[发明专利]用于监测光输出功率的方法和装置以及粒子传感器装置

说明书

本发明公开了用于监测光输出功率的方法和装置以及粒子传感器装置。本发明提供了用于监测具有关联的光电二极管(PD)的激光二极管(LD)的光输出功率的方法和装置、以及粒子传感器装置。所述光电二极管(PD)可与所述激光二极管(LD)一起操作，它检测所述激光二极管(LD)的光(LS)并将其转换成电流，并且热耦合至所述激光二极管(LD)。所述光输出功率P的监测在所述激光二极管(LD)的操作期间实现并且基于所述激光二极管(LD)和所述光电二极管(PD)处的电流测量和/或电压测量。

技术领域

本发明涉及用于监测具有关联的光电二极管的激光二极管的光输出功率的方法和装置，并涉及粒子传感器装置。

虽然适用于用于监测具有关联的光电二极管的激光二极管的光输出功率的任意装置，但是将考虑光学粒子传感器装置来描述本发明及所要解决的问题。

背景技术

DE 10 2015 207 289 A1公开了一种光学粒子传感器装置，该光学粒子传感器装置具有带有集成的光电二极管的VCSEL激光二极管。VCSEL激光二极管(VCSEL＝垂直腔面发射激光器)是光垂直于半导体芯片的平面进行发射的发光二极管。通过使用自混合干涉技术，已知的光学粒子传感器装置能够获得与粒子的存在及粒子的速率相关的信息。

光学粒子传感器装置应该以预定义的光输出功率操作，其中预定义的光输出功率应该不仅为了传感器的高测量灵敏度而尽可能大，而且为了眼睛安全还必须被限制。

然而，在激光二极管操作期间，光输出功率根据操作时间点处激光二极管的瞬时温度并且根据激光二极管依照寿命退化的老化条件而改变。

因此例如在操作期间对激光二极管的设定操作电流进行调节和控制是必要的。原理上，这可以通过对光输出功率的直接测量来完成，但是在许多小型化应用中尤其在前述的光学粒子传感器装置中这是不可能的。

因此，希望找到一种解决方案，其能够间接监测激光二极管的光输出功率从而允许例如在操作期间对激光二极管电流进行调节或反馈控制。

发明内容

本发明提供了分别根据独立权利要求1、10和14所述的用于监测具有关联的光电二极管的激光二极管的光输出功率的装置和方法、以及粒子传感器装置。

优选的改进是各自从属权利要求的主题。

有益效果

本发明所依据的理念是光输出功率的监测或反馈控制在激光二极管的操作期间实现且基于激光二极管和光电二极管处的电流测量和/或电压测量。

有利地，能够以这种方式通过激光二极管和光电二极管处的相应电气测量考虑激光二极管和关联的光电二极管的老化、生产波动和温度依赖性而不必进行直接光学测量。

根据优选的实施方式，具有关联的光电二极管的激光二极管是具有集成的光电二极管的激光二极管，尤其是具有集成的光电二极管的VCSEL。这种装置特别紧凑。

根据另一优选的实施方式，使用对依赖于激光二极管电流ILD的光电二极管电流IPD的测量来确定对应的瞬时光电二极管特性，根据对应的瞬时光电二极管特性确定激光二极管的瞬时阈值电流Ith，针对激光二极管在激光器操作期间所在的激光二极管电流范围确定瞬时光电二极管特性的斜率PDSlope，并且捕获针对至少一个指定的激光二极管电流ILDV的激光二极管电压ULD。其优点是通过简单的电流测量和电压测量获得瞬时激光二极管特性。