzugsweise auf eine konstante niedrige Temperatur, geregelt und dadurch die Empfindlichkeit bzw. das Signal-Rausch Verhältnis der Detektionsvorrichtung erhöht werden.The Zusatzpeltierelement works as a thermogenerator, so that a temperature difference between the two sides of the Zusatzpeltierelements by applying a potential difference between the two electrical outputs of Zusatzpeltierelemes is generated. Thus, the temperature of the in thermal contact with the second substrate layer of the microparticulate element standing side of Zusatzpeltierelements to a predetermined or predeterminable temperature, preferably to a constant low temperature, regulated and thereby the sensitivity or the signal-to-noise ratio the detection device increases become.

Weiter bevorzugt umfaßt die Detektionsvorrichtung zumindest ein optisches Filter, welches dazu ausgelegt und angeordnet ist, den Spektralbereich der auf die Absorptionsschicht einfallenden Infrarotstrahlung auf einen vorbestimmten oder vorbestimmbaren Spektralbereich einzuengen.Further preferably comprises the detection device at least one optical filter, which designed and arranged, the spectral range of the on the Absorption layer incident infrared radiation to a predetermined or narrowable pre-definable spectral range.

Somit kann eine selektive Detektion in ausgewählten bzw. für die jeweilige Messung relevanten Bereichen des Infrarotspektrums erfolgen.Consequently can be a selective detection in selected or for the respective Measurement relevant areas of the infrared spectrum done.

Das optische Filter steht vorzugsweise in Flächenanlage mit der von der ersten Substratschicht abgewandten Seite der Absorptionsschicht und ist vorzugsweise im wesentlichen parallel zu der Absorptionsschicht in einem vorbestimmten/geeigneten Abstand in Normalenrichtung angeordnet.The optical filter is preferably in surface contact with that of the first substrate layer side facing away from the absorption layer and is preferably substantially parallel to the absorption layer arranged at a predetermined / suitable distance in the normal direction.

Vorzugsweise umfaßt die Detektionsvorrichtung zumindest ein Fokussierelement, welches dazu ausgelegt und angeordnet ist, die einfallende Infrarotstrahlung auf die Absorptionsschicht zu fokussieren. Das Fokussierelement (z.B. eine Linse oder eine Linsengruppe) ist in Normalenrichtung in einem vorbestimmten Abstand von der Absorptionsschicht auf der der thermoelektrischen Anordnung gegenüberliegenden Seite der Absorptionsschicht angeordnet. Somit wird ein größeres Detektionssignal erzeugt und damit eine größere Empfindlichkeit gegenüber der Infrarotstrahlung erzielt. Vorzugsweise weist die Detektionsvorrichtung ein Fokussierelement und einen optischen Filter auf, wobei das Fokussierelement auch gleichzeitig als Filter dienen könnte.Preferably comprises the detection device at least one focusing element, which designed and arranged, the incident infrared radiation to focus on the absorption layer. The focusing element (e.g., a lens or a lens group) is in the normal direction at a predetermined distance from the absorption layer on the the thermoelectric arrangement opposite side of the absorption layer arranged. Thus, a larger detection signal generates and thus greater sensitivity opposite the Infrared radiation achieved. Preferably, the detection device a focusing element and an optical filter, wherein the focusing element also could simultaneously serve as a filter.

Die Detektionsvorrichtung kann vorzugsweise eine Vielzahl von Mikropeltierelementen, welche ketten- oder matrixartig angeordnet sind, umfassen. Auf jedem der Mikropeltierelemente ist entsprechend zumindest eine Absorptionschicht angebracht.The Detection device may preferably comprise a plurality of micro-peltier elements, which are arranged in a chain or matrix manner. On every The micropelt elements is accordingly at least one absorption layer appropriate.

Bei einer Anwendung der Detektionsvorrichtung als Pixeldetektor (z.B. als Bewegungssensor) umfaßt die Detektionsvorrichtung vorzugsweise zumindest 2×2, vorzugsweise 3×3 oder 4×4 bis 10×10 Mikropeltierelemente, welche vorzugsweise matrixförmig angeordnet sind. Soll die Detektionsvorrichtung als Matrix von Bandfiltern zur Spektralanalyse eingesetzt werden, so umfaßt die Detektionsvorrichtung – je nach der gewünschten Anzahl an Bändern – eine Vielzahl von Mikropeltierelementen, der Abstand vorzugsweise 100 μm voneinander beträgt.at an application of the detection device as a pixel detector (e.g. as a motion sensor) the detection device preferably at least 2 × 2, preferably 3 × 3 or 4 × 4 to 10 × 10 micropelt elements, which preferably matrix-shaped are arranged. If the detection device as a matrix of band filters be used for spectral analysis, the detection device comprises - depending on the desired Number of ribbons - a variety of micropeltic elements, the distance preferably 100 microns from each other is.

Gemäß der Erfindung wird ferner ein Lasersystem bereitgestellt, umfassend:

  • – zumindest eine Lasereinrichtung, welche zur Erzeugung von Infrarotstrahlung ausgelegt ist;
  • – zumindest eine erfindungsgemäße Detektionsvorrichtung, welche dazu ausgelegt und angeordnet ist, zumindest einen Teil der Infrarotstrahlung der Lasereinrichtung zu detektieren und entsprechend der detektierten Intensität der Infrarotstrahlung ein Detektionssignal zu erzeugen.
According to the invention there is further provided a laser system comprising:
  • - At least one laser device which is designed to generate infrared radiation;
  • At least one detection device according to the invention, which is designed and arranged to detect at least part of the infrared radiation of the laser device and to generate a detection signal in accordance with the detected intensity of the infrared radiation.

Vorzugsweise umfaßt das Lasersystem ferner

  • – eine Regeleinrichtung, welche in Signalverbindung mit der Detektionsvorrichtung und der Lasereinrichtung steht und dazu ausgelegt ist, ein von dem erzeugten Detektionssignal abhängiges Regelsignal an die Lasereinrichtung auszugeben, um die Intensität der Infrarotstrahlung der Lasereinrichtung zu regeln. Vorzugsweise ist die Regeleinrichtung dazu ausgelegt, die Intensität der Infrarotstrahlung im wesentlichen konstant zu halten.
Preferably, the laser system further comprises
  • - A control device which is in signal communication with the detection device and the laser device and is adapted to output a dependent of the generated detection signal control signal to the laser device to control the intensity of the infrared radiation of the laser device. Preferably, the control device is designed to keep the intensity of the infrared radiation substantially constant.

Vorzugsweise umfaßt die Lasereinrichtung eine Laserdiode und die Regeleinrichtung zumindest ein Peltierelement, welches in thermischem Kontakt mit der Laserdiode steht und dazu ausgelegt und angeordnet ist, die Temperatur der Laserdiode zu regeln.Preferably comprises the laser device comprises a laser diode and the control device at least one Peltier element which is in thermal contact with the laser diode stands and is designed and arranged, the temperature of Laser diode to regulate.

Insbesondere kann somit die Temperatur der Laserdiode konstant gehalten und dadurch ein oder mehrere Parameter der Laserdiode (z.B. Intensität) stabilisiert werden. Es kann aber auch eine direkte Rückkopplung des Regelsignals zu der Laserdiode erfolgen, um beispielsweise eine Regelung der Stromstärke eines durch die Laserdiode fließenden Pumpstroms zu bewerkstelligen.Especially Thus, the temperature of the laser diode can be kept constant and thereby stabilizes one or more parameters of the laser diode (e.g., intensity) become. But it can also be a direct feedback of the control signal to the laser diode, for example, a regulation of the current of a pump current flowing through the laser diode to accomplish.

Die erfindungsgemäße Detektionsvorrichtung und das Lasersystem eignen sich insbesondere zum Miniaturisieren. Weiterhin können die erfindungsgemäße Detektionsvorrichtung und Lasersystem mit herkömmlichen Herstellungsprozessen der Halbleiterindustrie realisiert werden, was unter anderen Vorteile wie höhere Integrationsdichte, Kompatibilität mit anderen mikroelektronischen Elementen, stabile Parameter und niedrigere Kosten durch Massenproduktion mit sich bringt.The inventive detection device and the laser system are particularly suitable for miniaturization. Furthermore you can the detection device according to the invention and laser system with conventional Manufacturing processes of the semiconductor industry are realized, what among other benefits like higher Integration density, compatibility with other microelectronic elements, stable parameters and lower costs due to mass production.

Die Erfindung wird im folgenden anhand begleitender Zeichnungen bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft beschrieben. Es zeigt:The Invention will be more preferred in the following with reference to accompanying drawings embodiments described by way of example. It shows:

1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Detektionsvorrichtung; 1 a schematic representation of a first embodiment of a detection device according to the invention;

2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Detektionsvorrichtung; 2 a schematic representation of a second embodiment of the detection device according to the invention;

3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Detektionsvorrichtung; 3 a schematic representation of a third embodiment of the detection device according to the invention;

4 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform, welche eine Vielzahl von kettenartig angeordneten Mikropeltierelementen umfaßt; 4 a schematic representation of a fourth embodiment, which comprises a plurality of chain-like arranged Mikropeltierelementen;

5 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Herstellungsverfahrens einer erfindungsgemäßen Detektionsvorrichtung; und 5 a schematic representation of a preferred manufacturing method of a detection device according to the invention; and

6 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lasersystems. 6 a schematic representation of a laser system according to the invention.

Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Detektionsvorrichtung 1 wird mit Bezug auf 1 beschrieben. Das Mikropeltierelement 10 weist einen schichtweisen Aufbau mit einer ersten Substratschicht 11, einer zweiten Substratschicht 15 und einer thermoelektrischen Schichtanordnung, welche zwischen der ersten 11 und der zweiten 15 Substratschicht sandwichartig angeordnet ist, auf. Die thermoelektrische Schichtanordnung kann direkt oder mittels anderer Schichten mit den Substratschichten 11 und 15 in Kontakt stehen. Vorzugsweise ist eine (nicht dargestellte) elektrisch isolierende Schicht zwischen der jeweiligen Substratschicht 11, 15 und der thermoelektrischen Schichtanordnung angeordnet. Die thermoelektrische Schichtanordnung umfaßt eine Vielzahl von Thermoelementzellen 13, wobei die Thermoelementzellen 13 mittels einer Vielzahl von Zellenverbindungsbahnen 14 elektrisch seriell miteinander verbunden sind. Jede der Thermoelementzellen 13 weist ein erstes Element 131 aus einem thermoelektrischen Material eines ersten Leitungstyps (z. B. n-Typ) und ein zweites Element 132 aus einem thermoelektrischen Material eines zweiten Leitungstyps (z. B. p-Typ) auf. Das erste Element 131 und das zweite Elemente 132 einer Thermoelementzelle 13 sind jeweils mittels einer Elementverbindungsbahn 12 elektrisch miteinander verbunden.A first embodiment of the detection device according to the invention 1 is related to 1 described. The micropelt element 10 has a layered construction with a first substrate layer 11 , a second substrate layer 15 and a thermoelectric layer assembly disposed between the first 11 and the second 15 Substrate layer is sandwiched, on. The thermoelectric layer arrangement can be directly or by means of other layers with the substrate layers 11 and 15 stay in contact. Preferably, an electrically insulating layer (not shown) is between the respective substrate layer 11 . 15 and the thermoelectric layer assembly arranged. The thermoelectric layer assembly comprises a plurality of thermocouple cells 13 , wherein the thermocouple cells 13 by means of a plurality of cell connection paths 14 electrically connected to each other in series. Each of the thermocouple cells 13 has a first element 131 of a thermoelectric material of a first conductivity type (eg n-type) and a second element 132 of a thermoelectric material of a second conductivity type (eg p-type). The first element 131 and the second elements 132 a thermocouple cell 13 are each by means of an element connecting track 12 electrically connected to each other.

Das Mikropeltierelement 10 wird vorzugsweise – wie in DE 198 45 104 A1 beschrieben – unter Verwendung von planarlithographischen Herstellungsprozessen hergestellt. Das thermoelektrische Material wird vorzugsweise auf zwei Substratwafer, vorzugsweise aus Siliziumwafer, abgeschieden und nachfolgend strukturiert. Die Substratwafer werden nachfolgend zusammengelötet, so daß ein Mikropeltiereelement 10 mit einer Vielzahl von seriell geschalteten Thermoelementzellen 13 entsteht.The micropelt element 10 is preferably - as in DE 198 45 104 A1 described - produced using Planarlithographischen manufacturing processes. The thermoelectric material is preferably deposited on two substrate wafers, preferably of silicon wafer, and subsequently structured. The substrate wafers are subsequently soldered together so that a micropelt element 10 with a plurality of serially connected thermocouple cells 13 arises.

Ferner weist die Detektionsvorrichtung 1 zumindest eine Absorptionsschicht 20, welche an der der thermoelektrischen Schichtanordnung abgewandten Seite der ersten Substratschicht 11 angeordnet ist auf. Die Absorptionsschicht ist ausgelegt, die auf die Absorptionsschicht 20 einfallende Infrarotstrahlung zu absorbieren. Die Absorptionschicht 20 kann vor oder nach der Erzeugung bzw. Fertigstellung des Mikropeltierelements 10 angebracht bzw. aufgetragen werden. Die Absorptionsschicht 10 absorbiert die einfallende Infrarotstrahlung bzw. Wärmestrahlung und wandelt sie in Wärme um, so daß ein Temperaturunterschied zwischen der Temperatur der ersten 11 und der zweiten 15 Substratschicht entsteht. Diese Temperaturdifferenz generiert aufgrund des Seebeck-Effekts eine Potentialdifferenz zwischen Detektorkontakten 17 und 18 des Mikropeltierelement, welche als Detektionssignal ausgegeben wird. Das Detektionssignal ist von der Intensität der auf die Absorptionsschicht einfallenden Infrarotstrahlung abhängig. Das Detektionssignal kann an ein externes Detektionsystem 19 (z.B, einen Voltmeter) ausgegeben werden.Furthermore, the detection device 1 at least one absorption layer 20 which on the side facing away from the thermoelectric layer assembly side of the first substrate layer 11 is arranged on. The absorption layer is laid on the absorption layer 20 to absorb incident infrared radiation. The absorption layer 20 can be before or after the production or completion of the micropelt element 10 attached or applied. The absorption layer 10 absorbs the incident infrared radiation or heat radiation and converts it into heat, so that a temperature difference between the temperature of the first 11 and the second 15 Substrate layer is formed. Due to the Seebeck effect, this temperature difference generates a potential difference between detector contacts 17 and 18 of the micropart element, which is output as a detection signal. The detection signal is dependent on the intensity of the infrared radiation incident on the absorption layer. The detection signal may be sent to an external detection system 19 (eg, a voltmeter) are output.

Die Dicke der ersten Substratschicht 11 beträgt in dieser Ausführungsform beispielsweise etwa 10 μm bis 50 μm.The thickness of the first substrate layer 11 is in this embodiment, for example, about 10 microns to 50 microns.

Das Mikropeltierelement 10 weist in dieser Ausführungsform einen Durchmesser in einer parallel zu der Schichtebene des Schichtaufbaus verlaufenden Richtung beispielsweise 200 μm bis 1 mm auf.The micropelt element 10 In this embodiment, for example, it has a diameter in a direction parallel to the layer plane of the layer structure, for example 200 μm to 1 mm.

In dieser Ausführungsform weist eine einzelne Thermoelementzelle 13 der thermoelektrischen Schichtanordnung beispielsweise einen Durchmesser in einer parallel zu einer Schichtebene des Schichtaufbaus verlaufenden Richtung von 100 μm auf.In this embodiment, a single thermocouple cell 13 the thermoelectric layer arrangement, for example, a diameter in a direction parallel to a layer plane of the layer structure extending direction of 100 microns.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf 2 beschrieben. Die Detektionsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Ausführungsform dadurch, daß die in 2 gezeigte Detektionsvorrichtung 1 ferner einen Thermistor 30, welcher in thermischem Kontakt mit der zweiten Substratschicht 15 des Mikropeltierelement 10 steht, umfaßt. Der Thermistor 30 ist ausgelegt, die Temperatur der zweiten Substratschicht 15 bzw. die Umgebungstemperatur zu messen und ist vorzugsweise nicht der auf die Absorptionsschicht 20 einfallenden Infrarotstrahlung ausgesetzt. Ferner umfaßt die in 2 gezeigte Ausführungsform zumindest ein optisches Filter 40, welches insbesondere in Flächenanlage mit der von der ersten Substratschicht 11 abgewandten Seite der Absorptionsschicht 20 steht oder in einem vorbestimmten bzw. geeigneten Abstand von der Absorptionsschicht 20 in Normalenrichtung N angeordnet sein kann. Das optische Filter 40 engt den Spektralbereich der auf die Absorptionsschicht 20 einfallenden Infrarotstrahlung auf einen für die jeweilige Messung relevanten Spektralbereich ein.A second embodiment of the invention will be described below with reference to FIG 2 described. The detection device 1 according to this embodiment differs from the in 1 shown embodiment in that the in 2 shown detection device 1 also a thermistor 30 which is in thermal contact with the second substrate layer 15 of the micropelt element 10 stands covered. The thermistor 30 is designed, the temperature of the second substrate layer 15 or to measure the ambient temperature and is preferably not on the absorption layer 20 exposed to incident infrared radiation. Furthermore, the in 2 shown embodiment, at least one optical filter 40 , which in particular in area investment with that of the first substrate layer 11 opposite side of the absorption layer 20 is or at a predetermined or suitable distance from the absorption layer 20 can be arranged in the normal direction N. The optical filter 40 narrows the spectral range of the absorption layer 20 incident infrared radiation to a relevant spectral range for each measurement.

Die auf die Absorptionsschicht einfallende Infrarotstrahlung wird mittels eines Fokussierelements 50 (z.B. eine Linse oder eine Linsengruppe) auf die Absorptionsschicht 20 fokussiert. Dementsprechend ist das Fokussierelement 50 vorzugsweise in Normalenrichtung N in einem vorbestimmten Abstand von der Absorptionsschicht 20 auf der der thermoelektrischen Anordnung gegenüberliegenden Seite der Absorptionsschicht 20 angeordnet. Das Filter 40 ist vorzugsweise zwischen dem Fokussierelement 50 und der Absorptionsschicht angeordnet.The incident on the absorption layer infrared radiation is by means of a focusing element 50 (For example, a lens or a lens group) on the absorption layer 20 focused. Accordingly, the focusing element 50 preferably in the normal direction N at a predetermined distance from the absorption layer 20 on the opposite side of the thermoelectric arrangement of the absorption layer 20 arranged. The fil ter 40 is preferably between the focusing element 50 and the absorption layer.

Eine dritte Ausführungsform der Erfindung wird mit Bezug auf 3 beschrieben. Die Detektionsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform unterscheidet sich von der in 2 gezeigten Ausführungsform dadurch, daß die in 3 gezeigte Detektionsvorrichtung 1 ferner ein Zusatzpeltierelement 60 umfaßt. Die erste Seite 61 des Zusatzpeltierelement 60 steht in thermischem Kontakt mit der zweiten Substratschicht 15 des Mikropeltierelements 10 und ist dazu ausgelegt, die Temperatur der zweiten Substratschicht 15 des Mikropeltierelements 10 zu regeln und insbesondere im wesentlichen konstant zu halten. Vorzugsweise ist auch das Zusatzpeltierelement 60 als ein Mikropeltierelement ausgebildet. Das Zusatzpeltierelement 60 kann auch einen integrierten Thermistor 70 aufweisen, welcher in thermischem Kontakt mit der zweiten Seite 62, d.h. der dem Mikropeltierelement abgewandten Seite, des Zusatzpeltierelement 60 steht und den Einsatzpunkt des Zusatzpeltierelements 60 bestimmt.A third embodiment of the invention will be described with reference to FIG 3 described. The detection device 1 according to this embodiment differs from the in 2 shown embodiment in that the in 3 shown detection device 1 Furthermore, a Zusatzpeltierelement 60 includes. The first page 61 the Zusatzpeltierelement 60 is in thermal contact with the second substrate layer 15 of the micropelt element 10 and is adapted to the temperature of the second substrate layer 15 of the micropelt element 10 to regulate and in particular to keep substantially constant. Preferably, the Zusatzpeltierelement is also 60 formed as a micropart element. The Zusatzpeltierelement 60 can also have a built-in thermistor 70 which is in thermal contact with the second side 62 , ie the side facing away from the micropart element, the Zusatzpeltierelement 60 stands and the point of use of Zusatzpeltierelements 60 certainly.

4 zeigt ein Array aus einem ersten 10A und einem zweiten 10B Mikropeltierelemente. Die Mikropeltierelemente 10A und 10B sind kettenartig angeordnet und weisen jeweils – wie oben beschrieben – eine erste Absorptionsschicht 20A bzw. eine zweite Absorptionsschicht 20B auf. Jedem der Mikropeltierelemente 10A und 10B ist jeweils mit ein Filter 40A und 40B zugeordnet, wie oben in Bezug auf 2 beschrieben. Die einfallende Infrarotstrahlung wird mittels eines Fokussierelements 50A auf die Absorptionsschicht 20A und mittels eines Fokussierelements 50B auf die Absorptionsschicht 20B fokkusiert. 4 shows an array of a first one 10A and a second one 10B Micro Peltier elements. The micropelt elements 10A and 10B are arranged like a chain and each have - as described above - a first absorption layer 20A or a second absorption layer 20B on. Each of the micropelt elements 10A and 10B is always with a filter 40A and 40B assigned as above regarding 2 described. The incident infrared radiation is by means of a focusing element 50A on the absorption layer 20A and by means of a focusing element 50B on the absorption layer 20B fokkusiert.

Obwohl in 4 ein Array mit zwei Mikropeltierelementen 20A und 20B gezeigt ist, kann die (lineare) Anzahl der Mikropeltierelemente 20 vorzugsweise größer als 2, besonders bevorzugt größer als 5 und am meisten bevorzugt größer als 10 sein. Die Mikropeltierelemente 10 mit jeweiligen Absorptionsschichten 20 können auch matrixartig – mit linearen Anzahlen wie gerade genannt – angeordnet sein.Although in 4 an array with two micropelt elements 20A and 20B can be shown, the (linear) number of Mikropeltierelemente 20 preferably greater than 2, more preferably greater than 5, and most preferably greater than 10. The micropelt elements 10 with respective absorption layers 20 can also be arranged like a matrix - with linear numbers as just mentioned.

5 zeigt einen bevorzugtes Herstellungsverfahren einer beispielsweise in 1 gezeigten Detektionsvorrichtung. In einem ersten Schritt S1 wird ein Trocken- oder Naßätzen der Oberfläche der ersten Substratschicht 11 des Mikropeltierelements 10 vorgenommen, um die Dicke der ersten Substratschicht 11 von ungefähr 200 μm bis auf ungefähr einige zehn Mikrometer zu reduzieren, wie in der linken Abbildung der 5 gezeigt ist. In einem zweiten Schritt S2 wird ein Aufbringen des Absorptionsmaterials durch Sputtern, CVD/PVD, Spin-on Techniken usw. vorgenommen, wie in der mittleren Abbildung der 5 gezeigt ist. Die fertige Detektionsvorrichtung 1, welche ein Mikropeltierelement 10 und eine Absorptionsschicht 20 umfaßt, ist in der rechten Abbildung 5 gezeigt. 5 shows a preferred manufacturing method of one example in 1 shown detection device. In a first step S1, a dry or wet etching of the surface of the first substrate layer 11 of the micropelt element 10 made to the thickness of the first substrate layer 11 from about 200 microns to about a few tens of microns, as in the left picture of FIG 5 is shown. In a second step S2, an application of the absorption material by sputtering, CVD / PVD, spin-on techniques, etc. is performed, as in the middle figure of 5 is shown. The finished detection device 1 which is a micropelt element 10 and an absorption layer 20 is in the right picture 5 shown.

6 zeigt ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Lasersystem, welches beispielsweise eine in 1 bis 5 gezeigte Detektionsvorrichtung 1 und eine Lasereinrichtung 2, welche dazu ausgelegt ist, Infrarotstrahlung IRS zu generieren, umfaßt. Insbesondere umfaßt die Lasereinrichtung 2 eine Laserdiode. Ein Teil der von der Lasereinrichtung generierte Infrarotstrahlung IRS wird von einem Strahlteiler BS auf die Absorptionsschicht 20 der Detektionsvorrichtung 1 gerichtet. Die Absorptionsschicht 20 absorbiert die einfallende Infrarotstrahlung IRS, was dazu führt, daß mittels des Mikropeltierelements 10 entsprechend der detektierten Intensität der Infrarotstrahlung IRS ein Detektionssignal erzeugt wird. Dieses Detektionssignal wird an die Regeleinrichtung, welche in Signalverbindung mit der Detektionsvorrichtung 1 und der Lasereinrichtung 20 steht, ausgegeben. Die Regeleinrichtung umfaßt in dieser Ausführungsform ein Peltierelement 3. Ein von dem Detektionssignal abhängiges Regelsignal wird als Potentialdifferenz zwischen den elektrischen Ausgängen des Peltierelements 3 angelegt, wodurch die Temperatur der mit der Lasereinrichtung 2 in thermischem Kontakt stehenden Seite des Peltierelements 3 geregelt wird. Insbesondere wird die Temperatur der mit der Lasereinrichtung 2 in thermischem Kontakt stehenden Seite des Peltierelements 3 und somit auch die Temperatur der Lasereinrichtung 2 konstant gehalten. 6 shows a preferred inventive laser system, which, for example, a in 1 to 5 shown detection device 1 and a laser device 2 , which is designed to generate infrared radiation IRS includes. In particular, the laser device comprises 2 a laser diode. Part of the infrared radiation IRS generated by the laser device is transmitted to the absorption layer by a beam splitter BS 20 the detection device 1 directed. The absorption layer 20 absorbs the incident infrared radiation IRS, which causes that by means of the micropelt element 10 A detection signal is generated in accordance with the detected intensity of the infrared radiation IRS. This detection signal is sent to the control device which is in signal communication with the detection device 1 and the laser device 20 stands, spent. The control device comprises in this embodiment a Peltier element 3 , A control signal dependent on the detection signal becomes a potential difference between the electrical outputs of the Peltier element 3 created, reducing the temperature of the laser device 2 in thermal contact side of the Peltier element 3 is regulated. In particular, the temperature of the laser device 2 in thermal contact side of the Peltier element 3 and thus also the temperature of the laser device 2 kept constant.

11
Detektionsvorrichtungdetection device
22
Lasereinrichtunglaser device
33
PeltierelementPeltier element
1010
MikropeltierelementMicro Peltier element
10A, 10B10A, 10B
MikropeltierelementMicro Peltier element
1111
erste Substratschichtfirst substrate layer
1212
ZellenverbindungsbahnenCellular communication pathways
1313
ThermoelementzelleThermocouple cell
131131
erstes Element aus einem thermoelektrischenfirst Element of a thermoelectric
Material eines ersten Leitungstypsmaterial a first conductivity type
132132
zweites Element aus einem thermoelektrischensecond Element of a thermoelectric
Material eines zweiten Leitungstypsmaterial a second conductivity type
1414
ElementverbindungsbahnElement Verbindungsbahn
1515
zweite Substratschichtsecond substrate layer
1717
DetektorkontaktContact detector
1818
DetektorkontaktContact detector
1919
Detektionssystemdetection system
2020
Absorptionsschichtabsorbing layer
20A, 20B20A, 20B
Absorptionsschichtabsorbing layer
3030
Thermistorthermistor
4040
optisches Filteroptical filter
40A, 40B40A, 40B
optisches Filteroptical filter
5050
Fokussierelementfocusing
50A, 50B50A, 50B
Fokussierelementfocusing
6060
ZusatzpeltierelementAdditional Peltier element
6161
erste Seite des Zusatzpeltierelementsfirst Side of Zusatzpeltierelements
6262
zweite Seite des Zusatzpeltierelementssecond Side of Zusatzpeltierelements
7070
Thermistorthermistor
S1, S2S1, S2
Herstellungsschrittemanufacturing steps
IRSIRS
Infrarotstrahlunginfrared radiation

Claims (16)

Detektionsvorrichtung (1) zur Detektion von Infrarotstrahlung, umfassend: – zumindest ein Mikropeltierelement (10; 10A; 10B), welches einen Schichtaufbau mit folgenden im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Schichten aufweist: – eine erste Substratschicht (11); – eine zweite Substratschicht (15); – eine thermoelektrische Schichtanordnung, welche zwischen der ersten (11) und der zweiten Substratschicht (15) angeordnet ist und zumindest eine Thermoelementzelle (13) umfaßt, wobei die zumindest eine Thermoelementzelle (13) ein erstes Element (131) aus einem thermoelektrischen Material eines ersten Leitungstyps und ein zweites Element (132) aus einem thermoelektrischen Material eines zweiten Leitungstyps aufweist, wobei die Elemente (131, 132) der zumindest einen Thermoelementzelle (13) mittels einer Elementverbindungsbahn (14) elektrisch miteinander verbunden sind; und – zumindest eine Absorptionsschicht (20; 20A; 20B), welche an der der thermoelektrischen Schichtanordnung abgewandten Seite der ersten Substratschicht (11) angeordnet und derart ausgelegt ist, die auf die Absorptionsschicht (20; 20A; 20B) einfallende Infrarotstrahlung zu absorbieren.Detection device ( 1 ) for the detection of infrared radiation, comprising: - at least one micropelt element ( 10 ; 10A ; 10B ), which has a layer structure with the following layers arranged essentially parallel to one another: a first substrate layer ( 11 ); A second substrate layer ( 15 ); A thermoelectric layer arrangement which between the first 11 ) and the second substrate layer ( 15 ) and at least one thermocouple cell ( 13 ), wherein the at least one thermocouple cell ( 13 ) a first element ( 131 ) of a thermoelectric material of a first conductivity type and a second element ( 132 ) of a thermoelectric material of a second conductivity type, wherein the elements ( 131 . 132 ) of the at least one thermocouple cell ( 13 ) by means of an element connecting track ( 14 ) are electrically connected to each other; and at least one absorption layer ( 20 ; 20A ; 20B ), which on the side facing away from the thermoelectric layer assembly side of the first substrate layer ( 11 ) is arranged and designed in such a way that on the absorption layer ( 20 ; 20A ; 20B ) to absorb incident infrared radiation. Detektionsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Absorptionsschicht (20; 20A; 20B) Bleizirkonattitanat umfaßt.Detection device ( 1 ) according to claim 1, wherein the absorption layer ( 20 ; 20A ; 20B ) Contains lead zirconate titanate. Detektionsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die erste (11) und/oder die zweite (15) Substratschicht aus Silizium, Siliziumcarbid oder Diamant ist.Detection device ( 1 ) according to any one of the preceding claims, wherein the first ( 11 ) and / or the second ( 15 ) Substrate layer of silicon, silicon carbide or diamond is. Detektionsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Absorptionsschicht (20; 20A; 20B) eine Dicke in Normalenrichtung (N) einer Schichtebene des Schichtaufbaus von weniger als 200 μm, bevorzugt weniger als 20 μm, und am meisten bevorzugt weniger als 2 μm aufweist.Detection device ( 1 ) according to any one of the preceding claims, wherein the absorption layer ( 20 ; 20A ; 20B ) has a thickness in the normal direction (N) of a layer plane of the layer structure of less than 200 μm, preferably less than 20 μm, and most preferably less than 2 μm. Detektionsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die erste Substratschicht (11) eine Dicke in Normalenrichtung (N) einer Schichtebene des Schichtaufaufbaus von weniger als 100 μm, bevorzugt weniger als 50 μm, und am meisten bevorzugt weniger als 10 μm aufweist.Detection device ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the first substrate layer ( 11 ) has a thickness in the normal direction (N) of a layer plane of the layer structure of less than 100 μm, preferably less than 50 μm, and most preferably less than 10 μm. Detektionsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Mikropeltierelement (10; 10A; 10B) in einem parallel zu einer Schichtebene des Schichtaufbaus verlaufendem Schnitt eine Schnittfläche mit einem Flächeninhalt von weniger als 2 mm2, bevorzugt weniger als 1 mm2, und am meisten bevorzugt weniger als 0,1 mm2 aufweist.Detection device ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the micropelt element ( 10 ; 10A ; 10B ) has a sectional area with an area of less than 2 mm 2 , preferably less than 1 mm 2 , and most preferably less than 0.1 mm 2 , in a section running parallel to a layer plane of the layer structure. Detektionsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Thermoelementzelle (13) einen Durchmesser in einer parallel zu einer Schichtebene des Schichtaufbaus verlaufenden Richtung von weniger als 200 μm, vorzugsweise weniger als 150 μm, und am meisten bevorzugt weniger als 80 μm aufweist.Detection device ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the thermocouple cell ( 13 ) has a diameter in a direction parallel to a layer plane of the layer structure of less than 200 μm, preferably less than 150 μm, and most preferably less than 80 μm. Detektionsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Mikropeltierelement (10; 10A; 10B) eine Dicke in Normalenrichtung (N) einer Schichtebene des Schichtaufaufbaus von weniger als 450 μm, bevorzugt weniger als 250 μm, und am meisten bevorzugt weniger als 150 μm aufweist.Detection device ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the micropelt element ( 10 ; 10A ; 10B ) has a thickness in the normal direction (N) of a layer plane of the layer structure of less than 450 μm, preferably less than 250 μm, and most preferably less than 150 μm. Detektionsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, ferner umfassend zumindest einen Thermistor (30), welcher in thermischem Kontakt mit der zweiten Substratschicht (15) steht und dazu ausgelegt ist, die Temperatur der zweiten Substratschicht (15) zu messen.Detection device ( 1 ) according to any one of the preceding claims, further comprising at least one thermistor ( 30 ) which is in thermal contact with the second substrate layer ( 15 ) and is adapted to the temperature of the second substrate layer ( 15 ) to eat. Detektionsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, ferner umfassend zumindest ein Zusatzpeltierelement (60), welches in thermischem Kontakt mit der zweiten Substratschicht (15) steht und dazu ausgelegt ist, die Temperatur der zweiten Substratschicht (15) zu regeln und insbesondere im wesentlichen konstant zu halten.Detection device ( 1 ) according to any one of the preceding claims, further comprising at least one Zusatzpeltierelement ( 60 ) which is in thermal contact with the second substrate layer ( 15 ) and is adapted to the temperature of the second substrate layer ( 15 ) and in particular to keep substantially constant. Detektionsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, ferner umfassend zumindest ein optisches Filter (40; 40A; 40B), welches dazu ausgelegt und angeordnet ist, den Spektralbereich der auf die Absorptionsschicht (20; 20A; 20B) einfallenden Infrarotstrahlung auf einen vorbestimmten oder vorbestimmbaren Spektralbereich einzuengen.Detection device ( 1 ) according to one of the preceding claims, further comprising at least one optical filter ( 40 ; 40A ; 40B ), which is designed and arranged, the spectral range of the on the absorption layer ( 20 ; 20A ; 20B ) narrowing incident infrared radiation to a predetermined or predeterminable spectral range. Detektionsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, ferner umfassend zumindest ein Fokussierelement (50; 50A; 50B), welches dazu ausgelegt und angeordnet ist, die einfallende Infrarotstrahlung auf die Absorptionsschicht (20; 20A; 20B) zu fokussieren.Detection device ( 1 ) according to one of the preceding claims, further comprising at least one focusing element ( 50 ; 50A ; 50B ), which is designed and arranged, the incident infrared radiation on the absorption layer ( 20 ; 20A ; 20B ) to focus. Detektionsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche umfassend eine Vielzahl von Mikropeltierelementen (10A; 10B), welche ketten- oder matrixartig angeordnet sind.Detection device ( 1 ) according to one of the preceding claims comprising a plurality of micropelt elements ( 10A ; 10B ), which are arranged in a chain or matrix. Lasersystem, umfassend: – zumindest eine Lasereinrichtung (2), welche zur Erzeugung von Infrarotstrahlung ausgelegt ist; – zumindest eine Detektionsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, welche dazu ausgelegt und angeordnet ist, zumindest einen Teil der Infrarotstrahlung der Lasereinrichtung (2) zu detektieren und entsprechend der detektierten Intensität der Infrarotstrahlung ein Detektionssignal zu erzeugen.Laser system, comprising: - at least one laser device ( 2 ) which is designed to generate infrared radiation; At least one detection device ( 1 ) according to one of claims 1 to 13, which is designed and arranged, at least a part of the infrared radiation of the laser device ( 2 ) and to generate a detection signal in accordance with the detected intensity of the infrared radiation. Lasersystem nach Anspruch 14, weiter umfassend – eine Regeleinrichtung, welche in Signalverbindung mit der Detektionsvorrichtung (1) und der Lasereinrichtung (2) steht und dazu ausgelegt ist, ein von dem erzeugten Detektionssignal abhängiges Regelsignal an die Lasereinrichtung (2) auszugeben, um die Intensität der Infrarotstrahlung der Lasereinrichtung (2) zu regeln.A laser system according to claim 14, further comprising - a control device which is in signal communication with the detection device ( 1 ) and the laser device ( 2 ) and is adapted to supply a control signal dependent on the generated detection signal to the laser device ( 2 ) to reduce the intensity of the infrared radiation of the laser device ( 2 ). Lasersystem nach Anspruch 15, wobei die Lasereinrichtung (2) eine Laserdiode umfaßt und die Regeleinrichtung zumindest ein Peltierelement (3) umfaßt, welches in thermischem Kontakt mit der Laserdiode (2) steht und dazu ausgelegt und angeordnet ist, die Temperatur der Laserdiode zu regeln.Laser system according to claim 15, wherein the laser device ( 2 ) comprises a laser diode and the control device at least one Peltier element ( 3 ) which is in thermal contact with the laser diode ( 2 ) and is arranged and arranged to control the temperature of the laser diode.
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