[go: up one dir, main page]

DE102017131000A1 - Kollimationsvorrichtung für einen Nanostack - Google Patents

Kollimationsvorrichtung für einen Nanostack Download PDF

Info

Publication number
DE102017131000A1
DE102017131000A1 DE102017131000.2A DE102017131000A DE102017131000A1 DE 102017131000 A1 DE102017131000 A1 DE 102017131000A1 DE 102017131000 A DE102017131000 A DE 102017131000A DE 102017131000 A1 DE102017131000 A1 DE 102017131000A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
lenses
mrad
collimating lens
focal length
collimation device
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.)
Pending
Application number
DE102017131000.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Mitra
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.)
Limo GmbH
Original Assignee
Limo GmbH
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 Limo GmbH filed Critical Limo GmbH
Priority to DE102017131000.2A priority Critical patent/DE102017131000A1/de
Publication of DE102017131000A1 publication Critical patent/DE102017131000A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/0006Arrays
    • G02B3/0037Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/005Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along a single direction only, e.g. lenticular sheets
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/42Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0004Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
    • G02B19/0009Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having refractive surfaces only
    • G02B19/0014Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having refractive surfaces only at least one surface having optical power
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0033Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
    • G02B19/0047Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source
    • G02B19/0052Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a laser diode
    • G02B19/0057Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a laser diode in the form of a laser diode array, e.g. laser diode bar
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0905Dividing and/or superposing multiple light beams
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938Using specific optical elements
    • G02B27/095Refractive optical elements
    • G02B27/0955Lenses
    • G02B27/0961Lens arrays
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/30Collimators
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/0006Arrays
    • G02B3/0037Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0062Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

Kollimationsvorrichtung (1) für einen Nanostack (7), umfassend ein Substrat (2) mit einer Eintrittsfläche (3) und einer Austrittsfläche (4) für von einem Nanostacks (7) ausgehende Laserstrahlung (9), eine kollimierende Linsenfläche (5), wobei die Eintrittsfläche (3) und/oder die Austrittsfläche (4) als kollimierende Linsenfläche (5) ausgebildet sind oder die kollimierende Linsenfläche (5) aufweisen, wobei die Eintrittsfläche (3) und/oder die Austrittfläche (4) mit einer Struktur, insbesondere einer periodischen Struktur, versehen sind, bei der mehrere Linsen (6) nebeneinander angeordnet sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kollimationsvorrichtung für einen Nanostack, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Laservorrichtung mit einer derartigen Kollimationsvorrichtung sowie eine LIDAR-Vorrichtung mit einer derartigen Laservorrichtung.
  • Als Nanostacks werden Laserdioden bezeichnet, in denen mehrere Emitter in der Fast Axis im Abstand weniger µm angeordnet sind. Eine typische Anwendung der Nanostacks ist das LIDAR. Stand der Technik ist es, Nanostacks mittels einer normaler FAC-Linse oder einer runden Asphäre zu kollimieren. Das Licht jedes einzelnen Emitters im Stack zu kollimieren, ist aktuell technisch nicht machbar, weil dafür Linsen mit weniger als 10 µm Brennweite und Höhe notwendig wären. Der Nachteil des Stands der Technik besteht darin, dass in der Fernfeldverteilung nach der Kollimation der Aufbau der Quelle aus mehreren Emittern sichtbar wird und dazu führt, dass keine glatte Gaussverteilung vorliegt, sondern ein Profil mit mehreren Spitzen 20, 21, 22 (siehe dazu 7), wobei die Anzahl der Spitzen 20, 21, 22 der Anzahl der Emitter im Nanostack entspricht.
  • Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem ist die Schaffung einer Kollimationsvorrichtung der eingangs genannten Art, die die Laserstrahlung eines Nanostacks, insbesondere mittels einer großen FAC-Linse, so kollimieren kann, dass eine Fernfeldverteilung ohne Mehrfachspitzen, insbesondere eine gaußförmige Fernfeldverteilung erzeugt wird. Weiterhin sollen eine Laservorrichtung der eingangs genannten Art sowie eine LIDAR-Vorrichtung der eingangs genannten Art angegeben werden.
  • Dies wird erfindungsgemäß durch eine Kollimationsvorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Laservorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 12 und durch eine LIDAR-Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 17 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
  • Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Eintrittsfläche und/oder die Austrittfläche mit einer Struktur, insbesondere einer periodischen Struktur, versehen sind, bei der mehrere Linsen nebeneinander angeordnet sind. Dabei kann die Struktur beispielsweise als wellenförmige Struktur oder als Aneinanderreihung von konvexen Linsen oder als Aneinanderreihung von konkaven Linsen oder als Aneinanderreihung von abwechselnd konkaven und konvexen Linsen ausgebildet sein. Die Struktur verschmiert die divergente Laserstrahlung des Nanostacks ein wenig in der Fast-Axis-Richtung beziehungsweise in der Richtung, in der die Emitter nebeneinander angeordnet sind. Diese Art der Homogenisierung in der Fast-Axis-Richtung wirkt sich sehr positiv auf die Fernfeldverteilung aus, so dass insbesondere im Fernfeld eine glatte Gaussverteilung vorliegt.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Struktur auf der Eintrittsfläche und die kollimierende Linsenfläche auf der Austrittsfläche angeordnet sind oder dass die Struktur auf der Austrittsfläche und die kollimierende Linsenfläche auf der Eintrittsfläche angeordnet sind. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Struktur und die kollimierende Linsenfläche auf der Eintrittsfläche angeordnet sind oder dass die Struktur und die kollimierende Linsenfläche auf der Austrittsfläche angeordnet sind.
  • Es besteht die Möglichkeit, dass der Mittenabstand der Linsen der Struktur zwischen 0,1 mm und 10,0 mm, insbesondere zwischen 0,4 mm und 2,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,8 mm und 1,2 mm, beispielsweise etwa 1,0 mm groß ist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Brennweite der Linsen der Struktur zwischen 200 mm und 15.000 mm, insbesondere zwischen 800 mm und 4.000 mm, vorzugsweise zwischen 1.200 mm und 2.500 mm, beispielsweise zwischen 1.600 mm und 1.800 mm groß ist.
  • Es besteht die Möglichkeit, dass das Verhältnis von Mittenabstand zu Brennweite der Linsen zwischen 0,05 mrad und 2,5 mrad, insbesondere zwischen 0,2 mrad und 1,5 mrad, vorzugsweise zwischen 0,5 mrad und 0,7 mrad, beispielsweise 0,58 mrad groß ist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Tiefe der Struktur zwischen 10 nm und 1000 nm, insbesondere zwischen 40 nm und 300 nm, vorzugsweise zwischen 70 nm und 140 nm, beispielsweise etwa 90 nm groß ist.
  • Es besteht die Möglichkeit, dass die Höhe der Eintrittsfläche und/oder der Austrittsfläche, insbesondere in der Richtung, in der Emitter des Nanostacks nebeneinander angeordnet sind, zwischen 3 mm und 300 mm, insbesondere zwischen 10 mm und 120 mm, vorzugsweise zwischen 20 mm und 60 mm, beispielsweise etwa 30 mm groß ist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Brennweite der kollimierenden Linsenfläche zwischen 0,1 mm und 100 mm, insbesondere zwischen 1,0 mm und 60 mm, vorzugsweise zwischen 10 mm und 40 mm, beispielsweise etwa 30 mm groß ist.
  • Es besteht die Möglichkeit, dass die Brennweite der Linsen der Struktur größer als die Brennweite der kollimierenden Linsenfläche ist, insbesondere mehr als doppelt so groß, vorzugsweise mehr als zehnmal so groß, beispielsweise mehr als fünfzigmal so groß ist. Dadurch ist der Einfluss der Linsen auf die Kollimierung der Laserstrahlung vergleichsweise klein, so dass lediglich eine leichte Verschmierung erreicht wird, die zu einer Vermeidung von Spitzen führt.
  • Gemäß Anspruch 12 ist vorgesehen, dass die Kollimationsvorrichtung eine erfindungsgemäße Kollimationsvorrichtung ist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Höhe der Lichtaustrittsfläche des Nanostacks in der Richtung, in der die Emitter des Nanostacks nebeneinander angeordnet sind, zwischen 2 µm und 100 µm, insbesondere zwischen 5 µm und 50 µm, vorzugsweise zwischen 8 µm und 25 µm, beispielsweise etwa 10 µm groß ist.
  • Es besteht die Möglichkeit, dass das Verhältnis von Höhe der Lichtaustrittsfläche des Nanostacks zu Brennweite der kollimierenden Linsenfläche zwischen 0,04 mrad und 1,50 mrad, insbesondere zwischen 0,10 mrad und 0,70 mrad, vorzugsweise zwischen 0,25 mrad und 0,50 mrad, beispielsweise 0,33 mrad groß ist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das Verhältnis von Mittenabstand zu Brennweite der Linsen der Struktur der Kollimationsvorrichtung größer als das Verhältnis von Höhe der Lichtaustrittsfläche des Nanostacks zu Brennweite der kollimierenden Linsenfläche ist, insbesondere ist dabei das Verhältnis von Mittenabstand zu Brennweite der Linsen der Struktur der Kollimationsvorrichtung kleiner als das Zehnfache des Verhältnisses von Höhe der Lichtaustrittsfläche des Nanostacks zu Brennweite der kollimierenden Linsenfläche, vorzugsweise ist das Verhältnis von Mittenabstand zu Brennweite der Linsen der Struktur der Kollimationsvorrichtung etwa doppelt so groß wie das Verhältnis von Höhe der Lichtaustrittsfläche des Nanostacks zu Brennweite der kollimierenden Linsenfläche.
  • Es besteht die Möglichkeit, dass die Brennweite der kollimierenden Linsenfläche größer als der Abstand der Emitter des Nanostacks ist, insbesondere mehr als zehnmal so groß, vorzugsweise mehr als hundertmal so groß, beispielsweise mehr als tausendmal so groß. Auf diese Weise wird erreicht, dass die von den einzelnen Emittern ausgehenden Laserstrahlungen bereits weitestgehend überlappt sind, wenn sie auf die Kollimationsvorrichtung auftreffen.
  • Gemäß Anspruch 17 ist vorgesehen, dass die Laservorrichtung eine erfindungsgemäße Laservorrichtung ist.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen:
    • 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Laservorrichtung;
    • 2 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kollimationsvorrichtung;
    • 3 eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kollimationsvorrichtung,
    • 4 eine schematische Seitenansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kollimationsvorrichtung,
    • 5 eine schematische Seitenansicht einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kollimationsvorrichtung,
    • 6 eine schematische Seitenansicht einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kollimationsvorrichtung,
    • 7 eine schematisch dargestellte Fernfeldverteilung der Laserstrahlung einer Laservorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
    • 8 eine schematisch dargestellte Fernfeldverteilung der Laserstrahlung einer erfindungsgemäßen Laservorrichtung;
    • 9 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen LIDAR-Vorrichtung.
  • In den Figuren sind gleiche und funktional gleiche Teile und Lichtstrahlen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Die in den Figuren ersichtlichen Kollimationsvorrichtungen sind schematisch dargestellt. Insbesondere sind die Linsen der Strukturen in der Regel so flach, dass sie bei maßstabsgetreuer Darstellung nicht sichtbar wären. Die Linsen der Strukturen sind somit zu Darstellungszwecken deutlich vergrößert dargestellt.
  • Die in 1 und 2 abgebildete Kollimationsvorrichtung 1 besteht aus einem Substrat 2 mit einer Eintrittsfläche 3 und einer Austrittsfläche 4. Auf der Austrittsfläche 4 ist eine kollimierende Linsenfläche 5 ausgebildet, die einer üblichen Fast-Axis-Kollimationslinse entsprechen kann. Die kollimierende Linsenfläche 5 kann als Zylinderlinse ausgebildet sein, wobei sich die Zylinderachse der kollimierenden Linsenfläche 5 in die Zeichenebenen der 1 und 2 hineinerstreckt.
  • Die Brennweite F der kollimierenden Linsenfläche 5 kann in einem konkreten Ausführungsbeispiel 30 mm groß sein (siehe dazu 1).
  • Auf der Eintrittsfläche 3 des Substrats 2 ist eine Struktur mit einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten konvexen Linsen 6 vorgesehen. Auch die Linsen 6 können als Zylinderlinsen ausgebildet sein, wobei sich deren Zylinderachsen in die Zeichenebenen der 1 und 2 hineinerstrecken.
  • In 2 sind sieben Linsen 6 abgebildet. Es besteht durchaus die Möglichkeit, mehr oder weniger Linsen 6 vorzusehen. Beispielsweise können es deutlich mehr sein, insbesondere etwa 30 Linsen.
  • Die Brennweite der Linsen 6 ist deutlich größer als die Brennweite F der kollimierenden Linsenfläche 5, insbesondere mehr als doppelt so groß, vorzugsweise mehr als zehnmal so groß, beispielsweise mehr als fünfzigmal so groß. Insbesondere kann die Brennweite der Linsen 6 in einem konkreten Ausführungsbeispiel 1,713 m groß sein. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Radius der Linsen 6 jeweils 1,4 m.
  • Weiterhin weisen die Linsen 6 einen Mittenabstand P und eine Tiefe T auf, die in 2 verdeutlicht sind. Der Mittenabstand P der Linsen 6 kann in einem konkreten Ausführungsbeispiel 1 mm groß sein. Die Tiefe T der Linsen 6 kann in einem konkreten Ausführungsbeispiel 90 nm groß sein. Es ist somit verständlich, dass die Linsen 6 bei maßstabsgetreuer Darstellung in den Abbildungen nicht sichtbar wären.
  • Weiterhin ist die Höhe H der Eintrittsfläche 3 beziehungsweise der Austrittsfläche 4 ebenfalls in 2 angedeutet. Die Höhe H kann in einem konkreten Ausführungsbeispiel 30 mm groß sein. Das bedeutet, dass in dem konkreten Ausführungsbeispiel bei einem Mittenabstand P von 1 mm 30 Linsen 6 auf der Eintrittsfläche 3 nebeneinander angeordnet sind.
  • Die Laservorrichtung 10 gemäß 1 umfasst vor der Kollimationsvorrichtung 1 einen Nanostack 7, der in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 drei übereinander angeordnete Emitter 8 aufweist. Es besteht durchaus die Möglichkeit, mehr oder weniger Emitter 8 vorzusehen. Die von den Emittern 8 ausgehende Laserstrahlung 9 überlappt vor dem Auftreffen auf die Kollimationsvorrichtung 1 weitgehend. Die Austrittsflächen der Emitter 8 sind in der Brennebene der kollimierenden Linsenfläche 5 angeordnet (siehe 1).
  • In 1 ist die Höhe h der Lichtaustrittsfläche des Nanostacks 7 in der Richtung verdeutlicht, in der die Emitter 8 des Nanostacks 7 nebeneinander angeordnet sind. Die Höhe h kann in einem konkreten Ausführungsbeispiel 10 µm groß sein. Dabei kann der Abstand zwischen den einzelnen Emittern etwa 4 µm groß sein.
  • Die Richtung, in der die Höhe h eingezeichnet ist und die der Richtung entspricht, in der die Emitter 8 nebeneinander angeordnet sind, entspricht insbesondere der Fast-Axis-Richtung der Emitter 8.
  • 8 zeigt, dass in der Fernfeldverteilung 11 der von der Laservorrichtung gemäß 1 ausgehenden Laserstrahlung 9 im Gegensatz zum Stand der Technik lediglich ein Maximum 12 auftritt.
  • Die Ausführungsform gemäß 3 entspricht im Wesentlichen derjenigen gemäß 2. Bei der Ausführungsform gemäß 4 sind nicht nur konvexe Linsen 6 vorgesehen, sondern abwechselnd konvexe Linsen 6 und konkave Linsen 6'.
  • Bei der Ausführungsform gemäß 5 ist die durch die konvexe Linsen 6 gebildete Struktur zusammen mit der kollimierenden Linsenfläche 5 auf der Austrittsfläche 4 angeordnet. Es besteht durchaus auch die Möglichkeit, dass die durch die konvexe Linsen 6 gebildete Struktur zusammen mit der kollimierenden Linsenfläche 5 auf der Eintrittsfläche 3 angeordnet ist.
  • Bei der Ausführungsform gemäß 6 ist die durch die abwechselnd konvexen und konkaven Linsen 6, 6' gebildete Struktur zusammen mit der kollimierenden Linsenfläche 5 auf der Austrittsfläche 4 angeordnet. Es besteht durchaus auch die Möglichkeit, dass die durch die abwechselnd konvexen und konkaven Linsen 6, 6' gebildete Struktur zusammen mit der kollimierenden Linsenfläche 5 auf der Eintrittsfläche 3 angeordnet ist.
  • 9 zeigt eine LIDAR-Vorrichtung, die eine erfindungsgemäße Laservorrichtung 10 umfasst. Die LIDAR-Vorrichtung umfasst weiterhin einen als Scannmittel 13 dienenden rotieren Spiegel. Weiterhin sind nicht abgebildete Empfängermittel für von einem zu detektierenden Objekt zurückgestreute Laserstrahlung 9 vorgesehen.

Claims (17)

  1. Kollimationsvorrichtung (1) für einen Nanostack (7), umfassend - ein Substrat (2) mit einer Eintrittsfläche (3) und einer Austrittsfläche (4) für von einem Nanostack (7) ausgehende Laserstrahlung (9), - eine kollimierende Linsenfläche (5), wobei die Eintrittsfläche (3) und/oder die Austrittsfläche (4) als kollimierende Linsenfläche (5) ausgebildet sind oder die kollimierende Linsenfläche (5) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsfläche (3) und/oder die Austrittfläche (4) mit einer Struktur, insbesondere einer periodischen Struktur, versehen sind, bei der mehrere Linsen (6, 6') nebeneinander angeordnet sind.
  2. Kollimationsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur als wellenförmige Struktur oder als Aneinanderreihung von konvexen Linsen (6) oder als Aneinanderreihung von konkaven Linsen (6') oder als Aneinanderreihung von abwechselnd konkaven und konvexen Linsen (6, 6') ausgebildet ist.
  3. Kollimationsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur auf der Eintrittsfläche (3) und die kollimierende Linsenfläche (5) auf der Austrittsfläche (4) angeordnet sind oder dass die Struktur auf der Austrittsfläche (4) und die kollimierende Linsenfläche (5) auf der Eintrittsfläche (3) angeordnet sind.
  4. Kollimationsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur und die kollimierende Linsenfläche (5) auf der Eintrittsfläche (3) angeordnet sind oder dass die Struktur und die kollimierende Linsenfläche (5) auf der Austrittsfläche (4) angeordnet sind.
  5. Kollimationsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittenabstand (P) der Linsen (6, 6') der Struktur zwischen 0,1 mm und 10,0 mm, insbesondere zwischen 0,4 mm und 2,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,8 mm und 1,2 mm, beispielsweise etwa 1,0 mm groß ist.
  6. Kollimationsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennweite der Linsen (6, 6') der Struktur zwischen 200 mm und 15.000 mm, insbesondere zwischen 800 mm und 4.000 mm, vorzugsweise zwischen 1.200 mm und 2.500 mm, beispielsweise zwischen 1.600 mm und 1.800 mm groß ist.
  7. Kollimationsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Mittenabstand (P) zu Brennweite der Linsen (6, 6') zwischen 0,05 mrad und 2,5 mrad, insbesondere zwischen 0,2 mrad und 1,5 mrad, vorzugsweise zwischen 0,5 mrad und 0,7 mrad, beispielsweise 0,58 mrad groß ist.
  8. Kollimationsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe (T) der Struktur zwischen 10 nm und 1000 nm, insbesondere zwischen 40 nm und 300 nm, vorzugsweise zwischen 70 nm und 140 nm, beispielsweise etwa 90 nm groß ist.
  9. Kollimationsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (H) der Eintrittsfläche (3) und/oder der Austrittsfläche (4), insbesondere in der Richtung, in der Emitter (8) des Nanostack (7) nebeneinander angeordnet sind, zwischen 3 mm und 300 mm, insbesondere zwischen 10 mm und 120 mm, vorzugsweise zwischen 20 mm und 60 mm, beispielsweise etwa 30 mm groß ist.
  10. Kollimationsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennweite (F) der kollimierenden Linsenfläche (5) zwischen 0,1 mm und 100 mm, insbesondere zwischen 1,0 mm und 60 mm, vorzugsweise zwischen 10 mm und 40 mm, beispielsweise etwa 30 mm groß ist.
  11. Kollimationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennweite der Linsen (6, 6') der Struktur größer als die Brennweite (F) der kollimierenden Linsenfläche (5) ist, insbesondere mehr als doppelt so groß, vorzugsweise mehr als zehnmal so groß, beispielsweise mehr als fünfzigmal so groß ist.
  12. Laservorrichtung (10), umfassend - einen Nanostack (7) mit Emittern (8), die in einer Richtung beabstandet zueinander nebeneinander angeordnet sind, - eine Kollimationsvorrichtung (1), die die von den Laserdioden (8) ausgehende Laserstrahlung (9) kollimieren kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollimationsvorrichtung (1) eine Kollimationsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ist.
  13. Laservorrichtung (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (h) der Lichtaustrittsfläche des Nanostacks (7) in der Richtung, in der die Emitter (8) des Nanostacks (7) nebeneinander angeordnet sind, zwischen 2 µm und 100 µm, insbesondere zwischen 5 µm und 50 µm, vorzugsweise zwischen 8 µm und 25 µm, beispielsweise etwa 10 µm groß ist.
  14. Laservorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Höhe (h) der Lichtaustrittsfläche des Nanostacks (7) zu Brennweite (F) der kollimierenden Linsenfläche (5) zwischen 0,04 mrad und 1,50 mrad, insbesondere zwischen 0,10 mrad und 0,70 mrad, vorzugsweise zwischen 0,25 mrad und 0,50 mrad, beispielsweise 0,33 mrad groß ist.
  15. Laservorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Mittenabstand (P) zu Brennweite der Linsen (6, 6') der Struktur der Kollimationsvorrichtung (1) größer als das Verhältnis von Höhe (h) der Lichtaustrittsfläche des Nanostacks (7) zu Brennweite (F) der kollimierenden Linsenfläche (5) ist, insbesondere ist dabei das Verhältnis von Mittenabstand (P) zu Brennweite der Linsen (6, 6') der Struktur der Kollimationsvorrichtung (1) kleiner als das Zehnfache des Verhältnisses von Höhe (h) der Lichtaustrittsfläche des Nanostacks (7) zu Brennweite (F) der kollimierenden Linsenfläche (5), vorzugsweise ist das Verhältnis von Mittenabstand (P) zu Brennweite der Linsen (6, 6') der Struktur der Kollimationsvorrichtung (1) etwa doppelt so groß wie das Verhältnis von Höhe (h) der Lichtaustrittsfläche des Nanostacks (7) zu Brennweite (F) der kollimierenden Linsenfläche (5).
  16. Laservorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennweite (F) der kollimierenden Linsenfläche (5) größer als der Abstand der Emitter (8) des Nanostacks (7) ist, insbesondere mehr als zehnmal so groß, vorzugsweise mehr als hundertmal so groß, beispielsweise mehr als tausendmal so groß.
  17. LIDAR-Vorrichtung, umfassend - eine Laservorrichtung (10), - Scannmittel (13) für die von der Laservorrichtung (10) ausgehende Laserstrahlung (9), - Empfängermittel für von einem zu detektierenden Objekt zurückgestreute Laserstrahlung (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Laservorrichtung (10) eine Laservorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 16 ist.
DE102017131000.2A 2017-12-21 2017-12-21 Kollimationsvorrichtung für einen Nanostack Pending DE102017131000A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017131000.2A DE102017131000A1 (de) 2017-12-21 2017-12-21 Kollimationsvorrichtung für einen Nanostack

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017131000.2A DE102017131000A1 (de) 2017-12-21 2017-12-21 Kollimationsvorrichtung für einen Nanostack

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017131000A1 true DE102017131000A1 (de) 2019-06-27

Family

ID=66768587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017131000.2A Pending DE102017131000A1 (de) 2017-12-21 2017-12-21 Kollimationsvorrichtung für einen Nanostack

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102017131000A1 (de)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005085934A1 (de) * 2004-03-06 2005-09-15 Hentze-Lissotschenko Patentverwaltungs Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur erzeugung eines linearen fokusbereichs einer laserlichtquelle
WO2008006505A2 (de) * 2006-07-14 2008-01-17 Limo Patentverwaltung Gmbh & Co. Kg. Laservorrichtung
US20080137705A1 (en) * 2006-11-20 2008-06-12 Tilleman Michael M High brightness semiconductor laser diode arrays
DE102008027231A1 (de) * 2008-06-06 2009-12-10 Limo Patentverwaltung Gmbh & Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zur Strahlformung
DE102013114083A1 (de) * 2013-12-16 2015-06-18 Limo Patentverwaltung Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Formung von Laserstrahlung
US20160282453A1 (en) * 2015-03-27 2016-09-29 Google Inc. Methods and Systems for LIDAR Optics Alignment
US20170123218A1 (en) * 2015-11-04 2017-05-04 Hexagon Technology Center Gmbh Lasermodule comprising a micro-lens array

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005085934A1 (de) * 2004-03-06 2005-09-15 Hentze-Lissotschenko Patentverwaltungs Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur erzeugung eines linearen fokusbereichs einer laserlichtquelle
WO2008006505A2 (de) * 2006-07-14 2008-01-17 Limo Patentverwaltung Gmbh & Co. Kg. Laservorrichtung
US20080137705A1 (en) * 2006-11-20 2008-06-12 Tilleman Michael M High brightness semiconductor laser diode arrays
DE102008027231A1 (de) * 2008-06-06 2009-12-10 Limo Patentverwaltung Gmbh & Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zur Strahlformung
DE102013114083A1 (de) * 2013-12-16 2015-06-18 Limo Patentverwaltung Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Formung von Laserstrahlung
US20160282453A1 (en) * 2015-03-27 2016-09-29 Google Inc. Methods and Systems for LIDAR Optics Alignment
US20170123218A1 (en) * 2015-11-04 2017-05-04 Hexagon Technology Center Gmbh Lasermodule comprising a micro-lens array

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1528425B1 (de) Anordnung und Vorrichtung zur optischen Strahlbündeltransformation
DE10327733C5 (de) Vorrichtung zur Formung eines Lichtstrahls
DE502007012156C5 (de) Vorrichtung zur strahlformung
DE102017217345B4 (de) Optischer Strahlformer
EP1839083B1 (de) Vorrichtung zur homogenisierung von licht
DE102013102553B4 (de) Vorrichtung zur Homogenisierung von Laserstrahlung
EP2469226A2 (de) Optisches System zur Strahlformung eines Laserstrahls sowie Lasersystem mit einem solchen optischen System
DE102009021251A1 (de) Vorrichtung zur Formung von Laserstrahlung sowie Laservorrichtung mit einer derartigen Vorrichtung
WO2012076651A1 (de) Vorrichtung zur umwandlung von laserstrahlung in laserstrahlung mit einem m-profil
EP1421415B1 (de) Anordnung und vorrichtung zur optischen strahlhomogenisierung
DE102007061358A1 (de) Vorrichtung zur Formung von Laserstrahlung
DE102007026730A1 (de) Vorrichtung zur Erzeugung einer homogenen Winkelverteilung einer Laserstrahlung
EP1381907B1 (de) Anordnung zur kollimierung des von einer laserlichtquelle ausgehenden lichts sowie strahltransformationsvorrichtung für eine derartige anordnung
EP2976672B1 (de) Vorrichtung zur homogenisierung eines laserstrahls
DE102013114083B4 (de) Vorrichtung zur Formung von Laserstrahlung
DE102012202637A1 (de) Projektionskopf für einen Laserprojektor
DE102017131000A1 (de) Kollimationsvorrichtung für einen Nanostack
WO2008087012A1 (de) Vorrichtung zur homogenisierung von licht sowie vorrichtung zur erzeugung einer linienförmigen intensitätsverteilung in einer arbeitsebene
DE10250912A1 (de) Einkoppelvorrichtung
DE102013007541B4 (de) Zylinderlinsenarray und Optikbaugruppe mit Zylinderlinsenarray
DE4218795A1 (de) Optisches system mit laserdiode und kollimator
DE102017100945B4 (de) Linsenvorrichtung oder Spiegelvorrichtung sowie Vorrichtung zur Homogenisierung von Licht
DE10160472A1 (de) Röntgen-optisches System und Verfahren zur Abbildung einer Quelle
DE102018216221A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Oberfläche auf einem Gegenstand
DE102016118656B4 (de) Fahrzeug mit einem Retroreflektor mit mehreren Retroreflektorelementen

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed